Thiết bị quan sát lượng mưa

Các thiết bị quan sát lượng mưa là công cụ không thể thiếu trong khí tượng và thủy văn để đo lường lượng mưa chính xác. Theo nguyên lý làm việc và thành phần cấu trúc, các công cụ quan sát lượng mưa chung chủ yếu bao gồm các loại sau:

 1. Đồng hồ đo mưa cho xô nghiêng

Nguyên lý hoạt động của đồng hồ đo mưa gầu nghiêng  

Đồng hồ đo mưa dạng xô nghiêng thu nước mưa qua một phễu nghiêng. Khi một lượng nước đã đặt trước (ví dụ 0,2 hoặc 0,5 mm) được tích tụ, xô sẽ lật và đổ nước, kích hoạt cảm biến ghi lại sự kiện mưa. Mỗi lần lật xô đại diện cho một lượng mưa cụ thể, và tổng số lần lật là tổng lượng mưa.

Ưu điểm của đồng hồ đo mưa dạng xô nghiêng

- Độ chính xác cao: có thể ghi lại lượng mưa theo thời gian thực và chính xác, không bị ảnh hưởng bởi các yếu tố bên ngoài như bụi và bóng tối.

- Bảo vệ: thiết kế chắc chắn, phù hợp sử dụng ngoài trời lâu dài, đặc biệt trong điều kiện thời tiết xấu, hiệu suất ổn định.

- Bảo trì đơn giản: cấu trúc đơn giản, dễ vệ sinh và thay thế linh kiện, giảm chi phí sử dụng và khó bảo trì.

Nhược điểm của đồng hồ đo mưa dạng xô nghiêng

- Kích thước lớn: So với các loại đồng hồ đo mưa khác, đồng hồ đo mưa dạng gầu nghiêng có kích thước lớn hơn và cần nhiều không gian lắp đặt hơn.

Các kịch bản ứng dụng của Tiền tip Đồng hồ đo mưa loại gầu

- Các trạm khí tượng, tưới tiêu nông nghiệp, giám sát thủy văn, phòng chống lũ lụt và cảnh báo sớm.

 2. Đồng hồ đo mưa quang học

Nguyên lý hoạt động của đồng hồ đo mưa quang học  

Máy đo mưa quang học sử dụng nguyên lý quang học để đo lượng mưa. Cảm biến này bao gồm một nguồn sáng và một bộ thu, đồng thời xác định lượng mưa bằng cách đo sự suy giảm ánh sáng. Khi một giọt mưa rơi lên cảm biến, nó sẽ chặn một phần ánh sáng, dẫn đến sự thay đổi cường độ ánh sáng, và hệ thống sẽ tính toán lượng mưa dựa trên sự thay đổi này.

Ưu điểm của máy đo mưa quang học

- Kích thước nhỏ gọn: dễ dàng lắp đặt cho các ứng dụng có không gian hạn chế.

- Không cần chuyển động cơ học: giảm khả năng hao mòn và hỏng hóc cơ học.

Nhược điểm của máy đo mưa quang học

- Dễ bị ảnh hưởng bởi môi trường: bụi tích tụ, lá cây đung đưa và các yếu tố bên ngoài khác sẽ ảnh hưởng đến đường đi quang học, dẫn đến sai số đo lường.

- Độ chính xác thấp: khả năng phát hiện giọt mưa nhỏ (ví dụ: mưa phùn) hạn chế và dễ gây báo động giả.

Các kịch bản ứng dụng máy đo mưa quang học

- Giám sát lượng mưa trong các môi trường trong nhà hoặc kiểm soát, ví dụ như phòng thí nghiệm, nhà kính, v.v.

 3. Đồng hồ đo mưa áp điện

Nguyên lý hoạt động của đồng hồ đo mưa áp điện  

Đồng hồ đo mưa áp điện sử dụng hiệu ứng áp điện để đo lượng mưa. Khi một giọt mưa rơi lên bề mặt cảm biến, sẽ xảy ra sự thay đổi áp suất và vật liệu áp điện tạo ra điện tích đầu ra, được đo để xác định lượng mưa.

Ưu điểm của máy đo mưa áp điện

- Phản hồi nhanh: Có khả năng bắt giọt mưa nhanh chóng, phù hợp cho các tình huống ứng dụng chính xác cao và phản ứng nhanh.

- Khả năng chống nhiễu cao: ít bị ảnh hưởng bởi các yếu tố bên ngoài như gió và tuyết, và linh hoạt hơn.

Nhược điểm của đồng hồ đo mưa áp điện

- Khó theo dõi cường độ mưa nhỏ: khả năng phát hiện giọt mưa nhỏ hạn chế (ví dụ: mưa lông lá, mưa nắng).

- Dễ bị đánh giá sai: Trong thời tiết cát, gió và cát va vào bề mặt cảm biến sẽ tạo ra sự thay đổi áp suất tương tự như giọt mưa, dẫn đến việc đánh giá sai là mưa.

- Độ chính xác hạn chế: Dữ liệu đo bị ảnh hưởng bởi các yếu tố như kích thước, hình dạng và tốc độ giọt mưa, làm giảm độ chính xác của phép đo.

Các kịch bản ứng dụng

- Giám sát khí tượng chính xác cao, lĩnh vực nghiên cứu khoa học, giám sát hệ thống thoát nước đô thị, v.v.

 Tại sao đồng hồ đo mưa áp điện lại hiểu sai cát và bụi thành mưa?

Nguyên lý hoạt động của đồng hồ đo mưa áp điện dựa trên hiệu ứng áp điện của gốm áp điện. Khi cát gió và các mảnh vụn khác trong thời tiết bụi bặm va vào bề mặt cảm biến, nó sẽ tạo ra sự thay đổi áp suất tương tự như va chạm giọt mưa, và cảm biến sẽ đánh giá nhầm đó là va chạm giọt mưa, do đó đánh giá sai rằng có mưa. Loại đánh giá sai này đặc biệt phổ biến trong việc giám sát lâu dài tại hiện trường, đặc biệt ở những khu vực có gió mạnh và cát.

 Ưu điểm và hướng dẫn lựa chọn đồng hồ đo mưa dạng gầu lật

Mặc dù có kích thước lớn, đồng hồ đo mưa dạng gô nghiêng có những ưu điểm vượt trội ở các lĩnh vực khác, đặc biệt về độ chính xác và độ tin cậy. Nó đo lường hiệu quả, nhạy cảm, bảo vệ và quan trọng nhất là chính xác! Nó ghi lại lượng mưa theo thời gian thực và chính xác, không bị ảnh hưởng bởi bụi và bóng tối. Kết hợp với cấu trúc xô đổ được thiết kế tốt và hệ thống đếm chính xác, nó duy trì các phép đo chính xác cao ngay cả trong điều kiện thời tiết xấu. Đồng hồ đo mưa dạng gầu lật tính lượng mưa trên mỗi mét vuông bằng cách chia lượng mưa đo được trên phút cho diện tích mặt cắt ngang của cửa dẫn mưa, vì vậy khẩu độ chịu mưa là tham số then chốt để tính lượng mưa trên mỗi mét vuông. Dưới đây là những lưu ý chính khi chọn đồng hồ đo mưa dạng xô nghiêng:

 1. Thiết kế đồng hồ đo mưa

Một trong những yếu tố quan trọng nhất ảnh hưởng đến độ chính xác đo của đồng hồ đo mưa dạng gầu nghiêng là cổng chịu nước mưa. Theo tiêu chuẩn quốc gia GB/T 21978.2-2014, thiết kế cửa chịu mưa phải đáp ứng các yêu cầu sau:

- Kích thước đường kính trong của lỗ chịu mưa: 200mm. Kích thước này có thể thu hút hiệu quả nhiều loại mưa khác nhau (mưa nhẹ, mưa trung bình, mưa lớn, mưa lớn, v.v.), đồng thời tránh bị bắn tung tóe hoặc tràn do cỡ đạn nhỏ, đảm bảo độ chính xác của kết quả đo.

- Góc lưỡi: 40°~45°. Khi góc của lưỡi cắt nằm trong phạm vi này, nó có thể phân chia chính xác lượng nước mưa nhận được, xác định rõ nơi giọt mưa rơi và tránh tạo ra các vùng mờ. Lưỡi cắt cũng giúp giảm thiểu sự can thiệp của các yếu tố bên ngoài (ví dụ: gió, vật thể lạ) lên việc thu gom nước mưa.

 Ps: Khi nước mưa rơi và chạm vào mép phễu, nó sẽ chảy vào phễu một cách đều đặn và có trật tự theo hình dạng và thiết kế của mép, tránh việc nước mưa bắn tung tóe hoặc khuếch tán không kiểm soát tại miệng phễu, đảm bảo mỗi phễu nhận được lượng nước mưa tương đương, cung cấp cơ sở để đo lượng mưa chính xác. Nếu không có mép, nước mưa có thể chảy ngẫu nhiên vào phễu, dẫn đến sự khác biệt lớn về lượng nước mưa thu thập được từ mỗi phễu. Đồng thời, lưỡi cắt cũng giúp giảm thiểu sự can thiệp của các yếu tố bên ngoài (ví dụ: gió, vật thể lạ, v.v.) lên việc thu gom nước mưa, đồng thời ngăn chặn các vật thể lạ lớn hơn trực tiếp đi vào xô đổ nước, điều này có thể ảnh hưởng đến việc lật bình thường của xô và độ chính xác của phép đo. 

- Chất liệu và độ sâu của tường trong: Cửa chứa nước mưa nên được làm từ vật liệu không dễ biến dạng, với thành trong mịn và độ sâu không dưới 100mm, nhằm ngăn nước mưa bắn ra khỏi miệng chứa nước mưa do lực va đập, điều này ảnh hưởng đến độ chính xác của phép đo.

 2. Đảm bảo độ chính xác

Theo tiêu chuẩn quốc gia, độ chính xác của đồng hồ đo mưa dạng gầu nghiêng được chia thành ba cấp độ như sau:

Việc lựa chọn nên dựa trên nhu cầu thực tế để chọn mức độ chính xác phù hợp, đặc biệt đối với nghiên cứu khoa học khí tượng và các lĩnh vực khác, nên chọn độ chính xác cao hơn của thiết bị loại I.

 3. Lựa chọn công suất phân giải của đồng hồ đo mưa gầu lật

Độ phân giải của đồng hồ đo mưa gầu lật được chia thành bốn thông số kỹ thuật: 0.1mm, 0.2mm, 0.5mm, 1.0mm, độ phân giải khác nhau cho từng tình huống ứng dụng:

- 0,1mm: Phù hợp cho nghiên cứu khoa học khí tượng, có khả năng ghi lại những thay đổi cực kỳ tinh tế của lượng mưa, giúp nghiên cứu sâu về sự tiến hóa của các hệ thống thời tiết và cải thiện các mô hình khí hậu.

- 0,2mm/0,5mm: Phù hợp cho các tình huống ứng dụng hàng ngày như giám sát kiểm soát lũ đô thị, hướng dẫn tưới nông nghiệp, v.v., có khả năng đáp ứng nhu cầu về cường độ và xu hướng lượng mưa ước lượng.

- 1.0mm: áp dụng cho các cảnh có yêu cầu độ chính xác thấp hơn, như giám sát thủy văn khu vực rộng lớn.

 4. Phạm vi đo cường độ mưa

Đồng hồ đo mưa dạng xô nghiêng nên duy trì độ chính xác đo cao trong phạm vi cường độ mưa từ 0,01 mm/phút đến 4,0 mm/phút. Ngoài phạm vi này, có thể xảy ra các vấn đề như xô đổ quay quá nhanh hoặc quá chậm, mưa bắn tung tóe, nước còn lại, v.v., ảnh hưởng đến độ chính xác của phép đo.

Đồng hồ đo mưa áp điện duy trì độ chính xác đo cao trong phạm vi cường độ mưa từ 0,01 mm/phút đến 8,0 mm/phút. Do đó, khi chọn một thiết bị, điều quan trọng là phải xác nhận thiết bị có khả năng hoạt động đúng trong phạm vi này và chỉ định cường độ mưa tối đa cho phép đi qua.

 5. Thiết kế cấu trúc bên trong của đồng hồ đo mưa gầu lật

- Đồng hồ đo mưa kiểu gầu lật đơn: thiết kế đơn giản, gồm phễu và gầu xô đổ, phù hợp cho các tình huống ứng dụng chung, dễ lắp đặt và bảo trì.

- Đồng hồ đo mưa kiểu gầu đôi: sử dụng hai gầu đổ, gầu trên là gầu chuyển tiếp, gầu dưới là gầu đo, có thể liên tục và đều lượng mưa tự nhiên với các cường độ khác nhau vào gầu đo, giúp tăng độ chính xác trong việc phát hiện mưa. Nó phù hợp cho các dịp đòi hỏi đo lường chính xác cao.

 6. Điều kiện môi trường làm việc của đồng hồ đo mưa xô nghiêng

Đồng hồ đo mưa dạng gầu lật nên hoạt động bình thường trong các điều kiện môi trường sau:

- Nhiệt độ: 0°C~55°C.

- Độ ẩm tương đối: không vượt quá 95% (ngưng tụ 40°C)

Nhiệt độ cao, nhiệt độ thấp và độ ẩm cao có thể ảnh hưởng đến hiệu suất của các bộ phận cơ khí và linh kiện điện tử của đồng hồ đo mưa, dẫn đến giảm độ chính xác hoặc sự cố. Do đó, cần lựa chọn để đảm bảo thiết bị có thể hoạt động ổn định trong môi trường vận hành dự kiến.

 Kết luận

Việc lựa chọn các thiết bị quan sát lượng mưa nên dựa trên việc xem xét toàn diện các kịch bản ứng dụng cụ thể và nhu cầu. Với độ chính xác cao, độ tin cậy và ứng dụng rộng rãi, đồng hồ đo mưa dạng gầu lật đã trở thành lựa chọn hàng đầu cho quan sát lượng mưa, đặc biệt trong các lĩnh vực khí tượng, thủy văn và nông nghiệp. Việc lựa chọn nên tập trung vào thiết kế cổng chịu mưa, mức độ chính xác, công suất phân giải, phạm vi đo cường độ mưa, thiết kế cấu trúc bên trong và điều kiện môi trường làm việc để đảm bảo thiết bị có thể đáp ứng nhu cầu thực tế và cung cấp dữ liệu đo đáng tin cậy.

Bảng thông số kỹ thuật đồng hồ đo mưa cho xô đổ

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

Bảng thông số kỹ thuật Máy đo mưa áp điện

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