改进型网络数字雹雨分测仪的制作方法
【专利摘要】一种改进型网络数字雹雨分测仪，具有外壳、常规雨量筒、第一收集器、第二收集器、过滤筛、过滤栅、隔板、转换器、溢流管、导筒、导管、测雹翻斗机、测雨翻斗机、脉冲信号采集发射装置、太阳能电池板、自动补水装置，过滤筛具有椭圆形筛架、固定于筛架上的过滤网，该过滤网用直径为0.4mm不锈钢钢丝编织而成，过滤网的筛孔呈正方形，筛孔的边长为3mm；筛孔的面积为9mm2；测雹翻斗机的计量斗的长度为3.14cm,宽度为2cm,高度为2cm。本实用新型经野外实验，它消除了因过滤筛透水性差、测雹翻斗机的计量斗水溢出才翻转和惯性翻动而形成的测值误差，综合误差趋于0，保证了测量的准确性，分测仪处于良好的工作状态。
【专利说明】
改进型网络数字雹雨分测仪
技术领域
[0001]本实用新型涉及一种气象测试设备，特别是一种改进型网络数字雹雨分测仪。
【背景技术】
[0002]降雹云系中的降雹量、降雨量，两个物理参数是研究冰雹的生成、发展、降落特征的唯一物理量。气象科技工作者都想获得此类数据。上世纪50年代，中国科学院大气所、有关院校、省级气象研究所的研究人员，曾采用多种方法在野外观测纯的雹量和雨量，但因难度太大，都没能如愿。直到1983-1985年，河北气象系统的科技工作者，因研究课题的需要，才研制出测雹尺、雹雨分测器、手动式雹雨分测计、QZ-1型全自动雹雨分测仪，2012年为适应气象现代化的要求，又研制了网络数字雹雨分测仪，此仪器在QZ-1型雹雨分测计的基础上，有了较大的改进:①将记录系统由浮子室、钟筒改为翻斗。②增设了采集发射装置，将翻斗脉冲信号发射到网上，通过接受系统接收显示。③设计制作了自动补水装置，使转换器的水因蒸发形成的测雹误差得到科学修正，所述的补水装置已在CN202583494U中记载，SPCN202583494U公开了一种网络数字雹雨分测仪，具有里面装有水的转换器、与转换器相连通使转换器内的水面保持在某一高度的溢流管、其特点是它还具有一个自动补水装置，该自动补水装置具有与转换器构成连通器的浮子筒、浮子、浮子杆、导向限位体、连接杆、动触点、和动触点构成一个开关副的静触点、栗、储水桶、直流电源。所述栗的进水口与储水桶相连通，栗的排水口在上述溢流管的上方与转换器相连通，直流电源的负极通过导线与栗的负极电连接，直流电源的正极通过导线与动触点电连接，所述栗的正极通过导线与静触点电连接。④采用太阳能电池，供仪器用电。仪器经过这四种设计、改进，达到了自动化、现代化的水平，具体是它在数据观测、指挥防雹作业、研究冰雹的某些特征方面，起到了关键作用，是一种十分理想的测雹仪器。但该仪器在野外经2012年至2015年这四年的使用，发明人发现其经常出现无规律的测雹误差，所测雹量数据与置于旁边的校准仪器所测数据比较，曾多次出现正负值误差，差值达到5-10%，且无规律可寻。该误差的存在，几乎动摇了仪器的使用价值。经发明人的长期实地观查，多种形式的模拟试验，发现测雹的正负误差，皆由过滤筛和测雹翻斗机造成，具体原因是:(I)过滤筛(过滤栅)产生了误差。原过滤筛用直径4_的不锈钢棍做成，两珊条间距4mm，椭圆型，短轴50cm，长轴62cm，斜放在仪器腔内，该结构存在两个弊端，一是透水面积只有50%，余下的50%是珊条的面积，雨水落在珊条上，大部分因雨水的重量，滴入(第一)收集器内，但也有一部分水在斜坡的推动下，沿着珊条流进雹雨转换器，使转化器的水面抬升造成测雹值正值误差，误差在10%以上，此差值随着雨滴降速的增大而增大，随着降雹时间的延长而增大。二是雹直径为4?5mm，易卡在两珊条之间，使多个冰雹不能进入转换器，直径6mm以下的雹块，难以通过，在此形成小的雹堆，因相当数量的雹块不能进入雹雨转换器，使测雹值产生负值误差，此误差最大在5%左右。上述这两项误差都是随机发生，无规律可寻，无法订正。(2)测雹翻斗机产生了误差。经用10克至20克的冰块投入冰雹转化器，在溢水口排出的水呈喷射状，瞬间斗满溢出，溢出的水使侧雹值产生负值误差。此值随着降雹块的增大，雹量的增大而增大。此值也是随机产生，无规律可寻，无法订正。若突降一大块冰雹，溢水口喷出强度很大的水滴，瞬间又止，翻斗机在重力的撞击下，产生惯性翻动，即斗水不满而翻(2?3次)，使测雹值产生正值误差，此值也无法订正。
[0003]以上技术对于本实用新型如何能够做到消除因过滤筛透水性差、测雹翻斗机的计量斗水溢出才翻转和惯性翻动而形成的测值误差，保证测量的准确性，并未给出具体的指导方案。
【发明内容】
[0004]本实用新型所要解决的技术问题在于，提供一种改进型网络数字雹雨分测仪，它能消除因过滤筛透水性差、测雹翻斗机的计量斗水溢出才翻转和惯性翻动而形成的测值误差，保证测量的准确性。
[0005]为解决上述技术问题，本实用新型采用的技术方案如下:
[0006]一种改进型网络数字雹雨分测仪(或者说是改进的网络数字雹雨分测仪)，具有外壳、常规雨量筒、第一收集器、第二收集器、过滤筛、过滤栅、隔板、里面装有水的转换器、溢流管、导筒(反弹盒)、位于常规雨量筒的底端的导管、测雹翻斗机、测雨翻斗机、脉冲信号采集发射装置、太阳能电池板、自动补水装置，过滤筛具有椭圆形筛架，其技术方案在于所述的过滤筛还具有固定于所述筛架上的过滤网，该过滤网用直径为0.4mm不锈钢钢丝编织而成，过滤网的筛孔呈正方形，(每个)筛孔的边长为3mm;筛孔的面积为9mm2，Icm2过滤网具有
11.1个筛孔。所述的测雹翻斗机的计量斗的长度为3.14cm，宽度为2cm，高度为2cm;即测雹翻斗机的计量斗与原来大一倍，即一斗相当于0.2mm的降水量。计量斗的容积是6.28立方厘米。
[0007]上述技术方案中，所述的过滤筛向下倾斜的角度最好为10°?15°。所述的测雹翻斗机的计量斗最好由塑料制成。
[0008]本实用新型的过滤筛采用过滤网，该过滤网用直径为0.4mm不锈钢钢丝编织而成，过滤网的筛孔呈正方形，筛孔的边长为3mm;筛孔的面积为9mm2，Icm2过滤网具有11.1个筛孔。透水率在90%以上，过滤网呈椭圆形，面积与原过滤栅的面积相同，过滤网固定于筛架上，斜放在外壳内，雹雨同时落在过滤网上，水被过滤网过滤，落在第一收集器内，受坡度的作用排出仪器腔外；雹则沿着过滤网，受坡度的作用进入雹雨转换器，参与计量。因过滤网网丝很细，水在其表面不能存在，又有横向网丝的阻挡，无法流动，网丝的附着力很小，水滴只能滴入第一收集器，不能进入转换器。经试验，该项误差趋于零。又因过滤网网孔小，直径大于3_的冰雹无法卡入网孔，小雹失去堆积的条件，此项负值误差也因此消除。
[0009]所述的测雹翻斗机的计量斗的长度为3.14cm，宽度为2cm，高度为2cm;即测雹翻斗机的计量斗与原来大一倍，即一斗相当于0.2mm的降水量。计量斗的容积是6.28立方厘米，因翻斗容积大，化解了瞬间大量雨水注入，使水不易溢出，且斗满即翻，不会半斗水也翻，也不会水溢出才翻。经模拟试验和多次实地降雹观查，未发生因水溢出斗才翻动和惯性翻动，消除了上述的两项误差。
[0010]本实用新型经野外实验，它消除了因过滤筛透水性差、测雹翻斗机的计量斗水溢出才翻转和惯性翻动而形成的测值误差，综合误差趋于0，保证了测量的准确性，分测仪处于良好的工作状态。
【附图说明】
[0011]图1为本实用新型的结构示意图。
[0012]图2为本实用新型中过滤筛的结构示意图。
[0013]图3为显示本实用新型的过滤筛向下倾斜(倾斜角度为β)的结构示意图。
[0014]图4为本实用新型中测雹翻斗机的(一对)计量斗的结构示意图。
【具体实施方式】
[0015]实施例1:如图1、图2、图3、图4所示，本实用新型具有外壳1、常规雨量筒2、呈喇叭状的位于所述外壳内侧的第一收集器5、呈喇叭状的位于所述常规雨量筒内侧的第二收集器4、位于所述外壳内的设于第一收集器下方的将雹雨分开的过滤筛6、位于所述常规雨量筒内的设于第二收集器下方的将雹雨分开的过滤栅3、位于所述外壳内的设于过滤筛下方的呈倾斜的隔板8、里面装有水的转换器15(转换器的底端带有平时处于关闭状态的放水阀13)、与所述转换器相连通使转换器内的水面保持在某一高度的溢流管14(转换器内的水面与溢流管相齐)、固定于所述外壳的侧壁上的将从过滤筛上滑下的冰雹导入转换器内的导筒(反弹盒)16、位于常规雨量筒的底端的导管7、测雹翻斗机(计量冰雹量值的翻斗机)12、测雨翻斗机(计量雨水量值的翻斗机)10、脉冲信号采集发射装置(数据采集及回传装置)9、(给上述两个翻斗机供电的)太阳能电池板11、自动补水装置17。过滤筛6具有椭圆形筛架61，所述的过滤筛6还具有固定于所述筛架61上的过滤网62，这样过滤网也呈椭圆形，椭圆的长轴为62cm，椭圆的短轴为50cm。筛架61的一端(右侧端)与转换器的进雹口相吻合，在入口处的两侧，不能有雹块滞留，也不能有水滴流入转换器内。过滤网62用直径为0.4mm不锈钢钢丝编织而成，过滤网62的筛孔呈正方形，(每个)筛孔的边长为3mm;筛孔的面积为9mm2，Icm2过滤网具有11.1个筛孔。上述的过滤筛6向下倾斜，即过滤筛6的左侧所处的位置高于右侧所处的位置，过滤筛6向下倾斜的角度β为10°?15°，即过滤筛所在的平面(或者说是筛架和过滤网所在的平面)与水平面的夹角为10°?15°。角度β在此范围取值再结合过滤网的结构，使得雹不易在过滤网上堆积，更能提高测量的准确性。角度β可以为10°、12 °、15°。所述的测雹翻斗机12的计量斗的长度为3.14cm，宽度为2cm，高度为2cm，即测雹翻斗机12的计量斗与原来大一倍，即一斗相当于0.2mm的降水量。计量斗的容积是6.28立方厘米。本实用新型斗满即翻，不会半斗水也翻，也不会水溢出才翻。上述的测雹翻斗机12的计量斗由塑料制成。
[0016]原测雹翻斗机为SL-3型，一斗相当于0.1mm的降水，现改为翻一斗相当于0.2mm的降水。此值需与翻斗容积相配合。我国虹吸雨量计承受降雨的截面积与自记纸的刻度(最小0.1mm)之间存在下式相关:
[0017]M/S=K,式中:M为透过S截面水的重量，单位克；
[0018]S为承受降雨截面积，被计量的水由此面透过，直径为20cm，面积为314cm2，常数，M克水是在自记纸上显示的高度，单位mm(最小刻度0.1mm)；
[0019]雹斗设计的K值等于0.2mm=0.02cm。因此M=S.Κ=314.0.02=6.28(cm3)。
[0020]因水的密度P=I克/cm3，因此用容积V代替，如此翻斗的容积可写成6.28cm3。将翻斗做成长 3.14cm,宽 2cm,高 2cm，翻斗的容积 V=(3.14X2 X 2)/2=6.28cm3。
[0021]本实用新型保证了雹雨分开，测雨部分由过滤栅3滤出的水，通过导管7，送入测雨翻斗机10，测雨翻斗机10发射的脉冲信号被脉冲信号采集发射装置9采集，经处理发射到网络上，计算机通过网络显示雨量脉冲信号，再经换算，变成真实雨量，从计算机的屏幕上可以看到。
[0022]测雹时落入常规雨量筒2的冰雹，经过过滤栅3滚到过滤网6上，落入外壳I内的雹、雨，连同经过过滤栅3的雹，经过过滤网6，将雨水滤掉，雹滚入转换器15内，转换器内的水因雹雨的侵入，在浮力的作用下被排出，被排出水的质量与侵入雹的质量相同，排出的水通过溢流管14送入测雹翻斗机12的计量斗，测雹翻斗机因翻动发出脉冲信号。该信号与雨的脉冲信号相同，计算机可以显示出真实的降雨量。
[0023]本实施例经野外实验，它消除了因过滤筛透水性差、测雹翻斗机的计量斗水溢出才翻转和惯性翻动而形成的测值误差，综合误差趋于O，保证了测量的准确性，分测仪处于良好的工作状态，与已有技术相比(比如与CN202583494U相比)，采用本实用新型测雹所得数据准确性更高。
【主权项】
1.一种改进型网络数字雹雨分测仪，具有外壳(I)、常规雨量筒(2)、第一收集器(5)、第二收集器(4)、过滤筛(6)、过滤栅(3)、隔板(8)、里面装有水的转换器(15)、溢流管(14)、导筒(16)、位于常规雨量筒的底端的导管(7)、测雹翻斗机(12)、测雨翻斗机(10)、脉冲信号采集发射装置(9)、太阳能电池板(11)、自动补水装置(17)，过滤筛(6)具有椭圆形筛架(61)，其特征在于所述的过滤筛(6)还具有固定于所述筛架(61)上的过滤网(62)，该过滤网(62)用直径为0.4mm不锈钢钢丝编织而成，过滤网(62)的筛孔呈正方形，筛孔的边长为3mm;筛孔的面积为9mm2;所述的测雹翻斗机(12)的计量斗的长度为3.14cm，宽度为2cm，高度为2cm;上述的过滤筛(6)向下倾斜的角度为10°?15°。2.根据权利要求1所述的改进型网络数字雹雨分测仪，其特征在于上述的测雹翻斗机(12)的计量斗由塑料制成。
【文档编号】G01W1/14GK205507117SQ201620157375
【公开日】2016年8月24日
【申请日】2016年2月25日
【发明人】孙玉稳, 石安英, 李宝东, 董晓波, 吴志会, 胡向峰
【申请人】河北省人工影响天气办公室