[發明專利]消除動態損失的翻斗式雨量傳感器

有效

• 申請號: 201811606218.6
• 申請日: 2018-12-26
• 公開（公告）號: CN109407183B
• 公開（公告）日: 2021-04-20
• 發明（設計）人: 葉滋杰;陳建樹
• 申請（專利權）人: 福州小草科技有限公司
• 主分類號: G01W1/14
• 分類號: G01W1/14
• 代理公司: 福州元創專利商標代理有限公司 35100
• 代理人: 蔡學俊;丘鴻超

本發明提出一種消除動態損失的翻斗式雨量傳感器，其特征在于：根據總雨量統計期間內的所有斗時長，獲得總降雨量；每一所述斗時長通過即時雨量函數獲得總雨量統計期間內的每一即時雨量，并通過所有即時雨量獲得總降雨量。入了對翻斗兩次翻轉的時間間隔的采集，結合對翻斗式雨量傳感器動態損失的數學建模，構建了一套全新的消除動態損失帶來誤差的解決方案。相比于現有技術方案，本發明實現批量生產制造更為簡單，成本更為低廉，普適性更強，能夠達到更高的精度的效果，可以適用于絕大多數形態的翻斗式雨量傳感器，具有很強的社會效益和推廣價值。

技術領域

本發明涉及雨量傳感器領域，尤其涉及一種消除動態損失的翻斗式雨量傳感器。

背景技術

翻斗式雨量傳感器是一種水文、氣象儀器，用以測量自然界降雨量，同時將降雨量轉換為以開關量形式表示的數字信息量輸出，以滿足信息傳輸、處理、記錄和顯示等的需要。傳統的翻斗式雨量傳感器一般只能做到±4％的誤差，對于氣象的歷史記錄、數據分析越來越不能滿足要求。

對于現有的翻斗式雨量傳感器而言，基本均為通過預設的精度(與會導致翻斗翻轉的水量正相關)以及翻斗翻轉觸發的干簧管的開關次數(開關量)來獲得最終的總降雨量。如果該種計算方式存在誤差，則都是通過誤差修正的方式來進行調整，使最終輸出的開關量能夠盡可能接近理想開關量從而減小誤差。

然而，隨著當前對降雨數據精度越來越高的要求之下，幾乎所有的采用的誤差校正方案并不一定能夠很妥善地消除誤差的影響，甚至可能引入新的誤差，如雙翻斗的雨量傳感器雖然能夠消除動態損失(由于降雨是連續的過程，在一側翻斗在承接雨水達到翻斗力矩閾值開始翻轉，至另一側翻斗開始承接雨水的過程中，有一部分雨水因為沒有被翻斗承接從而未納入翻斗式雨量傳感器的計量范圍所造成的會導致誤差的損失)，但引入了新的隨機誤差，又或是因加工精度所限，在成本和技術能力的范圍內無法實現誤差的消除，再或是修正誤差的操作過程繁瑣，費時費力。

發明內容

為了解決現有技術存在的缺陷和不足的問題，本發明采用全新的數據采集和輸出方案，在不對翻斗式雨量傳感器的主體構件進行改動的情況下，具體采用以下技術方案：

一種消除動態損失的翻斗式雨量傳感器，其特征在于：根據總雨量統計期間內的所有斗時長t，獲得總降雨量H；每一所述斗時長t通過即時雨量函數：J(h,t)＝0獲得總雨量統計期間內的每一即時雨量h，并通過所有即時雨量h獲得總降雨量H；所述即時雨量函數為：

其中，斗時長t為翻斗兩次翻轉的時間間隔，單位為s，即時雨量h為斗時長t的等效雨強在斗時長t內產生的降雨量，單位為mm，參數C和τ分別為總降雨量H₀下的無動態損失的理想斗數和每一斗時長t內的處于動態損失狀態下的時長。

優選地，包括：承水器、設置在所述承水器下方的漏斗、設置在所述漏斗下方的翻斗、由所述翻斗驅動的磁鋼、以及包括干簧管的計數電路模塊；所述斗時長t為干簧管產生的相鄰兩個開關脈沖之間的時間間隔。

優選地，所述即時雨量函數通過斗參數-雨強函數：F(u,y,t)＝0，雨強恒定時成立的關系式：以及即時雨強的定義式獲得，所述斗參數-雨強函數為：

F(u,y,t)＝(C-y)ut-yuτ＝0

其中，u為斗時長t的等效雨強，單位為mm/min；斗數y為翻斗翻轉總次數；總降雨量H₀的單位為mm。

優選地，參數C和τ通過以下方法確定：