太阳辐射仪器的日常维护及常见故障排除思路

（乌兰乌苏农业气象试验站,石河子市，832000） 樊新燕

太阳辐射能是地球大气最重要的能量来源，自20世纪50年代，我国就开始太阳辐射观测工作，上世纪90年代新型辐射仪器投入使用，2006年乌兰乌苏农业气象试验站建成气象辐射观测一级站，开始太阳总辐射、散射辐射、太阳直接辐射、反射辐射和净全辐射5个要素的观测。仪器性能处于良好状态是获取具有代表性、准确性和比较性的辐射数据的前提，本人根据该站太阳辐射仪器的运行情况，总结了辐射仪器的日常使用维护、常见故障排除思路等，供广大业务工作人员参考和借鉴。

1 辐射仪器的日常使用和维护

1.1 总辐射表的使用和维护

总辐射的观测，在日出前把金属盖打开，辐射表就开始感应，记录仪自动显示总辐射的瞬时值和累计总量。日落后停止观测，并加盖；若夜间无降水或无其它可能损坏仪器的现象发生，总辐射表也可不加盖。

开启或盖上金属盖应特别小心，要旋转到上下标记点对齐，才能开启或盖上。由于石英玻璃罩贵重且易碎，操作时动作要轻。冬季玻璃罩及其周围如附有水滴或其它凝结物，应擦干后再盖上，以防结冰。金属盖一旦冻住，很难取下时，可用吹风机使冻结物融化后将盖取下，但要仔细，以免损坏玻璃罩。总辐射表防水性能较好，一般短时间或降水较小时可以不加盖。总辐射表要求每两年校准一次，硅胶由蓝色变成红色或白色判断为已变潮。受潮的硅胶，可在烘箱内烤干变回蓝色后再使用。每日上、下午至少各一次对总辐射表进行如下检查和维护：

（1）仪器是否水平，感应面与玻璃罩是否完好；（2）热电堆表面色泽和质地是否均匀；

（3）仪器是否清洁，玻璃罩如有灰尘、露、霜、雾水、雪和雨水时，应用镜头刷或麂皮及时清除干净，注意不要划伤或磨损玻璃罩；

（4）玻璃罩不能进水，罩内也不应有水汽凝结物；

（5）干燥器内硅胶是否变潮，否则要及时维护或更换；

（6）降大雨、雪、冰雹或较长时间的雨雪，应根据具体情况及时加盖，雨停后即把盖打开；

（7）遇强雷暴等恶劣天气时，应加盖并加强巡视，发现问题及时处理。

1.2 散射辐射表的使用和维护

散射辐射表的使用与维护基本同总辐射表。日出前，转动丝杆调整螺旋，将遮光环按当日赤纬调在标尺相应的位置上（有时也可几天调整一次），使遮光环全天遮住太阳直接辐射。每日上、下午巡视一次，检查遮光环阴影是否完全遮住仪器的感应面与玻璃罩，否则应及时调整。

平时要经常保持遮光环部件的清洁和丝杆的转动灵活。发现丝杆有灰尘或转动不灵活时，尤其是风沙过后，要用汽油或酒精将丝杆擦净。若较长时间不使用，应将遮光环取下或用罩盖好，以免丝杆和有关部件锈蚀。长时间使用遮光环，当圈环颜色（外白内黑）褪色或脱落时，应重新上漆。

1.3 直接辐射表的使用和维护

直接辐射表与其它辐射表相比，不仅感应件要灵敏，而且还要跟踪准确，才能获得准确的直接辐射。要保持在任何天气条件下常年不断地、准确可靠地跟踪太阳是不容易的，因此要严格遵守操作规程。

用直接辐射表进行连续记录时，需要防雨、雪等。例如，通常用石英制作的光学窗置于仪器的前端。必须注意保证光学窗的清洁，并且在其内表面不能出现凝结物。每天早上日出前，应检查进光筒石英玻璃窗是否清洁，如有灰尘、水汽凝结物应及时用软布擦净。跟踪架要精心使用，切勿碰动进光筒位置，每天上下午至少各检查一次仪器跟踪状况（对光点），遇特殊天气要经常检查。如有较大的降水、雷暴等恶劣天气不能观测时，要及时加盖。转动进光筒对准太阳，一定要按操作规程进行，绝不能用力太大，否则容易损坏电机。直接辐射表每月检查的内容和总辐射表基本相同，除检查感应面、进光筒内是否进水、接线柱和导线的连接状况外，重点应检查仪器安装与跟踪太阳是否正确。

1.4 反射辐射表的使用和维护

反射辐射表的使用、维护和一般性检查与总辐射表相同。

1.5 净全辐射表的使用和维护

净全辐射表观测的是全辐射差额，不仅白天观测，夜间也要观测。净全辐射表和总辐射表一样，除每日上、下午至少各检查一次仪器状态外，夜间还应增加一次检查。每次检查和维护的内容如下：

（1）感应面是否水平。

（2）薄膜罩是否清洁和呈半球凸起。罩外部如有水滴，应用脱脂棉轻轻抹去，若有尘埃、积雪等，可用橡皮球打气，使罩凸起并排除湿气。薄膜罩通常每月更换一次，风沙多、大气污染严重或紫外光强易使聚乙烯老化的地区，要增加更换次数。更换薄膜罩时要用专用工具（金属环）把压圈旋下，取下橡皮密封圈与旧罩，然后换上新罩，放上密封圈，再用专用工具把压圈旋紧。换罩时如发现密封圈老化或损坏应同时更换，更换时注意不要弄脏或碰坏黑体。如果感应面有脏物，要用橡皮球清除，不要用刷子等硬物去清除。

（3）遇有雨、雪、冰雹等天气时，应将上下金属盖盖上，加盖条件同总辐射表，稍大的金属盖在上，以防雨水流入下盖内。降大雨时应另加防雨装置。降水停止后，要及时开启。

由于薄膜罩密封性能不好或金属盖盖得不紧，大雨时，常把感应面弄湿，使得仪器短路或出现负值，应及时把仪器烘干或换上备份表。

（4）要注意观测结果的正负值。正常天气条件下，净全辐射夜间为负值，日出后1～2h升为正值至中午为最大，日落前1～2h又转为负值。如果出现相反情况，可能仪器的正负极接错。

（5）干燥器固定应牢固、密封，失效要及时更换。

（6）注意保持下垫面的自然和完好状态。平时不要乱踩草面，降雪时要尽量保持积雪的自然状态。

净全辐射表的故障和处理方法与总辐射表基本相同。但最常见的故障是薄膜罩漏水使得感应面潮湿，造成记录出错。因此，要备足薄膜罩与橡皮垫圈及时更换，保持好密封性。

2 辐射仪器常见故障及排除思路

2.1 某一项辐射数据异常、错误或缺测时如何排除故障

解决方法：

（1）检查传感器安装、维护是否正常；

（2）检查线路是否有接触不良、短路、断路，接线是否正确，插头是否松动，屏蔽线、地线是否起作用；

（3）测量输出信号，若传感器故障或性能下降，更换备份传感器；

（4）测量、排查分采相应信号防雷器是否正常，若故障则修复或更换分采相应信号防雷器；

（5）检查测量分采相应通道是否故障，如果通道故障，修复或更换备份分采。

2.2 全部辐射数据异常、错误或缺测时，如何排除故障？

解决方法：

（1）检查分采供电是否正常；

（2）检查分采至主采CAN总线是否有接触不良、短路、断路，插头是否松动，屏蔽线、地线是否起作用；

（3）检查分采是否故障，如果故障，进行修复或更换备份分采；

（4）测量、排查分采信号防雷器是否正常，若故障则修复或更换信号防雷器。

3 要素值不正常时的处理方法

3.1 时曝辐量缺测的处理

辐射自动观测仪出现故障时，采用精度高的毫伏表（四位半）进行测量，即将辐射表与毫伏表联接，在每个地平时正点读出毫伏表的电压值V。

（1）利用正点时辐照度计算；

（2）利用前后两时次的曝辐量内插计算。

3.2 特殊性情况下的观测记录处理

出现降水和沙尘天气时，按如下情况处理：

（1）为保护仪器，降水强度大，辐射表加盖时，辐照度按“0”，对应时段的曝辐量记录为0.00；

（2）出现强沙尘暴或特强沙尘暴时，辐射表加盖，对应时段的曝辐量记录为缺测，即“-”；

（3）若因降水影响，总辐射日曝辐量为0.00，反射辐射日曝辐量也为0.00时，日反射比记录为缺测，即“-”。

3.3 灵敏度出错误时记录的处理方法

实际工作中，出现过输错灵敏度K或辐射表信号输入插头相互插错的现象，造成观测记录错误。只要知道出错的时间段及正确与错误的K值，可以把错误记录改正。设E0、E1分别为正确与错误的辐射量；K0、K1分别为正确与错误的灵敏度。则可下列用公式

例：某站7月初换总辐射表时，误将正确灵敏度9.50，输错为8.50。月底发现，时曝辐量H'g的正确值应为:H'g=Hg×8.50/9.50，式中H'g为错误的时曝辐量值。

4 结语

在日常业务工作中，观测员应按要求使用维护仪器，以减少仪器故障的发生；仪器发生故障时，不要慌张，按照排除故障的思路，逐项检查，就能快速排除故障；此外，观测员还要熟练掌握测报业务技术规定，正确处理故障期间的异常数据，以确保辐射数据的业务可用性。