自动溶冰装置定稿.doc

自动气象站风感应器冬季溶冰装置 项目申请人：彭辉 邓宏胜 陈三军 目 录1. 摘要2. 引言3. 设计思路4. 技术原理5. 功能特点6. 系统构成 自动气象站风感应器冬季自动溶冰装置摘要:介绍了使用热感应恒温加热技术，可以有效地解决自动气象站风向风速感应器因雨凇、雾凇等影响发生冻结，导致仪器不能正常运转，避免数据采集中断。引言:热感应恒温电缆又称自调控电伴热线或自限温电热带。它是一种电热功率随系统温度自调的限温伴热器。即电缆本身具有自动限温，并随着被加热体系的温度变化能自动调整发热功率的功能，以保证工作体系始终稳定在设定的最佳操作温区正常运行。风向风速感应装置属于机械运转的精密仪器，是应用最为广泛的测风工具，目前自动站风感应器都采用这种装置。在冬季由于雨凇、雾凇等天气的影响，会发生冻结不能转动或转动不灵敏的现象，导致数据不正常或失真。目前采用人工攀爬风塔清除冻结物的办法很困难而且危险。现在自动观测基本普及，数据是连续采集记录，只要停转或不灵敏，就会造成记录中断。如何能保证转动装置不被冻结、保证仪器性能不受影响也更加重要。l 设计思路为了防止仪器因低温冻结，尤其是转动部位与固定部位的连接处的冻结，采用电热丝加热的办法，既不易安装，温度也不好控制。使用热感应恒温加热，溶冰装置使仪器保持在1O以上。经过大量实验发现，应用热感应恒温加热仪器的关键部位，在短时间内使温度迅速上升，而且可以稳定在一定的温度范围内。这种加热方式以热量直接传导交换，对电路加以设计，实现自动控制. 热感应恒温加热热量损失小，产生作用快，效果明显。这样的半接触式加热，不仅可以保证仪器的正常转动而且性能不受影响，电源可在室内控制，非常方便。2 技术原理电接风转动部位采用的材质主要是铝、铁等金属材料，只要在其周围产生适当的热量器件自身会迅速的传导到转动部位与固定部位的连接处并迅速发热。根据这一原理，采用可自动调温的电路控制热感应恒温电缆，通过线圈产生需要的热量。(如果条件允许可以使用感温元件检测被加热部位的温度，用此信号反馈到集成电路控制端来调节控制输出功率，从而可以自动控制温度的高低，当环境温度高，不产生冻结物时，既使接通电源，本装置也不工作。)3 功能特点装置封闭在一个屏蔽盒内，固定在仪器的中部，上端引出线圈，将线圈固定在仪器的关键部位，即转动与固定部分连接处周围（见左图）由于加热装置与转动部位不接触，所以不影响仪器的自然转动。通电后温度迅速上升到设定值，既可以保障转动部位不结冰，又使温度不至于上升过高。热感应恒温电缆将温度设定在10-55左右为易。此装置有集中加热的特点，只对关键部位加热，其他部位影响很小；可以使被加热部位自行迅速升温，线圈部分只是有略微损耗转化成热能，所以长期使用不会给风感应器造成不良影响。4 系统构成自动站融冰系统主要由控温装置，电源线和变压装置三部分构成(左图)。电压变换装置采用变压器直接变换，不易采用开关电源，以适用于在恶劣潮湿的环境下工作，线圈尽量体积要小，固定部位要牢固保证不影响风的自然状态如左图所示。自动融冰装置在其它季节可以拆下不用(也可以不拆)，冬季出现雨凇、雾凇之前安装。当有雨凇、雾凇出现时接通电源，及时加热，确保仪器温度恒定在一