一种基于悬臂梁称重测量原理的一体化数字式雨量传感器的制作方法

本实用新型属于降雨量监测领域，具体涉及一种基于悬臂梁称重测量原理的一体化数字式雨量传感器。

背景技术：

现有雨量监测技术中，大部分地方使用的是翻斗式雨量传感器，有一少部分地方使用虹吸式雨量计或者容栅式雨量传感器，还有一些地方采用集雨器方式的人工记录设备进行雨量监测。翻斗式雨量计虽然结构简单、价格低廉，但其对不同降雨强度的响应却不是线性的，累积误差比大，且长时间野外使用后，灵敏度会发生偏移，增加了测量误差，而且然界的杂物、降雨泥沙等也会造成内部翻斗灵敏度变化，甚至阻塞翻斗，造成测量结果无效。另外，翻斗式雨量传感器的分辨率较低，不适用于低降雨量场合，一般是0.5～0.2mm的分辨率，如果使用0.1mm的分辨率的翻斗式雨量传感器，不仅价格较高，且抗环境污染能力也会变的更差。最后，翻斗式雨量计无法测量固态降水。虹吸式雨量计测量精度比较高，可达0.1mm的分辨率，但其虹吸管容易阻塞、冰冻后容易发生故障，维护也比较复杂，且售价较高，不适合民用大范围推广。容栅式与虹吸式基本结构类似，只是计量方式不同，虽然其测量分辨率可达0.01mm，但存在与虹吸式一样的缺点。采用集雨器的人工记录设备，虽然精度有保证，其测量方式最为原始，也最为准确，但却无法实现野外无人值守，无法自动化远程测量，局限性非常大。

因此，需要提供一种针对上述现有技术不足的改进技术方案。

技术实现要素：

本实用新型的目的在于提供一种基于悬臂梁称重测量原理的一体化数字式雨量传感器，以至少解决现有雨量传感器适用范围小，对测量环境的要求高，维护成本高的问题。

为了实现上述目的，本实用新型提供如下技术方案：

一种基于悬臂梁称重测量原理的一体化数字式雨量传感器，所述一体化数字式雨量传感器包括：

外壳，所述外壳为圆筒状，所述外壳的底部设置有安装孔，便于将所述一体化数字式雨量传感器固定在承载体；

集雨装置，所述集雨装置为漏斗状，所述集雨装置位于所述外壳的内部上端，用于收集降水；

储雨装置，所述储雨装置位于所述外壳内部集雨装置的下方，用于接收集雨装置收集的降水；所述储雨装置包括储水器和储水电控球阀，所述储水器为开口向上的漏斗状，便于接收集雨装置收集的降水，所述储水电控球阀位于所述储水器的管状部位，用于控制储水器里面液体的排放；

测量与分析装置，所述测量与分析装置位于所述外壳的内部储雨装置的下部，用于对储水器内的水的称量计算，并控制所述储水电控球阀的开闭；所述测量与分析系统包括悬臂梁称重组件和控制器；所述悬臂梁称重组件一端与所述储水器的管状部位下部连接，另一端与外壳连接；所述控制器位于所述外壳内部，所述控制器与所述悬臂梁称重组件连接，用于将所述悬臂梁称重组件测得的数据进行处理，显示出来。

如上所述的基于悬臂梁称重测量原理的一体化数字式雨量传感器，所述集雨装置包括集雨器和过滤器，所述集雨器为漏斗状，用于收集降水，所述过滤器位于所述集雨器的漏斗出口处，用于过滤集雨器收集的降水。

如上所述的基于悬臂梁称重测量原理的一体化数字式雨量传感器，所述集雨装置还包括水平仪，所述水平仪位于所述过滤器的顶部。

如上所述的基于悬臂梁称重测量原理的一体化数字式雨量传感器，所述集雨器与所述外壳之间紧密连接，连接处封闭，所述集雨器的上沿高度高于所述外壳的上沿，两者在结合处形成刃口，所述刃口高点为所述集雨器的上沿，所述刃口的低点为所述外壳的上沿。

如上所述的基于悬臂梁称重测量原理的一体化数字式雨量传感器，所述外壳为不锈钢圆筒。

如上所述的基于悬臂梁称重测量原理的一体化数字式雨量传感器，所述悬臂梁称重组件包括多个，分别连接储水器的管状部位下部，多个所述悬臂梁称重组件与所述控制器连接。

如上所述的基于悬臂梁称重测量原理的一体化数字式雨量传感器，所述储水电控球阀为密封结构，可以防水防尘。

如上所述的基于悬臂梁称重测量原理的一体化数字式雨量传感器，所述外壳的安装孔内设置有水平调整螺栓，用于调整外壳上沿的水平。

如上所述的基于悬臂梁称重测量原理的一体化数字式雨量传感器，所述悬臂梁称重组件在测量头下部设置有防过载顶丝，所述防过载顶丝安装在所述外壳的底部，并向上伸出所述外壳的底部，位于悬臂梁称重组件测量端的下方。

与最接近的现有技术相比，本实用新型供的技术方案具有如下优异效果：

本实用新型采用称重式的原理，通过集雨器收集降水，经过过滤，保存在储水器，采用悬臂梁称重组件进行测量，再加上控制器内置的蒸发校准模块，迅速将降水量精确表示出来；本实用新型采用称重的方式测量降雨量，可测量固态水，可防止冰冻工况对传感器内部的损害。具备可媲美容栅式传感器的高分辨率及测量精度，在测量参数远优于翻斗式传感器的前提下与其保持基本相当的售价，性价比超越翻斗式。比其他传感器具备更强的耐泥污及排污能力，出厂后无需再次标定，传感器自动调零，具备蒸发补偿，无需添加防蒸发油，更适用于野外无人自动测量。

附图说明

构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本实用新型的进一步理解，本实用新型的示意性实施例及其说明用于解释本实用新型，并不构成对本实用新型的不当限定。

其中：

图1为本实用新型具体实施例1的基于悬臂梁称重测量原理的一体化数字式雨量传感器结构示意图；

图2为本实用新型具体实施例2的基于悬臂梁称重测量原理的一体化数字式雨量传感器结构示意图。

图中：1、外壳；2、刃口；3、集雨器；4、过滤器；5、储水器；6、储水电控球阀；7、悬臂梁称重组件；8、控制器；9、防过载顶丝；10、水平调整螺栓；11、集雨电控球阀。

具体实施方式

下面将参考附图并结合实施例来详细说明本实用新型。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

在本实用新型的描述中，术语“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型而不是要求本实用新型必须以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对实用新型的限制。本实用新型中使用的术语“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接；可以是直接相连，也可以通过中间部件间接相连，对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语的具体含义。

实施例1

根据本实用新型的实施例，如图1所示，为基于悬臂梁称重测量原理的一体化数字式雨量传感器，该一体化数字式雨量传感器包括：

外壳1，外壳1为圆筒状，外壳1的底部设置有安装孔，便于将一体化数字式雨量传感器固定在承载体；在本实用新型的实施例中，外壳1为不锈钢圆筒，可以承受长时间的湿润环境而不锈蚀；外壳1的安装孔内设置有水平调整螺栓10，用于调整外壳1上沿的水平。

集雨装置，集雨装置为漏斗状，集雨装置位于外壳1的内部上端，用于收集降水；集雨装置包括集雨器3和过滤器4，集雨器3为漏斗状，用于收集降水，集雨器3与外壳1之间紧密连接，连接处封闭，集雨器3的上沿高度高于外壳1的上沿，两者在结合处形成刃口2，刃口2高点为集雨器3的上沿，刃口2的低点为外壳1的上沿，形成刃口2是为了方便收集固定面积的降水；过滤器4位于集雨器3的漏斗出口处，用于过滤集雨器3收集的降水，使净水流到储水器5内，使杂质留在集雨器3内，防止杂质质量对测量结果产生影响。集雨装置还包括水平仪，水平仪位于过滤器4的顶部，在安装整个一体化数字式雨量传感器时，观察水平仪内气泡的位置，调整水平调整螺栓10，直到水平仪显示水平，整个一体化数字式雨量传感器安装到位。在本实用新型的实施例中，采用刃口2、集雨器3漏斗与不锈钢外筒等三个组件一体化焊接抛光处理的外壳1，冷白色耐候涂装，这样可以减少活动部件数量，同时提高密封性能，降低蒸发量。

储雨装置，储雨装置位于外壳1内部集雨装置的下方，用于接收集雨装置收集的降水；储雨装置包括储水器5和储水电控球阀6，储水器5为开口向上的漏斗状，便于接收集雨装置收集的降水，储水电控球阀6位于储水器5的管状部位，用于控制储水器5里面降水的排放；储水电控球阀6为密封结构，可以防水防尘，在本实用新型的实施例中看，储水电控球阀6采用聚四氟密封，防水性很好，可以保证在雨水中带电正常作业。储水电控球阀6与储水器5一体化拼装，一同固定在悬臂梁称重组件7的上方，通过定时排水或超限排水后自动清除悬臂梁组件零点的方式，实现出厂后免标定，保证测量精度。球阀仅在超出一定存水量后才进行开关排水操作，降低球阀使用频率，提高使用寿命。且断电再次上电后默认进行关闭操作，防止球阀开启后突然断电造成的测量无效。

测量与分析装置，测量与分析装置位于外壳1的内部储雨装置的下部，用于对储水器5内的水的称量计算，并控制储水电控球阀6的开闭；通过控制器8使储水电控球阀6的排水方式分为每天定时定点排水与超限自动紧急排水。测量与分析系统包括悬臂梁称重组件7和控制器8；悬臂梁称重组件7一端与储水器5的管状部位下部连接，另一端与外壳1连接；控制器8位于外壳1内部，控制器8与悬臂梁称重组件7连接，用于将悬臂梁称重组件7测得的数据进行处理，并通过控制器8的显示屏显示出来。悬臂梁称重组件7设置有2个，分别连接储水器5的管状部位下部左右两侧，多个悬臂梁称重组件7与控制器8连接。在本实用新型的实施例中，控制器8采用单片机，控制器8具有蒸发补偿校准功能，可以根据称重的水量进行蒸发补充校准后得出正确的水量，进而可以精准的统计降雨量。在测量过程中，采用对一定时间段内的多个时间点进行雨量信息采样、对极端数据进行剔除，将合理的数据进行存储、计算合理数值的均值，从而得出该时间段的降雨量；该过程实现了本数字式雨量传感器对电子测量波动、设备震动及雨滴冲击造成的干扰过滤，平滑处理降雨数据从而得到更真实的结果。

悬臂梁称重组件7在测量头下部设置有防过载顶丝9，防过载顶丝9安装在外壳1的底部，并向上伸出外壳1的底部，位于悬臂梁称重组件7测量端的下方。防止运输过程或者使用过程中发生故障导致的悬臂梁称重超过合理称重范围而造成悬臂梁称重组件7的永久性损坏。

本实施例的一体化数字式雨量传感器在工作时，通过集雨器3收集雨水，并经过过滤器4过滤掉杂质，储水器5接收集雨器3过滤后的水分，储水电控球阀6处于关闭状态，悬臂梁称重组件7进行定时循环测量，并将测量数据传输至控制器8，控制器8对测量数据进行分析，当集水器内的雨量超过设定的量后，控制器8控制储水电控球阀6打开，放空集水器内的水，控制器8执行集水器雨量清零操作，关闭储水电控球阀6，继续进行测量。本实用新型采用称重的方式测量降雨量，可测量固态水，可防止冰冻工况对传感器内部的损害。分辨率可达到0.01～0.05mm，测量精度为0.3mm/1％，测量精度和分辨率与容栅式传感器相当，远优于翻斗式传感器，成本与翻斗式传感器基本相同。

实施例2

如图2所示为本实施例中的一体化数字式雨量传感器，本装置在过滤器4下部的集雨器3管末端加装有集雨电控球阀11，通过配置双球阀，可以实现实现集雨器3进水可控与储水器5的排水可控，防止排水过程中同时进水进而产生的测量误差，通过集雨电控球阀11的设置，使测量精度进一步提高。其他实施方式与实施例1相同，在此不再赘述。

综上所述，本实用新型采用称重式的原理，通过集雨器收集降水，经过过滤，保存在储水器，采用悬臂梁称重组件进行测量，再加上控制器内置的蒸发校准模块，迅速将降水量精确表示出来；本实用新型采用称重的方式测量降雨量，可测量固态水，可防止冰冻工况对传感器内部的损害。具备可媲美容栅式传感器的高分辨率及测量精度，在测量参数远优于翻斗式传感器的前提下与其保持基本相当的售价，性价比超越翻斗式。比其他传感器具备更强的耐泥污及排污能力，出厂后无需再次标定，传感器自动调零，具备蒸发补偿，无需添加防蒸发油，更适用于野外无人自动测量。

以上所述仅为本实用新型的优选实施例，并不用于限制本实用新型，对于本领域的技术人员来说，本实用新型可以有各种更改和变化。凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。