固态存储雨量计和虹吸自记雨量计降水量对比分析及调整...

中华人民共和国水利水电行业标准SL21－90降水量观测规范1991－02－21发布1991－07－01实施中华人民共和国水利部发布主编单位：水利部水文司批准部门：水利部目次第一章总则第二章观测场地第一节场地查勘第二节场地设置第三节场地保护第四节雨量站考证簿的编制第三章仪器及安装第一节基本技术要求第二节仪器的主要组成和适用范围第三节仪器安装第四节检查和维护第四章雨量器观测降水量第一节观测时段第二节液态降水量观测第三节固态降水量观测第四节特殊观测第五节观测注意事项第五章日记型自记雨量计观测降水量第一节虹吸式自记雨量计观测降水量第二节翻斗式自记雨量计观测降水量第六章长期自记雨量计观测降水量第一节自记周期的选择第二节观测方法第七章降水量资料整理第一节一般规定第二节雨量器观测记载资料的整理第三节日记型自记雨量计记录资料的整理第四节长期自记雨量计记录资料的整理附录一雨量站考证簿编制说明附录二F－86型防风雨量器的安装附录三雨量站观测记载簿填制说明附录四降水量观测误差第一章总则第1.0.1条为统一基本雨量站的降水量观测技术，提高降水量观测资料质量，特制定本规范。

第1.0.2条本规范适用于基本雨量站的降水量观测，包括单独设立的基本雨量站和水文站、水位站、水面蒸发站及地下水位站等兼作基本雨量站的降水量观测。

各类水文自动测报或遥测系统中作为基本雨量站的降水量观测，亦应执行本规范。

第1.0.3条雨量站的任务是在选定的观测场使用雨量器或自记雨量计进行降水量观测。

其观测项目、记录精度、观测段次、是否观测降水起止时间、资料整理等均应按照《测站任务书》执行，一般情况下，雨量站不得自行改变。

第1.0.4条降水量观测项目，一般包括测记降雨、降雪、降雹的水量。

单纯的雾、露、霜可不测记。

必要时，部分站还应测记雪深、冰雹直径、降水强度、初霜和终霜日期等特殊观测项目。

降水物符号：降水物符号记于降水量数值的右侧，单纯降雨和无人驻守雨量站不注记降水物符号。

水位计1水位计超声波水位计、雷达式水位计；（水位记录方式主要有：记录纸描述，数据显示或打字记录,穿孔纸带,磁带和固体电路储存等。

水位计的精确度一般在1～3厘米以内，中国制造的水位计的记录周期有1天、30天和90天等。

走时误差,机械钟为2分/日，石英晶体钟小于5分/月。

）1.1浮子式水位计浮子式水位计：利用浮子跟踪水位升降，以机械方式直接传动记录。

用浮子式水位计需有测井设备(包括进水管)。

浮子式水位计信号输出方式：格雷码、R485、2-20mA模拟量输出应用较广。

工作原理：浮子水位计以浮子感测水位变化，工作状态下，浮子、平衡锤与悬索连接牢固，悬索悬挂在水位轮的“V”形槽中。

平衡锤起拉紧悬索和平衡作用，调整浮子的配重可以使浮子工作于正常吃水线上。

在水位不变的情况下，浮子与平衡锤两边的力是平衡的。

当水位上升时，浮子产生向上浮力，使平衡锤拉动悬索带动水位轮作顺时针方向旋转，水位编码器的显示读数增加；水位下降时，则浮子下沉，并拉动悬索带动水位轮逆时针方向旋转，水位编码器的显示器读数减小。

仪器的水位轮测量圆周长为32厘米，且水位轮与编码器为同轴联接，水位轮每转一圈，编码器也转一圈，输出对应的32组数字编码。

当水位上升或下降，编码器的轴就旋转一定的角度，编码器同步输出一组对应的数字编码（二进制循环码，又称格雷码）。

不同量程的仪器使用不同长度的悬索能够输出1024至4096组不同的编码，可以用于测量10至40米水位变幅。

通过与仪器插座相联接的多芯电缆线可将编码信号传输给观察室内的电显示器或计算机，用作观测、记录或进行数据处理；安装有RS485数字通信接口（或4-20mA）的水位计，可以直接与通信机、计算机或相应仪表相联接，组成为水文自动测报系统。

仪器的内置式RS485数字通信接口（选装），具备选址、选通功能，能以二线制方式远距离传输信息，在一对双绞线信号线上可以驱动或接收多台水位（或闸位）传感器，实现遥测组网。

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。

虹吸式雨量计的应用原理1. 简介虹吸式雨量计是一种常用于测量降水量的仪器，它利用虹吸原理实现了较高精度和稳定性的降水测量。

本文将介绍虹吸式雨量计的应用原理及其工作原理。

2. 应用原理虹吸式雨量计的应用原理主要基于虹吸现象。

虹吸现象是液体在一细管内自动上升的现象，当液体从低处到高处上升时，液体在细管内形成一定高度的真空，使得其上面的液体被吸上。

虹吸式雨量计利用虹吸现象，通过一个细管将降水收集到计量容器中，再通过测量容器内的液体高度变化来计算降水量。

3. 工作原理虹吸式雨量计主要由以下几个部分组成：3.1 雨量收集器雨量收集器是虹吸式雨量计的核心部分，它通常由一个漏斗状的收集器和一根细管组成。

收集器的面积较大，能够有效地接收降水。

细管的一端连接到收集器的底部，另一端则与计量容器相连。

3.2 计量容器计量容器用于存放收集到的降水，其内部有一个刻度尺来测量液体的高度变化。

常见的计量容器有玻璃管和塑料管等。

3.3 液体传输液体传输是指降水从收集器通过细管进入计量容器的过程。

在降水进入细管的同时，管内液体呈现上升的趋势，形成虹吸效应。

虹吸效应使得降水能够顺利地传输到计量容器中。

3.4 降水测量降水测量主要通过计量容器内液面的高度变化来完成。

当降水进入计量容器时，液面会上升到一定高度。

通过测量液面高度的变化，可以计算出降水量。

4. 优势与应用虹吸式雨量计具有以下几个优势：•精确度高: 虹吸式雨量计利用虹吸原理进行降水测量，具有较高的精确度和稳定性。

•简单易用: 虹吸式雨量计结构简单，使用方便，不需要复杂的设备和操作。

•适用范围广: 虹吸式雨量计适用于各种气候条件下的降水测量，无论是自然环境还是人工环境。

虹吸式雨量计的应用主要包括如下几个方面：•气象观测: 虹吸式雨量计常用于气象观测站点，用于实时监测降水量和记录气象数据。

•水文监测: 虹吸式雨量计可以应用于水文监测中，用于测量雨水的流量和降水的分布情况。

•农业灌溉: 虹吸式雨量计可以用于农业灌溉系统中，准确计量降水量，帮助合理安排灌溉计划。

科技信息2011年第25期SCIENCE&TECHNOLOGY INFORMATION●●科●1仪器工作原理不同虹吸雨量计的工作原理：虹吸雨量计是用来连续记录液体降水的自记仪器，它由承水器（通常口径为20cm）、浮子室、自记钟和虹吸管等组成。

有降水时，降水从承水器经漏斗进水管引入浮子室。

浮子室是一个圆形容器，内装浮子，浮子上固定有直杆与自记笔连接。

浮子室外连虹吸管。

降水使浮子上升，带动自记笔在钟筒自记纸上划出记录曲线。

当自记笔尖升到自记纸刻度的上端（一般为10mm）浮子室内的水恰好上升到虹吸管顶端。

虹吸管开始迅速排水，使自记笔尖回到刻度“0”线，又重新开始记录。

自记曲线的坡度可以表示降水强度。

由于虹吸过程中落入雨量计的降水也随之一起排出，因此要求虹吸排水时间尽量快，以减少测量误差。

SL3-1翻斗雨量计工作原理：由集水器、翻斗、调节螺钉、干簧管等构成。

在测量过程中，随着翻斗间歇翻倒动作带动开关，发出一个个脉冲信号，将非电量转换成电量输出。

雨水由截面积为200平方厘米集水器汇集，通过装有小圆护网的小漏斗及其下端的引流管注入翻斗。

当翻斗承积的水量达到一定的数量值时，翻斗翻倒，另一半翻斗开始盛雨。

计数翻斗中部装有一块小磁钢，磁钢上端有干簧管。

当计数翻斗翻动时，磁钢对干簧管扫描，使干簧接点因磁化而瞬间闭合一次，送出一个电路导通脉冲，相当于0.1mm降雨量。

自动气象站雨量的测量原理是由雨量传感器感应雨量的大小转化为干簧管输出的开关信号，经采集器处理后进入计算机，计算机软件按地面观测规范中雨量计算方法计算降水量大小，并按规定格式显示。

2仪器自身原因虹吸雨量计在虹吸过程中，降水强度越大，虹吸过程中随虹吸排出的降水量越多，就会使结果值越少，因此强度越大，虹吸次数越多，误差也就越大。

由雨量传感器的测量原理可知，自动站降水量的测量是通过翻斗的翻动产生电信号得出。

翻斗翻转的次数会影响雨量测量系统的计量准确度。

当降水强度大时，翻斗有一定的惯性，翻斗翻转速度快、次数多，雨量测量值偏大；当降水强度小时，相对来说，翻斗内能聚集较多雨水，翻斗翻转速度慢，翻动次数相对较少，造成雨量测量值偏小。

虹吸式雨量计的工作原理
虹吸式雨量计是一种常用的雨量测量设备，可以测量大范围的降雨量。

它的工作原理基于虹吸原理。

虹吸式雨量计主要由漏斗、虹吸管和集水桶组成。

当降雨直接落入漏斗中时，漏斗会相应的调整雨水的流量和速度，使得雨水在虹吸管中形成虹吸效应。

虹吸管的一端是连通集水桶的低位口，另一端则高出漏斗，形成一个上高下低的高度差。

当雨水从漏斗流入虹吸管时，由于重力作用，水流开始下降，同时产生了一个负压，使得水继续从漏斗中被吸出。

当水流速度达到一定程度时，就能够维持虹吸效应，使得雨水不断被吸入虹吸管，然后通过虹吸管流入集水桶中。

集水桶通过刻度盘或其他测量装置，进行雨量的准确测量。

总结来说，虹吸式雨量计利用漏斗和虹吸管构成一个上高下低的高度差，使得雨水能够通过虹吸效应被持续吸入虹吸管并流入集水桶中，从而实现对降雨量的测量。

雨量计原理
雨量计是一种用于测量降水量的仪器，通过记录雨水的数量和强度，可以帮助气象学家预测天气变化和水文学家了解降水对水资源的影响。

雨量计的原理主要是利用一个特殊的容器来收集雨水，然后通过一系列的测量和计算来确定降水的量。

雨量计通常由一个开口向上的漏斗和一个集水容器组成。

当雨水落入漏斗时，它会被导向集水容器中，并在容器底部留下一定量的水。

集水容器通常被标记有刻度，以便测量水的体积。

为了准确测量雨水的量，雨量计还需要考虑到一些因素，例如漏斗的直径、集水容器的形状和大小等。

这些因素会影响到收集到的雨水量的准确性，因此需要进行精确的校准和调整。

为了记录降水的时间和强度，雨量计通常还配备有一个计时器和一个数据记录器。

计时器可以记录降水开始和结束的时间，而数据记录器可以保存降水量的数据，以便进一步分析和研究。

在实际使用中，雨量计需要定期进行维护和校准，以确保其准确性和可靠性。

例如，清洁漏斗和集水容器，检查和更换损坏的零件等。

只有在保持雨量计处于良好状态的情况下，才能获得准确的降水数据。

总的来说，雨量计的原理是利用特殊设计的容器收集雨水，并通过
测量和记录来确定降水的量和强度。

它在气象学和水文学领域有着重要的应用，帮助人们更好地理解和预测天气变化和水资源的利用。

通过不断改进和完善雨量计的设计和技术，我们可以更准确地了解降水对我们生活和环境的影响，为应对气候变化和水资源管理提供重要的数据支持。

降水的分析方法有几种原理
降水的分析方法可以基于不同的原理进行分类。

以下是几种常见的降水分析方法和其原理：
1. 雨量计法：通过测量降水在某一时间段内的累积量来分析降水情况。

常见的雨量计包括传统的雨量计和自动雨量计。

该方法的原理是基于降水将水量收集到一个容器中并进行计量。

2. 降水-流量法：通过测量流经一个特定区域的水体流量来估计降水量。

该方法基于一个假设，即在没有其他影响（如补给和蒸发）的情况下，流入一定区域的水量等于该区域的降水量。

3. 雷达降水估算法：利用天气雷达观测资料推算降水的方法。

天气雷达可以探测到降水粒子，基于雷达回波信号的特性，可以分析降水的强度、位置和分布。

4. 卫星遥感法：利用卫星观测资料推测降水的方法。

卫星可以通过测量云层、水汽含量等参数来推测降水的情况，并提供降水量的定量估计。

5. 气象站观测法：利用气象站的观测资料来分析降水情况。

气象站可以测量降水的时刻、强度和持续时间，并提供准确的降水数据。

这些方法可以单独或组合使用，以提供更全面的降水分析结果，从而为气象、水
文等领域的研究和预测提供重要的参考依据。

雨量计常见的几种类型雨量计是应用在气象、水文、农业、水利常用的一种设备，是一种计量某段时间某个地区降水量的仪器。

通过对雨水计量数据的分析，管理者可以根据实际的情况来指导气象，农业的正常工作，还可以避免灾害，提高作物的产量。

这款雨量计主要运用的是雨量传感器，常见的雨量计有虹吸式、翻斗式、称重式、光学雨量计。

虹吸式雨量计虹吸式雨量计可以自动记录业态的降水数量、强度变化和起止时间的仪器，主要由承雨器、虹吸、自记和外壳四个部分组成。

承雨器下是浮子室，室内装一浮子与上面的自记笔尖相联。

当雨水流入筒内的时候，浮子随着水位的提高而上升，同时带动浮子杆上的自记笔上抬，在转动钟筒的自记纸上绘出一条随时间变化的降水量上升曲线。

当浮子室内的水位达到虹吸管的顶部时，虹吸管便将浮子室内的雨水在短时间内迅速排出而完成一次虹吸。

虹吸一次，雨量为10毫米。

如果降水现象继续，则又重复上述过程。

最后可以看出一次降水过程的强度变化、起止时间，并算出降水量。

翻斗式雨量计翻斗式雨量计的构造是由国际标准口径Φ200mm承雨口组件、外筒、底座组件、机芯组件组成。

机芯组件安装在底座组件上，它包括：一体式支架、上漏斗、上翻斗、上翻斗倾角定位调节螺钉、梯级控释漏斗、双向翻板、计量翻斗、计量翻斗倾角定位调节螺钉、计数翻斗、干簧管、信号输出端子等。

翻斗式雨量计工作原理：降雨时承水口收集的雨水，经过上筒（漏斗），注入计量翻斗——翻斗是用工程塑料注射成型的用中间隔板分成两个等容积的三角斗室。

它是一个机械双稳态结构，当一个斗室接水时，另一个斗室处于等待状态。

当所接雨水容积达到预定值0.2mm时，由于重力作用使自己翻倒，人字形翻板的刃口跟随翻斗运动只需跨越2ω（约为6度）的延转角即可完成承水斗之间的降水切换任务，并且阻档杆在翻斗完成换水任务后的下半个周期内驱动翻板复位，再次使翻板刃口稳定的停靠于降雨水柱外侧的临界点位置；当其接水量达到预定值时，又自己翻倒，处于等待状态，降水持续则重复上述过程。

降水是地表水和地下水的来源，它与人民的生活、生产、建设的关系极为密切。

因而在人类活动的许多方面需要掌握降水资料，研究降水规律。

如农业生产、抗旱防汛等工作要经常了解降水情况，并通过降水资料分析旱涝规律；在水利、国防、交通、城市、工矿等各项建设中，需要降水资料作为推算径流和设计洪水的依据；在水文气象预报和水文分析研究工作中也都需要降水资料。

降水量资料作为水文资料的重要组成部分，虹吸式日记型自记雨量器（以下简称自记雨量器）其整编成果用于水文分析计算。

JDZ05-1型翻斗式雨量传感器（以下简称雨量传感器）是水利部南京水利水文自动化研究所生产的降雨量测量仪器。

当给雨量传感器配上雨量固态存储器后，降雨资料的收集几乎可以无人工干预；配合无线通信设备后，预报员便可以在预报中心机房了解每次降雨的全部过程。

下面通过对营口地区的六个站一年的雨量遥测值进行对比分析，以总结验证该仪器在野外作业的效果。

2. 对比观测2.1 虹吸式自记雨量计与翻斗式雨量计结构对比。

虹吸式自记雨量计，主要由承雨器、浮子室、虹吸管、自记钟、记录笔、外壳等组成。

分辨力一般为 0.1mm。

传感器降水强度测量范围在 0～4mm/min。

当降水量累计达 10mm 时，雨量计要虹吸排水一次，虹吸时间不大于 14s。

仪器走时精度：机械钟 5min/d，石英晶体钟 1min/d采用图形记录，自记笔尖在自记纸上划线应流利，不刮纸，其划线宽度不超过 0.3 mm，记录图形应完整、清晰。

记录笔的调零微调机构应方便、可靠、复零位误差不超过仪器分辨力的二分之一。

图形记录值与数字显示值之差应小于等于 1 个仪器分辨力。

翻斗式雨量计的主要结构，利用翻斗称重原理对液态降水量进行连续测量。

通过翻斗翻转，输出接点通断信号，远传至显示记录器，数字显示降水量，同步图型记录或雨量数据固态存贮。

分辨力为 0.1、0.2、0.5、1.0mm，并分为单翻斗和双翻斗型。

传感器部分由承雨器、翻斗、发讯部件、底座、外壳等组成。