一种激光雨滴谱仪的标定装置的制作方法

本实用新型涉及标定检测技术领域，更特别的，本实用新型涉及一种激光雨滴谱仪的标定装置。

背景技术：

目前，激光雨滴谱仪的标定主要是通过钢球标定，由于受制于外形尺寸、测量原理局限性等因素限制，一般只应用在设备出厂前的标定或测试中，基于上述情况，激光雨滴谱仪安装在气象观测站后，由于未配备外部检验标定装置，当设备自身的测量精度恶化后，无法对观测场上的设备进行标定检测，导致标定数据质量大打折扣或不可信。

技术实现要素：

有鉴于此，本实用新型提供一种激光雨滴谱仪的标定装置，以实现外部标定检测功能，其结构简单，便于安装和标定，可有效解决当前激光雨滴谱仪无法进行现场标定的问题，进而保障设备稳定的测量精度，保障业务产品的有效性。

为了实现上述实用新型目的，本实用新型提供以下技术方案：

一种激光雨滴谱仪的标定装置，包括：安装机构、漏斗和收集盒，其中：

所述安装机构具有主体卡槽和限位卡槽，所述主体卡槽与激光雨滴谱仪的外壳相适配，所述限位卡槽能够与所述激光雨滴谱仪的外壳上的第一部件卡接，所述漏斗与所述安装机构连接，所述收集盒设置于所述漏斗下方。

进一步的，所述主体卡槽能够安装在所述激光雨滴谱仪的外壳的上方并通过重力与所述激光雨滴谱仪的外壳连接，所述限位卡槽通过与所述第一部件的卡接限制所述安装机构相对于所述激光雨滴谱仪的外壳在水平方向上的移动。

进一步的，所述主体卡槽包括：第一卡接部和第二卡接部，所述第一卡接部的第一端和所述第二卡接部的第一端固定连接，所述第一卡接部与所述激光雨滴谱仪的外壳的一侧连接，所述第二卡接部与所述激光雨滴谱仪的外壳的另一侧连接。

进一步的，所述第一卡接部的第二端和所述第二卡接部的第二端均设置有所述限位卡槽。

进一步的，所述安装机构包括第一安装机构和第二安装机构，所述第一安装机构能够安装在所述激光雨滴谱仪的激光发射端的外壳上，所述第二安装机构能够安装在所述激光雨滴谱仪的激光接收端的外壳上。

进一步的，所述第一安装机构上设置有第一连接孔组和第二连接孔组，所述第二安装机构上设置有第三连接孔组和第四连接孔组，所述第一连接孔组、所述第二连接孔组、所述第三连接孔组和所述第四连接孔组中均至少包括一个连接孔，所述第一连接孔组与所述第三连接孔组处于同一水平位置，所述第二连接孔组与所述第四连接孔组处于同一水平位置，所述漏斗能够分别与所述第一连接孔组、所述第二连接孔组、所述第三连接孔组和所述第四连接孔组可拆卸连接，在所述漏斗同时与所述第一连接孔组、所述第三连接孔组连接时，所述漏斗处于第一高度，在所述漏斗同时与所述第二连接孔组、所述第四连接孔组连接时，所述漏斗处于第二高度。

进一步的，该激光雨滴谱仪的标定装置还包括：连杆，所述漏斗能够通过所述连杆分别与所述第一连接孔组、所述第二连接孔组、所述第三连接孔组和所述第四连接孔组可拆卸连接。

进一步的，所述第一部件为螺栓。

进一步的，该激光雨滴谱仪的标定装置还包括：收集盒连接机构，

所述收集盒通过所述收集盒连接机构连接在所述漏斗上；

或者，所述收集盒通过所述收集盒连接机构连接在所述安装机构上。

进一步的，所述收集盒连接机构为弹簧、伸缩杆或金属线。

经由上述的技术方案可知，与现有技术相比，本实用新型公开了一种激光雨滴谱仪的标定装置，当需要进行激光雨滴谱仪的标定时，首先通过安装机构的主体卡槽和限位卡槽将该标定装置固定安装在激光雨滴谱仪的外壳上，然后将模拟液态降水的球体粒子从漏斗上方投放进行降雨速度的模拟，实现外部标定检测功能，其结构简单，便于安装和标定，可有效解决当前激光雨滴谱仪无法进行现场标定的问题，进而保障设备稳定的测量精度，保障业务产品的有效性；另外，为了有效收集掉落的球体粒子，在漏斗下端安装有收集盒，在标定测试完成后，可以实现球体粒子的统一回收。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍。

图1为激光雨滴谱仪的测量原理示意图；

图2为本实用新型实施例提供的一种激光雨滴谱仪的标定装置的结构示意图；

图3为本实用新型实施例提供的漏斗的透视图；

图4为本实用新型实施例提供的激光雨滴谱仪的标定装置的安装结构示意图；

图5为本实用新型实施例提供的另一种激光雨滴谱仪的标定装置的结构示意图；

图6为本实用新型实施例提供的又一种激光雨滴谱仪的标定装置的结构示意图；

图7为本实用新型实施例提供的又一种激光雨滴谱仪的标定装置的结构示意图。

具体实施方式

如图1所示，为激光雨滴谱仪的测量原理示意图，激光雨滴谱仪的测量原理依据图1示意图来进行说明。图1中的两个方块分别代表激光发射端41和激光接收端42，中间为一球体粒子P，表示被测降水粒子。被测降水粒子以垂直该平行激光光束的方向向下运动，被测降水粒子可被视为一个球体，球体粒子的直径处会产生最大的激光遮挡。该最大遮挡的激光能量与球体粒子直径成正比，球体粒子经过的时间与球体粒子速度成反比，由此可以计算出球体粒子直径和速度。该设备的标定通常采取模拟被测降水粒子经过图1的平行光区域的方式实现。

目前，主流的标定方法中的钢珠标定通过使用标准尺寸的钢球，做固定高度零初速的自由落体运动，标准钢球直径预先通过游标卡尺测量确定，速度值可通过自由落体计算公式获得，通常采用该方法的实现装置极为简单，如只拿镊子夹钢珠，随意投放，或用一个PVC塑料管置于激光光束的正上方，用手或镊子投放钢珠，该标定方法可以实现试验室的标定测量，但激光雨滴谱仪安装在气象观测站使用时，一般安装于一个立杆上，通常高度设置在1.8～2.0米之间，设备安装后，不便于取下，因此，无法实现观测站设备的现场标定测量。

本实用新型公开的激光雨滴谱仪的标定装置，设计实现简洁明了、容易安装架设和拆卸，实现安装在观测场上的激光雨滴谱仪的外部标定测量，本领域技术人员可以借鉴本文内容，适当改进工艺参数实现。特别需要指出的是，所有类似的替换和改动对本领域技术人员来说是显而易见的，它们都被视为包括在本实用新型。本实用新型的方法及应用已经通过较佳实施例进行了描述，相关人员明显能在不脱离本实用新型内容、精神和范围内对本文所述的方法和应用进行改动或适当变更与组合，来实现和应用本实用新型技术。

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

如图2-图7所示，本实用新型实施例提供的激光雨滴谱仪的标定装置，用于固定安装在观测场上的激光雨滴谱仪4的外壳上，实现外部标定测量。其中，该激光雨滴谱仪4包括激光发射端41和激光接收端42。具体的，该标定装置具体可以包括：安装机构1、漏斗2和收集盒3，其中：上述安装机构1具有主体卡槽11和限位卡槽12，上述主体卡槽11与激光雨滴谱仪的外壳相适配，上述限位卡槽12能够与上述激光雨滴谱仪4的外壳上的第一部件411卡接，上述漏斗2与上述安装机构1连接，上述收集盒3设置于上述漏斗2下方。当需要进行激光雨滴谱仪4的标定时，首先通过安装机构1的主体卡槽11和限位卡槽12将该标定装置固定安装在激光雨滴谱仪4的外壳上，然后将模拟液态降水的球体粒子从漏斗2上方投放进行降雨速度的模拟，实现外部标定检测功能，其结构简单，便于安装和标定；另外，为了有效收集掉落的球体粒子，在漏斗2下端安装有收集盒3，在标定测试完成后，可以实现球体粒子的统一回收。

优选的，如图3所示，上述漏斗2的上方开口大于下方开口，较大的上方开口便于球体粒子的投放，较小的下方开口可以防止球体粒子掉落到收集盒3之外，便于收集。同时，较小的下方开口还可以控制球体粒子P与激光的接触位置，提高标定精度。另外，球体粒子P在漏斗2上投放后，会在漏斗2内侧旋转降落，因此球体粒子P从漏斗2下方开口掉落时，除具有垂直的速度分量外，还可能会具有一定的水平速度分量，这种情况与雨滴的实际降落速度相一致。由于空气阻力、风等因素的影响，雨滴在降落时不仅具有垂直方向上的速度分量，还具有水平速度方向上的分量，而且不同雨滴的水平速度分量不尽相同，通过漏斗2恰恰可以模拟这一点，具体是通过漏斗2的倾斜内壁进行垂直方向和水平方向上的速度分量的模拟，也可以在漏斗2的最下方设置一个直径略大于球体粒子的孔，这样可以对垂直方向上的速度分量进行模拟，当然，漏斗2也可以设置成上方开口和下方开口一直的通孔。

优选的，如图2所示，上述收集盒3为正方形的盒状，为了进一步的有效回收球体粒子，其也可以根据实际测试情况进行其他形状的设定，在此不对上述收集盒3的形状进行具体限制。

如图3所示，优选的，上述主体卡槽11能够安装在上述激光雨滴谱仪4的外壳的上方并通过重力与上述激光雨滴谱仪4的外壳连接，上述限位卡槽12通过与上述第一部件411的卡接限制上述安装机构1相对于上述激光雨滴谱仪4的外壳在水平方向上的移动。此种设置方式有利于进一步的通过上述主体卡槽11固定上述激光雨滴谱仪4的外壳，具体的，将该标定装置固定安装在激光雨滴谱仪4的外壳上的示意图如图4所示。由于通过重力与外壳连接，因此当需要拆卸时，只需要向上抬起即可，简单方便。

如图5所示，优选的，上述主体卡槽11可以包括：第一卡接部111和第二卡接部112，上述第一卡接部111的第一端和上述第二卡接部112的第一端固定连接，上述第一卡接部111的第二端与上述激光雨滴谱仪4的外壳的一侧连接，上述第二卡接部112的第二端与上述激光雨滴谱仪4的外壳的另一侧连接。且上述第一卡接部111的第二端和上述第二卡接部112的第二端均设置有上述限位卡槽12。此种设置方式可以通过第一卡接部111的第二端和第二卡接部112的第二端设置的限位卡槽12与激光雨滴谱仪4的外壳上设置的卡扣进行配合使用，确保该标定装置与激光雨滴谱仪4的固定连接。可选的，可以在第一卡接部111的第二端和第二卡接部112的第二端设置限位卡扣，而在激光雨滴谱仪4的外壳上设置的限位卡槽进行配合使用，可以实现该标定装置与激光雨滴谱仪4的固定连接即可。当然可以在第一卡接部111的第二端和第二卡接部112的第二端以及对应的激光雨滴谱仪4的外壳上设置配合固定结构即可，在此不再进行详细赘述。

如图2-图7所示，优选的，上述安装机构1可以包括第一安装机构13和第二安装机构14，上述第一安装机构13能够安装在上述激光雨滴谱仪4的激光发射端的外壳上，上述第二安装机构14能够安装在上述激光雨滴谱仪的激光接收端的外壳上。此种设置方式可以通过第一安装机构13固定激光雨滴谱仪4的激光发射端的外壳，第二安装机构14固定激光雨滴谱仪4的激光接收端的外壳，如图2-图7可见，本实施例中提供的激光雨滴谱仪4的激光发射端的外壳和激光雨滴谱仪4的激光接收端的外壳均为三角形，也可以根据激光雨滴谱仪4的外壳的形状进行适应性调整，例如：激光接收端的外壳设置为弧形，则也可以将第一安装机构13和第二安装结构设置为对应的弧形，能够实现该装置与激光接收端的外壳的固定连接即可。

为了提高激光雨滴谱仪的标定精度，如图6和图7所示，优选上述第一安装机构13上设置有第一连接孔组131和第二连接孔组132，上述第二安装机构14上设置有第三连接孔组141和第四连接孔组142，上述第一连接孔组131、上述第二连接孔组132、上述第三连接孔组141和上述第四连接孔组142中均至少包括一个连接孔15，上述第一连接孔组131与上述第三连接孔组141处于同一水平位置，上述第二连接孔组132与上述第四连接孔组142处于同一水平位置，上述漏斗2能够分别与上述第一连接孔组131、上述第二连接孔组132、上述第三连接孔组141和上述第四连接孔组142可拆卸连接，在上述漏斗2同时与上述第一连接孔组131、上述第三连接孔组141连接时，上述漏斗2处于第一高度，在上述漏斗2同时与上述第二连接孔组132、上述第四连接孔组142连接时，上述漏斗2处于第二高度。此种设置方式可以每组连接孔组设置一个连接孔，可以通过连接杆与安装机构1相连，也可以直接通过漏斗2与安装机构1相连，在此不再进行可拆卸连接结构进行详细赘述。此种设计方式采用上下两层的安装孔设计可以实现2种速度的测试，因此，为了提高激光雨滴谱仪的标定精度，可以通过设计两种降落速度，设置双层安装孔位，在进行一个速度校准之后只需将连接杆向上移动，再进行第二次模拟即可。

如图2-图7所示，优选的，该激光雨滴谱仪的标定装置还包括：连杆5，上述漏斗2能够通过上述连杆5分别与上述第一连接孔组131、上述第二连接孔组132、上述第三连接孔组141和上述第四连接孔组142可拆卸连接。需要说明的是，本实施例中，漏斗2可以通过连杆5如图2-图7中所示的方式进行连接，也可以直接通过漏斗2进行连接，具体实现方式可以是将漏斗2两侧的延伸至两侧的安装机构上，通过可拆卸的连接方式与安装结构连接即可，另外，该连杆5也可以设置成可伸缩连杆，由于可拆卸的连接方式和可伸缩均属于本领域技术人员熟悉的连接方式，在此不再对可拆卸的连接方式和可伸缩进行详细的赘述。

优选的，如图2-图7中所示，第一部件41可以为螺栓，通过激光雨滴谱仪的外壳上的螺栓与上述安装结构的限位卡槽进行固定连接。

为了进一步优化技术方案，本实施例提供的该激光雨滴谱仪的标定装置中，如图2、图4、图5、图6和图7所示，还包括：收集盒连接机构6，上述收集盒3通过上述收集盒连接机构6连接在上述漏斗2上；或者，上述收集盒3通过上述收集盒连接机构6连接在上述安装机构1上。

优选的，上述收集盒连接机构6可以为弹簧、伸缩杆或金属线。

本实用新型实施例充分利用现有设备结构，将该标定装置作为临时性的附加装置固定架设在激光雨滴谱仪的外壳上，直接利用重力及现有结构锁定。如图2-图7所示，该标定装置包含安装机构1、漏斗2、收集盒3、连接线5等几部分组成，结构组装完成后依靠重力与激光雨滴谱仪的外壳结构进行紧密结合，安装机构1的卡槽直接卡住设备两侧的固定螺钉，从而实现结构简单便于拆装，上下两层的安装孔设计可以实现2种速度的测试；而两侧的安装机构利用现有结构的外形形状，设计成叉型，下端开槽用于卡住激光雨滴谱仪的安装螺钉；另外，利用连接杆将中间的漏斗进行连接，保证整体结构的稳定轻便。

当需要进行激光雨滴谱仪的标定时，只需先将该标定装置的各零件安装图5或图6进行组装，组装完成后将预留的顶丝顶紧，使整体结构稳定，整体结构组装完成后，将两侧的安装架卡槽与现有的激光雨滴谱仪安装螺钉进行卡住，无需再进行安装。

需要说明的是，本实用新型实施例中模拟液态降水的主要球体粒子直径在0.2～8mm，为计算模拟降雨的速度，漏斗距离探测窗口的距离经过计算为120mm，漏斗的开口尺寸根据漏斗与光栅探测窗口的高度计算得出，在实现便于投放球体粒子的同时，有效控制球体粒子不会飞出窗口的探测范围。进一步地，由于球体粒子的直径很小，为有效收集掉落的球体粒子，在下端需要安装有一个收集盒，标定测试完成后，将球体粒子统一回收。

以上所述仅是本实用新型的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本实用新型的保护范围。

需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括上述要素的物品或者设备中还存在另外的相同要素。