[發(fā)明專利]一種識別雨滴譜的方法及裝置

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201310024921.7
• 申請日: 2013-01-23
• 公開（公告）號: CN103135147A
• 公開（公告）日: 2013-06-05
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 盧俊輝;王建強(qiáng);丁建軍;錢同惠
• 申請（專利權(quán)）人: 江漢大學(xué)
• 主分類號: G01W1/14
• 分類號: G01W1/14
• 代理公司: 北京三高永信知識產(chǎn)權(quán)代理有限責(zé)任公司 11138
• 代理人: 徐立

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及氣象信息技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種識別雨滴譜的方法及裝置。

背景技術(shù)

雨滴譜是指在單位空間內(nèi)，直徑在某一范圍內(nèi)的雨滴的數(shù)量，即單位體積內(nèi)雨滴大小的分布。雨滴譜的研究，對云發(fā)展的過程、降水形成的過程、降水形成的機(jī)制、地表破壞形態(tài)等方面的研究很有價值。

現(xiàn)有一種激光雨滴譜分析測量裝置，該裝置包括分別與信號控制處理器電連接的激光傳感器和交通氣象傳感器信號接口單元。該裝置利用消光測量原理，在測量區(qū)域內(nèi)的任意位置，當(dāng)雨滴穿過激光光束時，信號就會發(fā)生變化，亮度變暗的程度反映雨滴直徑的大小，根據(jù)信號的持續(xù)時間推導(dǎo)出下降速度。根據(jù)不同直徑大小區(qū)間和不同速度區(qū)間的雨滴的數(shù)目，繪制出雨滴譜圖。

在實現(xiàn)本發(fā)明的過程中，發(fā)明人發(fā)現(xiàn)現(xiàn)有技術(shù)至少存在以下問題：

現(xiàn)有的激光雨滴譜分析測量裝置采用消光測量原理測量雨滴，當(dāng)并列的雨滴穿過激光光束時，該測量裝置會將并列雨滴作為一個雨滴處理，不能分辨并列的雨滴，降低了測試的精確度，且該裝置比較復(fù)雜，價格昂貴，獲得雨滴譜的成本較高。

發(fā)明內(nèi)容

為了解決現(xiàn)有技術(shù)的問題，本發(fā)明實施例提供了一種識別雨滴譜的方法及裝置。所述技術(shù)方案如下：

一方面，本發(fā)明實施例提供了一種識別雨滴譜的方法，所述方法包括：

獲取雨滴打擊鼓膜的聲音信號；

對所述聲音信號進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)換得到雨滴聲幅值；

根據(jù)所述雨滴聲幅值獲得雨滴直徑和雨滴速度；

根據(jù)所述雨滴直徑和所述雨滴速度，獲得雨滴譜。

具體地，所述根據(jù)所述雨滴聲幅值獲得雨滴直徑和雨滴速度，具體包括：

根據(jù)所述雨滴聲幅值與雨滴動量的對應(yīng)關(guān)系，確定所述雨滴動量；

根據(jù)所述雨滴動量計算所述雨滴直徑和所述雨滴速度。

具體地，所述根據(jù)所述雨滴動量計算所述雨滴直徑和所述雨滴速度，具體包括：

根據(jù)以下公式計算雨滴直徑：

p=mv；

m=0.523ρd³；

=-0.1021+4.93d-0.9551d²+0.07934d³-0.002362d⁴；

其中，p表示所述雨滴動量，m表示雨滴質(zhì)量，v表示雨滴速度，ρ表示水的密度，d表示雨滴直徑。

進(jìn)一步地，所述方法還包括：

預(yù)設(shè)所述雨滴聲幅值與所述雨滴動量的對應(yīng)關(guān)系。

優(yōu)選地，在所述獲取雨滴打擊鼓膜的聲音信號后，所述方法還包括：

對所述聲音信號進(jìn)行降噪。

另一方面，本發(fā)明實施例還提供了一種識別雨滴譜的裝置，所述裝置包括：

鼓膜、用于獲取雨滴打擊所述鼓膜的聲音信號的拾音器、用于對所述聲音信號進(jìn)行數(shù)模轉(zhuǎn)換得到雨滴聲幅值并根據(jù)所述雨滴聲幅值獲得雨滴直徑和雨滴速度以及根據(jù)所述雨滴直徑和所述雨滴速度獲得雨滴譜的處理模塊；所述拾音器設(shè)于所述鼓膜下方，所述拾音器和所述處理模塊電連接。

具體地，所述處理模塊包括單片機(jī)。

優(yōu)選地，所述裝置還包括用于對所述拾音器獲取的所述聲音信號進(jìn)行降噪的濾波器，所述處理模塊通過所述濾波器與所述拾音器電連接。

具體地，所述鼓膜為張緊在金屬圓筒上的聚氯乙烯薄膜、玻璃纖維覆聚四氟乙烯薄膜或者金屬薄膜。

優(yōu)選地，所述鼓膜的厚度為0.1～0.2mm。

本發(fā)明實施例提供的技術(shù)方案帶來的有益效果是：

通過獲取雨滴打擊鼓膜的聲音信號，并對該聲音信號進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)換得到雨滴聲幅值，根據(jù)雨滴聲幅值獲得雨滴直徑和雨滴速度，從而獲得雨滴譜，該方法通過聲音信號可以區(qū)分出并列的雨滴，測試更加精準(zhǔn)，且該方法簡單易行，通過一般的工件即可得到雨滴譜，成本較低。

附圖說明

為了更清楚地說明本發(fā)明實施例中的技術(shù)方案，下面將對實施例描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明的一些實施例，對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。

圖1是本發(fā)明實施例一提供的一種識別雨滴譜的方法流程圖；

圖2是本發(fā)明實施例二提供的一種識別雨滴譜的方法流程圖；

圖3是本發(fā)明實施例二提供的獲取的聲音信號的示意圖；

圖4是本發(fā)明實施例二提供的獲取雨滴譜的具體方法流程圖；

圖5是本發(fā)明實施例二提供的獲得的雨滴聲幅值的示意圖；