[科普中國(guó)]-融雪型雨雪量計(jì)

融雪型雨雪量計(jì)分類

目前國(guó)際上比較成熟的主要有下列三種：

（1）電加熱式：將電能轉(zhuǎn)換為熱能將雪融化。

（2）不凍液式：利用不凍液的低溫不凍結(jié)特性將雪融化。

（3）燃?xì)饧訜崾剑豪每扇細(xì)怏w加熱，將雪融化。

以上三種雨雪量計(jì)均采用翻斗式雨量傳感器。近幾年我國(guó)也研制成幾種融雪型雨雪量計(jì)；大多數(shù)為不凍液式，它們?cè)谑须姴徽５臏y(cè)站也能使用。1

雨雪量計(jì)的一般結(jié)構(gòu)融雪型雨雪量計(jì)由融雪裝置、雨量傳感器、記錄器三部分組成，其中記錄器可置于室內(nèi)。融雪裝置是雨雪量計(jì)的核心部件，上述三類有完全不同的結(jié)構(gòu)，現(xiàn)分述如下：

電加熱式典型融雪裝置中的加熱元件為管狀或板狀，分兩組安裝在傳感器桶身內(nèi)側(cè)和底座上。桶身內(nèi)有隔熱保溫材料襯墊，以防從桶身部散熱。除了加熱元件外，融雪裝置中還需設(shè)置溫控器。溫控器一般為電接式，一旦達(dá)到設(shè)定溫度時(shí)（用于檢測(cè)固態(tài)降水），就接通主加熱元件進(jìn)行加熱，以提供集水漏斗內(nèi)固態(tài)降水融化所需的熱量。另外，溫控保險(xiǎn)開(kāi)關(guān)也是必需的，當(dāng)加熱溫度達(dá)到上限溫度時(shí)，能切斷加熱器電源。電加熱式雨雪量計(jì)的加熱元件，其總功率一般在300~600w（普通型在350W左右）。

不凍液式一般采用裝有不凍液（專配）的融雪器（可與雨量傳感器桶身合為一體）承接并融化降雪。融雪器內(nèi)有一溢流裝置，裝人的不凍液平時(shí)維持在某一溢流高度，而當(dāng)有固態(tài)降水進(jìn)人融雪器后，不凍液的溉冰點(diǎn)特性可使降雪自行融化，由此引起液面升高并產(chǎn)生溢流，溢流出的液體進(jìn)人傳感器計(jì)量發(fā)信。不凍液的冰點(diǎn)應(yīng)在-40℃以下，密度為0.92~0.96g/cm3，具有良好的融雪性能。為了減少揮發(fā)量，在不凍液表面一般均注有低溫性能優(yōu)良的防蒸發(fā)油。由于不凍液易受環(huán)境因素（如溫度、揮發(fā)等）的影響，在長(zhǎng)期（特別是精度要求較高的情況下）使用時(shí)，其測(cè)量精度不夠穩(wěn)定，所以往往要采取一些補(bǔ)償措施。例如，設(shè)置補(bǔ)液桶、溫度補(bǔ)償裝置等。

燃?xì)饧訜崾狡淙谘┭b置一般由氣瓶、過(guò)濾器、減壓閥、加熱器、控制閥、溫控器等零部件組成。氣瓶裝有可燃?xì)怏w,加熱器內(nèi)一般為鉑金、陶瓷發(fā)熱體，為催化加熱，無(wú)燃燒，將燃?xì)廪D(zhuǎn)化為熱能。平時(shí)加熱器處于低壓供氣狀態(tài)維持低熱當(dāng)有固態(tài)降水而使溫控器達(dá)到設(shè)定溫度時(shí)，控制閥轉(zhuǎn)為高壓供氣，以提供高熱量，將固態(tài)降水融化。這種雨雪量計(jì)的桶身也必須加隔熱保溫材料襯墊。這種儀器對(duì)安全性要求高。氣體要設(shè)置過(guò)濾器；減壓閥可靠（最好設(shè)置雙重減壓閥）；加熱器必須設(shè)有保險(xiǎn)裝置，當(dāng)加熱器失效時(shí)，能自動(dòng)關(guān)閉閥門，以阻斷供氣；另外，管路必須無(wú)泄漏。1

技術(shù)要求根據(jù)水文對(duì)雨雪量資料的要求，并考慮到雨雪量計(jì)實(shí)際可能達(dá)到的指標(biāo)，其中主要參考美國(guó)、日本等國(guó)同類儀器的技術(shù)條件，下面提出我國(guó)融雪式雨量計(jì)的技術(shù)要求：

使用環(huán)境條件（1）工作環(huán)境溫度

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（2）工作環(huán)境濕度

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（3）貯存環(huán)境溫度

-40~+60℃1

機(jī)械加工要求雨雪量計(jì)承水口材料應(yīng)堅(jiān)實(shí)，其口緣呈刃口狀，內(nèi)壁光滑，不得有砂眼、毛刺、傷痕、滲漏、鍍層脫皮等缺陷。刃口角度為40~45°，進(jìn)人承水口的降雨不應(yīng)反濺出承水口。承水口內(nèi)徑為Φ200+0.60mm。1

分辨力分辨力可為0.1、0.5、1.0mm。1

降水強(qiáng)度降雪：≤5mm/h（最低工作環(huán)境溫度下）；

降雨：≤4mm/min。1

降雨量測(cè)量范圍一次安裝（或處理）后無(wú)人為干預(yù)所能測(cè)量的最大降水總量稱為降水量測(cè)量范圍。

雪量測(cè)量范圍選擇值為50mm、100mm、200mm、500mm、不限。

雨量測(cè)量范圍選擇值為500mm、100mm、不限。1

準(zhǔn)確度當(dāng)降水量在10mm以下時(shí)為±1.5mm；

當(dāng)降水量在10mm以上時(shí)為±(1+總量×5%)mm。1

滯后降雪（雨或雪夾雪）落人承水口至傳感器產(chǎn)生相應(yīng)降水量信號(hào)輸出之間的延遲稱為滯后。

當(dāng)降水量為2.0mm以下時(shí)，滯后時(shí)間不超過(guò)24h。

當(dāng)降水量為2.0mm以上時(shí)，無(wú)滯后。1

傳感器輸出雨雪量計(jì)傳感器一般應(yīng)有遙測(cè)（有線或無(wú)線）輸出接口。輸出信一號(hào)可以是一組或多組接點(diǎn)通斷信號(hào)，亦可以是高低電平。采用的發(fā)訊元器件使用壽命應(yīng)至少能測(cè)量10000mm降水量。

（1）當(dāng)傳感器為一組或多組接點(diǎn)通斷信號(hào)輸出時(shí)，接點(diǎn)允許承受電壓不小于12V，允許通過(guò)電流不小于50mA。輸出絕緣電阻不小于1MΩ，接觸電阻不大于10Ω。

（2）當(dāng)傳感器以高低電平方式輸出時(shí)，必須與CMOS電平相符。1

機(jī)械結(jié)構(gòu)性能（1）采用加熱法融雪的雨雪量計(jì)，其傳感器（包括加熱裝置）桶身必須用優(yōu)良絕熱保溫材料襯墊。

（2）采用不凍液融雪的雨雪量計(jì)，其貯存不凍液的桶體必須焊接牢固，無(wú)縫，,不得有滲漏發(fā)生。

（3）雨雪量計(jì)傳感器需采取一定的防塵、防蟲(chóng)措施。

（4）雨雪量計(jì)各零部件安裝正確、牢靠、機(jī)構(gòu)靈活，不得有松脫、變形及其他影響使用的缺陷。

（5）雨雪量計(jì)各零部件所敷保護(hù)層應(yīng)牢固、均勻、光潔，并有較強(qiáng)的防銹防蝕性能，不得有脫層、銹蝕等缺陷。1

安全（1）電加熱式雨雪量計(jì)應(yīng)帶保護(hù)接地端，外殼絕緣電阻不應(yīng)小于2MΩ。

（2）燃?xì)饧訜崾接暄┝坑?jì)氣路應(yīng)密封，無(wú)泄漏，加熱器失效保險(xiǎn)裝置應(yīng)可靠。

（3）不凍液式雨雪量計(jì)融雪器器口的安裝高度不低于1m；排出的溶液應(yīng)按低毒化學(xué)試劑有關(guān)規(guī)定處置。

（4）儀器危險(xiǎn)部分要有隔離保護(hù)，必要時(shí)加鎖匙，并在醒目處使用清晰、牢固的安全標(biāo)志。

（5）對(duì)于涉及安全的重要注意事項(xiàng)，說(shuō)明書(shū)內(nèi)必須用醒目的字體說(shuō)明。1

融雪能源（1）融雪電源

用于加熱融雪的電源部分稱為融雪電源。融雪電源一般為交流電220V，應(yīng)盡量提高加熱器電熱轉(zhuǎn)換效率。其總功率：普通型不大于400W；高寒型不大于700W。

（2）不凍液

用于融雪的不凍液應(yīng)具備下列條件：

①冰點(diǎn)低于-40℃;

②密度為0.92~0.96g/cm3；

③無(wú)毒或低毒。

（3）可燃?xì)?/p>

一般用丙烷，氣源應(yīng)純凈。1

記錄器（1）記錄器記錄周期可為日記、月記、季記、半年記等,其計(jì)時(shí)機(jī)構(gòu)綜合誤差按下表規(guī)定。

（2）記錄器電源一般應(yīng)是直流供電。使用交流供電的記錄器必須配備直流備用電源，并且具有自動(dòng)切換功能。3個(gè)月總耗電量應(yīng)小于2AH,交流電壓波動(dòng)在+10%~-15%內(nèi)應(yīng)能正常工作。

（3）記錄器采用圖形記錄時(shí)，自記筆尖在自記紙上劃線應(yīng)流利，不刮紙，其劃線寬度不超過(guò)0.3mm。儀器在最大雨強(qiáng)下和規(guī)定最低溫度時(shí)應(yīng)能正常工作。記錄圖形完整、清晰、無(wú)重疊等現(xiàn)象發(fā)生。

（4）記錄器采用固態(tài)存貯記錄時(shí)，降水量記錄精度應(yīng)達(dá)到5‰，并可用計(jì)算機(jī)及打印設(shè)備按降水量測(cè)驗(yàn)規(guī)范打印各種報(bào)表。

（5）有線遙測(cè)距離有線遙測(cè)雨雪量計(jì)使用產(chǎn)品規(guī)定的導(dǎo)線，在150m距離內(nèi)記錄器應(yīng)能正常工作。1

抗振性能雨雪量計(jì)各部分在包裝狀態(tài)下應(yīng)能承受規(guī)定高度（按GB9359一5之3.2條B類規(guī)定）的跌落試驗(yàn)。1

可靠性以平均無(wú)故障工作時(shí)間（MTBF）作為雨雪量計(jì)可靠性指標(biāo)，在滿足儀器正常維護(hù)條件下，MTBF大于或等于8000h。1

使用方法將融雪型降水傳感器，水平安置于選好的測(cè)試場(chǎng)地，場(chǎng)地周圍應(yīng)為空曠的，不應(yīng)有樹(shù)木，建筑物等遮擋傳感器，以免影響傳感器獲取真實(shí)的降雨量。

在融雪型降水傳感器內(nèi)，內(nèi)部應(yīng)放有承接雨（雪）水的水桶。冬季當(dāng)在水桶內(nèi)放置融雪劑，水桶內(nèi)的水要定期處理，傳感器頂端為承水斗，應(yīng)定期清理，保證內(nèi)無(wú)樹(shù)葉，雜草等雜質(zhì)。23

安裝與維護(hù)在安裝時(shí)系統(tǒng)應(yīng)加過(guò)流保險(xiǎn)裝置，傳感器的箱體要充分接地。系統(tǒng)引出兩組供電線，使用時(shí)應(yīng)同時(shí)上電或同時(shí)下電。4

運(yùn)輸運(yùn)輸過(guò)程中不應(yīng)發(fā)生倒置、傾斜，應(yīng)直立運(yùn)輸。4