申请/专利权人：江苏南水水务科技有限公司

申请日：2017-11-29

公开（公告）日：2024-04-26

公开（公告）号：CN107817538B

主分类号：G01W1/14

分类号：G01W1/14

优先权：

专利状态码：有效-授权

法律状态：2024.04.26#授权;2018.04.13#实质审查的生效;2018.03.20#公开

摘要：本发明公开了一种小感量大量程翻斗式雨量传感器，包括出水漏嘴、两端有出水口的分水槽和一对翻斗组件；分水槽的轴设于出水漏嘴底部的中线上，翻斗组件依出水漏嘴的中线，对称的设置在分水槽底部。本发明的0.1mm感量雨量传感器，由两对单翻斗各配精确砝码组成支部件，用翻斗轴支承，背靠背地安装在支架上的宝石轴承支部中，可灵敏地转动。其结构简单，体积小，与承雨筒部件联成一体，用独杆支承安装，设计牢固基座，深埋地下。四周用钢丝绳拉紧，在8级台风下可正常工作，使用、维扩、修理方便，滴水检定简单方便、精度高；既可作为水文、气象部门常规降雨量基本资料，也可用于0.2、0.5mm，以及遥测，实时报汎，应用面广。

主权项：1.一种小感量大量程翻斗式雨量传感器，其特征在于，包括出水漏嘴、两端有出水口的分水槽和一对翻斗组件；所述分水槽的旋转轴设于出水漏嘴底部的中线上，所述翻斗组件依出水漏嘴的中线，对称地设置在分水槽底部；所述翻斗组件包括斗槽根部的翻斗轴、及通过平衡板接斗槽根部的平衡锤；所述斗槽盛水断面内圆弧为R11mm，根部圆弧为R5mm，内表面糙度为0.6级，平衡锤的平衡水重量为3.14g；所述斗槽底部设有定位杆，固定斗槽翻转角度为60o；所述平衡锤通过滑槽设在平衡板上；所述分水槽的底部两端分别设有直三角形顶板，尖角尺寸为高5mm×45o；所述分水槽设有磁传感器，包括槽壁上沿的磁钢及匹配的安装于支架上的干簧管磁开关。

全文数据：一种小感量大量程翻斗式雨量传感器技术领域[0001]本发明涉及一种雨量传感器，具体涉及一种小感量大量程翻斗式雨量传感器。背景技术[0002]水是生命源泉。[0003]水从天上降，为掌握降雨量时空分布，全球相关流域布设一定数量的水文、气象观测站网，统一用国际标准直径承雨口雨量仪器观测降雨量，其测量成果用于水利、水电建设，农业灌溉，民生用水，以及防汎、抗旱，对国民经济发展，科学研究具有重要意义，特别是当今天气异常，水、旱灾频频。[0004]雨量器，是一种古老、简单、可靠的水文、气象站网基本测量降水的仪器。1914年，我国北京开始设站观测。这种仪器测量成果至今仍作为标准，用来校验其它型式的雨量观测仪器。缺点是人工观测，并需要有较长时段的降水总量。[0005]1953年，上海气象仪器厂生产虹吸式日记雨量计，感量为0.1mm，是水文站、气象台常规降雨量资料。[0006]上世纪50年代中期，发明感量为I.Omm双稳态翻斗式雨量传感器。80年代初，我国开始批量生产感量为〇.Imm翻斗式雨量传感器。[0007]21世纪，1.0mm感量雨量传感器作为水情测报系统的雨量采集和发送的传感仪器，在全国各流域广泛推广。0.1、0.2、0.5、1.0_系列化雨量器组成我国降水量基本观测仪器。[0008]常见翻斗式雨量传器的结构为双稳态结构，其存在：[0009]1、增量AW中误差，双稳态翻斗式雨量传感器是利用翻斗部件左、右倾斜安装，一般为A=11°〜22°，其本身重量在垂直方向的分量:W左、W右作为砝码，用以计量对边右、左翻斗中承水的重量。当翻斗进水量达到预定重量W时，翻斗翻转、倒水，直至另一空翻斗进入出水漏斗的进水区。在这一段区域内，翻斗仍不停地进水，其增量AW中随着雨强增大而增大。[0010]这是目前双稳态翻斗式雨量传感器不可避免的计量误差，即器差，其量值随降雨强度增大而增大。[0011]2、翻斗内表雨水沉附误差，为减少增量AW中误差，设计翻斗安装角尽可能小，因此便产生翻斗中雨水倒不干净，加之盛水翻斗内表面糙度、不平度和水表面张力，雨水被吸附住，倒不干净;仪器在野外长期工作，随着时间的推移，金属翻斗表面氧化、油污、糙度差，尘土，细砂颗粒很容易沾附其上，因此，作为标准砝码的左、右翻斗其重量存在不确定性。[0012]为解决上述增量AW中误差，市场推出一种四层翻斗结构:接水翻斗、过渡翻斗、工作翻斗和计数翻斗。虽然能部分解决增量AW中误差，但仍存在问题：[0013]A、仪器结构复杂；[0014]B、基点调整困难；[0015]C、上、下翻斗翻转比例要求正确，调校困难，需要有一定经验和耐心；[0016]D、调校需有雨量检定设备确定雨强，而测站缺少；[0017]E、随着雨强变化，上、下翻斗岔开次数将发生变化，并产生上、下翻斗同步的翻转计量误差；[0018]F、四层翻斗中残留水量造成较大误差；[0019]G、测量精度与降雨强度不再是线性关系，用户不能掌握其规律，不便修正；[0020]H、可靠性差；[0021]I、仪器结构复杂在野外长期工作，斗内表灰尘等异杂沉附翻斗内，更为严重。[0022]西方国家对降雨量测量精度的要求没有我国严格，均采用单层翻斗型式，结构简单，降雨测量精度与雨强呈线性关系，其分辨力大多为lmm、0·5mm，至少为0·25mm;0·Imm分辨力极少。测量误差一般为小于±5%，并且是在某一点雨强下进行检定，因此，国外翻斗式雨量传感器的计量精度不好比较，各国翻斗雨量传感器检定精度也不尽相同，甚至同一国家也是这样。发明内容[0023]为解决现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种小感量大量程翻斗式雨量传感器。[0024]为了实现上述目标，本发明采用如下的技术方案：[0025]—种小感量大量程翻斗式雨量传感器，包括出水漏嘴、两端有出水口的分水槽和一对翻斗组件；[0026]所述分水槽的旋转轴设于出水漏嘴底部的中线上，[0027]所述翻斗组件依出水漏嘴的中线，对称地设置在分水槽底部；[0028]所述翻斗组件包括斗槽根部的翻斗轴、及通过平衡板接斗槽根部的平衡锤。[0029]进一步的，上述平衡锤通过滑槽设在平衡板上。[0030]进一步的，上述斗槽盛水断面内圆弧为Rllmm，根部圆弧为R5mm，内表面糙度为0.6级，平衡锤的平衡雨水重量为3.14g。[0031]上述分水槽的底部两端分别设有直角三角形顶板，尖角尺寸为高5mmX45°。[0032]上述分水槽宽为12mm，长为20mm;出水口为45°锐角。[0033]上述出水漏嘴包括锥形杯、及底部的出水管；所述锥形杯的锥角为60°，容量为20ml，出水管的截面为2mmXIOmm的长方形。[0034]上述斗槽底部设有定位杆，固定斗槽翻转角度为60°。[0035]上述分水槽设有磁传感器，包括槽壁上沿的磁钢及匹配的安装于支架上的干簧管磁开关。[0036]上述的一种小感量大量程翻斗式雨量传感器，置于独杆顶部的框架内，承雨器设在出水漏嘴的顶部;框架外设有固定拉绳。[0037]上述独杆的顶部开口，内部中空，且外壁设有水位刻度标。[0038]本发明的有益之处在于：[0039]本发明的一种小感量大量程翻斗式雨量传感器，具有以下优点：[0040]a翻斗部件结构，改变常规双稳态翻斗部件结构，采用单翻斗配标准砝码组成翻斗组件，一对翻斗组件对称安装，组合成翻斗计量部件。符合仪表静态检定原则:标准输入量，即标准砝码为丨旦稳不变的常量。[0041]b翻斗材质，选用聚碳酸脂PC塑料，重量轻，性能优良，热变形温度为132〜143°C，抗冲击强度为9996Ncm2,具有良好的抗大气自然老化性能，特别适宜用于野外恶劣环境中的水文仪器。[0042]c翻斗盛水底部设计为大圆弧，没有拐角，从而可尽量减少雨水残留。[0043]d翻斗部件倒水翻转角度为60度，底部的定位杆对倒水的翻斗产生震动，使每斗水基本上都能倒干净。[0044]e翻斗部件支承，采用φ24Cr13不锈钢轴，两端为φ0.7mm，配通孔宝石轴承，配合面光洁度达到仪表一级精度。[0045]本发明的0.1mm感量雨量传感器，既可作为水文、气象部门常规降雨量基本资料，也可用于0.2、0.5mm，以及遥测，实时报汎，应用面广，精度高。其结构相比目前广泛使用的四层结构简单、可靠，使用、调试、维护等方便，具有很强的实用性和广泛的适用性。附图说明[0046]图1为本发明的一种小感量大量程翻斗式雨量传感器的结构示意图。[0047]图2为本发明的分水状态的结构示意图。[0048]图3为本发明的分水槽的结构示意图。[0049]图4为本发明的外部安装示意图。[0050]附图中标记的含义如下：[0051]1、出水漏嘴，2、分水槽，3、斗槽，4、翻斗轴，5、平衡锤，6、平衡板，7、定位杆，8、锥形杯，9、出水管，10、顶板，11、出水口，12、磁钢，13、干簧管磁开关，14、独杆，15、钢丝绳，16、框架，17、承雨器。具体实施方式[0052]以下结合附图和具体实施例对本发明作具体的介绍。[0053]一种小感量大量程翻斗式雨量传感器，包括出水漏嘴、两端有出水口的分水槽和一对翻斗组件;分水槽的旋转轴设于出水漏嘴底部的中线上，翻斗组件依出水漏嘴的中线，对称地设置在分水槽底部。[0054]翻斗组件包括斗槽根部的翻斗轴、及接斗槽根部的平衡板，平衡锤通过滑槽设在平衡板上。斗槽底部设有定位杆，固定斗槽翻转角度为60°。[0055]斗槽采用PC工程塑料注塑成型，并经110°C时效处理，斗槽盛水断面内圆弧为Rl1mm，根部圆弧为R5mm，内表面糙度为0.6级，平衡锤的平衡雨水重量为3.14g。[0056]翻斗轴尺寸为Φ2+hQ2mmX38mm，其两端Φ0.7-0.02mm安装在支架上宝石轴座部件的宝石孔中，工作间隙为0.03〜0.06mm。[0057]分水槽宽为12+Q·2Vn，长为20mm;出水口为45°±1°锐角，光滑无毛刺。[0058]分水槽的底部两端分别设有直角三角顶板，尖角尺寸为高5mmX45°。[0059]平衡轴尺寸为φ2+a2!iimX38mm，平衡轴两端为φ0·7—0.〇2mrn安装在支架上宝石轴座部件的宝石孔中，平衡轴的轴向工作间隙为0.03〜0.06mm。[0060]出水漏嘴的锥形杯的锥角为60°，容量为20ml，锥形杯底部的出水管的截面为2+thlViXIO+th2Vi的长方形。[0061]分水槽设有磁传感器，包括槽壁上沿的磁钢及匹配的安装于支架上的干簧管磁开关。[0062]检测鉴定：[0063]新产品鉴定，检定雨强范围为:0.5、1.0、2.0、3.0、4.0、5.〇111111111；[11，标准为平均误差不大于1.5%。[0064]产品出厂检定，按国标GBT21979.2-2014《翻斗式雨量传感器》规程进行检定。雨强范围为，0.5、2.0、4.Ommmin，标准为平均误差不大于2%。[0065]使用前，需进行校验，使用IOml医用注射器缓慢地向斗槽注水，并用容器承接出水，在O.Olg感量的天秤进行校验，两翻斗分别进行。[0066]经过校验的两翻斗须在国家雨量标准测试台，按国标GBT21979.2-2014《翻斗式雨量传感器》规程进行检定。[0067]本发明的一种小感量大量程翻斗式雨量传感器，通过独杆固定安装，独杆上方设有ZL203铝合制成的框架，与上方的承雨器固定一体。承雨器为φ200mm国际标准承水口。框架内安装有：出水漏嘴、分水槽和翻斗组件。框架用钢丝绳和法兰螺栓拉紧，可在较大风条件下正常工作，并确保测量精度。承雨器的承雨筒、锥底表面涂有纳米材料，当在毛毛细雨中工作时，可减少雨量粘附损失。[0068]锥形杯承接承雨器漏嘴流下的雨水，引流至分水槽中。[0069]分水槽承接雨水，通过出水口将雨水引流至相应的斗槽。[0070]分水槽向左倾斜时，从出水漏嘴流下的雨水直达左斗槽，直到翻斗进水重量G左多平衡锤W左重量时，天平失去平衡，左斗槽翻转60度，底部与定位杆碰撞并产生震动，结合斗槽内的大圆弧，斗槽内的雨水基本上都能倒入接水筒，再从其下面出水口流入底部的标准盛水容器。[0071]翻斗斗槽内的雨水倾倒完，受平衡锤重力平衡翻斗上翻，翻转的同时，其上三角顶板将分水槽往上顶，使其向右倾斜，右边出水口对准右斗槽，雨水即往下流入右斗槽，直到翻斗进水重量G右多W右平衡锤重量时，斗槽再次翻转，将雨水倒进接水筒。[0072]随着雨水不停地进入，分水槽部件不停地改变方向、输水，正常下作的频率可达每秒一次，相当于雨强R=6mmmin。如此不断地随着雨水不停地输入，分水槽的左、右槽口不停地改变方向，将雨水分给左、右斗槽。经历一定时段后，降水停止。对底部的标准盛水容器的降水总量进行核对。[0073]分水槽槽壁上沿中间安装磁钢，在靠磁钢的支架上，安装干簧管磁开关，分水槽每次翻转改变角度，干簧管磁开关即输出一个脉冲信号。可作为YCZ-2A型自报式遥测终端机的传感器。[0074]根据需要，可把信号处理为，0.1、0.2、0.5、2.0mm感量。[0075]本发明的一种小感量大量程翻斗式雨量传感器，精度可达到国标GB11832《翻斗式雨量计》检定要求。测量雨强范围：最小雨强为〇.〇5mmmin微雨；最大雨强为5mmmin暴雨。信号输出为电脉信号，感量为每斗〇.1mm，根据需要可以输出每斗感量：0.1、0.2、0.5、1.0mm〇[0076]1、检定成果分析：[0077]a本发明的小感量大量程翻斗式雨量传感器室内标准测试台检定成果，见附表1。[0078]表I0.1mm翻斗式雨量传感器滴水检定中每斗称水误差统计表[0081]由表1可见，检测雨强mmmin为:0·5、1·0、2·0、3·0、4·0、5·0;[0082]误差:[0083]左斗为，0.84、0.36、0.52、0.44、0.92、0.91，平均为0.80;[0084]右斗为，0.78、1.14、1·26、0·42、1.49、1.41，平均为1.08;[0085]总平均为0.94%。[0086]b现常规，统计54架传统的双稳态结构0.Imm雨量传感器滴水检成果，见附表2。[0087]表2常规双稳态翻斗式雨量传感器批量检定误差统计表单位[0089]由表2可见，检测雨强mmmin:0.5、2.0、4.0;[0090]0·Imm翻斗式雨量传感器检定误差:[0091]平均为，6·4、0·2、-4·6;[0092]最大为：9·0、0·5、-8·1;[0093]最小为：2·0、0·0、-2·2〇[0094]注:最大、最小，是在54架仪器检定中挑选的，并非一架仪器。[0095]2、检定成果线性度[0096]a本发明的小感量大量程翻斗式雨量传感器，室内标准测试台检定成果精度与雨强关系线性度:最大雨强:Rmax=5.Omm与最小雨强:Rmin=O.5mm检定成果精度之差。左斗：0.91%-0.84%=0.07%;右斗：1.41%-0.78%=0.63%。平均为：0.35%。线性度好，批量生产检定只要优选一个雨强检定，确保检定精度，效率大幅度提高。[0097]b现常规，54架传统的双稳态结构0·Imm雨量传感器滴水检成果：以雨强R=2mmmin为基准，最优检定成果为，0.0%，其误差限为，8.4--4.6=13%。[0098]可见，单点检定，现常规检定成果误差大;本发明检定成果误差小。[0099]3、一个雨强检定精度[0100]检定一个雨强是国际上雨量传感器检定发展必然趋势。[0101]a国际，统计6个国家，12种翻斗式雨量传感器，全部都是按一个雨强检定。雨强mmmin有0.21，0.6,1.27,1.67这四种，最后一种雨强由用户根据当地最大降雨资料确认选取;检定精度为，0.5%〜6.0%。[0102]b本发明的雨量传感器工作原理正确、结构性能好，检定精度与雨强关系线性度好，只要优选一速度级检定，便有很好的代表性，达到最佳检定精度。[0103]c我国传统的翻斗式雨量传感器如上分析，检定成果精度与雨强关系线性度差，选择基点为，R=2mmmin，误差大，如表3所示。我国最大小时降雨量为上海，2008年8月25日，强暴雨，雨强R=117mmh，即R=1.95mmmin。[0104]表3JDZ01-1A雨量计批量检定以2.Ommmin雨强为基准检定最大误差统计表单位:％[0107]注:2008年8月25日，我国最大雨强:上海R=l.95mmmin。基点选择错误。[0108]由表3可见，我国北方降雨量小，因此，滴水检定雨强选R=2.Ommmin是错误的。[0109]4、使用量程[0110]根据国家标准:雨量传感器的精度为雨强0.2〜4.Ommmin，误差+—4%。[0111]0.5、I.Omm感量的雨量感器可以达到，但误差较大。0.1、0.2mm感量的雨量传感器则达不到要求。本发明可达到，且精度高:小于1%。[0112]5、计量检定[0113]空腔独杆内置具有刻度的有机玻璃管，可直接观测降雨量，并校验翻斗计量精度。观测校验后，打开底部阀门将水排空。[0114]以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和优点。本行业的技术人员应该了解，上述实施例不以任何形式限制本发明，凡采用等同替换或等效变换的方式所获得的技术方案，均落在本发明的保护范围内。

权利要求：1.一种小感量大量程翻斗式雨量传感器，其特征在于，包括出水漏嘴、两端有出水口的分水槽和一对翻斗组件；所述分水槽的旋转轴设于出水漏嘴底部的中线上，所述翻斗组件依出水漏嘴的中线，对称地设置在分水槽底部；所述翻斗组件包括斗槽根部的翻斗轴、及通过平衡板接斗槽根部的平衡锤。2.根据权利要求1所述的一种小感量大量程翻斗式雨量传感器，其特征在于，所述平衡锤通过滑槽设在平衡板上。3.根据权利要求1所述的一种小感量大量程翻斗式雨量传感器，其特征在于，所述斗槽盛水断面内圆弧为Rllmm，根部圆弧为R5mm，内表面糙度为0.6级，平衡锤的平衡水重量为3.14g〇4.根据权利要求1所述的一种小感量大量程翻斗式雨量传感器，其特征在于，所述分水槽的底部两端分别设有直三角形顶板，尖角尺寸为高5mmX45°。5.根据权利要求1所述的一种小感量大量程翻斗式雨量传感器，其特征在于，所述分水槽宽为12mm，长为20mm;出水口为45°锐角。6.根据权利要求1所述的一种小感量大量程翻斗式雨量传感器，其特征在于，所述出水漏嘴包括锥形杯、及底部的出水管;所述锥形杯的锥角为60°，容量为20ml，出水管的截面为2_XIOmm的长方形。7.根据权利要求1所述的一种小感量大量程翻斗式雨量传感器，其特征在于，所述斗槽底部设有定位杆，固定斗槽翻转角度为60°。8.根据权利要求1所述的一种小感量大量程翻斗式雨量传感器，其特征在于，所述分水槽设有磁传感器，包括槽壁上沿的磁钢及匹配的安装于支架上的干簧管磁开关。9.根据权利要求1所述的一种小感量大量程翻斗式雨量传感器，其特征在于，置于独杆顶部的框架内，承雨器设在出水漏嘴的顶部;框架外设有固定拉绳。10.根据权利要求9所述的一种小感量大量程翻斗式雨量传感器，其特征在于，所述独杆的顶部开口，内部中空，且外壁设有水位刻度标。

百度查询： 江苏南水水务科技有限公司 一种小感量大量程翻斗式雨量传感器

免责声明
1、本报告根据公开、合法渠道获得相关数据和信息，力求客观、公正，但并不保证数据的最终完整性和准确性。
2、报告中的分析和结论仅反映本公司于发布本报告当日的职业理解，仅供参考使用，不能作为本公司承担任何法律责任的依据或者凭证。

阅读全文 双屏查看 官方信息 专利公告 收藏专利 下载PDF 下载WORD