翻斗式雨量計(jì)的數(shù)據(jù)測量原理及相關(guān)應(yīng)用

翻斗式雨量計(jì)因結(jié)構(gòu)簡單、成本低廉、故障率低、易于維護(hù)、不易受環(huán)境干擾、準(zhǔn)確度高等優(yōu)點(diǎn)，在氣象監(jiān)測中被廣泛應(yīng)用。本文主要探討翻斗式雨量計(jì)在測量降雨量及降雨強(qiáng)度原理及特性。

翻斗雨量計(jì)采用雙側(cè)翻斗平衡測量同等重量的進(jìn)水。當(dāng)一側(cè)翻斗水滿，其質(zhì)心會移出樞軸，平衡器會翻倒，將收集的水倒出，并且使另一側(cè)翻斗到位進(jìn)行收集。翻斗形狀的設(shè)計(jì)會讓水從較低的一側(cè)翻斗倒出。翻斗中水的質(zhì)量是常數(shù)（m[g]）。

因此，通過使用水的密度（ρ=1g/cm³）就可以從水的重量得出相應(yīng)的體積（V [cm³]），因此，相應(yīng)的累加高度（h[mm]）可以通過使用收集器的面積得出（S [cm²]）。V = m/ρ = h·S

采集儀通常直接提供雨量間隔累計(jì)及雨量日累計(jì)。間隔累計(jì)是采集儀在存儲時將兩次存儲間隔內(nèi)的雨量累計(jì)輸出，此數(shù)據(jù)主要用于與上位機(jī)進(jìn)行雨量數(shù)據(jù)的同步，方便上位機(jī)將數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)為各時間段的雨量累計(jì)及降雨強(qiáng)度。

雨量日累計(jì)是記錄當(dāng)日雨量累計(jì)的實(shí)時值，即當(dāng)前時間到當(dāng)日0時的雨量累計(jì)，此數(shù)據(jù)可以實(shí)時、靈活地統(tǒng)計(jì)降雨情況。例如：每日零時前讀取的數(shù)據(jù)即是當(dāng)日的雨量日累計(jì)，或?qū)?dāng)日兩個時刻的雨量相減即為對應(yīng)時間間隔的降雨強(qiáng)度。翻斗雨量計(jì)因結(jié)構(gòu)限制雨量測量的精度較低（為保證數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性通常精度為0.2mm，高精度0.1mm），因此短時間實(shí)時計(jì)算降雨強(qiáng)度將導(dǎo)致嚴(yán)重數(shù)據(jù)波動。以1分鐘間隔、0.1mm高精度雨量計(jì)為例，要達(dá)到數(shù)據(jù)均勻穩(wěn)定需要6mm/h的降雨強(qiáng)度，或可輸出的降雨強(qiáng)度的低值為6mm/h，這已經(jīng)達(dá)到大暴雨的級別，當(dāng)小于這個降雨強(qiáng)度時輸出的數(shù)據(jù)將根據(jù)降雨強(qiáng)度大小交替輸出0mm/h及6mm/h的數(shù)據(jù)。

延長測量間隔時間是避免降雨強(qiáng)度波動的常用方法，這樣可以提高精度的同時又導(dǎo)致降雨數(shù)據(jù)的時延增加及瞬時數(shù)據(jù)被平均的問題。當(dāng)開始降雨時降雨強(qiáng)度將逐漸增漲到實(shí)際的降雨強(qiáng)度，同樣降雨停止時也是逐漸地恢復(fù)。當(dāng)出現(xiàn)瞬間降雨時降雨強(qiáng)度僅輸出為較小的數(shù)據(jù)且延續(xù)時間會大于實(shí)際的降雨時間。我公司采集儀根據(jù)翻斗雨量計(jì)的特點(diǎn)可以提供1小時、30分鐘、10分鐘三個時間間隔的降雨強(qiáng)度數(shù)據(jù)，以簡化上位機(jī)對降雨強(qiáng)度的計(jì)算難度。降雨強(qiáng)度輸出數(shù)據(jù)為當(dāng)前時間到時長內(nèi)降雨強(qiáng)度值，其數(shù)據(jù)更新時間分別對應(yīng)為1分鐘、30秒、10秒。因延長了間隔時間降雨強(qiáng)度數(shù)據(jù)仍然有前面提到的問題，所以上位機(jī)在處理數(shù)據(jù)時也要考慮到相應(yīng)問題是否會影響到實(shí)際使用，并根據(jù)實(shí)際情況選擇相應(yīng)的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理。