西藏CAWS600型无人自动气象站风向、风速传感器故障诊断方法探讨

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西藏无人自动气象站 cAws6O0型采用的风向风速传感器均为天津仪器厂生产的，风向传感器型号为：ELl5-2D，风速传感器型号为：ELI5-1/1A。本文主要从风向风速传感器的工作原理以及出现故障分析和诊断方法进行探讨，以供台站工作人员参考。

1 ELI5-2D风向传感器的工作原理风向传感器的信号发生装置由格雷码盘、发光管、光敏管等组成。

I.1 风标通过转轴带动格雷码盘转动，码盘是-个圆形金属薄片，上面有 7个不同等分的同心圆，同心圆由内到外分别作 2、4、8、16、32、64、128等分，第个相邻等分不是被挖空就是未被挖空，或者说不是透光就是不透光。对应每个同心圆的上下面有-组发光管和光敏管，共 7组。风标转动时，由于同心圆的透光和不透光，7个光敏管上接受到或接受不到光，7根信号线上或是l”或是0”，这就完成了风向到格雷码的转换，输出模拟电压。

i.2 每组格雷码有 7位 ，代表-个风 向，由于外 圈是128等分，故风向分辩率为 360。/1282.8。。

龇蜘 地件图 1 风速传感器技术参数测量范围 ：0～360。

输出信号：7位格雷码 0～2.5VDC，或 4～20mA电流工作温度 ：-4060℃，100 RH工作电压 ：1O～14VDC2 ELI5-i/1A型风速传感器工作原理风速传感器的感应元件为三杯式风杯组件，信号变换电路为霍尔集成电路。

2.1 在水平风力的驱 动下 ，风杯级旋转 ，通过轴带动磁棒盘旋转，其上的数十只小磁体形成若干个旋转的磁场，在霍尔磁敏元件中感应出脉冲信号，其频率随风速的增大而线性增加。测出频率就可以计算出风速，- 般为线性关系。

2.2 风杯每旋转 1圈，产生 44个脉冲信号，输出信号 ：0～1221HZ方波脉冲。

图 2 风 向传感器技术参数测量范 围：0.3～60m/s分辨率：0.05m/s67高原气象 《西藏科技)2013年7期(总第244期)输出信号：04122IHZ方波脉冲工作温度 ：-4O～60。C，100 RH工作 电压 ：15VDC表 风 速与脉冲频率 之间的对应关 系风速 (m/s) 0.3 0.5 1 1.5 2 5 10 15脉冲频率 (HZ) ≤ 1 4 14 25 35 96 198 300风速 (m/s) 20 25 30 35 40 50 60脉冲频率(HZ) 402 504 606 708 81I 1016 12213 风向、风速传感器的故障判断分析-段时间 内自动气象站测量 的风 向风速数据，若差值较大或没有数据，则怀疑风向网速传感器或者接线有故障。检修时可用万用表的电压档和频率档分别测量风向风速传感器接线间的电压和频率大小来判断 。

图 3 风 向风速接线盒 内部4 风向、风速传感器故障诊断步骤4.1 当风向、风速二项或者其中-项没有数据显示 的时候，首先查看采集器工作是否正常，如指示灯不亮，请检查供电系统和保险管以及各电源接触点是否牢固。如指示灯每 6秒左右正常闪-次，说明采集器工作正厨行下步操作。

4.2 用万用表直流 电压档分别测量防雷板上下是否有 12V左右供电电压，如果有-处没有 ，则检查接线端螺丝连接是否牢固，有无松动或接触不 良现象 ，经检查后还是没有供 电电压 ，可把 15、16号线拆下直接接到相对应的防雷板上方红、黑线端子上 ，如故障排除，则更换防雷板。如故障未排除则检查采集箱到风向、风速的连接线。

68图 4 测量方法4.3 如果没有风速 ，用万用表频率档(HZ)或者方波频率档啊 ，红笔取防雷板下面 14号端，黑笔取采集箱内任-颗 固定的螺丝 ，在风杯转动 的情况下从万用表可 以看到频率数字在不断的变化，如果没有变化 ，则倒下风杆 ，在风向、风速接线盒内用万用表红笔接黄色端 ，黑笔接蓝线端或者任选-颗固定 的螺丝测 量有无数字 的变化，在排线柱上端如果测量出示值 ，并且随风杯的转动数字也在不断 的变化，这说 明风速传感器是好的，问题出在接线盒到采集箱处和连接线 。如果在排线柱上端未测出示值 ，则更换风速传感器。

4.4 测量风向传感器时用万用表的直流电压档( )测量其电压示值。风向排除故障的方法和步骤与风速的相同，只是在采集箱 内量取的是 17号接线端，相对应风杆顶上接线盒 内的为绿色接线端。

4.5 风向传感器输出的电压信号为 0～2.5VDC之间属正常范围，超出此范围则说明风向传感器有故障。

4.6 注意用万用表只能测出风速、风向传感器及其导线有否断路，无法测出风速、风向传感器的准确度。如需对传感器的准确度进行校验只能送检区装备中心仪器鉴定所进行专业校准。

5 风速、风向传感维护5.1 风速、风向传感器是-种免维护传感器，所以建议用户千万不要自行拆卸，传感器轴承不容易进灰尘。

5.2 当风向发生偏差时可能是风 向信号的负端接地(GND)端，存在-个电动势差造成的采样错误。引起这个错误 的原因-方面可能是接触端接触不好 ，或者焊点不牢靠，也有可能是该端的防xx失效等等。

5.3 在风沙较大地区注意监控平 台的风速与实际风速的差别，及时到现场查看风杯的转动情况是否灵敏 。

5.4 在夏季出现较大冰雹后 ，可能会对风杯造成-的损坏 ，应 及时观察 风杯风标 的外观 和运转 情况是 否正常 。

6 结语对于 CAWS600型风 向、风速传感器容易 现 的故障，应根据突出的故障现象准确判断故障症结，然后遵守有关业务和技术规范的前提下 ，用合理的方 法排除故障，在实践中不断总结经验，就会提高基层台站l作人员的技术水平。