[發(fā)明專利]自動氣象站風(fēng)傳感器防雨霧凇凍害保護裝置

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201010154815.7
• 申請日: 2010-04-22
• 公開（公告）號: CN101853036A
• 公開（公告）日: 2010-10-06
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 尹憲志;張強;胡文超;王強;李曉峰;徐啟運;王煒;袁佰順;奚立宗;李春亮
• 申請（專利權(quán)）人: 甘肅省氣象局
• 主分類號: G05D23/20
• 分類號: G05D23/20;G01W1/00;H05B3/02
• 代理公司: 蘭州振華專利代理有限責(zé)任公司 62102
• 代理人: 張晉

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種對設(shè)置于野外的自動氣象站使用的風(fēng)速傳感器或風(fēng)向傳感器的溫度進行控制，以防止因雨霧凇凍害結(jié)冰造成自動氣象站使用的風(fēng)速傳感器或風(fēng)向傳感器不能正常工作，或者被損壞。

背景技術(shù)

自動氣象站已在全國2000多個氣象臺站和數(shù)十萬個區(qū)域氣象觀測站安裝使用。目前，國產(chǎn)自動氣象站風(fēng)傳感器多采用三杯式風(fēng)速傳感器和長臂單葉風(fēng)向傳感器，風(fēng)速傳感器和風(fēng)向傳感器統(tǒng)稱為風(fēng)傳感器。在風(fēng)速傳感器旋轉(zhuǎn)的情況下測得風(fēng)速，在風(fēng)向傳感器擺動的情況下測得風(fēng)向。但是，目前廠家生產(chǎn)的風(fēng)傳感器均存在一個共同的不足，即在發(fā)生雨凇、霧凇和冰凍凍害天氣時，在低溫、靜風(fēng)條件下，雨凇、霧凇和結(jié)冰凍害經(jīng)常造成風(fēng)速風(fēng)向傳感器掛冰凍結(jié)，停止轉(zhuǎn)動，造成氣象觀測記錄連續(xù)缺測的嚴(yán)重后果。而在冬春季節(jié)溫度為-5℃～0℃，平均風(fēng)速≤5m/s，空氣相對濕度大于80％天氣情況下，雨凇、霧凇以及混合積冰出現(xiàn)頻率高，極易在風(fēng)傳感器上形成冰掛，造成風(fēng)傳感器長時間凍結(jié)，停止轉(zhuǎn)動，造成的長時間記錄缺測，嚴(yán)重影響自動站正常運行，嚴(yán)重時還會造成風(fēng)傳感器損毀。

根據(jù)2003-2005年甘肅省華家?guī)X氣象站14次自動站風(fēng)傳感器雨霧凇凍結(jié)分析，最長凍結(jié)時間達(dá)39小時，雨霧凇混合物積冰最大直徑70mm，最大重量352g/m，最小相對濕度93％，凍結(jié)開始時的最大風(fēng)速4.6m/s，最長靜風(fēng)時間6小時。從凍結(jié)開始到凍結(jié)結(jié)束最大降溫幅度為6.8℃。相應(yīng)造成風(fēng)觀測資料連續(xù)缺測達(dá)39次，同時造成風(fēng)記錄的日、月、年統(tǒng)計值不同程度缺測。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明提供一種可解決現(xiàn)有風(fēng)傳感器不足、在發(fā)生雨凇、霧凇和結(jié)冰凍害天氣時能夠有效防止風(fēng)傳感器產(chǎn)生凍結(jié)的裝置。

本發(fā)明的裝置是由一個可設(shè)置于風(fēng)傳感器的外殼內(nèi)，且可置于傳感器軸承外的一個電熱絲、可設(shè)置于電熱絲上或可設(shè)置于電熱絲與傳感器軸承之間的溫度傳感器，及受溫度傳感器控制的，用于向電熱絲供電的工作電壓為36伏的電源構(gòu)成，溫度控制器的開關(guān)溫度區(qū)間設(shè)定為3～40攝氏度。

本發(fā)明的自動氣象站風(fēng)傳感器防雨霧凇凍害保護裝置，所用的電熱絲內(nèi)阻為130～170歐姆，加熱功率為6～10瓦特，其最佳參數(shù)為：電熱絲內(nèi)阻為150歐姆，加熱功率為8.64瓦特。

本發(fā)明在使用中可將電熱絲置于風(fēng)速傳感器或風(fēng)向傳感器的外殼之內(nèi)，且處于傳感器軸承之外，同時接通電源即可。

對風(fēng)傳感器中設(shè)置的加熱保護器件要求首先能夠保證使風(fēng)傳感器正常工作，不至因設(shè)置加熱裝置而造成風(fēng)傳感器本身被損壞；其次，還要盡可能地防止因加熱裝置本身工作給風(fēng)傳感器帶來附加影響，使風(fēng)傳感器接受到的風(fēng)參數(shù)發(fā)生變化；同時還要解決維護人員在對風(fēng)傳感器進行維護時的安全問題。

本發(fā)明可以放置于現(xiàn)有的風(fēng)傳感器的外殼內(nèi)，這樣可以使用于與現(xiàn)有的風(fēng)傳感器配套使用，同時還可簡化安裝設(shè)置的作業(yè)，本發(fā)明所確定的電熱絲工作溫度區(qū)間及相關(guān)的參數(shù)能夠確保傳感器在極惡劣的天氣下正常工作，特別是在發(fā)生嚴(yán)重雨霧凇凍害易造成冰凍災(zāi)害時能保證風(fēng)傳感器不發(fā)生凍結(jié)現(xiàn)象，同時不會對風(fēng)傳感器的正常運動產(chǎn)生任何的副面影響。

附圖說明

附圖1為設(shè)于風(fēng)速傳感器上的裝置示意圖，附圖2為設(shè)于風(fēng)向傳感器上的裝置示意圖。圖中：1為風(fēng)杯或風(fēng)向標(biāo)，2為轉(zhuǎn)軸，3為風(fēng)傳感器的外殼，4為軸承，5為電加熱絲。

具體實施方式

本發(fā)明以下結(jié)合附圖說明：

本發(fā)明是在風(fēng)傳感器的外殼3之內(nèi)，且位于傳感器的軸承4外設(shè)置一個電熱絲5，同時在電熱絲5上或電熱絲5與軸承4之間設(shè)置一個溫度傳感器(在附圖中未畫出溫度傳感器)，溫度傳感器的導(dǎo)線與溫度控制器相連，本發(fā)明所用的溫度傳感器和溫度控制器均為現(xiàn)市場上銷售的商品。由于本發(fā)明將長期設(shè)置于野外，在不同的情況下可能需要人對風(fēng)傳感器進行必要維護或檢修，考慮到維護時人員的安全，本發(fā)明確定用溫度控制器控制一個其初級為220伏，次極為36伏的變壓器為電熱絲的供電電源，這樣維護人員接觸的將是一個安全電壓。

本發(fā)明在研制過程中曾對電加熱管、電阻式加熱絲、陶瓷發(fā)熱元器件等多種電加熱器件進行了篩選，經(jīng)反復(fù)篩選通過反復(fù)對比和相關(guān)的試驗，在對觀測數(shù)據(jù)的影響進行全面論證試驗的基礎(chǔ)上，最終選用電阻加熱絲為風(fēng)傳感器防凍害的加熱元件。一方面是因為電加熱絲價格較為低廉，其工作壽命相對較長，另一方面電加熱絲本身可塑性較好，容易加工成型，便于安裝。