翻斗式雨量计误差分析

误差的主要来源

翻斗式雨量计作为测量雨量的一种仪器，由于工艺程度和设计本身的缺陷，出现误差是不可避免的，而我们要做的就是使其控制在可接受范围内。

番羽斗式雨量计产生误差的主要原因有两个，一是计量翻斗倾角偏大所致；二是计量翻斗和上翻斗的转动频率所致。这两种皆是因为雨水的在测量过程中，有部分外流失不在计数范围内，而导致出现测量误差的原因。除此之外，雨滴落下打在承雨口而溅起的水滴，降雨时的蒸发等也是产生误差的因素。

误差的分布

根据翻斗式雨量计的设计原理可知，其主要是利用固定体积换算，每次翻转为U. 1 mm，通过平衡来控制计数，达到测量雨量的目的。

研究得知，在以1mm/min雨强为调试点调试准确的仪器，再在2.5mm/ mi n和4 mm/min的雨强情况下得到的测量结果误差很大，而以4 mm/ min雨强为调试点调试准确的仪器，再在另外两个雨强情况下得到的测量结果虽然也有一定误差，但差距不是很大，根据之前提到的GJB要求，最大允许误差分为两个阶级:在雨量为10 mm及以下是士0.4 mm;在雨量为10mm以上是士4%的GJB要求，可以得知，前者在调试点之外的雨强下得到的测量结果超出最大允许范围，所以无效;而后者以4 mm/min为调试点，在不同雨强情况得到的测量结果误差在允许值之内，所以可以作为有效数据使用。

误差的原因分析

在翻斗式雨量计进行雨量测量时，唯一变化的是计量翻斗的量程，但当我们对其调试完成后其量程便是固定的，在计量翻斗进行一次计数的过程中，即其在翻转过程中，漏斗中如果还有雨水，其中一部分雨水将会跟着翻转流失，此部分雨水视为无效，不在计数之内，这就导致最终的测量结果偏小，我们的试验数据即可证明此点。那么，解决这个问题就必须使计量翻斗的翻转角即倾角达到最小或者在计量翻斗翻转过程中，保证漏斗中没有雨水，即保证上翻斗与计量翻斗的四个蓄水斗量程一致。但计量翻斗的倾角是不可避免的，所以只能利用后者来减小误差，而此过程需在调试时解决，必须使上翻斗翻转一次所通过的雨水仅且使计量翻斗刚好翻转，这个阶段调试完毕后，则可使计量翻斗在翻转过程中不会有无效雨水流失。

在一个雨强调试点，调试完毕并保证上翻斗和计量翻斗上下一致后，在不同雨强情况下的测量过程中，依然会出现计量翻斗翻转时漏斗中存有少量雨水的现象，这便又导致测量结果偏小的现象。翻斗式雨量计中漏斗起缓冲作用，即保证通过节流管的雨水流速稳定，所以通过节流管雨水的流速在一定程度上是固定不变的，而上翻斗翻转的频率跟雨强的大小成正比，所以，当上翻斗翻转频率高于计量翻斗翻转的频率时，即节流管雨水的流速致使计量翻斗所达到的频率跟不上前者的频率，就会出现雨水无效流失现象。由此可知，必须保证计量翻斗的翻转频率不低于上翻斗的翻转频率，才能得到更加有效的测量结果。所以，在低雨强情况下调试的仪器，在高雨强中就会出现测量结果比被试测量点小很多的现象，甚至使仪器检定为不合格;在高雨强情况下调试的仪器，因为己经规避了上翻斗翻转频率高于计量翻斗的翻转频率，因为人工调试不够精确，虽然测量结果也会有误差，但能够保证在误差范围之内，而且其结果会随着雨强的降低而偏大，原因在于上翻斗翻转频率的减小，能够充分保证漏斗中不出现存水现象。

改进方法

出现误差的原因是计量翻斗的翻转频率小于上翻斗的翻转频率，导致一部分雨水流失不在计算范围内。对此我们可以从两个方而来改进避免。一是在调试阶段的时候，以高雨强为调试点并保证上下翻转频率一致，这样即使测量结果上下有波动，也不会超出误差允许范围;二是改进翻斗式雨量计的设计，增加一个挡流器，使其和计量漏斗同轴同转，己达到在计量漏斗翻转时挡住节流管，阻比此过程中的雨水流失。这样既可提高仪器的精确度，也可以一定程度上减小人工调试带来的误差，但是加工难度和成本会有所提高。

（1）定时用雨量传感器专用清洗笔清理接雨口，防止杂物堵住。

（2）仪器放置在室内，或在野外工作确信无雨天日时，为防止尘土落入接雨器，可用筒盖将器口遮蔽。

（3）翻斗部件支承轴的轴向工作游隙应经常检查，太大或太小都将影响翻斗部件的正常工作。两个M3x10圆柱头固定螺钉应注意固紧，以免仪器工作失常。

（1）翻斗式雨量传感器是用来测量自然界降雨量，同时将降雨量转换为以开关量形式表示的数字信息量输出，以满足信息传输、处理、记录和显示等的需要。

（2）翻斗式雨量传感器适用于气象台（站）、水文站、农林、国防等有关部门用来遥测液体降水量、降水强度、降水起止时间。

（3）用于防洪、供水调度、电站水库水情管理为目的水文自动测报系统、自动野外测报站,为降水测量传感器。

翻斗式雨量计自动化程度高，获取降水量的及时性强，降雨量资料易于保存和传输，因此应用广泛。此外，山于翻斗式雨量计适合于数字化方法，所以对自动天气站特别方便，翻斗式雨量计测量雨强范围为不大于4.0mm/min，最小分辨率为0.1 mm。

具有抗干扰能力强，全户外设计，测量精度高，存储容量大，方便组网，全自动无人值守，运行稳定等特点。

翻斗式雨量计是由感应器及信号记录器组成的遥测雨量仪器，感应器由承水器、上翻斗、计量翻斗、计数翻斗、干簧开关等构成；记录器由计数器、录笔、自记钟、控制线路板等构成。

其工作原理为：雨水由最上端的承水口进入承水器，落入接水漏斗，经漏斗口流入翻斗，当积水量达到一定高度（比如0.01毫米）时，翻斗失去平衡翻倒。而每一次翻斗倾倒，都使开关接通电路，向记录器输送一个脉冲信号，记录器控制自记笔将雨量记录下来，如此往复即可将降雨过程测量下来。

降水量是一种重要的气象要素，降水的观测无论是对于气象、水文、海洋、环境的观测还是对航空、铁路交通的安全都具有重要的意义。雨量计是观测降水量的重要仪器，它的准确度直接关系到所测量数据的可靠性，特别在人工降雨的效果检验和气象科研方面，其测量的准确度显得尤为重要。要保证雨量计的精度和可靠性，对雨量计进行校验是非常必要的。目前对雨量计的校验主要是利用标准容器或者精度较高的翻斗式雨量计，也有用手工方法通过量杯进行校验，整个过程工作效率低，而且易造成人为误差，所以需要一种能自动产生所需雨量的校验仪器。

翻斗式雨量传感器 是一种水文、气象仪器，用以测量自然界降雨量，同时将降雨量转换为以开关量形式表示的数字信息量输出，以满足信息传输、处理、记录和显示等的需要。 国内首先研制成功的0.2、0.5mm翻斗式雨量计，可用于国家水文、气象站网雨量数据长期收集的雨量传感器。翻斗式雨量计是降水量测量一次仪表，其性能符合国家标准GB/T11832-2002《翻斗式雨量计》和国家标准GB/T11831-2002《水文测报装置遥测雨量计》相关要求。

该仪器与记录或显示部分配套，可进行有线雨量数据传输、显示、自记。与无线水情自动测报系统配套，作为专设站雨情遥测报汛的传感器。 广泛用于全国各水文站，并且批量出口东西方国家，获国家实用新型专利。该型雨量传感器经中国气象局产业发展与装备部选型试验、考核，证明性能稳定性，性能达到国际先进水平。

JD-02型翻斗式雨量计

（1）功能：本仪器的核心部件翻斗采用了三维流线型设计，使翻斗翻水更加流畅，且具有自涤灰尘、容易清洗的功能。

（2）构造及特点

本仪器由承雨口、滤网、一体化支架、引水漏斗、一体化上翻斗组件、翻斗、翻斗支承、倾角调节装置、水平调节装置、恒磁钢、干簧管、信号输出端子、排水漏斗、底座、不锈钢筒身、底座支承脚等组成。

与其它的双翻斗式雨量计不同，本雨量计的上翻斗为安装在引水漏斗中的一体化组件装置，它的下翻斗为计量、计数斗。安装使用本仪器时，不必对上翻斗组件作任何调整。本型翻斗式雨量计的下翻斗上增加了一个活动分水板和两个用于改变活动分水板逥转方向的限位柱，在翻斗翻水过程中，本仪器的活动分水板顶端分水刃口能自动地逥转到降水泄流水柱的边缘临界点位置，当翻斗水满开始翻水时，分水刃口即会立即跨越泄流水柱完成两个承水斗之间的降水切换任务，由此缩短了降水切换时间，减小了仪器测量误差。

本仪器的翻斗支承为一体化旋转式定位结构，使翻斗的装、拆更加方便，也无需再调整两个翻斗支承之间的距离，给用户安装带来了方便。本仪器的翻斗为三维流线型设计，并设计有下垂式弧面导流尖，其造型美观流畅、翻水性能更好且易清洗维护。

本仪器的翻斗上装有两个恒磁钢，干簧管支架上装有两个干簧管，仪器出厂时磁钢与干簧管均已调整在合适的耦合距离上，使仪器输出信号与翻斗翻转次数有确定的比例关系。仪器两路信号输出中的一路用作现场记数计量，另一路用作遥测报信。本仪器与遥测终端机连接时，应配有匹配的接口电路，以防止因干簧管抖动和因翻斗回跳引发的计数、报讯错误。

本仪器出厂时已将翻斗倾角调整螺丝锁定在最佳倾角基点位置上并对倾角螺钉作了点红漆漆封处理，用户现场安装仪器时只需将翻斗按照本说明书相关要求将翻斗安装在翻斗支架上的2个翻斗支承中并将翻斗支架调水平使水平泡位于中心位置即可投入使用，不必现场再调整翻斗倾角。

（3）主要技术参数

承雨口径：φ200； 刃口锐角：40o～45 o

分辨力：0.1mm、0.2mm、0.5mm、1mm可选；

测量准确度：≤±3%（室内人工降水、以仪器自身排水量为准）雨强范围：0.01mm～4mm/min（允许通过最大雨强8mm/min）

发讯方式：双触点通断信号输出

工作环境：

环境温度：0～50℃

相对湿度；<95%(40℃)

尺寸重量：φ216×410 2.2Kg

XYL-2型翻斗式雨量计

XYL-2型翻斗式雨量计具有体积小、低功耗、精密度高、可靠性强、雨量检测、采集和传输一体化等优点是目前国内计量最准确的雨量计。如果需要一个独立的雨量数据记录系统可以安装一个数据记录器通过相关的PC软件就可以对降雨量数据进行提取和分析。可广泛应用于气象、水文、海洋、军事、机场、环境、农业、林业、科学研究等领域。

一、雨量传感器技术指标：

● 分辨率：0.2mm

● 承水口径：Ф200 0.6mm

● 测量降水强度：≤4mm/min

● 误差：(±4%）室内静态测试,雨强为2mm/min

● 输出信号：开关通断信号

● 测量参数：当前累计雨量，50分钟不下雨仪表自动清零，再次下雨重新累计。

● 工作温度：0℃- 50℃

● 贮存温度：-10℃-50℃

二、雨量数据采集终端机技术指标

●工作电源：AC85V-260V

●整机功耗：不大于4W

●继电器触点容量：AC250V/3A

●通讯：RS485(光电隔离)，采用MODBUS-RTU协议

●变送输出最大负载：750欧姆

●超限显示：“EEEEEE”

●工作温度：0℃- 50 ℃ 湿度≤85RH 适用于无腐蚀性气体和粉尘的场合

三、系统组成

本翻斗式雨量计由翻斗式传感器和雨量数据采集终端机组成。雨量数据采集终端机可以实时显示雨量数据可人工置入数据，与GPRS发射机组合可以无线传输到监控中心。翻斗式雨量传感器由承水口、过滤网、上筒、连接螺丝、磁钢、干式舌簧管、下筒、水准泡、调平螺钉等组成。

四、工作原理

翻斗式雨量传感器是一个机械双稳态结构,当一斗室接水时,另一斗室处于等待状态,当所接雨水容积达到预定值时,由于重力作用自己翻倒,处于等待状态.由雨量数据采集终端机接收信号并显示。

书　号155170.311计算机号22-979

书　名翻斗式雨量计

作 译 者中华人民共和国水利部 发布

开　本大16开 平装字　数46 千字

印　张1.5页　数24 页

出版时间2017年06月第1版　2017年06月第1次印刷

出 版 社中国水利水电出版社

本规程依据JJF 1002—2010《国家计量检定规程编写规则》进行编写，以GB/T 21978.2—2014《降水量观测仪器　第2部分：翻斗式雨量传感器》为基础文件。翻斗式雨量计主要由传感器和显示记录部分组成，其计量误差主要来源于传感器，本规程主要对传感器部分进行规定。

翻斗雨量计是一种水文、气象仪器，用以测量自然界降雨量，同时将降雨量转换为以开关量形式表示的数字信息量输出，以满足信息传输、处理、记录和显示等的需要。 国内首先研制成功的0.2、0.5mm翻斗式雨量计，可用于国家水文、气象站网雨量数据长期收集的雨量传感器。翻斗式雨量计是降水量测量一次仪表，其性能符合国家标准GB/T11832-2002《翻斗式雨量计》和国家标准GB/T11831-2002《水文测报装置遥测雨量计》相关要求。

该仪器与记录或显示部分配套，可进行有线雨量数据传输、显示、自记。与无线水情自动测报系统配套，作为专设站雨情遥测报汛的传感器。 广泛用于全国各水文站，并且批量出口东西方国家，获国家实用新型专利。