[发明专利]一种高精度水面蒸发量测量装置及测量方法

说明书

本发明公开了一种高精度水面蒸发量测量装置及测量方法，所述测量装置包括测量部分和配合测量的水尺，所述测量部分包测量探头、供电模块和通讯模块，所述测量探头至少由照明光源、数据采集器及设置于外壳内的透镜组和线阵CCD构成，所述线阵CCD设置于所述透镜组后方并通过数据线连接所述数据采集器；所述数据采集器包括单片机、驱动电路、放大滤波电路和比较器电路。本发明的装置操作简单，适用范围广，测量成本低，具有极高的测量精度，可用于对测量精度有较高要求的科学试验中。所述测量方法建立在所述测量装置基础之上，本发明的方法测量过程中采样速度极快，采集到的数据经数字滤波后可精确测量蒸发量。

技术领域

本发明涉及水面蒸发量测量，具体的说是一种高精度水面蒸发量测量装置及测量方法。

背景技术

蒸发是地表热量平衡的组成部分，又是水量平衡的组成部分，是水循环要素中最直接受下垫面条件和气候变化影响的一项，蒸发又可减少辐射向感热的转化，增加空气湿度，提高最低气温及降低最高气温，起到调节气候的作用。水面蒸发是气象与水文研究的重要观测项目，指在一定时段内水分经蒸发而散布到空气中的量，它表征了陆面水分蒸发的特性，是水循环的重要组成。目前所使用的测定方法来看无外乎有两种：一是对于20 cm口径的小型蒸发器（皿）采用量筒定时测定水量变化，二是对于口径大于20 cm的中大型蒸发器（池），采用标尺（测针）测定水位变化。其中，小型蒸发器以其简单廉价、操作简便、模拟蒸发情况接近实际以及测量精度满足大多数工况需求的优点而被广泛应用。而目前主流的小型蒸发器装置的测量原理是超声波原理，它们均存在一定的局限性。其中，超声波原理主要存在以下局限性：测量精度低；在零下温度环境下测量不准确；在蒸发皿内缺水的条件下，容易造成传感器损坏。

发明内容

本发明的目的之一是提供一种高精度水面蒸发量测量装置，以解决现有水面蒸发量检测装置测量精度低、缺水条件下容易损坏的问题；另外，本发明同时提供一种基于该水面蒸发量测量装置的测量方法，达到简单、精确、快速测量蒸发量的目的。

本发明的目的之一是这样实现的：

一种高精度水面蒸发量测量装置，包括测量部分和配合测量的用于显示水位高度的水尺部分；所述测量部分包括接收水尺部分反射光的测量探头、为测量探头供电的供电模块和将测量探头的输出信号上传至上位机的通讯模块；

所述测量探头设置于水尺部分对面，其至少由照明光源、数据采集器以及设置于外壳内的透镜组和线阵CCD构成，其中，所述线阵CCD设置于所述透镜组后方并通过数据线连接所述数据采集器；所述数据采集器包括单片机、驱动电路、放大滤波电路和比较器电路：

所述单片机连接所述通讯模块和驱动电路、比较器电路，用于通过驱动电路实现对线阵CCD的驱动和捕获比较器电路的输出波形信号，并通过通讯模块将数据上传至上位机；

所述驱动电路连接单片机和线阵CCD，用于供单片机实现对线阵CCD的驱动；

所述放大滤波电路连接线阵CCD和比较器电路，用于对线阵CCD的输出信号进行放大滤波；

所述比较器电路连接放大滤波电路和单片机，用于对放大滤波后的信号进行二值化并输出波形信号。

所述的高精度水面蒸发量测量装置，在所述测量探头上设置有矫正机构，所述矫正机构可根据测量探头相对位置的变化矫正数据。

本发明的目的之二是这样实现的：

基于所述高精度水面蒸发量测量装置的水面蒸发量测量方法，包括以下步骤：

（1）开启照明光源，水尺部分对照射光线的反射光透过透镜组后成像在线阵CCD上，从而在线阵CCD的数据输出端得到与水尺部分呈一定比例的电信号；