[实用新型]旋转式雨滴能量测量仪

说明书

一种旋转式雨滴能量测量仪，涉及一种雨滴能量测量仪。为了解决地面雨滴谱仪装置精确度低的问题。测量仪由栅格式雨量杯、圆柱形雨量杯和旋转支撑机构构成，栅格式雨量杯内设置有栅格腔室。测量计算时调整转速RPM，然后计算栅格式雨量杯的水平转速V_h，分别获取栅格腔室内收集的雨滴的质量，利用公式计算降雨能量E。本实用新型旋转式雨滴能量测量仪结构能够获得雨滴速度分布V_i、雨滴的质量M_i，以及降雨能量E。测量仪具有简单、实用、便携、廉价和测量的准确性高的优点。本实用新型适用于雨滴能量测量。

技术领域

本实用新型涉及一种雨滴能量测量仪。

背景技术

在土壤侵蚀研究中，降雨能量是影响土壤侵蚀发生和发展的重要因素，同时也是土壤侵蚀预报模型中的重要因子。因此，降雨能量的精确测量对于土壤侵蚀领域的研究和土壤侵蚀的预报十分关键。降雨能量的测量方法可以分为传统方法和现代方法。传统方法包括色斑法、面粉团法、油浸法和快速摄影法等；现代方法以雨滴谱仪为代表，包括冲击雨滴谱仪、光学雨滴谱仪和声学雨滴谱仪以及雷达技术等。由于早期科学技术的限制，人们无法直接对雨滴的速度进行直接测量，因而只能够通过测量雨滴谱来间接的估算雨滴速度。雨滴粒径分布是雨滴谱能够提供的重要信息。雨滴粒径的大小决定了雨滴的质量和速度的大小，是影响雨滴动能的重要因素。传统雨滴谱测量技术如色斑法、面粉团法、油浸法均是为了获得雨滴的粒径信息，并通过建立的雨滴直径和雨滴速度的经验公式间接估算降雨能量。这些方法普遍存在精度低，工作量大，实时性差等缺点。在国内，修正的沙玉清公式和修正的牛顿公式是最常用的利用雨滴直径计算雨滴速度的经验公式。除此以外，一些研究者还通过降雨能量和降雨强度的关系来间接的估算降雨能量。著名的美国通用土壤流失方程USLE中，降雨能量便是通过降雨强度间接估算的。快速摄影法技术的出现为人们提供了一种直接测定雨滴速度的途径。然而，快速摄影法仅仅能够测量单个雨滴的速度，并不适合整场降雨能量的测量。

随着科技的进步，雨滴谱的测量装置也不断进步。现在雨滴谱测量装置主要分为两类，一类是地面雨滴谱仪装置，另一类是雷达测量雨滴谱装置。地面雨滴谱仪根据测量原理的不同主要分为三种：冲击型雨滴谱仪、光学雨滴谱仪和声学雨滴谱仪。冲击型雨滴谱仪是利用传感器接收雨滴打击信息，根据产生电磁脉冲信号的大小来估计降雨能量，典型代表是Joss-Waldvogel(JWD)雨滴谱仪。光学雨滴谱仪是利用发射器发射特定波段的光束，雨滴穿过光束会对光束造成干扰，根据接收器接收到光束信息的变化可以估计雨滴尺寸和雨滴速度信息，典型代表是GBPP-100地面光阵雨滴谱仪、光谱雨量计(Optical Spectro-Pluviometer，OSP)和激光降水监测仪(Laser Precipitation Monitor，LPM)。声学雨滴谱仪是根据雨滴击打水面的声音变化判断雨滴速度大小和降雨能量，目前市面上此类的雨滴谱仪并不多。地面雨滴谱仪主要适合小的空间尺度雨滴尺寸和能量信息的测量，而雷达测量雨滴谱装置则适合对于高空大尺度空间的观测，能够根据雷达反射因子(Z)和降雨强度(I)的关系来估算降雨信息。通常来说，地面雨滴谱仪装置的光或电信号极易受雨滴间重叠或遮挡的影响，从而对测量结果准确性造成影响。与此同时，雷达测量雨滴谱并不适合小范围雨滴能量的估计，同时测量结果受大气运动(上升气流、下降气流及水平风等)的影响明显。

综上所述，传统的通过雨滴谱间接计估算降雨能量的方法费时费力，实时性差，精确度也低，而现代的一些雨滴谱测量技术也面临一些诟病，如价格昂贵、光或电信号易受干扰而导致测量结果准确性差等问题，限制了相关技术的推广使用。因此，有必要开发一种简单、实用、便携、廉价的雨滴能量测量仪器。

实用新型内容

本实用新型为了解决现有地面雨滴谱仪装置易受到干扰导致的测量结果精确度低的问题，提出一种旋转式雨滴能量测量仪。

本实用新型旋转式雨滴能量测量仪由数个栅格式雨量杯、圆柱形雨量杯和旋转支撑机构构成；