Instrumente zur Niederschlagsbeobachtung

Niederschlagsbeobachtungsgeräte sind in der Meteorologie und Hydrologie unverzichtbare Werkzeuge zur genauen Niederschlagsmessung. Entsprechend dem Funktionsprinzip und der strukturellen Zusammensetzung umfassen die gängigen Niederschlagsbeobachtungsinstrumente hauptsächlich die folgenden Typen:

1. Regenmesser mit Kippschaufel

Funktionsprinzip des Kippschaufel-Regenmessers

Ein Kippeimer-Regenmesser sammelt Regenwasser durch einen Kipptrichter. Wenn eine voreingestel lte Menge (z. B. 0,2 oder 0,5 Jede Umdrehung des Eimers stellt eine bestimmte Niederschlagsmenge dar, und die kumulative Anzahl der Umdrehungen ist die Gesamtniederschlagsmenge.

Vorteile des Kippschaufel-Regenmessers

- Sehr genau:Es kann Niederschläge in Echtzeit und genau aufzeichnen und wird nicht durch äußere Faktoren wie Staub und Schatten beeinflusst.

- Schutz: Robustes Design, geeignet für den langfristigen Einsatz im Freien, insbesondere bei schlechtem Wetter, stabile Leistung.

- Einfache Wartung: einfache Struktur, leicht zu reinigen und auszutauschen, wodurch die Nutzungskosten und Wartungsschwierigkeiten reduziert werden.

Nachteile von Kippschaufel-Regenmessern

- Große Größe: Im Vergleich zu anderen Arten von Regenmessern ist der Kippschaufel-Regenmesser größer und benötigt mehr Platz für die Installation.

Anwendungsszenarien von TrinkgeldEimerförmiger Regenmesser

- Meteorologische Stationen, landwirtschaftliche Bewässerung, hydrologische Überwachung, Hochwasserschutz und Frühwarnung.

2.Optischer Regenmesser

Funktionsprinzip des optischen Regenmessers

Der optische Regenmesser nutzt das optische Prinzip zur Messung des Niederschlags. Der Sensor enthält eine Lichtquelle und einen Empfänger und ermittelt die Niederschlagsmenge durch Messung der Lichtdämpfung. Wenn ein Regentropfen auf den Sensor fällt, blockiert dieser einen Teil des Lichts, was zu einer Änderung der Lichtintensität führt, und das System berechnet die Niederschlagsmenge auf Grundlage dieser Änderung.

Vorteile des optischen Regenmessers

- Kompakte Größe: Einfache Installation für Anwendungen mit begrenztem Platzangebot.

- Keine mechanische Bewegung erforderlich: Reduziert die Möglichkeit von mechanischem Verschleiß und Fehlfunktionen.

Nachteile des optischen Regenmessers

- Anfällig für Umwe lte inflüsse: Staubansammlungen, schwingende Blätter und andere äußere Faktoren beeinträchtigen den optischen Weg und führen zu Messfehlern.

- Geringe Genauigkeit: Begrenzte Fähigkeit, winzige Regentropfen (z. B. Nieselregen) zu erkennen, und anfällig für Fehlalarme.

Anwendungsszenarien für optische Regenmesser

- Niederschlagsüberwachung in Innenräumen oder kontrollierten Umgebungen, z.B. Labore, Gewächshäuser usw.

3. Piezoelektrischer Regenmesser

Funktionsprinzip des piezoelektrischen Regenmessers

Piezoelektrische Regenmesser nutzen den piezoelektrischen Effekt zur Niederschlagsmessung. Wenn ein Regentropfen auf die Oberfläche des Sensors fällt, kommt es zu einer Druckänderung und das piezoelektrische Material erzeugt einen Ladungsausgang, der gemessen wird, um die Niederschlagsmenge zu bestimmen.

Vorteile von piezoelektrischen Regenmessern

- Schnelle Antwort:Kann Regentropfen schnell erfassen und eignet sich für Anwendungsszenarien mit hoher Präzision und schneller Reaktion.

- Hohe Störfestigkeit: weniger anfällig gegenüber äußeren Einflüssen wie Wind und Schnee und anpassungsfähiger.

Nachteile des piezoelektrischen Regenmessers

- Schwierig, die Intensität kleiner Regenfälle zu überwachen: Begrenzte Fähigkeit, winzige Regentropfen zu erkennen (z. B. haariger Regen, Sonnenscheinregen).

- Leicht falsch einzuschätzen: Bei sandigem Wetter erzeugen Wind und Sand, die auf die Sensoroberfläche treffen, Druckänderungen ähnlich wie Regentropfen, was zu einer Fehleinschätzung als Niederschlag führt.

- Eingeschränkte Genauigkeit: Die Messdaten werden durch Faktoren wie Regentropfengröße, -form und -geschwindigkeit beeinflusst, wodurch die Genauigkeit der Messung verringert wird.

Anwendungsszenarien

- Hochpräzise meteorologische Überwachung, wissenschaftliche Forschungsbereiche, Überwachung städtischer Entwässerungssysteme usw.

Warum interpretiert der piezoelektrische Regenmesser Sand und Staub fälschlicherweise als Niederschlag?

Das Funktionsprinzip des piezoelektrischen Regenmessers basiert auf dem piezoelektrischen Effekt piezoelektrischer Keramik. Wenn Wind, Sand und andere Fremdkörper bei staubigem Wetter auf die Oberfläche des Sensors treffen, erzeugt dies eine Druckänderung, die der einer Regentropfenkollision ähnelt, und der Sensor schätzt dies fälschlicherweise als Regentropfenaufprall ein und geht daher fälschlicherweise davon aus, dass es regnet. Solche Fehleinschätzungen kommen besonders häufig bei Langzeitüberwachungen im Feld vor, insbesondere in Gebieten mit starkem Wind und Sand.

Vorteile und Auswahlhilfe für Kippschaufel-Regenmesser

Trotz seiner Größe bietet der Kippschaufel-Regenmesser in anderen Bereichen unübertroffene Vorteile, insbesondere in Bezug auf Genauigkeit und Zuverlässigkeit. Es misst effizient, ist empfindlich, schützend und vor allem genau! Es erfasst Niederschläge in Echtzeit und präzise, ​​unabhängig von Staub und Schatten. In Kombination mit der durchdachten Kippschaufelstruktur und dem präzisen Zählsystem werden auch unter widrigen Wetterbedingungen hochpräzise Messungen durchgeführt. Der Kippschaufel-Regenmesser berechnet die Niederschlagsmenge pro Quadratmeter, indem er die pro Minute gemessene Niederschlagsmenge durch die Querschnittsfläche der Regensammelöffnung dividiert. Daher ist die Regensammelöffnung der Schlüsselparameter für die Berechnung der Niederschlagsmenge pro Quadratmeter. Bei der Auswahl eines Kippschaufel-Regenmessers sind folgende wichtige Aspekte zu berücksichtigen:

1.Design des Regenmessers

Einer der wichtigsten Faktoren, die die Messgenauigkeit von Kippschaufel-Regenmessern beeinflussen, ist der Niederschlagsmessanschluss. Gemäß der nationalen Norm GB/T 21978.2-2014 sol lte die Gestaltung der Regenlageröffnung folgende Anforderungen erfüllen:

- Größe des Innendurchmessers der regenführenden Öffnung: 200 mm. Diese Größe kann verschiedene Arten von Niederschlägen (leichter Regen, mittlerer Regen, starker Regen, starker Regen usw.) effektiv sammeln und aufgrund des kleinen Kalibers auch Regenspritzer oder -überlauf vermeiden, wodurch die Genauigkeit der Messergebnisse gewährleistet wird.

- Klingenwinkel: 40°~45°. Wenn der Winkel der Schneidkante innerhalb dieses Bereichs liegt, kann sie das empfangene Regenwasser genau aufteilen, wobei klar definiert wird, wo die Regentropfen fallen, und die Entstehung unscharfer Bereiche vermieden wird.Die Schneidkante trägt außerdem dazu bei, die Beeinträchtigung der Regenwassersammlung durch äußere Faktoren (z. B. Wind, Fremdkörper) zu minimieren.

Ps: Wenn Regenwasser fällt und die Kante berührt, fließt es entsprechend der Form und Gestaltung der Kante gleichmäßig und geordnet in den Trichter. Dadurch wird ein unkontrolliertes Verspritzen oder Versickern von Regenwasser an der Trichtermündung vermieden. Dadurch wird sichergestellt, dass jeder Trichter die gleiche Menge Regenwasser erhält, was die Grundlage für eine genaue Niederschlagsmessung bildet. Ohne Rand kann Regenwasser zufällig in den Trichter fließen, was zu großen Unterschieden in der von jedem Trichter gesamme lte n Regenwassermenge führt. Gleichzeitig trägt die Schneide dazu bei, die Beeinträchtigung der Regenwassersammlung durch äußere Faktoren (z. B. Wind, Fremdkörper usw.) zu minimieren und verhindert außerdem, dass größere Fremdkörper direkt in die Kippschaufel gelangen, was das normale Kippen der Schaufel und die Genauigkeit der Messung beeinträchtigen kann.

- Material und Tiefe der Innenwand: Die Regenwassermündung sol lte aus Materialien bestehen, die sich nicht leicht verformen lassen, mit einer glatten Innenwand und einer Tiefe von mindestens 100 mm, um zu verhindern, dass Regenwasser aufgrund der Aufprallkraft aus der Regenwassermündung spritzt, was die Genauigkeit der Messung beeinträchtigen würde.

2. Stellen Sie die Genauigkeit sicher

Gemäß der nationalen Norm ist die Genauigkeit des Kippschaufel-Regenmessers wie folgt in drei Stufen unterteilt:

Die Auswahl sol lte auf den tatsächlichen Anforderungen basieren, um die geeignete Genauigkeitsstufe auszuwählen. Insbesondere für meteorologische wissenschaftliche Forschung und andere Bereiche wird empfohlen, die höhere Genauigkeit von Geräten der Klasse I zu wählen.

3. Auswahl des Auflösungsvermögens des Kippschaufel-Regenmessers

Die Auflösung des Kippschaufel-Regenmessers ist in vier Spezifikationen unterteilt: 0,1 mm, 0,2 mm, 0,5 mm, 1,0 mm, unterschiedliche Auflösung für verschiedene Anwendungsszenarien:

- 0,1 mm:Geeignet für meteorologische wissenschaftliche Forschung, in der Lage, extrem subtile Veränderungen im Niederschlag zu erfassen, was bei der eingehenden Untersuchung der Entwicklung von Wettersystemen und der Verbesserung von Klimamodellen hilft.

- 0,2 mm/0,5 mm: Geeignet für alltägliche Anwendungsszenarien, wie z. B. die Überwachung des städtischen Hochwasserschutzes, die Steuerung der landwirtschaftlichen Bewässerung usw., in der Lage, den Bedarf an ungefährer Stärke und Tendenz des Niederschlags zu decken.

- 1,0 mm: anwendbar für Szenen mit geringeren Anforderungen an die Genauigkeit, wie z. B. die hydrologische Überwachung großer Gebiete.

4. Messbereich der Niederschlagsintensität

Der Kippschaufel-Regenmesser sol lte eine hohe Messgenauigkeit innerhalb des Niederschlagsintensitätsbereichs von 0,01mm/min bis 4,0mm/min gewährleisten. Außerhalb dieses Bereichs können Probleme wie zu schnelles oder zu langsames Drehen der Kippschaufel, Regenspritzer, Restwasser usw. auftreten, die die Genauigkeit der Messung beeinträchtigen.

Piezoelektrische Regenmesser gewährleisten eine hohe Messgenauigkeit im Niederschlagsintensitätsbereich von 0,01mm/min bis 8,0mm/min.Daher ist es bei der Auswahl wichtig, sicherzustellen, dass das Gerät innerhalb dieses Bereichs ordnungsgemäß funktioniert, und die maximal zulässige Niederschlagsintensität anzugeben.

5. Gestaltung der inneren Struktur des Kippschaufel-Regenmessers

- Regenmesser mit einem Kippeimer: Einfaches Design, bestehend aus einem Trichter und einem Kippeimer, geeignet für allgemeine Anwendungsszenarien, einfach zu installieren und zu warten.

- Regenmesser mit doppe lte r Kippschaufel: Nimmt zwei Kippschaufeln an, die obere ist eine Übergangskippschaufel und die untere ist eine Messkippschaufel, die kontinuierlich und gleichmäßig natürlichen Niederschlag mit unterschiedlichen Stärken in die Messkippschaufel injizieren und die Genauigkeit der Niederschlagserkennung verbessern kann. Es eignet sich für Anlässe, die eine hochpräzise Messung erfordern.

6.Arbeitsumgebungsbedingungen des Kippschaufel-Regenmessers

Der Regenmesser der Kippschaufel sol lte unter den folgenden Umgebungsbedingungen normal funktionieren:

- Temperatur: 0℃~55℃.

- Relative Luftfeuchtigkeit: nicht mehr als 95 % (40℃ Kondensation)

Umgebungen mit hohen Temperaturen, niedrigen Temperaturen und hoher Luftfeuchtigkeit können die Leistung der mechanischen Teile und elektronischen Komponenten des Regenmessers beeinträchtigen und zu einer verminderten Genauigkeit oder Fehlfunktionen führen. Daher sol lte bei der Auswahl sichergestellt werden, dass das Gerät in der erwarteten Betriebsumgebung stabil arbeiten kann.

Fazit

Die Auswahl von Niederschlagsbeobachtungsinstrumenten sol lte auf einer umfassenden Betrachtung spezifischer Anwendungsszenarien und Bedürfnisse basieren. Aufgrund seiner hohen Genauigkeit, Zuverlässigkeit und breiten Anwendbarkeit ist der Kippschaufel-Regenmesser zur ersten Wahl für die Niederschlagsbeobachtung geworden, insbesondere in den Bereichen Meteorologie, Hydrologie und Landwirtschaft. Die Auswahl sol lte sich auf das Design des Regenanschlusses, das Genauigkeitsniveau, das Auflösungsvermögen, den Messbereich der Niederschlagsintensität, das Design der internen Struktur und die Bedingungen der Arbeitsumgebung konzentrieren, um sicherzustellen, dass die Ausrüstung den tatsächlichen Anforderungen gerecht wird und zuverlässige Messdaten liefert.

Datenblatt zum Kippschaufel-Regenmesser

NBL-W-ARS-Tipping-bucket-rain-gauge-instruction-manual.pdf

NBL-W-RS-Rain-sensors-instruction-manual-V4.0.pdf

NBL-W-DRS-Double-Tipping-Bucket-Rain-Sensor-Instruction-Manual.pdf

Datenblatt zum piezoelektrischen Regenmesser

NBL-W-PRS-Piezoelectric-Rain-Sensor-Operator's-Handbuch.pdf