[发明专利]自动气象站风传感器防雨雾凇冻害保护装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种对设置于野外的自动气象站使用的风速传感器或风向传感器的温度进行控制，以防止因雨雾凇冻害结冰造成自动气象站使用的风速传感器或风向传感器不能正常工作，或者被损坏。

背景技术

自动气象站已在全国2000多个气象台站和数十万个区域气象观测站安装使用。目前，国产自动气象站风传感器多采用三杯式风速传感器和长臂单叶风向传感器，风速传感器和风向传感器统称为风传感器。在风速传感器旋转的情况下测得风速，在风向传感器摆动的情况下测得风向。但是，目前厂家生产的风传感器均存在一个共同的不足，即在发生雨凇、雾凇和冰冻冻害天气时，在低温、静风条件下，雨凇、雾凇和结冰冻害经常造成风速风向传感器挂冰冻结，停止转动，造成气象观测记录连续缺测的严重后果。而在冬春季节温度为-5℃～0℃，平均风速≤5m/s，空气相对湿度大于80％天气情况下，雨凇、雾凇以及混合积冰出现频率高，极易在风传感器上形成冰挂，造成风传感器长时间冻结，停止转动，造成的长时间记录缺测，严重影响自动站正常运行，严重时还会造成风传感器损毁。

根据2003-2005年甘肃省华家岭气象站14次自动站风传感器雨雾凇冻结分析，最长冻结时间达39小时，雨雾凇混合物积冰最大直径70mm，最大重量352g/m，最小相对湿度93％，冻结开始时的最大风速4.6m/s，最长静风时间6小时。从冻结开始到冻结结束最大降温幅度为6.8℃。相应造成风观测资料连续缺测达39次，同时造成风记录的日、月、年统计值不同程度缺测。

发明内容

本发明提供一种可解决现有风传感器不足、在发生雨凇、雾凇和结冰冻害天气时能够有效防止风传感器产生冻结的装置。

本发明的装置是由一个可设置于风传感器的外壳内，且可置于传感器轴承外的一个电热丝、可设置于电热丝上或可设置于电热丝与传感器轴承之间的温度传感器，及受温度传感器控制的，用于向电热丝供电的工作电压为36伏的电源构成，温度控制器的开关温度区间设定为3～40摄氏度。

本发明的自动气象站风传感器防雨雾凇冻害保护装置，所用的电热丝内阻为130～170欧姆，加热功率为6～10瓦特，其最佳参数为：电热丝内阻为150欧姆，加热功率为8.64瓦特。

本发明在使用中可将电热丝置于风速传感器或风向传感器的外壳之内，且处于传感器轴承之外，同时接通电源即可。

对风传感器中设置的加热保护器件要求首先能够保证使风传感器正常工作，不至因设置加热装置而造成风传感器本身被损坏；其次，还要尽可能地防止因加热装置本身工作给风传感器带来附加影响，使风传感器接受到的风参数发生变化；同时还要解决维护人员在对风传感器进行维护时的安全问题。

本发明可以放置于现有的风传感器的外壳内，这样可以使用于与现有的风传感器配套使用，同时还可简化安装设置的作业，本发明所确定的电热丝工作温度区间及相关的参数能够确保传感器在极恶劣的天气下正常工作，特别是在发生严重雨雾凇冻害易造成冰冻灾害时能保证风传感器不发生冻结现象，同时不会对风传感器的正常运动产生任何的副面影响。

附图说明

附图1为设于风速传感器上的装置示意图，附图2为设于风向传感器上的装置示意图。图中：1为风杯或风向标，2为转轴，3为风传感器的外壳，4为轴承，5为电加热丝。

具体实施方式

本发明以下结合附图说明：

本发明是在风传感器的外壳3之内，且位于传感器的轴承4外设置一个电热丝5，同时在电热丝5上或电热丝5与轴承4之间设置一个温度传感器(在附图中未画出温度传感器)，温度传感器的导线与温度控制器相连，本发明所用的温度传感器和温度控制器均为现市场上销售的商品。由于本发明将长期设置于野外，在不同的情况下可能需要人对风传感器进行必要维护或检修，考虑到维护时人员的安全，本发明确定用温度控制器控制一个其初级为220伏，次极为36伏的变压器为电热丝的供电电源，这样维护人员接触的将是一个安全电压。

本发明在研制过程中曾对电加热管、电阻式加热丝、陶瓷发热元器件等多种电加热器件进行了筛选，经反复筛选通过反复对比和相关的试验，在对观测数据的影响进行全面论证试验的基础上，最终选用电阻加热丝为风传感器防冻害的加热元件。一方面是因为电加热丝价格较为低廉，其工作寿命相对较长，另一方面电加热丝本身可塑性较好，容易加工成型，便于安装。