近日，北方多地迎來(lái)冬季降雪。銀裝素裹的雪天，究竟是大雪、中雪，還是小雪呢？想弄清楚這個(gè)問(wèn)題，就要依靠測(cè)雪神器：稱重式降水傳感器。目前，在遼寧沈陽(yáng)市內(nèi)已建成的16個(gè)降雪自動(dòng)觀測(cè)站內(nèi)，均安裝有稱重式降水傳感器這種氣象監(jiān)測(cè)傳感器。
沈陽(yáng)市區(qū)降雪自動(dòng)觀測(cè)站內(nèi)的稱重式降水傳感器
在沈陽(yáng)，過(guò)去，測(cè)量降雪量，觀測(cè)員需要每小時(shí)將盛雪容器拿到屋里去?；伤?，再用量杯測(cè)量，全過(guò)程只能依靠人工。現(xiàn)在，隨著氣象現(xiàn)代化進(jìn)程的不斷加快，稱重式降水傳感器已基本取代人工觀測(cè)，它可以根據(jù)重量自動(dòng)測(cè)算降雪量，并可以在全市的自動(dòng)觀測(cè)站設(shè)置，密切監(jiān)測(cè)沈陽(yáng)的降雪情況。
目前，我國(guó)氣象部門對(duì)固態(tài)降水的觀測(cè)主要是以人工觀測(cè)為主，存在時(shí)效性差、時(shí)空密度不足等諸多弊端，不能全面、連續(xù)反映冰雪過(guò)程的變化情況。
翻斗式雨量傳感器
過(guò)去常用的雨量觀測(cè)器通常是翻斗式雨量傳感器，這種傳感器是自動(dòng)測(cè)量降水量的儀器，主要由承水器、過(guò)濾漏斗、翻斗、干簧管和底座等組成。降水通過(guò)承水器，再通過(guò)一個(gè)過(guò)濾斗流入翻斗里，當(dāng)翻斗流入一定量的雨水后，翻斗翻轉(zhuǎn)，倒空斗里的水，翻斗的另一個(gè)斗又開(kāi)始接水，翻斗的每次翻轉(zhuǎn)動(dòng)作通過(guò)干簧管轉(zhuǎn)成脈沖信號(hào)（1脈沖為0.1mm）傳輸?shù)讲杉到y(tǒng)。儀器測(cè)量范圍0到4mm/min。
雖然實(shí)現(xiàn)了數(shù)字傳輸，但翻斗式雨量傳感器在冬天低溫環(huán)境下，遇到雪、冰雹、雨夾雪等固態(tài)降水或混合性降水時(shí)，融化較慢，導(dǎo)致無(wú)法及時(shí)監(jiān)測(cè)，需加蓋停用，人工干預(yù)才能完成觀測(cè)。
而新型稱重式降水傳感器，則是一種適合固態(tài)、液態(tài)和混合態(tài)降水總量及降水強(qiáng)度測(cè)量的、全自動(dòng)、全天候降水觀測(cè)儀器，能為氣象提供更加全面、權(quán)威的信息資料支撐。
最新的稱重式降水傳感器，通過(guò)利用一個(gè)彈簧裝置或一個(gè)重量平衡系統(tǒng)，將儲(chǔ)水器連同其中積存的降水的總重量作連續(xù)記錄。沒(méi)有自動(dòng)倒水，有固定容積，且還需減小蒸發(fā)損失（加防凍液和抑制蒸發(fā)油），特別適合測(cè)量固體降水。
稱重式降水傳感器基于載荷測(cè)量技術(shù)原理設(shè)計(jì)，通過(guò)對(duì)質(zhì)量變化的快速相應(yīng)測(cè)量降水量，既可以輸出開(kāi)關(guān)量信號(hào)接入現(xiàn)有自動(dòng)氣象站，也可作為智能傳感器掛接在其他采集系統(tǒng)上。
稱重式降水傳感器原理結(jié)構(gòu)示意圖
具體來(lái)說(shuō)，其原理是通過(guò)載荷原件對(duì)盛水桶內(nèi)質(zhì)量變化的快速響應(yīng)測(cè)量降水量，稱重式降水傳感器主要由承水口、外殼、內(nèi)筒、載荷原件及處理單元、底座組件、防風(fēng)圈等部件組成。
目前，稱重式降水傳感器采用的測(cè)量技術(shù)主要有兩種：
基于電阻應(yīng)變測(cè)量技術(shù)
敏感梁在外力的作用下產(chǎn)生弾性変形，使粘貼在其表面的電阻應(yīng)變片也隨至產(chǎn)生變形，電阻應(yīng)變片變形后，其阻值會(huì)發(fā)生變化，再經(jīng)相應(yīng)的測(cè)量電路把這一電阻變化轉(zhuǎn)換為電信號(hào)，進(jìn)而得到降水的質(zhì)量。
稱重式降水傳感器局部
振弦測(cè)量技術(shù)
該技術(shù)以固定頻率振動(dòng)的弦絲作為彈性部件，根據(jù)其所受拉力與振動(dòng)頻率的對(duì)應(yīng)關(guān)系，通過(guò)相應(yīng)的測(cè)量電路得到降水的質(zhì)量。
總的來(lái)說(shuō)，稱重式降水傳感器可有效測(cè)量固態(tài)降水情況，可解決傳統(tǒng)人工觀測(cè)降水帶來(lái)的時(shí)效差、密度不足以及不夠全面等問(wèn)題，既能滿足現(xiàn)行氣象觀測(cè)業(yè)務(wù)要求，輸出脈沖量接入各地區(qū)氣象局現(xiàn)有的自動(dòng)氣象站，又符合智能氣象傳感器的發(fā)展趨勢(shì)。
