如何選擇降水量觀測儀器？
常見的降水量觀測儀器有哪些？
降水量觀測儀器依據(jù)工作原理和結(jié)構(gòu)組成分為了多種類型，其中最常見的是翻斗式雨量計、光學(xué)雨量計和壓電式雨量計。
① 翻斗式雨量計是通過一個傾斜漏斗來收集雨水，在一定量的雨水進(jìn)入漏斗后，下面的翻斗會傾斜并傾倒其中的水，此時會被感應(yīng)器檢測到，從而來確定降雨量。
② 光學(xué)雨量計利用光學(xué)原理來測量降雨量。傳感器內(nèi)部包含光源和接收器，通過測量光線的衰減來確定降雨量。
③ 壓電式雨量計通過壓電效應(yīng)來測量降雨量。雨滴落在傳感器表面時會產(chǎn)生壓力變化，壓電材料會產(chǎn)生電荷輸出，通過測量電荷的變化來確定降雨量。
孰優(yōu)孰劣？
光學(xué)雨量計與壓電式雨量計體積小巧、方便安裝，但它們都有一個共同的缺點——“精度差”。
對于光學(xué)雨量計而言，日積月累的灰塵、樹葉稍微擺動造成的光影，只要是光路有哪怕一點點的偏差，就會導(dǎo)致反射光的角度和強(qiáng)度測量出現(xiàn)誤差。
對于壓電式雨量計來說，不僅難以監(jiān)測到小雨強(qiáng)（毛毛雨、太陽雨），在野外長期監(jiān)測時受到風(fēng)、灰塵、振動等環(huán)境因素的影響也易導(dǎo)致誤報，有時還會將沙塵天氣誤判有雨，且測量數(shù)據(jù)受到雨滴大小、形狀、速度等特性的影響，降低了測量的準(zhǔn)確性。
為什么會將沙塵暴誤判為降雨？
由于壓電式雨量計是利用壓電陶瓷的壓電效應(yīng)來測量雨量，沙塵天氣中的風(fēng)沙等雜物撞擊傳感器表面會產(chǎn)生和雨滴碰撞時類似的壓力變化，傳感器會誤判為雨滴撞擊，從而誤判有雨。
翻斗式雨量計相較于其它集中類型的雨量計唯一的不足就是體積較大，但在其他方面有著其他類型雨量計無可比擬的優(yōu)勢。它測量高效、靈敏度好、防護(hù)性強(qiáng)，而且，最重要的是精度高！它能實時、準(zhǔn)確地記錄降水量，不受灰塵、陰影的影響，搭配精心設(shè)計的翻斗結(jié)構(gòu)和精確的計數(shù)系統(tǒng)，即使在惡劣的天氣條件下也能保持高精度測量。
我們都知道監(jiān)測降水量最重要的是什么？肯定是精度！
降水量觀測儀器的準(zhǔn)確度直接關(guān)系到所測量數(shù)據(jù)的可靠性，特別在人工降雨的效果檢驗和水文、水利方面，其測量的準(zhǔn)確度顯得尤為重要。降水量觀測儀器所測量的數(shù)據(jù)不僅是研究水文循環(huán)系統(tǒng)的基礎(chǔ)資料，也是水資源管理和防洪減災(zāi)的重要依據(jù)。因此，精度高的翻斗式雨量計無疑是降水量觀測的第一選擇。
此外，光學(xué)雨量計依賴于光學(xué)技術(shù)和電子元件，雖然設(shè)計上少了日常維護(hù)的需求，如果設(shè)備出現(xiàn)故障，其維修和校準(zhǔn)更為復(fù)雜和昂貴，翻斗式雨量計結(jié)構(gòu)簡單可靠，易于清潔和更換部件，降低了使用成本和維護(hù)難度，使用時也不需要復(fù)雜的設(shè)置和調(diào)試過程。
如何選擇翻斗式雨量計？
市面上的翻斗式雨量計很多，各家有各家的賣點，熙熙攘攘，用戶選起來也是左右為難，那用戶應(yīng)該如何挑選出一款優(yōu)秀的翻斗式雨量計呢？
別擔(dān)心，你想到的問題國家也幫你想到了，因此國家標(biāo)準(zhǔn)降水量觀測儀器（GB/T 21978.2 - 2014）對翻斗式雨量計的生產(chǎn)、檢測和使用提供了統(tǒng)一的技術(shù)規(guī)范和質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)，參考它選設(shè)備，準(zhǔn)沒錯。
接下來，我們就帶著大家，根據(jù)國家標(biāo)準(zhǔn)給大家好好科普下該如何選擇翻斗式雨量計，讓大家在購買的時候精準(zhǔn)避雷。
翻斗式雨量計避雷第一步：先看承雨口
承雨口是影響翻斗式雨量計測量精度的最重要因素，只有符合國家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的承雨口才能保障測量數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性。由于翻斗式雨量計是通過計算單位面積在某段時間內(nèi)的降水量來進(jìn)行測量的，所以單位面積必須準(zhǔn)確。為了保障單位面積準(zhǔn)確性，國家降水量觀測儀器（GB/T 21978.2- 2014）中對翻斗式雨量計中承雨口的一般要求、內(nèi)徑尺寸及刃口角度進(jìn)行了詳細(xì)要求。
① 為什么承雨口徑內(nèi)徑尺寸必須是φ200mm？
翻斗式雨量計是通過將每分鐘測得的雨量除以承雨口截面積來計算每平方米的降雨量，因此承雨口徑是計算每平方米降雨量的關(guān)鍵參數(shù)。φ200mm的承雨口徑能夠能對不同地區(qū)、不同降雨類型（小雨、中雨、大雨、暴雨等）的降水進(jìn)行有效收集和測量，所獲取的數(shù)據(jù)能更好地反映當(dāng)?shù)氐膶嶋H降雨情況，既不會因口徑過小導(dǎo)致雨水濺出或在短時間內(nèi)就溢出，影響測量結(jié)果；也不會因口徑過大使單位降雨深度對應(yīng)的雨量變化過于微小，難以精確測量。
同時，國家標(biāo)準(zhǔn)對承雨口徑進(jìn)行了統(tǒng)一規(guī)定，使得全國各地乃至全球不同地區(qū)、不同時間段的降雨數(shù)據(jù)在進(jìn)行對比和分析時，具有相同的基礎(chǔ)和標(biāo)準(zhǔn)，避免了因口徑差異導(dǎo)致的數(shù)據(jù)不可比問題。有助于不同部門、不同研究機(jī)構(gòu)之間的數(shù)據(jù)交流和共享，提高了數(shù)據(jù)的利用價值和科研效率。
市面上的翻斗式雨量計五花八門，承雨口徑也各不相同，大家在選擇時一定要嚴(yán)格按照國家標(biāo)準(zhǔn)，這樣才能擁有可靠的數(shù)據(jù)基礎(chǔ)。
② 為什么刃口角度必須在40°~45°之間？
前面提到了翻斗式雨量計是通過計算單位面積在某段時間內(nèi)的降水量來進(jìn)行測量的，所以單位面積必須準(zhǔn)確，“刃口”也是一個關(guān)鍵點，當(dāng)刃口角度在40°~45°范圍內(nèi)時，其形狀最鋒利，可以將承接的雨水進(jìn)行精準(zhǔn)分割，清晰地界定雨滴的落點（確保雨滴一定是落在承雨口徑內(nèi)或者承雨口徑外），避免模糊區(qū)域的產(chǎn)生。
Ps：當(dāng)雨水落下接觸到刃口時，會依據(jù)刃口的形狀和設(shè)計，均勻且有序地流入翻斗，避免雨水在承雨口處無序飛濺或漫流，確保每個翻斗所承接的雨水量一致，為精確測量降雨量提供了基礎(chǔ)。如果沒有刃口，雨水可能會隨機(jī)地流入翻斗，導(dǎo)致每個翻斗收集的雨水量差異較大。同時，刃口也有助于降低外界因素（如風(fēng)力、異物等）對雨水收集的干擾，也能阻止較大的異物直接進(jìn)入翻斗，影響翻斗的正常翻轉(zhuǎn)和測量精度。
但這樣的設(shè)計在保證質(zhì)量的同時必定增加成本，因此市面上就出現(xiàn)了用薄的不銹鋼板代替刃口或者是將不銹鋼進(jìn)行彎折做刃口的產(chǎn)品，在實際應(yīng)用中，這種以次充好的翻斗式雨量計測量精度差，測量結(jié)果誤差大。當(dāng)雨滴落在不銹鋼板時，即使再薄的不銹鋼板，也會一定的厚度，根本不能保證到底是在桶內(nèi)還是桶外，也無法達(dá)到國家標(biāo)準(zhǔn)中所提到的效果，所以我們在選擇時一定要仔細(xì)觀察。
③ 為什么對承雨口材質(zhì)及內(nèi)壁深度也有要求？
承雨口負(fù)責(zé)接收并引導(dǎo)雨水進(jìn)入雨量計進(jìn)行測量，內(nèi)部光滑不易變形的材料可以保障雨水可以順利流向漏斗，承雨口內(nèi)壁深度達(dá)到國家標(biāo)準(zhǔn)要求（承雨口深度不應(yīng)小于100mm），可以保障雨水在落入承雨口時不會因為沖擊力而濺出承雨口外，導(dǎo)致實際測量的降雨量偏小，影響測量的準(zhǔn)確性。
市面有些廠家的產(chǎn)品為節(jié)省材料，承雨口內(nèi)壁深度并不達(dá)標(biāo)（小于100mm），或者有些廠家只保證承雨口內(nèi)壁最深處100mm，但其他位置深度也不達(dá)標(biāo)，設(shè)備在使用時仍然有雨水落入再濺出的風(fēng)險。所以用戶在選擇的時候應(yīng)注意分辨，應(yīng)優(yōu)先選擇承雨口內(nèi)壁各位置深度都能達(dá)到100mm的設(shè)備；還有些廠家在材質(zhì)上偷工減料，導(dǎo)致設(shè)備在使用一段時間后就會出現(xiàn)生銹、變形情況，所以用戶也要認(rèn)真挑選。
此外一些其他設(shè)計，也可以進(jìn)一步提升了翻斗式雨量計的精度。如：出水倉采用“迷宮式”設(shè)計，防止從底部吹上的風(fēng)造成翻斗誤動作，也可搭配防風(fēng)底座做到雙重保護(hù)，徹底杜絕誤測量。搭配包邊過濾網(wǎng)能隔絕外界環(huán)境（樹葉、樹枝）干擾，防止堵塞漏斗，降低設(shè)備維護(hù)成本。
翻斗式雨量計避雷第二步：如何確保準(zhǔn)確度？
看了前邊，你一定會問，是不是只要承雨口符合我們前邊說的那幾點，翻斗式雨量計的準(zhǔn)確度肯定就達(dá)標(biāo)了呢？肯定沒有這么簡單，承雨口符合國家標(biāo)準(zhǔn)只是翻斗式雨量計精度可以達(dá)標(biāo)的基礎(chǔ)要求，而如何判斷準(zhǔn)確度是否達(dá)標(biāo)，最簡單的方法就是看有沒有權(quán)威機(jī)構(gòu)出具的檢測報告。
國家標(biāo)準(zhǔn)中指出，當(dāng)降雨強(qiáng)度在0.01 mm/min~4.0 mm/min范圍內(nèi)變化時，根據(jù)誤差大小，翻斗式傳感器準(zhǔn)確度被劃分為三個等級。
因此大家在和商家確認(rèn)準(zhǔn)確度等級時，口說無憑，一定要以專業(yè)機(jī)構(gòu)的檢測報告為準(zhǔn)!
翻斗式雨量計避雷第三步：區(qū)分不同分辨力
為什么需要有不同分辨力？
1、滿足不同精度要求的測量場景。如：在氣象科學(xué)研究領(lǐng)域，研究人員需要詳細(xì)了解降雨的各種特征和變化規(guī)律，0.1mm分辨率的翻斗式雨量計能夠捕捉到極其細(xì)微的雨量變化，有助于深入研究天氣系統(tǒng)的演變和氣候模型的改進(jìn)；在一些對降雨精度要求不是特別苛刻，更關(guān)注降雨的大致量級和趨勢的日常應(yīng)用場景中，如城市防汛監(jiān)測、農(nóng)業(yè)灌溉指導(dǎo)等，使用相對較低分辨率(0.2mm或0.5mm分辨率)的設(shè)備就能夠滿足需求。
2、適應(yīng)不同降雨強(qiáng)度范圍。對于小雨、毛毛雨或微量降雨的測量，需要高分辨率（如0.1mm）的雨量計來更敏銳地捕捉雨量變化，避免因分辨率過低而無法準(zhǔn)確測量或遺漏小雨量數(shù)據(jù)的情況；在大雨或暴雨天氣條件下，降雨強(qiáng)度較大，雨量變化迅速，較低分辨率的設(shè)備則能夠在短時間內(nèi)處理較大的雨水量，并且不會因為頻繁的微小雨量變化而導(dǎo)致數(shù)據(jù)記錄過于密集和復(fù)雜，可以更有效地反映強(qiáng)降雨過程中的雨量變化。
翻斗式雨量計避雷第四步：確認(rèn)降雨量測量強(qiáng)度范圍
翻斗式雨量計的工作原理和機(jī)械結(jié)構(gòu)決定了其在一定的降雨強(qiáng)度范圍內(nèi)能夠保持較高的測量精度和穩(wěn)定性，當(dāng)降雨強(qiáng)度超出這個范圍時，可能會出現(xiàn)翻斗翻轉(zhuǎn)過快或過慢、雨水飛濺、殘留等問題，從而影響測量的準(zhǔn)確性，因此翻斗式雨量計在使用時應(yīng)明確降雨強(qiáng)度，確保在該范圍內(nèi)更好地發(fā)揮其性能。
翻斗式雨量計避雷第五步：看內(nèi)部結(jié)構(gòu)
單翻斗雨量計設(shè)計簡潔，由一個漏斗和一個翻斗組成，便于安裝和維護(hù)；雙翻斗雨量計采用上下兩層翻斗，上層為過渡翻斗，下層為計量翻斗，可以將強(qiáng)度不同的自然降水持續(xù)而均勻地注入到計量翻斗，提高降水檢測的準(zhǔn)確度。大家根據(jù)需求，靈活選擇。
翻斗式雨量計避雷最后一步：看工作環(huán)境條件
溫度和空氣相對濕度也是影響雨量計工作的重要因素。翻斗式雨量計內(nèi)部包含多種機(jī)械部件和電子元件，如翻斗、軸套、干簧管、信號傳輸線路等，高溫/低溫會使材料的膨脹、收縮系數(shù)不可控，導(dǎo)致部件變形、磨損加劇、精度下降或出現(xiàn)故障等，高濕度環(huán)境容易使電子元件受潮，導(dǎo)致絕緣性能下降、短路、腐蝕等問題，影響雨量計的電氣性能和信號傳輸?shù)臏?zhǔn)確性。國家標(biāo)準(zhǔn)中對翻斗式雨量計的工作環(huán)境條件進(jìn)行規(guī)定，能夠確保這些部件的物理性能和化學(xué)穩(wěn)定性能夠保持相對穩(wěn)定，從而保證翻斗式雨量計的正常運(yùn)行和測量精度，同時也為用戶提供參考依據(jù)，甄別劣質(zhì)產(chǎn)品。
看完以上這六步，翻斗式雨量計怎么選，你學(xué)會了嗎？
