翻斗式雨量計(jì)的數(shù)據(jù)測(cè)量原理及相關(guān)應(yīng)用
翻斗式雨量計(jì)的數(shù)據(jù)測(cè)量原理及相關(guān)應(yīng)用
翻斗式雨量計(jì)因結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、成本低廉、故障率低、易于維護(hù)、不易受環(huán)境干擾、準(zhǔn)確度高等優(yōu)點(diǎn),在氣象監(jiān)測(cè)中被廣泛應(yīng)用。本文主要探討翻斗式雨量計(jì)在測(cè)量降雨量及降雨強(qiáng)度原理及特性。
翻斗雨量計(jì)采用雙側(cè)翻斗平衡測(cè)量同等重量的進(jìn)水。當(dāng)一側(cè)翻斗水滿,其質(zhì)心會(huì)移出樞軸,平衡器會(huì)翻倒,將收集的水倒出,并且使另一側(cè)翻斗到位進(jìn)行收集。翻斗形狀的設(shè)計(jì)會(huì)讓水從較低的一側(cè)翻斗倒出。翻斗中水的質(zhì)量是常數(shù)(m[g])。
因此,通過(guò)使用水的密度(ρ=1g/cm3)就可以從水的重量得出相應(yīng)的體積(V [cm3]),因此,相應(yīng)的累加高度(h[mm])可以通過(guò)使用收集器的面積得出(S [cm2])。V = m/ρ = h·S
采集儀通常直接提供雨量間隔累計(jì)及雨量日累計(jì)。間隔累計(jì)是采集儀在存儲(chǔ)時(shí)將兩次存儲(chǔ)間隔內(nèi)的雨量累計(jì)輸出,此數(shù)據(jù)主要用于與上位機(jī)進(jìn)行雨量數(shù)據(jù)的同步,方便上位機(jī)將數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)為各時(shí)間段的雨量累計(jì)及降雨強(qiáng)度。
雨量日累計(jì)是記錄當(dāng)日雨量累計(jì)的實(shí)時(shí)值,即當(dāng)前時(shí)間到當(dāng)日0時(shí)的雨量累計(jì),此數(shù)據(jù)可以實(shí)時(shí)、靈活地統(tǒng)計(jì)降雨情況。例如:每日零時(shí)前讀取的數(shù)據(jù)即是當(dāng)日的雨量日累計(jì),或?qū)?dāng)日兩個(gè)時(shí)刻的雨量相減即為對(duì)應(yīng)時(shí)間間隔的降雨強(qiáng)度。翻斗雨量計(jì)因結(jié)構(gòu)限制雨量測(cè)量的精度較低(為保證數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性通常精度為0.2mm,高精度0.1mm),因此短時(shí)間實(shí)時(shí)計(jì)算降雨強(qiáng)度將導(dǎo)致嚴(yán)重?cái)?shù)據(jù)波動(dòng)。以1分鐘間隔、0.1mm高精度雨量計(jì)為例,要達(dá)到數(shù)據(jù)均勻穩(wěn)定需要6mm/h的降雨強(qiáng)度,或可輸出的降雨強(qiáng)度的低值為6mm/h,這已經(jīng)達(dá)到大暴雨的級(jí)別,當(dāng)小于這個(gè)降雨強(qiáng)度時(shí)輸出的數(shù)據(jù)將根據(jù)降雨強(qiáng)度大小交替輸出0mm/h及6mm/h的數(shù)據(jù)。
延長(zhǎng)測(cè)量間隔時(shí)間是避免降雨強(qiáng)度波動(dòng)的常用方法,這樣可以提高精度的同時(shí)又導(dǎo)致降雨數(shù)據(jù)的時(shí)延增加及瞬時(shí)數(shù)據(jù)被平均的問(wèn)題。當(dāng)開(kāi)始降雨時(shí)降雨強(qiáng)度將逐漸增漲到實(shí)際的降雨強(qiáng)度,同樣降雨停止時(shí)也是逐漸地恢復(fù)。當(dāng)出現(xiàn)瞬間降雨時(shí)降雨強(qiáng)度僅輸出為較小的數(shù)據(jù)且延續(xù)時(shí)間會(huì)大于實(shí)際的降雨時(shí)間。我公司采集儀根據(jù)翻斗雨量計(jì)的特點(diǎn)可以提供1小時(shí)、30分鐘、10分鐘三個(gè)時(shí)間間隔的降雨強(qiáng)度數(shù)據(jù),以簡(jiǎn)化上位機(jī)對(duì)降雨強(qiáng)度的計(jì)算難度。降雨強(qiáng)度輸出數(shù)據(jù)為當(dāng)前時(shí)間到時(shí)長(zhǎng)內(nèi)降雨強(qiáng)度值,其數(shù)據(jù)更新時(shí)間分別對(duì)應(yīng)為1分鐘、30秒、10秒。因延長(zhǎng)了間隔時(shí)間降雨強(qiáng)度數(shù)據(jù)仍然有前面提到的問(wèn)題,所以上位機(jī)在處理數(shù)據(jù)時(shí)也要考慮到相應(yīng)問(wèn)題是否會(huì)影響到實(shí)際使用,并根據(jù)實(shí)際情況選擇相應(yīng)的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理。