双筒称重式雨量计的制作方法

本实用新型涉及一种雨量计，特别是双筒称重式雨量计。

背景技术：

雨量计是一种气象学家和水文学家用来测量一段时间内某地区的降水量的仪器，目前比较常用的有雨量筒、翻斗雨量计、虹吸雨量计以及称重雨量计。

称重式雨量计与其他雨量计相比，具有可实现所有类型降水的全天候自动化观测的优点。目前称重传感器应用较多的是电阻应变传感器，然而雨量筒放在自然环境中，电阻片受外界环境温度影响会产生热胀冷缩现象，影响测量结果。且在汛期，经常发生大到暴雨的天气，存在着雨量筒容积无法满足要求的现象。

技术实现要素：

本实用新型的目的在于克服现有技术的缺点，提供一种双筒称重式雨量计，克服了外界环境温度变化对测量结果的影响，以及进一步避免雨量计无法满足大到暴雨的情况。

本实用新型的目的通过以下技术方案来实现：双筒称重式雨量计，包括称重式雨量计、电桥应变感应器、数据采控器、防雨器和雨水感应器，所述称重式雨量计为两个，每个所述称重式雨量计包括外壳、承雨器、雨量筒和应变片，所述雨量筒置于外壳内侧底部，所述承雨器固定在外壳的顶部，所述承雨器的下端伸入雨量筒内，所述应变片设置于雨量筒的底部与外壳内底面之间，所述雨量筒的底部还设有排水管，所述排水管的管路上还安装有电磁阀，所述应变片的形变量信号输出端与电桥应变感应器的形变量信号输入端连接，所述电桥应变感应器的电压信号输出端与数据采控器的电压信号输入端连接，所述承雨器的上方还设有防雨器，所述雨水感应器安装在防雨器上，所述雨水感应器的降雨信号输出端与数据采控器的降雨信号输入端连接，所述数据采控器的控制输出端分别与防雨器和电磁阀连接。

进一步地，还包括底座，两个称重式雨量计并列固定在底座内。

进一步地，防雨器安装在所述底座的顶部。

进一步地，所述承雨器的内侧下部还安装有过滤网。

进一步地，所述雨量筒设有水位上限。

进一步地，所述应变片为电阻应变片，所述电桥应变感应器为惠斯通电桥感应器。

进一步地，两个电阻应变片分别与惠斯通电桥感应器连接，并将电桥电压U0传递给数据采控器。

本实用新型具有以下优点：

1、本实用新型采用双雨量筒测量降雨量，避免了在大到暴雨时雨量筒容积不足的情况。

2、本实用新型采用称重装置测量降雨量，实现了所有类型降水的全天候自动化观测，采用惠斯通电桥传感器，避免了环境温度变化带来的测量仪器自身的误差，保证了测量仪器的长期稳定性。

3、本实用新型设有数据采控器，惠斯通电桥感应器将不同时刻的电压信号传递给数据采控器，数据采控器将电压信号转化为水位信号，实现降雨量自动识别并进行记录的功能，代替了传统的人工记录方式。

4、本实用新型安装有防雨器，晴天时关闭防雨器，防止粉尘，树叶等落入雨量筒中，影响测量结果；下雨时，开启防雨器，雨水通过承雨器搜集进入雨量筒中。

附图说明

图1为本实用新型的结构示意图；

图2为惠斯通电桥感应器的电路结构示意图；

图3为应变片R1粘贴在一个雨量筒下面的结构示意图；

图4为应变片R2粘贴在另一个雨量筒下面的结构示意图；

图中：1-底座，2-称重式雨量计，3-外壳，4-承雨器，5-雨量筒，6-应变片，7-电桥应变感应器，8-数据采控器，9-防雨器，10-雨水感应器，11-过滤网，12-排水管，13-电磁阀。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型做进一步的描述，但本实用新型的保护范围不局限于以下所述。

如图1所示，双筒称重式雨量计，包括称重式雨量计2、电桥应变感应器7、数据采控器8、防雨器9和雨水感应器10，所述称重式雨量计2为两个，每个所述称重式雨量计2包括外壳3、承雨器4、雨量筒5和应变片6，所述雨量筒5置于外壳3内侧底部，所述承雨器4固定在外壳3的顶部，所述承雨器4的下端伸入雨量筒5内，所述应变片6设置于雨量筒5的底部与外壳3内底面之间，所述雨量筒5的底部还设有排水管12，所述排水管12的管路上还安装有电磁阀13，所述应变片6的形变量信号输出端与电桥应变感应器7的形变量信号输入端连接，所述电桥应变感应器7的电压信号输出端与数据采控器8的电压信号输入端连接，所述承雨器4的上方还设有防雨器9，所述雨水感应器10安装在防雨器9上，所述雨水感应器10的降雨信号输出端与数据采控器8的降雨信号输入端连接，所述数据采控器8的控制输出端分别与防雨器9和电磁阀13连接。

进一步地，还包括底座1，两个称重式雨量计2并列固定在底座1内。

进一步地，防雨器9安装在所述底座1的顶部，晴天时关闭防雨器9，防止粉尘，树叶等落入雨量筒5中，影响测量结果；下雨时，开启防雨器9，雨水通过承雨器4搜集进入雨量筒5中。

进一步地，所述承雨器4的内侧下部还安装有过滤网11，在雨天收集雨水时，过滤网11可以将随着雨水掉落在承雨器4上的树叶等杂物过滤掉，防止杂物进入雨量筒5，防止产生测量误差。

进一步地，所述应变片6为电阻应变片，所述电桥应变感应器7为惠斯通电桥感应器，电阻应变片R1设于第一雨量筒5的底部，电阻应变片R2设于第二雨量筒5的底部。

进一步地，如图2所示，电阻应变片R1和电阻应变片R2分别与惠斯通电桥感应器连接，并将电桥电压U0传递给数据采控器8。

本实用新型的工作过程如下：当雨水感应器10监测到有降雨时，将信号传递给数据采控器8，数据采控器8控制第一承雨器上方的第一防雨器开启，雨水由第一承雨器流入对应的第一雨量筒里，当降水量较小时，第一雨量筒的容积能够满足一次降雨量的要求，电桥应变感应器7将第一雨量筒的水位信号转化为电压信号，传递给数据采控器8，当第一雨量筒的水位稳定时，数据采控器8控制第一雨量筒底部的第一电磁阀开启，将雨水排出，同时控制第一承雨器上方的第一防雨器关闭。当降水量较大，第一雨量筒的水位达到上限时，电桥应变感应器7将第一雨量筒的水位信号转化为电压信号传递给数据采控器8，数据采控器8控制第一防雨器关闭，同时数据采控器8控制第二承雨器上方的第二防雨器开启，雨水通过第二承雨器，流入第二雨量筒里，当第二雨量筒的重量稳定时，数据采控器9控制第一电磁阀和第二电磁阀开启，将雨水排出，当输出电压为0时，数据采控器9控制第一电磁阀和第二电磁阀关闭，并控制第二防雨器关闭。

进一步地，电桥应变感应器7的工作原理为:

电桥输出电压U0与桥臂参数的关系为:U0＝A(R1R4-R2R3)。其中A为由桥臂电阻和电源电压决定的常数。为了实现完全补偿，设有以下条件：①R3＝R4；②R1和R2两个应变片具有相同的电阻温度系数α，线膨胀系数β，应变灵敏度系数K和初始电阻值R0。当R3和R4为常数时，R1和R2对电桥输出电压U0的作用方向相反。利用这一基本关系可实现对温度的补偿。

如图3和图4所示，测量应变时，电阻应变片R1粘贴在第一雨量筒下方，电阻应变片R2粘贴在第二雨量筒下方，且仅工作应变片R1和电阻应变片R2承受应变。

当被测试件不承受应变时，R1和R2又处于同一环境温度为t℃的温度场中，调整电桥参数，使之达到平衡，有U0＝A(R1R4-R2R3)＝0。

当温度升高或降低Δt＝t-t0时，两个应变片因温度而引起的电阻变化量相等，电桥仍处于平衡状态，即：U0＝A[(R1+ΔR1)R4-(R2+ΔR2)R3]＝0。

进一步，当降水量较小，第一雨量筒有向下的压力，则电阻应变片R1由于有应变ε，电阻产生有新的增量ΔR1＝R1Kε，而第二雨量筒不受力，故电阻应变片R2不产生新的增量，则电桥输出电压为U0＝AR1R4Kε。因此，电桥的输出电压U0仅与电阻应变片的应变ε有关，而与环境温度无关。

ε＝U0/AR1R4K

σ＝Eε＝EU0/AR1R4K

σ＝ρgΔH1

则ΔH1＝EU0/AR1R4Kρg

其中：A为由桥臂电阻和电源电压决定的常数，σ为电阻应变片所受应力，E为电阻应变片的弹性模量，K为应变灵敏度系数，ρ为水的密度，g为重力加速度，ΔH1为第一雨量筒的水位。

进一步，当降雨量较大，第一雨量筒的水位达到上限H1时，数据采控器8控制第二防雨器开启，同时控制第一防雨器关闭，第二雨量筒也开始承接雨水。根据输出电压随时间变化的关系曲线，当输出最大电压U1时，表示第一雨量筒的雨量已接达到上限H1，H1＝EU1/AR1R4Kρg，随后由于电桥互补，第二雨量筒承接雨水后，输出的电压将会减小。

进一步，当降雨量稳定时，第一雨量筒的降水量达到上限H1时，电阻片R1有应变ε1的作用，则电阻应变片R1的电阻有新的增量ΔR1＝R1Kε1，第二雨量筒的水位为H2时，电阻片R2有应变ε2的作用，则电阻应变片R2的电阻有新的增量ΔR2＝R2Kε2，则电桥输出电压为U0’＝AR1R4K(ε1-ε2)。

ε1-ε2＝U0’/AR1R4K

σ’＝E(ε1-ε2)＝EU0’/AR1R4K

σ’＝ρgΔH’

则ΔH’＝H1-H2＝EU0’/AR1R4Kρg

H2＝H1-ΔH’

总的降水量为H＝H1+H2＝2H1-ΔH’。

其中：σ’为电阻应变片所受应力差；ΔH’为第一雨量筒和第二雨量筒的水位差；H1为第一雨量筒上限水位，H2为第二雨量筒水位。

尽管已经示出和描述了本实用新型的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本实用新型的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本实用新型的范围由所附权利要求及其等同物限定。