雨量计全自动校准仪

摘要

雨量计全自动校准仪，一种由电脑控制的全自动检测装置，用于翻斗式雨量计的检测和校准。其基本方法是由电脑控制上水泵和电磁阀从雨量标准球中取出标定的水量，由蠕动泵按不同流速将水注入雨量计，从而模拟出不同雨强下雨量计的运行情况并记录检测值，判定雨量计的精确程度，并在需要时指导操作者进行调试和校准。它包括校准仪主机和电脑控制部分，由电脑控制校准仪主机进行上水、供水、放水、计量等一系列检测流程，并实现数据采集、分析、诊断、调试、建库直至生成并打印检定证书等各项功能。本装置既可用于户外现场检测也可用于室内检测，提高了现场检测的检测精度，实现了供水流速前后均匀，供水时间长度准确，运行稳定，检测全程自动化。

说明书

所属技术领域：

本发明涉及一种用于雨量计的检测仪器，主要是翻斗式雨量计的检测、故障诊断和校准。

背景技术：

翻斗式雨量计或雨量传感器是目前国内应用最广泛的雨量记录装置，在气象、水文、农 业、机场等单位普遍使用。由于长期暴露在户外环境，雨量计的精度难免发生变化，因此必 须定期进行检测和校准，以保证降水观测数据的精确性。

雨量计的一般检测方法是，取定量水，使其在指定时间长度按照固定速度流入雨量计的 承水漏斗，从而模拟出不同雨强的降水环境下雨量计的降水记录值，和标定值比较后即可确 定雨量计的准确程度。

现有的雨量计检测校准装置按照使用场合分为户外现场检测装置和室内检测装置，这两 种装置有着以下的不同缺陷：

此前的现场雨量计检测校准装置一般都依靠人工检测或简单加上计数器，具体方法是取 一定量的水，通过人工控制或采用限流阀门控制水在指定时间长度流入雨量计，从而模拟不 同雨强下雨量计的工作情况。此类产品有以下缺陷：(1)精确度较差，水流速度前后差异较 大、水流时间长度不稳定，无法精确的模拟不同雨强；(2)基本靠人工操作，繁杂费时，占 用人力；(3)数据采集受操作者人为因素影响较大，有时难免发生误操作，不确定因素较多； (4)不能自动建立档案库，难以保证长期检测档案的完整；(5)检测装置自身精度随时间发 生变化，影响检测效果。

此前有一些室内使用的检测装置，虽然精度有一定保证，可是又存在自动化程度低，体 积大，重量重，软件功能不全面，造价高，特别是无法用于户外现场检测等缺陷。

发明内容：

本发明的目的是提供一种由电脑控制的全自动智能化雨量计检测方案，能够精确控制水 流的速度以保证检测精度，同时又能交直流两用，既可用于户外现场检测，又可用于室内检 测。

本发明的基本方法是用电脑控制上水泵、电磁阀，从雨量标准球中取出标定的水量，再 由蠕动泵按规定的标准流速将水注入雨量计，从而模拟出不同雨强下雨量计的运行情况并记 录检测值，判定雨量计的精确程度并在需要时指导操作者对其进行调试和校准。

本发明的技术方案如下：

雨量计全自动校准仪包括校准仪主机和电脑控制部分。校准仪主机包括上水泵、雨量标 准球、溢水球、储水盒、电磁阀、蠕动泵、水管、连接头、控制电路单元、调压电路、锂电 池组、操作面板、机箱等主要部件。电脑控制部分由电脑和专用软件组成。电脑控制校准仪 主机进行上水，供水，放水，计量等一系列检测流程，并完成数据采集、分析、诊断、调试、 建库直至生成检定证书并打印等各项功能。

校准仪主机的上水泵、雨量标准球、储水盒之间通过水管和三通连接，并由电磁阀控制 水路的开闭。储水盒另有水管连接至蠕动泵，并由蠕动泵抽水向雨量计输出。雨量标准球上 方的溢水口接入溢水球，溢水球下方连接溢水管。电磁阀、上水泵、蠕动泵通过电路连接到 控制单元，控制单元通过有线或者无线方式与电脑进行通讯。校准仪机箱外有上水管和溢水 管连至水源，还有出水管连至雨量计，控制电路单元另有信号线连至雨量计的信号接线柱进 行数据采集。

检测时，电脑发出指令打开上水泵和上水电磁阀，从水源抽水注入雨量标准球，水满后 由上方的溢水口溢出，经过溢水球和溢水管流回水源，上水泵和上水阀关闭；接着电脑发出 指令打开供水电磁阀，雨量标准球中的水流入储水盒，直到雨量标准球中的液面下降至储水 盒中出水口的高度，此时储水盒中的水量为一个检测单元的标准水量，供水电磁阀关闭；电 脑发出指令使蠕动泵按照设定的速度运行，抽取储水盒中的水送入雨量计的承水漏斗，同时 接收雨量计相连的信号线上传回的数据，直至储水盒中的水流完，一次检测结束。之后电脑 程序按照原设定的每种雨强检测次数，自动重复完成全部检测，建立数据库形成检定证书。

本发明和类似装置比较有以下优点：

(1)精确度高，由雨量标准球供水保证了雨量的精确，解决了计量标准溯源问题；电脑 控制蠕动泵确保自始至终流速均匀，并可任意改变流速模拟任意雨强；送水时间长度准确， 确保雨强的精确；全过程电脑自动完成排除了各种干扰因素和误操作可能性。

(2)自动化程度高，检测的各个步骤全部由电脑控制完成，从开始上水直至检测结束， 建立数据库，制作出检定证书无需人工操作，最大限度的解放了人力。

(3)软件功能全面，不但可以精确控制检测过程，而且采集的数据更为详细精确，揭示 出雨量计运行的微观过程，并能以此为依据对雨量计做出智能的故障诊断，并指导操作者根 据数据对雨量计进行校准。

(4)稳定性高，系统可以自行校正本身的误差，确保长久使用或者更换部件等外界因素 的变化都不会影响检测质量。

(5)体积小，携带方便，重量不足10公斤。

附图说明：

图1为本发明使用时的外部连接方法

图2为校准仪主机的结构原理图

标号说明：1.电脑，2.校准仪主机，3.溢水管，4.进水管，5.水源，6.出水管，7.信号线，8.雨 量计，9.控制电路单元，10.储水盒，11.蠕动泵，12.上水泵，13.上水电磁阀，14.供水电磁阀， 15雨量标准球，16.溢水球，17.机箱，18.锂电池组，19.标准刻度线，20.水平出水口。

具体实施方式

下面结合附图1和附图2对实施方式作进一步说明：

电脑(1)通过串口连接线或无线通讯模块和校准仪主机(2)的控制电路单元(9)相连 接，对各部件进行控制并接收返回的数据；校准仪主机机箱(17)侧面分别有进水管(4)和 溢水管(3)连接至水源(5)，水源中的水从进水管(4)被抽入校准仪主机中的雨量标准球(15)， 多余的水从雨量标准球(15)上方的溢水口经由溢水球(16)和溢水管(3)流回水源(5)； 校准仪侧面还有出水管(6)连接至雨量计(8)的承水漏斗，出水管(6)中的水按规定速度 流出，模拟不同雨强的降水情况；校准仪主机(2)面板有信号线(7)连接到雨量计(8)的 信号接线柱，接收的数据通过控制电路单元(9)传回到电脑(1)。

校准仪主机(2)中，上水泵(12)一端通过进水管(4)连接到水源(5)，另一端连接 上水电磁阀(13)；上水电磁阀(13)通过三通分别和雨量标准球(15)和供水电磁阀(14) 相连；雨量标准球(15)上方的溢水口接入溢水球(16)，溢水球下方连接溢水管(3)，上方 有排气口；供水电磁阀(14)另一端水管接入储水盒(10)，储水盒(10)内的垂直水管上方 有水平出水口(20)且和雨量标准球(15)的标准刻度线(19)平齐。当上水泵(12)和上 水电磁阀(13)开启，同时供水电磁阀(14)关闭，此时水被泵入雨量标准球(15)，直到充 满并溢出后经由溢水球(16)和溢水管(3)流回水源；当上水电磁阀(13)关闭，供水电磁 阀(14)开启时，雨量标准球(15)和储水盒(10)之间的水路形成一个U形的连通器，雨 量标准球(15)标准刻度线(19)以上的水通过连通器的水路流入储水盒(10)，一次检测所 需的标准水量被取出。储水盒(10)的下方有水路连接至蠕动泵(11)，蠕动泵(11)另一端 连接出水管(6)，将储水盒内的水抽出流入雨量计(8)的承水漏斗，蠕动泵(11)的转速控 制水流的速度，模拟不同雨强的降水。

上水泵(12)、上水电磁阀(13)、供水电磁阀(14)、蠕动泵(11)等电气部件分别有电 路连接至控制电路单元(9)并接受其控制；在没有外接电源时，锂电池组(18)可以提供校 准仪主机所需电源，当接上外部220V交流电源时，锂电池组自动充电。校准仪机箱(17) 为塑铝立式矩形外壳，活动箱盖，内置面板和底板，上方设有提手。

使用本发明进行检测的具体流程如下：

1.按照图1所示连接电脑(1)，校准仪主机(2)，水源(5)，雨量计(8)等设备。

2.校准仪主机(2)和电脑(1)分别通电，并启动检测软件。

3.输入被检测雨量计的有关数据，进行软件参数设置。

4.点击检测按键，开始检测流程。以下5-8步骤操作均为电脑控制自动完成。

5.电脑发出指令开启上水电磁阀(13)和上水泵(12)，向雨量标准球(15)中注水，水满 后溢出水从溢水球(16)流回水源(5)，上水过程结束，上水电磁阀(13)和上水泵(12) 关闭。

6.电脑发出指令开启供水电磁阀(14)，雨量标准球(15)中的水流向储水盒(10)，储水盒 (10)内的水平出水口(20)高度设定在雨量标准球(15)的标准刻度线(19)高度，根 据连通器原理，供水直至流出标准容量的水量后停止，关闭供水电磁阀(14)，供水过程 结束，此时储水盒(10)内的水量为标准水量。

7.电脑发出指令开启蠕动泵(11)，按照规定速度开始供水，同时采集雨量计的模拟信号并 转成数字信号记录下来，直至标准水量的水在规定时间长度流完，一次检测单元完成。

8.重复以上5---7步骤，直至整个检测流程结束。电脑程序和校准仪主机停止。

9.根据需要可以选择运行设备诊断，校准向导，数据图形显示，检定证书生成等模块，或直 接结束本次检测。