CN108761572A - 磁致位移式雨量测量方法及装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种磁致位移式雨量测量方法及装置，其接雨器的下端设置一个保护筒，所述保护筒内设置一个静水桶和一个测量桶，二者下部连通构成连通器，所述测量桶内设置磁致伸缩位移传感器，所述出水管下端对应所述静水桶，所述静水桶下端设置排水管，所述出水管和排水管上分别设置电磁阀，所述电磁阀和磁致伸缩位移传感器均与控制器连接，雨水通过所述接雨器的出水管进入所述静水桶，所述测量桶中的水位会随降雨进行而升高，降雨量大小与所述测量桶中的水位为线性关系，相关系数可以通过定量给水率定出来，从而通过所述测量桶中的水位监测降雨量。本发明降雨量测量精度能够超过0.1mm，能测量特殊强度的暴雨，填补了特殊暴雨条件下雨量监测空白。

Description

磁致位移式雨量测量方法及装置

技术领域：

本发明涉及一种降水量观测技术，特别是涉及一种磁致位移式雨量测量方法及装置。

背景技术：

降水观测是水文、气象监测的重要内容之一。对于纯粹降雨量观测来讲，精度要求不高，现有翻斗、称重等方式的雨量计已经完全可以达到测量精度要求了，并在生产实际中得到了广泛应用。对于蒸发量观测中的雨量配套观测，雨量观测精度要求较高，要达到0.1mm,多数雨量传感器是无法满足的。而且，现有雨量传感器对于每分钟的雨强或最大日雨量均有限制，在特殊条件下是无法使用的。

发明内容：

本发明所要解决的技术问题是：克服现有技术的不足，提供一种设计合理、测量精度高且可靠性高的磁致位移式雨量测量方法及装置。

本发明的技术方案是：

一种磁致位移式雨量测量方法，在接雨器的下端设置一个保护筒，在保护筒内设置一个静水桶和一个测量桶，静水桶和测量桶下部连通构成连通器，在测量桶内设置磁致伸缩位移传感器，以测量测量桶中水位的高度；接雨器的下部为漏斗形结构，并且最低处设置出水管，出水管下端对应静水桶，静水桶下端设置排水管，在出水管和排水管上分别设置电磁阀，电磁阀和磁致伸缩位移传感器均与控制器连接，实现通讯与控制，当出现降雨时，雨水通过接雨器的出水管进入静水桶，测量桶中的水位会随降雨进行而升高，降雨量大小与测量桶中的水位为线性关系，相关系数可以通过定量给水率定出来，从而通过测量桶中的水位监测降雨量。

设降雨量为P，测量桶中的水位H，则：

P=KH，

K为雨量和水位之间的线性系数，通过多次定量向接雨器中注水率定出来，降雨量和水位单位均为mm，雨量保留1位小数，水位保留三位小数，K值保留三位小数；

设计量时段为△T,时段末和时段初测量桶中的水位为H1、H2,测量桶累计排水深HH，则时段降雨量△P为：

△P=K(H1+HH-H2)。

磁致伸缩位移传感器测量精度达到0.05%FS,能够高精度测量桶中水位的变化过程；出水电磁阀为常开型电磁阀，加电时关闭，断电时打开；排水电磁阀为常闭型电磁阀，加电时打开，断电时关闭。

测量桶上部密封并留排气孔；保护筒和测量桶固定在不同高度的基座上。测量桶可以调整内径或者形状，依据磁致伸缩位移传感器的尺寸大小，使测量桶内径最小或者横截面积最小，可以更加有效提高水位测量精度；当接雨器横截面积是测量桶横截面积的3倍时，0.1mm的降雨，测量桶中的水位会升高0.3mm，有效的避免水体物理特性造成的测量误差。

一种磁致位移式雨量测量装置，包括接雨器，所述接雨器下端设置有漏斗，所述漏斗的最低处设置有出水管，所述接雨器的下端设置一个保护筒，所述保护筒的下端固定在地基或基座上，所述保护筒内设置一个静水桶和一个测量桶，所述静水桶和测量桶下部连通构成连通器，所述测量桶内设置磁致伸缩位移传感器，以测量所述测量桶中水位的高度；所述出水管下端对应所述静水桶，所述静水桶下端设置排水管，所述出水管和排水管上分别设置电磁阀，所述电磁阀和磁致伸缩位移传感器均与控制器连接，实现通讯与控制，雨水通过所述接雨器的出水管进入所述静水桶，所述测量桶中的水位会随降雨进行而升高，降雨量大小与所述测量桶中的水位为线性关系，相关系数可以通过定量给水率定出来，从而通过所述测量桶中的水位监测降雨量。

所述静水桶和测量桶为分体式结构，二者通过下部的连通管相互连通，或者，所述静水桶和测量桶为一体式结构，二者通过中间的壁板分隔而成，所述壁板的下端设置有连通孔。

所述磁致伸缩位移传感器测量精度达到0.05%FS,能够高精度测量桶中水位的变化过程；出水电磁阀为常开型电磁阀，加电时关闭，断电时打开；排水电磁阀为常闭型电磁阀，加电时打开，断电时关闭。

所述测量桶上部密封并留排气孔；所述保护筒和测量桶固定在不同高度的基座上。所述测量桶可以调整内径或者形状，依据所述磁致伸缩位移传感器的尺寸大小，使所述测量桶内径最小或者横截面积最小，可以更加有效提高水位测量精度；所述接雨器横截面积是测量桶横截面积的3倍时，0.1mm的降雨，所述测量桶中的水位会升高0.3mm，有效的避免水体物理特性造成的测量误差。

本发明的有益效果是：

1、本发明能够满足《降水量观测规范》和《水面蒸发观测规范》要求，降雨量测量精度能够超过0.1mm，真正突破了传统设备雨量监测对降雨强度的限制，能测量特殊强度的暴雨，填补了特殊暴雨条件下雨量监测空白。

2、本发明采用高精度的水位传感器测量水位，同时通过改变测量桶内径或者测量桶的形状，减少横截面积，进一步提高测量精度。

3、本发明出水管和排水管上分别设置有电磁阀，通过控制器能够实现电磁阀的启闭，并且，位移传感器与控制器连接 ，能够随时显示降雨量。

4、本发明保护筒的下端通过固定螺栓固定在地面或底板上，防止漏斗、净水桶和测量桶受到外界自然条件的影响，提高测量精度。

5、本发明对环境因素要求低，组件简单，实用性强、可靠性高，方法简单易行，便于推广，实用性强，具有较高的经济效益和社会效益。

附图说明：

图1为磁致位移式雨量测量装置的结构示意图。

具体实施方式：

实施例：参见图1，图中，1-接雨器，2-出水管，3-保护筒，4-静水桶，5-测量桶，6-排水电磁阀，7-漏斗，8-出水电磁阀，9-排气孔，10-磁致位移传感器，11-连通孔，12-排水管。

1、装置构成：

本装置首先设置一个保护筒3，保护筒3上部为200mm内径的接雨器1，接雨器1承接降雨量，接雨器1下部设置漏斗7，漏斗7下部设置出水管2，出水管安装出水电磁阀8；在出水管2下方安装内径为110mm的测量桶5，测量桶5高550mm（高度据需要可以调整）；在测量桶5一侧靠内壁设置一静水桶4，内径为30mm，使出水管2正对静水桶4，静水桶4下部（测量桶底上10mm内）设连通孔11与测量桶5相通；在测量桶5上部密封，并留排气孔9；在测量桶5和静水桶4之间安装一台磁致伸缩位移传感器10，测量桶5中水位的高度；在静水桶4下端安装一排水管12，排水管12安装排水电磁阀6，用于排水；保护筒3和测量桶5固定在不同高度的基座上；出水电磁阀8、排水电磁阀6、磁致伸缩位移传感器10均与控制器相连，实现通讯与控制。

测量桶5可以调整内径（或者形状），依据磁致伸缩位移传感器10的尺寸大小，使测量桶5内径最小或者横截面积最小，可以更加有效提高水位测量精度。当接雨器1横截面积是测量桶5横截面积的3倍时，0.1mm的降雨，测量桶5中的水位会升高0.3mm，可以有效的避免水体物理特性造成的测量误差。

2、传感器控制：

磁致伸缩位移传感器10测量精度可以达到0.05%FS,能够高精度测量桶5中水位的变化过程。出水电磁阀8为常开型电磁阀，加电时关闭，断电时打开；排水电磁阀6为常闭型电磁阀，加电时打开，断电时关闭。

3、原理：

在初次运行时，人工加水使测量桶5中水深至150mm及以上附近即可。当出现降雨时，雨水通过接雨器1的出水管2进入静水桶4，静水桶4能够避免静水桶外水面的波动，给水位量测造成误差，测量桶5中的水位会随降雨进行而升高，降雨量大小与测量桶5中的水位为线性关系，相关系数可以通过定量给水率定出来。从而通过测量桶5中的水位监测降雨量。

当测量桶5中的水位到达450mm时，关闭出水电磁阀8，打开排水电测阀6，测量桶5中的水通过排水管12排出。在排水过程中，当测量桶5中水位达到150mm时，关闭排水电磁阀6，打开出水电磁阀8，计算并记录排水量。

4、降水量计算方法：

设，降雨量为P，测量桶5中的水位H，则：

P=KH，

K为雨量和水位之间的线性系数，可以通过多次定量向接雨器中注水率定出来。降雨量和水位单位均为mm，雨量保留1位小数，水位保留三位小数，K值保留三位小数。

设，计量时段为△T,时段末和时段初测量桶中的水位为H1、H2,测量桶累计排水深HH，则时段降雨量△P为：

△P=K(H1+HH-H2)。

以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，凡是依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。

Claims (10)

1.一种磁致位移式雨量测量方法，其特征是：在接雨器的下端设置一个保护筒，在保护筒内设置一个静水桶和一个测量桶，静水桶和测量桶下部连通构成连通器，在测量桶内设置磁致伸缩位移传感器，以测量测量桶中水位的高度；接雨器的下部为漏斗形结构，并且最低处设置出水管，出水管下端对应静水桶，静水桶下端设置排水管，在出水管和排水管上分别设置电磁阀，电磁阀和磁致伸缩位移传感器均与控制器连接，实现通讯与控制，当出现降雨时，雨水通过接雨器的出水管进入静水桶，测量桶中的水位会随降雨进行而升高，降雨量大小与测量桶中的水位为线性关系，相关系数可以通过定量给水率定出来，从而通过测量桶中的水位监测降雨量。

2.根据权利要求1所述的磁致位移式雨量测量方法，其特征是：设降雨量为P，测量桶中的水位H，则：

P=KH，

K为雨量和水位之间的线性系数，通过多次定量向接雨器中注水率定出来，降雨量和水位单位均为mm，雨量保留1位小数，水位保留三位小数，K值保留三位小数；

设计量时段为△T,时段末和时段初测量桶中的水位为H1、H2,测量桶累计排水深HH，则时段降雨量△P为：

△P=K(H1+HH-H2)。

3.根据权利要求1所述的磁致位移式雨量测量方法，其特征是：磁致伸缩位移传感器测量精度达到0.05%FS,能够高精度测量桶中水位的变化过程；出水电磁阀为常开型电磁阀，加电时关闭，断电时打开；排水电磁阀为常闭型电磁阀，加电时打开，断电时关闭。

4.根据权利要求1所述的磁致位移式雨量测量方法，其特征是：测量桶上部密封并留排气孔；保护筒和测量桶固定在不同高度的基座上。

5.根据权利要求1所述的磁致位移式雨量测量方法，其特征是：测量桶可以调整内径或者形状，依据磁致伸缩位移传感器的尺寸大小，使测量桶内径最小或者横截面积最小，可以更加有效提高水位测量精度；当接雨器横截面积是测量桶横截面积的3倍时，0.1mm的降雨，测量桶中的水位会升高0.3mm，有效的避免水体物理特性造成的测量误差。

6.一种磁致位移式雨量测量装置，包括接雨器，所述接雨器下端设置有漏斗，所述漏斗的最低处设置有出水管，其特征是：所述接雨器的下端设置一个保护筒，所述保护筒的下端固定在地基或基座上，所述保护筒内设置一个静水桶和一个测量桶，所述静水桶和测量桶下部连通构成连通器，所述测量桶内设置磁致伸缩位移传感器，以测量所述测量桶中水位的高度；所述出水管下端对应所述静水桶，所述静水桶下端设置排水管，所述出水管和排水管上分别设置电磁阀，所述电磁阀和磁致伸缩位移传感器均与控制器连接，实现通讯与控制，雨水通过所述接雨器的出水管进入所述静水桶，所述测量桶中的水位会随降雨进行而升高，降雨量大小与所述测量桶中的水位为线性关系，相关系数可以通过定量给水率定出来，从而通过所述测量桶中的水位监测降雨量。

7.根据权利要求6所述的磁致位移式雨量测量装置，其特征是：所述静水桶和测量桶为分体式结构，二者通过下部的连通管相互连通，或者，所述静水桶和测量桶为一体式结构，二者通过中间的壁板分隔而成，所述壁板的下端设置有连通孔。

8.根据权利要求6所述的磁致位移式雨量测量装置，其特征是：所述磁致伸缩位移传感器测量精度达到0.05%FS,能够高精度测量桶中水位的变化过程；出水电磁阀为常开型电磁阀，加电时关闭，断电时打开；排水电磁阀为常闭型电磁阀，加电时打开，断电时关闭。

9.根据权利要求6所述的磁致位移式雨量测量装置，其特征是：所述测量桶上部密封并留排气孔；所述保护筒和测量桶固定在不同高度的基座上。

10.根据权利要求6所述的磁致位移式雨量测量装置，其特征是：所述测量桶可以调整内径或者形状，依据所述磁致伸缩位移传感器的尺寸大小，使所述测量桶内径最小或者横截面积最小，可以更加有效提高水位测量精度；所述接雨器横截面积是测量桶横截面积的3倍时，0.1mm的降雨，所述测量桶中的水位会升高0.3mm，有效的避免水体物理特性造成的测量误差。