自动气象站风传感器加热器的研制与实现

　　0　引言

　　随着气象现代化建设的飞速发展,气象探测技术装备发生了巨大的变化,特别是气象自动站已覆盖全国台站,为获得及时可靠的观测数据,发挥了重要作用。但是由于我国部分地区在初冬和开春季节,自动气象站风传感器容易结冻,如果冻住,该地的测风资料就会被迫中断,不仅影响资料的传递和天气预报的制作,而且严重影响对当地的气候研究。这种故障现象需要人工进行干预,放倒风杆或爬上风塔进行维护,特别是在高山和艰苦台站,维护保养非常困难。为了解决自动站风传感器容易结冻的问题,我们经过多次试验,研制了一种新型的自动站风传感器加热器,该加热器通过自动加热保持风传感器的不发生冻结,使风传感器正常运转,简单实用,经过3年多在全省台站的应用,效果非常好,保证了自动站风传感器在冬季的正常工作。

　　1　加热系统设计

　　该加热系统由电源盒与加热器组成,电源盒主要由变压器和全天候防雨外壳组成,加热器由加热环和保护外壳组成,电源盒安装在风杆的下方,与观测场电源连接,见图1。加热器安装在风向和风速传感器的外壳上,见图2。电源盒与加热器之间通过电源线连接,使用时,在初冬或开春自动站风传感器容易结冻的季节,将电源接通,由于加热器的作用,使传感器的温度始终保持在15~20℃左右,所以传感器不冻结,保证了其可靠的运转,当环境温度稳定达到5℃以上时关断电源,以备下次使用。由于该系统操作简单、安全可靠、价格低廉,所以受到了台站好评。

　　1.1　加热器结构组成

　　该加热系统采用了一种新型的加热片,该加热芯片是一种通电即发热的薄片,芯子采用镍铬丝或蚀刻成一定形状的镍铬箔,因此具有很高的可靠性,是一般的采用石墨浆,电阻浆等浆料印刷在绝缘材料上的电热膜不能比拟的。加热片的分类是以夹着芯子的绝缘材料来区分的,共3种,硅胶加热片、云母加热片,聚酰亚胺加热片。我们选用的是软式导热绝缘硅胶电热片。

　　1.2　硅胶加热片

　　硅胶加热片是用厚度0.02~0.1 mm镍铬箔蚀刻成一定的形状,两面包以导热绝缘材料,经高温模压成形及老化热处理而成。加热片为红色或其它颜色的柔软的能紧密贴附各种曲面的软片,可依各种形状和功率制作。其主要特点如下:

　　(1)发热迅速,导电即热,其传导系数为1 W/m·k。由于其热容量小,所以其热源开启关断迅速;

　　(2)热效率高,在煮液体的情况下,发热膜本身的温度仅高出液体几十度,比普通电炉节能2~3倍;

　　(3)耐水、耐酸、耐碱,电绝缘强度高;

　　(4)机械强度高,机械压力200 kg/cm2;