一种光纤光栅式翻斗雨量测量装置的制造方法
【专利摘要】本实用新型涉及一种光纤光栅式翻斗雨量测量装置。该光纤光栅式翻斗雨量测量装置包括：依次相连的雨量感应结构和悬臂梁结构；所述雨量感应结构包括单翻斗，所述单翻斗上设有计数磁铁；所述悬臂梁结构包括悬臂梁；所述悬臂梁的自由端设有与所述计数磁铁对应设置的感应磁铁；所述悬臂梁靠近固定端的位置设有光纤光栅应变传感器。本实用新型克服了传统的单簧管的缺陷，同时通过测量悬臂梁的受力变化，将受力的变化次数转变为翻斗翻转的次数，进而实现了对雨量的测量，避免了现有的应用光纤传感器的翻斗雨量计，将反射镜面安装在翻斗上造成的测量误差，提高了雨量测量的准确性，适用于长时间的野外测量。
【专利说明】
一种光纤光栅式翻斗雨量测量装置
技术领域
[0001]本实用新型涉及传感信号采集技术领域，尤其涉及一种光纤光栅式翻斗雨量测量
目.0
【背景技术】
[0002]目前，翻斗式雨量传感器因其结构简单、价格低廉，广泛应用于气象监测中。翻斗式雨量传感器种类较多，主要分为单翻斗和双翻斗，但其关键技术在于用于雨量计数的干簧管。翻斗式雨量传感器的主要测量误差也来自于干簧管自身的一些特性。
[0003]干簧管开关电路的主要缺点有以下几个方面:
[0004]1.由于干簧管的触点和簧片相当小而精致，难以承受高压或大电流。电流过大时，簧片会因过热失去弹性；
[0005]2.触点易产生抖动，导致雨量计计数过多；
[0006]3.干簧管开关相当脆弱，玻璃和密封件很容易破损；
[0007]4.故障排查工序多，故障干簧管需要用专用仪器进行检测。
[0008]为了克服干簧管开关电路的缺点，可将光纤光栅技术应用于雨量测量装置。现有的应用光纤传感器的翻斗雨量计，将反射镜面安装在翻斗上，当翻斗翻倒时，镜面倾斜，光路发生改变，从而进行计数。但由于反射镜面容易形成水珠，水珠会影响反射光线的光路，造成测量错误。且反射镜面在安装、使用过程中易损坏，重新安装时校验比较复杂。
【实用新型内容】
[0009]本实用新型所要解决的技术问题是:现有的光纤光栅翻斗雨量测量装置测量不准确、安装校验不方便的问题。
[0010]为解决上述技术问题，本实用新型提出了一种光纤光栅式翻斗雨量测量装置，该光纤光栅式翻斗雨量测量装置包括:
[0011 ]依次相连的雨量感应结构和悬臂梁结构；
[0012]所述雨量感应结构包括单翻斗，所述单翻斗上设有计数磁铁；
[0013]所述悬臂梁结构包括悬臂梁；
[0014]所述悬臂梁的自由端设有与所述计数磁铁对应设置的感应磁铁；
[0015]所述悬臂梁靠近固定端的位置设有光纤光栅应变传感器。
[0016]可选地，所述雨量感应结构还包括承雨器和引水漏斗；
[0017]所述承雨器通过所述引水漏斗与所述单翻斗相连。
[0018]可选地，该光纤光栅式翻斗雨量测量装置还包括雨量计底座；
[0019]所述雨量感应结构还包括翻斗底座，所述悬臂梁结构还包括悬臂梁底座；
[0020]所述翻斗底座通过螺母与所述雨量计底座相连；
[0021]所述悬臂梁底座与所述雨量计底座相连。
[0022]可选地，所述翻斗底座上设有定位螺钉。
[0023]可选地，所述单翻斗包括第一斗室和第二斗室；
[0024]所述雨量计底座上还包括与所述第一斗室对应设置的第一出水漏斗；
[0025]所述雨量计底座上还包括与所述第二斗室对应设置的第二出水漏斗。
[0026]可选地，所述悬臂梁的靠近固定端的位置设有开槽区域；
[0027]所述开槽区域的相对两侧分别设有光纤光栅应变传感器。
[0028]可选地，该光纤光栅应变传感器还包括信号处理器；
[0029]所述信号检测器通过光纤与所述光纤光栅应变传感器相连。
[0030]可选地，所述信号处理器包括光调制解调模块和处理单元，所述光纤光栅传感器与所述光调制解调模块的输入端连接，所述光调制解调模块的输出端与所述处理单元连接。
[0031]本实用新型提供的光纤光栅式翻斗雨量测量装置，克服了传统的单簧管的缺陷，同时通过测量悬臂梁的受力变化，将受力的变化次数转变为翻斗翻转的次数，进而实现了对雨量的测量，避免了现有的应用光纤传感器的翻斗雨量计，将反射镜面安装在翻斗上造成的测量误差，提高了雨量测量的准确性，适用于长时间的野外测量。
【附图说明】
[0032]通过参考附图会更加清楚的理解本实用新型的特征和优点，附图是示意性的而不应理解为对本实用新型进行任何限制，在附图中:
[0033]图1示出了本实用新型一个实施例的光纤光栅式翻斗雨量测量装置的结构示意图；
[0034]图2示出了本实用新型一个实施例的光纤光栅式翻斗雨量测量装置的悬臂梁的结构示意图。
【具体实施方式】
[0035]下面将结合附图对本实用新型的实施例进行详细描述。
[0036]图1示出了本实用新型一个实施例的光纤光栅式翻斗雨量测量装置的结构示意图。图2示出了本实用新型一个实施例的光纤光栅式翻斗雨量测量装置的悬臂梁的结构示意图。如图1和图2所示，该实施例的光纤光栅式翻斗雨量测量装置，包括:
[0037]依次相连的雨量感应结构I和悬臂梁结构2;
[0038]雨量感应结构I包括单翻斗11，单翻斗11上设有计数磁铁111;
[0039]悬臂梁结构2包括悬臂梁21;
[0040]悬臂梁21的自由端设有与计数磁铁11对应设置的感应磁铁211;
[0041]悬臂梁靠近固定端的位置设有光纤光栅应变传感器212。
[0042]本实施例的光纤光栅式翻斗雨量测量装置中悬臂梁21正对单翻斗11正前方，计数磁铁111固定于翻斗11侧壁，计数磁铁111在翻斗翻倒过程中不能与悬臂梁21的感应磁铁211相接触。安装时将悬臂梁21正对于单翻斗11，感应磁铁211正对于翻斗翻倒时最高点，计数磁铁111随着翻斗的翻转扫过悬臂梁21末端，感应磁铁211受力发生变化，光纤光栅应变传感器212的波长从而发生变化，从而实现雨量计数。
[0043]本实施例的光纤光栅式翻斗雨量测量装置，克服了传统的单簧管的缺陷，同时通过测量悬臂梁的受力变化，将受力的变化次数转变为翻斗翻转的次数，进而实现了对雨量的测量，避免了现有的应用光纤传感器的翻斗雨量计，将反射镜面安装在翻斗上造成的测量误差，提高了雨量测量的准确性，适用于长时间的野外测量。
[0044]在一种可选的实施方式中，雨量感应结构I还包括承雨器12和引水漏斗13;
[0045]承雨器12通过引水漏斗13与单翻斗11相连。
[0046]需要说明的是，承雨器12收集的降雨通过引水漏斗13进入单翻斗11，当雨水累积到翻转体积时，由于水本身重力作用使单翻斗11翻转，同时计数磁铁111对悬臂梁21扫描一次，磁力使悬臂梁21产生形变，从而光纤光栅应变传感器212的波长发生改变。这样，降雨量每次达到翻转体积时，计数磁铁111就对悬臂梁21扫描一次。
[0047]该光纤光栅式翻斗雨量测量装置还包括雨量计底座3;
[0048]雨量感应结构I还包括翻斗底座14，悬臂梁结构2还包括悬臂梁底座22;
[0049]翻斗底座14通过螺母与雨量计底座3相连；
[0050]悬臂梁底座22与雨量计底座3相连。
[0051]翻斗底座14通过螺母(图中未示出)、橡胶垫片与雨量计底座3相连，该螺母可以调节翻斗底座使之处于水平。同时橡胶垫片将隔离翻斗底座14和雨量计底座3，防止由于翻斗翻倒时引起雨量计底座3震动，从而消除该震动对悬臂梁应变的影响。
[0052]进一步地，翻斗底座14上设有定位螺钉141。
[0053]在实际应用中，通过调节定位螺钉141的高度可以控制单翻斗11的翻到的最大角度。
[0054]单翻斗11包括第一斗室和第二斗室；
[0055]雨量计底座3上还包括与所述第一斗室对应设置的第一出水漏斗31;
[0056]雨量计底座3还包括与所述第二斗室对应设置的第二出水漏斗32。
[0057]在实际应用中，承雨器12用于承接雨水，雨水经引水漏斗13进入单翻斗11，当单翻斗的一个斗室承水时，另一个处于等待状态，翻斗部件的左、右两斗总是轮换处于一上、一下的状态。
[0058]为了补偿温度变化造成的影响，提高测量的精确度和灵敏度，悬臂梁21的靠近固定端的位置设有开槽区域213;
[0059 ]开槽区域213的相对两侧分别设有光纤光栅应变传感器212。
[0060]如图2所示，悬臂梁21是一端固定，一端自由的梁，梁的长度为L，感应磁铁211固定于梁的自由端，承受集中荷载F的作用，在荷载作用下梁的自由端发生位移，悬臂梁21采用双面对称开槽的结构，能增大相同应力下光纤光栅波长变化量，光纤光栅应变传感器对称固定在悬臂梁正反两面上。悬臂梁结构下，光纤光栅应变传感器的中心波长漂移量与悬臂梁自由端受力成较好的线性关系。通过正反两面的光纤光栅中心波长进行作差处理，能有效消除温度的影响，从而得到雨量的大小。采用双光栅式应变传感器，不仅具有无源化、抗电磁干扰、抗腐蚀等优点，还具有补偿温度敏感，降低噪声的特性，因而测量结果更加精确。[0061 ] 进一步地，该光纤光栅应变传感器还包括信号处理器(图中未示出)；
[0062]所述信号检测器通过光纤与光纤光栅应变传感器212相连。
[0063]所述信号处理器包括光调制解调模块和处理单元，光纤光栅传感器212与所述光调制解调模块的输入端连接，所述光调制解调模块的输出端与所述处理单元连接。
[0064]本实用新型提供的光纤光栅式翻斗雨量测量装置，克服了传统的单簧管的缺陷，同时通过测量悬臂梁的受力变化，将受力的变化次数转变为翻斗翻转的次数，进而实现了对雨量的测量，避免了现有的应用光纤传感器的翻斗雨量计，将反射镜面安装在翻斗上造成的测量误差，提高了雨量测量的准确性，适用于长时间的野外测量。
[0065]虽然结合附图描述了本实用新型的实施方式，但是本领域技术人员可以在不脱离本实用新型的精神和范围的情况下做出各种修改和变型，这样的修改和变型均落入由所附权利要求所限定的范围之内。
【主权项】
1.一种光纤光栅式翻斗雨量测量装置，其特征在于，包括: 依次相连的雨量感应结构和悬臂梁结构； 所述雨量感应结构包括单翻斗，所述单翻斗上设有计数磁铁； 所述悬臂梁结构包括悬臂梁； 所述悬臂梁的自由端设有与所述计数磁铁对应设置的感应磁铁； 所述悬臂梁靠近固定端的位置设有光纤光栅应变传感器。2.根据权利要求1所述的光纤光栅式翻斗雨量测量装置，其特征在于，所述雨量感应结构还包括承雨器和引水漏斗； 所述承雨器通过所述引水漏斗与所述单翻斗相连。3.根据权利要求1所述的光纤光栅式翻斗雨量测量装置，其特征在于，还包括雨量计底座； 所述雨量感应结构还包括翻斗底座，所述悬臂梁结构还包括悬臂梁底座； 所述翻斗底座通过螺母与所述雨量计底座相连； 所述悬臂梁底座与所述雨量计底座相连。4.根据权利要求3所述的光纤光栅式翻斗雨量测量装置，其特征在于，所述翻斗底座上设有定位螺钉。5.根据权利要求3所述的光纤光栅式翻斗雨量测量装置，其特征在于，所述单翻斗包括第一斗室和第二斗室； 所述雨量计底座上还包括与所述第一斗室对应设置的第一出水漏斗； 所述雨量计底座上还包括与所述第二斗室对应设置的第二出水漏斗。6.根据权利要求1所述的光纤光栅式翻斗雨量测量装置，其特征在于，所述悬臂梁的靠近固定端的位置设有开槽区域； 所述开槽区域的相对两侧分别设有光纤光栅应变传感器。7.根据权利要求1所述的光纤光栅式翻斗雨量测量装置，其特征在于，还包括信号处理器； 所述信号检测器通过光纤与所述光纤光栅应变传感器相连。8.根据权利要求7所述的光纤光栅式翻斗雨量测量装置，其特征在于，所述信号处理器包括光调制解调模块和处理单元，所述光纤光栅传感器与所述光调制解调模块的输入端连接，所述光调制解调模块的输出端与所述处理单元连接。
【文档编号】G01W1/14GK205562847SQ201620307182
【公开日】2016年9月7日
【申请日】2016年4月13日
【发明人】李路明, 张治国, 李星谕, 韩佳兵
【申请人】国家电网公司, 国网江西省电力公司信息通信分公司, 北京邮电大学