气象仪器课程报告
基于单片机的压力式雨量计系统设计专业电子信息工程
摘要
该测雨量系统由、压阻传感器电路、A/D转换电路、温度补偿电路及显示电路组成，以89C51单片机为主控单元，由压阻传感器电路测量降水对雨量计产生的压力，采用DS18B20单线数字式温度传感器测取温度，最后数据通过软件处理实现温度补偿，数据存放在单片机内存单元中，经程序解算后得到压力值，再由压力与雨量的关系得到雨量值，转换为BCD码，同时驱动四位数码管显示。
关键词：雨量计；压阻传感器；单片机；
1 绪论
1. 1前言
降水，在气象学上是指从天空降落到地面上的液态或者固态水。降水的测量包括降水量，降水时间，降水强度。降水量是指从天空降落到地面上的水，未经蒸发，渗透，流失而积聚在水平面上的水层深度，以mm（毫米）为单位。降水观测是气象观测的主要项目之一，主要为天气预报，气象情报，气候分析和气象科学研究，以及社会生产建设提供资料服务。为实现这一目的，就必须借助于降水观测仪器，雨量计是观测降水量最常用的仪器，广泛应用于气象观测，水文测量等领域。观测降水量的仪器通常有雨量器和自记雨量计，由于气候变暖后气象灾害日趋严重，因此对气象数据的采集、存储、处理的要求越来越高，以提高天气预报的正确率，延长预报的有效时间。
1.2降雨量观测仪器的种类及特点
1.2.1．雨量器
雨量器是直接观测降水量得器具，它是一个圆柱型金属筒，由承雨器，漏斗，储水瓶和雨量杯组成，雨量器下部放储水瓶收集雨水。观测时将雨量器里的储水瓶迅速取出，换上空的储水瓶，然后用特制的雨量杯测定储水瓶中收集的雨水，分辨率为O. lmm。当降雪时，仅用外筒作为承雪器具，待雪融化后计算降水量。用雨量器观测降水量的方法一般是采用2段制进行观测，即每日8时及20时各观测一次雨季增加观测段次，雨量大时还需加测。日雨量是以每天上午8时作为分界，将本日8时至次日8时的降水量作为本日的降水量。主要缺点是只能测量某一般时间内的降水总量不能反映降水起止时间，降水强度。且气象观测员需要在风雨中测量降水量，所劳动动强度还是比较大的，工作也不方便。1.2.2 称重式自记雨量计
这种仪器利用一个弹簧装置或一个重量平衡系统，将储水器连同其中积存的降水的总重量作连续记录。所有降水（包括固体和液体形式）在其降落时就记录下来，这种雨量计通常没有自动倒水的装置，其容积（在倒水前的最大蓄积量）相当于量程从l50mm到750mm，因为对固体降水在记录前不要求融化，因此承重式自记雨量计特别适用于记录雪、冰雹雨夹雪。缺点是无法区分降水形态，不能提共发生降水的准确时间，以及容易受风的抽吸的影响。使用称重式自记雨量计可以消除或者至少可以减少人工测量方法的某些潜在误差，也可以减少与人工观测误差或某种系统误差相关的随机误差，特别是蒸发误差和沾湿误差。
1.2.3 虹吸式（浮子式）雨量计
虹吸式雨量计自承水器，储水容器（又称浮子室）。自记记录部分和虹吸管等主要部件组成，当承水器将收集到的降水量，通过漏斗导管进入浮子室，浮于随着注入雨水的增加而上升，并带动自记笔在附有时钟的转筒上的记录纸画出曲线。记录纸上纵坐标表示雨量，横坐标表示时间，记录纸上记录下来的曲线是累积曲线，既表示雨量的大小，又表示降雨过程的变化情况，曲线的坡度表示降雨强度，虹吸式雨量计分辨率为0.1mm降雨强度适应范围0.01-4.Omm/min。但缺点是浮子室内一般只能积存lOmm的雨量，到达lOmm雨量时要排空存水，排空时的降水也会造成误差，且虹吸管容易发生故障，需要经常进行检定。
1.2.4 翻斗式雨量计
翻斗式雨量计由雨量传感器及信号记录器组成，雨水经承雨器进入对称的翻斗一侧，当接满O. 1mm雨量时，翻斗倾于一侧，另一侧翻斗则处于进水状态。每一次翻斗倾倒，都使开关接通电路，向记录器输送一个脉冲信号，记录器控制自记笔将雨量记录下来，如此往复即可将降雨过程测量下来，记录100次之后，将自动从上而下落到自记纸的零线位置，再重新开始记录。翻斗式雨量计分辨率为0. 1mm，降雨强度适用在4.Omm/min以内，由于结构上的原因，翻斗必须和雨水接触，夹带尘土的雨水，或者沙尘影响，都会影响雨量计的正常工作或者是降低其测量的准确性，且大雨时翻斗翻转水的损失，虽能减少但无法根除。
2 压力式雨量计的测量原理
2.1系统需求分析
根据我国气象部门制定的《地面气象观测规范》，对于地面气象观测站使用的自动气象站中雨量计的基本性能应该符合如下要求：
●降水强度测量范围：0-4mm/min（毫米／分）
●分辨力：0. 1mm
●测量准确度：（在0-4mm/min雨强范同）：
降水量≤lOmm，测量误差：±0. 4mm;
降水量> lOmm，测量误差：±(0. 4mm+1%F.S)
●自动采样时间：1次/min
2.2 降水量测量方案
图2.1雨量计示意图
雨水通过较大口径的承水器收集到小口径的量筒中，由于收集器与量筒的口径面积差距较大（承水器中=20cm），从而放大了雨水的液位高度。在量杯底部安装集成硅压力传感器来检测液位高度，从而换算成雨量值。另外设置了进水、排水电磁阀，以控制雨水进出，达到水位上限后，关闭进水阀，记录水位值并开启排水电磁阀排水至一定水位后关闭，并测量排放后的水位值，从而获得排放的降水量。
在遇到冰冻或降雪等情况，可能会堵住漏斗口，或无法实时测量时，可采用小功率的电热管来加热融化。
承水器口为正圆形，为保证其口径的准确不变形以及降落的雨水四溅，将口制成铜铸的金属圈，承水器可涂覆聚四氟乙烯等纳米材料，以减少雨水浸湿以及蒸发所带来的误差，并将器口制成内直外斜的刀刃形。承水器直径为20mm。
下面放置的量杯是一个特制的玻璃杯，雨量杯的内直径为40mm，由于雨量杯的口面积比承水器的口面积小的多，即使雨量器收集的水量不多，水层不深，但是将水倒入雨量杯后，却显得有很高的高度，这样就可以提高测量的准确度。
下面介绍下，压强和雨量值的换算：
（1）雨量杯中液位高度与实际雨量值的换算：
如果将承水器(承水器量程为20 cm)内积聚H=1mm的水流入雨量杯（雨量
杯量程为4cm）中产生的高度为H1=25mm。
V=H×S；
式中S为承水器口面积，H为降雨量，V为承水器内的体积，S1为雨量杯内截面积水深为H1，则H×S= S1×H1由此可得；
H1=H×S/S1=H×(π×10×10)／(π×2×2)=H×25=25mm
（2）每1mm降水量产生的压强：
压强公式为P=F/S，此时在传感器表面的压力即为雨量的重力，即F=G G= mg
m=ρV
V=SH
由上述几式可得
F=G=mg=ρVg=ρSHg
由此可知P=ρgH，水的密度在4℃时为103千克／米3或1克／立方厘米(1.0×103kg／m3，g=9. 80665 m／s2)
如果将雨量器内积聚为H=lmm的水流入雨量杯中，产生的压强为
P=9. 80665×(1.0×103)×(25×103 )Pa =245Pa
即每1mm的降水量产生245Pa的压强。
由于传感器所测量水柱的压力量程很小，仅2kPa左右，属于微压力传感器，正常情况下难于取得高精度。因此为提高压力的测量精度，采用了恒流源供电，特殊的非线性、温度等补偿及校正措施，从而确保精度。确保压力测量精度优于0.1%，即在200mm水位高度时，保证0. 2mm的液位精度。
经过换算成实际的降水量时，还需除以雨量计收集器与量筒的口径面积比25。因此降水量的测量精度还可进一步提高，完全可以满足世界气象组织对降水量测量的要求。
2.3压阻传感器
本文选用压阻式压力传感器来进行雨量的测量，压力传感器根据测量原理的不同，可以分为应变式压力传感器，压阻式压力传感器，压电式压西传感器咀及压磁式压力传感器。
压阻式传感器与其他类型传感器相比有如下优点：
●频率响应高
由于没有活动部件，其本身就是一个固定部件，因此固有频率很高，目前
压阻式传感器的固有频率达1. 5MHz 以上，这一特点对于系统的动态测量是十分重要的。
●体积小，可微型化
由于采用了集成电路的工艺方法，因而硅膜片敏感元件可做得很小，这就使得传感器结构微型化。传感器的外径一般可以达0. 8mm ，最小可达0.25mm ，这是其他类型传感器目前还达不到的。
●精度高
目前压阻式传感器精度一般为0. 1%-0.5%，最高可达0.01%。
●灵敏度高。
它比金属应变计的灵敏度高很多倍，有些场合可以不加放大器。
● 由于压阻式传感器无活动部件，所以它工作可靠，耐振，耐冲击，耐腐蚀，抗干扰力强，可工作在恶劣的环境条件中。
2.3.1压阻效应
压阻式传感器是利用单晶硅材料的压阻效应制成的。单品硅材料受到力的作用后，其电阻率就要发生变化，这种现象称为压阻效应。
根据欧姆定律，对于导体或者半导体材料，其电阻R 可以用下式表示： R=ρL/A (2.1) 微分后得
L dL d R dR )21(μρρ++= (2.2) 引用
πσρρ=d ，则式2.2可写成 εεμσμπσK E L
dL R dR =++=++=)21()21(，式中μσ21++=E K 对金属来说，E π很小，可以忽略不计，而泊松比μ= 0.25 ~0.5，故金属丝的灵敏度系数Ko 近似为Ko=1+2μ ≈1.5~2
对半导体材料而言， E π比(1+2μ)大得多，故(1+2μ)可以忽略不计，而压阻系数
π= (40~80)×1011-m 2/N ，弹性模量E=1.67×1011
Pa ，故Ks=πE ≈50 ~100 由此可见Ks =(50 ~100)Ko ，此式表示，硅压阻式传感器灵敏度系数Ks 是金属应变
计灵敏度系数Ko50 -100倍。由于半导体材料πσ比(1+2μ)大很多，因而其电阻相对变化可写为：
πσρρ=?=?R R (2.3)
式中π—压阻系数；σ—应力；ρ—半导体祠料的电阻率。可见，半导体材料电阻的变化率?R／R主要是由△p／p引起的，这就是半导体的压阻效应。
在弹性变形限度内，硅的压阻效应是可逆的，即在应力的作用下硅的电阻发生变化，而当应力除去时，硅的电阻又恢复到原来的数值。应力作用在硅晶体，使它的电阻发生变化，这是压阻效应的物理解释。依据Herring关于半导体多能谷道带／价带模型的公式，当力作用于硅晶体时，晶体的晶格产生形变，它使载流子产生从一个能谷到另一个能谷的散射，载流子的迁移率发生变化，扰动了纵向和横向的平均有效质量，使硅的电阻率发生变化。这个变化随硅晶体的取向不同而不同，即硅的压阻效应与晶体的取向有关。
2.3.2压阻传感器工作原理
压阻式压力传感器是在硅片上制造出4个等值电阻，组成电桥电路，没有压力时，输出电压为0；当有压力作用时，则由电压输出，且输出的电压与所受的压力成比例，因而根据输出电压的大小就可以得出压力的大小。压阻式压力传感器工作原理图如图2.2所示。
图2.2压阻式压力传感器工作原理图
3.系统硬件设计
3.1系统总体结构
系统的硬件设计包括传感器的选择及数据的处理，数据显示等内容，系统主要由五大部分组成：（1）压力式雨量计（即传感器电路）；（2）非线性校正电路（即温度补偿电路）；（3）数模转换电路；（4）单片机（五）89C51驱动的LED 显示电路。系统的硬件结构图如图3.1示。
3.2传感器电路
3.2.1传感器的选择
传感器的选择标准主要有以下三点：一、能否达到既定的测量精度要求；
二、在满足测量精度的情况下，尽量使用低功耗的传感器，这是由于本系统的设计电源是采用电池供电；三、传感器要能满足被测介质和使用环境的特殊要求，例如在高温、低温下的工作情况以及防腐等。
根据以上的传感器选择标准以及系统需求本系统选择了ICSensors公司的154N型硅压阻式传感器，具有较好的迟滞特性，分辨率为0. 1%，但温度系数及线性较差，需要进行温度及非线性补偿。传感器采用1.0mA的恒流供电方式，而不采用恒压源的供电方式，可以减小温度对电阻阻值的影响，其外壳采用316不锈钢封装结构。外界压力通过316不锈钢膜片及内部灌充硅油传递到传感器件敏感元件上。
图3.2压阻式传感器外观及导线编号
图3.3压阻式传感器电路
传感器供电为1.0mA的恒流输入，由单片机的P1.7引脚提供，传感器5、6脚之间的增益调节电阻使传感器在经过外部差分放大后达到满量程3V的输出值。
3.2.2压力传感器的非线性校正
压阻式压力传感器相当于一个四电阻的电桥。半导体电阻有温度系数，会产生温度误差；利用压力传感器进行高精度测量时，就要对压力传感器因温度变化引起的误差进行补偿，否则就会使测量的结果偏离实际数据很大。环境温度的变化会相应地引起传感器参数的变化：零位输出电压、灵敏度和桥臂电阻。零位输出电压是指在不加任何压力下电桥输出电压，灵敏度是指电压激励型标准化输出幅度，该灵敏度表现为负温度系数，即随着温度增长而减少。同时电桥电阻随着温度而变化，其温度系数为正值。三者之中电桥电阻的温度敏感度是温度补偿的一个关键设计因素。
对压力传感器由于温度变化引起的非线性可以从硬件和软件上进行补偿，由于考虑到精度和实际情况，本设计采用简单的温度补偿电路。即采用DS18B20单线数字式温度传感器测取温度，最后数据通过软件处理实现温度补偿。
图3.4DS18B20与单片机的链接
DS18B20将半导体温敏器件、A/D转换器、存储器等集成在一个很小的电路芯片上，测温时无需任何外部元件。它具有独特的单线接口方式，即与单片机链接时仅占用一个I/O（P1.6）端口，可以通过数据线直接供电，具有超低功耗工作方式。测量温度范围为-55℃~+125℃，在-l0℃-+85℃范围内，精度为±0.5℃。可编程的分辨率为9~12位，对应的可分辨温度分别为0.5℃、0.25℃、0. 125℃和0.0625℃，可实现高精度测温。在9位分辨率时最快能在93. 75ms内把温度转换为数字值，12位分辨率时最快是750ms。测量结果直接以数字量输出，以“一线总线”方式串行传送给CPU，具有极强的抗干扰纠错能力。因此，特别适合用于为温度补偿提供温度参数的用途中。可以克服模拟传感器与微处理器接口时，需要A/D转换器和复杂的外围电路的弊端，可以提高系统可靠性、降低成本、缩小体积。并且现场温度直接以一线数字方式传输，提高了系统的抗干扰性，适合用于恶劣环境中的现场温度测量。
DS18B20有多种应用工作方式，在本设计中采用的是外部电源供电方式，这种工作方式稳定可靠，抗干扰能力强，电路也比较简单。在外部电源供电方式下，DS18B20工作电源由VDD引脚接入，此时I／0线不需要上拉，可以保证转换精度。GND引脚不能悬空，否则不能正常工作，读取温度总是85℃。DS18B20的测温原理是通过温度对振荡器频率的影响来测量温度的。存储在内部温度寄存器的值就是被测温度值，这个值以16位二进制补码的形式存在。温度值由微处理器通过读取存储器命令读出，经过取补和十进制转换，可得到实测温度值。
3.3 A/D转换电路
TLC0832是美国德州仪器公司生产的8位串行模数转换器，有两个可多路选
择的输入通道，与单片机或控制器通过三线接口连线，性能比较高。
TLC0832芯片具有以下特点：
（1）8位分辨率；
（2）5V单电源供电，基准电压为5V；
（3）输入模拟信号电压范围为0~5V；
（4）输入和输出电平与TTL和COMS兼容；；
（5）可直接和微处理器接口或独立使用；
（6）在串行时钟为250KHz时，转换时间为32μs，总非调整误差为±1LSB，使用十分方便；
（7）有两个可多路选择的模拟输入通道。
TLC0832DIP封装的引脚分配图如下图3.5所示：
图3.5 TLC0832DIP封装的引脚分配图
各引脚说明如下：CS为片选端，低电平有效；CH0，CH1为模拟信号输入端；DI为多路器地址选择输入端；DO为模数转换结果串行输出端；CLK为串行时钟输入端；GND为电源地；VCC/REF为正电源端和基准电压输入端。
当CS为低电平时，启动A/D转换，在整个转换过程中CS必须始终为低电平，连续输入10个脉冲完成一次转换，数据从第2个时钟开始输出。转换结束后应将CS置为高电平，当CS重新拉低时将开始新的一次转换。
TLC0832通过串行接口与CPU相连来传送控制命令，可用软件对通道和输入端进行选择和配置。转换开始后，器件从CPU接收时钟，在一个时钟的时间间隔前导下，以保证输入多路器稳定。在转换过程中，转换的数据同时从DO端输出，并以最高位（MSB）开头。在经过8个时钟后，转换完成，当CS变高时，内部所有寄存器清零，此时，输出电路变为高阻态。DI和DO端可以连在一起，通过一根线连到处理器的一个双向I/O口进行控制。TLC0832的地址是通过DI端移入来选择模拟输入通道，同时也决定输入是单端还是差分输入。
在本设计中，TLC0832的连接电路如图3.6所示，P1.2连接CS 端，由P1.1提供串行时钟，DO 和DI 由P1.0控制，CH0悬空不用，CH1为与压阻式传感器电路测得的电势成比例的电压信号。
图3.6 TLC0832部分电路
3.4 单片机选择及部分功能简介
3.4.1单片机选择
MCU 是整个系统的控制核心，由于温度测量系统的接口方便，综合考虑整个系统，选用美国ATMEL 公司生产的AT89C51型单片机。AT89C51是一种带4K 字节闪烁可编程可擦除只读存储器的低电压，高性能CMOS 8位微处理器。单片机的可擦除只读存储器可以反复擦除100次。该器件采用ATMEL 高密度非易失存储器制造技术制造，与工业标准的MCS-51指令集和输出管脚相兼容。由于将多功能8位CPU 和闪烁存储器组合在单个芯片中，ATMEL 的AT89C51是一种高效微控制器，其外观引脚图如下：
图3.7 AT89C51外观引脚图 TLC0832 GND
AT89C51提供以下标准功能：4k字节的flash闪速存储器，128字节内部RAM，32个I/O口线，两个16位定时/计数器，一个5向量两级中断结构，一个全双工串行通信口，片内振荡器及时钟电路。同时，AT89C51可降至0hz的静态逻辑操作，并支持两种软件可选的节电工作模式、空闲方式停止CPU工作，但允许RAM，定时/技术器，串行通信口及中断系统继续工作。掉电方式保存RAM 中的内容，但振荡器停止工作并禁止其他所有部件工作指导下一个硬件复位。
AT89C51共有4个双向的8位并行I/O端口，分别为P0~P3，共有32根口线，端口的每一位均由锁存器、输出驱动器和输入缓冲器所组成。P0~P3的端口寄存器属于特殊功能寄存器系列。这四个端口除了可以按字节寻址外还可以位寻址。其中P0口为漏极开路作为输出使用时应外加上拉电阻，P3口既可以做为普通I/O口使用，还可以作为特定的功能引脚。虽然51单片机只有一个串口接口，但其I/O口既可以用字节寻址也可以位寻址，这样在实际应用中，我们就可以通过模拟不同总线的时序特征来实现各种数据的传输。
AT89C51单片机内部有一个功能强大的全双工的一部通信串口。其串行口有四种工作方式：分别为同步通信方式、8位异步收发、9位异步收发（特定波特率）、9位异步收发（定时器控制波特率）。它有两个物理上独立接收发送缓冲器SBUF，可同时发送、接收数据。波特率可由软件设置片内的定时器来控制，而且每当串行口接收或发送1B完毕，均可发出中断请求。
3.4.2 AT89C51单片机的SPI实现
对于不带SPI串行总线接口的AT89C51单片机来说，可以使用软件来模拟SPI的操作，包括串行时钟、数据输入和数据输出。对于不同的串行接口外围芯片，它们的时钟时序是不同的。对于在SCK的上升沿输入（接收）数据和在下降沿输出（发送）数据的器件，一般应将其串行时钟输出口P1.1（模拟MCU 的SCK线）的初始状态设置为1，而在允许接口后再置P1.1为0。这样，MCU在输出1位SCK时钟的同时，将使接口芯片串行左移，从而输出1位数据至MCU 的P1.3口（模拟MCU的MISO线），此后再置P1.1为1，使单片机从P1.0（模拟MCU的MOSI线）输出1位数据（先为高位）至串行接口芯片。至此，模拟1位数据输入输出便宣告完成。此后再置P1.1为0，模拟下1位数据的输入输出，依此循环8次，即可完成1次通过SPI总线传输8位数据的操作。对于在SCK 的下降沿输入数据和上升沿输出数据的器件，则应取串行时钟输出的初始状态为0，即在接口芯片允许时，先置P1.1为1，以便外围接口芯片输出1位数据（MCU 接收1位数据），之后再置时钟为0，使外围接口芯片接收1位据(MCU发送1位数据)，从而完成1位数据的传送。
3.5 单片机控制的显示电路
本设计使用的是一个四位共阳数码管，采用动态显示方式。当89C51单片机的P0口总线负载达到或超过P0最大负载能力时，必须接74LS245等总线驱动器。其电路如图3.8所示。其中74LS245的片选跟三态控制引脚接地，数据由单片机向数码管传输。数码管的位的选择通过8550三级管进行控制，三级管基极通过限流电阻跟单片机的I/O口相连接，当端口为高电平时，三极管截止，当给端口为低电平时三极管导通，数码管相应的位被选中。这样可方便地对数码管每一位进行单独控制。R3-R10为限流电阻取值170Ω～500Ω现取240Ω。为保证三极管可靠开通关断，且要求数码管的亮度适量较高，基极电阻 R11-R14 可适量取小值，本设计取基极电阻为470Ω。
图3.8数码管显示电路
74LS245是我们常用的芯片，用来驱动led或者其他的设备，它是8路同相三态双向总线收发器，可双向传输数据。其引脚图如下：
图3.9 74LS245引脚功能图
74LS245还具有双向三态功能，既可以输出，也可以输入数据。
当89C51单片机的P0口总线负载达到或超过P0最大负载能力时，必须接入74LS245等总线驱动器。当片选端E低电平有效时，DIR=“0”，信号由 B 向A 传输；（接收）DIR=“1”，信号由 A 向 B 传输；（发送）当E为高电平时，A、B均为高阻态。由于P2口始终输出地址的高8位，接口时74LS245的三态控制端1G和2G接地，P2口与驱动器输入线对应相连。P0口与74LS245输入端相连,E端接地，保证数据线畅通。89C51的/RD和/PSEN相与后接DIR，使得RD且PSEN有效时，74LS245输入（P0.1←D1），其它时间处于输出（P0.1→D1）。
4.系统软件设计
4.1 软件总体流程设计
软件设计采用单片机的C语言或汇编语言编程，运用模块化程序设计思想，对不同功能模块的程序进行分别编程，以便移植或调用，这样使软件层次结构清晰，有利于软件的调试修改。
4.2 系统软件实现原理
按照本系统的测雨量需要，需要得到压阻式传感器测得的电势和DS18B20测得的温度进行计算以得到水的压力。DS18B20测得的温度是数字信号，通过P1.6脚送入单片机，由单片机计算其温度，并查表得到该温度对应的补偿电势，存入内存中。压阻式传感器测得的电势通过放大电路进行放大，进入模数转换器变为数字信号，采样结果通过P1.0引脚送入单片机内部，由单片机计算出原始电势，并与内存中的补偿电势相加，即得到真实的电势值，再由压力与电势的关系，得出相应的压力值，再由压力值换算成雨量，最后将雨量转换为BCD码，并通过P0将数据发送出去，驱动数码管显示正确雨量值。
4.3 系统程序构建
压力式雨量计测雨量系统软件部分采用模块化设计思想，将系统分为主程序、初始化处理模块、A/D转换模块、温度补偿模块、压力处理模块、显示模块、为了实现每隔一分钟刷新一次测得的雨量值，再加入等待一分钟模块，其软件系统的主程序实现流程如图4.1所示。
图4.1
5.结论
本文研制了基于压力敏感器件的雨量传感器，选择了ICSensors公司的154N 型硅压阻式传感器，具有较好的迟滞特性，分辨率为0. 1%，但温度系数及线性较差，需要进行温度及非线性补偿，设计出弱小信号差动放大电路及基于51单片机系统的数据采集处理系统，通过对压力信号的实时采集及计算，获取基于压力信号的降水量实测结果，另外，雨量计的承水器可涂覆聚四氟乙烯等纳米材料，以减少雨水浸湿以及蒸发所带来的误差，该传感器能满足降水强度的实时监测要求，并具有更加精确、稳定、可靠的性能。
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1、安装方法：雨量计的安装应严格按照现行水文规范进行。 （1）雨量计安装高度。雨量计承雨器口在水平状态下至观测场地面的高度应为0.7m。 （2）雨量计安装时，应用水平尺校正，使承雨器口处于水平状态。 （3）雨量计应固定于混凝土基座上，基座入土深度以确保雨量计安装牢固，遇暴风雨时不发生抖动或倾斜为宜。 （4）基座的设计应考虑排水管和电缆通道。 （5）信号输出电缆为两芯屏蔽线，电线接头从仪器底座的橡胶电缆护套穿进后打结，固定在雨量计内计量组件上方的接线架上。 （6）接线后，调整调平螺帽，使圆水泡居中，即表示计量组件处于水平状态，然后用螺钉锁紧。 （7）用手轻轻拨转翻斗部件，检查接受部分的信号是否正常。 （8）套上筒身，用三个螺钉锁紧。至此，仪器安装完毕。 2、注意事项。 （1）严格按照安装方法进行安装。 （2）连接雨量计的信号线屏蔽层应悬空（因信号线的另一端已连接监测仪），否则，不仅屏蔽效果不好，且容易导致雷击。 （3）雨量计引出的信号线一般应采用线管保护后入地，尽量避免架空，安装牢靠，防止意外拉断，确保信号畅通、可靠。 （4）安装完毕，检查所有接头，紧固螺丝等是否牢固。 （5）在离开现场前，观察雨量计周边环境，看有没有可能遮蔽雨量计的障碍物，如果有的话，应彻底清除。 3、雨量计的现场测试 现场调试时应使用量杯进行3次人工注水试验(每次注水10mm，5至10分钟内均匀注完水量)，并观测仪器记数是否与所注入水量一致（为保证数据的精度，可以采用医用输液器点注观察）。测试误差在±0.2mm/10mm（半斗左右），超过误差应进行调整。每次测试后一定要作好记录，以便整编时能清除测试数据。
翻斗式雨量计（脉冲型）1. 雨量计介绍 1.1雨量计概述 降水量测量一次仪表其性能符合国家标准GB/T 21978.2－2014《降水量观测要求》要求。 本仪器的核心部件翻斗采用了三维流线型设计，使翻斗翻水更加流畅，且具有自涤灰尘、容易清洗的功能。 1.2雨量计构造特点 如图1所示，本仪器由承雨口1、滤网2、引水漏斗3、翻斗支架4、翻斗5、翻斗轴套6、倾角调节装置7、水平调节装置8、恒磁钢9、干簧管10、信号输出端子11、排水漏斗12、底座13、不锈钢筒身14、底座支承脚15等组成。其中，翻斗支架4上安装有翻斗轴套6和圆水平泡、干簧管支架和信号输出端子。与其它翻斗式雨量计不同，本仪器的翻斗轴套为一体化旋转式定位结构，翻斗5通过翻斗轴安装在2个轴套的宝石轴承中，使翻斗的装、拆更加方便，也无需再调整两个轴套之间的距离，给现场安装带来了方便。 仪器的翻斗为三维流线型设计，并设计有下垂式弧面导流尖，其造型美观流畅、翻水性能更好且易清洗维护。 仪器的引水漏斗与翻斗支架为紧配合安装，一般情况下不必取下引水漏斗。 仪器的水路通道部件引水漏斗、翻斗及排水漏斗用进口优质透明材料制作，使仪器动态工作过程观测更为一目了然。 仪器的翻斗上装有两个恒磁钢，干簧管支架上装有两个干簧管，仪器出厂时磁钢与干簧管均已调整在合适的耦合距离上，使仪器输出信号与翻斗翻转次数有确定的比例关系。仪器两路信号输出中的一路用作现场记数计量，另一路用作遥测报信。本仪器与遥测终端机连接时，应配有匹配的接口电路，以防止因干簧管抖动和因翻斗回跳引发的计数、报讯错误。 仪器已将翻斗倾角调整螺丝锁定在最佳倾角基点位置上并对倾角螺钉作了点红漆漆封处理，用户现场安装仪器时只需将翻斗按照本说明书相关要求将翻斗安装在翻斗支架上的2个轴套中并将翻斗支架调水平使水平泡位于中心位置即可投入使用，不必现场再调整翻斗倾角。 1.3
四、翻斗式雨量计安装调试（15分） （一）操作要求 在指定地点对翻斗式雨量计（JDZ05型）进行安装、注水试验；对雨量采集器（DT350型）进行安装、初始化；雨量计与采集器的连接、调试与试验数据的清除。整理计算出注水检查精度。 （二）主要内容 1、在指定地点检查并安装翻斗式雨量计。安装雨量计、承雨口水平检查、翻斗安装检查、干簧管检查与调整、圆水准调平、人工注水试验、信号输出检查。 2、在指定地点检查并安装、初始化雨量采集器。 3、雨量计与雨量采集器的连接、调试与试验数据的清除。电源电压测量与更换、雨量采集器初始化并与人工注水连测、试验数据删除。 4、记录并整理成果。 （三）操作程序 1、选手入场后，最多有2分钟的准备时间并向裁判示意已做好操作准备；由裁判宣布计时开始，选手才能进入操作程序； 2、大项有三个。即：（1）在指定场地对翻斗式雨量计（JDZ05型）进行安装、注水试验；（2）对雨量采集器（DT300型）或（DT350型）进行安装、电池测量（标准电压12V，测量电压在10.6-14.4V为正常值）初始化；（3）雨量计与采集器的连接、注水（考场提供20ml左右的试验用水）联试与试验数据的清除。注水联试误差在±5%之内为合格。 3、采集器初始化参数有裁判在赛前准备时间内提供。参数包括：时钟、站号、存储间隔、波特率。 4、全部操作完成后，选手应向裁判提交成果并主动示意已完成，裁判计时终止。 （四）时间规定 1、规定操作时长为20分钟。 2、在规定的时间内未完成全部的操作，按实际完成的内容计分； 且速度校正系数k为0.85。 3、在规定时间内完成可获得奖励，速度校正系数k为 K=0.85+0.15(Tmax-T)/(Tmax-Tmin) 上式中Tmax为规定操作时间长（20分钟）；T为选手完成历时（分钟），Tmin为所有选手中操作完成时间最短的完成历时（分钟）。 4、最后得分数为：K*A（A为操作总分，K为速度校正系数）。
雨量计使用措施 为了贯彻落实雨季三防工作方案，做好降雨量的观测，确保雨量计能够正常使用，制定雨量计使用措施： 1.虹吸式雨量计工作原理 雨水由筒口收集后流入一测量筒内，筒内的浮筒随之上升，当筒内贮满10毫米降雨时，发生一次短时的虹吸作用，将其内的水排净，使浮子重新开始从零位记录。浮子上的笔尖则在钟筒上记下降雨量随时间的累积过程。 2.开始使用前必须按顺序进行调整检查： ⑴调整零点，往承水器里倒水，直到虹吸管排水为止。待排水完毕，自记笔若不停在自记纸零线上，就要拧松笔杆固定螺钉，把笔尖调至零线再固定好。 ⑵用10mm清水，缓缓注入承水器，注意自记笔尖移动是否灵活；如摩擦太大，要检查浮子顶端的直杆能否自由移动，自记笔右端的导轮或导向卡口是否能顺着支柱自由滑动。 ⑶继续将水注入承水器，检查虹吸管位置是否正确。一般可先将虹吸管位置调高些，待10mm水加完，自记笔尖停留在自记纸10mm刻度线时，拧松固定虹吸管的连接螺帽，将虹吸管轻轻往下插，直到虹吸作用恰好开始为止，再固定好连接螺帽。此后，重复注水和调节几次，务必使虹吸作用开始时自记笔尖指在10mm处，排水完毕时笔尖指在零线上。 3.观测和记录 自记记录供自动站雨量缺测时，整理各时降水量及挑选极值用。遇固体降水时，处理方法同翻斗式遥测雨量计。 ⑴自记纸的更换 ①无降水时，自记纸可连续使用8-10天，用加注1.0mm水量的办法来
抬高笔位，以免每日迹线重叠。 ②有降水（自记迹线上升≥0.1mm）时，必须换纸。自记记录开始和终止的两端须做时间记号，可轻抬自记笔根部，使笔尖在自记纸上划一短垂线；若记录开始或终止时有降水，则应用铅笔做时间记号。 ③当自记纸上有降水记录，但换纸时无降水，则在换纸前应作人工吸虹（给承水器注水，产生吸虹），使笔尖回到自记纸“0”线位置。若换纸时正在降水，则不作人工虹吸。 ⑵自记纸的整理 ①在降水微小的时候，自记迹线上升缓慢，只有累积量达到0.05mm或以上的那个小时，才计算降水量。其余不足0.05mm的各时栏空白。 4.维护 ⑴在雨季，每月应将盛水器内的自然排水进行1-2次测量，并将结果记在自记纸背面，以备使用资料时参考。如有较大误差且非自然虹吸所造成，则应设法找出原因，进行调整或修理。 ⑵虹吸管与浮子室侧管连接处应紧密衔接，虹吸管内壁和浮子室内不得沾附油污，以防漏水或漏气而影响正常虹吸。浮子直杆与浮子室顶盖上的直柱应保持清洁，无锈蚀；两者应保持平行，以减小摩擦，避免产生不正常记录。 ⑶定期为自记钟上弦，防止自记钟不转或转速过慢使记录不准确。 ⑷定期检查自记笔芯，确保笔芯能够正常使用。 ⑸非工作人员禁止私自操作雨量计
翻斗雨量计的误差分析 刘振东，舒大兴 河海大学水资源环境学院，南京（210043） E-mail：lzhdong@https://www.doczj.com/doc/e211763190.html, 摘 要：本文介绍了翻斗雨量计的工作原理并说明了分辨率为0.1mm的翻斗雨量计在实际中应用的必要性。通过人工模拟降雨的方法分析了分辨率为0.1mm的翻斗雨量计的翻斗计量误差并且给出了雨强与翻斗计量误差关系图，最后得出误差分析的结论。 关键词：翻斗雨量计，误差，雨强 1.引言 在一定时段内，从云中降落到水平地面上的液态或固态（经融化后）降水，在无渗透、蒸发、流失情况下积聚的水层深度，称为该地该时段内的降水量。雨量计是用于测量一段时间内累积降水量的仪器。传统的雨量观测方式大多是以人工雨量筒和虹吸式自记雨量计为主要观测仪器。近年来随着科学技术的日新月异，社会对雨量信息的实效性和时效性要求日益增高，传统雨量观测手段已难以满足以微电脑芯片自动处理为依托的雨量自动采集、固态存储和雨量遥测的时代要求, 翻斗式雨量计是一个可以将实时观测雨量数据数字化的重要雨量观测仪器, 因而在雨量观测新技术推广方面得到广泛应用。雨量传感器的灵敏度（分辨率）和测量精度是翻斗雨量计固有的矛盾，即低分辨率的翻斗雨量计能较好的测得微雨，保证测量降雨的可靠性，但其精度往往较差，而高分辨率的翻斗雨量计虽然有比较高的测量精度，对微雨却往往感应不到其发生，导致降雨资料的不完整。降水量观测规范规定，需要控制雨日地区分布变化的基本雨量站和蒸发站必须记至0.1mm；不需要雨日资料的雨量站可记至0.2mm；多年平均降水量大于800mm的地区可记至0. 5mm。[1]但目前我国大部分水文站使用的翻斗雨量计的分辨率都是0.2mm或0.5mm，主要原因是由于分辨率为0.1mm的翻斗雨量计在雨量观测的精度上偏低。本文以分辨率是0.1mm的翻斗雨量计为研究对象，探讨其误差的来源，以期能为翻斗雨量计的实际应用提供理论性参考。 2.翻斗雨量计的工作原理 翻斗式雨量计，分传感器和固态存储器两部分。传感器是一个翻斗式机械双稳态称重机构。它采用中间隔板间开的两个完全对称的三角形容器，中隔板可绕水平轴转动，类似于跷跷板的原理。工作时两侧容器轮流接水，当一侧容器装满一定量雨水时(根据灵敏度不同而定) ，由于重心外移而翻转，将水倒出，随着降雨持续，将使翻斗不断的左右翻转。在翻斗的轴上固定有磁钢，在漏斗的偏下方有固定的干簧继电器或霍尔元件，如图1所示。在翻斗翻转过程中磁钢的位置在①②两个位置之间往复运动，当磁钢接近干簧继电器或霍尔元件时开关闭合，离开一定距离时，开关断开，于是就产生一个计数脉冲。固态存储器则负责将传感器传来的脉冲计数,然后以各种方式记录下来[2]。
WEISER 安装使用前请详细阅读说明书 V09.01 单价：1800 中国江苏
JD05型翻斗式雨量计使用说明书 1概述 本仪器为降水量测量一次仪表，其性能符合国家标准GB/T11832-2002《翻斗式雨量计》和国家标准GB/T11831-2002《水文测报装置遥测雨量计》相关要求。 本仪器的核心部件翻斗采用了三维流线型设计，使翻斗翻水更加流畅，且具有自涤灰尘、容易清洗的功能。 2构造、特点 如图1所示，本仪器由承雨口1、滤网2、引水漏斗3、翻斗支架4、翻斗5、翻斗轴套6、倾角调节装置7、水平调节装置8、恒磁钢9、干簧管10、信号输出端子11、排水漏斗12、底座13、不锈钢筒身14、底座支承脚15等组成。其中，翻斗支架4上安装有翻斗轴套6和圆水平泡、干簧管支架和信号输出端子。 与其它翻斗式雨量计不同，本仪器的翻斗轴套为一体化旋转式定位结构，翻斗5通过翻斗轴安装在2个轴套的宝石轴承中，使翻斗的装、拆更加方便，也无需再调整两个轴套之间的距离，给现场安装带来了方便。 本仪器的翻斗为三维流线型设计，并设计有下垂式弧面导流尖，其造型美观流畅、翻水性能更好且易清洗维护。 本仪器的引水漏斗与翻斗支架为紧配合安装，一般情况下不必取下引水漏斗。 本仪器的水路通道部件引水漏斗、翻斗及排水漏斗用进口优质透明材料制作，使仪器动态工作过程观测更为一目了然。 本仪器的翻斗上装有两个恒磁钢，干簧管支架上装有两个干簧管，仪器出厂时磁钢与干簧管均已调整在合适的耦合距离上，使仪器输出信号与翻斗翻转次数有确定的比例关系。仪器两路信号输出中的一路用作现场记数计量，另一路用作遥测报信。本仪器与遥测终端机连接时，应配有匹配的接口电路，以防止因干簧管抖动和因翻斗回跳引发的计数、报讯错误。 本仪器出厂时已将翻斗倾角调整螺丝锁定在最佳倾角基点位置上并对倾角螺钉作了点红漆漆封处理，用户现场安装仪器时只需将翻斗按照本说明书相关要求将翻斗安装在翻斗支架上的2个轴套中并将翻斗支架调水平使水平泡位于中心位置即可投入使用，不必现场再调整翻斗倾角。 3主要技术参数 3.1 承雨口径：φ20000.60mm；刃口锐角：40o～45 o 3.2分辨力：0.2mm；0.5mm；可选 3.3测量准确度：≤±3%（室内人工降水、以仪器自身排水量为准） 3.4雨强范围：0.01mm～4mm/min（允许通过最大雨强8mm/min） 3.5发讯方式：双触点通断信号输出 3.6工作环境： 环境温度：0～50℃ 相对湿度；<95%(40℃) 3.7尺寸重量：2.5kg
RTU的安装和调试 （试行） 适用范围 本安装方法适合本公司包括:RTU遥测终端机的安装和调试。主要遵循的标准 定义及缩略语 无 安装方法 安装工具和资料及数量
需要辅材 膨胀螺栓、螺栓等 安装前的准备工作 安装工具和资料(4.1)需要到位 各种辅助材料(4.2)需要到位 需要2个以上的安装人员进行操作 安装步骤及要求 1.接好雨量计和水位计等传感器。 2.检查GPRS/GSM通信终端天线是否连好。 3.用笔记本电脑对GPRS/GSM通信终端进行基本参数配置（包括：中心IP,PORT,专线号，中心短信接收手机号码等）；对超短波电台进行平率、功率进行设置。 5.确定终端机所有电源线连接正确。 6.打开终端机电源开关，这时你会听到蜂鸣器的响声（北京金水燕禹ycz-2a-101型终端），液晶显示器将显示值守状态的信息（时钟，雨量，水位，电压） 7.进行初始化。 8.输入当前时间。 9.输入终端站号和中心站号。 10.设定加报参数。 11根据系统要求设定其他参数。
12.设定完毕后，退回到监控状态（即值守状态） 13.检查雨量采集，水位采集等功能，确定传感器已正常工作。 14.通过修改时钟来检查定时报功能。 15.检查人工置数功能，确认中心站是否收到数据信号。 16.检查GPRS数据通信以及GSM短信发送功能。 17.检查备用信道通信功能。 18.按“MAIN”键进入主菜单，检查系统参数是否设置正确。 19.检查时钟是否正确。 20.检查完毕，退回到监控状态。 注意事项 安装注意安全，RTU终端最好由2人一同进行安装调试，并做好安全措施！ 设备安装记录表
编号：（X）XK07-002水文仪器产品生产许可证实施细则 2011年1月19日公布 2011年1月19日实施 国家质量监督检验检疫总局
目录
水文仪器产品生产许可证实施细则 1 总则 为了做好全国水文仪器产品生产许可证发证工作，依据《中华人民共和国工业产品生产许可证管理条例》(国务院令第440号)、《中华人民共和国工业产品生产许可证管理条例实施办法》(国家质检总局令第80号)、《国家质量监督检验检疫总局关于修改〈中华人民共和国工业产品生产许可证管理条例实施办法〉的决定》（国家质检总局令第130号）、《关于摩托车头盔等11类产品生产许可由省级质量技术监督部门负责审批发证的公告》（国家质检总局2010年第89号公告）、《关于印发<工业产品生产许可省级发证工作规范>的通知》(国质检监[2006]413号)等规定，制定本实施细则。 本实施细则规定的水文仪器产品划分为14产品单元、65个产品品种。具体的产品单元、产品品种、规格型号及生产类型(见表1)。 表1 水文仪器产品单元及产品品种
注：1、水文仪器产品申请企业分为生产型企业和组装型企业。 生产型企业，指有机械加工能力，具备申报申请取证产品所需的相关金加工生产设备的企业。 组装型企业，指以组装或软件灌装、调试、检验为主的企业，不具备申报产品所需的金加工设备，其机械加工均采用委托加工外协加工、采购配套等方式进行。 2、产品的规格型号包括产品系列型号或规格型号以及产品具体名称，可参照SL/T 108-2006《水
文仪器及水利水文自动化系统型号命名方法》由企业自行编排。 （1）对于多规格（二种以上）的系列型产品，在申报时，企业应注明系列型号及该系列中所含盖的所有规格。 （2）对于单一规格的非系列型产品，在申报时，企业应注明规格型号。 在中华人民共和国境内生产本实施细则规定的水文仪器产品的，应当依法取得生产许可证。任何企业未取得生产许可证不得生产本实施细则规定的水文仪器产品。 本实施细则在实施过程中，相关产品的国家标准、行业标准和国家产业政策一经修订，企业应当及时执行，本实施细则将根据国家标准和行业标准的变化、国家产业政策的调整，动态修订。 本实施细则中有关要求，国务院工业产品生产许可证主管部门认为需要听证的涉及公共利益的重大许可事项，将向社会公告，并举行听证。 2 工作机构 国家质量监督检验检疫总局(以下简称国家质检总局)负责水文仪器产品生产许可证统一管理工作。 全国工业产品生产许可证办公室（以下简称全国许可证办公室）负责水文仪器产品生产许可证管理的日常工作。 全国工业产品生产许可证审查中心(以下简称全国许可证审查中心) 受全国许可证办公室委托承担有关技术性和事务性的工作。 全国工业产品生产许可证办公室水文仪器及岩土工程仪器生产许可证审查部（以下简称审查部）设在水利部水文仪器及岩土工程仪器质量监督检验测试中心，受全国许可证办公室的委托组织起草水文仪器产品实施细则；跟踪相关水文仪器产品的国家标准、行业标准以及技术要求的变化，及时提出修订、补充产品实施细则的意见和建议；配合省级质量技术监督局组织进行水文仪器产品实施细则的宣贯。 全国工业产品生产许可证办公室水文仪器及岩土工程仪器审查部 地址：江苏省南京市雨花台区龙西路11号 邮政编码：210012 电话： 传真：025-******* 电子信箱： 联系人：陆旭吴怡 各省、自治区、直辖市质量技术监督局(以下简称省级质量技术监督局)负责本行政区域内水文仪器产品生产许可的受理、审查、批准、发证以及后续监督和管理工作。 省级工业产品生产许可证办公室(以下简称省级许可证办公室)负责本行政区域内水文仪器产品生产许可证管理的日常工作。 县级以上质量技术监督部门负责本行政区域内水文仪器产品生产许可证的监督检查工作。 水文仪器产品生产许可证的检验工作由指定的检验机构承担，检验机构名单见附件1。根据工作需要，国家质检总局负责对承担生产许可证检验工作的检验机构进行动态调整。
实训项目 1 虹吸式雨量计安装与使用实训任务：学会安装和使用虹吸式雨量计。 实训设备：DSJ2 型虹吸式雨量计 实训任务分解与指导： 实训任务可分解为实训准备、仪器安装与使用两部分。 一、 实训准备内容指导 1、领取仪器，检查设备完整无缺。 每套仪器包括： 1．雨量计主体 1 个 2．承水器盖子 1 个 3．贮水筒 1 个 4．备用虹吸管 2 支 5．钢丝牵绳 3 条 6．拉绳固定钉 3 个 7．自记笔尖 2 个 8．密封圈及密封垫圈 各 2 个 9．自记墨尖 1 瓶 10．雨量杯 1 个 11．自记纸 8张 12．合格证 1 份 13．说明书 1 本
2、了解仪器用途、结构与工作原理 虹吸式雨量计是用以连续记录液体降水、 降水起迄和降水强度之自记仪器。 适用于水文、 气象台站及有关部门。 虹吸式雨量计由承雨器、小漏斗、浮子室、浮子、虹吸管、自记钟、记录笔、笔挡、储 水器、观测窗和外壳等组成。 其工作原理为：降水从承水器的承水口落入，由承水器的锥形大漏斗汇总经导水管流 入小漏斗和进水管至浮子室，此时浮子室内水位上升。浮子升高并带动固定在浮子杆上之记 录笔上升。同时装在钟筒上的自记纸随自记钟旋转， 由装有自记墨水的笔尖在自记纸上画出 曲线。当笔尖达自记纸 10 毫米线上时，浮子室内液面即达到虹吸管的弯曲部分，由虹吸作 用，水从虹管中自动溢出。浮子下降至笔尖指零线时停住，继续降水时重复上述动作。 3、熟悉仪器技术参数 1．记录纸分度范围：-0.5 ~ 10.5 毫米（降水量每到 10 毫米时，虹吸一次）。 2．记录误差：±0.05毫米。 3．降水强度记录范围：0.01 ~ 4 毫米/分钟。 4．承水口内径：200±0.3 毫米。 5．承水口面积为浮子室横截面积 9.7 倍。 6．自记纸上雨量最小分度，0.1 毫米。 全程记录时间：26 小时。 时间最小分度：10 分钟。 7．在非工作情况下，虹吸一次的持续时间不超过 14秒。 8．自记钟上满弦连续工作时间不短于 36 小时；24小时内任意时刻走时误差不超过± 5 分钟。 9．仪器重量：17 公斤。 10．仪器尺寸：φ335×1095 二、 仪器安装调整与使用指导
JSP-01型通用翻斗式雨量计Model JSP-01 General Rainfall Meter 使用说明书 南京江瀚信息工程有限公司
●本仪器按国标GB/T 11832—2002《翻斗式雨量计》技术条件生产●本仪器符合中华人民共和国水利部SL21—2006《降水量观测规范》要求 ●本仪器按国标GB/T 11831—2002《水文测报装置遥测雨量计》技术要求和条件生产 ●本仪器获国家实用新型专利，专利号：200720034433.4 ●本仪器2007年通过水利部技术鉴定，技术水平：国际先进水平
图1 JSP—01型通用翻斗式雨量计
JSP—01型通用翻斗式雨量计使用说明书 一、用途 本传感器是一种水文、气象观测仪器，用以感知自然界降雨量，同时将其转换为开关信息量输出，以满足信息传输、处理、记录和显示的需要。 ●与雨量数据收集、存储设备配套，作为国家专设站网雨量数据长期收集的雨量传感器。 ●与水情自动测报系统配套，作为雨量遥测站的传感器。 ●与雨量记录或显示部分配套，用于国家基本雨量站，或气象台站、科研部门专设站的降水量观测。 ●适用于各种量级的年平均降水量地区，仪器综合精度在±2%以内，不受降雨强度影响。 二、主要技术指标 1．承雨口内径：Φ200＋０．６０，外刃口角度45°； 2．仪器分辨力：0.1mm、0.2mm、0.5mm、1.0mm可设置； 3．降雨强度测量范围：0.01～6mm/min； 4．仪器综合计量误差：≤±2％（在0.01～6mm/min雨强范围）； 5．输出信号方式：继电器——接点通断信号； 6．开关接点容量：ＤＣV≤15V，I≤300mA； 7．接点工作次数：1×107次；
气象仪器标准精选（最新） G11832《GB/T11832-2002翻斗式雨量计》 G19565《GB/T19565-2004总辐射表》 G20524《GB/T20524-2006农林小气候观测仪》 G21327《GB/T21327-2007水面蒸发器》 G21978.3《GB/T21978.3-2008降水量观测仪器第3部分:虹吸式雨量计》 G21978.6《GB/T21978.6-2008降水量观测仪器第6部分:融雪型雨雪量计》GJ5165《GJB5165－2004地面遥测气象仪数据通信协议》 GJ6071Z《GJB6071-2007Z军队气象台站防雷技术要求》 GJ6072Z《GJB6072-2007Z军用天气雷达组网拼图要求》 GJ6073Z《GJB6073-2007Z地面大气静电场探测仪器通用规范》 GJ6074Z《GJB6074-2007Z VSAT地面气象设备通用规范》 GJ6075Z《GJB6075-2007Z对流层风廓线仪通用规范》 GJ6076Z《GJB6076-2007Z电子式光学测风经纬仪通用规范》 GJ6077Z《GJB6077-2007Z中层大气中频探测雷达通用规范》 GJ6294Z《GJB6294-2008Z军用电子探空仪通用规范》 GJ6295Z《GJB6295-2008Z军用振筒气压仪通用规范》 GJ6296Z《GJB6296-2008Z对流层风廓线仪标定方法》 GJ6297Z《GJB6297-2008Z边界层风廓线仪通用规范》 GJ6298Z《GJB6298-2008Z前向散射能见度仪通用规范》 GJ6299Z《GJB6299-2008Z下投式探空仪发射器通用规范》 GJ6301Z《GJB6301-2008Z地面遥测气象仪数据采集器通用规范》 GJ6302Z《GJB6302-2008Z军用地面气象自动观测设备通用要求》 GJ6303Z《GJB6303-2008Z军用天气图（表）》 GJ6322Z《GJB6322-2008Z卫星气象数据侦收预处理设备技术要求》 QX5《QX/T5-2001木制百叶箱》 QX6《QX/T6-2001气象仪器型号与命名方法》 QX7《QX/T7-2001气象仪器系列型谱》 QX8《QX/T8-2002气象仪器术语》 QX9《QX/T9-2002GX-2型水电解制氢设备》 QX10.1《QX/T10.1-2002电泳保护器:性能要求和试验方法》 QX10.1《QX/T10.1-2002电泳保护器:性能要求和试验方法》 QX11《QX/T11-2002HM4型电动通风干湿表》 QX12《QX/T12-2002TB1-1型冻土器》 QX14《QX/T14-2002EY3-2A/2B型电子微风仪》 QX15《QX/T15-2002YE1-1型气压检定箱》 QX16《QX/T16-2002DJM10型湿度检定箱》 QX17《QX/T17-200337mm高炮防雹增雨作业安全技术规范》 QX18《QX/T18-2003人工影响天气作业用37mm高射炮技术检测规范》 QX20《QX/T20-2003直接辐射表》 QX22《QX/T22-2004地面气候资料30年整编常规项目及其统计方法》 QX23《QX/T23-2004旋转式测风传感器》 QX24《QX/T24-2004气象用铂电阻温度传感器》 QX26《QX/T26-2004空盒气压计》
目录 第一章施工前期准备工作 (2) 1.1 人员分配 (2) 1.1.1 施工人员规则 (2) 1.2 施工工具准备 (3) 1.2 施工需要设备 (4) 1.4 土建施工 (5) 第二章施工安装 (5) 2.1 雨量筒安装 (5) 2.2 RTU安装 (6) 2.3 天线安装 (6) 2.4 太阳能板安装 (6) 2.5 底座支架安装 (6) 2.6现场施工注意事项： (7) 第三章后期施工 (7)
第一章施工前期准备工作 1.1 人员分配 根据施工工期、施工场地区域不同合理安排工作所需人员分别负责不同 地方。每个负责人员出发前需各自与各自的司机人员沟通，找到最合理的施 工路线并上报工程部领导，争取在最短时间之内跑完所有区域。 1.1.1 施工人员规则 1．施工期间各负责人应遵守上班时间，不可懈怠而延长施工工期。 2．现场安装时，听从项目经理安排，做到分工明确，各司其职，如遇困难，及早提出，共同协商解决，避免在一件事上花费太多时间解决问题； 3．施工需的电缆提前准备。 4．在到达施工现场之前提前通知施工现场看护人员，避免跑空。 5．备好备品备件，如遇硬件故障，现场更换； 6．施工前检查车辆，防患于未然，确保进度； 7．负责人每天做好项目施工日志，提交给部门经理； 8．部门经理需随时掌握项目最新动态，为后续项目提前调整、安排施工活动；9．部门每周召开例会，对项目中出现的问题进行讨论，群策群力， 以制定出更好的项目实施计划和改进方案。 10．项目实施前充分了解施工现场环境，确定所需设备和工具的种类和数量，填写相应表格； 11．尽量协商甲方客户协助解决现场遇到的土建问题；
南京欧熙科贸有限公司我们在电视上经常会听到某地降雨多少毫升，那么，这是怎么测算出来的呢？其实啊，测量降雨量是由一种专门的仪器——雨量计来完成的。今天，就为大家简单介绍一下雨量计的几个种类。 导语:仪器是精密产品,如想详细了解产品解决方案,请联系欧熙科贸.仪器仪表知识我们是专业的!现公司代理各大品牌仪器,如果您有需要的仪器请立即咨询. 雨量计（rainfall recorder，或量雨计、测雨计）是一种气象学家和水文学家用来测量一段时间内某地区的降水量的仪器（降雪量的测量则需要使用雪量计）。常见的有虹吸式和翻斗式两种。1994年12月18日，中国首台光学雨量计问世。 雨量计的种类很多，常见的有虹吸式雨量计、称重式雨量计、翻斗式雨量计等 虹吸式雨量计 能连续记录液体降水量和降水时数，从降水记录上还可以了解降水强度。虹吸式雨量计由承水器、浮子室、自记钟和外壳所组成。雨水由上端的承水口进入承水器，经下部的漏斗汇集，导至浮子室。浮子室是由一个圆筒内装浮子组成，浮子随着注入雨水的增加而上升，并带动自记笔上升。当雨量达到一定高度（比如10毫米）时，浮子室内水面上升到与浮子室连通的虹吸管处，导致虹吸开始，迅速将浮子室内的雨水排入储水瓶，同时自记笔在记录纸上垂直下跌至零线位置，并再次开始雨水的流入而上升，如此往返持续记录降雨过程。 称重式雨量计 这种仪器可以连续记录接雨杯上的以及存储在其内的降水的重量。记录方式可以用机械发条装置或平衡锤系统，将全部降水量的重量如数记录下来，并能够记录雪、冰雹及雨雪混合降水。 翻斗式雨量计 翻斗式雨量计是由感应器及信号记录器组成的遥测雨量仪器，感应器由承水器、上翻斗、计量翻斗、计数翻斗、干簧开关等构成；记录器由计数器、录笔、自记钟、控制线路
WEISER V10.03 Operating Construction Xuzhou Weisi Water Affair Science & Technology Co.,Ltd. Jiangsu P.R.China
JD05 Tipping Bucket Rain Gauge Operating Construction 1 Outline The instrument is precipitation measurement primary instrument which is consistent with related requirements of Chinese standard GB/T 11832-2002< Tipping Bucket Rain Gauge>,
3.3.1.1 压力式遥测水位计 在水利水电工程、水情预报、水利调度等部门的应用中，压力式遥测水位计主要用作水位远传及显示、水位遥测接口、水位长期记录及固态存贮，其最大优点是无需建造水位测井及井台，安装移动极为方便，适用于江河、湖泊、水库、及地下水环境中。 压力式遥测水位计一般具有水位显示和并行BCD码输出接口或标准RS-232、RS485通讯口，可直接和监控终端、MODEM、卫星通讯数据终端、水位固态存贮器和计算机相接，完成现场数据采集任务。 WYD10型压力式遥测水位计采用进口弹性材料和先进的工艺，具有灵敏度高、性能稳定，有良好的抗冲击过载能力，用于许多工业过程较弱的腐蚀性介质中,可作各种静、动态液体的压力测量。不锈钢全封焊结构具有良好的防潮能力及优异的介质兼容性。 图2：PT601型压力式遥测水位 主要技术指标： ?最大水位变幅：10m或20m ?精度：2‰变幅±1cm ?最大静水压力：150%变幅 ?最小分辨值：1mm ?输出编码方式：并行BCD码或标准RS-232、RS-485通讯口 ?传输距离：小于2km（电缆另购） ?环境温度：-10℃至40℃，与传感器接触的水不能结冰 ?适应于所有的水位测量。
图5：压力式遥测水位探头 3.3.1.2 编码式遥测水位计 WFH-2型全量机械编码水位计由水位传感器部分和水位显示器部分组成，自身配套后，可有线遥测实时水位。用于江河、湖泊、水库、渠道、地下水及各种水工建筑物处的水位测量。该仪器作为水位传感器可与各种水位遥测系统配套，如：水情自动测报系统、水位数据收集、存储、处理系统等。 （1）仪器特点 ?浮子传感：仪器结构简单，性能稳定，工作可靠使用及维修 方便 ?测井结构：井径小，可采用工业管材，因而投资和建造费用 低、施工周期短 ?机械编码：不需电源工作，故无电源投资和掉电、雷击之虞 ?格雷码制：不存在单值性误差，读数无模糊区 ?结构设计：积木化、标准化、通用化，便于装配、检修 ?关键器件：择优进口国际名牌产品，性能稳定，工作可靠。 （2）仪器结构与工作原理 WFH-2型全量机械编码水位传感器，由水位传感部分和轴角编码器部分组成。水位传感部分以浮子传感水位，测井中变化的水位使浮子上升或下降,浮子借悬索将水位升降的直线运动传送给水位轮,使水位轮产生圆周运动,带动轴角编码器旋转将水位模拟量A编码转换为相应的数字量D,以开关量的形式并行输出。有线远传采用多芯电缆连接显示部分；无线远传则通过数传仪、电台将信号输出。 （3）主要技术指标 ?浮子直径：Ф15cm ?水位轮工作周长：32cm ?平衡锤直径：Ф2cm
伟思JDZ-05型号
环境要求 （1）连接雨量计的信号线屏蔽层应悬空（因信号线的另一端已连接监测仪），否则，不仅屏蔽效果不好，且容易导致雷击。 （2）雨量计引出的信号线一般应采用线管保护后入地，尽量避免架空，安装牢靠，防止意外拉断，确保信号畅通、可靠。 （3）安装完毕，检查所有接头，紧固螺丝等是否牢固。 （4在离开现场前，观察雨量计周边环境，看有没有可能 遮蔽雨量计的障碍物，如果有的话，应彻底清除。
安装要求 （1）雨量计安装高度。雨量计承雨器口在水平状态下至观测场地面的高度应为0.7m。 （2）雨量计安装时，应用水平尺校正，使承雨器口处于水平状态。 （3）雨量计应固定于混凝土基座上，基座入土深度以确保雨量计安装牢固，遇暴风雨时不发生抖动或倾斜为宜。 （4）基座的设计应考虑排水管和电缆通道。
（1）信号输出电缆为两芯屏蔽线，电线接头从仪器底座的橡胶电缆护套穿进后打结，固定在雨量计内计量组件上方的接线架上。 （2）接线后，调整调平螺帽，使圆水泡居中，即表示计量组件处于水平状态，然后用螺钉锁紧。 （3）用手轻轻拨转翻斗部件，检查接受部分的信号是否正常。 （4）套上筒身，用三个螺钉锁紧。至此，仪器安装完毕。
测试及率定 测试： 现场调试时应使用量杯进行3次人工注水试验(每次注水 10mm，5至10分钟内均匀注完水量)，并观测仪器记数是否与 所注入水量一致（为保证数据的精度，可以采用医用输液器点注观察）。测试误差在±0.5mm/10mm，超过误差应进行调整。每次测试后一定要作好记录，以便整编时能清除测试数据。 率定： 率定方法如下 使用量杯进行3次人工注水试验(每次注水10mm，5至10分钟内均匀注完水量)，并观测仪器记数是否与所注入水量一致，再和中心站接收雨量对比测试误差在±0.5mm/10mm超过误差 应进行调整
电力防灾系统风速风向计,雨量计安装工艺方案 1、技术要求 速风向计和雨量计安装在接触网支柱上(非电气化区段安装在专用立柱上)，距离轨面4m±0.1m高。风速风向计安装在线路迎风侧与线路方向同侧的接触网支柱上。 据传输单元设在接触网支柱上，背向列车的迎来方向，采用抱箍安装的形式，具有防水、防尘等功能，风速风向计和雨量计下引电缆采用钢管防护，数据传输单元箱体底面距地面 1 米。 装装置和现场设备箱采用不锈钢材料制造。 图 1 风速风向计和雨量计与设备箱安装示意图 2、施工程序与工艺流程
审核图纸 支架与传 感器连接 固定支架地线连接检查电源设备开箱 检查 数据线与 接头对接 设备位置 调 平 、校 正 地阻测试 程序初始 化 定测 调整传感 器指北 防护钢管 安装 采集箱安 装 设备配线 设备防松、 防震处理 整理测试 记录 整理测试 记录 模块测试 4.2风速风向计和雨量计安装施工工艺流程图 3、施工要求 3.1施工准备 （1）审核施工图纸，熟悉设备技术资料；制定设备安装检查列表。 （2）结合现场调查情况，检查设备平面布置图与实际是否相符，各种预留孔洞、沟槽是否匹配。 （3）施工机械、专用工具和专用材料的准备和预配；调查施工现场电源情况，制定电源使用应急方案。 （4）在监理旁站监督下对设备进行开箱检查，校验型号、数量。 风、雨支架组 装 测定安装 高度 预配地线检测通道现场调查 设备测试 设备接地 设备安装 设备连接 施工准备
3.2设备安装位置测量、定位 首先确认风雨监控点接触网 H 型钢柱位置，测量其是否存在超限问题（直线段上/下行轨 。 道中心往两侧各 2440mm 范围内不允许侵入；曲线段为 2590mm） 图 3.2-1 直线段铁路限界示意图 卷尺分别测量设备及金工件安装高度，并用记号笔在 H 型钢柱上进行标记。
二、主要技术指标 1．记录精度：当降雨强度在0～4毫米/分钟范围内变化记录误差应在±4%；时间误差：2分钟/月 2．分辨率： 0.1毫米，；传输距离：≤500米 3．存储容量：128KB，可以存储20000笔雨量数据 4．存储格式：①年月日、站号 ②时间、雨量数据 ③月日、全天雨量数据 5．取数方式：计算机取数 6．工作方式：①方式一（1分钟）、②方式二（5分钟） 7．数据处理：①存储、查看、合并分期文件 ②打印、显示数据表格、曲线 ③数据转换为Excel数据文件格式 8．打印显示：①日期：年月日、时分、仪器号 ②数据：时、分及6位雨量数据 ③段显：显示6段制时段累计雨量 9．电源：直流；（用户自备12V/7.5AH蓄电池） 10．环境：-15～45℃；相对湿度≤85%） 三、工作原理及主要结构 1．工作原理：仪器工作原理见图1 打开电源，不需设置任何参数，仪器即可自动进行正常工作。仪器设置、修改的参数，关机或掉电时自动保存，开机时自动设置。打印计算器平时显示呈关闭状态，需要查看显示时，请按任意键打开显示。降雨时，雨量传感器的翻斗将雨水转换形成相应的电脉冲供单片机采集、存储。通过RS232接口与计算机通信，读取数据。 2．主要结构： 仪器由翻斗式雨量传感器、打印记录仪两部份组成。采用低功耗单片机、时间电路、128KB存储器芯片组成一个控制系统，低功耗HR-8型打印计算器打印输出，通过RS232接口与计算机通信读取数据。仪器结构简单、体积小，功耗低，自动化程度高，功能齐全。结构连线示意见图（2）
四、操作及使用方法 本仪器操作均在仪器前面板的触摸键盘上（以下简称键盘），在您使用本仪器前，请仔细阅说明书，务必熟悉键盘功能及其操作，以便正确地操作、使用本仪器(一).电源选择、安装、连接 1．打印计算器： 取下电池盖装入4节5号电池(新的电池可连续使用30天左右)，并将输出插头插入仪器后面板打印插座。 为了节电，其电源一般情况下处于关闭状态。需要查看或者设置参数时，按仪器任意键盘都将打开打印计算器电源。查看或设置完毕参数后，请一定按【显示】键让打印计算器在一定时间内自动关闭电源。 2．记录仪： (1).蓄电池选择 只用蓄电池时，选择主要根据仪器一次性工作的时间长短而定。如果一次性工作时间为一个月，可选择12V/18AH的蓄电池；如果一次性工作时间为三个月，可选择12V/36AH以上的蓄电池，一定要选择免维护的固体蓄电池并配备相应的专用充电器，不要使用充液蓄电池。 (2).交流开关稳压电源连接 仪器配备12V/15W开关稳压电源，其中“L、N”端接220V交流电源，“+V+V–V-V”端任选一组“+V-V”输出，用仪器配备的电源连线接仪器后面板12V稳压电源接线端。注意：红线接正极（＋）；黑线接负极（－），不能接错。(3).蓄电池连接 用仪器配备的电源连线连接蓄电池和仪器，一头连接仪器后面板12V蓄电池的接线端子，带锷鱼夹一头连接蓄电池，注意：红线接正极（＋）；黑线接负极（－），一定不能接错。 (3). 交、直流电源同时连接 交、直流电源同时使用时，蓄电池可选择12V/7.5AH。12V交流稳压电源接12V 稳压电源端，12V蓄电池接12V蓄电池端，平时交流电源自动向蓄电池浮充电，交流停电时，12V蓄电池自动接上供仪器的电源。 (二).键盘设置、功能及其参数选择和操作