液體降水(雨)是簡單的機(jī)械和電子測量之一，也是最難做好、準(zhǔn)確和有代表性的測量之一。有兩種方法可以量化降雨量:數(shù)量——或累積——和強(qiáng)度。降雨量以英寸或毫米為單位表示為深度，以每小時(shí)降雨量表示為強(qiáng)度。降雨強(qiáng)度是造成降雨量測量誤差的最大因素之一。

*泛使用的雨量計(jì)通常被稱為翻斗式雨量筒。它有一個(gè)傾倒機(jī)構(gòu)，位于一個(gè)漏斗的下面，當(dāng)它裝滿一定體積的水時(shí)，這個(gè)傾倒機(jī)構(gòu)可以前后傾倒。

毫不奇怪，在一些水流失和測量變得越來越不準(zhǔn)確之前，蹺蹺板機(jī)構(gòu)來回傾斜的速度是有限制的。換句話說，降雨累積的測量精度取決于降雨的速度或強(qiáng)度

一般來說，液體降水誤差的另一個(gè)重要來源是風(fēng)，有時(shí)會(huì)造成高達(dá)20%的損失。RainVUE系列雨量計(jì)*的沙漏形狀是專門為減輕風(fēng)對集水的影響而設(shè)計(jì)的，有證據(jù)表明*它是有效的

在坎貝爾科學(xué)公司，我們開發(fā)了一種強(qiáng)度校正算法，并將其集成到RainVUE系列智能雨量傳感器中。在本文的剩余部分，我將描述我們開發(fā)和測試該算法的方法

雨量計(jì)需要添加一些東西來進(jìn)行額外的測量(即計(jì)時(shí))和計(jì)算

所有這些都可以放入數(shù)據(jù)記錄器運(yùn)行的程序中。然而，為了簡單易用，我們在儀表上增加了一個(gè)模塊，用于進(jìn)行計(jì)算，并通過SDI-12將數(shù)據(jù)傳送給記錄器，因此用戶無需創(chuàng)建或維護(hù)復(fù)雜的程序。該模塊還可以作為數(shù)據(jù)的備份，并在數(shù)據(jù)記錄器失去通信和電源的情況下，使用內(nèi)部電池繼續(xù)運(yùn)行一段時(shí)間

一種校正強(qiáng)度的方法是首先計(jì)算強(qiáng)度(每小時(shí)的量)。然后，根據(jù)強(qiáng)度，計(jì)算一個(gè)修正量。我們選擇了一種更直接的方法來校正強(qiáng)度的累積或數(shù)量，方法是測量葉尖間隔時(shí)間(TBT)，并將其用作每個(gè)葉尖降雨量的預(yù)測值。根據(jù)三丁基錫化合物和數(shù)量，通過簡單的單位轉(zhuǎn)換計(jì)算強(qiáng)度

翻斗式雨量筒--數(shù)據(jù)收集和模型開發(fā)

我們在每個(gè)RainVUE模型中使用了10個(gè)新的傾翻桶來收集數(shù)據(jù)。每個(gè)桶在12至16個(gè)固定模擬降雨率下運(yùn)行三次重復(fù)(取決于模型和目標(biāo)強(qiáng)度修正范圍)。簡單地通過高精度噴嘴運(yùn)行測量的去離子水體積來模擬降雨

  =對于大于100毫米/小時(shí)的速率，足夠的水通過每個(gè)桶，以達(dá)到每次重復(fù)1，000個(gè)尖鍛

  =對于較低的速率，每次復(fù)制至少使用330個(gè)提示  (使用我們的測試設(shè)備，我們可以同時(shí)運(yùn)行多達(dá)四個(gè)桶，但是對于每一個(gè)RainVUE型號，僅數(shù)據(jù)收集就需要大約1000小時(shí)或更長時(shí)間！)

利用已知的體積量和尖鍛數(shù)量的精確測量以及TBT的使用數(shù)據(jù)記錄儀CR6，我們擁有開發(fā)校正模型所需的所有數(shù)據(jù)。使用回歸，比較了幾種模型的擬合度。示例函數(shù)模型形式包括冪律和指數(shù)衰減等。通過交叉驗(yàn)證和收集新數(shù)據(jù)，通過相互競爭模型來測試準(zhǔn)確性

總的來說，這個(gè)項(xiàng)目是一個(gè)有趣的挑戰(zhàn)，我希望這篇文章能對開發(fā)過程提供一些見解，并展示用于創(chuàng)建最佳算法的強(qiáng)大方法，以增加高質(zhì)量翻斗式雨量計(jì)的價(jià)值。