АВТОМАТИЧЕСКИЙ ОСАДКОМЕР Российский патент 1996 года по МПК G01W1/14 

Изобретение относится к гидрометеорологическому приборостроению и предназначено для измерения количества атмосферных осадков и интенсивности их выпадения. Автоматический осадкомер может использоваться как автономный прибор для дистанционного измерения всех видов осадков (независимо от их фазового состояния), а также и как датчик осадков в автоматических метеорологических станциях и системах.

Известные устройства для измерения количества и интенсивности осадков [1, 2, 3] основаны на измерении объема жидкой воды от собираемых осадков. При этом в большинстве технических решений используются различные дозирующие устройства фиксированного объема с последующим подсчетом числа выпавших доз осадков (количество) и определением скорости образования дозы (интенсивность выпадения).

Прототипом изобретения принят автоматический осадкомер [2] который состоит из приемника осадков с воронкой для образования струи слива, двухсекционного мерного сосуда-челнока с контактным устройством для подсчета числа сливаемых доз и блока вычисления количества и интенсивности выпадения осадков.

Основными недостатками таких осадкомеров являются: систематический недоучет количества выпавших осадков (при прекращении дождя осадки, накопленные в челноке, не учитываются), а также принципиальная неприменимость этих осадкомеров для измерения осадков, выпадающих в твердой фазе (снег, град, снежная крупа и т.д.). Применение подогрева приемной поверхности для растапливания выпавших осадков, не снимая принципиальных ограничений на применение метода измерения количества осадков, увеличивает недоучет собираемых осадков за счет испарения и выноса испаряемых частиц возникающей конвекцией. Недостатком прототипа является и то, что получаемая интенсивность выпадения осадков относится к различным интервалам времени: интенсивность может быть определена по времени, за которое выпадает хотя бы один объем челнока.

Не менее существенным недостатком всех дозирующих устройств является и ограничение их применения для измерения осадков большой интенсивности, когда время формирования дозы меньше, чем время слива ее.

Сущность изобретения состоит в том, что автоматический осадкомер, включающий осадкосборное устройство, устройство для определения количества выпадающих осадков и интенсивности их выпадения, а также устройства индикации измеряемых величин, построен на основе использования виброчастотного преобразователя массы (например, [4]) вместо порционного измерения объема, а также принципиально другого управляюще-измерительного устройства, реализующего учет баланса (прихода-расхода) собираемых осадков. Для этого выход виброчастотного преобразователя массы, соединенного с осадкосборным устройством, подключен к входу измерительно-кодирующего устройства, с выходом которого соединен вход индикатора приращений, к выходу которого и к выходу измерительно-кодирующего устройства подключены входы ключевой схемы, выход которой подключен к входам сумматоров.

Это обеспечивает повышение точности измерений за счет введения виброчастотного преобразователя массы и таким образом учета не только приращения собираемых осадков, но и их испарения между интервалами выпадения.

Задача изобретения повышение точности измерения количества и интенсивности осадков, а также расширение пределов измерения на область отрицательных температур (с измерением осадков, выпадающих в твердой и смешанной фазах).

Введение измерительно-кодирующего устройства с индикатором знака приращений и ключами, управляющими сумматорами количества и интенсивности, обеспечивает реализацию учета массы накапливаемых осадков на основе соотношений баланса изменений массы с получением действительного количества всех выпавших осадков с учетом испарения из осадкосборного сосуда между сроками выпадения, интенсивность выпадения при этом определяется за равные интервалы времени, установленные интервалом осреднения. Введение преобразователя массы с измерительно-кодирующим устройством снимает и ограничения по измерению твердых и смешанных осадков.

На чертеже изображена блок-схема заявляемого автоматического осадкомера.

Автоматический осадкомер (датчик осадков) состоит из осадкосборного устройства 1 в виде отрезка гибкой трубы с фиксированной площадью отверстия (200 см²), которая вставлена в защитный кожух 2 датчика. В защитном кожухе помещается в осадконакопитель 3, который устанавливается на нагрузочной платформе блока виброчастотного преобразователя 4. Виброчастотный преобразователь связан с измерительно-кодирующим устройством 5, которое определяет значения приращения сигнала за интервалы, задаваемые блоком управления 6. Индикатор 7 знака приращений обеспечивает управление ключевой схемой 8. При положительных значениях приращений последние с выхода схемы 5 через ключи 8 поступают на сумматоры количества и интенсивности осадков 9 и 10, полученные (с учетом испарения) значения отображаются устройством индикации 11. Управление работой схемы (задание интервалов суммирования и др.) осуществляется блоком управления 6.

Автоматический осадкомер работает следующим образом.

Выпадающие осадки через осадкосборное устройство попадают в осадконакопитель 3, установленный на платформе виброчастотного преобразователя 4. Устройство 5 через установленные интервалы определяет частоту колебаний виброчастотного преобразователя, нагруженного осадкосборником с осадками, и формирует цифровой сигнал, соответствующий массе осадков и ее изменению по сравнению с предыдущим измерением. Схема 7 обеспечивает управление ключом 8 при передаче приращений из устройства 5 в сумматоры 9 и 10, которые подсчитывают количество и интенсивность осадков с учетом уменьшения массы собранных осадков за счет испарения (Δm₁ < 0) за интервалы, задаваемые блоком 6, и формируют для отображения значения количества и интенсивности осадков на момент измерения.

Использование: в контрольном приборостроении, в частности в устройствах автоматического осадкомера. Сущность изобретения: устройство содержит осадкосбросное устройство 1, защитный кожух 2, накопитель 3 осадков, виброчастотный преобразователь 4, измерительно-кодирующее устройство 5, блок управления 6, индикатор 7 знака приращений, ключевую схему 8, сумматор 9 количества, сумматор 10 интенсивности и индикатор 11. 1 ил.

АВТОМАТИЧЕСКИЙ ОСАДКОМЕР, содержащий осадкосборное устройство с накопителем осадков, измерительно-кодирующее устройство, сумматоры количества и интенсивности осадков, соединенные с индикатором, и блок управления, подключенный к управляющим входам сумматоров и измерительно-кодирующего устройства, отличающийся тем, что в него введены виброчастотный преобразователь, индикатор знака приращения и ключевая схема, выход которой подключен к входам сумматоров, причем входы ключевой схемы подключены к выходам измерительно-кодирующего устройства и индикатора знака приращения, вход которого соединен с выходом измерительно-кодирующего устройства, к входу которого подключен выход виброчастотного преобразователя, соединенного с осадкосборным устройством.