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翻斗式雨量计的数据测量原理及相关应用

发布时间:2022-03-02      点击次数:428

翻斗式雨量计的数据测量原理及相关应用

翻斗式雨量计因结构简单、成本低廉、故障率低、易于维护、不易受环境干扰、准确度高等优点,在气象监测中被广泛应用。本文主要探讨翻斗式雨量计在测量降雨量及降雨强度原理及特性。

翻斗雨量计采用双侧翻斗平衡测量同等重量的进水。当一侧翻斗水满,其质心会移出枢轴,平衡器会翻倒,将收集的水倒出,并且使另一侧翻斗到位进行收集。翻斗形状的设计会让水从较低的一侧翻斗倒出。翻斗中水的质量是常数(m[g])。

因此,通过使用水的密度(ρ=1g/cm3)就可以从水的重量得出相应的体积(V [cm3]),因此,相应的累加高度(h[mm])可以通过使用收集器的面积得出(S [cm2])。V = m/ρ = h·S

采集仪通常直接提供雨量间隔累计及雨量日累计。间隔累计是采集仪在存储时将两次存储间隔内的雨量累计输出,此数据主要用于与上位机进行雨量数据的同步,方便上位机将数据统计为各时间段的雨量累计及降雨强度。

雨量日累计是记录当日雨量累计的实时值,即当前时间到当日0时的雨量累计,此数据可以实时、灵活地统计降雨情况。例如:每日零时前读取的数据即是当日的雨量日累计,或将当日两个时刻的雨量相减即为对应时间间隔的降雨强度。翻斗雨量计因结构限制雨量测量的精度较低(为保证数据的准确性通常精度为0.2mm,高精度0.1mm),因此短时间实时计算降雨强度将导致严重数据波动。以1分钟间隔、0.1mm高精度雨量计为例,要达到数据均匀稳定需要6mm/h的降雨强度,或可输出的降雨强度的值为6mm/h,这已经达到大暴雨的级别,当小于这个降雨强度时输出的数据将根据降雨强度大小交替输出0mm/h6mm/h的数据。

延长测量间隔时间是避免降雨强度波动的常用方法,这样可以提高精度的同时又导致降雨数据的时延增加及瞬时数据被平均的问题。当开始降雨时降雨强度将逐渐增涨到实际的降雨强度,同样降雨停止时也是逐渐地恢复。当出现瞬间降雨时降雨强度仅输出为较小的数据且延续时间会大于实际的降雨时间。我公司采集仪根据翻斗雨量计的特点可以提供1小时、30分钟、10分钟三个时间间隔的降雨强度数据,以简化上位机对降雨强度的计算难度。降雨强度输出数据为当前时间到时长内降雨强度值,其数据更新时间分别对应为1分钟、30秒、10秒。因延长了间隔时间降雨强度数据仍然有前面提到的问题,所以上位机在处理数据时也要考虑到相应问题是否会影响到实际使用,并根据实际情况选择相应的数据进行处理。


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