虹吸式雨量記錄儀的系統(tǒng)組成
虹吸式雨量記錄儀的系統(tǒng)組成
通過綜合考慮各種類型雨量計的原理、使用方法以及優(yōu)缺點(diǎn)，再結(jié)合實(shí)際項目野外應(yīng)用的要求，本文提出一種通過應(yīng)變式壓力傳感器測量降雨的大小，并且對虹吸過程中的降雨進(jìn)行補(bǔ)償，能實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)遠(yuǎn)傳的全自動新型虹吸式雨量記錄儀的設(shè)計方法。它相比傳統(tǒng)虹吸式雨量計，不僅增加了記錄虹吸時降雨的功能，減少了測量誤差，還通過數(shù)據(jù)采集器中的GSM模塊實(shí)現(xiàn)遙測，從而為野外監(jiān)測提供了可能；而相比翻斗式雨量計，它的測量不僅不受降雨強(qiáng)度大小的限制，還擁有更高的測量精度(0．1mm以內(nèi))。
虹吸式雨量記錄儀系統(tǒng)組成：1.傳感器：本系統(tǒng)所采用的傳感器為CYZ102通用型壓力傳感器。量程為0～2kPa，工作溫度范圍是：－20～80℃，帶溫度補(bǔ)償。通過實(shí)驗驗證該傳感器的線性、重復(fù)性良好，分辨率能達(dá)到0．1mm降雨以內(nèi)，能滿足設(shè)計要求。2.虹吸管：虹吸管作為雨量計的排水部件，性能的優(yōu)劣直接影響到整套設(shè)備的設(shè)計要求，因此選取合適的虹吸管非常重要。主要考慮的因素有：①當(dāng)降雨達(dá)到虹吸點(diǎn)時能否正常虹吸，且無滴流問題；②虹吸完后，管內(nèi)有無殘留水柱；③虹吸的速度有多快（直接影響測量的降雨強(qiáng)度范圍）。在綜合考慮以上問題，配合多次實(shí)驗結(jié)果驗證后，最終選用彎管弧度為28°，管內(nèi)徑為7．3mm的虹吸管。3.數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)：本文的數(shù)據(jù)采集電路主要由儀用放大器AD623，單片機(jī)MSP430F149，GSM發(fā)送模塊BENQ M22組成。MSP430系列的單片機(jī)最主要的特點(diǎn)便是低功耗，電源采用1．8～3．6V低電壓，RAM數(shù)據(jù)保持方式下耗電僅為0．1μA，活動模式耗電為250μA／MIPS（MIPS：每秒百萬條指令數(shù)），I／O輸入端口的漏電流最大僅50nA，故非常適合應(yīng)用在野外監(jiān)測系統(tǒng)里。另外，考慮到F149型號擁有硬件乘法器，使其在做高階的濾波程序時，能有較快的處理速度；另外12位的A／D轉(zhuǎn)換器，保證了結(jié)果的分辨率和精度達(dá)到設(shè)計要求。當(dāng)有降雨時，傳感器的輸出電壓便產(chǎn)生相應(yīng)變化，輸出的電壓值經(jīng)過儀用放大器放大后，送到單片機(jī)MSP430F149進(jìn)行AD轉(zhuǎn)換，最后數(shù)據(jù)經(jīng)過軟件濾波處理后由系統(tǒng)上的GSM模塊發(fā)送到上位機(jī)上的GSM模塊接收，并在電腦上顯示。
