CN219435067U - 一种大摆幅角大倾泄角高可靠性的翻斗式雨量传感器 - Google Patents
一种大摆幅角大倾泄角高可靠性的翻斗式雨量传感器 Download PDFInfo
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Abstract
一种大摆幅角大倾泄角高可靠性的翻斗式雨量传感器，属于翻斗式雨量传感器。包括：承雨口组件、外筒、底座、注水漏斗、翻斗支架、计量翻斗组件、左翻斗倾角支柱组件、右翻斗倾角支柱组件、干簧管、水平泡、水平支板、支板水平调节装置和排水漏斗；其中，计量翻斗组件包括：翻斗轴，中隔板，左斗室，右斗室和永磁体；所述的左斗室和右斗室的斗体底部基线夹角为130°～170°；两个斗室的尖部底部基线与斗室底部基线处在同一条线上；或者底部基线夹角α为155°～175°。优点：减小翻斗内残留水体对传感器准确度的影响；增大了永磁体的行程轨迹，并且在被强风或整个传感器晃动情况下，能有效的减少翻斗误翻转，雨量传感器误报数据的情况，提高了传感器的可靠性。
Description
技术领域
本发明涉及翻斗式雨量传感器技术领域，特别是一种大摆幅角大倾泄角高可靠性的翻斗式雨量传感器。
背景技术
翻斗式雨量传感器是当今世界各国使用量最大、最广泛的降水量测量仪器，公知的翻斗式雨量传感器突出优点是:构造简单,寿命长久,价格低廉,无功耗且能用于遥测,被广泛用在水文、水利、农业、气象、防洪减灾、运输等各个领域。
翻斗式雨量传感器包括：承雨口组件1、外筒2、底座3、注水漏斗4、翻斗支架5、计量翻斗组件6、左翻斗倾角支柱组件7、右翻斗倾角支柱组件8、干簧管9、水平泡10、水平支板11、支板水平调节装置12和排水漏斗13；
外筒2的下端与底座3连接，外筒2的上端有承雨口组件1，承雨口组件1插入至外筒2内；在底座3上连接有支板水平调节装置12，在支板水平调节装置12上连接有水平支板11；翻斗支架5连接在水平支板11上，翻斗支架5的上端有注水漏斗4，注水漏斗4的接水口位于承雨口组件1出水口的下方；在翻斗支架5上连接有计量翻斗组件6，计量翻斗组件6以翻斗支架5为支点左右摆动；在计量翻斗组件6下方的水平支板11上连接有左翻斗倾角支柱组件7和右翻斗倾角支柱组件8，左翻斗倾角支柱组件7和右翻斗倾角支柱组件8位于翻斗支架5支点的两侧；在左翻斗倾角支柱组件7和右翻斗倾角支柱组件8之间连接有水平泡10；在翻斗支架5上有翻斗轴支承，翻斗轴6-1安装在翻斗轴支承上；在计量翻斗组件6的两个斗尖下方有两个排水漏斗13。
其中，所述的计量翻斗组件6包括：翻斗轴6-1、中隔板6-2、左翻斗6-3、右翻斗6-4和永磁体6-5；左翻斗6-3和右翻斗6-4之间有中隔板6-2，中隔板6-2将两个翻斗分隔成对称的左翻斗6-3和右翻斗6-4，在中隔板6-2下端的翻斗底面上有翻斗轴6-1；在左翻斗6-3和右翻斗6-4侧壁上均连接有永磁体6-5。
所述的左斗室6-3和右斗室6-4的斗体底部基线夹角为180°。
左翻斗6-3和右翻斗6-4互为泄水斗或蓄水斗，当其中一个翻斗装到一定水量后，翻斗以翻斗轴6-1为轴向另一侧翻转，向下翻转的为泄水斗，向上翻转的为蓄水斗，周而复始，作为蓄水斗的翻斗的承水口位于注水漏斗4出水口的下方；翻斗上安装有永磁体6-5，在翻斗支架5上对应位置安装有干簧管9，在翻斗翻转过程中，永磁体6-5接近干簧管9后迅即离开，使干簧管9内的触点产生一次闭合断开过程，使得每次翻斗翻转产生一个信号，降雨量采集显示仪表和数据处理系统通过信号采集累计进行降水量显示并进行数据处理。
降水由承雨口进入注水漏斗4，经注水漏斗4再进入翻斗的蓄水斗，当蓄水斗水体变化产生的总翻转力矩MF瞬时大于翻斗斗体自重等因素产生的总逆转力矩MN时瞬间翻转，将承接的雨水泻尽，另一侧的翻斗此时变为蓄水斗担负蓄水功能，如此往复对降水进行计量。
其力矩动平衡原理方程式为：
∑MN=MK+MC…………………………………(1)
(1)式中：MK—斗体（包括斗室壳体、中隔板、永磁体、翻斗轴）重量的逆转力矩，单位:克·厘米（g·cm）。MK=FK×LK，FK为斗体重量，单位为克（g），LK为斗体力臂长度，单位为厘米（cm）；
MC—残留水体的逆转力矩，单位：克·厘米（g·cm）。MC=FC×LC，FC为残留水体重量，单位为克（g），LC为残留水体力臂长度，单位为厘米（cm）；
∑MF=MS+MB…………………………………(2)
(2)式中：MS—蓄水斗内水体重量产生的动态力矩, 其大小随蓄水总量及水体重心外移量变化而变化，单位：克·厘米（g·cm）。MS=FS×LS，FS为水体重量，单位为克（g），LS为水体力臂长度，单位为厘米（cm）；
MB—蓄水斗内水体波动产生的动态力矩, 斗体越长，波动的水体产生的动态力矩越大。
公认的翻斗式雨量传感器翻斗摆幅角现状是：
0.5mm分辨力雨量传感器的翻斗摆幅角优化为30°±2°范围；
0.2mm分辨力雨量传感器的翻斗摆幅角优化为24°±2°范围。
其方程式为：
…………………………………(3)
(3)式中：-蓄水斗仰角；/>-倾泄角。
由于计量翻斗在实际工作时处于野外环境，在使用中翻斗内的残留水量往往是不断变化的，而且工作一段时间后翻斗内壁会附着泥污，大大影响翻斗内的残留水量，由此产生的逆转力矩MC直接影响传感器的稳定性和测量准确度。
在降水观测中，强风天气是造成翻斗式雨量传感器出现误翻动作，形成观测误差的重要原因，同时也会对翻斗式雨量传感器自身结构造成损伤，影响使用。我国气候复杂多样，尤其在部分沿海地区，每年台风频发，影响降水量观测。目前亟需一种可以适应暴雨、台风等天气条件下对降水量观测的翻斗式雨量传感器。
在水利的工程当中，多数将雨量传感器、水位传感器、风速传感器等多种传感器安装在立杆上，形成一个独立的站点，但是在有风情况下，整个雨量传感器会因为风的影响出现晃动，计量翻斗组件也会出现不同程度的晃动，当永磁体转动进入干簧管的感应区域，即判定为翻斗式雨量传感器出现误翻动作，降雨量就会误报，常规翻斗式雨量传感器的稳定性、可靠性差。
翻斗式雨量传感器工作时存在：翻斗内残留水体导致的可靠性差，在强风天气或立杆上工作时雨量传感器误报数据的问题。
综上所述，公知技术翻斗式雨量传感器的缺点、不足之处是：
1、在强风天气工作时，有强风从传感器承雨口或排水漏斗进入传感器，吹动计量翻斗组件6，永磁体6-5进入干簧管9的感应区域，雨量传感器误报数据；
2、当产品安装立杆上工作时，在有风情况下，整个雨量传感器会因为风的影响出现晃动，计量翻斗组件也会出现不同程度的晃动，在强风环境下极易产生降雨量误报，传感器的稳定性、可靠性差；
3、残留水体的不稳定性影响传感器的稳定性和测量准确度。
实用新型内容
本实用新型的任务是克服现有技术的缺点和不足之处，提供一种大摆幅角大倾泄角高可靠性的翻斗式雨量传感器，以解决现有翻斗式雨量传感器工作时翻斗内残留水体导致的稳定性和测量准确度差，在强风天气或立杆上工作时雨量传感器误报数据的问题。
为了实现上述目的，本实用新型的翻斗式雨量传感器包括：承雨口组件、外筒、底座、注水漏斗、翻斗支架、计量翻斗组件、左翻斗倾角支柱组件、右翻斗倾角支柱组件、干簧管、水平泡、水平支板、支板水平调节装置和排水漏斗；其中，所述的计量翻斗组件包括：翻斗轴，中隔板，左斗室，右斗室和永磁体；所述的左斗室和右斗室的斗体底部基线夹角为130°～170°。
所述的左斗室和右斗室的斗室尖部底部基线与斗室底部基线处在同一条线上。
所述的左斗室和右斗室的斗室尖部底部基线与斗室底部基线夹角α为155°～175°。
有益效果，由于采用了上述方案，在翻斗式雨量传感器的左斗室和右斗室的斗体底部基线之间改变了夹角，当斗室蓄水斗仰角/>一样的情况下，斗室倾泄角/>增大，即翻斗摆幅角/>增大，能使斗内的残留水体更少，即水体的重力FC变小，残留水体的力臂LC同时变小，其产生的逆转力矩随之变小，残留水体对整个传感器的准确度影响变小，提高了产品的稳定性和测量准确度。
当安装在立杆上使用时，在有强风情况下，整个雨量传感器会因为风的影响出现晃动，计量翻斗组件也会出现不同程度的晃动，由于左斗室和右斗室的斗体底部基线之间改变了夹角，由此增大了计量翻斗组件的永磁体行程轨迹及距离。
当遇到强风天气环境时，有强风从传感器承雨口或排水漏斗进入传感器，同样因左斗室和右斗室的斗体底部基线之间改变了夹角，永磁体需要转动数倍于常规的转动角度才能进入干簧管的感应区域。
出现上述两种情况时，均能有效抑制强风吹动或晃动计量翻斗组件带来的不利影响，大大减少了无降水的误报、错报信号；本实用新型适用于强风天气或安装在立杆上工作，能大大减少翻斗误翻转动作，因此减少了雨量传感器误报数据的情况，提高了翻斗式雨量传感器工作的可靠性。
优点：减小翻斗内残留水体对传感器稳定性和测量准确度的影响；增大了永磁体的行程轨迹，不易被强风或整个传感器的晃动影响，减少了翻斗误翻转情况，雨量传感器误报数据的情况，提高了仪器的可靠性。
附图说明
图1为本实用新型的结构示意图。
图2为本实用新型的实施例2结构示意图。
图3为现有技术翻斗式雨量传感器的斗室结构示意图。
图4为本实用新型翻斗式雨量传感器的斗室结构示意图。
图5为现有技术翻斗式雨量传感器的干簧管与斗室磁铁运行关系结构示意图。
图6为本实用新型两个斗室的斗体底部基线夹角为170°时干簧管与斗室磁铁运行关系结构示意图。
图7为本实用新型两个斗室的斗体底部基线夹角为150°时干簧管与斗室磁铁运行关系结构示意图。
图8本实用新型两个斗室的斗体底部基线夹角为130°时干簧管与斗室磁铁运行关系结构示意图。
图中，1、承雨口组件；2、外筒；3、底座；4、注水漏斗；5、翻斗支架；6、计量翻斗组件；7、左翻斗倾角支柱组件；8、右翻斗倾角支柱组件；9、干簧管；10、水平泡；11、水平支板；12、支板水平调节装置；13、排水漏斗；6-1、翻斗轴；6-2、中隔板；6-3、左斗室；6-4、右斗室；6-5、永磁体。
:蓄水斗仰角；/>:倾泄角；/>:两个斗体底部基线夹角；α：斗室尖部底部基线与斗室底部基线夹角。
C:磁铁行程轨迹；G:干簧管感应范围。
具体实施方式
实施例1：图1中，本实用新型的大摆幅角大倾泄角高可靠性的翻斗式雨量传感器，包括：承雨口组件1、外筒2、底座3、注水漏斗4、翻斗支架5、计量翻斗组件6、左翻斗倾角支柱组件7、右翻斗倾角支柱组件8、干簧管9、水平泡10、水平支板11、支板水平调节装置12和排水漏斗13；
外筒2的下端与底座3连接，外筒2的上端有承雨口组件1，承雨口组件1插入至外筒2内；在底座3上连接有支板水平调节装置12，在支板水平调节装置12上连接有水平支板11；翻斗支架5连接在水平支板11上，翻斗支架5的上端有注水漏斗4，注水漏斗4的接水口位于承雨口组件1出水口的下方；在翻斗支架5上连接有计量翻斗组件6，计量翻斗组件6以翻斗支架5为支点左右摆动；在计量翻斗组件6下方的水平支板11上连接有左翻斗倾角支柱组件7和右翻斗倾角支柱组件8，左翻斗倾角支柱组件7和右翻斗倾角支柱组件8位于翻斗支架5支点的两侧；在左翻斗倾角支柱组件7和右翻斗倾角支柱组件8之间连接有水平泡10；在翻斗支架5上有翻斗轴支承，翻斗轴6-1安装在翻斗轴支承上；在计量翻斗组件6的两个斗尖下方有两个排水漏斗13。
其中，所述的计量翻斗组件6包括：翻斗轴6-1，中隔板6-2，左斗室6-3，右斗室6-4和永磁体6-5；左翻斗6-3和右翻斗6-4之间有中隔板6-2，中隔板6-2将两个翻斗分隔成左翻斗6-3和右翻斗6-4，在中隔板6-2下端的翻斗底面上有翻斗轴6-1；在左翻斗6-3和右翻斗6-4侧壁上均连接有永磁体6-5。
所述的左斗室6-3和右斗室6-4的斗体底部基线夹角为170°。
所述的左斗室6-3和右斗室6-4的斗室尖部底部基线与斗室底部基线重合。
实施例2：图2中，所述的左斗室6-3和右斗室6-4的斗室尖部底部基线与斗室底部基线夹角α为155°～175°。
在实际的工作中，计量翻斗在蓄水时，水体在翻斗内是波动的，斗体越长，波动的水体产生的附加翻转力矩越大，对传感器的准确度影响越大，本专利的左斗室6-3和右斗室6-4的斗室尖部底部基线与斗室底部基线夹角α为155°～175°，有效的阻止了斗内水体向斗室尖部产生波动，减少了波动水体产生的附加翻转力矩，提高了产品的稳定性和测量准确度。
其他与实施例1同。
实施例3，图7中，左斗室6-3和右斗室6-4的斗体底部基线夹角为150°时，干簧管与斗室磁铁运行关系。其他与实施例1同。
实施例4，图8中，左斗室6-3和右斗室6-4的斗体底部基线夹角为130°时干簧管与斗室磁铁运行关系。其他与实施例1同。
在蓄水仰角和永磁体6-5相对翻斗轴6-1距离不变的情况下，因左斗室6-3和右斗室6-4的斗体底部基线之间改变了夹角/>，永磁体需要转动数倍于常规的转动角度才能进入干簧管的感应区域；
如图5中所示：当倾泄角为16°时，现有技术的永磁体需要转动10°能进入干簧管的感应区域；
如图6中所示：左斗室6-3和右斗室6-4的斗体底部基线夹角为170°时，永磁体需要转动20°能进入干簧管的感应区域，是现有技术的2倍；
如图7中所示：左斗室6-3和右斗室6-4的斗体底部基线夹角为150°时，永磁体需要转动28°能进入干簧管的感应区域，是现有技术的2.8倍；
如图8中所示：左斗室6-3和右斗室6-4的斗体底部基线夹角为130°时，永磁体需要转动35°能进入干簧管的感应区域，是现有技术的3.5倍。
Claims (3)
1.一种大摆幅角大倾泄角高可靠性的翻斗式雨量传感器，包括：承雨口组件、外筒、底座、注水漏斗、翻斗支架、计量翻斗组件、左翻斗倾角支柱组件、右翻斗倾角支柱组件、干簧管、水平泡、水平支板、支板水平调节装置和排水漏斗；
外筒的下端与底座连接，外筒的上端有承雨口组件，承雨口组件插入至外筒内；在底座上连接有支板水平调节装置，在支板水平调节装置上连接有水平支板；翻斗支架连接在水平支板上，翻斗支架的上端有注水漏斗，注水漏斗的接水口位于承雨口组件出水口的下方；在翻斗支架上连接有计量翻斗组件，计量翻斗组件以翻斗支架为支点左右摆动；在计量翻斗组件下方的水平支板上连接有左翻斗倾角支柱组件和右翻斗倾角支柱组件，左翻斗倾角支柱组件和右翻斗倾角支柱组件位于翻斗支架支点的两侧；在左翻斗倾角支柱组件和右翻斗倾角支柱组件之间连接有水平泡；在翻斗支架上有翻斗轴支承，翻斗轴安装在翻斗轴支承上；在计量翻斗组件的两个斗尖下方有两个排水漏斗；
其中，所述的计量翻斗组件包括：翻斗轴，中隔板，左斗室，右斗室和永磁体；左翻斗和右翻斗之间有中隔板，中隔板将两个翻斗分隔成左翻斗和右翻斗，在中隔板下端的翻斗底面上有翻斗轴；在左翻斗和右翻斗侧壁上均连接有永磁体；
其特征是：所述的左斗室和右斗室的斗体底部基线夹角 为130°～170°。
2.根据权利要求1所述的大摆幅角大倾泄角高可靠性的翻斗式雨量传感器，其特征是：所述的左斗室和右斗室的斗室尖部底部基线与斗室底部基线处在同一条线上。
3.根据权利要求1所述的大摆幅角大倾泄角高可靠性的翻斗式雨量传感器，其特征是：所述的左斗室和右斗室的斗室尖部底部基线与斗室底部基线夹角α为155°～175°。
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