FI123974B - Menetelmä hydrometeoreja havaitsevan mittalaitteen yhteydessä sekä tähän liittyvä mittalaite - Google Patents

Description

Menetelmä hydrometeoreja havaitsevan mittalaitteen yhteydessä sekä tähän liittyvä mittalaite

Keksinnön kohteena on patenttivaatimuksen 1 johdannon mukainen menetelmä 5 hydrometeoreja havaitsevan mittalaitteen yhteydessä.

Keksinnön kohteena on myös hydrometeoreja havaitseva mittalaite.

Keksinnön kohteena oleva menetelmä liittyy sadetta eri olomuodoissaan (erityisesti 10 vesi, lumi ja rakeet) mittaaviin antureihin, jotka perustuvat hydrometeorien ilmaisinpintaan osuessaan synnyttämien mekaanisten impulssien havaitsemiseen tai vastaavasti hydrometeorien etäilmaisuun. Etäilmaisulaitteissa sadetta arvioidaan optisesti, akustisesti tai radio-ja/tai mikroaaltojen avulla. Näissä siis sateeseen kohdistetaan aaltoliikettä ja sateesta mitattavat parametrit määritetään takaisin 15 heijastuneen, vaimenneen tai sironneen aaltoliikkeen perusteella.

Anturin tuottama tieto voi olla sademäärä, sateen intensiteetti, sateen tyyppi, pisarakokojakautuma, sateen kineettinen energia tai muu hydrometeorien synnyttämistä impulsseista laskettavissa oleva suure.

20 Välittömästi ilmaisinpintaan osuvia hydrometeoreja havaitseva anturi ja menetelmä on kuvattu esim. hakijan aiemmissa US patenteissa 7249502 ja 7286935. Vastaavalla periaatteella toimiva sadeanturi on esitetty myös EP-patentissa 0 422 553 B1 ja o saksalaisessa patenttihakemuksessa DE 44 34 432 AI. Optisia mittausmenetelmiä on n- 25 kuvattu mm. hakijan omassa US-patentissa 5880836.

i r--

CNJ

x Vaikka tunnetun tekniikan mukaiset laitteistot antavat suhteellisen hyviä

CL

mittaustuloksia, on niissä havaittu epätarkkuutta niin säätilan muuttuessa kuin myös sijoitettaessa laitteita eri korkeuksille meren pintaan nähden. Mittalaitteen korkeuden en o 30 vaihtelu on yllättäen aiheuttanut virhettä sateen eri mittaparametreihin.

CVJ

2

Keksinnön tarkoituksena on ratkaista edellä kuvatut tunnetun tekniikan ongelmat ja tätä tarkoitusta varten aikaansaada aivan uudentyyppinen menetelmä ja laitteisto hydrometeoreja havaitsevan anturin yhteydessä.

5 Keksintö perustuu siihen, että normaalin hydrometeorien impulssiin tai optiseen ilmaisuun perustuvan mittauksen lisäksi otetaan huomioon myös mittaustilanteen korkeus merenpinnasta sillä periaatteella, että mitä korkeammalla mittaus tapahtuu, sitä pienemmäksi samanopeuksinen hydrometeori arvioidaan. Keksinnön edullisen suoritusmuodon mukaisesti mitataan sademittauksen kanssa ainakin olennaisen 10 samanaikaisesti ilmanpainetta ja paineen laskiessa arvioidaan samanopeuksinen hydrometeori pienemmäksi kuin merenpinnan ilmanpaineessa Täsmällisemmin sanottuna keksinnön mukaiselle menetelmälle on tunnusomaista se, mikä on esitetty patenttivaatimuksen 1 tunnusmerkkiosassa.

15

Keksinnön mukaiselle laitteistolle puolestaan on tunnusomaista se, mikä on esitetty patenttivaatimuksen 6 tunnusmerkkiosassa.

Keksinnön avulla saavutetaan huomattavia etuja.

20

Keksinnön avulla mittaustarkkuutta voidaan entisestään parantaa. Parhaimmillaan mittaustarkkuutta voidaan parantaa myös ilmanpaineen muuttuessa merenpinnan tasalla.

o o Keksinnön avulla erityisesti vuoristoihin sijoitettujen mittalaitteiden tarkkuus paranee h- 25 merkittävästi. Keksinnön yhden edullisen suoritusmuodon mukaisesti voidaan i paineenmittaus integroida kiinteästi mittalaitteeseen, jolloin sopivan algoritmin avulla x mittalaite tekee tarkkoja mittauksia sen sijoituskorkeudesta riippumatta.

□_ ^ Keksintöä tarkastellaan seuraavassa esimerkkien avulla ja oheisiin piirustuksiin viitaten.

| 30

CVJ

Kuvio 1 esittää "räjäytyskuvantona" yhtä tunnetun tekniikan mukaista anturia.

3

Kuvio 2a esittää halkileikattuna sivukuvantona toista tunnetun tekniikan mukaista anturia.

Kuviossa 2b on esitetty halkileikattuna yläkuvantona kuvion 2a mukaista ratkaisua.

5

Kuvio 3 esittää graafisesti vesipisaran aiheuttamaa impulssia tunnetun tekniikan mukaisessa laitteistossa.

10

Kuvio 5 esittää graafisesti rakeen aiheuttamaa impulssia tunnetun tekniikan mukaisessa laitteistossa.

Kuvio 6 esittää tunnetun tekniikan mukaista tuulenmittauslaitteistolla varustettua 15 sadeanturia.

Kuvio 7 esittää graafisesti yhtä keksinnön mukaista korjauskäyrää sademittauksen korjaamiseksi paineen funktiona.

20 Kuvio 8 esittää lohkokaaviona yhtä keksinnön mukaista mittalaitetta.

0 Kuvio 9 esittää lohkokaaviona keksinnön mukaista menetelmää.

δ

CM

r-- 9 Seuraavia termejä tullaan käyttämään keksinnön ympäristön kuvauksessa: r-- ™ 25

X

a. Sademäärä tai -kertymä: ^ Sataneen vesimäärän vertikaalinen syvyys tasaisella pinnalla. Standardiyksikkö on mm.

τ|· m σ> o

Sateen intensiteetti: 30 Sadekertymä aikayksikköä kohti. Standardiyksikkö mm/h.

4

Pisarakokojakautuma:

Kunkin kokoisten pisaroiden lukumäärä tilavuusyksikössä ilmaa.

Kun mitataan sadekertymää, pyritään siis mittaamaan havaittujen pisaroiden 5 yhteenlaskettu tilavuus pinta-alayksikköä kohden.

Aiemmin mainitussa tunnetun tekniikan mukaisessa sateen kineettisen energian mittauksessa summataan yksittäisten sadepisaroiden kineediset energiat E = XA m v2.

10 Kuvion 1 mukaan anturi 1 koostuu ilmaisinpinnasta 2, johon hydrometeorit kuten sadepisarat ja/tai rakeet osuvat, detektorista 3, jolla havaitaan pintaan 2 osuvien pisaroiden synnyttämät pulssit ja mittauselektroniikasta 4 ja laskenta-algoritmista, joitten avulla lasketaan sateen intensiteetti (mm/h) sekä kumulatiivinen sademäärä (mm).

15

Ilmaisinpinta 2, joka on siis sadetta vastaanottava pinta, on jäykkä ja kiinnitetty laiterunkoon 5. Kiinnitys voi olla täysin jäykkä tai toteutedu o-renkaan tai vastaavan joustavan liitoskappaleen avulla. Detektori 3 on tyypillisesti kiinteästi kiinnitetty ilmaisinpintaan 2. Laskenta tapahtuu käyttäen hyväksi tietoa rekisteröityjen pulssien 20 lukumäärästä ja/tai jostakin pisarakoosta riippuvasta pulssin piirteestä kuten amplitudista tai puoliarvoleveydestä, tai näitten yhdistelmästä.

Ilmaisinpinta 2 on tasomainen, lautasmainen tai kupumainen (kalottipinta) ja muotoiltu o siten, että vesi ei keräänny sen pinnalle. Detektorin 3 kiinnidämisen helpottamiseksi sen h- 25 kiinnityskohta ilmaisinpinnassa 2 voi olla tasomainen. Mitä suurempi ilmaisimen pinta- i ala on, sitä enemmän siihen osuu pisaroita ja sitä pienempi on lasketun sademäärän x tilastollinen virhe. Toisaalta ilmaisimen pinta-alan kasvaessa tulee yhä enemmän osumia, joitten pulssit ovat päällekkäisiä, mikä vaikeuttaa tulosten tulkintaa.

J Käytännössä sopivaksi ilmaisimen kooksi on todettu 20 - 150 cm . Ilmaisin voi koostua σ> o 30 myös useammasta osasta, joista kuhunkin liittyy oma detektorinsa.

C\J

5

Detektori 3 mittaa pisaroitten aiheuttamaa ilmaisinpinnan deformaatiota. Detektorina 3 voidaan käyttää mm.

• ilmaisinpintaan kiinnitettyä voima- tai kiihtyvyysanturia, 5 · ilmaisinpinnalla olevaa paineherkkää kalvoa, kuten pietsosähköistä PVDF- muovikalvoa tai keraamista pietsosähköistä kalvoa tai kidettä.

Ideaalitapauksessa ilmaisinpinta-detektori-systeemin vaste on sellainen, etteivät pulssin amplitudi ja muoto riipu pisaran osumakohdasta, so. ilmaisinpinta on homogeeninen. 10 Tämä ei ole kuitenkaan välttämätöntä, koska epähomogeeninen vaste aiheuttaa mittaukseen ainoastaan satunnaisvirheen, joka voidaan eliminoida käyttämällä riittävän pitkää integrointiaikaa.

Sademäärän ja intensiteetin laskenta rekisteröidyistä pulsseista voidaan toteuttaa usealla 15 eri tavalla. Yksinkertaisimmillaan lasketaan vain pisaroitten lukumäärää, mutta anturin tarkkuus ja luotettavuus paranee jos käytetään hyväksi myös pulssien muotoon (esim. amplitudi tai puoliarvoleveys) sisältyvä informaatio. Tällöin laskenta on edullista toteuttaa käyttäen digitaalista signaalinkäsittelyä ja mikroprosessoria.

20 Kuvioissa 2a ja 2b on esitetty kuviolle 1 vaihtoehtoinen anturin 1 toteutus. Anturi 1 on sylinterimäinen rasia, jonka kansi 2 on ilmaisinpintana toimiva, loivasti kupera pyöreä metallikiekko, esim. 1 mm paksuista ruostumatonta terästä. Kansi 2 on liitetty reunoistaan jäykästi rasian runkoon 5 ja keskelle sitä, sen alapuolelle on kiinnitetty o liimaamalla tai juottamalla keraaminen pietsoelementti 3. Pietsolementti on ^ 25 pietsosähköisestä keraamista valmistettu kiekko, joka on metalloitu molemmin puolin i siten, että muodostuu kaksi elektrodia kiekon vastakkaisille puolille. Tässä g sovelluksessa pietsoelementti 3 toimii pisaroitten osumia havaitsevana voima-anturina.

Q.

Pietsoelementin 3 elektrodit on kytketty elektroniseen vahvistimeen 4, joka on sijoitettu σ> kulkevalla kaapelilla laskentaa hoitavalle laitteelle. Vaihtoehtoisesti koko mittaus- ja § 30 anturirasian sisään. Vahvistettu mittaussignaali viedään anturirasian pohjan 8 läpi c\j 6 laskentaelektroniikka voi olla sijoitettu anturirasian sisään, jolloin lähtönä on sademäärä-ja/tai intensiteettitiedon sisältävä digitaalinen tai analoginen mittausviesti.

Osuessaan ilmaisinpintaan 2 sadepisara kohdistaa siihen voiman, joka välittyy edelleen 5 pietsoelementtiin 3 ja havaitaan sen yli syntyvänä jännitepulssina. Kuvun 2 materiaali ja dimensiot on valittu siten, että vesipisaran aiheuttama värähtely vaimenee nopeasti. Pulssimuoto on tällöin kuvion 3 kaltainen.

Pietsoelementiltä 3 saatavat jännitepulssit suodatetaan, vahvistetaan ja halutut 10 pisarakokoon verrannolliset parametrit mitataan ja tallennetaan laskentaa tekevän prosessorin muistiin.

Sateen intensiteetti ja sademäärä voidaan laskea mittausdatasta usealla tavalla.

15 Seuraavassa esitetään kaksi mahdollista menetelmää.

Menetelmä 1:

Laskentaa tehdään käyttäen kiinteää aika-askelta, jonka pituus on tyypillisesti 1-10 20 minuuttia. Mittausjakson aikana havaituista pulsseista mitataan parameterit xj (voi olla puoliarvoleveys (wy2), huipusta huippuun-jännite (Vpp), pulssien lukumäärä tai muu pulssille ominainen parametri tai niiden yhdistelmä) ja talletetaan prosessorin muistiin. Kunkin jakson lopussa lasketaan estimaatti sen aikana kertyneelle sademäärälle ΔΡ o käyttäen lauseketta έ 25 ^ ΔΡ — f (m, Xll, ... , Xln, X21, ... , X2nj ··· Xmlj ··· j xmn) (1),

X

X

O.

^ missä ln O) § 30 m = mittausjaksossa havaittujen pisaroitten lukumäärä cu n = laskennassa käytettyjen pulssille ominaisten parametrien lukumäärä 7

Xij = pisaran i aiheuttaman pulssin parametrin j arvo. j:n arvot voidaan koodata esim. seuraavasti: l=puoliarvoleveys (wy2), 2=huipusta huippuun-jännite (Vpp), 3=pulssien lukumäärää, 4=muu pulssille ominaista parametri, 5=yhdistelmä edellisistä. Puoliarvo leveys wy2 tarkoittaa pulssin leveyttä positiivisen pulssin keskikohdalla (= 5 ^Vmax)·

Funktio f kuvaa kokeellisesti määritettyä riippuvuutta mitattujen parametrien ja sademäärän välillä.

10 Kumulatiivinen sademäärä P saadaan summaamalla peräkkäisten mittausjaksojen sademäärät. Sateen keskimääräinen intensiteetti mittausjakson aikana R voidaan tarvittaessa laskea lausekkeesta R = ΔΡ /1 (2).

15 Tämä menetelmä on erityisen käyttökelpoinen silloin, kun halutaan mitata samanaikaisesti sekä sademäärää että intensiteettiä.

Menetelmä 2: 20

Laskenta tehdään reaaliaikaisesti siten, että se käynnistyy kun ensimmäinen sadepisara havaitaan. Kustakin havaitusta pisarasta mitataan parameterit xj (voi kuvion 3 mukaisesti olla puoliarvo leveys wy2, huipusta huippuun-jännite Vpp, huippujännite Vmax, o minimijännite Vmm, pulssien lukumäärä tai muu pulssille ominainen parametri tai niiden 25 yhdistelmä) ja lasketaan kumulatiivista sademäärää P seuraavasti: i r--

CNJ

£ P = Σί [f (Äti, Xii, ..., xin)] (3),

CL

^r ^r J missä indeksi i = 1,2,... viittaa mittauksen aikana havaittuihin yksittäisiin pisaroihin, At, σ> o 30 on aika havaitun ja sitä edeltäneen pisaran välillä, ja funktio f kuvaa kokeellisesti C\1 määritettyä riippuvuutta mitattujen parametrien ja sadepisaran tilavuuden välillä.

8 Tätä menetelmää käyttäen voidaan helposti toteuttaa pulssilähtöinen anturi: aina kun kumulatiivinen sademäärä on kasvanut asetetun askeleen verran lähetetään yksi pulssi. Anturin lähtö on tällöin tipping bucket - anturien kaltainen pulssilähtö ja siten suoraan liitettävissä yleisimpiin sääasemissa käytettyihin tiedonkeruulaitteisiin.

5

Kuvatun anturin ja laskentamenetelmän tarkkuus riippuu oleellisesti anturin kalibroinnin tarkkuudesta. Kalibrointiparametrit, so. lausekkeisiin (1) ja (3) sisältyvät vakiotermit määritetään kokeellisesti vertaamalla anturia tarkkaan referenssianturiin laboratorio- tai todellisissa käyttöolosuhteissa esim. regressioanalyysin käyttäen.

10

Rakeitten havainnointi on tärkeää mm. lentokentillä. Ennestään tunnettu on raedetektori, joka koostuu lautasmaisesta metallilevystä ja sen alle sijoitetusta mikrofonista. Rakeet tunnistetaan niiden aiheuttaman äänen perusteella. Detektorin haittapuolena on 15 herkkyys häiriö äänille, minkä vuoksi se soveltuu lähinnä täydentäväksi anturiksi optisiin vallitsevan sään mittalaitteisiin, kuten on esitetty patentissa US 5528224.

Seuraavassa kuvataan menetelmä, jolla rakeitten tunnistus voidaan tehdä luotettavammin ja vähentää häiriöäänten vaikutusta. Rakeen tunnistus voidaan liittää 20 lisäpiirteenä edellä kuvattuun sadeanturiin, tai voidaan tehdä pelkästään rakeitten detektointiin tarkoitettu anturi.

Rakeitten ja vesipisaraitten erottaminen perustuu siihen, että niiden aiheuttamat o signaalit ovat hyvin erilaisia. Kiinteän kappaleen kuten rakeen törmäys ilmaisinpintaan r^~ 25 on kimmoisa, jolloin ensinnäkin pulssin nousuaika on nopeampi ja toiseksi sen i amplitudi suurempi verrattuna vesipisaran aiheuttamaan pulssiin. Kolmas ero on se, että x rakeen törmäys herättää kuvun 2 resonanssitaajuudet ja kupu 2 jää värähtelemään ^ törmäyksen jälkeen. Erot ovat selvästi havaittavissa kun verrataan kuviossa 5 esitettyä 5 kiinteän partikkelin aiheuttamaa pulssia kuvion 3 vesipisaran pulssiin, g 30

C\J

Edellä kuvattu sadeanturi ei ole herkkä ilman kautta tuleville häiriöäänille, koska ilmaisinelementti ei kytkeydy suoraan ilmaan, toisin kuin mikrofoni.

9

Rakeen tunnistus voi siten perustua jonkin karakteristisen piirteen - amplitudin, nousuajan tai värähtelytaajuuden - tai näitten yhdistelmän havaitsemiseen. Mittauksen luotettavuus kasvaa ja häiriöäänten aiheuttamat väärät havainnot minimoituvat, kun 5 käytetään usean piirteen yhdistelmää.

Tuuli on merkittävä virhelähde sademittauksissa, jotka on toteutettu suojaamattomilla antureilla. Aina 0-30 % virheitä on raportoitu. Virheen suuruus on riippuvainen tuulen nopeudesta, sateen intensiteetistä ja sateen tyypistä.

10

Erilaisia tuulen aiheuttaman virheen korjausmenettelytapoja on esitetty. Mikäli sade ja tuulidata mitataan samalta alueelta, tuulen aiheuttamaa virhettä mitattuun sateen intensiteettiin voidaan vähentää käyttämällä sopivaa korjausalgoritmia.

15 Kaikki tunnetut järjestelmät käyttävät tuuli-informaatio ta, joka on mitattu selvästi eri paikasta kuin sade-informaatio. Tämä on seurausta siitä, tuuli-informaatio mitataan tyypillisesti muutaman metrin korkeudelta maan pinnasta kun taas sateen mittaus tyypillisesti tapahtuu olennaisesti maan pinnan tasalla ja ainakin useiden metrien päässä tuulianturista. Niinpä kolauksessa käytetty tuuli-informaatio ei täysin vastaa sateen 20 mittauspaikan todellisia tuuliolosuhteita. Nykyiset menetelmät eivät myöskään toimi reaaliaikaisesti, vaan tuulikorjaustieto saadaan periodeittain jälkikäteen, tyypillisesti kuukauden, viikon, päivän tai 12 tunnin periodeissa.

o o Seuraavassa kuvataankin tunnetun tekniikan mukainen menetelmä, joka perustuu h- 25 pääasiallisesti seuraaviin seikkoihin: i 1^ c\j x - Käytetään tuulivirheen korjausalgoritmia, joka hyödyntää tuulitietoa, joka on

CL

mitattu suoraan sade-anturin kohdalta tai ainakin sen välittömästä läheisyydestä.

5 Välittömällä läheisyydellä tarkoitetaan tässä yhteydessä yhtä metriä lyhyempää co ....

g 30 matkaa sadeantunsta. Edullisesti välimatka on alle 30 cm, jolloin tuulimittari cv voidaan helposti integroida samaan mittalaitekokonaisuuteen.

10 - Algoritmin aikaskaala voidaan valita vapaasti. Myös reaaliaikainen korjaus on mahdollinen.

- Algoritmi sopii kaikille sadeanturityypeille riippumatta niiden toimintaperiaatteesta.

5

Korjauskertoimen yleinen muoto on k = Rtr/R = f(w,R) (4) 10 jossa Rtr on todellinen sateen määrä, k korjauskerroin, w tuulen nopeus, R mitattu sateen määrä ja f kokeellisesti määritetty funktio, joka kuvaa korjauskertoimen riippuvuutta tuulen nopeudesta ja sateen intensiteetistä. Korjauksen aikaskaala määritellään sillä ajanjaksolla, jota käytetään suureiden R ja w laskemiseen kaavassa (4).

15

Korjattu sademäärä saadaan kertomalla mitattu sademäärä kertoimella k. Samaa korjausmenettelyä voidaan käyttää erilaisille anturityypeille, joskin funktion f(w,R) muoto vaihtelee.

20 Käytännössä korjauskertoimen riippuvuus sademäärästä R ja tuulen nopeudesta w, so.

funktio f(w,R) määritetään kokeellisesti käyttäen kahta samankaltaista sadeanturia.

Näistä toinen on suojattu tuulelta mahdollisimman hyvin, jolloin sen mittaustulos edustaa tuulivirheetöntä sademäärää Rtr. Vaihtoehtoisesti voidaan käyttää Rtr:n o mittaamiseen erillistä tuulelta suojattua vertailuanturia. Toinen sadeanturi on sijoitettu ^ 25 tuulelle alttiiksi ja sen mittaustulos R sisältää tuulivirheen. Jälkimmäisen sadeanturin i välittömään läheisyyteen on sijoitettu tuulianturi, jolla mitataan tuulen nopeus w. g Kaavan (4) funktio f(w,R) voidaan nyt määrittää esimerkiksi käyttäen epälineaarista

CL

^ regressiomentelmää kokemusperäisestä mittaustiedosta.

m σ> § 30 Kuvion 6 mukaisesti mittausalueen ympärille järjestetään ultraäänimittaukseen

C\J

perustuva tuulenmittausjärjestelmä. Järjestelmässä on tyypillisesti kolme ultraäänilähetin-vastaanotinta 9 ja tuulen nopeuden suunta ja voimakkuus määritetään 11 ultraääni-lähetin-vastaanottimien 9 välisten kulkuaikojen perusteella. Tätä tekniikkaa on tarkemmin kuvattu mm. US-patentissa 5,343,744. Näin tällä uudella tavalla tuuli voidaan mitata käytännössä samalla alueella sateen mittauksen kanssa. Tunnetuissa ratkaisuissa sadeanturi sijoitetaan lähelle maan pintaa kun taas tuulenmittaus tapahtuu 5 useiden metrien korkeudessa ja näin kaukana sateen mittauspaikasta. Keksinnön tälle suoritusmuodolle on siis tunnusomaista tuulen ja sateen mittausalueen sijoittaminen mahdollisimman lähelle toisiaan, käytännössä molempien suureiden mittaamiseen olennaisesti samasta paikasta. Tuulen mittaamiseen voidaan käyttää ultraäänimittauksen sijasta muitakin menetelmiä kuten esimerkiksi termisiä menetelmiä, joissa mitataan 10 pitkänomaisten, oleellisen vertikaalisten elementtien lämpötilaa näiden eri puolilla, jolloin tuulen tulosuunnan puoleinen osa mittauselementissä on tyypillisesti viilein.

Kuvioissa 1-6 esitettyjen, hydrometeorien mekaanisen impulssin ilmaisemiseen perustuvien anturien lisäksi voidaan keksintöä soveltaa myös optisten mittalaitteiden 15 yhteydessä. Näissä optisissa mittalaitteissa määritetään optisesti hydro meteorin liikenopeus ja sen koko. Optinen mittalaite voi erottaa myös lumesta ja rännästä muodostuneet hydrometeorit näiden vesi- ja raepisaroista poikkeavan, alhaisemman liikenopeuden ansiosta.

20 Kuvion 7 mukaisesti nähdään, että vaaka-akselilla oleva paine- ja korkeustieto vaikuttavat pystyakselilla olevaan sateen kerääntymisfunktioon. Kaavio on määritelty keksinnön mukaisien havainnon pohjalta. Kuten kaaviosta käy ilmi, sateen kerääntymisfunktion arvo nousee 1,3-kertaiseksi noustessa merenpinnan tasalta 3000 δ m:n korkeuteen.

CM

|4« 25 o i

Kuviossa 8 on esitetty hydrometeorien mittalaitteen 80 ja ilmanpaineen mittalaitteen 81 x kytkentä. Keksinnön mukaisesti sateen mittalaite 80 käyttää keksinnön edullisessa

CL

suoritusmuodossa ilmanpaineen mittalaitteen ilmapainetietoa sadetiedon korjaukseen. m O) o 30 Korjauskerrointa käytetään kuvion 9 mukaan seuraavasti. Sadeanturilta 90 kerätään

CM

tietoa sateen määrästä. Mittausalgoritmilla 91 muodostetaan anturin 90 tiedoista malli kokonaissateesta, pisaroiden koosta ja niiden lukumäärästä aikayksikössä. Lohkossa 92 12 tämä malli yhdistetään painetietoon 93, joka saadaan joko mittalaitteelta tai syötettynä arvona. Ulostulona 94 saadaan painetiedolla korjattu mittaustieto.

Yksi esimerkki keksinnön mukaisesta korjauskertoimesta paineen funktiona k(p) on 5 esitetty seuraavassa: k(p)=l-6,8*10'4*(1013-p)-2,0*10'7*(1013-p)2, jossa p = barometrinen paine [hPa] 10

Kuvion 9 ratkaisussa siis elementit 90, 91 ja 92 sisältyvät kuvion 8 elementtiin 80 ja vastaavasti painetieto 93 saadaan kuvion 8 elementistä 81.

Keksintö soveltuu jo edellä mainittujen optisten ja hydrometeorin iskun ilmaisuun 15 perustuvien mittalaitteiden yhteyteen kuin tutkatyyppisiin ratkaisuihin, joissa sadetta arvioidaan radio- ja tai/mikroaaltojen avulla. Jälkimmäisissä siis sateeseen kohdistetaan sähkömagneettista säteilyä ja sateen määrä määritetään takaisin heijastuneen tai sironneen säteilyn perusteella.

20 o δ

CM

Is- o

Is-

CM

X

IX

Q.

Ή-

Tl· •Π ιο σ> o o

CM

Claims (9)

1. Menetelmä hydrometeoreja havaitsevan mittalaitteen (1, 80) yhteydessä, jossa menetelmässä 5. hydro meteorien määrän ja koon avulla määritetään sateen parametreja, tunnettu siitä, että - hydrometeorien koon määritystä muutetaan vallitsevan ilmanpaineen funktiona siten, että mitä korkeampi ilmanpaine on, sitä suuremmaksi samanopeuksinen hydrometeori arvioidaan. 10

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä hydrometeoreja havaitsevan mittalaitteen (1, 80) yhteydessä, jossa menetelmässä - hydrometeorien määrää ja nopeutta mitataan joko optisesti, akustisesti, radio- ja tai/mikroaaltojen avulla tai niiden aiheuttamien impulssien 15 avulla (1, 2, 3) hydrometeorien koon määrittelemiseksi, ja - hydrometeorien määrän ja koon avulla määritetään sademäärä, tunnettu siitä, että - hydrometeorien koon määritystä muutetaan vallitsevan ilmanpaineen funktiona siten, että mitä korkeampi ilmanpaine on, sitä suuremmaksi 20 samanopeuksinen hydrometeori arvioidaan.

3. Patenttivaatimuksen 1 tai 2 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että ilmanpaine 0 määritetään tosiaikaisesti hydrometeorimittauksen kanssa. δ CM o 25

4. Patenttivaatimuksen 1, 2 tai 3 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että ilmanpaine i määritetään syöttämällä mittalaitteelle mittauspaikan korkeustieto. X CC CL

5. Patenttivaatimuksen 1, 2, 3 tai 4 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että S korjauskcrtoimena sademäärän mittauksessa käytetään korjauskerroin ta k(p) paineen O) o 30 funktiona seuraavasti: CM k(p)=l-6,8*10^*(1013-p)-2,0*10'7*(1013-p)2, jossa p = barometrinen paine [hPa]

6. Hydrometeoreja havaitseva mittalaite (1, 80), joka laite käsittää 5. välineet sademäärän määrittämiseksi hydrometeorien määrän ja koon avulla, tunnettu siitä, että - laite käsittää välineet (81) hydrometeorien koon määrityksen muuttamiseksi vallitsevan ilmanpaineen funktiona siten, että mitä 10 korkeampi ilmanpaine on, sitä suuremmaksi samanopeuksinen hydrometeori arvioidaan.

7. Patenttivaatimuksen 6 mukainen hydrometeoreja havaitseva mittalaite (1, 80), joka laite käsittää 15. välineet (1,2,3) hydrometeorien määrän j a nopeuden mittaamiseksi joko optisesti, akustisesti, radio- ja tai/mikroaaltojen avulla tai niiden aiheuttamien impulssien avulla niiden koon määrittelemiseksi, ja - välineet sademäärän määrittämiseksi hydrometeorien määrän ja koon avulla, 20 tunnettu siitä, että - laite käsittää välineet (81) hydrometeorien koon määrityksen muuttamiseksi vallitsevan ilmanpaineen funktiona siten, että mitä 0 korkeampi ilmanpaine on, sitä suuremmaksi samanopeuksinen ^ hydrometeori arvioidaan. έ 25 i

8. Patenttivaatimuksen 6 tai 7 mukainen mittalaite, tunnettu siitä, että se käsittää ir välineet ilmanpaineen määrittämiseksi (81) tosiaikaisesti hydrometeorimittauksen CL kanssa. ^r ^r LO G) o 30

9. Patenttivaatimuksen 6 mukainen mittalaite, tunnettu siitä, että se käsittää syöttö- ja C\J muistivälineet, joiden avulla mittauspaikan ilmanpaine on syötettävissä.