VAISALA湿度传感器的故障检测与诊断

VAISALA湿度传感器的故障检测与诊断 维护修理/MAINTENANCE VA_SALA湿度传感器的 故障植测与诠断 InspectionandIdentificationofVAISALAS HumiditySensorFailure 民航西南空管局气象中心江浩 VAISALA公司生产的自动观测 系统在民航系统应用很广,该系统 对稳定度和准确性的要求很高.作 为系统中非常关键的元件——传感 器,一旦出现故障将直接影响整个 系统的结果输出.因此,针对传感 器的故障检测与诊断研究是很有必 要的.本文通过对成都2005年9 月一次湿度传感器故障的检测,诊 断和处理过程的介绍,进一步描述 该传感器的工作特性,结合与地方 气象部门共同进行的一些研究,为 更好地维护该湿度传感器提供经 验. 一 ,故障出现 民航成都气象中心现在运行中 的自动观测系统为芬兰VAISALA公 司生产的MIDASIV型自动观测系 统,其中包括安放在02号和20号 跑道的两套湿度传感器.2005年9 月,四川省气象局鉴定所对我中心 (包括这两套温湿传感器在内)所 有运行中的气象传感器进行定期的 计量检查,检查过程合乎工作规 范,计量结果也在误差允许范围之 内.但计量之后,观测员和预报员 在使用中发现:高湿情况下,02 号湿度传感器的值高出 经验 班主任工作经验交流宣传工作经验交流材料优秀班主任经验交流小学课改经验典型材料房地产总经理管理经验 值较 多,同时相对20号传感器也有较 大偏差,容易达到RH100%,甚至 会出现无数据的情况. 这一系列的情况引发了我们对 三个问题的思考: (一)为什么会突然出现测量误 差? 成都地处四川盆地,气候潮 湿,冬季易起大雾.根据观测员和 预报员多年的工作经验,以及与往 年的历史数据进行比较,在10月 这样的季节,湿度如此频繁地达到 100%是不合常理的,即测量值不准 确,高于真实值. (二)02和2O跑道两端的数 据为什么相差如此大? 两套湿度传感器平行于跑道安 装,相距3000米.由于02端泥土 相对较松软,杂草植物较茂盛,两 端有一定的误差.但根据人工经验 以及与历史数据比较,频繁出现如 此大的差异不合常理.右上图为9 月26日到9月28日的资料,偏上 的线代 表 关于同志近三年现实表现材料材料类招标技术评分表图表与交易pdf视力表打印pdf用图表说话 pdf 02端传感器数据,偏下 的线代表20端传感器数据.可以 看到,两传感器之间的最大差量达 到了10%. (三)数据为何会中断? 通常,湿度最大的表示是 100%,就算空气进入过饱和状态 (浓雾或大雨),也应表示为100%, 为什么会数据中断.如下图,偏上 的深色线断开部分为无数据状态. 二,故障诊断分析 带着上面三个疑问,笔者进一 步研究了传感器的基本原理和工作 参数 转速和进给参数表a氧化沟运行参数高温蒸汽处理医疗废物pid参数自整定算法口腔医院集中消毒供应 . (一)湿度传感器工作原理 成都气象中心使用的是湿度传 感器为I-IMP45D型探测器(绝大多 数机场都使用该型号探测器),这 种探测器是将温度和湿度的探头都 安装在了同一个塑胶棒上,分别采 集温,湿气象要素. 湿度的测量是基于传感器HU— MICAP?180的,这是一种电容性 的薄膜聚合体.塑胶棒内设置了相 应的测量电路,实时地对HUMIcAP ?180的电容值进行测量.当环境 的湿度改变时,HUMICAP?180传 感器表面的水分子也会相应增加, 从而改变了电容的介质成分,即使 AirTraHicManagement/2006(5)45 毫业撰索维护修理/MAINTENANCE 电容的值发生改变.同时塑胶棒内 的测量电路会持续地对电容值进行 测量,并通过第二级的转换电路将 这一电容值转换为0,1V的直流电 压,输出到MILOS520自动观测站, 进行进一步的处理(将0,1V对应 为表示湿度的0,100%)和传输 (送往中央处理单元CDU). (二)湿度传感器的主要性能 准. 1.VAISALA对湿度棱准的要 求 根据VAISALA对湿度校准的要 求,进行高精度的两点校准. HMP45D型探测器上有两个可调节 调节器,分别标注W,D,如下图 所示. 进行校准,当校准溶液值低于 参数50%时,如传感器测值不准确,则 参数名称参数范围 测量范围0.8…100% 输出比例0…100%对j立O一1V 工厂标准?1%RH +20”C时的精确度?2%RH(0…90%RH)野外标准 ?3%RH(9O...100%RH) 长期稳定性每年变化优于?1%RH 受温度的影响程度?0.05%RH/? 响应时间(90%)at+20~Cl5秒(有过滤膜的情况下) 通过上面的参数表,可以进一 步确认传感器HUMICAP(ji)180确实 可能受到野外不稳定环境的影响, 精度会有所下降.甚至包括没有进 行年度校准,也会导致精度下降. 但其变化量远小于鉴定所的计量允 许规范8%,更小于实际故障中出 现的误差量10%.因此,我们可以 排除传感器电学故障的可能性. (三)计量当天的操作过程分 析 由于传感器除了进行年度校准 时有人工干预,多数时候都为免维 护状态(厂家建议).近一年来, 计量过程是对传感器进行的唯一的 人工接触.在进行计量工作前,故 障现象并未出现或者说并不明显, 但在计量之后,故障现象接踵而 至.因此,有必要分析当天的计量 过程. 当天的计量过程分为两部分: 计量和校准.即除了按照国家气象 局的规范对传感器进行计量外,还 根据VAISALA提供的标准进行了校 调节”D”调节器;当校准溶液值 高于50%时,则在传感器测值不准 确时调节”W”调节器.通常”D” 和’”的调节会互相影响.因此, 在完成了一轮从低浓度到高浓度的 校准之后,需要重复一次,如果没 有再次进行调节且结果符合,则校 准完成,否则还需继续,直到完全 合格. 阁……s:llW=wetD=铆 // 呦 rr-- 删) 蛳 ? 2.在计量过程中进行年度校准 由于气象局鉴定所的设备环境 与VAISALA提供的校准工具HMK15 标准一致,而且计量过程和 VAISALA要求的校准程序一致,也 为两点测量.通常在进行两年一度 的计量时,如无法一次性计量通 过,我们会利用计量设备对湿度传 感器进行一次校准. 在今年的计量过程中,我们对 02跑道的湿度传感器进行了校准 (20跑道的湿度传感器一次性通过 了计量,因此并未校准),并根据 需要调节了02跑道湿度传感器的 ‘D”调节器. (四)诊断结果 通过对原理,故障现象以及当 天工作过程的分析,初步判断故障 点应在02号跑道的HUMICAP(1{) 180湿度传感器上. 三,故障的解决 (一)发现问题 通过研究,以及对传感器电容 进行仔细的检查和与新备件进行比 较,发现问题传感器表面有明显的 污垢.这种情况在四川盆地,尤其 是成都非常普遍.主要是由于空气 质量不高,且秋冬季节容易起雾, 潮湿的微粒容易附在传感器电容表 面.除此之外,在有污染物的条件 下进行校准,本身也会带来较大的 误差.而笔者认为这些就是产生这 次故障系列问题的原因: 1.传感器表面的污染物本身 具有吸水性.这就造成了长时问使 用后,传感器在测量时总会得到比 实际更高的湿度值.同时,由于计 量和校准过程较长,02跑道的传 感器在多种饱和盐溶液的环境中保 持了相当长的时间,在普通污染物 的基础上又增加了盐颗粒.这使得 02跑道的传感器表面具有更强的 吸水性.这就可以解释为什么成都 很少出现的lO0%hp会在计量之后 频繁出现. 2.同样道理,由于20跑道的 传感器并未进行校准就通过了计量 标准,所以在高湿环境中保持的时 间远比02跑道的传感器少,表面 被污染的程度也更轻.因此当环境 湿度增加时,02传感器反应更强 《空中交通管理》2006年第5期 维护修理/MAINTENANCE (上接48页) 识别码接口板,用万用表检测X29 和X26之间的通断,一直是短路, 由于两部DVORRPG板识别码输出 电路中的XMA25,XMA26是并联在 一 起的,故先断开一路检查.发现 是l号机的继电器故障造成X29和 X26之间的短路,更换故障继电器 后工作正常. 二,DVOR边带继电器单元 故障 (一)故障现象 DVOR2号机边带和副载波缺 口告警,DVORl号机工作正常. (二)故障分析 边带天线只要有一个天线发生 故障或边带通路匹配不好就会引起 CTL边带反射功率告警;当有相对 圆心对称的某两个边带天线或多根 边带天线同时故障或边带通路匹配 不好时,会引起边带,副载波缺口 告警.用示波器观查DVOR2机上, 下边带SMA测试孔XA5和XA6,两 边带XA5测试孔波形正常,波型如 图3,两边带XA6波型不正常,波 型如图4.从图中可看出,在一个 周期内有一半偶数信号正常,另一 半偶数信号异常.说明一半偶数信 号未发射出去,产生副载波缺口告 警;同时由于有一半偶数信号未发 射出去,全部反射回来,因此产生 边带告警.分析此故障:(1)可 能是SCU中上,下边带有一半偶数 信号未切换至偶数天线:(2)可 能是RLU继电器组件中有一个偶数 继电器接触不良或故障;(3)可 能是SMA到SCU,SCU到RLU之间 偶数电缆有问题;(4)因只是一 半偶数信号未发射出去,故不会是 ASD故障. 图3XA5波形 wvv…., 图4XA6波形 (三)检修过程 维修中按由简入繁的原则,先 检查SMA到SCU,SCU到RLU之间 偶数电缆,检查都正常.因2号机 接RLU继电器的常闭接点,故关机 后取下RLU偶数继电器K1,K2连 接的电缆,用万用表测后发现继电 器Kl常闭接点J1和J3接触不良, 更换继电器K1后设备恢复正常. (刘依萍编枝) AirTrafficManagement/2006(5)47