RU2054703C1

RU2054703C1 - Automatic precipitation gauge

Info

Publication number: RU2054703C1
Authority: RU
Inventors: Д.П. Беспалов; С.М. Персин; М.С. Зачек
Original assignee: Главная геофизическая обсерватория им.А.И.Воейкова
Priority date: 1992-01-16
Filing date: 1992-01-16
Publication date: 1996-02-20

Abstract

FIELD: check instrumentation engineering. SUBSTANCE: gauge has precipitation discharge device 1, protective casing 2, precipitation accumulator 3, vibration frequency converter 4, measuring and coding unit 5, control unit 6, increment sign indicator 7, gate circuit 8, quantity adder 9, intensity adder 10 and indicator 11. EFFECT: enhanced accuracy of measurement. 1 dwg

Description

Изобретение относится к гидрометеорологическому приборостроению и предназначено для измерения количества атмосферных осадков и интенсивности их выпадения. Автоматический осадкомер может использоваться как автономный прибор для дистанционного измерения всех видов осадков (независимо от их фазового состояния), а также и как датчик осадков в автоматических метеорологических станциях и системах. The invention relates to hydrometeorological instrumentation and is intended to measure the amount of precipitation and the intensity of their precipitation. The automatic precipitation meter can be used as a stand-alone device for remote measurement of all types of precipitation (regardless of their phase state), as well as as a precipitation sensor in automatic weather stations and systems.

Известные устройства для измерения количества и интенсивности осадков [1, 2, 3] основаны на измерении объема жидкой воды от собираемых осадков. При этом в большинстве технических решений используются различные дозирующие устройства фиксированного объема с последующим подсчетом числа выпавших доз осадков (количество) и определением скорости образования дозы (интенсивность выпадения). Known devices for measuring the amount and intensity of precipitation [1, 2, 3] are based on measuring the volume of liquid water from the collected precipitation. Moreover, in most technical solutions, various dosing devices of a fixed volume are used, followed by counting the number of precipitation doses dropped (amount) and determining the rate of dose formation (precipitation rate).

Прототипом изобретения принят автоматический осадкомер [2] который состоит из приемника осадков с воронкой для образования струи слива, двухсекционного мерного сосуда-челнока с контактным устройством для подсчета числа сливаемых доз и блока вычисления количества и интенсивности выпадения осадков. The prototype of the invention adopted an automatic precipitation meter [2] which consists of a precipitation receiver with a funnel for the formation of a discharge jet, a two-section measured shuttle vessel with a contact device for counting the number of doses drained and a unit for calculating the amount and intensity of precipitation.

Основными недостатками таких осадкомеров являются: систематический недоучет количества выпавших осадков (при прекращении дождя осадки, накопленные в челноке, не учитываются), а также принципиальная неприменимость этих осадкомеров для измерения осадков, выпадающих в твердой фазе (снег, град, снежная крупа и т.д.). Применение подогрева приемной поверхности для растапливания выпавших осадков, не снимая принципиальных ограничений на применение метода измерения количества осадков, увеличивает недоучет собираемых осадков за счет испарения и выноса испаряемых частиц возникающей конвекцией. Недостатком прототипа является и то, что получаемая интенсивность выпадения осадков относится к различным интервалам времени: интенсивность может быть определена по времени, за которое выпадает хотя бы один объем челнока. The main disadvantages of such precipitation meters are: systematic underestimation of the amount of precipitation (precipitation accumulated in the shuttle is not taken into account when the rain stops), as well as the fundamental inapplicability of these precipitation gauges for measuring precipitation in the solid phase (snow, hail, snow groats, etc. .). The use of heating the receiving surface to melt precipitation, while not removing fundamental restrictions on the application of the method of measuring precipitation, increases the underestimation of collected precipitation due to evaporation and removal of evaporated particles by convection. The disadvantage of the prototype is that the resulting intensity of precipitation refers to different time intervals: the intensity can be determined by the time for which at least one volume of the shuttle falls.

Не менее существенным недостатком всех дозирующих устройств является и ограничение их применения для измерения осадков большой интенсивности, когда время формирования дозы меньше, чем время слива ее. An equally significant drawback of all metering devices is the limitation of their use for measuring precipitation of high intensity, when the time of dose formation is less than the time of its discharge.

Сущность изобретения состоит в том, что автоматический осадкомер, включающий осадкосборное устройство, устройство для определения количества выпадающих осадков и интенсивности их выпадения, а также устройства индикации измеряемых величин, построен на основе использования виброчастотного преобразователя массы (например, [4]) вместо порционного измерения объема, а также принципиально другого управляюще-измерительного устройства, реализующего учет баланса (прихода-расхода) собираемых осадков. Для этого выход виброчастотного преобразователя массы, соединенного с осадкосборным устройством, подключен к входу измерительно-кодирующего устройства, с выходом которого соединен вход индикатора приращений, к выходу которого и к выходу измерительно-кодирующего устройства подключены входы ключевой схемы, выход которой подключен к входам сумматоров. The essence of the invention lies in the fact that the automatic precipitation meter, including a precipitation device, a device for determining the amount of precipitation and the intensity of their precipitation, as well as a device for indicating measured values, is based on the use of a vibration frequency mass transducer (for example, [4]) instead of portioned volume measurement , as well as a fundamentally different control and measuring device that implements accounting for the balance (income-flow) of collected precipitation. To do this, the output of the vibration frequency mass transducer connected to the sediment collecting device is connected to the input of the measuring and encoding device, the output of which is connected to the input of the increment indicator, the output of which and the output of the measuring and encoding device are connected to the inputs of the key circuit, the output of which is connected to the inputs of the adders.

Это обеспечивает повышение точности измерений за счет введения виброчастотного преобразователя массы и таким образом учета не только приращения собираемых осадков, но и их испарения между интервалами выпадения. This provides increased measurement accuracy by introducing a vibration frequency mass transducer and thus taking into account not only the increment of the collected precipitation, but also their evaporation between the intervals of precipitation.

Задача изобретения повышение точности измерения количества и интенсивности осадков, а также расширение пределов измерения на область отрицательных температур (с измерением осадков, выпадающих в твердой и смешанной фазах). The objective of the invention is to increase the accuracy of measuring the amount and intensity of precipitation, as well as expanding the measurement limits to the region of negative temperatures (with the measurement of precipitation falling in solid and mixed phases).

Введение измерительно-кодирующего устройства с индикатором знака приращений и ключами, управляющими сумматорами количества и интенсивности, обеспечивает реализацию учета массы накапливаемых осадков на основе соотношений баланса изменений массы с получением действительного количества всех выпавших осадков с учетом испарения из осадкосборного сосуда между сроками выпадения, интенсивность выпадения при этом определяется за равные интервалы времени, установленные интервалом осреднения. Введение преобразователя массы с измерительно-кодирующим устройством снимает и ограничения по измерению твердых и смешанных осадков. The introduction of a measuring and encoding device with an increment sign indicator and keys that control the amount and intensity totalizers provides for the accounting of the mass of accumulated precipitation based on the balance of mass changes to obtain the actual amount of all precipitation taking into account evaporation from the sediment collection vessel between the periods of precipitation, the intensity of precipitation at this is determined for equal time intervals established by the averaging interval. The introduction of a mass converter with a measuring and encoding device removes the limitations on measuring solid and mixed precipitation.

На чертеже изображена блок-схема заявляемого автоматического осадкомера. The drawing shows a block diagram of the inventive automatic precipitation meter.

Автоматический осадкомер (датчик осадков) состоит из осадкосборного устройства 1 в виде отрезка гибкой трубы с фиксированной площадью отверстия (200 см²), которая вставлена в защитный кожух 2 датчика. В защитном кожухе помещается в осадконакопитель 3, который устанавливается на нагрузочной платформе блока виброчастотного преобразователя 4. Виброчастотный преобразователь связан с измерительно-кодирующим устройством 5, которое определяет значения приращения сигнала за интервалы, задаваемые блоком управления 6. Индикатор 7 знака приращений обеспечивает управление ключевой схемой 8. При положительных значениях приращений последние с выхода схемы 5 через ключи 8 поступают на сумматоры количества и интенсивности осадков 9 и 10, полученные (с учетом испарения) значения отображаются устройством индикации 11. Управление работой схемы (задание интервалов суммирования и др.) осуществляется блоком управления 6.Automatic precipitation meter (precipitation sensor) consists of a precipitation device 1 in the form of a piece of flexible pipe with a fixed opening area (200 cm ² ), which is inserted into the protective cover 2 of the sensor. In the protective casing, it is placed in a sedimentation tank 3, which is installed on the loading platform of the vibration-frequency converter unit 4. The vibration-frequency converter is connected to a measuring and encoding device 5, which determines the signal increment values for the intervals specified by the control unit 6. The increment sign indicator 7 provides control of the key circuit 8 With positive values of the increments, the latter from the output of circuit 5 through keys 8 go to the adders of the amount and intensity of precipitation 9 and 10 obtained ( taking into account evaporation), the values are displayed by the indicating device 11. The operation of the circuit (setting the summation intervals, etc.) is controlled by the control unit 6.

Автоматический осадкомер работает следующим образом. Automatic precipitation meter works as follows.

Выпадающие осадки через осадкосборное устройство попадают в осадконакопитель 3, установленный на платформе виброчастотного преобразователя 4. Устройство 5 через установленные интервалы определяет частоту колебаний виброчастотного преобразователя, нагруженного осадкосборником с осадками, и формирует цифровой сигнал, соответствующий массе осадков и ее изменению по сравнению с предыдущим измерением. Схема 7 обеспечивает управление ключом 8 при передаче приращений из устройства 5 в сумматоры 9 и 10, которые подсчитывают количество и интенсивность осадков с учетом уменьшения массы собранных осадков за счет испарения (Δm₁ < 0) за интервалы, задаваемые блоком 6, и формируют для отображения значения количества и интенсивности осадков на момент измерения.The precipitation falls through a sediment collection device into a sediment collector 3 mounted on the platform of the vibration frequency transducer 4. The device 5 determines the vibration frequency of the vibration transducer loaded with a precipitation collector with precipitation at set intervals and generates a digital signal corresponding to the mass of precipitation and its change compared to the previous measurement. Scheme 7 provides control of key 8 when transmitting increments from device 5 to adders 9 and 10, which calculate the amount and intensity of precipitation, taking into account the decrease in the mass of collected precipitation due to evaporation (Δm ₁ <0) for the intervals specified by block 6, and form for display values of the amount and intensity of precipitation at the time of measurement.

Claims

AUTOMATIC SEDIMENT METER containing a sediment collection device with a precipitation accumulator, a measuring and coding device, precipitation amount and intensity adders connected to an indicator, and a control unit connected to the control inputs of the adders and a measuring and encoding device, characterized in that a vibration frequency converter is introduced into it, the increment sign indicator and the key circuit, the output of which is connected to the inputs of the adders, and the inputs of the key circuit are connected to the outputs of the measuring and encoding device OPERATION AND increment sign indicator having an input coupled to an output coding unit of measurement, which is connected to the input output vibrochastotnogo converter connected to osadkosbornym device.