CN102116878A

CN102116878A - 0.5mm感量双翻斗式雨量传感器

Info

Publication number: CN102116878A
Application number: CN2011100407599A
Authority: CN
Inventors: 郑晓林; 吴权林; 穆祥杰
Original assignee: TIANJIN HUAYUN TIANYI SPECIAL METEOROLOGICAL TECHNOLOGY Co Ltd
Current assignee: TIANJIN HUAYUN TIANYI SPECIAL METEOROLOGICAL TECHNOLOGY Co Ltd
Priority date: 2011-02-18
Filing date: 2011-02-18
Publication date: 2011-07-06

Abstract

一种0.5mm感量双翻斗式雨量传感器，一个筒状的承雨器，筒状的承雨器底部有基座，在承雨器内的基座上由下至上依次装有下层集水器、大翻斗、上层集水器、小翻斗、漏斗，每个集水器装在立板上，在漏斗上方有防堵装置。上层小翻斗设计成对称斜坡形容器，下层大翻斗设计成迷宫形容器，使翻斗左右斗室重心对称，摆动平衡，在强暴雨冲击时性能稳定，传感器的测量精度高。憎水层耐冲洗性好，表面硬度高，环保安全。误差不受雨强大小的影响，能够测量瞬时雨量。保障了雨量传感器工作稳定，测量数据精确。维修时易于接近故障部件，易于拆除和更换这些有故障的部件，降低制造和现场维修费用。

Description

0.5mm感量双翻斗式雨量传感器

技术领域

本发明属于气象观测装置，特别涉及一种0.5mm感量双翻斗式雨量传感器。

背景技术

当前国内外生产的雨量传感器主要有翻斗式、虹吸式、称重式、双阀容式、双筒互溢式等。其中的翻斗式雨量传感器由于其性能稳定，测量降雨量不受限制，可靠性强，维修性好，制造成本低，测量误差符合气象观测要求，输出信号便于采集和处理等特点被普遍应用。但在工作实践与比较研究中，我们发现国内外现有的翻斗式雨量传感器还存在某些不足。

例如：德国Thies公司生产的单翻斗式雨量传感器，由于结构设计的问题，从承水器汇集下来的不同雨强的雨水注入计量翻斗时，另其两个斗室在进行转换的间隔时间内，进入斗室的失水量随雨强大小的不同而不同，导致翻斗计量误差的波动性很大，使其技术指标达不到国标《翻斗式雨量计》的技术要求。

澳大利亚NEA公司生产的虹吸翻斗式雨量传感器为了解决上述在不同雨强条件下翻斗的计量误差，在其雨量传感器的承雨筒出口处安装了一个虹吸装置，以使从承雨筒汇集下来的雨水先流进虹吸管，再以恒定的雨强注入计量翻斗，然而该设计虽然解决了不同雨强条件下翻斗的计量误差，却又出现了虹吸渗漏问题，该渗漏在大小雨强时均可发生，所以不同程度的翻斗计量误差仍然存在。

意大利西普公司生产的阀门翻斗式雨量传感器为了能解决翻斗失水产生的计量误差，在进水翻斗处安装了一个灵巧的微型阀门，该阀门由于翻斗本身的机械力控制，每当翻斗部件中的一个空斗室处于集水漏斗下方时，阀门才被打开，使雨水注入斗室；而在两个斗室轮换的间隙时间内，该阀门时关闭的，这样就使雨水又流入另一个斗室。该设计虽然有效的解决了翻斗失水产生的计量误差问题，但却出现了因阀门装置的安装而产生的漏水与堵塞缺陷，还是会引起传感器测量误差增大，甚至影响测量结果可靠性的问题。

日本光进电器工业株式会社生产的双层翻斗式雨量传感器，其工作原理与我国上海气象仪器厂生产的双层翻斗式雨量传感器基本相同，为了不同雨强条件下翻斗的计量误差，该仪器在计量翻斗上层增加一个上翻斗和汇集漏斗，使雨水进入计量翻斗的雨水强度比较均匀，该设计虽然克服了不同雨强条件下翻斗的计量误差，然而只能在雨强4mm/min以内的降雨量测量，不适用于雨强变化大，经常有强暴雨地区的降雨测量，还有在自然条件下昆虫、落叶、沙尘堵塞出水孔使示值或记录失真。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是：提供一种0.5mm感量双翻斗式雨量传感器。

本发明的技术方案是：

一种0.5mm感量双翻斗式雨量传感器，其特征在于：一个筒状的承雨器，筒状的承雨器底部有基座，在承雨器内的基座上由下至上依次装有下层集水器、大翻斗、上层集水器、小翻斗、漏斗，每个集水器装在立板上，在漏斗上方有防堵装置。

所述的防堵装置有伞状的防堵罩，防堵罩下方中间有柱状过滤网，过滤网下方有大漏斗，大漏斗下方漏孔正对漏斗中心。

所述的大翻斗、小翻斗的翻斗是矩形盒状的翻斗，在翻斗的矩形盒的中间下方有翻斗轴，矩形盒的中间一侧的上方装有磁钢，磁钢与相应立板上的干簧管配合。

小翻斗、大翻斗内壁喷涂有一层透明液体形成憎水层。

所述的0.5mm感量双翻斗式雨量传感器的测量方法：雨水由承雨器汇集，通过漏斗进入上层小翻斗，小翻斗不计量；经过小翻斗左右摆动使不同雨强的雨水转换为相对均匀的雨水；然后雨水通过上层集水器进入下层大翻斗计量；大翻斗翻动一次为0.5降雨量；在下层大翻斗中心位置一侧装的磁钢和磁钢对面的干簧管，当磁钢扫过干簧管接点吸合导通，从而输出一个单位降雨量信号，干簧管提供的信号通过微机或者计数器装置计数；随后雨量通过下层集水器出水孔排出。

本发明效果是：

0.5mm感量双翻斗式雨量传感器技术特点

1)为了使翻斗的每个斗室承雨量符合计量要求，上斗室转换成下斗室时，上斗室吃水恒量，下斗室排净雨水，上层小翻斗设计成对称斜坡形容器，下层大翻斗设计成迷宫形容器，使翻斗左右斗室重心对称，摆动平衡，受强暴雨冲击时性能稳定，提高了传感器的测量精度。

2)为了克服计量翻斗沾湿误差，小翻斗、大翻斗内壁喷涂一层透明液体形成憎水层。憎水层耐冲洗性好，表面硬度高，极大地降低翻斗内壁表面阻抗，具有自清洁功能，在雨水的冲刷下翻斗内壁表面污垢易被清除，憎水层保护周期长，可达2-3年，环保安全。

3)为了提高计量翻斗的稳定性，翻斗选用特殊合成塑料，机械性能良好，冲击韧性好，蠕变性相当小，制品的尺寸稳定，低温强度高，可在-60-120℃下长期使用，属于耐候性材料。

4)为了能够测量强暴雨(雨强达到6mm/min)，减弱雨强对翻斗计量的影响，我们采用了双翻斗结构，在小翻斗集水器出水孔增加一个特殊构件排气管，经过反复试验，确定了排气管流水孔的最大内径和高度，保证了承雨筒汇集下来的雨量经过排气管注入计量翻斗时的输出雨量相等，即能够使翻斗计量误差不受雨强大小的影响，又能够测量瞬时雨量。

5)为了提高翻斗转动灵活性和翻斗稳定性，上层小翻斗和下层大翻斗传动件采用红宝石耐磨材料和不锈钢材料，经过精加工，专用工具装配，人工调试等工序，达到减少摩擦，转动灵敏，斗室平衡的目的，长期使用不受雨水腐蚀而生锈，不受冷热而变形，保障了雨量传感器工作稳定，测量数据精确。

6)承雨筒选用新型耐候性材料，不挂水，采用先进的一次成型注塑工艺，且流水口采用防堵设计。

7)为了避免在野外条件下沙尘、昆虫、草叶等异物侵入仪器内部堵塞出水孔，干扰雨量传感器测量，我们在承雨筒流水口增加一个特殊防堵装置。承雨器出水孔、漏斗出水孔、集水器出水孔等，所有出水孔径大于φ3mm，确保雨强8mm/min降雨量通过而仪器不存水。

8)外观新颖，结构独特，翻斗和集水器采用一体全闭式设计，对产品系统进行简化设计，保证产品稳定可靠。小翻斗集水器和大翻斗集水器采用悬臂连接，正面开放式设计，便于检验员和维修人员尽快识别和诊断出产品故障并进行修理，零部件部署一目了然，维修时易于接近故障部件，并且易于拆除和更换这些有故障的部件，降低制造和现场维修费用。

9)0.5mm感量双翻斗式雨量传感器结构合理、新颖、国内首创，技术指标超越国标《GB/T11832-2002翻斗式雨量计》的规定，适用于雨强变化大，经常有持续性暴雨地区的降雨量测量，填补国内强雨测量的雨量传感器空白。

附图说明

图1是0.5mm感量双翻斗式雨量传感器整体结构图

图2.1是0.5mm感量双翻斗式雨量传感器的小翻斗主视图

图2.2是0.5mm感量双翻斗式雨量传感器的小翻斗侧视图

图2.3是0.5mm感量双翻斗式雨量传感器的小翻斗俯视图

图3.1是0.5mm感量双翻斗式雨量传感器的大翻斗主视图

图3.2是0.5mm感量双翻斗式雨量传感器的大翻斗侧视图

图3.3是0.5mm感量双翻斗式雨量传感器的大翻斗俯视图

图4是0.5mm感量双翻斗式雨量传感器的防堵装置图

具体实施方式

如图1所示的一种0.5mm感量双翻斗式雨量传感器，一个筒状的承雨器5，筒状的承雨器底部有基座1，在承雨器内的基座上由下至上依次装有下层集水器9、大翻斗8、上层集水器2、小翻斗3、漏斗4，每个集水器安装于立板7，在漏斗上方有防堵装置6。

如图4所示的防堵装置有伞状的防堵罩4.2，防堵罩下方中间有柱状过滤网4.1，过滤网下方有大漏斗，大漏斗下方漏孔正对漏斗中心。

如图2.1、2.2、2.3所示小翻斗的翻斗是矩形盒状的翻斗，在翻斗的矩形盒的中间下方有翻斗轴2.2，矩形盒的中间一侧的上方装有磁钢2.1，磁钢与相应立板上的干簧管配合。

如图3.1、3.2、3.3所示大翻斗的翻斗是矩形盒状的翻斗3.1，在翻斗的矩形盒的中间下方有翻斗轴3.3，矩形集水盒的中间一侧的上方装有磁钢3.2，磁钢与相应立板上的干簧管配合。

小翻斗、大翻斗内壁喷涂有一层透明液体形成憎水层。

本0.5mm感量双翻斗式雨量传感器是测量地面降雨量的仪器，设计采用翻斗式雨量计技术，其输出为开关信号，适用于持续性强降雨，可以与自动气象站、自动水文站配套使用，也可以配备计数器成为自动雨量计独立设备使用。

技术性能：

承雨口直径：φ200mm

分辨率：0.5mm

测量范围：雨强：0-6mm/min

雨量：大于0.5mm

测量允许误差：±0.4mm(≤10mm)

±4％(＞10mm)

环境温度：0-60℃

结构原理：

0.5mm感量双翻斗雨量传感器由承雨器、漏斗、上层小翻斗、上层集水器、下层大翻斗、下层集水器、立板、基座、防堵装置、电器等部分组成，其结构原理如图1所示。

承雨器部分：它包括承雨口、承雨筒等零件，通过一个承雨面积为314cm²的承雨口面积接收雨水。

上层小翻斗部分：小翻斗由翻斗勺、翻斗轴两个零件组成(如图2所示)。翻斗勺与翻斗轴连接固定为一体。翻斗勺分隔为左右两个斗室，在工作过程中，两个斗室以翻斗轴为中心轮流摆动，使不同雨强的雨水经过小翻斗的摆动，转换为雨强比较均匀的雨水，小翻斗不计量。

上层集水器：上层集水器配有轴承螺钉、宝石板、宝石眼等零件支撑小翻斗，雨水通过小翻斗流入上层集水器里，克服不同雨强的雨量对下层大翻斗的冲击力，排气管能够引导雨水进入大翻斗。

下层大翻斗部分：大翻斗由翻斗勺、翻斗轴、磁钢三个零件组成(如图3所示)，翻斗勺与翻斗轴连接固定为一体，翻斗勺分隔为左右两个迷宫形斗室成为机械式双稳态称重机构。在工作过程中，两个斗室轮流摆动计量降雨量，翻斗的每次翻转动作通过磁钢和干簧管(此件在主板上)输出一个脉冲信号(1脉冲＝0.5mm降雨量)传输到采集系统里，即可得到相应的降雨量数据。

下层集水器部件：下层集水器配有轴承、螺钉、宝石板、宝石眼等零件支撑大翻斗，并且固定在基座板上，雨水通过大翻斗流入下层集水器里引导雨水从出水孔处排出。

防堵罩装置：在承雨筒的出水口处安装一个防堵装置，由防堵罩和过滤网两个零件组成(如图4所示)，避免了在野外条件下沙尘、昆虫、草叶等异物进入仪器内部堵住流水孔，干扰仪器的测量，安装容易，清理方便。

3.7立板部分：包括立板、干簧管支架、干簧管等零件，主要是支撑上层集水器、下层集水器、干簧管支架。干簧管支架起到了固定干簧管作用。结构简单，可靠性高。

工作过程

雨水由承雨器汇集，通过漏斗进入上层小翻斗，小翻斗不计量。经过小翻斗左右摆动使不同雨强的雨水转换为相对均匀的雨水。然后雨水通过上层集水器进入下层大翻斗计量。大翻斗翻动一次为0.5降雨量。在下层大翻斗中心位置一侧装有磁钢，磁钢对面有干簧管，磁钢扫过干簧管接点吸合导通，从而输出一个单位降雨量信号，干簧管提供的信号通过微机或者计数器装置计数。随后雨量通过下层集水器出水孔排出。

Claims

1.一种0.5mm感量双翻斗式雨量传感器，其特征在于：一个筒状的承雨器，筒状的承雨器底部有基座，在承雨器内的基座上由下至上依次装有下层集水器、大翻斗、上层集水器、小翻斗、漏斗，每个集水器装在立板上，在漏斗上方有防堵装置。

2.根据权利要求1所述的0.5mm感量双翻斗式雨量传感器，其特征在于：所述的防堵装置有伞状的防堵罩，防堵罩下方中间有柱状过滤网，过滤网下方有大漏斗，大漏斗下方漏孔正对漏斗中心。

3.根据权利要求1所述的0.5mm感量双翻斗式雨量传感器，其特征在于：所述的大翻斗、小翻斗的翻斗是矩形盒状的翻斗，上层小翻斗设计成对称斜坡形容器，下层大翻斗设计成迷宫形容器，在翻斗的矩形盒的中间下方有翻斗轴，矩形盒的中间一侧的上方装有磁钢，磁钢与相应立板上的干簧管配合。

4.根据权利要求1所述的0.5mm感量双翻斗式雨量传感器，其特征在于：小翻斗、大翻斗内壁喷涂有一层透明液体形成憎水层。

5.根据权利要求1所述的0.5mm感量双翻斗式雨量传感器的测量方法：雨水由承雨器汇集，通过漏斗进入上层小翻斗，小翻斗不计量；经过小翻斗左右摆动使不同雨强的雨水转换为相对均匀的雨水；然后雨水通过上层集水器进入下层大翻斗计量；大翻斗翻动一次为0.5降雨量；在下层大翻斗中心位置一侧装有磁钢，磁钢对着立板上的干簧管，当磁钢扫过干簧管接点吸合导通，从而输出一个单位降雨量信号，干簧管提供的信号通过微机或者计数器装置计数；随后雨量通过下层集水器出水孔排出。