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是否要对降水强度进行算法校正-翻斗式雨量筒

 发布时间:2022-02-24 点击量:127

液体降水(雨)是简单的机械和电子测量之一,也是最难做好、准确和有代表性的测量之一。有两种方法可以量化降雨量:数量——或累积——和强度。降雨量以英寸或毫米为单位表示为深度,以每小时降雨量表示为强度。降雨强度是造成降雨量测量误差的最大因素之一。


*泛使用的雨量计通常被称为翻斗式雨量筒。它有一个倾倒机构,位于一个漏斗的下面,当它装满一定体积的水时,这个倾倒机构可以前后倾倒。


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毫不奇怪,在一些水流失和测量变得越来越不准确之前,跷跷板机构来回倾斜的速度是有限制的。换句话说,降雨累积的测量精度取决于降雨的速度或强度


一般来说,液体降水误差的另一个重要来源是风,有时会造成高达20%的损失。RainVUE系列雨量计*的沙漏形状是专门为减轻风对集水的影响而设计的,有证据表明*它是有效的


在坎贝尔科学公司,我们开发了一种强度校正算法,并将其集成到RainVUE系列智能雨量传感器中。在本文的剩余部分,我将描述我们开发和测试该算法的方法


雨量计需要添加一些东西来进行额外的测量(即计时)和计算

所有这些都可以放入数据记录器运行的程序中。然而,为了简单易用,我们在仪表上增加了一个模块,用于进行计算,并通过SDI-12将数据传送给记录器,因此用户无需创建或维护复杂的程序。该模块还可以作为数据的备份,并在数据记录器失去通信和电源的情况下,使用内部电池继续运行一段时间

一种校正强度的方法是首先计算强度(每小时的量)。然后,根据强度,计算一个修正量。我们选择了一种更直接的方法来校正强度的累积或数量,方法是测量叶尖间隔时间(TBT),并将其用作每个叶尖降雨量的预测值。根据三丁基锡化合物和数量,通过简单的单位转换计算强度


翻斗式雨量筒--数据收集和模型开发

我们在每个RainVUE模型中使用了10个新的倾翻桶来收集数据。每个桶在12至16个固定模拟降雨率下运行三次重复(取决于模型和目标强度修正范围)。简单地通过高精度喷嘴运行测量的去离子水体积来模拟降雨

  =对于大于100毫米/小时的速率,足够的水通过每个桶,以达到每次重复1,000个尖锻

  =对于较低的速率,每次复制至少使用330个提示  (使用我们的测试设备,我们可以同时运行多达四个桶,但是对于每一个RainVUE型号,仅数据收集就需要大约1000小时或更长时间!)


利用已知的体积量和尖锻数量的精确测量以及TBT的使用数据记录仪CR6,我们拥有开发校正模型所需的所有数据。使用回归,比较了几种模型的拟合度。示例函数模型形式包括幂律和指数衰减等。通过交叉验证和收集新数据,通过相互竞争模型来测试准确性


总的来说,这个项目是一个有趣的挑战,我希望这篇文章能对开发过程提供一些见解,并展示用于创建最佳算法的强大方法,以增加高质量翻斗式雨量计的价值。