翻斗式雨量計的數據測量原理及相關應用

翻斗式雨量計因結構簡單、成本低廉、故障率低、易于維護、不易受環(huán)境干擾、準確度高等優(yōu)點，在氣象監(jiān)測中被廣泛應用。本文主要探討翻斗式雨量計在測量降雨量及降雨強度原理及特性。

翻斗雨量計采用雙側翻斗平衡測量同等重量的進水。當一側翻斗水滿，其質心會移出樞軸，平衡器會翻倒，將收集的水倒出，并且使另一側翻斗到位進行收集。翻斗形狀的設計會讓水從較低的一側翻斗倒出。翻斗中水的質量是常數（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的體積（V [cm³]），因此，相應的累加高度（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及雨量日累計。間隔累計是采集儀在存儲時將兩次存儲間隔內的雨量累計輸出，此數據主要用于與上位機進行雨量數據的同步，方便上位機將數據統(tǒng)計為各時間段的雨量累計及降雨強度。

雨量日累計是記錄當日雨量累計的實時值，即當前時間到當日0時的雨量累計，此數據可以實時、靈活地統(tǒng)計降雨情況。例如：每日零時前讀取的數據即是當日的雨量日累計，或將當日兩個時刻的雨量相減即為對應時間間隔的降雨強度。翻斗雨量計因結構限制雨量測量的精度較低（為保證數據的準確性通常精度為0.2mm，高精度0.1mm），因此短時間實時計算降雨強度將導致嚴重數據波動。以1分鐘間隔、0.1mm高精度雨量計為例，要達到數據均勻穩(wěn)定需要6mm/h的降雨強度，或可輸出的降雨強度的低值為6mm/h，這已經達到大暴雨的級別，當小于這個降雨強度時輸出的數據將根據降雨強度大小交替輸出0mm/h及6mm/h的數據。

延長測量間隔時間是避免降雨強度波動的常用方法，這樣可以提高精度的同時又導致降雨數據的時延增加及瞬時數據被平均的問題。當開始降雨時降雨強度將逐漸增漲到實際的降雨強度，同樣降雨停止時也是逐漸地恢復。當出現(xiàn)瞬間降雨時降雨強度僅輸出為較小的數據且延續(xù)時間會大于實際的降雨時間。我公司采集儀根據翻斗雨量計的特點可以提供1小時、30分鐘、10分鐘三個時間間隔的降雨強度數據，以簡化上位機對降雨強度的計算難度。降雨強度輸出數據為當前時間到時長內降雨強度值，其數據更新時間分別對應為1分鐘、30秒、10秒。因延長了間隔時間降雨強度數據仍然有前面提到的問題，所以上位機在處理數據時也要考慮到相應問題是否會影響到實際使用，并根據實際情況選擇相應的數據進行處理。