Индикатор атмосферных осадков

 

Использование: в автоматических и дистанционных метеорологических станциях оперативного измерения интенсивности осадков. Сущность изобретения: индикатор атмосферных осадков содержит два измерительных конденсатора, которые идентичны, но первый из них открыт, а второй закрыт для свободного прохождения осадков через пространство между обкладками. Первый и второй измерительные конденсаторы включены соответственно в цепи первой и второй подвижных катушек электродинамического логометра. Неподвижные катушки логометра через дополнительный конденсатор постоянной емкости подключены к источнику переменного напряжения, который связан и с цепями подвижных катушек логометра с измерительными конденсаторами. Измерительные конденсаторы выполнены в виде секционных обмоток с распределенной емкостью, образованной двумя изолированными проводниками. 1 ил.

Изобретение относится к метеорологическому приборостроению и может быть использовано в автоматических и дистанционных метеорологических станциях оперативного измерения интенсивности осадков.

Известны устройства для определения интенсивности осадков, реализующие сбор их в специальные емкости и определение объема или массы выпавших осадков в единицу времени [1] Однако данные устройства не позволяют оперативно получать данные по интенсивности осадков, недостаточно надежны из-за использования механических и кинематических звеньев, а также мало пригодны для дистанционных измерений из-за отсутствия надежных элементов эвакуации осадков.

Известны также устройства для определения интенсивности осадков, представляющие собой оптико-акустико-электронный прибор, в котором происходит преобразование количества капель осадков в количество электрических импульсов за счет прерывания каплями луча лазера, а также звукового сигнала с помощью мембраны и микрофона в электрический сигнал [2] Однако данным устройствам присущ целый ряд недостатков: возможность помутнения оптики от осадков, влияние случайных шумов, сложность измерительных блоков, а также необходимость энергоемкого электропитания с различными напряжениями.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемым результатам к данному изобретению является индикатор атмосферных осадков, содержащий измерительный конденсатор, выполненный в виде секционной обмотки с распределенной емкостью, образованной двумя изолированными проводниками, блоки обработки сигнала и регистратор [3] В индикаторе изменение емкости конденсатора под действием осадков, попадающих внутрь обмотки, преобразуется в последовательность электрических импульсов, частота следования которых пропорциональна интенсивности осадков.

Однако данное устройство характеризуется низкой точностью измерения интенсивности осадков. Это объясняется тем, что, как известно, интенсивность осадков определяется как количеством капель в единицу времени, так и размером (диаметром) капель. В данном же устройстве интенсивность осадков определяется только по переменной частоте следования электрических импульсов равной длительности. Поэтому результат измерения не зависит от размеров капель, что приводит к низкой точности измерения и наличию существенных погрешностей.

Изобретение направлено на повышение точности измерения интенсивности атмосферных осадков.

Это достигается тем, что в индикаторе атмосферных осадков, содержащем измерительный конденсатор, открытый для свободного прохождения осадков через пространство между обкладками, блок обработки и регистрации сигнала, введен второй измерительный конденсатор, абсолютно идентичный первому, но закрытый для проникновения осадков, а блок обработки и регистрации сигнала выполнен в виде электродинамического логометра, при этом первый и второй измерительные конденсаторы включены последовательно соответственно в цепи первой и второй параллельно соединенных подвижных катушек логометра.

Сущность изобретения поясняется чертежом, на котором представлена общая функциональная схема индикатора.

Индикатор атмосферных осадков выполнен в виде электродинамического логометра, состоящего из неподвижных катушек 1, включенных последовательно с постоянной емкостью 2 в сеть переменного тока с напряжением питания U, и параллельно подключенных к сети подвижных катушек 3 и 4. В цепи каждой из двух подвижных катушек 3 и 4 последовательно включен измерительный конденсатор 5 (6), выполненный в виде секционный обмотки с распределенной емкостью, образованной двумя изолированными проводниками. При этом один из измерительных конденсаторов открыт для свободного прохождения осадков через пространство между обкладками (изолированными проводниками), а второй измерительный конденсатор 6 абсолютно идентичен первому, но закрыт крышкой 7 от проникновения осадков. Конструкции секционной обмотки измерительных конденсаторов 5 и 6 и крышки 7 конденсатора 6 не приведены, так как обмотка полностью заимствована из устройства-прототипа [3] где она детально изображена, а крышка 7 не имеет никаких специфических конструктивных особенностей и выполняет только функцию защиты пространства между проводниками от проникновения осадков.

Устройство работает следующим образом.

Как известно, отклонения указателя подвижной части электродинамического логометра определяется отношением действующих значений токов I1/I2 в обмотках подвижных катушек 3 и 4. При отсутствии осадков токи I1 и I2 равны, отношение их равно единице, и стрелочный указатель логометра находится в начале шкалы на нулевой отметке. При наличии осадков происходит их проникновение в пространство между изолированными проводниками измерительного конденсатора 5, мгновенно изменяется емкость конденсатора 5, его реактивное сопротивление и, как следствие, действующее значение тока I1 в цепи подвижной катушки 4. Очевидно, что отношение токов I1/I2, а следовательно угол отклонения a стрелочного указателя логометра будет определяться интенсивностью осадков. Действительно, в каждый конкретный момент времени реактивное сопротивление измерительного конденсатора 5, а следовательно и действующее значение тока I1 определяется общим количеством (объемом) осадков, находящихся, а точнее, пролетающих в данный момент через пространство между изолированными проводниками секционной обмотки. Естественно, что это количество (объем) осадков пропорционален как частоте следования капель (их количество в единицу времени), так и размеру капель. Поэтому в данном случае логометр будет показывать уже не приближенное, а точное значение именно интенсивности атмосферных осадков.

Использование в данном устройстве в качестве выходного информативного параметра отношения показаний двух абсолютно идентичных датчиков, находящихся в одинаковых условиях эксплуатации, позволяет практически исключить температурные погрешности, погрешности от колебаний питающего напряжения, инструментальные погрешности и т.п.

Предлагаемое устройство наряду с повышенной точностью измерения интенсивности осадков отличается конструктивной и схемной простотой, широкими функциональными и эксплуатационными возможностями, надежностью, возможностью дистанционного измерения интенсивности осадков, использованием в конструкции типовых, серийно выпускаемых функциональных узлов.

Литература 1. Стернзат М.С. Метеорологические приборы и наблюдения, Л. Д. Гидрометеоиздат, 1968, с. 166 -172.

2. Патент США N 3882381, НКИ 73-170, опубл. 1974.

3. Авторское свидетельство СССР N 607168, кл. G 01 W 1/14, опубл. 1978 (прототип).

Формула изобретения

Индикатор атмосферных осадков, содержащий первый измерительный конденсатор, открытый для свободного прохождения осадков через пространство между обкладками, которые выполнены в виде секционной обмотки с распределенной емкостью, образованной двумя изолированными проводниками, и средство для преобразования изменений емкости первого измерительного конденсатора в выходной сигнал индицируемой величины, отличающийся тем, что он снабжен вторым измерительным конденсатором, идентичным первому, но закрытым от проникновения осадков, а средство для преобразования изменений емкости первого измерительного конденсатора в выходной сигнал выполнено в виде электродинамического логометра с клеммами для подключения к источнику переменного напряжения, к которым подключены через введенный дополнительный конденсатор постоянной емкости обмотка неподвижных катушек логометра, а через первый и второй измерительные конденсаторы соответственно первая и вторая подвижные катушки логометра.

РИСУНКИ

Рисунок 1



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к гидрометеорологическому приборостроению и предназначено для измерения количества атмосферных осадков и интенсивности их выпадения

Осадкомер // 1788486
Изобретение относится к метеорологическому приборостроению и может быть использовано для измерения и регистрации количества выпавших атмосферных осадков

Изобретение относится к области радиолокационной метеорологии и может быть использовано для определения интенсивности и суммарного количества выпадающих осадков

Изобретение относится к области метеорологии и может быть использовано для дистанционного контроля прироста толщины снежного покрова на лавиноопасных склонах

Изобретение относится к области сельского хозяйства и может быть использовано для оценки качества полива и оценки работы поливной техники. Сущность: на участке дождевания устанавливают фотоэлектрический датчик системы контроля. Рядом с фотоэлектрическим датчиком на участке дождевания устанавливают дождемер с заданной приемной площадью, на порядок большей приемной площади фотоэлектрического датчика. Включают дождевальную технику, предварительно задав гидравлические параметры (давление, расход), определяющие характеристики дождя. Включают систему контроля и одновременно измеряют диаметр и скорость каждой капли и первоначальный объем воды в дождемере. Контролируют и регистрируют в заданных пределах количество капель. После фиксации заданного количества капель или по заданному времени прекращают регистрацию капель. Измеряют конечный зафиксированный (собранный) объем дождевой воды в дождемере и определяют объем накопления воды в дождемере за определенное время. При помощи ЭВМ анализатора импульсов с учетом удельного веса воды вначале вычисляют относительные характеристики дождя: средний объем капли, среднюю энергию капли, осредненный импульс количества движения капель. Затем через объем воды в дождемере, где улавливают гораздо больше и нет просчета (выбраковки) собираемых капель, вычисляют общее количество капель в дождемере. Потом через это количество капель определяют абсолютные энергетические характеристики дождя: общую энергию капель, мощность дождя и вновь предлагаемую для оценки качества полива энергетическую характеристику (показатель) - плотность энергии дождевого потока (интенсивность воздействия энергии дождя на почву), количество движения (импульс) капель дождя, собранных дождемером, динамическое давление дождя. Система контроля абсолютных энергетических характеристик дождя включает однолучевой фотоэлектрический датчик-каплемер (1) с усилителем (2), устанавливаемый на участке дождевания. Датчик-каплемер (1) через усилитель (2) соединен с блоком (3) измерения амплитуды сигнала (размера капель) и блоком (4) измерения времени (длительности импульса). Каждый из выходов блоков (3, 4) измерения амплитуды сигнала и измерения времени последовательно соединен с соответствующими счетчиком (33, 34), схемой совпадения (35, 36) и ЭВМ (14) анализатора импульсов (8). Также в систему включены блок (5) выделения сигнала, блок (7) выбраковки ложных (искаженных) сигналов, имеющий выход разрешения регистрации капель, блок (6) управления. Блок (6) управления содержит триггер (25) управления для пуска и остановки системы и последовательно соединенные с его выходом пуска одновибратор (26), сборку (27), два одновибратора (28, 29), схему совпадения (30). В блок (6) управления дополнительно введены сборка (32) (схема ИЛИ) и блок (31) задания и сравнения. Первый вход блока (31) задания и сравнения соединен с разрешающим выходом блока (7) выбраковки ложных сигналов, второй вход - с выходом пуска триггера (25) управления, третий и четвертый входы - с задатчиками необходимого количества регистрации капель и времени сбора воды в дождемере. Выход блока (31) задания и сравнения соединен со входом сборки (32). Второй вход сборки (32) соединен с устройством "Стоп", а выход - со входом останова (Стоп) триггера (25) управления. Второй вход триггера (25) управления соединен с пуском. Кроме того, в систему включены датчик-дождемер (9) с преобразователем (10) частоты и блок (11) измерения объема воды в дождемере. В блок измерения объема воды в дождемере (11) введены первая (15) и вторая (16) схемы совпадения (схемы И), входы которых соединены с выходом преобразователя (10) частоты дождемера. Выходы указанных (15, 16) схем совпадения соединены в анализаторе (8) со входами двух дополнительных счетчиков (17, 18) измерения частоты. Выходы дополнительных счетчиков (17, 18) измерения частоты через дополнительные (19, 20) схемы совпадения соединены со входами двух преобразователей (21, 22) частоты в объем воды. Выходы преобразователей частоты (21, 22) в объем воды соединены с блоком (23) сравнения (вычитания) объемов воды в дождемере в конце и начале сбора дождя (проведения опыта). Выход блока (23) сравнения (вычитания) объемов воды соединен со входом ЭВМ (24), где производится расчет характеристик дождя. При этом второй вход первой (15) схемы совпадения и одновременно вход сборки (13) (схемы И) соединены с выходом пуска триггера (25) управления. Выход схемы сборки (13) соединен со входом одновибратора (14), а выход одновибратора (14) - с третьими входами первой (15) и второй (16) схем совпадения. Второй выход останова (стоп) триггера (25) блока (6) управления через инвертор (12) связан со вторым входом второй (16) схемы совпадения и одновременно через второй одновибратор (37) со входами управления дополнительных (19,20) схем совпадения анализатора (8). Технический результат: повышение точности определения абсолютных энергетических характеристик дождя. 2 н.п. ф-лы, 2 ил.

Датчик высоты снежного покрова относится к метеорологическому приборостроению и предназначен для использования в автоматических и дистанционных метеорологических станциях для оперативного измерения высоты снежного покрова. Датчик содержит цифровые термометры, равномерно расположенные на рейке, которая фиксируется треногой в верхней точке, однопроводный интерфейс, регистратор, компьютер с программой расчета и кабель USB. Задачей изобретения является увеличение достоверности измерений и снижение габаритов устройства. Технический результат - увеличение точности измерений. 1 з.п. ф-лы, 1 ил.

Изобретение относится к способам дистанционного определения толщины снежного покрова и может быть использовано с целью прогнозирования лавинной опасности. Сущность: последовательно проводят летние и зимние зондирования склона с использованием лазерного дальномера. Зондируя склон под соответствующими углами наведения - по азимуту (Az) и углу (β) возвышения, измеряют расстояние от места его установки в долине до контрольных точек в зоне зарождения лавин относительно реперной точки. По разнице между результатами зондирований в летний и зимний периоды определяют толщину (AE) снежного покрова в направлении зондирующего лазерного луча. При этом для каждой контрольной точки на склоне определяют экспозицию склона (не показано на фиг.6), крутизну (βкр) склона, а также проекцию ( n ¯ ) на горизонтальную плоскость нормали (n), проведенной к контрольной точке на склоне, и отрезка (AE), характеризующего толщину снежного покрова на склоне в направлении зондирующего лазерного луча. Определяют угол (ψ) между данными проекциями. По значениям найденных величин определяют истинную толщину снежного покрова в виде проекции отрезка (AE) на нормаль, проведенную к поверхности склона в контрольной точке лавинного очага. Технический результат: повышение точности определения толщины снежного покрова в лавинных очагах. 4 з.п. ф-лы, 8 ил., 2 табл.

Изобретение относится к области гидрометеорологии и может быть использовано для измерения нарастающих отложений сублимационного льда-инея на поверхности снежного покрова. Сущность: организуют инеемерную площадку для наблюдений за структурой снежных кристаллов на поверхности снежного покрова в период между снегопадами. Регулярно измеряют высоту снежного покрова. Устанавливают образование сублимационного инея по наличию сублимационных ледяных игольчатых или перистых кристаллов. Фиксируют интенсивность сублимационного инееобразования по приросту высоты снежного покрова в период между снегопадами. Снимают показания высоты прироста отложений сублимационных ледяных игольчатых или перистых кристаллов инея. Ведут количественный учет образовавшихся отложений сублимационного льда-инея на поверхности снежного покрова в период между снегопадами. Определяют степень загрязнения снежного покрова. Технический результат: повышение точности измерения и количественного учета отложений сублимационного льда-инея в период между снегопадами. 5 ил.

Изобретение относится к области метеорологического приборостроения и может быть использовано для расширения области применения оптических осадкомеров. В заявленном оптическом способе измерения атмосферных осадков с помощью источника излучения, линейного сенсора и оптической системы формируют измерительную площадь, размеры которой адаптируют в зависимости от текущей интенсивности осадков, затем регистрируют горизонтальные размеры теней частиц осадков по количеству затененных светочувствительных элементов линейного сенсора, осуществляют передачу потока измерительной информации и вычисление искомых параметров атмосферных осадков. Технический результат - возможность регулирования потока данных, генерируемых оптическим осадкомером, для предотвращения превышения пропускной способности канала связи. 1 ил.

Изобретение относится к области метеорологии и может быть использовано для определения интенсивности осадков в реальном времени в авиационных системах улучшенного видения. Сущность: получают видеоизображение посредством телевизионной камеры видимого диапазона спектра. Производят цифровую обработку видеоизображения. Анализируя полученные в результате обработки видеоизображения данные, определяют наличие осадков. Причем на этапе цифровой обработки обрабатывают один кадр видеоизображения с помощью бортовой цифровой вычислительной машины, выполняя при этом следующие операции: поиск векторов градиента функции изображения в каждой точке изображения; построение ориентированной гистограммы двумерного поля градиентов функции изображения; определение преимущественного направления вектора градиента функции изображения; поиск границ, соответствующих преимущественному направлению вектора градиента функции изображения; свертку изображения с двумерным вейвлетом Хаара для детектирования линий; определение интенсивности осадков. Технический результат: повышение быстродействия и уменьшение требуемого объема оперативной памяти для осуществления обработки и анализа видеопотока, а также снижение массогабаритных характеристик бортовой аппаратуры. 6 з.п. ф-лы, 8 ил.

Изобретение относится к области метеорологии и может быть использовано для калибровки оптического измерителя осадков. Заявленный способ калибровки осуществляют с помощью непрозрачного стержня круглого поперечного сечения, который перемещают через оптический канал под прямым углом к направлению светового потока с сохранением ортогональности оси стержня относительно плоскости оптического канала на всем пути следования стержня, при этом значение поправки для каждого из выделенных участков рассчитываются по формуле: где ki - значение поправочного коэффициента для i-го участка оптического канала, Dc - диаметр стержня, - среднее измеренное значение диметра стержня, полученное при его перемещении в участке i. Технический результат - устранение погрешности определения размеров частиц осадков, вызванной неоднородностью светового потока в оптическом канале. 2 ил.
Наверх