CN104932037B - 一种雨量传感器 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种雨量传感器，包括：外筒，位于外筒顶部的承雨口，位于承雨口下方的第一汇集漏斗，位于第一汇集漏斗底部的防堵装置，位于防堵装置下方的第二汇集漏斗，位于第二汇集漏斗下方的测量感应开关，位于测量感应开关下方的第一集水漏斗，位于第一集水漏斗下方的称重容器，位于称重容器上的宽度方向设置的称重感应单元，位于称重容器底部的载荷元件，位于载荷元件下方的第二集水漏斗，位于外筒底部的底盘，设置在底盘上的立板，立板上还固定有处理单元。本发明的雨量传感器，减少使用了管状和孔状结构，减少了堵塞情况，并通过载荷元件作为称重器件，采用电阻应变称重技术对雨量进行测量，可以提高测量精度。
Description
技术领域
本发明涉及测量技术领域，具体地，涉及一种雨量传感器。
背景技术
雨量传感器(雨量计)是用于降雨观测的主要设备，可测量单位时间内的雨量和雨强。目前用于自动降雨测量的仪器设备从测量方式上主要为翻斗式(包括单翻斗和双翻斗)和称重式雨量传感器。常见的雨量传感器在使用的过程中，由于雨水混合了尘土、草种等各种杂质，经常造成翻斗式雨量传感器的堵塞，经常需要较为复杂的人工清洗。一旦堵塞，雨量传感器将会出现准确度超出允许范围，甚至会导致其损坏。现有的大部分称重式雨量传感器虽不存在堵塞的问题，但其雨量收集容器容量有限，尤其是测量降雨时需要经常人工排水，仍然需要较多的维护和人工干预保障其连续正常工作。
翻斗雨量传感器由其原理决定，由于称重传感器的测量精度的限制，当出现堵塞时，测量的精度会大大降低，直接影响到其连续观测和数据的准确性，同时给一线工作人员増加了大量的维护工作任务，运维护成本显著提高。另外，现有的0.1mm分辨率的翻斗雨量传感器有效最大雨强测量范围基本小于4mm/分钟，无法满足城市内涝监测、山洪地质灾害监测等短时强降雨测量。
发明内容
本发明提供了一种雨量传感器，通过电阻应变技术载荷元件来对雨量进行测量，可以提高降雨强度的测量范围，并且提高了测量精度。
为此目的，本发明提出了一种雨量传感器，其特征在于，包括：
外筒(1)，位于所述外筒(1)顶部的承雨口(2)，位于所述承雨口(2)下方的第一汇集漏斗(3)，位于所述第一汇集漏斗(3)底部的防堵装置(4)，位于所述防堵装置(4)下方的第二汇集漏斗(5)，位于所述第二汇集漏斗(5)下方的测量感应开关(7)，位于所述测量感应开关(7)下方的第一集水漏斗(8)，位于所述第一集水漏斗(8)下方的称重容器(9)，位于所述称重容器(9)上的用于感应所述称重容器(9)的称重感应单元(10)，位于所述称重容器(9)底部的载荷元件(11)，位于所述载荷元件(11)下方的第二集水漏斗(12)，位于所述外筒(1)底部的底盘(13)，设置在所述底盘(13)上的立板(6)，所述第二汇集漏斗(5)固定于所述立板(6)的顶部，所述测量感应开关(10)、第一集水漏斗(8)与所述立板(6)固定连接，所述称重容器(9)与载荷元件(11)固定连接，所述载荷元件(11)与第二集水漏斗(12)固定连接；所述立板(6)上还固定有处理单元(14)，用于对所述载荷元件、测量感应开关、称重感应单元测量的数据进行处理并计算得到降雨量。
其中，所述测量感应开关(7)具体包括：
设置在所述第二汇集漏斗(5)的下方的第一翻斗(71)，设置在所述第一翻斗(5)宽度方向的第一感应元件(72)，当所述第二汇集漏斗(5)中有雨水进入到所述第一翻斗(71)时，所述第一翻斗(71)在雨水的作用下进行翻转，所述第一感应元件(72)感应到所述第一翻斗(71)的翻转后，发出开始测量指示信号到所述处理单元(14)。
其中，所述称重容器(9)为第二翻斗，所述称重感应单元(10)具体包括：
在所述第二翻斗的宽度方向设置的第二感应元件和第三感应元件，所述第二感应元件与第三感应元件用于感应所述第二翻斗的翻转。
其中，所述处理单元(14)接收到所述测量感应开关(7)发出的开始测量指示信号后，所述载荷元件(11)开始测量进入到所述称重容器(9)的雨水，所述称重感应单元(10)感应所述称重容器(9)的翻转，所述处理单元接收到所述载荷元件(11)的重量信号和所述称重感应单元(10)的翻转信号后进行处理并计算得到降雨量。
其中，所述载荷元件包括设置在所述称重容器下方的敏感梁和贴附在所述敏感梁表面的应变片，所述敏感梁感应到所述称重容器的重量变化时，所述应变片对应的产生形变。
其中，所述第一感应元件、第二感应元件和第三感应元件分别为干簧管、霍尔传感器和光电通断开关中的任一种。
本实施例的雨量传感器，通过将第二翻斗设置为称重容器，减少使用了管状和孔状结构，使得能够减少雨水中的杂质在雨量传感器中的堵塞，显著降低了由此引发的雨量测量偏差、故障等情况，提高了长期运行稳定性，减少了人工维护的频度，有效降低运维成本和劳动强度。
另外，本发明通过使用测量感应开关和称重感应单元来对是否进行测量进行控制，提高了测量效率和质量，并且使用电阻应变技术的载荷元件实现对雨量的测量，从而可以提高降雨强度的测量范围，并且能够提高测量精度。
附图说明
通过参考附图会更加清楚的理解本发明的特征和优点，附图是示意性的而不应理解为对本发明进行任何限制，在附图中：
图1示出了本发明的雨量传感器的结构示意图。
图2示出了本发明的雨量传感器的第一汇集漏斗和防堵装置的结构示意图。
图3示出了本发明的雨量传感器的测量感应开关的结构示意图。
具体实施方式
下面将结合附图对本发明的实施例进行详细描述。
图1示出了本发明的雨量传感器的结构示意图。图2示出了本发明的雨量传感器的第一汇集漏斗和防堵装置的结构示意图。
参照图1和2，本发明实施例的一种雨量传感器的结构具体为：
外筒1，位于外筒1顶部的承雨口2，位于承雨口2下方的第一汇集漏斗3，位于第一汇集漏斗3底部的防堵装置4，位于防堵装置4下方的第二汇集漏斗5，位于第二汇集漏斗5下方的测量感应开关7，位于测量感应开关7下方的第一集水漏斗8，位于第一集水漏斗8下方的称重容器(9)，位于称重容器9上的用于感应称重容器9的称重感应单元10，位于称重容器9底部的载荷元件11，位于载荷元件11下方的第二集水漏斗12，位于外筒1底部的底盘13，设置在底盘13上的立板6，第二汇集漏斗5固定于立板6的顶部，测量感应开关7、第一集水漏斗8与立板6固定连接，称重容器9与载荷元件11固定连接，载荷元件11与第二集水漏斗12固定连接，立板6上还固定有处理单元14，用于对载荷元件、测量感应开关、称重感应单元测量的数据进行处理并计算得到所测量的雨水的降雨量。
在本发明的另一个实施例中，称重容器9的结构为第二翻斗，并且当雨量超过称重容器9的称重时，第二翻斗发生翻转，将雨水排入第二集水漏斗12中。
称重感应单元10包括两个感应元件，即第二感应元件和第三感应元件，第二感应元件和第三感应元件分别设置在第二翻斗的两侧，用于同时检测第二翻斗的翻转，从而可以精确地检测到第二翻斗的翻转状态。
上述实施例中，如图3所示，测量感应开关7的结构具体包括：
设置在第二汇集漏斗5的下方的第一翻斗71，设置在第一翻斗71宽度方向的第一感应元件72，当第二汇集漏斗5中有雨水进入到第一翻斗71时，第一翻斗71在雨水的作用下进行翻转，第一感应元件72感应到第一翻斗71的翻转后，发出开始测量指示信号到处理单元14。
处理单元14接收到测量感应开关7发出的开始测量指示信号后，载荷元件11开始测量进入到称重容器9的雨水，当称重感应单元10感应到称重容器9的翻转后，称重感应单元10将翻转信号发送到处理单元14，处理单元接收到载荷元件11的重量信号和称重感应单元10的翻转信号后进行处理并计算得到降雨量。
上述结构中，载荷元件11包括敏感梁和贴附在敏感梁表面的应变片，敏感梁感应到称重容器的重量变化时，应变片对应的产生形变。
本发明的载荷元件通过对重量变化的快速响应测量降雨。载荷元件采用电阻应变技术，敏感梁在外力作用下产生弹性变形，使粘贴在它表面的电阻应变片也随同产生变形，电阻应变片变形后，它的阻值将发生变化，再经相应的测量电路把这一电阻变化转换为电信号，进而得到重量。
另外，本实施例的第一感应元件、第二感应元件和第三感应元件均为干簧管、霍尔传感器和光电通断开关中的任一种。
本发明实施例的处理单元，通过接收测量感应开关的信号来控制称重感应单元以及载荷元件的开启，并且接收来自称重感应单元以及载荷元件的数据，并将该数据进行处理后进行计算得到降雨量。
在本发明的另一个实施例中，处理单元由中央处理器、信号转换电路、时钟电路、接口、控制电路等部分构成。其主要功能是将载荷元件测得的信号进行转换、采样，再通过温度修正、损失补偿、数字滤波等技术处理，并对采样值进行数据运算处理，得到出分钟降水量和累计降水量，并实现质量控制和现数据通信和传输。基于上述本发明的处理单元既可以完全模拟现有翻斗式雨量传感器输出的开关信号，兼容已有数据采集系统；又能符合智能传感器的发展趋势，能够输出数字信号，并且处理单元同时具有RS232(或RS485)通讯接口和开关量输出接口。
本实施例的雨量传感器，通过将第二翻斗设置为称重容器，减少使用了管状和孔状结构，使得能够减少雨水中的杂质在雨量传感器中的堵塞，显著降低了由此引发的雨量测量偏差、故障等情况，提高了长期运行稳定性，减少了人工维护的频度，有效降低运维成本和劳动强度。
本发明的雨量传感器，通过使用测量感应开关和称重感应单元来对是否进行测量进行控制，提高了测量效率和质量，并且使用电阻应变技术的载荷元件实现对雨量的测量，从而可以提高降雨强度的测量范围，并且能够提高测量精度。
虽然结合附图描述了本发明的实施方式，但是本领域技术人员可以在不脱离本发明的精神和范围的情况下做出各种修改和变型，这样的修改和变型均落入由所附权利要求所限定的范围之内。
Claims (6)
1.一种雨量传感器，其特征在于，包括：
外筒(1)，位于所述外筒(1)顶部的承雨口(2)，位于所述承雨口(2)下方的第一汇集漏斗(3)，位于所述第一汇集漏斗(3)底部的防堵装置(4)，位于所述防堵装置(4)下方的第二汇集漏斗(5)，位于所述第二汇集漏斗(5)下方的测量感应开关(7)，位于所述测量感应开关(7)下方的第一集水漏斗(8)，位于所述第一集水漏斗(8)下方的称重容器(9)，位于所述称重容器(9)上的用于感应所述称重容器(9)的称重感应单元(10)，位于所述称重容器(9)底部的载荷元件(11)，位于所述载荷元件(11)下方的第二集水漏斗(12)，位于所述外筒(1)底部的底盘(13)，设置在所述底盘(13)上的立板(6)，所述第二汇集漏斗(5)固定于所述立板(6)的顶部，所述测量感应开关(7)、第一集水漏斗(8)与所述立板(6)固定连接，所述称重容器(9)与所述载荷元件(11)固定连接，所述载荷元件(11)与所述第二集水漏斗(12)固定连接；所述立板(6)上还固定有处理单元(14)，用于对所述载荷元件、测量感应开关、称重感应单元测量的数据进行处理并计算得到降雨量。
2.根据权利要求1所述的雨量传感器，其特征在于，所述测量感应开关(7)具体包括：
设置在所述第二汇集漏斗(5)的下方的第一翻斗(71)，设置在所述第一翻斗(71)宽度方向的第一感应元件(72)，当所述第二汇集漏斗(5)中有雨水进入到所述第一翻斗(71)时，所述第一翻斗(71)在雨水的作用下进行翻转，所述第一感应元件(72)感应到所述第一翻斗(71)的翻转后，发出开始测量指示信号到所述处理单元(14)。
3.根据权利要求2所述的雨量传感器，其特征在于，所述称重容器(9)为第二翻斗，所述称重感应单元(10)具体包括：
在所述第二翻斗的宽度方向设置的第二感应元件和第三感应元件，所述第二感应元件与第三感应元件用于感应所述第二翻斗的翻转。
4.根据权利要求3所述的雨量传感器，其特征在于，所述处理单元(14)接收到所述测量感应开关(7)发出的开始测量指示信号后，所述载荷元件(11)开始测量进入到所述称重容器(9)的雨水，所述称重感应单元(10)感应所述称重容器(9)的翻转，所述处理单元接收到所述载荷元件(11)的重量信号和所述称重感应单元(10)的翻转信号后进行处理并计算得到降雨量。
5.根据权利要求1所述的雨量传感器，其特征在于，所述载荷元件包括设置在所述称重容器下方的敏感梁和贴附在所述敏感梁表面的应变片，所述敏感梁感应到所述称重容器的重量变化时，所述应变片对应的产生形变。
6.根据权利要求3所述的雨量传感器，其特征在于，所述第一感应元件、第二感应元件和第三感应元件分别为干簧管、霍尔传感器和光电通断开关中的任一种。
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