专利名称：液滴法电容式雨量计量方法及装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种液滴法电容式雨量计量方法及装置背景技术现有的雨量计技术基本有三种。一是采用量斗计量方式的翻斗式雨量计，原理是用量斗的机械翻转次数来计量雨量，因为量斗较大才能保证翻转的长期可靠性，因此响应速度不快，精度不高，体积较大。二是有虹吸式、编码式和超声式等采用液位计量方式的雨量计，原理是通过量筒累积雨水的液位来计量雨量，由于量筒上必须配备自动放水机构和液位计量设备，因此存在可靠性或性能价格比不高的问题。三是一种光电式液滴雨量计，虽然简单，但由于它只计量液滴数目而不计量液滴体积，因此精度和稳定性都较差。
发明内容
本发明的目的在于提供一种液滴法电容式雨量计，其采用节流方式使雨水转换为垂直下落液滴，利用液滴改变电容传感器介电系数的原理和液滴间隙下落的特点，用电容传感器检测有液滴和无液滴两种情况下电容的相对变化值，结合对温度的检测，实现对每个液滴体积的稳定精确地计量，从而快速准确的得出对应雨量。
为达到上述目的，本发明采用以下技术方案一种液滴法电容式雨量计量方法，采用面积为S的接雨器漏斗使雨水流入节流管后形成下落液滴，其特征在于继而使液滴垂直下落依次经过一个位置传感器和一个电容传感器，由位置传感器确定开始检测液滴的时间，用一个信号处理单元通过电容传感器及其转换器分别对液滴经过电容传感器时和离开电容传感器后的两个转换器输出值进行积分，并计算两个积分值的相对变化值，从而得出当前液滴的体积和对应雨量。
上述方法对每个液滴的检测工作步骤如下a.液滴垂直下落经过电容传感器内的极板区域，使电容传感器的电容值C发生变化，转换器将电容值C转换为信号处理单元可接受的信号B；b.位置传感器安装在电容传感器上面作为检测液滴进入电容传感器的时间起点，位置传感器在T0检测到有液滴时输出信号A告知信号处理单元开始对一个液滴进行计量，信号处理单元开始对转换器的输出值B进行积分计算，在液滴离开电容传感器后的时间T1得到的积分计算值X0按下式计算X0=∫T0T1Bdt]]>式中T1是大于T-T0值，T=2·L/g,]]>L是节流管出口到电容传感器出口的长度，g为重力加速度系数；c.信号处理单元又从T1开始对转换器的输出值进行积分计算，到时间T2得到的积分计算值X1按下式计算X1=∫T1T2Bdt]]>计算X0和X1的相对变化值xx=a·X1-X0a·X1,]]>其中a=T2-T1T1-T0;]]>信号处理单元根据X0和X1的相对变化值x，根据实验数据可得出液滴在温度测量单元给出温度t下的体积Q和对应的雨量HQ＝f(x，t)，H＝Q/S。
一种用于上述雨量计量方法的装置，包括一个雨器漏斗下端连接一个使雨水形成下落液滴的节流管，其特征在于在对准节流管的垂直下方，依次安置一个位置传感器和一个电容传感器，位置传感器的输出口直接连接一个信号处理单元的输入口，而电容传感器的输出口经一个转换器连接信号处理单元。
上述的雨器漏斗上装有一个测量液滴温度的温度测量装置，其输出口连接信号处理单元的输入口。
本发明与现有技术相比，具有如下显著特点和优点由于本发明是通过对由雨水实时转换形成的液滴进行体积计量，因此对雨量的响应速度快。同时，本发明是电容式全电子和无机械部件的雨量计，因此实现容易，并且体积小，精度和可靠性高。
附图是本发明的一个实施例的结构原理框图。
具体实施例方式
本发明的一个优选实施例如下述本实施例的雨量计量装置，包括一个雨器漏斗1下端连接一个使雨水形成下落液滴3的节流管2，其特征在于在对准节流管2的垂直下方，依次安置一个位置传感器4和一个电容传感器5，位置传感器4的输出口直接连接一个信号处理单元7的输入口，而电容传感器5的输出口经一个转换器6连接信号处理单元。雨器漏斗1上装有一个测量液滴3温度的温度测量装置8，其输出口连接信号处理单元7的输入口。本例采用上述装置进行雨量计量方法是参见图1对面积为S的接雨器漏斗1将雨水流入节流管2后形成下落液滴3，本发明对每个液滴3的检测工作步骤如下a.液滴3垂直下落经过电容传感器5内的极板区域，使电容传感器5的电容值C发生变化，转换器6将电容值C转换为信号处理单元7可接受的信号B；b.采用光电形式的位置传感器4安装在电容传感器5上面作为检测液滴3进入电容传感器5的时间起点，位置传感器4在T0检测到有液滴3时输出信号A告知信号处理单元7开始对一个液滴3进行计量，信号处理单元7开始对转换器6的输出值B进行积分计算，在液滴3离开电容传感器5后的时间T1得到积分计算值X0X0=∫T0T1Bdt]]>T1是大于T-T0值，T=2·L/g,]]>L是节流管(2)出口到电容传感器5出口的长度，g为重力加速度系数；c.信号处理单元7又从T1开始对转换器6的输出值进行积分计算，到时间T2得到积分计算值X1X1=∫T1T2Bdt]]>计算X0和X1的相对变化值xx=a·X1-X0a·X1,]]>其中a=T2-T1T1-T0;]]>信号处理单元7根据X0和X1的相对变化值x，根据实验数据可得出液滴3在温度测量单元8给出温度t下的体积QQ＝f(x，t)和对应的雨量H＝Q/S。
权利要求
1.一种液滴法电容式雨量计量方法，采用面积为S的接雨器漏斗(1)使雨水流入节流管(2)后形成下落液滴(3)，其特征在于继而使液滴(3)垂直下落依次经过一个位置传感器(4)和一个电容传感器(5)，由位置传感器(4)确定开始检测液滴(3)的时间，用一个信号处理单元(7)通过电容传感器(5)及其转换器(6)分别对液滴(3)经过电容传感器(5)时和离开电容传感器(5)后的两个转换器(6)输出值进行积分，并计算两个积分值的相对变化值，从而得出当前液滴(3)的体积和对应雨量。
2.根据权利要求1所述的液滴电容式雨量计量方法，其特征在于对液滴(3)的检测工作步骤如下a.液滴(3)垂直下落经过电容传感器(5)内的极板区域，使电容传感器(5)的电容值C发生变化，转换器(6)将电容值C转换为信号处理单元(7)可接受的信号B；b.位置传感器(4)安装在电容传感器(5)上面作为检测液滴(3)进入电容传感器(5)的时间起点，位置传感器(4)在T0检测到有液滴(3)时输出信号A告知信号处理单元(7)开始对一个液滴(3)进行计量，信号处理单元(7)开始对转换器(6)的输出值B进行积分计算，在液滴(3)离开电容传感器(5)后的时间T1得到的积分计算值X0按下式计算X0=∫T0T1Bdt]]>式中T1是大于T-T0值，T=2·L/g,]]>L是节流管(2)出口到电容传感器(5)出口的长度，g为重力加速度系数；c.信号处理单元(7)又从T1开始对转换器(6)的输出值进行积分计算，到时间T2得到的积分计算值X1按下式计算X1=∫T1T2Bdt]]>计算X0和X1的相对变化值xx=a·X1-X0a·X1,]]>其中a=T2-T1T1-T0;]]>
3.根据权利要求1或2所述的液滴电容式雨量计量方法，其特征在于信号处理单元(7)根据X0和X1的相对变化值x，根据实验数据可得出液滴(3)在温度测量单元(8)给出温度t下的体积Q和对应的雨量HQ＝f(x，t)，H＝Q/S。
4.一种用于权利要求1所述的液滴电容式雨量计量方法的装置，包括一个雨器漏斗(1)下端连接一个使雨水形成下落液滴(3)的节流管(2)，其特征在于在对准节流管(2)的垂直下方，依次安置一个位置传感器(4)和一个电容传感器(5)，位置传感器(4)的输出口直接连接一个信号处理单元(7)的输入口，而电容传感器(5)的输出口经一个转换器(6)连接信号处理单元。
5.根据权利要求4所述的装置，其特征在于雨器漏斗(1)上装有一个测量液滴(3)温度的温度测量装置(8)，其输出口连接信号处理单元(7)的输入口。
全文摘要
本发明涉及一种液滴法电容式雨量计量方法及装置。其计量方法是采用面积为S的接雨器漏斗使雨水流入节流管后形成下落液滴，其特征在于继而使液滴垂直下落依次经过一个位置传感器和一个电容传感器，由位置传感器确定开始检测液滴的时间，用一个信号处理单元通过电容传感器及其转换器分别对液滴经过电容传感器时和离开电容传感器后的两个转换器输出值进行积分，并计算两个积分值的相对变化值，从而得出当前液滴的体积和对应雨量。其装置由雨器漏斗及其下端的节流管、位置传感器、电容传感器，位置传感器、转换器和信号处理单元组成。本发明对雨量的响应速度快，装置易实现，体积�。群涂煽啃愿�。
文档编号G01W1/14GK1632621SQ20041008474
公开日2005年6月29日 申请日期2004年12月2日 优先权日2004年12月2日
发明者李斌, 沈天飞, 李霞 申请人:上海大学
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