[0001] 本发明涉及雨雪传感器技术领域，具体而言，涉及一种高海拔宇宙线观测站用雨雪传感器及其设计方法。

[0002] 高海拔宇宙线观测站（LHAASO）是国家重大科技基础设施，也是世界上海拔最高、规模最大、灵敏度最高的宇宙射线探测装置，主要由平方公里阵列（KM2A）、水切伦科夫阵列（WCDA）和广角切伦科夫望远镜阵列（WFCTA）组成。广角切伦科夫望远镜阵列（WFCTA）包含18台广角切伦科夫望远镜，主要科学目标是精确测量膝区宇宙线的成分及能谱，能量范围覆盖30TeV到若干EeV。由于广角切伦科夫望远镜含裸露电子元件及光学元件，在夜间进行工作时极易受到高原天气的影响。如果在雨雪天气时运行，会对望远镜造成不可逆的损坏，因此需要安排工作人员日夜值守，应对突发情况。如此一来，增加了工作人员的劳动强度和心理压力，不利于工作人员的身心健康，并且需要安排工作人员轮班值守，也导致人力成本的增加。

[0003] 为此，现有采取的解决措施是在广角切伦科夫望远镜周围布置若干雨水传感器，通过利用雨水传感器实时监测天气情况，这样便能够在无人值守的情况下，及时知晓天气情况并适时关闭广角切伦科夫望远镜。

[0004] 但目前现有的雨水传感器仅具有监测雨水的功能，即通过监测水是否存在，来判断当前天气是否下雨，从而得知当前的天气情况是否会对望远镜造成影响。其原理是通过雨水导电造成表面的栅形电极形成短路信号来判断是否有雨。但对于在高海拔宇宙线观测站使用雨水传感器，监测很多时候都并不准确，因为高海拔位置除了会存在下雨天气以外，还可能存在下雪、冰雹等恶劣天气，而雨水传感器并不能在第一时间监测到下雪、冰雹这些信号，从而可能误导工作人员对当前天气情况的误判，导致广角切伦科夫望远镜损坏。

[0019] 下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域技术人员在没有作出创造性劳动前提下获得的所有其他实施例，都属于本申请所保护的范围。

[0020] 高海拔宇宙线观测站（LHAASO）位于四川省稻城县海子山，平均海拔4410米，属于典型的高寒山地气候，天气变化非常迅速。广角切伦科夫望远镜阵列（WFCTA）是高海拔宇宙线观测站三大观测阵列之一，需要工作在晴朗的夜晚。为保证望远镜的正常运行，需要对天气进行实时监测，但传统的雨水传感器在高海拔宇宙线观测站处不能正常工作。本工作基于高海拔宇宙线观测站站点的气候特征，在传统的雨水传感器上方设计并增加了加热装置，并设定合适的加热温度，使得其可以及时的将雪融化并且有效的防止雾、霜、冰雹天气造成的误判，从而使得传感器可以及时准确地反馈雨雪信息。在高海拔宇宙线观测站现场，将雨雪传感器分别置于广角切伦科夫望远镜阵列的不同位置，得到降雨降雪的准确时间信息。实验结果表明，升级后的雨雪传感器比较灵敏，能有效防止雾和霜引起雨雪传感器的错误反应，提高了检测雨雪天气的准确度，和实现了实时监测雨雪天气状况，满足实验需求，为广角切伦科夫望远镜的正常运行提供了重要的支撑。

[0021] 为便于更好地理解上述的雨雪传感器的结构、工作原理以及研制方法，下面对雨雪传感器的结构、原理以及设计方法做详细介绍：请参见图1至图4，本申请实施例提供了一种高海拔宇宙线观测站用雨雪传感器，包括：
传感器主体1，所述传感器主体1的顶部设有栅型电极11，用于监测水的存在；
加热带2，所述加热带2设于所述栅型电极11上并与栅型电极11连接，用于承接待监测物体并对待监测物体进行加热使之融化为水，所述加热带2与传感器主体1顶部的栅型电极11连通以使水能通过加热带2流至栅型电极11；
传感器主体1顶部的栅型电极11设为圆锥形，加热带2为上大下小的喇叭形，加热带2具有连接底面21和连接侧面22，所述连接底面21呈圆锥状并与栅型电极11相适配，连接底面21套设在栅型电极11上，在连接底面21上开设有若干镂空部211，加热带2内的水通过所述镂空部211流至栅型电极11。

[0022] 本实施例提出的高海拔宇宙线观测站用雨雪传感器，安装在观测站的控制房6的房顶，切伦科夫望远镜5则安装在控制房的旁侧，如图1所示，在本实施方式中，在控制房6的房顶上安装有多个雨雪传感器以及在控制房6的一旁设置有切伦科夫望远镜5。当然，在另外的实施方式中，也可在控制房6的周围安装多个广角切伦科夫望远镜，构成广角切伦科夫望远镜阵列，多个雪传感器分布安放在控制房6的房顶。将雨雪传感器设置在控制房6的房顶主要是为了使雨雪传感器能够在雨雪下落过程中尽早承接到雨雪，减少雨雪下落的时间，避免在望远镜已经接触到雨雪后，雨雪传感器还迟迟未承接到雨雪；以及雨雪传感器设置在控制房6的房顶相较于将雨雪传感器设置在控制房6的周围，能够有效减少线缆连接的走线长度，便于将雨雪传感器与控制房内的设备连接，并且也无需再增加其他安装基座来抬高雨雪传感器的安装高度。

[0023] 本发明所提供的技术手段主要是通过在传感器上设置加热带2，利用加热带2对待监测物体进行加热以及将热量传递至传感器主体1，使待监测物体能够在短时间内融化为水，并且传感器主体1能够提高温度以使残留在传感器上的水能够尽快蒸发，以及确保传感器主体1能够在低温下正常工作，传感器主体1及时监测到水的存在，从而能够及时反馈当前的天气情况，防止切伦科夫望远镜5受水影响而损坏。详细地说，主要是利用传感器主体1能够实现对水进行检测的特性，其原理主要是利用传感器主体1上的栅型电极11，当水接触到栅型电极11时，传感器主体1便会出现短路，从而反馈当前的天气情况。并且为使传感器能够及时检测到水，避免因为天气为霜冻天气、冰雹天气亦或者是下雪天气，其融化时间过长，导致传感器不能及时反馈当前天气，致使大量霜冻、冰雹亦或者是雪堆积在望远镜上以及周围，导致望远镜损坏，利用加热带2承接霜冻、冰雹或者雪，并对这类固态水状物进行及时融化，使传感器能够在对应天气出现时，及时将当前天气反馈给工作人员，帮助工作人员能够及时采取应对措施。以及对传感器主体1进行热量传递，加速残留在传感器主体1上的水蒸发，避免影响后续检测准确性。通过将栅型电极11设置为圆锥形，加热带2呈上大下小的喇叭形，使栅型电极11和加热带2能够安装适配，并且有利于加热带2上的水珠滑落至栅型电极11上，便于实现传感器主体1对水的检测功能。

[0024] 需要说明的是，对于待监测物体，其包括雨水、雪、冰雹、霜冻。以及对于加速待监测物体融化为水或者水蒸汽蒸发，这里融化为水主要是为了将雪、冰雹以及霜冻及时融化为水，以使传感器能够及时反馈当前信息。这里的蒸发主要是指传感器主体1已经接触并监测到水的存在后，为避免水长时间停留在传感器主体1上以及加热带2内，而对水进行蒸发，有效避免对后续天气情况的监测造成干扰。实现上述蒸发和融化，主要是通过将加热带2的功率以及温度控制在一个适宜的温度值或者温度范围内，该温度值或者温度范围为预设温度，通过大量实验得到，后续再详细阐述设计方法部分。

[0025] 在一些实施例中，如图2和图4所示，加热带2呈倒锥形筒状，为上大下小的喇叭状，具有连接底面21和连接侧面22。所述连接底面21呈圆锥状，如图4所示，连接底面21的圆锥形状与图3中的传感器主体1顶部的圆锥形的栅型电极11的形状相适配，从而使加热带2的连接底面21能套设配合在传感器主体1顶部的栅型电极11上。在连接底面21上开设有若干镂空部211，若干镂空部211在连接底面21上呈环形阵列分布，以使所述连接底面21内的水能与所述栅型电极11连通，加热带2承接的水或者是其他待监测物体融化后，能够沿连接侧面22滑落至连接底面21上，水液穿过镂空部211从而与栅型电极11接触，从而使栅型电极11发生短路。所述连接侧面22与所述连接底面21的外周连接或两者一体化设置，如此设置，构成喇叭状的加热带2。所述连接侧面22的顶端呈开口状，为敞口端，用于承接待监测物体，如雨水、雪、冰雹、霜冻等。所述敞口端和连接底面21的底端均呈圆形状，且所述敞口端的直径大于连接底面21的直径，以使加热带2沿所述敞口端朝向所述连接底面21方向呈渐缩状，有利于扩大加热带2所能承接的待监测物体的面积，以承接更多的待监测物体，间接提高传感器的准确性，以及对传感器主体1能够起到一定程度的遮挡效果，减少雨水、雪、冰雹、霜冻等直接堆积于传感器主体1上，导致传感器主体1损坏。

[0026] 进一步地，连接底面21和/或所述连接侧面22靠近所述连接底面21处开设有若干排水口23，所述若干排水口23优选开设在连接底面21与连接侧面22连接的边沿处，此处的位置更低，更利于向外排出水液。本实施例中，排水口23的设置有三种方式，第一种是设于连接侧面22靠近连接底面21的位置，第二种是设于连接底面21靠近连接侧面22的位置，第三种方式是在连接侧面22和连接底面21靠近下边沿的位置均设置排水口23，且连接侧面22和连接底面21上每一排水口23彼此对应连通。具体选择何种设置不做限定，在本实施例中，采用第一种方式，能够有效减少残留于传感器主体1上的水。以及，传感器主体1顶面呈中心高、周围低的圆锥状，对应地，连接底面21也呈中心高、周围低的圆锥状，使位于连接底面21的水能够沿连接底面21滑向排水口23，利于水的排出，降低加热带2的工作强度，提高除水效率。还需要说明的是，若干排水口23呈环形阵列排布，有利于加热带2自身重心平衡，避免其受大风影响，晃动幅度过大，甚至从传感器主体1上掉落。

[0027] 在一些实施例中，雨雪传感器还包括平衡调节组件。其中，连接底面21和栅型电极11之间通过多个平衡调节组件固定连接，所述平衡调节组件为导电的金属材质，在起到连接底面21与传感器主体1顶部的栅型电极11之间固定连接的同时，还能起到连接底面21与栅型电极11之间的导电作用，既能够加固加热带2与传感器主体1之间的安装稳固性，又能够实现加热带2内水的流入使传感器主体1发生短路的作用。

[0028] 对于该平衡调节组件，如图2所示，其包括：弹性金属环3，所述弹性金属环3设于所述连接底面21并朝向所述栅型电极11延
伸；
固定螺纹件4，所述固定螺纹件4设于所述连接底面21并延伸穿过所述弹性金属环
3和连接底面21，固定螺纹件4与所述传感器主体1螺纹连接并与所述栅型电极11电连接。

[0029] 通过固定螺纹件4实现连接底面21与传感器主体1之间的连接固定，本实施例中固定螺纹件4采用螺栓。利用固定螺纹件4为金属材质，具有导电特性，从而将固定螺纹件4与栅型电极11电连接，使水能够通过固定螺纹件4使传感器主体1发生短路，从而起到监测作用。以及，通过在连接底面21与传感器主体1之间设置弹性金属环3，将固定螺纹件4穿过弹性金属环3，在固定螺纹件4进行螺纹进给，以固定连接底面21与传感器主体1过程中，弹性金属环3并能够起到弹性缓冲以及平衡调节的作用。

[0030] 进一步地，弹性金属环3和所述固定螺纹件4均设有多个，每一个固定螺纹件4穿过一个弹性金属环3，多个所述弹性金属环3沿圆周方向呈圆形阵列分布。这里将弹性金属环3以及固定螺纹件4呈圆形阵列分布，有利于平衡加热带2自身重心，以及使加热带2固定时受力均匀。设置多个弹性金属环3以及固定螺纹件4也能够增加水使传感器主体1导电的几率。

[0031] 上述雨雪传感器的具体使用过程为：将若干个雨雪传感器设置在切伦科夫望远镜5所处位置的附近，用于监测望远镜所处位置的天气情况。当出现下雨时，部分雨水会落入至加热带2内，并沿连接侧面22滑落至连接底面21，连接底面21以及平衡调节组件均连接栅型电极11导电，从而使传感器主体1发生短路，实现雨水的监测。若出现霜冻、冰雹、雨雪天气时，加热带2同样承接霜冻、冰雹、雨雪，并通过将加热带2进行加热，使加热带2能将霜冻、冰雹、雪融化为水，然后融化后的水滑落至连接底面21，连接底面21以及平衡调节组件均连接栅型电极11导电，从而使传感器主体1发生短路，实现水的监测。

[0032] 需要说明的是，对于上述加热带2的加热，在加热带2上设置有加热导线，该加热导线与外部能源设备连接，如电源，加热带2上具有若干电热丝亦或者加热带2采用电热元件制得，当通电时，便可发热。以及该外部能源设备可以同时连接多个加热带2，即可以同时连接切伦科夫望远镜5所处位置附近的所有加热带2，也可以是一个加热带2自身自带一个能源设备，不做限定。

[0033] 以上即为本申请所提供的雨雪传感器的结构以及工作原理，下面将对雨雪传感器的设计方法做详细介绍：请参见图5至图10，本申请还提出了一种雨雪传感器的设计方法，用于设计如前述的高海拔宇宙线观测站用雨雪传感器，包括以下步骤：
步骤S100：采集切伦科夫望远镜所处位置的气候情况；
步骤S200：根据所述气候情况在传感器主体上设置加热带，且设置加热带的方法包括：
步骤S210：模拟切伦科夫望远镜所处位置的气候情况，定制加热带的形状，并根据传感器主体的尺寸，定制加热带的尺寸；
步骤S220：模拟切伦科夫望远镜所处位置的气候情况，进行加热带功率选择实验，得到在切伦科夫望远镜所处位置能够正常工作的加热带功率；
步骤S230：根据选择的加热带功率，确定预设温度，进行温度预设实验；
步骤S240：将雨雪传感器设于切伦科夫望远镜所处位置的附近，进行实地测试实验。

[0034] 对上述步骤进行详细阐述：采集切伦科夫望远镜5所处位置的气候情况，对于该气候情况，主要包括下雨、刮风、下雪、霜冻、下冰雹、晴天中的一种或者多种；
根据所述气候情况在传感器主体1上设置加热带2，该加热带的主要作用是将雪、冰雹、霜冻等固态形式的水在短时间内融化为液态的水，从而使传感器主体1能够及时监测到当前天气情况，避免造成天气延误判断和误判。加热带2还起到蒸发多余水的作用，即当水已经使传感器主体1发生短路时，便足以判断当前天气情况，多余的水，便能够通过加热带2及时蒸发，避免残余的水对后续监测判断结果产生误导。

[0035] 在一些实施例中，所述根据所述气候情况在传感器主体上设置加热带的步骤，包括：模拟切伦科夫望远镜5所处位置的气候情况，定制加热带2的形状，所述加热带2呈喇叭状，具有连接底面21和连接侧面22，所述连接底面21与传感器主体1顶部的栅型电极11电连接；
根据传感器主体1的尺寸，定制加热带2的尺寸；
模拟切伦科夫望远镜5所处位置的气候情况，进行加热带2的功率选择实验，得到在切伦科夫望远镜5所处位置能够正常工作的加热带2的功率；
根据选择的加热带2的功率，进行温度预设实验，确定一个加热带2预设温度，所述预设温度能够在切伦科夫望远镜5所处位置的各种气候下，将落入至加热带2中的雪、冰雹、霜冻融化为水，以及将落入至加热带2上的水能够沿加热带表面流至传感器主体1；
将雨雪传感器设于切伦科夫望远镜5所处位置的附近，进行实地测试实验。

[0036] 因为宇宙射线观测站LHAASO位于四川省稻城县海子山，平均海拔4410米，属于典型的高寒山地气候，天气变化非常迅速，所以下面以稻城天气情况为例，对在传感器主体1上设置加热带2的步骤，进行详细说明：稻城的最低温度达到了‑20℃至‑25℃之间，所以在进行雨雪传感器的相关实验时需要测试在‑25℃或者低于‑25℃时雨雪传感器的工作情况。由于稻城在冬季气温过低，如若发生降雪天气，雪不易溶化成水使雨雪传感器发生短路。所以这就需要在雨雪传感器的基础上设计加热带2保证雨雪传感器能够高效稳定工作。

[0037] 稻城在4‑6月份风速较大，为了保证在风速较大的时候能够稳定的工作，需要在雨雪传感器上面设置防风装置。并且在实验中，也需要在高风速环境下进行测试。通过天气数据分析，稻城所处地理位置天气变化剧烈，所以需要以高灵敏度的雨雪传感器来及时地检测降雨和降雪情况。

[0038] 对于防范雪无法融化：雨雪传感器的工作原理是将雨水作为导体使雨雪传感器表面的栅形电极短路从而发出信号，然后将信号进行转换后通过电脑程序采集得知下雨情况。但是单纯的雪难以将栅形电极形成短路，所以需要将雪融化成雨水让雨雪传感器保持正常工作。由于雨雪传感器自身携带的加热系统加热功率过小，无法满足在稻城的实际天气下将雪融化成水的功能，所以需要在雨雪传感器上方连接一个加热带2，用来加速雪的融化。同时，将加热带2设计为喇叭状，使其具有一定的防风作用，可以有充分的时间将雪融化成水，不会存在积雪在融化成水之前就被大风吹走的情况。由此保证了在下雪天气时，能及时接收到雨雪感应器发出的信号。

[0039] 对于防范霜冻天气：由于雾和霜形成水落到雨雪传感器上时同样会让雨雪传感器起反应，这种反应本文称为错误反应。大雾天气时，加热带可以加速空气中的水分蒸发，避免了错误反应的产生。结霜天气时，在稻城冬天昼夜温差较大的情况下雨雪传感器表面容易结霜。霜融化成水容易产生错误反应。在雨雪传感器上方设置加热带2时可以保证雨雪传感器表面的温度一直维持在0℃以上有效的防止霜的产生，进而防止错误反应的产生。

[0040] 对于促进水分蒸发：当下雨和下雪后，在排水及时的情况下，仍会有雨水附着在雨雪传感器表面。如此一来，就会使传感器主体一直处于短路状态，即使在晴天也可能会让雨雪传感器报告有雨（雪）的信号，影响正常工作。所以加上加热带之后，雨雪传感器表面温度大大增加，促进积水和积雪的蒸发融化。当由有雨（雪）天气转成无雨（雪）天气时可以尽快的使得表面积水和积雪蒸发融化，及时地报告准确的天气情况。

[0041] 对于加热带的固定：由于雨雪传感器需要放置在室外，稻城县海子山地风速最高可达到13.2m/s，可能会有加热带脱落的风险。因此需要保证加热带能够牢牢地固定在传感器主体上，使传感器主体在任何时间都能在加热带的帮助下实现高灵敏度。

[0042] 基于上述描述，可见对于雨雪传感器的防风和排水性能好坏，对天气监测具有较为关键的作用。防风可以在下雪天时，更快地将雪融化成水，加快雨雪传感器传输下雪信号的速度。排水可以在天气转成无雨（雪）天气时，及时地传输无雨（雪）的信号。

[0043] 对于防风，通过将加热带围成一个柱体或者台体，在传感器表面竖立起一道屏障，起到防风作用，在本实施例中，将加热带围成一个喇叭状。通过喇叭状的加热带形状设计，能够保证积雪有充足的时间融化成水，最终被雨雪传感器感应。除此以外，加热带的喇叭状具体是围成一个上部宽，下部窄的圆台形状，并且顶面呈镂空状，底面呈部分镂空状，能够保证有足够的雨雪可以落到雨雪传感器表面。

[0044] 对于排水，通过在加热带的底部，即连接底面，切割出3个半圆形排水口，当积水过多时可以及时的将大量积水排出。当天气转为无雨（雪）天气时可以及时地传递正确的信号，大大提高了工作效率。及时将积水排除，能够有效避免雨雪传感器的栅形电极一直处于短路状态，影响后续工作的情况出现。

[0045] 最终，本实施例所确定的加热带的形状为上大下小的喇叭状，加热带的尺寸具体为：

[0046] 待加热带2尺寸以及形状确定后，下面便是加热带的功率以及预设温度选择。

[0047] 所述模拟切伦科夫望远镜5所处位置的气候情况，进行加热带功率选择实验，得到在切伦科夫望远镜5所处位置能够正常工作的加热带功率的步骤，包括：步骤S221：选定一个加热带，并记录加热带的功率；
步骤S222：选择并预设恒温箱的试验温度，在‑30℃至10℃范围内选取多个温度值作为恒温箱的预设试验温度，所选取的每个温度值作为一个测量点；
步骤S223：将选定的加热带放入恒温箱内，将一个温度探头贴附固定在加热带表面以检测加热带表面的温度；将另一个温度探头自由设于恒温箱内以检测恒温箱内的温度；
步骤S224：将加热带接通电源并开启；将恒温箱内的温度调节至‑30℃，开启恒温箱使恒温箱内的温度下降；
步骤S225：当恒温箱内的温度降至‑30℃并稳定保持一段时间后，检测和记录加热带表面及恒温箱内部的温度值，然后依次上调恒温箱的试验温度至每个测量点，并在每个测量点检测加热带表面及恒温箱内部的温度，记录加热带表面及恒温箱内部的温度随上调恒温箱试验温度的变化情况，直至将恒温箱内温度升高至10℃；
步骤S226：根据检测和记录情况，判断所选加热带的功率是否满足在恒温箱内的温度降至‑30℃时，加热带表面的温度能否稳定在0℃以上；以及是否满足在恒温箱内的温度上升至10℃时，加热带表面的温度能否稳定在70℃以下；
步骤S227：当恒温箱的试验温度在‑30℃至10℃范围内，加热带表面的温度能稳定在0℃至70℃之间，则所选定功率的加热带能在切伦科夫望远镜所处位置正常工作；
步骤S228：若加热带表面的温度不能稳定在0℃至70℃之间，则所选定功率的加热带不能在切伦科夫望远镜所处位置正常工作，应重新选择加热带，重复步骤S221，直至所选定的加热带能在切伦科夫望远镜所处位置正常工作。

[0048] 预设恒温箱的上升温度，是为了模拟切伦科夫望远镜5所安装位置处的温度范围，以及判断在切伦科夫望远镜5所安装位置处的温度为较高，如10℃时，加热带2表面温度不会过高，以避免对雨水过快蒸发，影响传感器主体1的检测。

[0049] 针对以上步骤，具体的实施方案为：第一次实验选择功率为40W的加热带，预设加热带的加热温度为40℃、50℃和60℃。由于稻城的环境温度最低可以达到‑25℃，所以在实验室实验研究环境情况中，本申请使用可以将内部环境降至‑30℃的恒温箱。若雨雪传感器上加热带可以在‑30℃的情况下达到合适的温度，则该功率的加热带符合要求。

[0050] 将固定了40W功率加热带的雨雪传感器置于恒温箱内，分别把两个温度探头固定在加热带表面和静置在恒温箱内部，将加热带接通电源并开启。开启恒温箱使其降温到‑30℃，待温度稳定后，便调整恒温箱内的温度，使其升高10℃，直到恒温箱的温度升高到零上10℃左右，通过温度探头可以检测加热带表面以及恒温箱内部温度随时间的变化情况。请参见图5，图5为40W加热带温度随环境温度变化而变化的曲线图，最后实验结果表示在预设加热温度情况下，不能将加热带2表面的温度稳定在0℃至70℃之间，不能实现将加热带表面加热至零上温度使雪融化，故需使用更大功率加热带。对于恒温箱内温度逐步升高，主要是为了增加模拟稻城环境温度的范围，在环境温度在10℃时，确保所选功率的加热带表面温度在70℃以下，避免加热带表面温度过高，落入加热带表面的水过快蒸发，影响传感器主体对水的检测。如：当稻城天气为小雨时，落入加热带表面的雨水较少，加热带表面温度超过70℃时，有可能出现雨水无法流入至传感器主体的情况。

[0051] 基于此，更换功率更高的加热带并按照前述步骤进行实验，经过多次不同功率实验测试，50W、60W、150W功率的加热带均不能将加热带表面加热至零上温度使雪融化。最终，使用功率为245W的加热带进行实验，分别预设加热带的加热温度为40℃、50℃和60℃重复上述测试。其中当预设加热温度为60℃时的温度时间曲线如图6所示，图6为245W加热带温度随环境温度变化而变化的曲线图。在本次实验室实验研究中，由图6可以得到当环境温度降至‑30℃时，加热带表面温度能达到30℃，可以使落在加热带表面上的雪融化成水，再经过加热带表面滑落至雨雪传感器表面，从而达到检测雨雪天气的目的。

[0052] 所述根据选择的加热带功率，确定预设温度，进行温度预设实验的步骤，包括：步骤S231：将选定功率的加热带安装固定在传感器主体上，构成雨雪传感器；
步骤S232：将雨雪传感器放入恒温箱内，将一个温度探头贴附固定在雨雪传感器表面以检测雨雪传感器表面的温度；将另一个温度探头自由设于恒温箱内以检测恒温箱内的温度；
步骤S233：设置加热带的加热温度为预设温度；选择并预设恒温箱的试验温度，在‑30℃至10℃范围内选取多个温度值作为恒温箱的预设试验温度，所选取的每个温度值作为一个测量点；
步骤S234：将加热带和传感器主体均接通电源并开启；将恒温箱内的温度调节至‑
30℃，开启恒温箱使恒温箱内的温度下降；
步骤S235：当恒温箱内的温度降至‑30℃并稳定保持一段时间后，检测和记录雨雪传感器表面及恒温箱内部的温度值，然后依次上调恒温箱的试验温度至每个测量点，并在每个测量点检测雨雪传感器表面及恒温箱内部的温度，记录雨雪传感器表面及恒温箱内部的温度随上调恒温箱试验温度的变化情况，直至将恒温箱内温度升高至10℃；
步骤S236：根据检测和记录情况，判断所设置加热带的预设温度是否满足在恒温箱内的温度降至‑30℃时，雨雪传感器表面的温度能否稳定在10℃以上；以及是否满足在恒温箱内的温度上升至10℃时，雨雪传感器表面的温度能否稳定在70℃以下；
步骤S237：当恒温箱的试验温度在‑30℃至10℃范围内，雨雪传感器表面的温度能稳定在10℃至70℃之间，则加热带的预设温度符合要求；
步骤S238：若加热带表面的温度不能稳定在10℃至70℃之间，则加热带的预设温度不符合要求，应重新设置加热带的预设温度，重复步骤S233，直至加热带的预设温度符合要求。

[0053] 针对以上步骤，具体的实施方案为：通过前述模拟实验，本申请最终选择245W功率的加热带作为合适的加热器件。但还需找到一个合适的加热带预设温度使雨雪传感器的表面温度能够维持在10℃至70℃之间。在此温度下，落在加热带上的雪可融化成水，顺着加热带表面滑下并被雨雪传感器感应到，同时保证不会使雨水快速蒸发，在小雨天气有较高的灵敏度；直接落在雨雪传感器表面上的雪可被加热成液态，和雨水一起被检测出，实现对雨雪天气的监测。

[0054] 具体地，将245W的加热带固定在传感器主体上，将整个雨雪传感器放入恒温箱中，并将温度探头分别固定在雨雪传感器表面和恒温箱内。将加热带的加热温度预设为40℃，同样将恒温箱的制冷温度设定在‑30℃。待恒温箱内部温度和加热带表面温度稳定后，再逐步升温至室温，得到的温度曲线图如图7所示。图7为加热带预设温度为40℃的雨雪传感器表面以及恒温箱内温度变化曲线图。通过图7所示的温度曲线图可以得到，功率为245W，预设温度为40℃的加热带，在零下30℃的环境温度中，雨雪传感器表面温度在0℃左右波动，未能维持在10℃至70℃之间，不符合实际要求。

[0055] 重新设定加热带2的预设温度为50℃，重复上述操作，参照图8，得到在预设温度为50℃下的温度曲线图。通过图8所示的温度曲线图可以得到，功率为245W，预设温度为50℃时，在零下30℃的环境温度中，雨雪传感器表面温度在3℃‑5℃左右波动，未能维持在10℃至70℃之间，因为稻城的实际的最低温度在‑30℃左右波动，为保证雨雪传感器可以快速地融化雪，需要更高的温度，所以50℃不符合条件。

[0056] 重新设定加热带的预设温度为60℃，重复上述操作，请参见图9，图9为加热带2的预设温度为60℃的温度曲线图。观察图9可知，预设60℃可以使雨雪传感器表面在环境降到‑30℃度时保持15℃左右，可以有效保证落雪的融化，且避免了因为温度太高过快蒸干水分而导致的检测失灵。逐项分析不同预设温度情况下的数据图得到，预设60℃时效果良好，符合实际要求，可以作为预设温度选择。

[0057] 最终，本实施例中，优选加热带功率为245W，加热带的预设温度为60℃。

[0058] 所述将雨雪传感器设于切伦科夫望远镜所处位置的周围，进行实地测试实验的步骤具体是：将加热功率为245W，预设温度为60℃的加热带固定在传感器主体1上，得到雨雪传感器，把雨雪传感器固定在稻城高海拔宇宙线观测站内室外合适位置，然后将温度探头分别固定在加热带2表面和雨雪传感器表面，并使雨雪传感器持续工作，后静置一昼夜。得到图10所示的温度曲线。图10为雨雪传感器在稻城高海拔宇宙线观测站的温度曲线图。

[0059] 通过图10所示的温度曲线图可以得到，在稻城的实际天气情况下，对于固定了加热功率为245W，预设温度为60℃的加热带的雨雪传感器，其表面温度能够维持在10℃至70℃之间。在此温度条件下，可以有效保证落雪的融化。且其温度变化范围为10℃至70℃，避免了因为过快蒸干水分而导致的检测失灵。

[0060] 通过综合分析实地实验的温度数据，加热功率为245W，预设温度为60℃的加热带能够使得雨雪传感器在稻城实际天气情况下正常工作，符合实际要求，可以在高海拔宇宙线观测站中正常使用。

[0061] 还需要说明的是，上述任一实施例中所述的雨雪传感器表面是指传感器主体1的表面，以及对于温度探头，其除了可以放置在传感器主体1表面以外，还可以优选设置在栅型电极11上，从而能够更加精准地检测用于与水接触并干燥的部分的温度。

[0062] 进一步地，对于在切伦科夫望远镜5周围设置多个雨雪传感器，主要是为了提高检测精准度，以免一些水分干扰造成对天气的误判。具体而言，本实施例中，设置有五个雨雪传感器，其中四个呈矩阵排列，另一个设置在矩阵中心，五个雨雪传感器均设置在切伦科夫望远镜5的一旁，当有至少三个雨雪传感器检测到雨水时，则判定当前天气为雨雪天气，若低于三个雨雪传感器检测到雨水，则判定当前天气并非为雨雪天气。

[0063] 上文已对基本概念做了描述，显然，对于本领域技术人员来说，上述详细披露仅仅作为示例，而并不构成对本申请的限定。虽然此处并没有明确说明，本领域技术人员可能会对本申请进行各种修改、改进和修正。该类修改、改进和修正在本申请中被建议，所以该类修改、改进、修正仍属于本申请示范实施例的精神和范围。