CN110221361A - 具有消除干扰功能的雨量测量装置 - Google Patents

Abstract

本申请公开了一种具有消除干扰功能的翻斗雨量信号采集装置，包括：雨量计以及干扰消除电路，其中雨量计设置有翻斗，并且响应于翻斗的翻转输出脉冲信号；干扰消除电路的输入端与雨量计的输出端连接，配置用于消除雨量计输出的脉冲信号中的抖动。从而，将翻斗的机械抖动对收集到的雨量信号的干扰滤除。

Description

具有消除干扰功能的雨量测量装置

技术领域

本申请涉及雨量计领域，特别是涉及一种具有消除干扰功能的翻斗雨量信号采集装置。

背景技术

降水量的观测对于了解气象、水文以及航空、铁路交通的安全都具有重要的意义。为了保证降水量的观测精度，需要使用雨量计进行测量。

现有的雨量计主要是利用标准容器或者精度较高的容器的翻斗式雨量计，所述翻斗式雨量计响应于翻斗的翻转而输出脉冲信号，处理器接收该脉冲信号进行计数，从而计算出雨量信息。但由于翻斗的机械抖动会导致翻斗式雨量计输出的脉冲信号中出现脉冲抖动，当脉冲抖动的幅度较大时，可能会导致多个脉冲信号的产生，从而影响雨量测量的精度。

针对以上所述的由于翻斗的机械抖动导致翻斗式雨量计受到干扰的技术问题，目前尚没有好的解决方案。

发明内容

本申请的目的在于克服上述问题或者至少部分地解决或缓减解决上述问题。

根据本申请的一个方面，提供了一种雨量测量装置，包括：雨量计以及干扰消除电路，其中雨量计设置有翻斗，并且响应于翻斗的翻转输出脉冲信号；干扰消除电路的输入端与雨量计的输出端连接，配置用于滤除雨量计输出的脉冲信号中的抖动。

可选地，干扰消除电路包括RC滤波电路，其中RC滤波电路的输入端与雨量计的输出端连接。

可选地，RC滤波电路的输入端与二极管连接，其中二极管与第一电阻串联连接，并且第一电阻的一端与二极管连接，另一端与RC滤波电路的输出端连接。

可选地，RC滤波电路的输出端通过第二电阻与电源连接，以及通过电容接地。

可选地，二极管的型号为IN4148，第一电阻的电阻值为51KΩ。

可选地，第二电阻的电阻值为510KΩ，以及电容的电容值为220nF。

可选地，干扰消除电路还包括施密特触发器电路，施密特触发器电路的输入端与RC滤波电路的输出端连接。

可选地，干扰消除电路还包括单稳态多谐振荡器电路，单稳态多谐振荡器电路的输入端与施密特触发器电路的输出端连接。

可选地，雨量测量装置还包括处理器，处理器与干扰消除电路的输出端连接。

从而，本申请通过在雨量测量装置中设置干扰消除电路，并且利用干扰消除电路消除雨量计输出的信号中的干扰信号，从而将例如由于翻斗的机械抖动等产生的干扰信号滤除，使得雨量计收集到的雨量信号更加精准、有效。

根据下文结合附图对本申请的具体实施例的详细描述，本领域技术人员将会更加明了本申请的上述以及其他目的、优点和特征。

附图说明

后文将参照附图以示例性而非限制性的方式详细描述本申请的一些具体实施例。附图中相同的附图标记标示了相同或类似的部件或部分。本领域技术人员应该理解，这些附图未必是按比例绘制的。附图中：

图1是根据本申请所述的雨量测量装置的结构示意图；

图2是根据本申请所述的干扰消除电路110的第一种实现方式；

图3是根据本申请所述的干扰消除电路110的第二种实现方式；以及

图4是根据本申请所述的干扰消除电路110的第三种实现方式。

具体实施方式

图1是根据本申请所述的雨量测量装置的结构示意图。

参考图1所示，本实施例提供了一种雨量测量装置，包括：雨量计以及干扰消除电路，其中雨量计100设置有翻斗，并且响应于翻斗的翻转输出脉冲信号。干扰消除电路110的输入端与雨量计100的输出端连接，配置用于消除雨量计100输出的脉冲信号中的抖动。

正如背景技术中所述的，由于翻斗的机械抖动会导致翻斗式雨量计输出的脉冲信号中出现脉冲抖动，当脉冲抖动的幅度较大时，可能会导致多个脉冲信号的产生，从而影响雨量测量的精度。

针对该技术问题，本申请将雨量计100的输出端与干扰消除电路110连接，干扰消除电路110配置用于消除雨量计100输出的脉冲信号中的抖动。其中，脉冲信号中的抖动例如是由于雨量计的翻斗的机械抖动产生的脉冲信号，但是本领域技术人员应当知晓，对于其他原因引起的脉冲抖动，也可以通过该干扰消除电路110消除。

从而本实施例通过在雨量测量装置中设置干扰消除电路，并且利用干扰消除电路消除雨量计输出的信号中的脉冲抖动，从而将例如由于翻斗的机械抖动等产生的脉冲抖动滤除，使得雨量计收集到的雨量信号更加精准、有效。

需要说明的是，雨量计100与干扰消除电路110的组合方式不限。例如，干扰消除电路110可以与雨量计100共同集成在雨量计设备中，从而输出消除干扰的信号。此外，干扰消除电路110也可以设置于与雨量计100连接的RTU的输入端，从而在雨量信号到达RTU的处理器之前消除雨量信号中干扰信号。

可选地，干扰消除电路110包括RC滤波电路111，其中RC滤波电路111的输入端与雨量计100的输出端连接。

其中，图2示出了根据本申请所述的干扰消除电路110的第一种实现方式。

参考图2所示，干扰消除电路110包括RC滤波电路111，其中RC滤波电路111的输入端与雨量计100的输出端连接。

从而本实施例可以利用RC滤波器滤除高频的脉冲抖动，而允许频率相对较低的脉冲信号通过，从而可以滤除雨量计100输出的脉冲信号中的脉冲抖动。从而可以通过简单的电路结构，即可达到消除雨量计输出的脉冲信号中的脉冲抖动的目的。

可选地，RC滤波电路111的输入端与二极管D1连接，其中二极管D1与第一电阻R1串联连接，并且第一电阻R1的一端与二极管D1连接，另一端与RC滤波电路111的输出端连接。

参考图2所示，雨量计100输出的信号nINT_RAIN_IN进入RC滤波电路111。RC滤波电路111的输入端由二极管D1和第一电阻R1串联组成。第一电阻R1的一端与二极管D1连接，另一端与RC滤波电路111的输出端连接。并且，RC滤波电路111的输出端通过第二电阻R2与电源连接，以及通过电容C1接地。从而RC滤波电路111的输出端输出消抖后的信号nINT_RAIN。

可选地，RC滤波电路111的输出端通过第二电阻R2与电源连接，以及通过电容C1接地。

从而，通过与电源的连接，以及通过电容接地，保证了RC滤波电路的电源供给与电路安全。

可选地，二极管D1的型号为IN4148，第一电阻R1的电阻值为51KΩ。

可选地，第二电阻R2的电阻值为510KΩ，以及电容C1的电容值为220nF。

从而该RC滤波器可以用于滤除高频信号，从而达到消除脉冲抖动的目的。进而，通过RC滤波电路将雨量计采集到的雨量信号中由翻斗的机械抖动引发的干扰滤除。

可选地，干扰消除电路110还包括施密特触发器电路112，施密特触发器电路112的输入端与RC滤波电路111的输出端连接。

其中，图3示出了根据本申请所述的干扰消除电路110的第二种实现方式。

参考图3所示，干扰消除电路110还包括施密特触发器电路112，施密特触发器电路112的输入端与RC滤波电路111的输出端连接。

其中，参考图3所示，在干扰消除电路110的第二种实现方式中，干扰消除电路110包括RC滤波电路111和施密特触发器电路112，并且其中施密特触发器电路112的输入端与RC滤波电路111的输出端连接。

在图3所示的干扰消除电路110中，RC滤波电路111与第一种实现方式中的RC滤波电路111可以是相同的滤波电路。在这种情况下，尽管RC滤波电路111可以消除高频的抖动脉冲抖动。但是当脉冲抖动并不是高频的时候，例如只抖动一两下，或者只抖动几下。那么在这种情况下，实际上RC滤波电路111仍然不能有效地消除频率较低的脉冲抖动。

但是，RC滤波电路111后面连接施密特触发器电路112可以从一定程度上弥补RC滤波电路111的不足。

其中，施密特触发器电路112有两个稳定状态，当输入电压高于正向阈值电压，输出为高；当输入电压低于负向阈值电压，输出为低；当输入在正负向阈值电压之间时，输出不改变。因此，对于幅值在正向阈值电压和负向阈值电压之间波动的脉冲抖动，施密特触发器电路112可以有效地消除该脉冲抖动的干扰。

从而，通过施密特触发器电路112与RC滤波电路111相结合，从而实现施密特触发器电路112与RC滤波电路111的优势互补，在消除掉高频信号干扰的同时，还能够进一步消除低频的脉冲抖动，从而进一步提高了干扰消除电路的性能，避免脉动抖动造成的不良反应。

此外，参考图3所示，作为施密特触发器电路112的一个具体的实例，可以是型号为CD4093的施密特触发器电路。

可选地，干扰消除电路110还包括单稳态多谐振荡器电路113，单稳态多谐振荡器电路113的输入端与施密特触发器电路112的输出端连接。

其中，图4示出了根据本申请所述的干扰消除电路110的第三种实现方式。

参考图4所示，干扰消除电路110还包括单稳态多谐振荡器电路113，单稳态多谐振荡器电路113的输入端与施密特触发器电路112的输出端连接。从而干扰消除电路110包括RC滤波电路111、施密特触发器电路112以及单稳态多谐振荡器电路113。

单稳态多谐振荡器电路113具有稳态和暂态两种工作状态。在没有外加信号触发时，电路处于稳态。在外加信号触发下，电路从稳态翻转到暂态，并且经过一段时间后，电路又会自动返回到稳态。暂态时间的长短取决于电路本身的参数，而与触发信号作用时间的长短无关。

其中，第三种实现方式中的RC滤波电路111与施密特触发电路112与第二种实现方式中的相同。正如上面所述，在第二种实现方式中，RC滤波电路111可用于滤除高频抖动信号，并且施密特触发电路112可以用于滤除幅值在正向阈值电压和负向阈值电压之间的抖动信号。但是对于有的低频的抖动信号，当期幅值高于正向阈值电压或低于负向阈值电压时，就不能消除了。

但是在第三种实现方式中，可以通过设置单稳态多谐振荡器电路113来改善该问题。

参考图4所示，雨量计110由于翻斗的机械抖动会导致雨量机110传输的脉冲信号nINT_RAIN_IN中存在脉冲抖动。nINT_RAIN_IN信号通过RC滤波器111后，会滤除信号中的高频干扰。然后导通信号加载到施密特触发器(CD4093)112的输入引脚，从而引脚电压由VCC降至越1/10VCC，施密特触发器(CD4093)112的输出信号由低电平GND翻转为高电平VCC。从而，在单稳态多谐振荡器(MC14538)113输入脚12产生上升沿触发，谐振触发器同向输出端状态由稳态高电平翻转到暂稳态低电平，并保持一段时间。在暂稳态过程中，如果单稳态多谐振荡器(MC14538)113输入有上升触发沿，暂稳态持续。从而通过这种方式，可以利用单稳态多谐振荡器电路113进一步滤除掉RC滤波电路111和施密特触发器电路112所没能滤除的干扰信号。从而进一步提高了干扰消除电路110的性能。

此外，图4中，nRST_14538为单稳态多谐振荡器(MC14538)113的复位信号，nINT_RAIN为经过干扰消除电路11消抖后的雨量信号。

可选地，本实施例所述的雨量测量装置还包括处理器120，处理器120与干扰消除电路110的输出端连接。其中，处理器120用于对干扰消除电路110处理后的雨量信号进行处理。

此外，处理器120与雨量计100、干扰消除电路110的组合方式不受限制。例如，干扰消除电路110和处理器120可以集成在雨量计100中。处理器120也可以单独设置于一个RTU中，或者干扰消除电路110和处理器120可以与雨量计100分离而设置于一个与雨量计100连接的RTU中。

从而，本申请通过在雨量计的雨量信号收集端设置干扰消除电路，将翻斗的机械抖动对于收集到的雨量信号的干扰滤除，使得雨量计收集到的雨量信号更加精准、有效。

以上所述，仅为本申请较佳的具体实施方式，但本申请的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本申请揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本申请的保护范围之内。因此，本申请的保护范围应该以权利要求的保护范围为准。

Claims (9)

1.一种雨量测量装置，其特征在于，包括：雨量计(100)以及干扰消除电路(110)，其中

所述雨量计(100)设置有翻斗，并且响应于所述翻斗的翻转输出脉冲信号；

所述干扰消除电路(110)的输入端与所述雨量计(100)的输出端连接，配置用于消除所述雨量计(100)输出的所述脉冲信号中的抖动。

2.根据权利要求1所述的雨量测量装置，其特征在于，所述干扰消除电路(110)包括RC滤波电路(111)，其中所述RC滤波电路(111)的输入端与所述雨量计(100)的输出端连接。

3.根据权利要求2所述的雨量测量装置，其特征在于，所述RC滤波电路(111)的输入端与二极管(D1)连接，其中所述二极管(D1)与第一电阻(R1)串联连接，并且

所述第一电阻(R1)的一端与所述二极管(D1)连接，另一端与所述RC滤波电路(111)的输出端连接。

4.根据权利要求3所述的雨量测量装置，其特征在于，所述RC滤波电路(111)的输出端通过第二电阻(R2)与电源连接，以及通过电容(C1)接地。

5.根据权利要求4所述的雨量测量装置，其特征在于，所述二极管(D1)的型号为IN4148，所述第一电阻(R1)的电阻值为51KΩ。

6.根据权利要求5所述的雨量测量装置，其特征在于，所述第二电阻(R2)的电阻值为510KΩ，以及所述电容(C1)的电容值为220nF。

7.根据权利要求2所述的雨量测量装置，其特征在于，所述干扰消除电路(110)还包括施密特触发器电路(112)，所述施密特触发器电路(112)的输入端与所述RC滤波电路(111)的输出端连接。

8.根据权利要求7所述的雨量测量装置，其特征在于，所述干扰消除电路(110)还包括单稳态多谐振荡器电路(113)，所述单稳态多谐振荡器电路(113)的输入端与所述施密特触发器电路(112)的输出端连接。

9.根据权利要求1至8中任意一项所述的雨量测量装置，其特征在于，还包括处理器(120)，所述处理器(120)与所述干扰消除电路(110)的输出端连接。