Весовой способ определения интенсивности атмосферных осадков

1 г т

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ПАТЕНТУ

Комитет Российской Федерации но патентам и товарным знакам (21) 4948245/10 (22) 24.06.91 (46} 15.11.93 Бюп. l4 41-42 (71) Нафто-исследовательский радиофизический институт (72) Катков В.l0; Роговцев КЕ„ Свердлов 6A:, Фу.рашов Н.И. (73) Научно-исследовательский радиофизический институт (И) ВЕСОВОЙ СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ИНТЕНСИВНОСТИ АТМОСФЕРНЫХ ОСАДКОВ (в) RU (и) 2003142 CI (51) 5 б 01% 1 14 (57) Использование: в практике метеорологических измерений, а также в исследованиях тропосферного распространения электромагнитных волн. Сущность изобретения: между циклами измерений выдерживают паузы, продолжительность каждой из которых не менее, чем время успокоения измерителя массы, приращение Ьгп, массы осадков измеряI ют в паузах дополнительно находят значение поправки времени накопления осадков т и затем о время накопления осадков. 2 ил.

2003142

10 (с), г".Заб!)етение От! !Осится к г lе) еаралОГии и ! 10>.8) быть»сt,(:3üeoeeiio В практике метеоролап)(ес:(их измерений, э гакже в исследованиях троп(!cj)eplt(» 0 pecf)pocTp:Iíeíèë

Э))ВКГPOI)ej-Н!гП НЫ> гва):.!1

Г1 ОТО Т и Г) () j 1 3 3 г) .) Л е Í t I O Ã 0 С П а С О б с) П р И Н я

-ех!1,,! !д ° ° - г 08!,lett!!e (Г!зт С!)!/) ф

4!1007Г)1, кл. Я 01 Чег 1/14, 1985), Этот способ является t!eII::Oilее близким к раэработанноМ>) ПO Te;;l! И !ВС! ОЙ С>г(ЦНОСТИ И СОВОКУПНОСТИ

cхo)1ны;((»y!цв--cT86! It,ы,iх паизнаt;oв, !

1 3 88СТЕ! ЬIЙ С Г! О СО б Е) га! !О !ЗЕТ В КажДОМ !

I1)КЛ8 l!3!1808 !ИЙ Н !l »OПЛ6!!ИЕ ОСЗДКОБ И Иэ м .,06!)ие,х зс ы .: последу ощим опреде);":. j ; ;l И1;) 01 С, Л, Г)(ТI! OC.- tãlÊOВ, ! . 0, 0 C ) !" " j 1 П ") (. ) 0! >! П Э Я I ) Л Я 8 1 С Я Т О, Ч TO !

l,-,3 33 1,;;!3,);,;Йс)1)! IЯ Г)03/tv!)I, !!-.IХ Гlотаг(081,,1 ИMП",/! l Ce 1: I c!!()IÖI. .;(. ) (i 11:)! ("OP H1>t ЧЗСТИ Ц (t) лучзе у>х»/!я, г!)Здз и с)ие)!)ЗГ1! Iых Осадков)

НОГ! ),!!) I! !)Ст!1 иэм606 t! ил и ри ра ц6Н ия Meccb!

:;)cаДI(,)e I :.îжет pocTII(eTü 1 г, «То значиТС)): I!О СН!1> (Эет ТОЧНОС I Ь ИЗМВР61!Ий). ДЛЯ абесi!e :6!!Ия эь!сг);(ой (очности измерений ! j,)(бхг> ) иь)О;, вe!!1)ЧI,;Вэ T, ьвпем)1 Hакoплен иtt

О(ЗДi;ОR, Ч10 Пi)Н .!ОДИ Г К Ух гдш8НИЮ ВР6Mен

tIOI-0 OЗ ., " l) el i! jr) 1 jlO! OE)Q

1.1, :.л 1. с,1;! б )ете! Нл я В)!Ветсsl улучшe:!И - Вг) : Illiel-0 Ра, еj!jiCII!IЯ ОПРВЦелеЕ!ИЯ

1)нге!!сив ости >!(ид!(1".:(, твердых и смешанI ЫХ ОСЗЛ КО" Г1Г)И ВЫСОКОЙ TO "I! !ОСТИ За СЧЕТ иск),!0 Онил Влияния воздушных потоков и

11 -1 П У Г! I С 3 Г З Д 3 Ю Ц И Х З Т М О С (1Ь 8 1 ) Н Ы Х Ч 3 С1 t t (I,, Г!ОСТЭВ(1;It!le I ЦОЛЬДОСтИГЗЕтСЯ тЕМ, Чта в " „" " овом сГI();Обе Опаеделения !!Ilтенсив"

; ости ат11ас(герны". осадков, при котором производят i"ttèêëãft измерений в приемнике ОсзДКОВ с в>(0/111 ь I oTB8PcTI!6M пРи tlPQ дол>ките/)ь!!Ости цикла т! и значении накопленной массы осадков mi, и находят

ДЛЯ )гЗЖДОГО ЦИКЛЭ ПРИРЗ!ЦЕНИ6 Ьmi ИХ

1 1ЗСг Y И 3!ià÷ål! ИО ИНТВНСИВНОСТИ Г(! (ММ/Ч), M8>кду циклами измерений выдержива)от паузы, Г!ро!1ОГ!жительнасть каждой из кОтО

13 1»! Х I. 6 М 6 1 8 8, -, 6 М В Р 6 M !t У С П 0 К О 8 Н И Я и 3 М 8рителл мас(»1, 31!э tel!116 накопленной массы осадков и! Измеря от t)0 время соответству10щей Г!зчзьг, .ДопОлнительнО находят знзчв1!Йе поправки rn — за переход от режима измерения в ре>КЕ .,".1 паузы и обратно из вы- ра>кения

2 т„=-2(t2-.1) =,—: J 5(1) Ф с о 1 !

Где е"! и Ь вЂ” момен Гы врсмени, соатветству1оецие мин;!Mзльнаму . (11) — -- 0 и максимальному Я(2) =-- (>(— значениям площади входного Отверстия ft пгэиемнике осадков при переходе от режима измерения в режим паузы и обратно;

S(T) — текущее значение площади входного отверстия в приемнике осадков в момент времени (, где Tt < s Tz, и продолжительности цикла т !+1 =Го+3,6 i0

h,m р (С), где д — относительная ошибка определения интенс!лвности осадков ();

> )гп — погрешность измерения приращения массы осадков (г);

t0 — плотность воды (г/см );

3, ! = 1, 2, 3 .„порядковый номер цикла

ИЭМВОЕНИй.

В разработанном способе осуществляется f10UepeMetllt08 накопление осадков и определение приращения их массы, Кроме того, в каждом i-M цикле измерений осуществляется коррекци>1 интервала накопления осадков в зависимости от их интенсивности в предыдущем (i - 1) м цикле измерений. За счет этого отсутствует зависимость точности определения интенсивности от наличия воздушных f)oToKOB и импульса падающих атмосферных частиц и обеспечивается положительный эффект — улучшается временное разрешение определения интенсивности жидких, твердых и смешанных осадков при высокой точности. Как по.казано в акте испытаний, разработанный способ при времени накопления осадков

10-60 с обеспечивает абсол!Отную погрешность определения интенсивности осадков, соответственно 0,2-0,03 мм/ч, что на порядок ниже погрешности способа-прототипа.

На фиг, 1 приведена структурная схема устройства, реализующего предлагаемый весовой способ определения интенсивности атмосферных осадков; на фиг, 2 — измерительная камера 1, разрез.

Устройство содержит (фиг, 1) иэмеритель11ую камеру 1, электронные весы 2, приемник осадков 3, подвижную крышку 4, реверсивный электродвигатель 5, датчик 6 положения крышки "открыто", блок 7 фиксации крышки в положении "открыто", датчик

8 положения крышки "закрыто", микроЭВМ

10.

Внутри измерительной камеры 1 (фиг, 2) в термостате 11, име1ощем тепловую изоляцию 12, размещены электронные весы 2 с чашкой 13, на ко горой установлен приемник осадков 3, С целью уменьшения его веса и обеспечения тепловой развязки между собранными в нем осадками и термостатам 11 приемник осадков 3 выполнен из легкого

2003142

В1(Т1) = 3,6 10

55 теплоизоляционного материала (например, пенопласта) и имеет двойные стенки с воздушнойй прослойкой 14. Цилиндр 15 с калиброванным внутренним диаметром служит для предотвращения попадания осадков в термастат 11 и одновременно определяет площадь входного отверстия измерительной камеры. Для уменьшения потерь на смачивание его высота минимальна, а внутренняя поверхность имеет чистоту обработки не ниже 9 класса. Крышка 4, к нижней стороне которой крепится уплотняющая прокладка 16, связана с реверсивным электродвигателем 5. Для сведения к минимуму попадания осадков с крышки 4 в приемник 3 крышка 4 имеет наклонную верхнюю плоскость и снабжена бортиком. Измерительная камера 1 содержит съемную верхнюю часть 17 и дверцу 18 со смотровым окном 19. Измерительная камера 1 ограждена приспособлениями для ветровой защиты (не показаны).

В конкретной реализации устройства, реализующего разработанный весовой способ определения интенсивности атмосферных осадков, в качестве электронных весов

2 использованы весы типа ВБЭ вЂ” 1 кг с чувствительностью 0,01 г., временем успокоения 3 с, в качестве реверсивного электродвигателя 5 электродвигатель РД-09, в качестве микроЭВМ 10 — микроЭВС "Элек. троника ДЗ-28", Последняя оборудована устройством связи с объектами

АЦСКС-1024-001, в состав которого входят блок сопряжения с цифровыми измерительными приборами УПУ-6-002 и блок управления релейными элементами КАС-30-001, используемые для считывания показаний весов и управления реверсивным электродвигателем 5 с помощью двух реле РЭС-9 (не показаны). В качестве датчиков 6, 8 положения крышки "открыто" и "закрыто" пррменены концевые микропереключатели типа МП-1107, закрепленные на стойках, ограничивающих сектор движения крышки.

Каждый из блоков 7, 9 фиксации крышки в положении "открыто" и "закрыто" содержит стальной упор с пружиной и бытовую магнитную защелку, Предлагаемый весовой способ измерения интенсивности атмосферных осадков с помощью устройства (фиг. 1, 2) реализуется следующим образом.

Перед началом первого цикла измерений, когда крышка 4 закрыта, в память микроЭВМ 10 вводят значение времени накопления осадков в первом цикле измерений I1, которое определяют на основании визуальной оценки метеорологической об5

35 становки. С помощью микроЭВМ 10 считывают показания весов и определяют исходное значение массы осадков. Осуществляют накопление осадков в первом цикле измерений. Это осуществляют следующим образом. С помощью микроЭВМ 10 включают реверсивный электродвигатель 5 (в момент времени t1), который открывает крышку 4 для накопления осадков, По достижении крышкой 4 положения, при котором входное отверстие измерительной камеры полностью открыто (момент времени tz), no сигналу от датчика 6 положения крышки

"открыто" с помощью микроЭВМ 10 отключают электродвигатель 5. Одновременно срабатывает блок 7 фиксации крышки в положении "открыто" (автономно или по сигналу от микроЭВМ 10), В этом фиксированном положении крышка 4 остается в течение времени т1 - 2 (1г - t1), по прошествии которого включается электродвигатель 5 и крышка 4 закрывается, В тот момент. когда она полностью перекрывает входное отверстие измерительной камеры

1, по сигналу датчика 8 положения крышки

"закрыто" реверсивный электродвигатель 5 отключается, и срабатывает блок 9 фиксации крышки в положении "закрыто". 3а интервал времени, равный времени успокоения весов 2, определяют приращение массы осадков. Для этого с помощью

ЭВМ 10 считывают показания весов 2 и определяют интенсивность осадков в первом цикле измерений по формуле где m1 — приращение массы осадков за интервал времени;

В1(Т1) — интенсивность осадков, отнесенная к моменту времени, Т, соответствующему середине интервала; р — плотность воды;

S<> — максимальное значение площади измеряемого потока осадков;

12

z 0 = 2(1г - t1) — j S(t) dt.

So t1 где S(t) текущее значение площади измеряемого потока осадков в момент времени t, где ц < t < tz

Значение интенсивности R, а также момента времени Т1 и величину интервала времени z1 с помощью микроЭВМ 10 выдают на индикацию и заносят в ее оперативную память. Затем с помощью микроЭВМ определяют используемую во втором цикле измерений величину врвмени накопления

-осадков

2003142

10 г2 = to+ 3,6 10

6, AAl

P 1 где hm — погрешность измерения приращения массы осадков; д — заданная относительная точность определения интенсивности осадков, Формула изобретения

ВЕСОВОЙ СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ

ИНТЕНСИВНОСТИ АТМОСФЕРНЫХ

ОСАДКОВ, при котором производят и циклов измерений, каждый из которых включает накопление осадков за время т, (i = 1,2,3„.,n) в приемнике с входным отверстием, определение приращения mi их массы и значения интенсивности R, мм/ч, отличающийся тем, что, с целью повышения точности оценки распределения интенсивности осадков во времени, между режимами накопления выдерживают паузы, продол>кительность каждой из которых не менее чем время успокоения измерителя массы, значение приращения mt накопленной массы осадков измеряют во время соответствующей паузы, дополнительно находят значение поправки за переход от режима накопления в режим паузы и обратно из выражения то= 2(tz — t>)Следующие циклы измерений осуществляют аналогично первому. По мере накопления массива данных в памяти ЭВМ 10 производят его запись на внешние носите5 ли информации, (56) Патент США

М 4499761, кл, G 01 W 1/14, 1985, 2 — — f з(т) dt.с, So t1 где t1, tz - моменты времени, соответствую15 щие минимальному s(t<) = 0 и максимальному з(тг) = so значениям площади входного отверстия в приемнике при переходе от режима накопления s режим паузы и обратно;

s(t) - текущее значение площади входного отверстия в приемнике осадков в момент времени t, где tt < t < tz, время накопления ит +1 — г + 3.6 10

Р so где д - относительная ошибка определения интенсивности осадков, .;

hm — погрешность измерения приращения массы осадков, г;

30 p - плотность aopv r ñû .

2003142

Составитель Т Иванов

Техред M.Ìîðãåíòàë

Корректор F.Ïàïï

Редактор Н.Сильнягина

Гираж Подписное

НПО" Поиск" Роспатента

113035, Москва, Ж-35, Раушскал наб„4/5

Заказ 3233

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101