Приборы для наблюдения за осадками

Приборы для наблюдения за осадками являются незаменимыми инструментами в метеорологии и гидрологии для точного измерения количества осадков. Согласно принципу работы и структурному составу, общие приборы для наблюдения за осадками в основном включают следующие типы:

 1. Опрокидывающийся дождемер

Принцип работы опрокидывающегося ковшового дождемера  

Опрокидывающийся дождемер собирает дождевую воду через наклонную воронку. Когда накапливается заданное количество (например, 0,2 или 0,5 мм), ведро переворачивается и сливает воду, активируя датчик для регистрации события выпадения осадков. Каждый переворот ведра представляет собой определенное количество осадков, а совокупное число переворотов — это общее количество осадков.

Преимущества опрокидывающегося дождемера

- Высокая точность: он может точно регистрировать осадки в режиме реального времени и не подвержен влиянию внешних факторов, таких как пыль и тени.

- Защитные свойства: прочная конструкция, подходит для длительного использования на открытом воздухе, особенно в плохих погодных условиях, стабильная работа.

- Простота обслуживания: простая конструкция, легкость очистки и замены деталей, снижение стоимости эксплуатации и сложности обслуживания.

Недостатки дождемеров с опрокидывающимся ковшом

- Большой размер: по сравнению с другими типами дождемеров дождемер с опрокидывающимся ковшом имеет больший размер и требует больше места для установки.

Сценарии применения дождемера опрокидывающегося  ковша

- Метеорологические станции, сельскохозяйственное орошение, гидрологический мониторинг, предотвращение наводнений и раннее оповещение.

 2. Оптический датчик дождя

Принцип работы оптического дождемера  

Оптический дождемер использует оптический принцип для измерения количества осадков. Датчик содержит источник света и приемник и определяет количество осадков, измеряя ослабление света. Когда капля дождя падает на датчик, она блокирует часть света, что приводит к изменению интенсивности света, и система рассчитывает количество осадков на основе этого изменения.

Преимущества оптического дождемера

- Компактный размер: легко устанавливается в местах с ограниченным пространством.

- Не требуется механического перемещения: снижается вероятность механического износа и неисправности.

Недостатки оптического дождемера

- Подверженность влиянию окружающей среды: скопившаяся пыль, качающиеся листья и другие внешние факторы будут влиять на оптический путь, что приведет к ошибкам измерения.

- Низкая точность: ограниченная способность обнаруживать мельчайшие капли дождя (например, моросящий дождь) и склонность к ложным срабатываниям.

Сценарии применения оптического дождемера

- Мониторинг осадков в закрытых или контролируемых помещениях, например, лабораториях, теплицах и т. д.

 3. Пьезоэлектрический дождемер

Принцип работы пьезоэлектрического дождемера  

Пьезоэлектрические дождемеры используют пьезоэлектрический эффект для измерения количества осадков. Когда капля дождя падает на поверхность датчика, происходит изменение давления, и пьезоэлектрический материал производит выходной заряд, который измеряется для определения количества осадков.

Преимущества пьезоэлектрических дождемеров

- Быстрый отклик: способен быстро улавливать капли дождя, подходит для приложений, требующих высокой точности и быстрого отклика.

- Высокая помехоустойчивость: меньшая восприимчивость к внешним факторам, таким как ветер и снег, и большая адаптивность.

Недостатки пьезоэлектрического дождемера

- Трудно контролировать интенсивность небольшого дождя: ограниченная возможность обнаружения крошечных капель дождя (например, волосатый дождь, солнечный дождь).

- Легко ошибиться: в песчаную погоду ветер и песок, ударяющиеся о поверхность датчика, вызывают изменения давления, аналогичные каплям дождя, что приводит к ошибочной оценке осадков.

- Ограниченная точность: на данные измерений влияют такие факторы, как размер, форма и скорость капель дождя, что снижает точность измерений.

Сценарии применения

- Высокоточный метеорологический мониторинг, научно-исследовательские направления, мониторинг городских дренажных систем и т.д.

 Почему пьезоэлектрический дождемер ошибочно принимает песок и пыль за осадки?

Принцип работы пьезоэлектрического дождемера основан на пьезоэлектрическом эффекте пьезоэлектрической керамики. Когда ветровые пески и другие обломки в пыльную погоду попадают на поверхность датчика, это вызывает изменение давления, похожее на изменение давления при столкновении с каплями дождя, и датчик ошибочно оценит это как удар капли дождя, и, таким образом, ошибочно оценит, что идет дождь. Такого рода ошибочные оценки особенно распространены при долгосрочном мониторинге в полевых условиях, особенно в районах с сильным ветром и песком.

 Преимущества и руководство по выбору опрокидывающихся дождемеров

Несмотря на свои большие размеры, опрокидывающийся ковшовый дождемер имеет непревзойденные преимущества в других областях, особенно с точки зрения точности и надежности. Он измеряет эффективно, чувствителен, защищает и, что самое главное, точен! Он регистрирует осадки в реальном времени и точно, не подвержен влиянию пыли и теней. В сочетании с хорошо спроектированной конструкцией опрокидывающегося ковша и точной системой подсчета он поддерживает высокоточные измерения даже в неблагоприятных погодных условиях. Опрокидывающийся ковшовый дождемер вычисляет количество осадков на квадратный метр путем деления количества осадков, измеренного в минуту, на площадь поперечного сечения отверстия дождевого подшипника, поэтому отверстие дождевого подшипника является ключевым параметром для расчета количества осадков на квадратный метр. Ниже приведены основные соображения при выборе опрокидывающегося ковшового дождемера:

 1. Конструкция дождемера

Одним из важнейших факторов, влияющих на точность измерения дождемеров с опрокидывающимся ковшом, является отверстие подшипника дождевой воды. Согласно национальному стандарту GB/T 21978.2-2014, конструкция отверстия подшипника дождевой воды должна соответствовать следующим требованиям:

- Размер внутреннего диаметра дождеприемника: 200 мм. Такой размер позволяет эффективно собирать различные виды осадков (слабый дождь, средний дождь, сильный дождь, ливень и т. д.), а также избегать разбрызгивания или переливания дождя за счет малого калибра, что обеспечивает точность результатов измерений.

- Угол лезвия: 40°~45°. Когда угол режущей кромки находится в этом диапазоне, она может точно разделять дождевую воду, которую она получает, четко определяя, куда падают капли дождя, и избегая создания размытых областей. Режущая кромка также помогает минимизировать вмешательство внешних факторов (например, ветра, посторонних предметов) в сбор дождевой воды.

 Ps: Когда дождевая вода падает и касается края, она будет течь в бункер равномерно и упорядоченно в соответствии с формой и конструкцией края, избегая неконтролируемого разбрызгивания или диффузии дождевой воды в устье бункера, гарантируя, что каждый бункер получает одинаковое количество дождевой воды, обеспечивая основу для точного измерения осадков. Без края дождевая вода может течь в бункер случайным образом, что приведет к большим различиям в количестве дождевой воды, собранной каждым бункером. В то же время режущая кромка также помогает минимизировать вмешательство внешних факторов (например, ветра, посторонних предметов и т. д.) в сбор дождевой воды, а также предотвращает прямое попадание более крупных посторонних предметов в опрокидывающийся ковш, что может повлиять на нормальное опрокидывание ковша и точность измерения. 

- Материал и толщина внутренней стенки: водоприемное отверстие должно быть изготовлено из материалов, которые нелегко деформируются, с гладкой внутренней стенкой и толщиной не менее 100 мм, чтобы предотвратить выплескивание дождевой воды из водоприемного отверстия из-за ударной силы, что повлияет на точность измерения.

 2. Обеспечьте точность

Согласно национальному стандарту точность осадкомеров с опрокидывающимся ковшом делится на три уровня, а именно:

Выбор должен основываться на реальных потребностях в выборе соответствующего уровня точности, особенно для метеорологических научных исследований и других областей, рекомендуется выбирать более высокую точность оборудования класса I.

 3. Выбор разрешающей способности осадкомера с опрокидывающимся ковшом

Разрешение дождемера с опрокидывающимся ковшом делится на четыре спецификации: 0,1 мм, 0,2 мм, 0,5 мм, 1,0 мм, различное разрешение для различных сценариев применения:

- 0,1 мм: подходит для метеорологических научных исследований, способен улавливать даже самые незначительные изменения в количестве осадков, что помогает в глубоком изучении эволюции погодных систем и совершенствовании климатических моделей.

- 0,2 мм/0,5 мм: подходит для повседневных сценариев применения, таких как мониторинг борьбы с наводнениями в городах, управление сельскохозяйственным орошением и т. д., способно удовлетворить потребность в приблизительной величине и тенденции осадков.

- 1,0 мм: применимо к сценам с более низкими требованиями к точности, таким как гидрологический мониторинг больших территорий.

 4. Диапазон измерения интенсивности осадков

Опрокидывающийся ковшовый дождемер должен поддерживать высокую точность измерений в диапазоне интенсивности осадков от 0,01 мм/мин до 4,0 мм/мин. За пределами этого диапазона могут возникнуть такие проблемы, как слишком быстрое или слишком медленное вращение опрокидывающегося ковша, разбрызгивание дождя, остаточная вода и т. д., что влияет на точность измерений.

Пьезоэлектрические дождемеры сохраняют высокую точность измерений в диапазоне интенсивности осадков от 0,01 мм/мин до 8,0 мм/мин. Поэтому при выборе важно убедиться, что устройство способно нормально функционировать в этом диапазоне, а также указать максимально допустимую интенсивность осадков.

 5. Конструкция внутренней конструкции опрокидывающегося ковшового дождемера

- Дождемер с одним опрокидывающимся ведром: простая конструкция, состоящая из воронки и опрокидывающегося ведра, подходит для общих случаев применения, прост в установке и обслуживании.

- Дождемер с двойным опрокидывающимся ковшом: использует два опрокидывающихся ковша, верхний из которых является переходным опрокидывающимся ковшом, а нижний - измерительным опрокидывающимся ковшом, который может непрерывно и равномерно впрыскивать естественные осадки с различной концентрацией в измерительный опрокидывающийся ковш и повышать точность обнаружения осадков. Подходит для случаев, когда требуются высокоточные измерения.

 6. Условия рабочей среды осадкомера с опрокидывающимся ковшом

Осадкомер с опрокидывающимся ковшом должен нормально работать при следующих условиях окружающей среды:

- Температура: 0℃~55℃.

- Относительная влажность: не более 95% (конденсация 40℃)

Высокая температура, низкая температура и высокая влажность могут повлиять на работу механических частей и электронных компонентов дождемера, что приведет к снижению точности или неисправности. Поэтому выбор должен быть сделан так, чтобы устройство могло работать стабильно в ожидаемой рабочей среде.

 Заключение

Выбор приборов для наблюдения за осадками должен основываться на всестороннем рассмотрении конкретных сценариев и потребностей применения. Благодаря высокой точности, надежности и широкой применимости дождемер с опрокидывающимся ковшом стал первым выбором для наблюдения за осадками, особенно в областях метеорологии, гидрологии и сельского хозяйства. При выборе следует сосредоточиться на конструкции дождеприемного порта, уровне точности, разрешающей способности, диапазоне измерения интенсивности осадков, конструкции внутренней структуры и условиях рабочей среды, чтобы гарантировать, что оборудование может удовлетворить фактические потребности и предоставить надежные данные измерений.

Технические данные дождемера с опрокидывающимся ковшом

NBL-W-ARS-Tipping-bucket-raingauge-instruction-manual.pdf

NBL-W-RS-Rain-sensors-instruction-manual-V4.0.pdf

NBL-W-DRS-Double-Tipping-Bucket-Rain-Sensor-Instruction-Manual.pdf

Технические данные пьезоэлектрического дождемера

NBL-W-PRS-Piezoelectric-Rain-Sensor-Operator's-Manual.pdf