压电式雨量计与翻斗式雨量计误差剖析摘要
本文章先容了压电雨量计和翻斗式雨量计的组成、结构以及探测降雨的原理 。剖析了差别雨量传感器爆发误差的缘故原由 。
剖析发明丈量误差主要有两个方面：一方面由仪器自己的性能差别和不可阻止的故障导致丈量误差 ，另一方面是降水强度转变和自然条件爆发的影响造成的误差 。文章叙述了差别雨量传感器的测试要领 ，并为降水的准确视察提供手艺参考 。
要害字：降水量;RS485输出;ASCLL协议;DT50收罗器.
现在降雨量的监测要领有虹吸式、翻斗式、光学式、压电式等多种原理；本文章将对翻斗式雨量传感器与压电式雨量传感器从丈量原理、数据剖析、性能差别等多方面举行比照剖析；为用户后期装备选型提供参考
2.1翻斗雨量计的组成及原理
图1 翻斗式雨量计结构
翻斗式雨量计是机械双稳态称重结构 ，在事情时 ，有雨量计上层的承雨口接收降水 ，左右两个翻斗轮流位于漏斗下方承接雨水 。当雨水大于蓄水量（0.1mm）时 ，则翻斗翻转 ，漏斗位于另一个翻斗下方承接降水 ，以此往复计量雨量 。翻斗式雨量计事情时 ，当翻斗翻转的时间 ，上翻斗应该阻止进水 ，并快速降水清空 ，下翻斗迅速地转换为上翻斗承接雨水 。但现实翻转历程中 ，漏斗依然会进水 ，再翻转历程中造成丈量误差 。
图2 压电式雨量计
PP电子科技（北京）有限公司的PRS-02压电式雨量计是由传感器顶盖、外壳和底座航插组成的 ，壳体内部有陶瓷压电片和电路板组成 ，装置在外径是50mm的立柱上 。传感器原理接纳的是攻击丈量原理 ，先对单个的雨滴重量举行测算 ，进而盘算一连降雨量 。雨滴在下降的历程中受到雨滴重量和空气阻力的作用 ，下降抵达地面时速率为恒定速率V ，雨滴的动量为P=MV=M(Vr+Vw) 。式中 ，M是雨滴质量 ，Vr是垂向雨滴终速 ，Vw 是垂向风速 。凭证冲量定理 ，雨滴的动量将被传感器元件的攻击力所取代 。在攻击力作用下 ，压电式雨量计的壳体爆发气械振动 ，陶瓷压电片将振动信号转换为电信号输出 。因此通过收罗压电片输出信号的峰值电压来盘算响应的雨滴尺寸和体积 。
3. 压电式雨量计与翻斗式雨量计测试要领
3.1雨量筒传感器的测试要领
图3 翻斗式雨量计实物图
SL-3翻斗式雨量计的每次翻转行动通过干簧管转换成脉冲信号（1脉冲=0.1mm雨量） ，本次测试使用了DT50收罗器的PWM收罗要领 ，收罗SL-3翻斗式雨量计 ，累计降水量接纳了R=0.01x算法 。式中 ，R是降雨量 ，0.01是设置算法系数 ，x是DT50收罗器收罗的脉冲信号 。通过DT50收罗器的无线传输功效将数据转发到效劳器平台 。
3.2压电式雨量计的测试要领
图4 压电式雨量计实物图
PP电子科技（北京）有限公司的PRS-02压电式雨量计通过RS485输出 ，兼容ASCLL协媾和Modbus协议 ，可通过串口直观的审查降水量数据 。为了利便雨天实时视察降雨量转变 ，使用DT50收罗器将PRS-02压电式雨量测试的降水量数据传到效劳器平台 。
3.3室外测试数据比照
图5 7月11-12日降水量
图6 7月27日降水量
图7 8月24日降水量
图8 8月28日降水量
（1）翻斗式雨量计误差剖析
理想情形下 ，翻斗翻动是很无邪的 ，但现实上由于转轴的摩擦加上漏斗沾水或泥沙、昆虫等都会影响翻斗的翻转 。
大雨时由于翻斗的惯性使得翻斗来缺乏翻转将一部分雨量流失 ，也使丈量的降水量有很大的误差 ，甚至纪录失真 。虽然翻斗的区分率很高（0.1mm） ，翻转一次误差很小 ，但一次降水历程中因翻转次数多而累积起来的误差也很大 。
虽然在使用中 ，翻斗式雨量计离地近 ，容易被振动而爆发数值 。
别的 ，传感器上的部件受外界滋扰而爆发无降水也有信号的征象 ，或筒口有异物梗塞时爆发有降水而无信号的征象都是翻斗式雨量计保存的问题 。
（2）翻斗式雨量计刷新步伐
通过误差剖析 ，调解了翻斗感量 ，减小翻斗倾角 ，使翻斗动态误差减小 。增添翻斗式雨量计承雨器器口面积 ，使仪器丈量精度提高 。配备收罗器、显示屏、纪录装置等通过软件修正 。
4.2压电式雨量计误差剖析及刷新步伐
（1）压电式雨量计误差剖析
压电式雨量盘算翻斗式雨量计有一定的优势 ，准确度能抵达0.01mm；抗滋扰能力也较翻斗式雨量计强 。
理论上压电式雨量传感器只需要避免电磁滋扰 。但在现实使用中 ，降雨量受情形（风、情形、杂物）等因素的影响爆发误差 。
压电式雨量计在现实丈量中 ，由于界线效应 ，在大雨强情形下 ，雨强可以定性但在定量方面丈量精度爆发误差 。关于极小雨强在信号噪声滋扰下 ，也易泛起丈量精度误差 。
（2）压电式雨量计刷新步伐
通过误差剖析 ，接纳了适度增添传感器受力面积 ，优化压电感片贴合手艺 ，增添赔偿 ，减小界线效应对单个雨滴的丈量影响 。凭证雨强接纳差别放大倍数 ，经滤波电路处置惩罚 ，去除高频噪声信号及低频纹波的信号滋扰 。
翻斗式雨量计自动化水平高 ，获取降水量的实时性强 ，降水量信号数字化易于生涯和传输 ，数据准确可靠 ，抗滋扰能力强 。有明确的手艺规范要求 ，每年举行雨量标定 。
弱点是野外装置对视察情形要求高 ，雨量数据有延时 ，要增强一样平常维护 ，避免雨量桶梗塞 。
5.2压电式雨量计优弱点
压电式雨量计将所有元件集成于外壳之中 ，无任何外露部件 ，杜绝了树叶、灰尘、虫子等杂物对数据准确性的影响 。迅速度高、信噪比高、结构简朴、事情可靠和重量轻等 ，长
时间使用无需人工现场整理 。弱点是对装置情形要求较高 ，模拟信号易受电磁信号滋扰 。
综上所述 ，准确的降水丈量关于水资源使用、灾难预警和情形评估等方面都有着主要意义 ，高质量的降水资料可以为气象、水文、领土等部分盘算、剖析、使用提供可靠依据 ，差别雨量计的误差问题会直接影响降水资料的可用性 。
在使用中应凭证差别区域、差别使用要求、差别使用情形举行对雨量计的选择 。虽然 ，随着探测手艺的生长 ，差别的雨量计可靠性还会举行刷新 。
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