声波雨量计装置

对降雨量的有效测量，对工农业生产、人民生活及防止自然灾害发生具有非常重要的意义。2011年前，各防汛部门使用的雨量站一般都使用翻斗式雨量计、自记虹及式雨量计，它对降雨量的测量精度不够，特别是连续下大暴雨的天气，会经常漏测，不能提供准备的数据，不利于防汛部门决策。^[2]

《声波雨量计装置》的目的在于针对上述2011年4月之前技术的不足，提供一种测量精度高、机械结构简的声波雨量计装置。 ^[2]

《声波雨量计装置》包括用于接收雨水的承雨器，其中所述的承雨器管路连接有集水器，在集水器内设有导波管，导波管与集水器相连通，在导波管上端设有声波发生器与接收器，声波发生器与接收器电连接有数据采集及控制单元。

上述的声波雨量计装置中，所述的承雨器与集水器之间的管路上设常开电磁阀，常开电磁阀与数据采集及控制单元电气连接。

上述的声波雨量计装置中，所述的集水器底部通过管路连接有常闭电磁阀，常闭电磁阀与数据采集及控制单元电气连接。

上述的声波雨量计装置中，所述的数据采集及控制单元由主控单元、电源处理控制单元、信号处理控制单元、温度补偿单元和数据存储单元构成，主控单元分别与电源处理控制单元、信号处理控制单元、温度补偿单元和数据存储单元电路连接。

上述的声波雨量计装置中，所述的承雨器和集水器外围设有筒形壳体，承雨器位于筒形壳体的上端部。 ^[2]

《声波雨量计装置》采用上述结构后，通过声波发生器发出声波，再由声波接收器接收，经过信号处理控制单元给数据采集及控制单元计算出声波发出到接收到的时间，由声波的速度得出降雨量，并根据雨量的大小自动控制集雨器的进出水，能够在连续特大暴雨的天气下不漏测，准确性高。该实用新型具有有测量精度高、测量雨强大、分辨率高、可靠性好等优点。非常适用于防汛部门的使用。^[2]

图1是《声波雨量计装置》的结构示意图；

图2是该实用新型数据采集及控制单元的电路结构方框图。

图中：承雨器1、集水器2、导波管3、声波发生器与接收器4、数据采集及控制单元5、常开电磁阀6、常闭电磁阀7、主控单元5a、电源处理控制单元5b、信号处理控制单元5c、温度补偿单元5d、数据存储单元5e、壳体8。 ^[2]

1.一种声波雨量计装置，包括用于接收雨水的承雨器（1），其特征在于，所述的承雨器（1）管路连接有集水器（2），在集水器（2）内设有导波管（3），导波管（3）与集水器（2）相连通，在导波管（3）上端设有声波发生器与接收器（4），声波发生器与接收器（4）电连接有数据采集及控制单元（5）。

2.根据权利要求1所述的声波雨量计装置，其特征在于，所述的承雨器（1）与集水器（2）之间的管路上设常开电磁阀（6），常开电磁阀（6）与数据采集及控制单元（5）电气连接。

3.根据权利要求2所述的声波雨量计装置，其特征在于，所述的集水器（2）底部通过管路连接有常闭电磁阀（7），常闭电磁阀（7）与数据采集及控制单元（5）电气连接。

4.根据权利要求1至3任一所述的声波雨量计装置，其特征在于，所述的数据采集及控制单元（5）由主控单元（5a）、电源处理控制单元（5b）、信号处理控制单元（5c）、温度补偿单元（5d）和数据存储单元（5e）构成，主控单元（5a）分别与电源处理控制单元（5b）、信号处理控制单元（5c）、温度补偿单元（5d）和数据存储单元（5e）电路连接。

5.根据权利要求4所述的声波雨量计装置，其特征在于，所述的承雨器（1）和集水器（2）外围设有壳体（8），承雨器（1）位于壳体（8）的上端部。^[2]

参阅图1和图2所示，《声波雨量计装置》包括用于接收雨水的承雨器1，承雨器1管路连接有集水器2，承雨器1与集水器2之间的管路上设常开电磁阀6，集水器2底部通过管路连接有常闭电磁阀7，在集水器2内设有导波管3，导波管3竖直设置在集水器2内，导波管3的底部与集水器2相连通，在导波管3上端设有声波发生器与接收器4，利用声学原理，通过计算出声波发出和返回的时间，再经过声波传输速度计算出降雨量；声波发生器与接收器4、常开电磁阀6和常闭电磁阀7均电气连接有数据采集及控制单元5；数据采集及控制单元5由主控单元5a、电源处理控制单元5b、信号处理控制单元5c、温度补偿单元5d和数据存储单元5e构成，主控单元5a分别与电源处理控制单元5b、信号处理控制单元5c、温度补偿单元5d和数据存储单元5e电路连接；电源处理控制单元5b分别与常开电磁阀6和常闭电磁阀7电路连接，用于控制常开电磁阀6和常闭电磁阀7的开和关，信号处理控制单元5c与声波发生器和接收器4电路连接，用于控制声波发生器和接收器4的运作；数据存储单元5e用于存储测量的数据；温度补偿单元5d用于补偿在不同温度下的声速；为了整个装置方便携带及搬运，在承雨器1和集水器2外围设有筒形的壳体8，承雨器1位于壳体8的上端部。

具体使用时，设定导波管3的管长为L1，声波发生器与接收器4所在的位置设为测量基准点，此点与导波管3里的液面的距离为L2。当有降雨时，雨水从承雨器21进水，经过常开电磁阀6流进集水器2存储起来，同时雨水也流向导波管3，由主控单元5a发出指令给控制信号处理控制单元5b控制声波发生器与接收器4的声波发生器发出一定频率的声波，再由声波发生器与接收器4的声波接收器接收到声波返回的时间T，并根据声波在空气中的传播速度S计算出L1=T*S/2，则测量出在集水器2中的水高为L=L1-L2，经过标定，由L得出单位时间内的实际降雨量。同时，当集水器2的雨水达到一定高度时，由电源处理控制单元5b控制常开电磁阀6关闭，停止往集水器2进水，则降雨水会存储在承雨器1中，同时测量出集水器2中的水高得出实际雨量值，测量完之后打开常闭电磁阀7进行放水，一边放水一边测量集水器2的水高，当测量出集水器2的水高为小于标定数时，则关闭常闭电磁阀7停止放水，同时打开常开电磁阀6进水，如上述循还测量。^[2]

2017年12月11日，《声波雨量计装置》获得第十九届中国优秀奖。^[1]