[發明專利]斜向注水的高可靠大量程翻斗雨量傳感器及誤差對沖法

在審

• 申請號: 202210239550.3
• 申請日: 2022-03-12
• 公開（公告）號: CN114779371A
• 公開（公告）日: 2022-07-22
• 發明（設計）人: 張永立;崔家寬;趙冠軍;許婷;張敏;宋建平;楊貴方;張喜寧
• 申請（專利權）人: 徐州市偉思水務科技有限公司
• 主分類號: G01W1/14
• 分類號: G01W1/14;G01W1/18
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

一種斜向注水的高可靠大量程翻斗雨量傳感器及誤差對沖法，屬于翻斗式雨量傳感器。包括：計量翻斗組件還包括：導流槽；所述的導流槽有兩個，分別設置在左斗室和右斗室上方。翻斗雨量傳感器的構造形式及注水方式為換向槽或雙向導流槽構造的斜向注水方式，斜向注水方式下雨水經換向槽或導流槽注入翻斗斗室的端部或中部區域，在該區域產生與雨強正相關的動態附加沖擊力矩?Mc和動態勢能力矩?Ms,使翻斗提前翻轉，進而減小了翻斗的排水量，其動態減少量?Vp與器差?Vx相對沖；由此產生一個測量誤差對沖法，大大減少了計量誤差。本發明適用于各種不同感量的大、小偏角構造的翻斗，在大大拓寬雨強范圍的同時有效的提高了測量精度和儀器的可靠性。

技術領域

本發明涉及翻斗式雨量傳感器，屬于單層式翻斗雨量傳感器,特別涉及一種斜向注水構造的高可靠、大量程、高精度翻斗雨量傳感器及誤差對沖法。

背景技術

中國發明專利《一種調節翻斗配重體高度的固定傾角式翻斗雨量傳感器》，專利申請號： 202110890249.4，專利公開號：CN113484938A。公開了一種翻斗式雨量傳感器，包括：承雨口組件1、外筒2、底座3、注水漏斗4、翻斗支架5、計量翻斗組件6、左翻斗傾角支柱組件7、右翻斗傾角支柱組件8、干簧管9、水平泡10、水平支板11和支板水平調節裝置12；其中，所述的計量翻斗組件6包括：翻斗軸6-1，中隔板6-2，左斗室6-3，右斗室6-4和永磁體6-5。

翻斗式雨量傳感器是當今世界各國使用量最大最廣泛的降水量測量儀器，公知的翻斗式雨量傳感器突出優點是:構造簡單,壽命長久,價格低廉,無功耗且能用于遙測,被廣泛用在水文、水利、農業、氣象、防洪減災、運輸等各個領域。

公知翻斗式雨量傳感器的工作原理是：基于天平稱重原理的翻斗式機械雙穩態稱重機構。

公知的注水方式是斗室根部注水法，水柱是通過注水漏斗軸心線沿著翻斗的軸心注入到斗室的根部。公知的翻斗式雨量傳感器無一例外的采用此注水法。

機械雙穩態結構是常見翻斗式雨量傳感器使用的結構形式，其存在：誤差?Vx。

雙穩態翻斗式雨量傳感器是利用翻斗部件左、右傾斜安裝，其注水水柱中線與翻斗中隔板中線的擺幅角θ=11°～22°，其本身重量在垂直方向的分量：W_左、W_右作為砝碼，用以計量對邊右、左翻斗中承水的重量。當蓄水斗進水量達到預定重量W時，翻斗翻轉、倒水，直至另一空翻斗進入蓄水狀態，在翻斗開始翻轉至雨水注入到另一個斗室中的時段?t這一段區域內，翻斗仍不停地進水，導致出現沒有被計量的誤差?Vx。

?V_x=V₀-V_P............................（1）

式中：

?Vx為翻斗每翻轉一次產生的絕對誤差量也稱為器差，單位是ml；

V₀為翻斗在某一對應感量的翻水理論值，單位是ml；

V_P為實測的排水量值，單位是ml；

?Vx是翻斗式雨量傳感器不可避免的計量誤差,其大小與注入雨強Q及斗室注水切換時間?t相關，其算式為:

?Vx=Q·?t............................（2）

式中： ?t為兩個斗室注水切換時間。 ?t的大小與翻斗翻水渡越角的大小及翻斗斗體自身質量的大小二者相關。

其運動方程為：

式中:M--上斗室雨水的翻轉動力矩

I--翻斗部件轉動慣量；

ω--翻斗部件翻轉角速度；

t--翻斗部件注水切換時間。

國家標準中翻斗式雨強傳感器的相對誤差E_b的計算公式為: