称重式降水传感器降水量误差研究
申慧慧
摘要：在地面气象观测中，降水观测是其重要的组成内容之一，占据着不可替代和不可或缺的关键作用，在众多领域中会为其提供关键的基础资料，包括：天气预报工作、气象防灾减灾工作、科学研究工作、气候分析工作等，具有十分重要的意义和价值，影响范围广泛。基于此，笔者针对于称重式降水传感器与雨量筒降水量误差进行了深入研究与分析，以此为相关学者以及从业人员提供有价值的参考依据。
关键词：称重式;降水传感器;雨量筒降水量;误差
前言：称重式降水传感器能够在野外长期使用，基于快速响应的质量变化，能够对降水量进行有效测量，还能够对混合性降水、降雪以及降雨进行自动测量，不仅能够作为单独的自动观测仪使用，还能在传统自动气象站上作为单独的传感器使用。如若不能有效减少和避免称重式降水传感器与雨量筒降水量误差，就会造成不必要的损失，为此要采用科学合理的方法，尽可能的有效避免和降低损失。
一、称重式降水传感器的组成与原理
称重式降水传感器由多种部件组成，包括：外壳、内筒、防风圈、底座组件、处理单元、承水口等。DSC2称重式降水传感器的硬件可分为三种，即：外围组件、称重单元以及处理单元。由处理软件和硬件组成了DSC2称重式降水传感器，硬件构成要素有多种，包括：防风圈、处理单元、称重传感器、安装基座等。具有无内部加热，自动监测系统，没有可移动部分在内部，通过间隔时间的设置，展开观测工作，还能够对降水速度进行自动计算，能够实现一定次数的观测密度。
新型称重式降水传感器能够为气象工作提供有价值的信息数据资料，是一种适用于混合态降水总量、液态、固态以及全自动的观测仪器。通过一个重量平衡系统或者一个弹簧装置，最新称重式降水传感器能够连续记录储水器其中积存的降水总量。有固定容积，没有自动倒水，还要对蒸发损失进行减小，比较适用于固体降水的测量。基于载荷测量技术原理设计，称重式降水传感器通过质量变化，对降水量进行快速测量，不仅能在其他采集系统上作为智能传感器挂接，还能输送信号进入现有自动气象站。
称重式降水传感器能够在野外长期使用，还能够对混合性降水、降雪以及降雨进行自动测量，不仅能够作为单独的自动观测仪使用，还能在传统自动气象站上作为单独的传感器使用。基于传感器对质量变化的快速响应，称重式降水传感器能够对降水量进行有效测量，主要有振弦技术和基于电阻应变技术两种主要技术。例如DSC2称重式降水传感器的应用原理是基于电阻应变技术，测量重物将传感器利用内部的震动金属线拉紧的过程进行称重，通过输出的频率量来表示称得的体重。而WUSH-WP称重式降水传感器测量可以是混合性降水、液态降水以及固态降水，0～400mm为具体的测量范围，0.1mm为具体的分辨力，如若10.0mm大于等于降水量时，±0.3mm就是最大的测量误差值，如若10.0mm小于等于降水量时，±3%就是最大测量误差值[1]。
二、怎么判断称重式降水传感器降水量误差值
在某些情况下，称重式降水传感器可能会出现滞后降水的现象，降水天气已经实际发生，但是降水量仍然没有显示。反之，天气现象在没有实际发生的情况下，传感器可能会出现降水量的显示数值。造成传感器发生以上误差的关键根源应当在于传感器的自动感应装置存在老化与失灵现象，因此必须要更换现有的传感器自动感应结构部件。
此外，称重式降水传感器在降水期间，可能会存在异常数据情况，可能是有多种杂物随着降水落入的，例如：树叶、沙尘等，展开记录工作时，要按照正常降水记录开展记录处理工作;如若出现固态降水堆至口沿以上或降水过程中取水、溢出液态降水量的情况，就要按照缺测处理该时间段内分钟以及小时降水数据。
三、减少称重式降水量误差值对策
针对于减少称重式降水量误差值对策，笔者整理了三点，分别是：做好日常常规维护，以减少误差、加强传感器的剂量校准，避免误差发生、全面更换性能老化与损坏的传感器部件，本章将逐一进行说明。
（一）做好日常常規维护，以减少误差
针对于称重式降水传感器，要强化日常维护以及检查工作，能够针对于出现异常降水的几率和称重自动降水量的误差进行有效减少。为此，观测员要全面掌握和了解《降水观测规范-称重式降水传感器（试行）》，并依据此条例进行严格执行，强化年、月、周、日的日常维护和巡视，第一时间检查防雷接地状况以及其他防雷安全情况，如若遇到不良天气情况，就要及时展开加盖工作，如若存在较大降水量的天气，就会提高超出量程的几率，为此要第一时间展开排水工作，日常还要重视检查蒸发抑制油和防冻液，如若存在较少情况，就要通过对当地降水量和气温情况的了解，适当的进行添加和调整。与此同时，在开展维护工作期间，要把电源先断开，将称重降水传感器数据线拔下，而后在维护工作完毕后接上[2]。
（二）加强传感器的剂量校准，避免误差发生
称重式降水传感器校准分为两种，一是计量检定，二是现场校准。根据具有气象计量检定资质的机构来完成计量检定。所有站台需要来完成现场测试，如若最终得出的测量值误差高于4%，就要开展检查调试工作，如若情节严重，还要第一时间进行替换工作[3]。
（三）全面更换性能老化与损坏的传感器部件
仪器检修维护人员应当定期实施针对传感器装置的全面检测工作，及时更换老化与损坏的传感器元件，保持传感器装置设备的良好敏锐性。
结束语：在地面气象观测中，降水测量是其重要的组成内容之一，发挥着不可替代和不可或缺的关键作用，称重式降水传感器能够对气象台站固态降水人工观测引发的弊端（观测频次低下、时效性差等）进行有效解决，为此，相关人员要全面掌握和了解称重式降水传感器与雨量筒降水量误差，通过做好日常常规维护、加强传感器的剂量校准，有效避免误差发生、全面更换性能老化与损坏的传感器部件，从而为开展天气预报工作、气象防灾减灾工作、科学研究工作等，提供重要数据资料，进而造福于民、造福于社会。
参考文献：
[1]缪明榕，王辉，吴锐涛，等. 称重式降水传感器与翻斗雨量传感器测雨性能对比分析[J]. 中国农学通报，2020，36（14）：142-147.
[2]张朝明. 常用几种降水传感器的工作原理分析比较[J]. 科学与信息化，2020（22）：81-82.
[3]宋灿，周毓荃，吴志会. 雨滴谱垂直演变特征的微雨雷达观测研究[J]. 应用气象学报，2019，30（4）：479-490.
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