一種光纖光柵式翻斗雨量測(cè)量裝置的制造方法
【專(zhuān)利摘要】本實(shí)用新型涉及一種光纖光柵式翻斗雨量測(cè)量裝置。該光纖光柵式翻斗雨量測(cè)量裝置包括：依次相連的雨量感應(yīng)結(jié)構(gòu)和懸臂梁結(jié)構(gòu)；所述雨量感應(yīng)結(jié)構(gòu)包括單翻斗，所述單翻斗上設(shè)有計(jì)數(shù)磁鐵；所述懸臂梁結(jié)構(gòu)包括懸臂梁；所述懸臂梁的自由端設(shè)有與所述計(jì)數(shù)磁鐵對(duì)應(yīng)設(shè)置的感應(yīng)磁鐵；所述懸臂梁靠近固定端的位置設(shè)有光纖光柵應(yīng)變傳感器。本實(shí)用新型克服了傳統(tǒng)的單簧管的缺陷，同時(shí)通過(guò)測(cè)量懸臂梁的受力變化，將受力的變化次數(shù)轉(zhuǎn)變?yōu)榉贩D(zhuǎn)的次數(shù)，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)了對(duì)雨量的測(cè)量，避免了現(xiàn)有的應(yīng)用光纖傳感器的翻斗雨量計(jì)，將反射鏡面安裝在翻斗上造成的測(cè)量誤差，提高了雨量測(cè)量的準(zhǔn)確性，適用于長(zhǎng)時(shí)間的野外測(cè)量。
【專(zhuān)利說(shuō)明】
一種光纖光柵式翻斗雨量測(cè)量裝置
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本實(shí)用新型涉及傳感信號(hào)采集技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種光纖光柵式翻斗雨量測(cè)量
目.0
【背景技術(shù)】
[0002]目前，翻斗式雨量傳感器因其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、價(jià)格低廉，廣泛應(yīng)用于氣象監(jiān)測(cè)中。翻斗式雨量傳感器種類(lèi)較多，主要分為單翻斗和雙翻斗，但其關(guān)鍵技術(shù)在于用于雨量計(jì)數(shù)的干簧管。翻斗式雨量傳感器的主要測(cè)量誤差也來(lái)自于干簧管自身的一些特性。
[0003]干簧管開(kāi)關(guān)電路的主要缺點(diǎn)有以下幾個(gè)方面:
[0004]1.由于干簧管的觸點(diǎn)和簧片相當(dāng)小而精致，難以承受高壓或大電流。電流過(guò)大時(shí)，簧片會(huì)因過(guò)熱失去彈性；
[0005]2.觸點(diǎn)易產(chǎn)生抖動(dòng)，導(dǎo)致雨量計(jì)計(jì)數(shù)過(guò)多；
[0006]3.干簧管開(kāi)關(guān)相當(dāng)脆弱，玻璃和密封件很容易破損；
[0007]4.故障排查工序多，故障干簧管需要用專(zhuān)用儀器進(jìn)行檢測(cè)。
[0008]為了克服干簧管開(kāi)關(guān)電路的缺點(diǎn)，可將光纖光柵技術(shù)應(yīng)用于雨量測(cè)量裝置。現(xiàn)有的應(yīng)用光纖傳感器的翻斗雨量計(jì)，將反射鏡面安裝在翻斗上，當(dāng)翻斗翻倒時(shí)，鏡面傾斜，光路發(fā)生改變，從而進(jìn)行計(jì)數(shù)。但由于反射鏡面容易形成水珠，水珠會(huì)影響反射光線的光路，造成測(cè)量錯(cuò)誤。且反射鏡面在安裝、使用過(guò)程中易損壞，重新安裝時(shí)校驗(yàn)比較復(fù)雜。
【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0009]本實(shí)用新型所要解決的技術(shù)問(wèn)題是:現(xiàn)有的光纖光柵翻斗雨量測(cè)量裝置測(cè)量不準(zhǔn)確、安裝校驗(yàn)不方便的問(wèn)題。
[0010]為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本實(shí)用新型提出了一種光纖光柵式翻斗雨量測(cè)量裝置，該光纖光柵式翻斗雨量測(cè)量裝置包括:
[0011 ]依次相連的雨量感應(yīng)結(jié)構(gòu)和懸臂梁結(jié)構(gòu)；
[0012]所述雨量感應(yīng)結(jié)構(gòu)包括單翻斗，所述單翻斗上設(shè)有計(jì)數(shù)磁鐵；
[0013]所述懸臂梁結(jié)構(gòu)包括懸臂梁；
[0014]所述懸臂梁的自由端設(shè)有與所述計(jì)數(shù)磁鐵對(duì)應(yīng)設(shè)置的感應(yīng)磁鐵；
[0015]所述懸臂梁靠近固定端的位置設(shè)有光纖光柵應(yīng)變傳感器。
[0016]可選地，所述雨量感應(yīng)結(jié)構(gòu)還包括承雨器和引水漏斗；
[0017]所述承雨器通過(guò)所述引水漏斗與所述單翻斗相連。
[0018]可選地，該光纖光柵式翻斗雨量測(cè)量裝置還包括雨量計(jì)底座；
[0019]所述雨量感應(yīng)結(jié)構(gòu)還包括翻斗底座，所述懸臂梁結(jié)構(gòu)還包括懸臂梁底座；
[0020]所述翻斗底座通過(guò)螺母與所述雨量計(jì)底座相連；
[0021]所述懸臂梁底座與所述雨量計(jì)底座相連。
[0022]可選地，所述翻斗底座上設(shè)有定位螺釘。
[0023]可選地，所述單翻斗包括第一斗室和第二斗室；
[0024]所述雨量計(jì)底座上還包括與所述第一斗室對(duì)應(yīng)設(shè)置的第一出水漏斗；
[0025]所述雨量計(jì)底座上還包括與所述第二斗室對(duì)應(yīng)設(shè)置的第二出水漏斗。
[0026]可選地，所述懸臂梁的靠近固定端的位置設(shè)有開(kāi)槽區(qū)域；
[0027]所述開(kāi)槽區(qū)域的相對(duì)兩側(cè)分別設(shè)有光纖光柵應(yīng)變傳感器。
[0028]可選地，該光纖光柵應(yīng)變傳感器還包括信號(hào)處理器；
[0029]所述信號(hào)檢測(cè)器通過(guò)光纖與所述光纖光柵應(yīng)變傳感器相連。
[0030]可選地，所述信號(hào)處理器包括光調(diào)制解調(diào)模塊和處理單元，所述光纖光柵傳感器與所述光調(diào)制解調(diào)模塊的輸入端連接，所述光調(diào)制解調(diào)模塊的輸出端與所述處理單元連接。
[0031]本實(shí)用新型提供的光纖光柵式翻斗雨量測(cè)量裝置，克服了傳統(tǒng)的單簧管的缺陷，同時(shí)通過(guò)測(cè)量懸臂梁的受力變化，將受力的變化次數(shù)轉(zhuǎn)變?yōu)榉贩D(zhuǎn)的次數(shù)，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)了對(duì)雨量的測(cè)量，避免了現(xiàn)有的應(yīng)用光纖傳感器的翻斗雨量計(jì)，將反射鏡面安裝在翻斗上造成的測(cè)量誤差，提高了雨量測(cè)量的準(zhǔn)確性，適用于長(zhǎng)時(shí)間的野外測(cè)量。
【附圖說(shuō)明】
[0032]通過(guò)參考附圖會(huì)更加清楚的理解本實(shí)用新型的特征和優(yōu)點(diǎn)，附圖是示意性的而不應(yīng)理解為對(duì)本實(shí)用新型進(jìn)行任何限制，在附圖中:
[0033]圖1示出了本實(shí)用新型一個(gè)實(shí)施例的光纖光柵式翻斗雨量測(cè)量裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0034]圖2示出了本實(shí)用新型一個(gè)實(shí)施例的光纖光柵式翻斗雨量測(cè)量裝置的懸臂梁的結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0035]下面將結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型的實(shí)施例進(jìn)行詳細(xì)描述。
[0036]圖1示出了本實(shí)用新型一個(gè)實(shí)施例的光纖光柵式翻斗雨量測(cè)量裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。圖2示出了本實(shí)用新型一個(gè)實(shí)施例的光纖光柵式翻斗雨量測(cè)量裝置的懸臂梁的結(jié)構(gòu)示意圖。如圖1和圖2所示，該實(shí)施例的光纖光柵式翻斗雨量測(cè)量裝置，包括:
[0037]依次相連的雨量感應(yīng)結(jié)構(gòu)I和懸臂梁結(jié)構(gòu)2;
[0038]雨量感應(yīng)結(jié)構(gòu)I包括單翻斗11，單翻斗11上設(shè)有計(jì)數(shù)磁鐵111;
[0039]懸臂梁結(jié)構(gòu)2包括懸臂梁21;
[0040]懸臂梁21的自由端設(shè)有與計(jì)數(shù)磁鐵11對(duì)應(yīng)設(shè)置的感應(yīng)磁鐵211;
[0041]懸臂梁靠近固定端的位置設(shè)有光纖光柵應(yīng)變傳感器212。
[0042]本實(shí)施例的光纖光柵式翻斗雨量測(cè)量裝置中懸臂梁21正對(duì)單翻斗11正前方，計(jì)數(shù)磁鐵111固定于翻斗11側(cè)壁，計(jì)數(shù)磁鐵111在翻斗翻倒過(guò)程中不能與懸臂梁21的感應(yīng)磁鐵211相接觸。安裝時(shí)將懸臂梁21正對(duì)于單翻斗11，感應(yīng)磁鐵211正對(duì)于翻斗翻倒時(shí)最高點(diǎn)，計(jì)數(shù)磁鐵111隨著翻斗的翻轉(zhuǎn)掃過(guò)懸臂梁21末端，感應(yīng)磁鐵211受力發(fā)生變化，光纖光柵應(yīng)變傳感器212的波長(zhǎng)從而發(fā)生變化，從而實(shí)現(xiàn)雨量計(jì)數(shù)。
[0043]本實(shí)施例的光纖光柵式翻斗雨量測(cè)量裝置，克服了傳統(tǒng)的單簧管的缺陷，同時(shí)通過(guò)測(cè)量懸臂梁的受力變化，將受力的變化次數(shù)轉(zhuǎn)變?yōu)榉贩D(zhuǎn)的次數(shù)，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)了對(duì)雨量的測(cè)量，避免了現(xiàn)有的應(yīng)用光纖傳感器的翻斗雨量計(jì)，將反射鏡面安裝在翻斗上造成的測(cè)量誤差，提高了雨量測(cè)量的準(zhǔn)確性，適用于長(zhǎng)時(shí)間的野外測(cè)量。
[0044]在一種可選的實(shí)施方式中，雨量感應(yīng)結(jié)構(gòu)I還包括承雨器12和引水漏斗13;
[0045]承雨器12通過(guò)引水漏斗13與單翻斗11相連。
[0046]需要說(shuō)明的是，承雨器12收集的降雨通過(guò)引水漏斗13進(jìn)入單翻斗11，當(dāng)雨水累積到翻轉(zhuǎn)體積時(shí)，由于水本身重力作用使單翻斗11翻轉(zhuǎn)，同時(shí)計(jì)數(shù)磁鐵111對(duì)懸臂梁21掃描一次，磁力使懸臂梁21產(chǎn)生形變，從而光纖光柵應(yīng)變傳感器212的波長(zhǎng)發(fā)生改變。這樣，降雨量每次達(dá)到翻轉(zhuǎn)體積時(shí)，計(jì)數(shù)磁鐵111就對(duì)懸臂梁21掃描一次。
[0047]該光纖光柵式翻斗雨量測(cè)量裝置還包括雨量計(jì)底座3;
[0048]雨量感應(yīng)結(jié)構(gòu)I還包括翻斗底座14，懸臂梁結(jié)構(gòu)2還包括懸臂梁底座22;
[0049]翻斗底座14通過(guò)螺母與雨量計(jì)底座3相連；
[0050]懸臂梁底座22與雨量計(jì)底座3相連。
[0051]翻斗底座14通過(guò)螺母(圖中未示出)、橡膠墊片與雨量計(jì)底座3相連，該螺母可以調(diào)節(jié)翻斗底座使之處于水平。同時(shí)橡膠墊片將隔離翻斗底座14和雨量計(jì)底座3，防止由于翻斗翻倒時(shí)引起雨量計(jì)底座3震動(dòng)，從而消除該震動(dòng)對(duì)懸臂梁應(yīng)變的影響。
[0052]進(jìn)一步地，翻斗底座14上設(shè)有定位螺釘141。
[0053]在實(shí)際應(yīng)用中，通過(guò)調(diào)節(jié)定位螺釘141的高度可以控制單翻斗11的翻到的最大角度。
[0054]單翻斗11包括第一斗室和第二斗室；
[0055]雨量計(jì)底座3上還包括與所述第一斗室對(duì)應(yīng)設(shè)置的第一出水漏斗31;
[0056]雨量計(jì)底座3還包括與所述第二斗室對(duì)應(yīng)設(shè)置的第二出水漏斗32。
[0057]在實(shí)際應(yīng)用中，承雨器12用于承接雨水，雨水經(jīng)引水漏斗13進(jìn)入單翻斗11，當(dāng)單翻斗的一個(gè)斗室承水時(shí)，另一個(gè)處于等待狀態(tài)，翻斗部件的左、右兩斗總是輪換處于一上、一下的狀態(tài)。
[0058]為了補(bǔ)償溫度變化造成的影響，提高測(cè)量的精確度和靈敏度，懸臂梁21的靠近固定端的位置設(shè)有開(kāi)槽區(qū)域213;
[0059 ]開(kāi)槽區(qū)域213的相對(duì)兩側(cè)分別設(shè)有光纖光柵應(yīng)變傳感器212。
[0060]如圖2所示，懸臂梁21是一端固定，一端自由的梁，梁的長(zhǎng)度為L(zhǎng)，感應(yīng)磁鐵211固定于梁的自由端，承受集中荷載F的作用，在荷載作用下梁的自由端發(fā)生位移，懸臂梁21采用雙面對(duì)稱(chēng)開(kāi)槽的結(jié)構(gòu)，能增大相同應(yīng)力下光纖光柵波長(zhǎng)變化量，光纖光柵應(yīng)變傳感器對(duì)稱(chēng)固定在懸臂梁正反兩面上。懸臂梁結(jié)構(gòu)下，光纖光柵應(yīng)變傳感器的中心波長(zhǎng)漂移量與懸臂梁自由端受力成較好的線性關(guān)系。通過(guò)正反兩面的光纖光柵中心波長(zhǎng)進(jìn)行作差處理，能有效消除溫度的影響，從而得到雨量的大小。采用雙光柵式應(yīng)變傳感器，不僅具有無(wú)源化、抗電磁干擾、抗腐蝕等優(yōu)點(diǎn)，還具有補(bǔ)償溫度敏感，降低噪聲的特性，因而測(cè)量結(jié)果更加精確。[0061 ] 進(jìn)一步地，該光纖光柵應(yīng)變傳感器還包括信號(hào)處理器(圖中未示出)；
[0062]所述信號(hào)檢測(cè)器通過(guò)光纖與光纖光柵應(yīng)變傳感器212相連。
[0063]所述信號(hào)處理器包括光調(diào)制解調(diào)模塊和處理單元，光纖光柵傳感器212與所述光調(diào)制解調(diào)模塊的輸入端連接，所述光調(diào)制解調(diào)模塊的輸出端與所述處理單元連接。
[0064]本實(shí)用新型提供的光纖光柵式翻斗雨量測(cè)量裝置，克服了傳統(tǒng)的單簧管的缺陷，同時(shí)通過(guò)測(cè)量懸臂梁的受力變化，將受力的變化次數(shù)轉(zhuǎn)變?yōu)榉贩D(zhuǎn)的次數(shù)，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)了對(duì)雨量的測(cè)量，避免了現(xiàn)有的應(yīng)用光纖傳感器的翻斗雨量計(jì)，將反射鏡面安裝在翻斗上造成的測(cè)量誤差，提高了雨量測(cè)量的準(zhǔn)確性，適用于長(zhǎng)時(shí)間的野外測(cè)量。
[0065]雖然結(jié)合附圖描述了本實(shí)用新型的實(shí)施方式，但是本領(lǐng)域技術(shù)人員可以在不脫離本實(shí)用新型的精神和范圍的情況下做出各種修改和變型，這樣的修改和變型均落入由所附權(quán)利要求所限定的范圍之內(nèi)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種光纖光柵式翻斗雨量測(cè)量裝置，其特征在于，包括: 依次相連的雨量感應(yīng)結(jié)構(gòu)和懸臂梁結(jié)構(gòu)； 所述雨量感應(yīng)結(jié)構(gòu)包括單翻斗，所述單翻斗上設(shè)有計(jì)數(shù)磁鐵； 所述懸臂梁結(jié)構(gòu)包括懸臂梁； 所述懸臂梁的自由端設(shè)有與所述計(jì)數(shù)磁鐵對(duì)應(yīng)設(shè)置的感應(yīng)磁鐵； 所述懸臂梁靠近固定端的位置設(shè)有光纖光柵應(yīng)變傳感器。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光纖光柵式翻斗雨量測(cè)量裝置，其特征在于，所述雨量感應(yīng)結(jié)構(gòu)還包括承雨器和引水漏斗； 所述承雨器通過(guò)所述引水漏斗與所述單翻斗相連。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光纖光柵式翻斗雨量測(cè)量裝置，其特征在于，還包括雨量計(jì)底座； 所述雨量感應(yīng)結(jié)構(gòu)還包括翻斗底座，所述懸臂梁結(jié)構(gòu)還包括懸臂梁底座； 所述翻斗底座通過(guò)螺母與所述雨量計(jì)底座相連； 所述懸臂梁底座與所述雨量計(jì)底座相連。4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的光纖光柵式翻斗雨量測(cè)量裝置，其特征在于，所述翻斗底座上設(shè)有定位螺釘。5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的光纖光柵式翻斗雨量測(cè)量裝置，其特征在于，所述單翻斗包括第一斗室和第二斗室； 所述雨量計(jì)底座上還包括與所述第一斗室對(duì)應(yīng)設(shè)置的第一出水漏斗； 所述雨量計(jì)底座上還包括與所述第二斗室對(duì)應(yīng)設(shè)置的第二出水漏斗。6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光纖光柵式翻斗雨量測(cè)量裝置，其特征在于，所述懸臂梁的靠近固定端的位置設(shè)有開(kāi)槽區(qū)域； 所述開(kāi)槽區(qū)域的相對(duì)兩側(cè)分別設(shè)有光纖光柵應(yīng)變傳感器。7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光纖光柵式翻斗雨量測(cè)量裝置，其特征在于，還包括信號(hào)處理器； 所述信號(hào)檢測(cè)器通過(guò)光纖與所述光纖光柵應(yīng)變傳感器相連。8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的光纖光柵式翻斗雨量測(cè)量裝置，其特征在于，所述信號(hào)處理器包括光調(diào)制解調(diào)模塊和處理單元，所述光纖光柵傳感器與所述光調(diào)制解調(diào)模塊的輸入端連接，所述光調(diào)制解調(diào)模塊的輸出端與所述處理單元連接。
【文檔編號(hào)】G01W1/14GK205562847SQ201620307182
【公開(kāi)日】2016年9月7日
【申請(qǐng)日】2016年4月13日
【發(fā)明人】李路明, 張治國(guó), 李星諭, 韓佳兵
【申請(qǐng)人】國(guó)家電網(wǎng)公司, 國(guó)網(wǎng)江西省電力公司信息通信分公司, 北京郵電大學(xué)