CN103345004A - 采用光纤光栅虹吸式雨量计的雨量监测网络及方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了采用光纤光栅虹吸式雨量计的雨量监测网络及方法，该监测网络包括雨量计阵列（18）和信号发生及解调单元（19），信号发生及解调单元（19）通过光纤耦合器阵列（15）与雨量计阵列（18）相连；雨量计阵列（18）包括复数个内设光纤光栅（5）的雨量计（16），雨量计（16）之间通过光纤（17）互联。利用该发明技术可以实时监测多点的降雨量，且具有测量精度高，抗干扰能力强，自动化监测，无需远程供电等优点，对水文气象监测具有重要的意义。

Description

采用光纤光栅虹吸式雨量计的雨量监测网络及方法

技术领域

本发明涉及一种测量降雨量的雨量计，尤其涉及一种采用光纤光栅传感测量雨量的方式，同时涉及雨量计测量误差的修正及测量精度的提高，以及对于雨量网络化测量的具体实施方式。

背景技术

雨量计是一种气象学家和水文学家用来测量一段时间内某地区的降水量的仪器。目前，雨量计以虹吸式雨量计和翻斗式雨量计较为常见，同时存在部分压力雨量计，光学雨量计，容栅雨量计。虹吸雨量计通过测量浮子式中浮子的高度变化和虹吸次数来测量降雨量，翻斗式雨量计通过记录翻斗预设值和翻斗的翻转次数实现降雨量的统计。

传统虹吸式雨量计由于设计原理的缺陷不能实现信号的自动输出，而只能应于人工记录，这就大大的限制了其应用场合，翻斗式雨量计可以将雨量数据转化为电信号输出，因而被广泛应用于雨量采集自动化系统之中。然而由于核心传后的信息采集、传输方式大大的降低了雨量信息的实时性。

有关雨量计的研究论文中，对翻斗式和虹吸式改进的方案居多，如李弘洋等人在文章“全自动远程虹吸式雨量计的研制”中针对在野外环境中如何实时、准确地获取降雨资料的问题，在综合考虑各类雨量计的原理、使用方法以及优缺点后，设计了一种基于应变式压力传感器的新型虹吸式雨量计。它具有传统虹吸式雨量计低功耗、测量不受降雨强度大小的限制的优势，并通过压力传感器保证了测量精度，而且对虹吸过程中的降雨采用最小二乘法的算法进行补偿。最后，经过算法优化后的数据通过数据采集器上的GSM模块实现数据的远距离传输，从而大大提高了它的应用范围。压力传感器虽然具有自动化程度高等优点，但是由于电学传感器易受环境干扰等固有缺点，导致其可靠性较低，同时由于其组网成本较高，难以实现准分布式传感。

近来，人们开始将光纤光栅的传感特性应用于雨量监测，如冯军在中国申请的发明专利“采用光纤测量的雨量计和铁路防灾雨量监测系统”（申请号为201210333228.3）中，该雨量计包括光纤雨量筒和信号处理设备，光纤雨量筒中包括光纤传感器，光纤传感器通过光缆与信号处理设备连接，该专利介绍了其在虹吸式，翻斗式，称重式三种结构中的应用。但是，未能矫正降雨与虹吸排水同时进行时存在的误差，并且在桶内无足够雨水时浮子搁浅会造成测量初期的盲区。另外，该专利在雨量计网络组建方面并未提出实际可操作方案。

在精度方面，随着新技术的涌现，降雨量的测量误差改进方法也不断出现，如李青等人在中国申请的专利“有自补偿功能的远程虹吸排水式降雨量测量方法”（申请号为200910154169.1）中，提出根据降雨量测量管底部压力的大小与管内水位高度成正比压力传感器测量出降雨量测量管内水位的高度，水位高度与降雨量成正比，压力传感器的信号由测量仪器进行一系列处理，转换成降雨量并进行补偿测量算法。但是，该补偿方法的成立是基于无雨时雨量计虹吸的速度和有降雨时虹吸的净速度相等的前提，理论上容易分析这一前提并不完全成立。

发明内容

本发明的任务在于克服现有技术的缺点与不足，提供一种采用光纤光栅虹吸式雨量计的雨量监测网络及方法，本发明测量精度高，能解决无足够雨水时浮子搁浅导致的测量盲区问题，校正降雨与排水同时进行时的误差，能够实现准分布式监测，能够在野外长时间连续工作，实现了自动化测量和数字化输出。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：采用光纤光栅虹吸式雨量计的雨量监测网络，其包括雨量计阵列和信号发生及解调单元，信号发生及解调单元通过光纤耦合器阵列与雨量计阵列相连；雨量计阵列包括复数个内设光纤光栅的雨量计，雨量计之间通过光纤互联。

所述的网络，雨量计包括盛水容器，盛水容器内设有带空腔的浮子，刻有光纤光栅的传感光纤从空腔内穿过，传感光纤的一端固定在盛水容器的内侧底部，传感光纤的另一端通过法兰盘与浮子的一个端面相固定，浮子下端浸入雨水中；盛水容器的侧壁接有虹吸管，盛水容器的上端设有漏斗，漏斗通过导水管升入盛水容器内部。

所述的网络，雨水与盛水容器底面之间还盛有密度大于水、不挥发且不与水混溶的液体，如三氯乙烷等。

所述的网络，信号发生及解调单元包括信号发生设备和信号解调设备，信号发生设备和信号解调设备均与光纤耦合器阵列相连。

所述的网络，信号发生设备采用脉冲光源。

所述的网络，信号解调设备包括依次相连的可调谐滤波器、光电探测器、数据处理单元和计算机，可调谐滤波器与光纤耦合器阵列相连。可调谐滤波器过滤出特定光波波长，通过光电探测器进行光电转换，将光信号转化成电信号，进而接入数据处理单元进行电信号的数据采集与处理分析，通过计算机整合数据的处理结果并提供实时显示与操作界面。

所述的网络，雨量计阵列分为复数个通道，每个通道包括复数个串联的雨量计，每个通道还通过光纤延时线与光纤耦合器阵列相连。

采用光纤光栅虹吸式雨量计的雨量监测方法，包括：信号发生设备发出的广谱光通过光纤耦合器阵列进入雨量计阵列；下雨时，雨水通过漏斗进入盛水容器中，使浮子受到的浮力发生变化，因浮子被法兰盘固定，进而使光纤光栅受到的拉力发生变化，所述光纤光栅的反射光波长随拉力的变化发生漂移，并通过光纤耦合器阵列返回至信号解调设备，信号解调设备通过检测这种反射光波长的漂移量即推算出作用于光纤光栅的拉力大小，进而测量出雨水的液面高度变化及降雨量。

所述的方法，反射光波长的漂移量Δλ_B与盛水容器内雨水的液面高度变化Δh之间的关系式为：

$\mathrm{\Δh}=(\mathrm{ES}\frac{{\mathrm{\Δ\λ}}_B}{0.78{\mathrm{\λ}}_B}+\mathrm{mg}-{\mathrm{\ρ}}_{2}g{H}_0{S}_0)/{\mathrm{\ρ}}_{1}g{S}_0$

其中，H₀为浮子浸入液体（图1中的3）中的高度，S₀为浮子的底面积，ρ₁为盛水器内雨水的密度，ρ₂为盛水器内液体的密度，m为浮子质量，g为重力加速度，S为传感光纤横截面面积，E为杨氏模量，λ_B为光纤光栅的布拉格波长；通过液面高度变化Δh即可得到降雨量。

所述的方法，当盛水容器内雨水液面达到一定高度，设此时时刻为t₁，虹吸管会进行虹吸，设虹吸结束时刻为t₂，使得部分雨水流出盛水容器，此虹吸时间段若有雨水流入，其雨水流入量所造成雨水液面高度的变化补偿方法为：设在t₁左侧附近曲线斜率为k₁，t₂右侧附近曲线斜率为k₂，则虹吸开始到t₂，流入盛水器的雨水造成盛水器内高度的变化为(k₁+k₂)/2*(t₂-t₁)。

本发明与现有技术相比，具有以下主要优点：

其一，采用光纤光栅作为核心液位传感元件，有效的将雨量变化信息和光纤光栅发射波长信息结合起来，充分发挥光纤光栅传感器精度高，可靠性好的固有传感优势；

其二，整个雨量测量系统为无源系统，无需远程供电，具有稳定性好和可靠性高等优点；

其三，浮子中空的结构设计有利于保护传感头，增加浮子的稳定性，延长光纤光栅有效工作时间，从而进一步提高系统的可靠性；

其四，通过在盛水器内填充有难挥发且密度大于水的液体，调节液体高度使无雨水时浮子刚好脱离盛水器底面而悬浮在液体中，使光纤光栅处于临界伸直状态，从而消除传统虹吸式雨量计由于桶内水量不足浮子搁浅时存在的初始测量盲区。

其五，该装置采用基于虹吸排水量的补偿算法，从而校正降雨和虹吸同时发生时的误差。

其六，通过光纤光栅的波分复用、时分复用相结合的混合复用技术实现雨量测量的多点监测，从而实现准分布式的雨量监测网络。

附图说明

图1是本发明的雨量计结构示意图。

图2是本发明雨量计网络工作示意图。

图3是本发明的混合复用准分布式组网的结构示意图。

图1～3中：1，法兰盘；2，圆柱空腔；3，密度大于水、不挥发且不与水混溶的液体；4，虹吸管；5，传感光纤光栅；6，雨水；7，浮子；8，盛水器；9，传感光纤；10，外壳；11，漏斗；12，导水管；13，信号发生设备；14，信号解调设备；15，光纤耦合器阵列；16，以光纤光栅为传感器的雨量计；17，普通光纤；18，雨量计阵列；19，信号发生及解调单元；20，脉冲光源；21，可调谐滤波器；22，光电探测器；23，数据处理单元；24，计算机；25，光纤延迟线；26，通道一；27，通道二；28，通道三；29：集雨桶。

图4为本发明具体实施方式中雨量计补偿算法的原理图。图中，横轴时间t的0～t₁段，模拟下雨且未虹吸时液面高度H的变化，t₁～t₂段为降雨与虹吸同时发生时的液面高度H的变化。

具体实施方式

本发明公开了一种基于光纤光栅的虹吸式雨量计及准分布式雨量监测网络。该装置包括盛雨部件、集雨桶、光纤光栅传感装置、复用组网装置。该装置通过浮子式测量系统将雨量转化为浮子的浮力，进而改变光纤光栅的反射波长，通过监测波长的漂移实现雨量的实时监测，该装置采用密度大于水、不挥发的液体保证光纤光栅的拉伸状态，从而消除现有虹吸式雨量计测量盲区。该装置采用基于虹吸排水量的补偿算法，从而校正降雨和虹吸同时发生时的误差。该装置采用基于混合时分和波分的准分布式组网方法，实现了多点雨量同时测量。利用该发明技术可以实时监测多点的降雨量，且具有测量精度高，抗干扰能力强，自动化监测，无需远程供电等优点，对水文气象监测具有重要的意义。

一种基于光纤光栅的高精度虹吸式雨量计及准分布式雨量监测网络，所述雨量计监测网络包括雨量计阵列18和信号发生及解调单元19；采用光纤光栅5作为核心液位传感元件，通过浮子式测量系统将雨量转化为浮子的浮力，进而改变光纤光栅的反射波长，通过监测波长的漂移实现雨量的实时监测；在雨量计16的盛水器8内填充一种密度大于水、不与水混溶且不挥发的液体3；并且采取一种实时补偿算法，实现虹吸过程与降雨同时发生时，对于测量误差的减少。

所述的雨量计，盛水器内的液位传感元件为光纤光栅传感器5，刻写有光栅的光纤9下端固定在盛水器8底部中央，进而穿过浮子7中央的中空圆柱腔2，上端通过直径大于空腔2口径的法兰盘1，限定浮子7在竖直方向上的活动范围，由于法兰盘的竖直限制作用使浮子浮力转化成光纤光栅传感器上的应力变化，光纤9上端通过在外壁的法兰盘1的接口引出（光纤光栅9最上端还通过外壳10侧壁引出），盛水器侧壁设有虹吸管4，且底部填充密度大于水、不挥发且不与水混溶的液体3；漏斗11和盛水器8之间用弯管12导引雨水至底部填充液位中。盛水容器8外侧还盖有外壳10，漏斗11设置在外壳10上侧。虹吸管4的输出端接至集雨桶29。

由初始测量盲区所引入的测量误差的消除方法，其在所述雨量计在盛水器底部填充有难挥发密度大于水的补偿液体3，调节补偿液体3的液位和浮子上部用于限制浮子竖直运动的法兰盘到盛水器底部的距离，使无雨水6时浮子7刚好脱离盛水器底面而悬浮在液体中，并使光纤光栅处于临界伸直状态。

减小虹吸式雨量计在虹吸时存在的测量误差的实时补偿算法，是将所述雨量计采用实时解调方式，根据波长对时间的线性响应斜率来判断出雨量计工作状态，当虹吸发生时，通过解调设备，可以判断观测时间点盛水器内水位，以及虹吸发生时间，由于虹吸速度较快，在虹吸时间段，下雨速度用虹吸前液面对时间函数曲线斜率进行拟合。

所述的准分布式雨量监测网络，其将若干基于光纤光栅作为核心液位测量传感器的雨量计，通过光纤光栅的波分复用、时分复用相结合的混合复用技术实现雨量测量的多点实时监测，从而实现准分布式的雨量监测网络。

下面结合附图，进一步阐述本发明：

本发明提供一种基于光纤光栅的高精度雨量计结构，如图1所示，法兰盘1，圆柱空腔2，所述密度大于水、不挥发且不与水混溶的液体3，虹吸管4，传感光纤光栅5，雨水6，浮子7，盛水器8，光纤9，外壳10，漏斗11，导水管12，所述的浮子中心中空，其孔径以适合光纤穿入为准，且内壁光滑，所述的传感光纤光栅上端通过法兰盘与浮子顶端相对固定，下端固定于盛水器的底部，当液面上升时，浮子由于法兰盘的作用，在竖直方向上位置保持不变。由图1可知，雨水经过漏斗11进入盛水器8，法兰盘1的固定作用使得浮子的位置不变，当雨水进入盛水器后盛水器液面高度上升使得浮子排开液体的体积变大，所受的浮力变大，此时浮子的受力为：

上式中F_浮代表浮子承受的浮力，FB代表光纤光栅上的拉力，mg代表浮子受到的重力，m为浮子质量，g为重力加速度。

进一步，分析光栅受力：σ＝F_B/S＝E×ε，

其中，σ为光纤光栅所受应力，ε为光纤光栅应变，S为传感光纤9的横截面面积，E为杨氏模量。

浮力由公式可得：

H₀为浮子7浸入液体3中的高度，S₀为浮子的底面积，Δh为液面高度变化量，ρ₁为盛水器内雨水6的密度，ρ₂为盛水器内液体3的密度。

对于所采用的光纤光栅而言，存在

其中λ_B为光纤光栅布拉格波长，Δλ_B为中心波长漂移量，P_e为有效弹光系数（≈0.22）。

基于此，可以得出波长漂移与液位变化的关系：

$\mathrm{\Δh}=(\mathrm{ES}\frac{{\mathrm{\Δ\λ}}_B}{0.78{\mathrm{\λ}}_B}+\mathrm{mg}-{\mathrm{\ρ}}_{2}g{H}_0{S}_0)/{\mathrm{\ρ}}_{1}g{S}_0$

因此，在利用解调设备对反射波长实时解调时，便可以得出雨量的相关情况。

本发明解决由于浮子搁浅造成初期雨量监测的盲区问题的原理如图1所示。浮子受到液体浮力和光纤光栅拉力的和自身重力的共同作用，容器中雨量不同浮子受到的浮力不同，光栅受到的拉力与液体产生的浮力成线性关系，只有保证光纤光栅一直处于拉直状态才能正确的测量容器内雨水，本发明在浮子在盛水器中注入一种密度比水大、不挥发、与水不互溶的液体3，并且液体的体积足够使浮子浮起，且使光纤光栅刚好拉直。当盛水器8之中的雨水蒸发完之后，盛水器8中剩余的液体3仍然可以使浮子7浮起且保证光纤光栅一直刚好拉直，从而解决了传统虹吸式雨量计初始雨量不能精准测量的盲区问题。

本发明校正虹吸管虹吸排水的短时间仍然下的雨量的误差的方法如下：

当容器内液面达到一定高度，虹吸管4会进行一次虹吸，使部分的液体流出盛水器，但是虹吸这段时间段经常仍然有雨水流入，检测器中显示的液面减少量是虹吸液体流出和雨水流入共同作用的，对此我们提出一种补偿算法将虹吸那段时间的雨量误差消除，当降雨且虹吸尚未发生时（对应图中时段为0～t₁），浮子所受浮力逐渐增加，从而光纤光栅受到的拉力逐渐增加。由于反射光的中心波长与该拉力成正比，因而反射光的中心波长逐渐增加。当虹吸发生时（对应图中时段t₁～t₂），盛水容器8内液面迅速下降，浮子所受浮力迅速减少，光纤光栅受到的拉力迅速减小，反射光中心波长迅速减小，当波长不再变化或又逐渐增加时，虹吸结束。故反射光中心波长的漂移便对应了盛水器内液面的的变化，通过液面变化的情况，可以判断雨量计处于虹吸工作状态的时间段，基于此我们提出如下补偿算法：

雨量计进入降雨与虹吸同时进行的工作状态由于虹吸速度较快，通过解调设备上波长的漂移可以得出液面高度对时间的函数，虹吸之前和之后的较短时间内，可线性拟合出液面高度随时间变化的斜率k。

在光纤光栅解调设备上可以读出虹吸时间t，则虹吸时间段降雨量为k*t。

具体而言，在信号解调设备中通过波谱漂移可得到对应的液面高度随时间变化的曲线，如图4所示，假设在t₁左侧10秒钟内（与一次虹吸过程的时间相近）曲线斜率为k₁，t₂右侧10秒钟内（一次虹吸过程的时间）曲线斜率为k₂，则虹吸过程中t₁到t₂的时刻内，流入盛水器的雨水造成盛水器内高度的变化为（k₁+k₂)/2*(t₂-t₁)。

本发明混合复用的准分布式组网方式技术原理图如图2、3所示，该系统有多个雨量计通道26、27、28等组成，每一个雨量计通道串联多个工作波长不同的传感光纤光栅5；每个雨量计通道前都有一段不同长度的光纤延迟线25，用来对通道位置进行编码。系统工作时，脉冲经过耦合器阵列15进入各个通道26、27、28，通道内不同雨量计返回不同波长的信号光，可以利用波长对通道内雨量计16进行位置标记；雨量计通道间的不同通道由于前置光纤延迟线25长度不一，返回信号序列在时间上产生区别，这个时间差在解调时便能对雨量计通道进行位置编码。这样时分复用和波分复用的结合便能极大地扩大雨量计网络的容量。

实施例：

一种光纤光栅雨量计，它包括盛雨部件、集雨桶29、光纤光栅传感装置、复用组网装置。

一种光纤光栅雨量计及准分布式雨量监测网络，它包括盛雨部件、光纤光栅传感装置、复用组网装置。所述盛雨部件包括雨量计外壳10，位于雨量计外壳10内部的盛水器8，盛水器内盛有密度大于水、不与水混溶且不挥发的液体3，浮子7浮在液体上方。光纤光栅5穿过中心中空且内壁光滑的浮子7，所述浮子7的上端通过法兰盘1在竖直方向上固定，另一端固定在所述盛水器8底部。下雨时，雨水6进入盛水器8中，使浮子7受到的浮力发生变化，因浮子被法兰盘固定，进而使光纤光栅5受到的拉力发生变化。所述光纤光栅5的反射光波长随拉力的变化发生漂移，信号解调设备通过检测这种频谱漂移量可以推算出作用于传感光纤光栅的拉力大小，进而测量出降雨量。可调谐滤波器21可采用Meadowlark公司的TOF-SB-VIS可选带宽型可调谐光学滤波器，光电探测器22可采用Newport公司的1014，数据处理单元23可采用NI公司的PXI数据采集平台，计算机24可采用NI公司的PXI数据采集平台所集成的计算机显示系统。

信号发生设备13发出的广谱光通过耦合器阵列15进入雨量计阵列18。光纤耦合器阵列15包括复数个光纤耦合器，图3的实施例中通道一26、通道二27接至一个耦合器，通道三28接至第二个耦合器，这两个耦合器共同接至第三个耦合器，并与脉冲光源20和可调谐滤波器21相连。对于每个雨量计16而言，其反射光波长不同，反射光由解调单元14解调。

本实施例提供一种克服测量盲区的方法，其采用密度大于水、不挥发且不与水混溶的液体3保证光栅的临界工作状态：当盛水器8内雨水蒸发完后，浮子浮在所述液体3上方不会搁浅，光纤光栅处于拉直的临界工作状态，当降雨时光纤光栅能够直接进入工作状态，从而克服上述盲区问题。

本实施例提供一种校正降雨和虹吸同时发生时的误差的方法。当降雨且虹吸尚未发生时，光纤光栅反射光的中心波长逐渐增加；当虹吸发生时，浮子室内液面迅速下降，光纤光栅反射光中心波长迅速减小。因而光纤光栅解调设备能够分辨虹吸发生的时间。由于虹吸时间很短，降雨速率近似不变，并且降雨速率可由虹吸前液面对时间函数曲线求得，用虹吸发生前降雨速率乘以虹吸时间即得到虹吸时的降雨量，从而校正上述误差。

本实施例提供一种基于混合时分和波分的准分布式组网方法，其在各个通道26、27、28内，利用各个雨量计光纤光栅工作波段不同进行位置标记基础上，引入时分技术标记各个通道：脉冲光源20发出光进入耦合器阵列15，输出光分别进入各个通道的传感网络，与相应的传感光栅5匹配的反射光反射回解调设备，实现波长解调和定位；同时，由于通道前的光纤延迟线25长度不同，接收信号的延时也就不同，因此可以利用延时对通道编码，分析返回信号时移，便可以定位雨量计所在通道位置。

上述实施方式仅限于对本发明的进一步说明，并不构成对本发明技术方案的限定。

Claims (10)

1.采用光纤光栅虹吸式雨量计的雨量监测网络，其特征在于：包括雨量计阵列（18）和信号发生及解调单元（19），信号发生及解调单元（19）通过光纤耦合器阵列（15）与雨量计阵列（18）相连；雨量计阵列（18）包括复数个内设光纤光栅（5）的雨量计（16），雨量计（16）之间通过光纤（17）互联。

2.根据权利要求1所述的网络，其特征在于：雨量计（16）包括盛水容器（8），盛水容器（8）内设有带空腔（2）的浮子（7），刻有光纤光栅（5）的传感光纤（9）从空腔（2）内穿过，传感光纤（9）的一端固定在盛水容器（8）的内侧底部，传感光纤（9）的另一端通过法兰盘（1）与浮子（7）的一个端面相固定，浮子（7）下端浸入雨水（6）中；盛水容器（8）的侧壁接有虹吸管（4），盛水容器（8）的上端设有漏斗（11），漏斗（11）通过导水管（12）升入盛水容器（8）内部。

3.根据权利要求2所述的网络，其特征在于：雨水（6）与盛水容器（8）底面之间还盛有密度大于水、不挥发且不与水混溶的液体（3）。

4.根据权利要求1所述的网络，其特征在于：信号发生及解调单元（19）包括信号发生设备（13）和信号解调设备（14），信号发生设备（13）和信号解调设备（14）均与光纤耦合器阵列（15）相连。

5.根据权利要求4所述的网络，其特征在于：信号发生设备（13）采用脉冲光源（20）。

6.根据权利要求4所述的网络，其特征在于：信号解调设备（14）包括依次相连的可调谐滤波器（21）、光电探测器（22）、数据处理单元（23）和计算机（24），可调谐滤波器（21）与光纤耦合器阵列（15）相连。

7.根据权利要求4所述的网络，其特征在于：雨量计阵列（18）分为复数个通道，每个通道包括复数个串联的雨量计（16），每个通道还通过光纤延时线（25）与光纤耦合器阵列（15）相连。

8.采用光纤光栅虹吸式雨量计的雨量监测方法，其特征在于包括：信号发生设备（13）发出的广谱光通过光纤耦合器阵列（15）进入雨量计阵列（18）；下雨时，雨水（6）通过漏斗（11）进入盛水容器（8）中，使浮子（7）受到的浮力发生变化，因浮子（7）被法兰盘（1）固定，进而使光纤光栅（5）受到的拉力发生变化，所述光纤光栅（5）的反射光波长随拉力的变化发生漂移，并通过光纤耦合器阵列（15）返回至信号解调设备（14），信号解调设备（14）通过检测这种反射光波长的漂移量即推算出作用于光纤光栅（5）的拉力大小，进而测量出雨水（6）的液面高度变化及降雨量。

9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于：反射光波长的漂移量Δλ_B与盛水容器内雨水（6）的液面高度变化Δh之间的关系式为：

$\mathrm{\Δh}=(\mathrm{ES}\frac{{\mathrm{\Δ\λ}}_B}{0.78{\mathrm{\λ}}_B}+\mathrm{mg}-{\mathrm{\ρ}}_{2}g{H}_0{S}_0)/{\mathrm{\ρ}}_{1}g{S}_0$

其中，H₀为浮子（7）浸入液体（3）中的高度，S₀为浮子（7）的底面积，ρ₁为盛水容器（8）内雨水（6）的密度，ρ₂为盛水容器（8）内液体（3）的密度，m为浮子（7）质量，g为重力加速度，S为传感光纤（9）横截面面积，E为杨氏模量，λ_B为光纤光栅（5）的布拉格波长；通过液面高度变化Δh即可得到降雨量。

10.根据权利要求8所述的方法，其特征在于：当盛水容器（8）内雨水（6）液面达到一定高度，设此时时刻为t₁，虹吸管（4）会进行虹吸，设虹吸结束时刻为t₂，使得部分雨水（6）流出盛水容器（8），此虹吸时间段若有雨水流入，其雨水流入量所造成雨水（6）液面高度的变化补偿方法为：设在t₁左侧附近曲线斜率为k₁，t₂右侧附近曲线斜率为k₂，则虹吸开始到t₂，流入盛水器的雨水造成盛水器内高度的变化为(k₁+k₂)/2*(t₂-t₁)。

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