摘要：本文主要结合安徽省马鞍山市和县气象局所用降水现象仪的实际情况，阐述了降水现象仪的结构组成和工作原理，就降水现象仪常见的故障类型进行分析，提出了相应的处理方法，并给出了对降水现象仪的日常维护的建议，仅供参考。
关键词：降水现象仪；故障处理；日常维护
引言
气象现象观测是地面气象观测的主要项目之一，降水现象是气象现象的重要组成部分，为了更好地促进气象现代化，使降水现象仪能够广泛应用，有效提高降水现象观测进程的自动化程度，结合降水现象仪的工作原理分析其常见故障原因，提出解决方案和日常维护的建议。
一、降水现象仪的构成和工作原理
1.1降水现象仪的构成
降水现象仪采取先进的现代化激光技术的光学测量系统，主要由传感器、供电控制单元、数据采集单元、附件等部分组成。传感器由激光发射和接收装置、控制处理装置以及温控装置构成；仪器采用的是直流12V供电，并配备蓄电池。供电控制单元主要负责把交流电源或者辅助电源（太阳能、风能等）进行转换，并给蓄电池充电。数据采集单元负责处理采样降水粒子大小、速度、数量等，对采样样本数据质量控制数据运算处理，输出降水现象类型、雨滴图谱、仪器工作状态等；附件包括安装座、立柱及基础预埋件等。
1.2降水现象仪的工作原理
降水现象仪的核心部件是激光雨滴谱仪，激光雨滴谱仪是以激光为基础的新一代光学粒子探测设备，对降水粒子大小和速度的测量
是通过激光的散射原理实现的。激光雨滴谱仪主要由发射器、接收器、控制器、运算器和存储器5部分组成。仪器工作时，发射器通过红外发光二极管发出一束红外光射入大气中，红外光遇到大气中的气溶胶粒子以及降水颗粒发生前向散射，接收器将散射光汇聚到硅光电传感器的接收面上并将其转换为电信号，此信号经过处理后送至电源/控制器的数采板，经CPU取样和计算后得到天气类型和能见度值，再通过RS-232与用户计算机通信。
二、降水现象仪常见故障处理
降水现象仪常见故障主要分为电源故障、测量数据丢失和降水现象类型错误等。根据故障的具体类型，进一步分析，找出故障的原因，然后采取相应的处理方法。
2.1电源故障原因分析及处理
如果降水现象仪的电源出现故障，应及时检测传感器输入端的直流电压，测量电压是否在12V左右，如果直流电压在正常范围内，说明电源没有问题。此时，可打开降水现象仪电源箱，检测电源输出处的直流电压。如果电压为12V，说明故障是传感器与电源箱连接电缆断开引起的，需要及时维修或直接更换解决问题。如果测量发现交流模块输出电压为12V，则表示输出开关组有故障。这时检查保险灯。如果灯亮了，说明时保险管损坏了，应该及时更换新的保险管；然后检查空气开关的接线是否松动，如果是，请及时修理。
2.2测量数据缺失原因分析及处理
当出现降水仪测量数据丢失等故障时，应首先判断故障可能的原因，可分为参数设置错误、电源故障、电源控制器或蓄电池损坏；通信故障、电缆插头松脱、接触不良、通信线路短路；设备故障等类别。找出故障原因，并按相应方法处理。
（1）参数设置错误：检查业务软件参数设置是否正确。查看ISOS软件通信参数中的通信端口、波特率等参数设置是否正确，确认正确后检查SMOPORT串行端口信息是否与ISOS软件的通信参数设置一致，重点检查串口工作模式信息是否正确，如有错误及时修改信息参数。
（2）供电模块故障：首先检查电源接入是否正常，然后检查电源控制输出电压是否正常，测量电源电压。一般情况下，14V电压值稳定是正常的。如果电源电压低于11V，单独电源控制器的输出电压稳定在13-15v之间，应该是蓄电池故障，需要及时更换蓄电池。
（3）通讯线路故障：检查所有电缆连接和电缆接头是否正确连接和插入；检查连接设备及通信线路有无短路或断路，并及时处理和维护。
（4）设备故障：此类故障主要由降水现象仪链接状态不通造成数据缺测。
2.3降水类型错误的原因分析及处理
造成降水类型错误主要有以下几个方面，一是周围环境影响传感器；二是仪器本身存在的局限性；三是设备本身的算法和阈值设定有误。
（1）环境因素：降水仪长时间暴露在室外时，传感器和遮挡罩容易受到树枝、蜘蛛丝等的污染，导致激光光路受到干扰。蜘蛛丝的来回摆动会引起电信号的变化，造成晴天会检测出长时间短间隙的毛毛雨;会出现溅水增加、遮雨罩污染、雨水重叠、采集数据受到干扰等也会发生降水类型差异。
（2）仪器局限性：雨滴颗粒过大且重叠；下降速度快；采样区域的局限性可能导致误报，如在降水强度较大的情况下出现冰雹。如果激光器无法报告，则可能是激光器的故障。及时检查发射和吸收是否在同一直线上。检查前请断开移动设备电源，以防激光模块损坏。
（3）降水类型判别方法：降水现象仪根据降水粒子的直径和速度反复计算降水天气现象类型，人工观测可根据形状特征、落差条件、地面气象观测标准规定的云量和天气条件等进行判断。例如，由于小雨滴谱对光强的散射很弱，或者算法和阈值的选择，使得降水现象仪很难捕捉到定义的毛毛雨天气现象，也无法识别随风飘舞的小雨（风影响落差），从而造成漏报并导致降水起止时间不一致。降水期间毛毛雨、小雨频繁交替，气象现象记录与人工观测有差异。
当出现这些问题时的处理方法主要有一要及时清理传感器周围的垃圾、异物，保持传感器的洁净，预防出现数据采集异常；二对于设备自身的算法或阈值设定有误时，要重新设定阈值、改进算法。三对于仪器存在的局限性，工作人员应当根据当时具体的天气情况进行人工修正。
三、降水现象仪的日常维护建议
在降水现象仪的运行过程中，部门工作人员应积极进行日常维护工作，主要维护方法有：首先，每天日出后及日落前都要安排工作人员进行巡查，认真查看降水现象仪周围环境，发现仪器上有鸟窝、蛛网、灰尘和树叶等可能会影响数据采集的杂物时，要立即清理干净，保持周围环境的干净整洁，对于蜘蛛可以在仪器周围撒一些硫磺进行防治。其次，每三个月至少需要对仪器进行一次清洁，对于激光发射及接收装置可以用光滑不掉毛的棉布或者脱脂棉沾取无水乙醇对窗口玻璃进行擦拭，要动作轻柔以免在玻璃上留下划痕，若窗口加热功能较好，表面会很快变干。禁止用其他物品进行清洁，避免仪器损伤。再次，定期对降水传感器进行校对，最好每年校对一次，防止仪器长期工作性能出现问题，对测量准确性造成影响；一旦发现观测数据存在异常或错误时要立即检查解决，每年夏季多雨节令到来之前要对防雷设施进行一次严密的检查，复测接地电阻，确保防雷设施的安全性。最后，在维护传感器过程中要避免直视激光器，以防眼睛受伤；每月要定期检查供电设备，确保供电安全，发现插头接触不良等问题要立即解决；还要经常检查蓄电池，及时换新。准备值班日志，对于日常维护、定期检查和维护以及零件换新等有关情况都需记录在册，方便日后查询。
结语
随着我国科技的不断进步和对气象现代化发展的重视，气象观测自动化是天气现象观测的必然发展，所以对于降水现象仪的日常故障处理及维护是非常有必要的。当仪器出现故障时，工作人员要仔细观察，判断原因，根据原因找到正确处理方法进行维修。定期对仪器进行维护，确保仪器观测采集数据的准确性，给相关部门提供精确的气象资料，为及时开展防灾减灾工作提供方便。
参考文献
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作者简介：胡禹（1981-）男，汉族，四川省自贡人，本科学历，工程师，从事综合气象观测研究工作。