申请/专利权人：水利部交通运输部国家能源局南京水利科学研究院

申请日：2019-07-29

公开（公告）日：2024-04-12

公开（公告）号：CN110333559B

主分类号：G01W1/18

分类号：G01W1/18

优先权：

专利状态码：有效-授权

法律状态：2024.04.12#授权;2019.11.08#实质审查的生效;2019.10.15#公开

摘要：本发明涉及翻斗式雨量计的快速率定方法及装置，属于气象学和水文学技术领域。一种翻斗式雨量计的快速率定装置，主要包括待率定的翻斗式雨量计1、定雨强蠕动泵2、加速蠕动泵3、计数器4、电子天平5、供水瓶6和控制器7。控制器7与定雨强蠕动泵2、加速蠕动泵3、计数器4、电子天平5间通过通讯线8进行连接；计数器4与翻斗式雨量计1通过导线9相连，并配有相应率定方法。与现有翻斗雨量计率定方法相比，可以节省12到34的时间，可以大大提高翻斗式雨量计率定的效率。本方法及装置可高效率定翻斗式雨量计，这在气象学和水文学行业运用中具有很好的应用价值。

主权项：1.一种翻斗式雨量计的快速率定装置的率定方法，其特征在于：翻斗式雨量计的快速率定装置，主要包括待率定的翻斗式雨量计1、定雨强蠕动泵2、加速蠕动泵3、计数器4、电子天平5、供水瓶6和控制器7，控制器7与定雨强蠕动泵2、加速蠕动泵3、计数器4、电子天平5之间通过通讯线8进行连接；计数器4与翻斗式雨量计1之间通过导线9进行连接，并与控制器7通过通讯线8连接，所述的供水瓶6放在一个电子天平5上，电子天平5可记录供水瓶开始和结束的质量，并将数据输送给控制器7，由控制器7计算得到在一个率定过程向翻斗式雨量计1内注入的总水量，所述的蠕动泵2用来模拟恒定雨强的降雨过程，通过蠕动泵管10，将供水瓶6的水以固定的流量注入到翻斗式雨量计1中，所述的计数器4可预设目标次数N，N取10mm除以翻斗式雨量计的感量hmm，控制器7可以实时得到翻斗式雨量计1的翻动次数，当翻动次数达到N时，立即控制定雨强蠕动泵2停止向翻斗式雨量计1供水，则一个模拟降雨过程结束；在率定过程中，当计数器4的值每增加1，并且小于N时，所述的加速蠕动泵3启动从供水瓶6抽取一定的加速水量V快速以2-8mmmin的流量，注入到翻斗式雨量计1中；所述的翻斗式雨量计检定装置的使用方法步骤如下：步骤一，根据翻斗式雨量计1的感量h计算出翻斗式雨量计的理论单斗水量，我国的翻斗式雨量计的标准器口面积S为314.2cm2，对应h＝0.1、0.2、0.5和1mm感量的翻斗式雨量计的理论单斗水量分别V0＝3.142、6.284、15.71和31.42cm3；步骤二，根据模拟降雨总量10mm的要求，对应h＝0.1、0.2、0.5和1mm感量的翻斗式雨量计的翻动目标次数N分别是100、50、20和10次，设置计数器4的预设目标次数；步骤三，根据需要模拟的雨强i＝0.1mmmin，计算出定雨强蠕动泵2的流量Q＝i*31.42mLmin，并设置定雨强蠕动泵2的输出流量，启动定雨强蠕动泵2向翻斗式雨量计1供水；步骤四，在率定过程中，当计数器4的值每增加1，并且小于N时，所述的加速蠕动泵3启动从供水瓶5抽取加速水量V，V可取12至34单斗水量，以2-8mmmin的速度注入到翻斗式雨量计1中，直到输出型计数器4达到预设目标次数，一次模拟降雨结束；控制器7接收到电子天平5的初始质量M1和结束质量M2，计算出翻斗式雨量计1在0.1mmmin雨强的计量误差e＝[N*h*31.42-M1-M2]M1-M2*100％；步骤五，重复步骤三和四n次，n≥3，得到翻斗式雨量计1在0.1mmmin雨强重复n次的计量误差；步骤六，设置模拟雨强i＝0.2、0.4、1、2、4mmmin，重复步骤三至五，得到翻斗式雨量计1在不同模拟雨强下各重复n次的计量误差；步骤七，以模拟雨强为x轴，以对应的计量误差作为y轴，做出翻斗式雨量计1的雨强-计量误差曲线。

全文数据：一种翻斗式雨量计的快速率定方法及装置技术领域本发明涉及一种翻斗式雨量计的率定方法及装置，尤其是翻斗式雨量计的快速率定方法及装置，属于气象学和水文学技术领域。背景技景降雨量是气象学和水文学研究常规监测的要素。最常用翻斗式雨量计来测量降雨量，但翻斗式使用一段时间后需要进行率定，一般一年中至少需要一次。为了更精确地刻画翻斗式雨量计的雨强-误差特性，需要在多个不同雨强下做多次率定，这是大量耗时的工作。所以有必要寻求一种快速率定方法及装置来高效完成翻斗式雨量计的率定，这在气象学和水文学行业运用中很好的应用价值。发明内容本发明解决的技术问题是如何快速率定翻斗式雨量计。本发明的目的在于针对上述情况提供一种针对翻斗式雨量计的快速率定方法及装置，使气象和水文监测人员能够快速率定翻斗式雨量计。为了解决上述技术问题，本发明提出的技术方案是：一种翻斗式雨量计的快速率定装置，主要包括待率定的翻斗式雨量计1、定雨强蠕动泵2、加速蠕动泵3、计数器4、电子天平5、供水瓶6和控制器7。控制器7可以采用笔记本电脑、台式机或单片机。控制器7与定雨强蠕动泵2、加速蠕动泵3、计数器4间通过通讯线进行连接；计数器4与翻斗式雨量计1通过导线9相连。所述的供水瓶6放在一个电子天平5上，电子天平5可记录供水瓶开始和结束的质量，并将数据输送给控制器7，由控制器7计算得到在一个率定过程向翻斗式雨量计1内注入的总水量。所述的蠕动泵2用来模拟恒定雨强的降雨过程，可以设置不同的流量来模拟不同的雨强如0.1、0.2、0.4、1、2、4mmmin等，通过蠕动泵管10，将供水瓶6的水以固定的流量注入到翻斗式雨量计1中。所述的输出型计数器4可预设目标次数N，一般取10mm除以翻斗式雨量计的感量hmm，所以对于0.1、0.2、0.5和1mm感量的翻斗雨量计，N依次为100、50、20和10。计数器4与翻斗式雨量计1之间通过导线9进行连接，并与控制器7通过通讯线连接，这样控制器可以实时得到翻斗式雨量计1的翻动次数，当翻动次数达到N时，立即控制定雨强蠕动泵2停止向翻斗式雨量计1供水，则一个模拟降雨过程结束。在率定过程中，当计数器4的值每增加1，并且小于N时，所述的加速蠕动泵3启动从供水瓶5抽取一定的加速水量V可取12至34单斗水量快速注入到翻斗式雨量计1中，流量可采用4mmmin。对于感量为0.5和1mm的大翻斗，V可采用34*h*31.42mL；对于感量为0.1和2mm的小翻斗，因为翻斗比较灵敏，V可采用12*h*31.42mL。因为不同雨强对翻斗式雨量计的计量误差发生在从翻斗启动到水平之间的短暂过程中，而加速蠕动泵3向翻斗中注水并不发生在这过程中，所以加速蠕动泵3可以在不会影响翻斗式雨量计的率定结果即雨强-计量误差关系的同时，可起到加速率定的效果。本发明提出的一种翻斗雨量计的快速率定方法，包括如下具体步骤：步骤一，根据翻斗式雨量计1的感量h计算出翻斗式雨量计的理论单斗水量，我国的翻斗式雨量计的标准器口面积S为314.2cm2，对应h＝0.1、0.2、0.5和1mm感量的翻斗式雨量计的理论单斗水量分别V0＝3.142、6.284、15.71和31.42cm3。步骤二，根据模拟降雨总量10mm的要求，对应h＝0.1、0.2、0.5和1mm感量的翻斗式雨量计的翻动目标次数N分别是100、50、20和10次。设置计数器4的预设目标次数。步骤三，根据需要模拟的雨强i＝0.1mmmin，计算出定雨强蠕动泵2的流量Q＝i*31.42mLmin，并设置定雨强蠕动泵2的输出流量，启动定雨强蠕动泵2向翻斗式雨量计1供水。步骤四，在率定过程中，当计数器4的值每增加1，并且小于N时，所述的加速蠕动泵3启动从供水瓶5抽取加速水量V可取12至34单斗水量，以4mmmin的速度注入到翻斗式雨量计1中，直到输出型计数器4达到预设目标次数，一次模拟降雨结束。控制器7接收到电子天平5的初始质量M1和结束质量M2，计算出翻斗式雨量计1在0.1mmmin雨强的计量误差e＝[N*h*31.42-M1-M2]M1-M2*100％。步骤五，重复步骤三和四n次一般不于小于3，得到翻斗式雨量计1在0.1mmmin雨强重复n次的计量误差。步骤六，设置模拟雨强i＝0.2、0.4、1、2、4mmmin，重复步骤三至五，得到翻斗式雨量计1在不同模拟雨强下各重复n次的计量误差。步骤七，以模拟雨强为x轴，以对应的计量误差作为y轴，做出翻斗式雨量计1的雨强-计量误差曲线。有益效果：与现有翻斗雨量计率定方法相比，不仅能够得到与常规方法一致的率定结果，还可以节省12到34的时间，可很大程度提高翻斗式雨量计率定的效率，为雨量计率定人员或科研人员节省大量的时间。附图说明图1是本发明的整体结构示意图。图2是实施例1的雨强-计量误差曲线。图中：1-翻斗式雨量计；2-定雨强蠕动泵；3-加速蠕动泵；4-计数器；5-电子天平；6-供水瓶；7-控制器；8-通讯线；9-导线；10-蠕动泵管。具体实施方式下面结合说明书附图，对本发明的技术方案再作进一步详细说明。实施例：一种翻斗式雨量计的快速率定装置，主要包括待率定的翻斗式雨量计1、定雨强蠕动泵2、加速蠕动泵3、计数器4、电子天平5、供水瓶6和控制器7，控制器7与定雨强蠕动泵2、加速蠕动泵3、计数器4、电子天平5间通过通讯线8进行连接；计数器4与翻斗式雨量计1通过导线9相连，所述的供水瓶6放在一个电子天平5上，电子天平5可记录供水瓶开始和结束的质量，并将数据输送给控制器7，由控制器7计算得到在一个率定过程向翻斗式雨量计1内注入的总水量，所述的蠕动泵2用来模拟恒定雨强的降雨过程，通过蠕动泵管10，将供水瓶6的水以固定的流量注入到翻斗式雨量计1中，所述的输出型计数器4可预设目标次数N，取10mm除以翻斗式雨量计的感量hmm，计数器4与翻斗式雨量计1之间通过导线9进行连接，并与控制器7通过通讯线8连接，控制器7可以实时得到翻斗式雨量计1的翻动次数，当翻动次数达到N时，立即控制定雨强蠕动泵2停止向翻斗式雨量计1供水，则一个模拟降雨过程结束；在率定过程中，当计数器4的值每增加1，并且小于N时，所述的加速蠕动泵3启动从供水瓶6抽取一定的加速水量V快速2-8mmmin流量注入到翻斗式雨量计1中。所述的定雨强蠕动泵2可以设置不同的流量来模拟不同的雨强，0.1、0.2、0.4、1、2或4mmmin。对于0.1、0.2、0.5和1mm感量的翻斗雨量计，N依次为100、50、20和10。加速水量V取12至34单斗水量，快速注入到翻斗式雨量计1中，流量可采用4-8mmmin。电子天平5的量程为3000-5000mL，分辨率0.01g；电子天平5上的储水筒6都需要加带孔的盖，减少蒸发对检定的影响。所述控制器7可以控制定雨强蠕动泵2和加速蠕动泵3的流量和开关。所述控制器7可以记录计数器4的数字变化，并据此控制加速蠕动泵3的开关。所述的翻斗式雨量计检定装置的使用方法步骤如下：步骤一，根据翻斗式雨量计1的感量h计算出翻斗式雨量计的理论单斗水量，我国的翻斗式雨量计的标准器口面积S为314.2cm2，对应h＝0.1、0.2、0.5和1mm感量的翻斗式雨量计的理论单斗水量分别V0＝3.142、6.284、15.71和31.42cm3；步骤二，根据模拟降雨总量10mm的要求，对应h＝0.1、0.2、0.5和1mm感量的翻斗式雨量计的翻动目标次数N分别是100、50、20和10次，设置计数器4的预设目标次数；步骤三，根据需要模拟的雨强i＝0.1mmmin，计算出定雨强蠕动泵2的流量Q＝i*31.42mLmin，并设置定雨强蠕动泵2的输出流量，启动定雨强蠕动泵2向翻斗式雨量计1供水；步骤四，在率定过程中，当计数器4的值每增加1，并且小于N时，所述的加速蠕动泵3启动从供水瓶5抽取加速水量V可取12至34单斗水量，以4mmmin的速度注入到翻斗式雨量计1中，直到输出型计数器4达到预设目标次数，一次模拟降雨结束；控制器7接收到电子天平5的初始质量M1和结束质量M2，计算出翻斗式雨量计1在0.1mmmin雨强的计量误差e＝[N*h*31.42-M1-M2]M1-M2*100％；步骤五，重复步骤三和四n次n≥3，得到翻斗式雨量计1在0.1mmmin雨强重复n次的计量误差；步骤六，设置模拟雨强i＝0.2、0.4、1、2、4mmmin，重复步骤三至五，得到翻斗式雨量计1在不同模拟雨强下各重复n次的计量误差；步骤七，以模拟雨强为x轴，以对应的计量误差作为y轴，做出翻斗式雨量计1的雨强-计量误差曲线。采用本方法及装置对南京水文自动化研究所开发的JDZ01、JDZ02、JDZ05和JDZ10型等雨量计感量分别为0.1、0.2、0.5和1mm进行率定，注入水量都为10mm，模拟0.1、0.2、0.4、1、2、4mmmin等雨强，每个雨强测量三次，可得到雨强-计量误差曲线见图2，与常规方法用时对比见表1和表2，可知，至少可以节省12到34的时间，很大程度提高翻斗式雨量计率定的效率。表1使用10mm降雨量率定JDZ01、JDZ02所需要的时间表2使用10mm降雨量率定JDZ05、JDZ10所需要的时间本发明的不局限于上述实施例所述的具体技术方案，凡采用等同替换形成的技术方案均为本发明要求的保护范围。

权利要求：1.一种翻斗式雨量计的快速率定装置，其特征在于：主要包括待率定的翻斗式雨量计1、定雨强蠕动泵2、加速蠕动泵3、计数器4、电子天平5、供水瓶6和控制器7，控制器7与定雨强蠕动泵2、加速蠕动泵3、计数器4、电子天平5之间通过通讯线8进行连接；计数器4与翻斗式雨量计1之间通过导线9进行连接，并与控制器7通过通讯线8连接，所述的供水瓶6放在一个电子天平5上，电子天平5可记录供水瓶开始和结束的质量，并将数据输送给控制器7，由控制器7计算得到在一个率定过程向翻斗式雨量计1内注入的总水量，所述的蠕动泵2用来模拟恒定雨强的降雨过程，通过蠕动泵管10，将供水瓶6的水以固定的流量注入到翻斗式雨量计1中，所述的计数器4可预设目标次数N，N取10mm除以翻斗式雨量计的感量hmm，控制器7可以实时得到翻斗式雨量计1的翻动次数，当翻动次数达到N时，立即控制定雨强蠕动泵2停止向翻斗式雨量计1供水，则一个模拟降雨过程结束；在率定过程中，当计数器4的值每增加1，并且小于N时，所述的加速蠕动泵3启动从供水瓶6抽取一定的加速水量V快速以2-8mmmin的流量，注入到翻斗式雨量计1中。2.根据权利要求1所述的翻斗式雨量计的快速率定装置，其特征在于：所述的定雨强蠕动泵2可以设置不同的流量来模拟不同的雨强，0.1、0.2、0.4、1、2或4mmmin。3.根据权利要求1所述的翻斗式雨量计的快速率定装置，其特征在于：对于0.1、0.2、0.5或1mm感量的翻斗雨量计，N依次为100、50、20或10。4.根据权利要求1所述的翻斗式雨量计的快速率定装置，其特征在于：加速水量V取12至34单斗水量，快速注入到翻斗式雨量计1中，流量可采用4-8mmmin。5.根据权利要求1所述的翻斗式雨量计的快速率定装置，其特征在于：电子天平5的量程为3000-5000mL，分辨率0.01g；电子天平5上的储水筒6都需要加带孔的盖，减少蒸发对检定的影响。6.根据权利要求1所述的翻斗式雨量计的快速率定装置，其特征在于：所述控制器7可以控制定雨强蠕动泵2和加速蠕动泵3的流量和开关。7.根据权利要求1所述的翻斗式雨量计的快速率定装置，其特征在于：所述控制器7可以记录计数器4的数字变化，并据此控制加速蠕动泵3的开关。8.根据权利要求1所述的翻斗式雨量计的快速率定装置的率定方法，其特征在于：所述的翻斗式雨量计检定装置的使用方法步骤如下：步骤一，根据翻斗式雨量计1的感量h计算出翻斗式雨量计的理论单斗水量，我国的翻斗式雨量计的标准器口面积S为314.2cm2，对应h＝0.1、0.2、0.5和1mm感量的翻斗式雨量计的理论单斗水量分别V0＝3.142、6.284、15.71和31.42cm3；步骤二，根据模拟降雨总量10mm的要求，对应h＝0.1、0.2、0.5和1mm感量的翻斗式雨量计的翻动目标次数N分别是100、50、20和10次，设置计数器4的预设目标次数；步骤三，根据需要模拟的雨强i＝0.1mmmin，计算出定雨强蠕动泵2的流量Q＝i*31.42mLmin，并设置定雨强蠕动泵2的输出流量，启动定雨强蠕动泵2向翻斗式雨量计1供水；步骤四，在率定过程中，当计数器4的值每增加1，并且小于N时，所述的加速蠕动泵3启动从供水瓶5抽取加速水量V可取12至34单斗水量，以2-8mmmin的速度注入到翻斗式雨量计1中，直到输出型计数器4达到预设目标次数，一次模拟降雨结束；控制器7接收到电子天平5的初始质量M1和结束质量M2，计算出翻斗式雨量计1在0.1mmmin雨强的计量误差e＝[N*h*31.42-M1-M2]M1-M2*100％；步骤五，重复步骤三和四n次n≥3，得到翻斗式雨量计1在0.1mmmin雨强重复n次的计量误差；步骤六，设置模拟雨强i＝0.2、0.4、1、2、4mmmin，重复步骤三至五，得到翻斗式雨量计1在不同模拟雨强下各重复n次的计量误差；步骤七，以模拟雨强为x轴，以对应的计量误差作为y轴，做出翻斗式雨量计1的雨强-计量误差曲线。

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