[发明专利]流量式雨量、雨强的测量方法和装置

说明书

本发明属气象测量领域

传统的小翻斗式雨量计精度太低，对雨强的适应范围也有限。近年来虽有所改进和推出了浮子虹吸式水位法雨量计和电容式雨量计，不同程度地提高了降雨测量的精确度，但它们都存在一个共同的问题，必须先将雨水收集在一个固定的容器中，尔后进行测量，因而响应的时间常数较大，更为严重的是测量后的雨水仍被保存，它会对前后测量和间隙性下雨过程造成较大的测量误差，由于容器的容量有限(虹吸式)对于连续的大强度降雨，它会因超限而不能很好地完成测量。而且以上的雨量计只适应静止状态下测量，不能应用在运动的载体上完成动态降雨的测量。

本发明的目的在于提供一种能够克服上述缺点的雨量、雨强的测量方法和装置，采用雨水量化器将雨水变成水滴，经水滴电脉冲转换器，将水滴变为电脉冲，并由计算机自动进行计数、计算，成为实时测量、可长期保存数据的自动装置，并可一次性提供雨量、雨强测量需要的任何参数。

本发明的方法是：

雨水从接雨口泄水管经集雨器进入测雨探头的雨水量化器，调节雨水量化器间隙，使雨水成为规范水滴，水滴电脉冲转换器使水滴变为电脉冲由单片机进行测量，根据水滴的多少与降雨时间计算出雨量、雨强。

本发明的装置，由接雨口、测量器组成，其特征在于：

为了防止本发明的装置放置于室外使用时有可能由于枯枝败叶、泥沙粉尘侵入雨水量化器2而使其受堵，接雨口1的下部置有一过滤杯8，以阻挡较大的异物。另一方面，还要保证相当的泄水能力，对水流穿过的时间常数尽可能的小，以保证降雨的实时测量，本发明采用了50-100目的铜网做成过滤杯8。

测量器由测雨探头7(雨水量化器2、水滴电脉冲转换器3)、数字接口电路4、单片机5和输出电路6所组成：

雨水量化器2是将收集的雨水变成规范性的水滴的部件，俗称为滴管。由量化器上管10和量化器下管14组成，量化器上管10有连接螺纹11与量化器下管14连接，量化器上管10既作为雨水容器，又作为控制阀。其中间有一尖锥杆12与量化器下管14的漏斗形锥孔15相对应并保持一间隙，其间隙由上下量化器10、14连接处的螺纹11进行调节，以控制进入出水管16水的流速，即既要保证流出的是水滴，又要泄漏畅通，管内积水多于3-5滴(每滴约为0.003mm降雨量)即可启动雨水量化器2，当管内积水很满(即水压增大)时，仍能保持出水口17以相同的水滴形式输出而不形成连续的水流以完成降雨的量化作用，其间隙的大小控制在0.15-0.4mm范围。

尖锥杆12旁有四个透水孔13，供均匀向下透水。

量化器下管14又称量化斗，斗14的上口有螺纹与量化器上管10相接。其外形似一漏斗，斗底是一细长的出水管16，出水管16上部是漏斗形锥孔15，出水管16下端是出水口17，为防止偶然的出现“气泡塞死”现象其孔径稍大于出水管16的直径。为保证雨水量化器2的正常工作，出水管16的直径为2-4mm，出水口17直径为3-6mm，相当于每个量化水滴的大小为0.08ml-0.16ml水量，对标准的雨量计(接雨口1直径为200mm)而言，每水滴折合降雨量为0.0025-0.004mm。出水管16的长度为10-20mm，出水口17的长度为5-10mm。

雨水量化器2要适应各种不同的环境使用，必须采用合适的耐腐蚀的又较易于加工的金属或非金属制成，如不锈钢、聚四氟乙烯等。

水滴电脉冲转换器3是由若干对相间嵌置在园孔四周的针状电极a及b、电阻R₁、放大器IC₁组成，a电极接地，b电极接放大器同相端，它们在中心处截断形成一适当的小孔。该小孔与雨水量化器的出水口17同心并有一定的间距。小孔的孔径略大于水滴的半径。电极对数的选择取决于本发明使用于运动载体测量时水滴的偏移量以保证可靠地测量而定。在没有水滴经过时，电极间呈高阻状态，电源电压经R₁将高电平加在IC₁的同相端，IC₁的输出端A亦呈高电平，当水滴穿过电极中心时，只要同时短接相邻的任意两个a、b电极，即相当于放大器IC₁的同相端瞬间接地。放大器IC₁的输出端A立即跳到低电平，水滴流过电极后，A点又恢复成初始的高电平状态，每一个水滴经过电极，使A点产生一个完整的电脉冲。