[發明專利]基于被動式沖量法的降水量測量方法及測量裝置

有效

• 申請號: 201811370992.1
• 申請日: 2018-11-18
• 公開（公告）號: CN109387887B
• 公開（公告）日: 2020-12-18
• 發明（設計）人: 曹政;范裕清
• 申請（專利權）人: 南京信息工程大學
• 主分類號: G01W1/14
• 分類號: G01W1/14
• 代理公司: 江蘇海越律師事務所 32402
• 代理人: 唐小紅

一種基于被動式沖量法的降水量測量方法，屬于降水量測量技術領域。設置包含布滿力傳感器的半球罩，不同雨滴打在半球罩上，由于半球罩存在弧度打在不同位置的雨滴帶來的沖力不同；力傳感器測得的垂直于落點的方向上的沖力是從球頂向四周逐漸減少的，而當雨滴下落方向與半球罩相切時，雨滴對半球罩沒有沖力，此時相切的方向即為雨滴的降落方向；獲得雨滴的降落方向后，使用布滿力傳感器的平板，根據力傳感器測出的垂直沖量計算出雨滴的總沖量；雨滴在最終下落到地面時默認為勻速運動，根據動量守恒和沖量守恒計算出雨滴的質量，再通過雨水的密度得到降水量。本發明巧妙實現了不通過儲存雨水的方式得到實時的降水量。

技術領域

本發明屬于降水量測量的技術領域，尤其涉及一種基于被動式沖量法降水量測量方法及測量裝置。

背景技術

目前，國內外傳統的雨量器主要采用四種形式：其一是用一個漏洞式鐵皮制接雨器，一只玻璃量筒組成的雨量器，該種雨量器受人為影響大，容易產生數據誤差，并且接雨器采用鐵制品，容易生銹，使用年限有限，需常更換；其二是漏斗式接雨器連接一根塑料導管，將雨水引入室內，再進行降雨量測量，該種雨量器的塑料管常年曝曬容易破裂導致雨水溢出，且雨量器采用玻璃制成，易人為損壞；其三是翻斗式雨量器的測報方式，該種雨量器在降雨強度大的時候，由于翻斗會受慣性作用，出現空翻，造成測量值增大。同時上述的雨量器無計量數據的存儲、顯示、傳遞等方式；并由于儀器本身的構造局限，易出現測量不準的情形。其四是采用壓力式雨量器，通過降水進入雨量器帶來的壓力變化，得到降水量大小。

上述方法均只適合在固定地點進行測量，不適合在移動過程中實時測量降水量。申請號為CN200610097657X的專利提出了被動式沖量法測量降水方向的方法，但這種方法只能測量降水方向，并不能得到降水量。且通過聲音大小來判斷雨滴大小的方法并不準確，受環境要素影響過大。另外，通過多個探測面來測得雨水方向，這種方法的效率有待考證。更重要的是經過驗證，該專利提出的方法計算實用性不強，只適合在特殊情況下使用。其附圖3中輔助線與雨滴方向在普遍情況下并不在一個平面；只有在雨滴降落方向恰好在兩個測板中心點和頂點的連線平面內才適用，顯然降水方向目前還不知道，自然無法將測板擺放到特定的方向。

發明內容

本發明所要解決的技術問題是現有測量降水方法需要對降水進行儲存和稱重，通過雨量器測量法誤差較大，雨滴容易粘在儀器表面，提供一種被動式沖量法降水量測量方法和測量裝置。不僅可以測得數據，同時這種方法和裝置方便對降水數據進行實時傳輸。

本發明的第一個方面，提供一種基于被動式沖量法的降水量測量方法。

步驟1：被動式沖量法計算降水方向：設置測量降水方向裝置，測量降水方向裝置包含布滿力傳感器的半球罩，不同雨滴打在半球罩上，由于短時間小范圍內的雨滴方向能夠視為相同，由于半球罩存在弧度打在不同位置的雨滴帶來的沖力不同；力傳感器測得的垂直于落點的方向上的沖力是從球頂向四周逐漸減少的，而當雨滴下落方向與半球罩相切時，雨滴對半球罩沒有沖力，此時相切的方向即為雨滴的降落方向；力傳感器將雨滴位置信息和沖力信息傳輸到計算單元，計算單元算出雨滴的方向。

步驟2：計算降水量：獲得雨滴的降落方向后，使用測量降水量裝置，測量降水量裝置為布滿力傳感器的平板，根據力傳感器測出的垂直沖量計算出雨滴的總沖量；雨滴在最終下落到地面時默認為勻速運動，根據沖量守恒計算出雨滴的質量，再通過雨水的密度得到降水量。

由于該測量方法本身并沒有對被測物體施加信號，只是通過被測物體的沖擊進行測量角度和計算降水量的，所以可稱為被動式沖量法測降水量。

本發明的第二個方面，提供一種基于被動式沖量法的降水量測量裝置。