全自動翻斗雨量計滴定儀的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種全自動翻斗雨量計滴定儀，特別是涉及一種用于準確地檢測翻斗 雨量計的測量誤差，以便調(diào)整翻斗大小，準確地測量降雨量的全自動翻斗雨量計滴定儀，屬 于水文、氣象測量器具技術(shù)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002] 大氣降水測量是地球水循環(huán)監(jiān)測的重要環(huán)節(jié)，是水資源利用的重要組成部分，也 是氣候變化、地質(zhì)災(zāi)害、洪水災(zāi)害預(yù)警和環(huán)境評估等多方面的重要影響因素，業(yè)內(nèi)學(xué)者尋求 多種方法對降雨量進行精確計量。
[0003] 翻斗式雨量計測量原理：翻斗式雨量計的計量部件主要是左右對稱的翻斗，當翻 斗盛積的水量達到一定的數(shù)量值時，相當0. 1毫米降水時，翻斗翻倒，翻斗中部裝有一塊小 磁鋼，磁鋼上端有干簧管。當翻斗翻動時，磁鋼對干簧管掃描，使干簧接點因磁化而瞬間閉 合一次，送出一個電路導(dǎo)通脈沖，代表0.1_的降雨量。因此，翻斗的容量是否準確，直接影 響翻斗雨量計的計量精度。
[0004] 然而，自然界降水強度是變化的，翻斗計量工作是動態(tài)過程。當雨強很大時，進入 翻斗的水流如注，連綿不斷，當達到設(shè)計規(guī)定的重量(容積）時，翻斗開始翻轉(zhuǎn)（tl)，但這時 雨水仍不停地注入翻斗，直至雨水流入另一翻斗（t2)，在tl~t2這一時段Λt內(nèi)翻斗多計 量的水量ΛW即為翻斗計量動態(tài)誤差ΛE1，它與翻斗的安裝傾角Φ、雨強I等因素有關(guān)。 據(jù)質(zhì)檢部門提供的資料顯示，0. 2mm的翻斗雨量計在雨強為4mm/min時，當Φ=12°，實測 Λt=0. 16秒，ΛW=0. 32克，動態(tài)計量誤差ΛΕ1達-5%。
[0005] 翻斗雨量計的誤差主要來源于變化的降雨強度，自然降雨強度大多在0.01~ 4mm/min變化，為了提高測量精度，在設(shè)備出廠時會調(diào)整翻斗傾角，分配誤差，使小、大雨強 兩端誤差分布對稱，將翻斗大小調(diào)整到雨強為2mm/min時誤差最小，使測量結(jié)果在雨強小 于2mm/min時，誤差為正偏離，雨強大于2mm/min時，誤差為負偏離，全年總雨量測量結(jié)果誤 差可以部分抵消。
[0006] 翻斗式雨量計應(yīng)用選擇：翻斗雨量計用于監(jiān)測降雨量，目前市場上有不同類型的 翻斗雨量計，但翻斗雨量計以其便宜和穩(wěn)定可靠的特性而得到廣泛使用。SL21-2006雨量 觀測規(guī)范中規(guī)定不需要雨日資料的雨量站，可使用0.2mm翻斗雨量計，多年平均降雨量大 于800_的地區(qū)可使用0. 5_翻斗雨量計。盡管水文專家研究了很多其他類型的雨量計， 如超聲波雨量計、浮子式雨量計、稱重式雨量計、虹吸式雨量計，增加了機構(gòu)部件帶來的結(jié) 果是造價提高和穩(wěn)定可靠性降低。所以，翻斗式雨量計仍是目前國內(nèi)外廣泛用于自動化監(jiān) 測的雨量計，翻斗式雨量計工作可靠，結(jié)構(gòu)簡單，易于把降雨量轉(zhuǎn)換成電信號輸出，便于遠 距離傳輸。
[0007] 翻斗式雨量計檢定方法：為提高翻斗雨量計的測量精度，需要每年2次檢定翻斗 雨量計的準確性。當前檢定翻斗式雨量計的精度都是人工檢定，有二種方法：其一是適用實 驗室或室內(nèi)的人工注水儀器排水計量法，這種方法是以人工勻速注水，測量翻斗實際排水 量作為計量基礎(chǔ)。對于已經(jīng)安裝在野外使用的雨量計來說，無法向雨量計內(nèi)勻速注水，雨量 計排水口離地面高度僅20mm，也無法收集排水量。第二種方法是人工給水檢定法，這種方法 是先測量注水量，模擬一定的雨強緩慢、均勻地從漏斗注入翻斗，計量翻轉(zhuǎn)次數(shù)。這種方法 是無須計量排水量，但關(guān)鍵問題是倒水速度須嚴格控制定量、勻速。尤應(yīng)注意的是要控制雨 強切勿過大，更不得突然猛倒，因為計量誤差隨雨強的增大而迅速增加。因此這種方法要模 擬小、中、大三種雨強也是非常困難的。
[0008] 野外翻斗雨量計率定只能采用第二種方法：人工給水檢定法，用水文氣象上專用 的10mm標準量筒量取314g水模擬0. 5mm/min、2mm/min和4mm/min的雨強均勾地從漏斗注 入翻斗，不但雨強無法控制，翻斗中的余留水量更是無法估算，因此，檢定精度無法保證。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0009] 本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是，提供一種應(yīng)用微電子測控技術(shù)，具有自動注水和 自動檢測功能，一鍵啟動，實現(xiàn)標準量瓶注水、大小雨強任意設(shè)置、誤差統(tǒng)計等全過程自動 完成，具有便攜實用、省工省力、率定準確、智能高效特點的全自動翻斗雨量計滴定儀。
[0010] 為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明采用的技術(shù)方案為： 全自動翻斗雨量計滴定儀，其特征在于：包括：底板和罩住所述底板的外殼，所述外殼 內(nèi)設(shè)置有儲水箱，所述儲水箱的出水口通過補水球閥與主標準瓶的頂端瓶肩相連通，所述 主標準瓶的上瓶嘴內(nèi)的底端設(shè)置有上環(huán)形凸臺，所述上環(huán)形凸臺上設(shè)置有溢流浮子，所述 主標準瓶的上瓶嘴內(nèi)的頂端設(shè)置有主瓶塞，所述溢流浮子的上方固定設(shè)置有溢流干簧開 關(guān)；溢流管依次穿過所述主瓶塞和溢流浮子后入口與所述上環(huán)形凸臺的上表面相平齊；所 述主標準瓶的下瓶嘴內(nèi)的頂端設(shè)置有下環(huán)形凸臺，所述下環(huán)形凸臺的下面設(shè)置有瓶空浮子 和瓶空干簧開關(guān)，所述下瓶嘴的出水口與所述水栗的進水口相連，所述水栗的出水口與排 水管的進水口相連，所述排水管的出水口與待測的翻斗雨量計相連；所述主標準瓶的底端 與輔標準瓶的底端出水口之間通過連通球閥相連通；所述輔標準瓶的頂端瓶嘴內(nèi)設(shè)置有輔 瓶塞，輔瓶氣孔穿過所述輔瓶塞后與大氣相通；所述外殼的外壁上設(shè)置有控制器；所述控 制器分別與所述連通球閥、補水球閥、水栗、溢流干簧開關(guān)、瓶空干簧開關(guān)和翻斗雨量計電 相連。
[0011] 所述溢流管為折彎型，所述溢流管的出口低于所述上環(huán)形凸臺的上表面。
[0012] 所述輔標準瓶的底端出水口高于所述主標準瓶的底端。
[0013]所述控制器由電池供電，所述電池設(shè)置于所述底板上。
[0014] 所述主標準瓶設(shè)置于所述底板上，所述輔標準瓶和儲水箱均通過立柱固定設(shè)置于 所述外殼內(nèi)。
[0015] 所述水栗內(nèi)設(shè)置有PWM調(diào)速線。
[0016] 所述主標準瓶和輔標準瓶的水量均為314. 16mL，相當于10_降雨量。
[0017] 本發(fā)明用于在水文、氣象領(lǐng)域的生產(chǎn)和科學(xué)試驗中收集自然降雨量的翻斗雨量計 的準確度率定。本發(fā)明是翻斗雨量計生產(chǎn)廠家和各級氣象、水文站等單位的必備設(shè)備。目 前國內(nèi)現(xiàn)用的翻斗雨量計檢定系統(tǒng)主要有以流量計為主件的進口翻斗雨量計檢定系統(tǒng)，且 均為翻斗雨量計生產(chǎn)廠家擁有的室內(nèi)固定式設(shè)備。尚沒有用于對野外安裝的翻斗雨量計進 行現(xiàn)場檢定的儀器。本發(fā)明是一種高科技新產(chǎn)品，填補了翻斗雨量計野外檢測技術(shù)的空白。
[0018]儲水箱通過補水球閥連接到主標準瓶，主標準瓶上部安裝有溢流管、溢流浮子、溢 流干簧開關(guān)和主瓶塞，主標準瓶下部安裝有瓶空浮子、瓶空干簧開關(guān)和水栗，輔標準瓶通過 連通球閥與主標準瓶連接，輔標準瓶上部安裝有輔瓶氣孔和輔瓶塞。
[0019]連通球閥、補水球閥、水栗的控制線和溢流干簧開關(guān)、瓶空干簧開關(guān)的信號線連接 到控制器上，控制器由電池供電。
[0020] 儲水箱由外殼支撐，主標準瓶和電池全部安裝在底板上，再罩上外殼，外殼固定在 底板上。
[0021] 本發(fā)明提的控制過程和使用方法包括如下具體步驟： 步驟一，儲水箱裝水后放置在翻斗雨量計旁邊，將翻斗雨量計的信號線接到控制器的 接線柱上，打開控制器上的電源開關(guān)，選擇翻斗雨量計的實際分辨率F，按開始鍵開始檢測， 下面的步驟都是控制器自動控制的； 步驟二，打開補水球閥，儲水箱向主標準瓶中補水，將滿時，溢流浮子上升，使溢流干簧 開關(guān)導(dǎo)通，控制器檢測到溢流干簧開關(guān)的導(dǎo)通信號，立即關(guān)閉補水球閥，關(guān)閉過程約5秒， 多出的水從溢流管排出，保證主標準瓶中的水量為314. 16mL; 步驟三，打開水栗，控制器控制水栗的PWM調(diào)速線使水栗以15. 7mL/min的流量向雨量 計中排水，相當于模擬降雨強度為〇. 5mm/min的降雨過程，控制器記錄翻斗累計翻斗數(shù)D1， 隨著主標準瓶中的水被栗出，水位逐漸下降，約20min水量排完，瓶空浮子下降使瓶空干簧 開關(guān)導(dǎo)通，控制器檢測到瓶空干簧開關(guān)導(dǎo)通信號，立即關(guān)閉水栗，計算總的翻斗數(shù)D1 ; 步驟四，打開連通球閥，保證2個標準瓶中的總水量為628. 32mL，重復(fù)步驟二； 步驟五，打開水栗，控制器控制水栗的PWM調(diào)速線使水栗以125. 7mL/min的流量向雨 量計中排水，相當于模擬降雨強度為4mm/min的降雨過程，控制器記錄翻斗累計翻斗數(shù)D2， 主標準瓶中水位逐漸下降，約5min水量排完，瓶空浮子下降使瓶空干簧開關(guān)導(dǎo)通，控制器 檢測到瓶空干簧開關(guān)導(dǎo)通信號，立即關(guān)閉水栗，計算總的翻斗數(shù)D2 ; 步驟六，控制器計算2次標準排水量與翻斗實測排水量的誤差W1和W2,列表顯示在控 制器的LCD顯示屏上，并發(fā)出檢測結(jié)束的轟鳴聲； 模擬降雨強度為〇. 5mm/min時的檢定誤差W1計算公式：ffl= (F*D1-314. 16) /314. 16 ； 模擬降雨強度為4mm/min時的檢定誤差W2計算公式： W