[实用新型]光学法与称重法相结合的雨量计

说明书

技术领域

本实用新型涉及气象学降水测量领域，特别是涉及同时测量降水强度和降水类型的设备。 

背景技术

气象学意义上的降水量是指降落至地面未经蒸发、渗透或流失而积聚的水层深度。降水强度是指单位时间内的降水量，降水类型是指降水现象的天气现象分类，如：毛毛雨、雨夹雪等。 

雨量计是测定降水量和降水强度的气象仪器，目前常用的有雨量筒、翻斗式雨量计、虹吸式雨量计等。雨量筒是将雨水汇集到容器内，然后由人工进行计量；翻斗式雨量计是将雨水汇集均流后流入翻斗，通过翻斗的失衡翻转来计量雨量；虹吸式雨量计则是由雨水的液面上升来推动浮子进行雨水计量，容器满了后发生虹吸浮子会再回零。这几种雨量计普遍存在测量误差大、感应速度慢（少量降雨无反应）、无法获得降水类型等缺点。 

称重式雨量计是另一种精度较高的雨量测量仪器，其原理是采用称重传感器对雨量筒内汇集的雨水进行称重测量，由于采样分辨精度可以很高，所以可以达到很高的雨量或雨强的分辨率。然而由于存在传感器蠕变、调理电路的温度失调、外部的震动影响等因素，在没有降水时其传感器输出并不是一个恒定值，而是会经常出现虚警信号。称重式雨量计往往采用的是非虹吸式的收集瓶，因为虹吸时间段内的降水是无法感应的，这样为保证收集瓶不溢出，往往会采用很大的收集瓶容积。但量程的增加也降低了采样的分辨率，使得感应微弱降水增量的能力降低。 

在气象探测和研究领域，除了需要得到降水量信息外，往往还需要提供雨滴谱、速度谱、雨滴径比等等其他更具体的参数，而这些微观参数往往需要由光学雨量计来测量得到。光学雨量计一般采用光电二极管整列、线阵CCD或面阵CCD等作为传感器，配合发射光源对通过采样空间的雨滴进行光学测量。光学雨量计具有反应速度快、非接触测量，环境适应性好等优点，目前先进的光学雨量计往往都具备直接测量单个降水粒子从而获得雨滴谱和降水类型的能力。然而由于对雨量的测量不是直接测量，而是从雨滴的信号大小统计得到的，因此光学雨量计的雨量测量精度并不高。 

发明内容

要解决的技术问题：针对现有技术的不足，本实用新型提供光学法与称重法相结合的雨量计，解决现有技术中单独的雨量筒、翻斗式雨量计、虹吸式雨量计等存在测量误 差大、感应速度慢、无法获得降水类型等缺点，单独的称重式雨量计常出现虚警信号、需要大容量收集瓶、采样分辨率低等的缺陷，及单独的光学雨量计对微观参数测量精度不高的缺点。 

技术方案：为解决上述技术问题，本实用新型采用以下技术方案： 

光学法与称重法相结合的雨量计，包括发射光源系统和接收光学系统，所述发射光源系统与接收光学系统之间形成测量光路；所述测量光路的下方设置为雨水收集面，在所述雨水收集面处设置雨水承接器，所述雨水承接器连接至收集瓶，所述收集瓶为虹吸结构；所述收集瓶下方设置称重传感器；所述接收光学系统与称重传感器均接连至微处理器。 

进一步的，在本实用新型中，所述接收光学系统包括滤光片和阵列图像传感器，所述滤光片置于阵列图像传感器前方，所述阵列图像传感器为CCD线阵或图像面阵。所述滤光片可滤除非发射波长的杂散光；由于遮蔽或闪烁效应引起阵列图像传感器的信号变化，通过处理得到粒子的尺度、速度或其他图像信息。 

进一步的，在本实用新型中，所述雨水承接器为承接漏斗。 

光学法与称重法相结合的雨量计的雨水测量方法，所述发射光源系统发出的光通过采样空间后被接收光学系统接收；所述接收光学系统中的滤光片滤除非发射波长的杂散光，所述接收光学系统中的阵列图像传感器对采样空间中的降水粒子进行采样；所述降水粒子通过采样空间落入承接漏斗中并进入收集瓶；所述称重传感器对收集瓶和所收集的雨水重量进行称重；所述收集瓶带有虹吸管，当液面高度达到设定高度时发生虹吸，排空雨水；所述接收光学系统和称重传感器将同一时刻的测量结果信号发送给微处理器进行处理、综合后输出，当所述称重传感器检测到收集瓶发生虹吸时，所述微处理器将接收光学系统测得的雨量信号作为总雨量的补偿值。 

有益效果：本实用新型结合了光学法和称重法的优点对降水量和降水微观参数进行同时测量，由于雨水既通过采样空间，又落入收集瓶，所测量的是同一个对象，数据结果可以相互印证检查，这样就杜绝了虚警的发生；同时采用了两种性能互补的测量原理，对同一个采样空间的降水进行测量，可以发挥两种测量原理的优势，这样的测量结果既获得了精确的降水量测量，又得到了降水的微观统计参数。收集瓶可以采用虹吸瓶，在发生虹吸的时间段内对雨量的测量可以用光学雨量计的数据进行订正弥补，这样就可以减小采集瓶的容积，提高分辨率。