CN104950352B - 光学雨量探测方法、探测装置及导光器 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种光学雨量探测方法、探测装置及导光器，该方法包括：位于探测装置内部的程控光源发出的平行光入射至导光器上，经导光器全面域内多次全反射后，按照预定方向出射至收光元件所在位置；光能幅频探测器通过收光元件接收光信号，对光信号的波动频率和波动幅度进行检测，并将检测信号传送至中央处理器；中央处理器根据接收的检测信号获得降雨速率和降雨量。当有雨滴滴在导光器表面时，导致部分光发生向空气折射及散射，光在导光器传输过程中发生泄露，收光元件接收到的光能减少，雨滴与导光器接触的面积大小直接影响到光能减少的幅度，通过减少的幅度值即可间接计算出雨滴大小，根据光能幅度变化的频率，计算出雨滴数量。

Description

光学雨量探测方法、探测装置及导光器

技术领域

本发明涉及雨量探测技术，尤其是一种光学雨量探测方法、探测装置及导光器。

背景技术

目前，用于测量降雨量及降雨强度的雨量计从原理上可分为翻斗式、虹吸式、容栅式、称重式等，最为常用的是翻斗式雨量计和虹吸式雨量计，这两种雨量传感器存在以下所述几方面的缺点：

1.需要定期清理、维护，方能正常工作，否则集水通道会被杂物堵塞；

2.对小雨量不敏感甚至因蒸发而无法测量；

3.强降雨时误差明显增大；

4.由于雨量计机械或电子部件暴露于空气中，很容易腐蚀失效；

5.安装时要求雨量计严格水平，对安装的要求较高；

6.体积大；

7.只适用于静态安装测量，不能在运动过程中测量降雨；

目前，已有的红外式雨量探测器，大量应用于非气象领域(如安装于汽车挡风玻璃内侧的雨滴探测器)。这些光学雨量探测器存在以下问题或缺点：

1.从原理上讲属于单点式探测，测量误差和随机性比较大；

2.只能实现降雨的定性探测而不能达到定量探测；

3.属于分体式，探测器与被探测面为分开的两部分，独立性差，对安装位置及角度要求很高；

4.精度差、集成度低导致只能应用于对精度要求不高的场合或领域，不能用于精度要求高的领域(如气象、环境行业)。

发明内容

本发明公开了一种光学雨量探测方法、探测装置及导光器，用于克服现有技术中的缺陷，灵敏度较高、抗干扰能力强、体积小、实现动态探测雨量，且便于安装。

本发明提供一种光学雨量探测方法，步骤1，位于探测装置内部的程控光源发出的平行光入射至导光器上，经所述导光器多次全反射后，按照预定方向出射至收光元件所在位置；

步骤2，光能幅频探测器通过所述收光元件接收光信号，对接收的光信号的波动频率和波动幅度进行检测，并将上述检测信号传送至中央处理器；

步骤3，所述中央处理器根据接收的光信号的波动频率和波动幅度检测信号，获得降雨速率和降雨量。

优选地，采用频率可控的调制发光、收光机制，程控光源发送固定频率的光，收光元件收到后进行频率判断，若接收频率与发送频率不符，则判定有强光干扰，此次探测过程作废或降低在采集数据集中的权重。

优选地，若外界非降雨引起光线变化，则通过外部液体检测装置判断是否真正发生降雨。

本发明还提供一种光学雨量探测装置，包括：

底座，用于安装导光器与雨量探测电路板，与所述导光器之间形成一个密闭用于安装所述雨量探测电路板的空腔；

所述导光器，由折射率与雨水接近的透光材质制成，将来自于程控光源的入射光进行多次全反射后按照预定方向最终出射至所述光能幅频探测器的收光元件所在位置；

所述雨量探测电路板，包括：

程控光源，发出平行光入射至所述导光器上；

光能幅频探测器，接收来自于所述导光器的反射光，通过内部的光能调理单元实现对接收光的波动频率和波动幅度的检测，并将上述检测信号发送给中央处理器；

中央控制器，根据来自于所述光能幅频探测器的检测信号，获得降雨速率和降雨量。

优选地，所述程控光源发射红外光，所述收光元件与所述导光器之间设置有红外滤光片。

优选地，所述导光器的外表面为平滑的外凸曲面或平滑的外凸曲面与平面的结合。

优选地，所述程控光源与所述导光器之间以及所述收光元件与所述导光器之间均设置有用于汇集光束的束光器。

优选地，所述雨量探测装置还包括用于检测是否真正发生降雨的外部液体检测装置。

优选地，所述雨量探测电路板还包括辅助功能模块和接口模块，所述接口模块包括模拟接口和数字接口。

优选地，所述导光器与所述雨量探测电路板插接。

本发明还提供一种光学雨量探测用导光器，包括呈帽状的导光器本体，由折射率与雨水接近的透光材质制成；所述导光器外表面呈外凸光滑曲面状，且所述导光器外表面及其构成材质本身的折射率满足入射光在导光器外表面全面域内进行多次全反射，所述导光器内表面具有与入射光垂直的入射面和与最终的反射光垂直的出射面。

优选地，所述导光器外表面为半球面或球冠面。

优选地，所述导光器的外表面还包括位于所述半球面或球冠面下方的延伸面，所述延伸面沿所述半球面或球冠面的开口端向下延伸，且与所述半球面或球冠面开口端相切。

优选地，所述延伸面为圆台面或圆柱面。

本发明提供的光学雨量探测方法、探测装置及导光器，实现了电子元件封闭、超小体积、超高灵敏度及强抗干扰能力，内部无机械部件，无机械磨损坚固耐用，没有裸露部件，避免内部接触水气腐蚀，不会因为落叶或其他杂物影响雨量的探测，该装置对微小雨滴十分敏感，可探测出极小的降雨现象，通过光学原理，可实现运动中动态探测降雨而不会影响精度，超小的体积便于运输安装，对安装要求极低，不要求水平校准，特别适用于微小降雨监测、气象、智能农业、地质灾害安全监测领域。

附图说明

图1为本发明实施例提供的光学雨量探测装置的俯视图；

图2为图1纵截面示意图；

图3为本发明实施例提供的光学雨量探测装置中导光器的光路图；

图4为本发明实施例提供的光学雨量探测装置中导光器的原理图一；

图5为本发明实施例提供的光学雨量探测装置中导光器的原理图二；

图6为本发明实施例提供的光学雨量探测装置采用双收发机制的俯视图；

图7为本发明实施例提供的光学雨量探测装置在正常情况下调制频率探测示意图；

图8为本发明实施例提供的光学雨量探测装置在收到外部强光干扰情况下调制频率探测示意图；

图9为本发明实施例提供的光学雨量探测装置模块示意图；

图10为本发明实施例提供的光学雨量探测装置的安装示意图；

图11为本发明实施例提供的光学雨量探测方法的原理示意图一；

图12为本发明实施例提供的光学雨量探测方法的原理示意图二；

图13为汽车挡风玻璃上的红外降雨测量原理示意图；

图14为本发明实施例提供的光学雨量探测方法的处理流程示意图。

具体实施方式

参见图1-图3，图9、图10本发明实施例提供一种光学雨量探测装置，整个光学雨量探测装置由底座1、导光器2、雨量探测电路板3构成，底座1与导光器2之间形成一个密闭的空腔，雨量探测电路板3安装在该空腔内，避免雨量探测电路板3上的电子元件及光敏元件收外界环境侵蚀，无需定期清理和维护。底座1与导光器2之间可通过密封机构连接，实现内部空腔的封闭。

参见图9，雨量探测电路板3包括程控光源31、光能幅频探测器32、中央控制器33、辅助功能模块34、接口模块35。光能幅频探测器32包括收光元件32a；程控光源31与导光器2之间以及收光元件32a与导光器2之间均设置有用于汇集光束的束光器4。

上述各部件相辅相成，共同完成高灵敏度的降雨强度及降雨量的测量工作。

参见图10，导光器2也可以称作保护罩，一种具有一定透光性能的半透明材料，主要作用是通过根据光学折射原理而设计的几何形状完成光线的定向传播并对其内部的雨量探测电路板起到保护作用。导光器2与底座1连接、导光器2与底座1之间为密封机构连接，雨量探测电路板3位于保护罩(导光器2)与底座1之间。保护罩(导光器2)上有定位柱21a，雨量探测电路板3上有定位孔21b，定位柱21a与定位孔21b保证位于雨量探测电路板3上的程控光源的发光点和收光元件的收光点准确对正。

导光器2利用光线传播中的折射、全反射、散射原理，对透光材料进行一定的几何形状加工，即可制作出光线沿预定方向定向传输的导光器。导光器的折射率与雨水接近或相同且为透光材料，其完成导光的基本原理结合下图的简单模型说明。

参见图4、图5，入射光线发出平行光，在此模型中因光线与导光器入射面垂直，不会发生折射而继续沿直线传播，当光线到达导光器与空气的边界时，光线的入射角a1被设计为大于导光器材料的全反射角此时发生光线的全反射，这样角度的面称为导光器2的全反射面，光线不会入射到空气中而是沿与界面法线对称的角度全反射，导光器其它面的角度也被设计成全反射面，当光线到达时均发生全反射，光线最终从设计的收光点射出，在此模型中光线射出角被设计成与收光器垂直，有利于光能量的探测。

当有雨滴滴在导光器表面时，由于导光器折射率与水十分接近，光线几乎不改变方向入射到雨滴中，而雨滴与空气的界面是不规则的，导致部分光发生向空气折射及散射现象，使光在导光器传输过程中发生泄露，收光元件接收到的光能减少，雨滴与导光器接触的面积大小直接影响到光能减少的幅度，即通过减少的幅度值即可间接计算出雨滴大小，根据光能幅度变化的频率，计算出雨滴数量。

光信号具有一定的截面积(可理解为若干条平行光)，故光在导光器上发生折射的点是具有一定宽度的，再加上合理、多变的导光器边界面角度设计，以实现光在传播过程中可以经过导光器的所有表面，从而实现了全面域的雨滴均会对光传播的能量构成影响的目的。

导光器设计的核心要求为：

1.在所有光线可到达的折射面上，光线入射角要大于导光器材料的全反射角，避免导光器自身发生漏光。

2.导光器与空气的折射面应该是一系列角度渐变的面，以使光线发生尽可能多次数的全反射，达到全面域探测的目的。渐变直径的弧面能达到更好的效果。

3.导光器形状、结构没有固定不变的形式和外观，要根据发光点、收光点位置以及导光器材料的实际折光率、全反射角等实际参数来设计。

4.导光器可以是实心体，也可以是中空体，前提是要符合上述光线传播要求。

5.导光器折射角参数与雨水十分接近，以使光线能顺利入射到雨滴内。

6.导光器的透光性能要尽量好，以减少传播路径上的光能损失。

7.为使雨滴能够迅速滑离导光器，导光器表面形状应尽量平滑竖直。

束光器：束光器的作用是将发散的发射、接收光汇集，提高光的定向传播性能，提高光能探测精度。束光器可以为不透光的环形，也可以是一系列透镜组，或是两种方式的组合。

中央控制器：与程控光源、光能幅频探测器、辅助功能模块、接口模块连接，完成发射光源控制、降雨速率计算、接口控制等功能。

程控光源：由中央控制器控制的光发射装置模块。

光能幅频探测器：内部由光敏元件、信号调理、信号输出几部分组成，完成经导光器传来的程控光源能量及频率探测、环境光探测功能，最后将结果信号传输给中央控制器。

辅助功能模块：包括使降雨探测能够正常、高性能完成的检测、处理单元，(如外部是否有水、外部降水PH值检测等)。

接口模块：包括参数配置接口、与翻斗雨量计兼容的结点开闭脉冲接口、可控制外部功率器件的继电输出接口、用于输出降雨速率及强度的模拟量接口等。

密封机构：本装置几部分之间的密封，减少水气向装置内部侵入。导光器与底座之间、底座接口处均有。

底座：与导光器共同形成封闭腔体，用于放置探测电路。本装置的安装孔也位于底座上。

光学雨量探测装置的测量原理

如图11、图12所示，光学雨量探测装置内的发光单元本实施例中为程控光源向导光器的指定位置进行光发射，光线经导光器向收光位置即收光元件所在的位置进行折射，当导光器外表面没有雨滴时，收光单元收到较强的光能量，而当导光器表面有雨滴时，雨滴破坏了导光器的几何结构，使一部分光发生泄露，导致收光单元收到的光强度减弱，从而实现基本的降雨检测。

另外，通过光能幅频探测器的光能调理单元，可实现对接收光的波动频率检测和波动幅度检测。波动频率决定了落到导光器上雨滴的多少和快慢，波动幅度则决定了雨滴的大小(体积越大，光泄露越多)，接收光强度波动频率与波动幅度配以合理的计算方法，即可计算出发生降雨时的降雨速率和降雨量。

这里的导光器具有一定的表面积，位于导光通路表面任意一点的雨滴均能引起接收光的能量变化，是全面域监测，这一点有别于目前已广泛应用的红外式汽车挡风玻璃雨滴探测，汽车上是对单点进行探测，精度很差，只能做为降雨小、中、大定性探测，而不能做到精度较高的降雨量定量探测。参见图13。

本实施例中入射光经导光器全面域进行多次全反射是有别于当前红外式雨量探测器的最大结构上的不同，也就是说雨滴只要落在导光器的外表面上，就会探测到，将原来单点探测换为了面探测，单点式探测只能测量出降雨的小、中、大，而面探测的方法大大提高了探测精度，使其可以用于精度要求较高的气象、环境部门或相关领域。

为了减少环境光对发、收光的影响，发射端即程控光源可发射红外光、接收端即收光元件与导光器之间增加红外滤光片。

为了减少外界强光源的随机干扰，宜采用频率可控的调制发、收光机制，发射端发送固定频率的光，接收方收到后进行频率判断，若接收频率与发送频率不符则认为有强光干扰，此次探测过程作废或降低其在采集数据集中的权重，参见图7、图8。

导光器理论上可以是符合定向导光的任何几何形状(如方形、凸形、凹形等)，但为了使雨滴能够顺利滑落不致对光传播产生持久影响，导光器外表面应为平直的斜面或平滑的外凸面(如向下的半圆形)。

为实现降雪测量，本装置内部可进一步安装温湿度检测和加热装置，进行智能加热，雪融化成水后进行降雪量探测。

为防止外界非降雨引起的光线变化导致的测量错误，本装置还配备有外部液体检测装置，用于判断是否真正发生降雨。

进一步，本装置可安装具有液体PH值测量功能的传感器，在测量降雨同时测量雨水的酸碱度。

本装置接口部分预留有多种输入输出端子，可用于连接其它类型传感器，组成多参数气象站或多功能雨量监测站。

为与传统翻斗式雨量计接口兼容，本装置接口具备一路开关结点输出，由中央控制器根据降雨量值输出脉冲式结点闭合信号。

为实现与降雨有关的外部功率器件控制，本装置具备一路继电输出接口(如自动窗帘、自动车库的电机等的控制)。

本装置具有幕色探测功能(即环境光强探测)，结合上述继电输出接口，可实现具有日照周期性需要的应用控制。

一体化集成度较高，具有开闭结点输出，兼容目前大量使用的翻斗式雨量计数据；雨量探测电路板上有定位孔，用于与导光器精准定位安装；测量精度与探测面域有直接关系，故外形尺寸可大可小。可外接电极，用于判断是否有水；可外接PH值电极，检测雨水酸度；有可扩展功能或性能的接口模块。

优选实例一

根据本专利的降雨探测原理，设计了一套完整的高精度光学面域式雨量计。

导光器：如图3所示，导光器外形基本为半球形，内部有导光定向的几何斜面，使光线可以精准的传输到光强接收部分。组装时，程控光源位于A点，光能幅频探测器位于B点，以使光线能按导光器设计折射角正确传输。

导光器还可以包括一延伸面，延伸面沿半球形开口侧向下延伸，当导光器外凸的曲面呈半球面时，延伸面为圆柱面；当外凸的曲面为球冠面时，延伸面为圆台面；外凸曲面还可以是半径渐变的弧形形成的旋转曲面，此时的延伸面为圆台面。入射面和出射面可设置成水平面、斜面或垂直面等平面。

光线探测物理机制：采用了两路光线探测的机制，参见图6，包括两个程控光源(参见图6中A₁、A₂)和两个收光元件(参见图6中B₁、B₂)，一路入射光经A₁发出经导光器2后出射至B₁，另一路入射光经A₂发出经导光器2后出射至B₂，这种设计至少有以下几个优点：

1.充分利用了导光器的圆形结构，使导光器大部分区域都可以探测，增大了测雨面积。

2.两路独立使用时，对探测数据进行对比处理，有利于提高精度。

3.两路之间的能量差值可得到充分利用，从根本上克服了环境光强弱引起的接收光强变化影响。

光能幅频探测器：主要作用是实现接收光能量的变化频率及变化幅值转换，基本处理流程见图14。

所选用的光敏收光元件为电流型光敏感二极管，当外部光线强度变化时引起光敏二极管内部电流变化，光线越强电流越大。此电流信号十分微弱，一般为mA或uA级，故需将电流信号进行I/V变换及放大处理。

本实例中，本部分的输出接口可输出的信息有：

1.单独某路光线的变化频率、变化幅度。

2.两路光线接收强度差值的变化频率、变化幅度。两路差值的引入解决了导光器外表面部分污损对光路的影响的问题，如果两路的差值是固定不变的，则可判断其中一路光路受到了持久性影响，不会引起有雨的误探。

3.配合中央控制器控制程控光源，实现有光发射和无光发射时的上述单独某路光线的变化频率、变化幅度、两路光线接收强度差值的变化频率、变化幅度的数据输出，当无光时即为环境光强度，可用于进行幕色检测。

4.通过两路光线对环境光的检测，可计算出环境光源与本装置之间的相对角度(如太阳当前的角度位置－方位角)。

辅助功能模块：此部分设计了丰富的功能模块，主要有内部温湿度检测、加热单元、运行状态LED指示灯、外部有水检测及水质检测单元模块、太阳光参数模块。具体功能如下：

1.通过温度采集，决定是否启动加热单元，以使此装置在极寒环境下使用。

2.当外部有霜雪、水珠时，启动加热单元，具有除霜除雪功能。

3.LED灯在运行过程中根据不同的闪烁指示不同的运行状态及故障指示。

4.外部有水检测可与光探测共同完成非降水的探测误差，是降雨探测的重要辅助与保障手段。

5.雨水PH值是重要的环境参数，在降雨发生同时，本装置可同步测量雨水的酸碱度。

6.由于本装置的导光器是透明材质，故可在装置内部安装太阳光参数检测模块，本实例中加装了太阳光辐射检测、光照度检测、紫外线检测模块，实现了一体式多参数测量，这是其它非光学雨量计无法实现的。

当导光器外表面异物引起的光探测误差时，在保证导光器完全清洁情况下，测量出有光发射和无光发射时的光能变化量ζc；

实际运行过程中，间隔一定时间测量出实时的有光发射和无光发射时的光能量变化量ζr；

则导光器表面异物对光传播的影响因子γ即可表示为γr＝ζr/ζc，下标r表示此值为实时变化值。

表面附着物会减弱降雨发生时光线向外界散射效应，故实际计算降雨量时应将这些值考虑其中。

1.通过全面域的探测方式，增大探测面积。

2.通过比较器的翻转次数统计雨滴数量及频率，比较器每次翻转时采集接收光强度变化量，判断雨滴的大小，从而得到降雨量的基本计算公式为：

p＝(∑V_i)/S

上式中：

p：单位时间的降雨量

V_i：在单位时间内检测到的某个雨滴体积(大小)

S：受雨面面积。

由于本实例采用了双路探测光，故可通过下述方法计算校正单个雨滴的体积。

1.探测面域1探测到雨滴而探测面域2上没有探测到雨滴时，使用线路1上的光强变化量计算雨滴大小V₁，使用两线路上的光强差变化量计算同一个雨滴的大小V₂，取V1与V₂的平均值做为V_i参与后续计算。

2.探测面域2探测到雨滴而探测面域1上没有探测到雨滴时，计算方法同上。

3.两探测面域同时探测到雨滴时，分别计算两个雨滴大小V₁、V₂，使用两线路上的光强差计算上述两雨滴的体积差值V_sub，V_sub与(V₁－V₂)比对后进行雨滴大小修正，做为V_i参与后续计算。

接口模块包括一系列模拟接口和数字接口，用于参数配置、数据输出。

模拟接口包括表示降雨强度的电压及电流接口、表示降雨总量的电压及电流接口、表示雨水酸碱度的电压及电流接口、可进一步外接其它传感信号的模拟输入接口等(可外接温度、湿度传感器，可外接风速几向传感器等)。

数字接口主要有RS232、RS485、用于兼容翻斗式雨量计的开关结点、用于控制外部功率器件的继电接口、用于快速配置工作模式的拨码开关接口。

优选实例二

本实例实现了一种与环境光线有关的警示灯的智能控制。

在任何需要警示注意的区域，安装本光学雨量探测装置，警示灯与本装置的继电开关连接(警示灯受控于本雨量探测装置)。当探测到夜幕降临时(上述暮色探测功能)自动开启警示灯，当探测到降雨达到某种级别时开启警示灯。

优选实例三

本实例实现了一种智能土壤湿度调节系统。

利用上述发明装置的接口模块，连接土壤湿度传感器，继电器及数字接口连接水泵或人工降雨系统，当检测到土壤湿度达到某个预设值时开启降雨或灌溉水泵，若是人工降雨时，实时检测降雨量，达到预定降雨量后停止人工降雨，若是水泵时，则通过预定的时间进行控制。

优选实例四

本实例实现了一种与降雨有关的智能门窗开闭控制系统。上述装置的继电输出与电动门窗电机连接，当检测到降雨发生时启动电动门窗电机关闭，当检测到降雨停止时断开电机(自动门窗自动关闭)。

Claims (13)

1.一种光学雨量探测方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1，位于探测装置内部的程控光源发出的平行光入射至导光器上，经所述导光器全面域进行多次全反射后，按照预定方向出射至收光元件所在位置；

步骤2，光能幅频探测器通过所述收光元件接收光信号，对接收的光信号的波动频率和波动幅度进行检测，并将上述检测信号传送至中央处理器；

步骤3，所述中央处理器根据接收的光信号的波动频率和波动幅度检测信号，获得降雨速率和降雨量；

采用频率可控的调制发光、收光机制，程控光源发送固定频率的光，收光元件收到后进行频率判断，若接收频率与发送频率不符，则判定有强光干扰，此次探测过程作废或降低在采集数据集中的权重。

2.根据权利要求1所述光学雨量探测方法，其特征在于，若外界非降雨引起光线变化，则通过外部液体检测装置判断是否真正发生降雨。

3.一种光学雨量探测装置，其特征在于，包括：

底座，用于安装导光器与雨量探测电路板，与所述导光器之间形成一个密闭用于安装所述雨量探测电路板的空腔；

所述导光器，由折射率与雨水接近的透光材质制成，将来自于程控光源的入射光在全面域内进行多次全反射后按照预定方向最终出射至光能幅频探测器的收光元件所在位置；

所述雨量探测电路板，包括：

程控光源，发出平行光入射至所述导光器上；

光能幅频探测器，接收来自于所述导光器的反射光，通过内部的光能调理单元实现对接收光的波动频率和波动幅度的检测，并将上述检测信号发送给中央处理器；

中央控制器，根据来自于所述光能幅频探测器的检测信号，获得降雨速率和降雨量；

该光学雨量探测装置采用频率可控的调制发光、收光机制，程控光源发送固定频率的光，收光元件收到后进行频率判断，若接收频率与发送频率不符，则判定有强光干扰，此次探测过程作废或降低在采集数据集中的权重。

4.根据权利要求3所述的光学雨量探测装置，其特征在于，所述程控光源发射红外光，所述收光元件与所述导光器之间设置有红外滤光片。

5.根据权利要求4所述的光学雨量探测装置，其特征在于，所述导光器的外表面为平滑的外凸曲面或平滑的外凸曲面与平面的结合。

6.根据权利要求3-5任一所述的光学雨量探测装置，其特征在于，所述程控光源与所述导光器之间以及所述收光元件与所述导光器之间均设置有用于汇集光束的束光器。

7.根据权利要求6所述的光学雨量探测装置，其特征在于，所述雨量探测装置还包括用于检测是否真正发生降雨的外部液体检测装置。

8.根据权利要求7所述的光学雨量探测装置，其特征在于，所述雨量探测电路板还包括辅助功能模块和接口模块，所述接口模块包括模拟接口和数字接口。

9.根据权利要求8所述的光学雨量探测装置，所述导光器与所述雨量探测电路板插接。

10.根据权利要求3所述的光学雨量探测装置，其特征在于，所述导光器包括呈帽状的导光器本体，由折射率与雨水接近的透光材质制成；所述导光器外表面呈外凸光滑曲面状，且所述导光器外表面及其构成材质本身的折射率满足入射光在导光器外表面全面域内进行多次全反射，所述导光器内表面具有与入射光垂直的入射面和与最终的反射光垂直的出射面。

11.根据权利要求10所述的光学雨量探测装置，其特征在于，所述导光器外表面为半球面或球冠面。

12.根据权利要求11所述的光学雨量探测装置，其特征在于，所述导光器的外表面还包括位于所述半球面或球冠面下方的延伸面，所述延伸面沿所述半球面或球冠面的开口端向下延伸，且与所述半球面或球冠面开口端相切。

13.根据权利要求12所述的光学雨量探测装置，其特征在于，所述延伸面为圆台面或圆柱面。