[发明专利]斜向注水的高可靠大量程翻斗雨量传感器及误差对冲法

说明书

一种斜向注水的高可靠大量程翻斗雨量传感器及误差对冲法，属于翻斗式雨量传感器。包括：计量翻斗组件还包括：导流槽；所述的导流槽有两个，分别设置在左斗室和右斗室上方。翻斗雨量传感器的构造形式及注水方式为换向槽或双向导流槽构造的斜向注水方式，斜向注水方式下雨水经换向槽或导流槽注入翻斗斗室的端部或中部区域，在该区域产生与雨强正相关的动态附加冲击力矩∆Mc和动态势能力矩∆Ms,使翻斗提前翻转，进而减小了翻斗的排水量，其动态减少量∆Vp与器差∆Vx相对冲；由此产生一个测量误差对冲法，大大减少了计量误差。本发明适用于各种不同感量的大、小偏角构造的翻斗，在大大拓宽雨强范围的同时有效的提高了测量精度和仪器的可靠性。

技术领域

本发明涉及翻斗式雨量传感器，属于单层式翻斗雨量传感器,特别涉及一种斜向注水构造的高可靠、大量程、高精度翻斗雨量传感器及误差对冲法。

背景技术

中国发明专利《一种调节翻斗配重体高度的固定倾角式翻斗雨量传感器》，专利申请号： 202110890249.4，专利公开号：CN113484938A。公开了一种翻斗式雨量传感器，包括：承雨口组件1、外筒2、底座3、注水漏斗4、翻斗支架5、计量翻斗组件6、左翻斗倾角支柱组件7、右翻斗倾角支柱组件8、干簧管9、水平泡10、水平支板11和支板水平调节装置12；其中，所述的计量翻斗组件6包括：翻斗轴6-1，中隔板6-2，左斗室6-3，右斗室6-4和永磁体6-5。

翻斗式雨量传感器是当今世界各国使用量最大最广泛的降水量测量仪器，公知的翻斗式雨量传感器突出优点是:构造简单,寿命长久,价格低廉,无功耗且能用于遥测,被广泛用在水文、水利、农业、气象、防洪减灾、运输等各个领域。

公知翻斗式雨量传感器的工作原理是：基于天平称重原理的翻斗式机械双稳态称重机构。

公知的注水方式是斗室根部注水法，水柱是通过注水漏斗轴心线沿着翻斗的轴心注入到斗室的根部。公知的翻斗式雨量传感器无一例外的采用此注水法。

机械双稳态结构是常见翻斗式雨量传感器使用的结构形式，其存在：误差∆Vx。

双稳态翻斗式雨量传感器是利用翻斗部件左、右倾斜安装，其注水水柱中线与翻斗中隔板中线的摆幅角θ=11°～22°，其本身重量在垂直方向的分量：W_左、W_右作为砝码，用以计量对边右、左翻斗中承水的重量。当蓄水斗进水量达到预定重量W时，翻斗翻转、倒水，直至另一空翻斗进入蓄水状态，在翻斗开始翻转至雨水注入到另一个斗室中的时段∆t这一段区域内，翻斗仍不停地进水，导致出现没有被计量的误差∆Vx。

∆V_x=V₀-V_P............................（1）

式中：

∆Vx为翻斗每翻转一次产生的绝对误差量也称为器差，单位是ml；

V₀为翻斗在某一对应感量的翻水理论值，单位是ml；

V_P为实测的排水量值，单位是ml；

∆Vx是翻斗式雨量传感器不可避免的计量误差,其大小与注入雨强Q及斗室注水切换时间∆t相关，其算式为:

∆Vx=Q·∆t............................（2）

式中： ∆t为两个斗室注水切换时间。 ∆t的大小与翻斗翻水渡越角的大小及翻斗斗体自身质量的大小二者相关。

其运动方程为：

式中:M--上斗室雨水的翻转动力矩

I--翻斗部件转动惯量；

ω--翻斗部件翻转角速度；

t--翻斗部件注水切换时间。

国家标准中翻斗式雨强传感器的相对误差E_b的计算公式为: