高精度新型雨量测量仪的设计.pdf

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1、高精度新型雨量测量仪的设计李弘洋。等高精度新型雨量测量仪的设计DesignoftheNovelRainGaugewithHighPrecision李弘洋李舌李雄童但固(中国计量学院机电工程学院。浙江杭州310018)摘要：针对在野外环境中如何实时且准确地获取降雨资料的问题，在综合考虑各类雨量计的原理、使用方法以及优缺点的基础上，设计了一种基于应变式压力传感器的新型虹吸式雨量计。它具有传统虹吸式雨量计功耗低、测量不受降雨强度大小限制的优势，能够通过压力传感器保证测量精度，且采用最小二乘法对虹吸过程中的降雨进行补偿。经补偿算法优化后的数据

2、通过数据采集器上的GSM模块实现数据的远距离传输，从而大大提高了新型虹吸式雨量计的应用范围。关键词：传感器远距离传输GSM低功耗高精度中围分类号：TP274+．2文献标志码：AAbstract：Toaccuratelyacquirereal-timerainfallinformationatfieldenvironment．havingconsideredcomprehensivelytheprinciples，opera-donmethods．demeritsandmeritsofvariousraingauges；thenovel

3、siphonraingaugebasedonstrainpressure$enflorisdesigned．Thisraingaugekeepstheadvantagesoflowpowerconsumptionandnorestrictionformeasurementuponrainintensityfromtraditionalsiphonraingauges；andguaranteesthemeasurementaccuracythroughthefunctionofpressurescnsor．Inaddition．ther

4、ainfallduringsiphonprocessiscompensatedbyadoptingtheleastsquarealgorithm．TheoptimizeddataCanbetransmittedinlongdistancethroughtheGSMmoduleindatacollector，thustheapplicablescopesofthenovelraingaugearegreatlyenhanced．Keywords：SensorLollgdistancetransmissionGSMLowpowercons

5、umptionHighprecision0引言我国是一个多山国家，山地、高原和丘陵占国土面积的69％，每年都会产生大量的崩塌、滑坡和泥石流等地质灾害，而崩塌、滑坡和泥石流等灾害的主要诱发因素是降雨。因此，如何实时、准确地获取降雨数据，对于地质灾害的预警工作显得尤为重要。雨量计是气象及社会各相关部门普遍应用的测量降水的仪器⋯，它分为人工测量和传感器测量两种方式，而根据传感器测量方式划分，雨量计又可以细分为翻斗式、虹吸式、超声波式和称重式等多种类型。每种类型的雨量计在精度或是操作性上都有一定的缺陷，如翻斗式雨量计测量的精度受降雨强度大小的

6、限制嵋o，雨越大。测量越不准；虹吸式雨量计需要经常性地现场记录测量以及更换记录纸¨]，这给野外监测带来了不便。1系统的组成通过综合考虑各类雨量计的原理、使用方法以及优修改稿收到日期：2009—12—30。第一作者李弘洋。男，1986年生，现为中国计量学院检删技术与自动化专业在读硕士研究生；主要从事检测技术与信息处理方面的研究。缺点，结合实际项目野外应用的要求，本文提出一种新的设计方法。该方法通过应变式压力传感器测量降雨量的大小，并对虹吸过程中的降雨进行补偿，设计了实现数据远传的全自动新型虹吸式雨量计。相比传统虹吸式雨量计，它不仅增加了

7、记录虹吸时降雨的功能，减少了测量误差，还通过数据采集器中的GSM模块实现了遥测，从而为野外监测提供了可能；而相比翻斗式雨量计，它的测量不仅不受降雨强度大小的限制，还拥有更高的测量准确度(0．01mill)。系统结构如图1所示。图1系统结构图Fig．1Structureofthesystem1．1传感器本系统所采用的传感器为CYZl02通用型压力传感器，量程为0—2kPa，工作温度范围为一20—80℃，12PROCESSAUTOMATIoNINSTRUMENTATIoNVoL31No．10October2010高精度新型雨量测量仪的设计

8、李弘洋，等带温度补偿。通过实验验证，该传感器的线性和重复性良好，分辨率能达到0．1toni降雨以内，满足设计要求。1．2虹吸管虹吸管作为雨量计的排水部件，它的性能的优劣直接影响到整套设备的设计要求，因此，选取合适的虹吸管