環(huán)境測(cè)試儀器

環(huán)境測(cè)試儀器外部環(huán)境對(duì)大田作物以及園林景觀中樹(shù)木、花卉的生長(zhǎng)都會(huì)產(chǎn)生較大的阻礙。因此，對(duì)外部環(huán)境的監(jiān)控在大田聯(lián)生產(chǎn)及景觀植物養(yǎng)護(hù)中尤為重要。在那個(gè)地點(diǎn)，我們向大伙兒介紹幾種國(guó)外新型的環(huán)境測(cè)試儀器。雨水酸堿度測(cè)試工具套裝該套工具能夠準(zhǔn)確地對(duì)指定地區(qū)的降雨酸堿度進(jìn)行測(cè)試，也可用于測(cè)試河流、湖泊以及自來(lái)水的酸堿度?？蛇M(jìn)行大約30次pH值測(cè)試。降雨量測(cè)量?jī)x圓錐形，標(biāo)有毫米和英寸兩種刻度。雨水酸堿度測(cè)試工具大套裝這套工具可大約進(jìn)行200次pH值測(cè)試，采納高強(qiáng)度塑料包裝箱，攜帶方便。電子降雨量測(cè)量?jī)x能夠精確地測(cè)量指定地區(qū)的降雨量。該儀器的特點(diǎn)是自身帶有一個(gè)可放在室外的集雨盒，數(shù)字顯示，并配有電池。氣象觀測(cè)儀那個(gè)儀器不僅能夠測(cè)量氣溫、降雨量，還能夠測(cè)量風(fēng)速和風(fēng)向。該儀器帶有一個(gè)木質(zhì)底座的支架，可水平放置，并配有一個(gè)高低溫度計(jì)。

目前接入地面遙測(cè)氣象儀的雨量傳感器幾乎全部采納了翻斗式雨量傳感器。廠工耐|片習(xí)對(duì)"力i斗至4位荏「1為簌■-淮;|瞬|北*|重，|，仲宜AB為斗內(nèi)水平面..1,為m■重心對(duì)□的臂長(zhǎng)a力乎拘更亡.對(duì)二營(yíng)篤長(zhǎng)-.T為翻斗轉(zhuǎn)動(dòng)角:、%*翻T丑注b芭位苣圖21翻斗結(jié)構(gòu)圖［翻斗測(cè)量降水的原理］表。則有：表。則有：1W]>(DW02h2C-2)3經(jīng)推導(dǎo)可得:翻斗的重量W0對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)軸O點(diǎn)的力矩M0為：M=Wd=Woesina當(dāng)翻斗承接有雨水，設(shè)AB為雨水的水平面，則水的重力W1對(duì)回轉(zhuǎn)軸O的轉(zhuǎn)動(dòng)力矩M1為:(2 3 1 1M1==-W］；?D-2(tga+ctga)2cos(2a)在理想條件下，要使翻斗起動(dòng)，需滿足：M1NM。<2 3 1 1 -^-?W2?D-2(tga+ctga)2cos(2a)>Woesina廠氣.'2 1cos(2a)令:oe°=h為翻斗系數(shù)，可運(yùn)算出翻斗C值C―?(tga+ctga)2^n^=f(a令:oe°=h為翻斗系數(shù)，可運(yùn)算出翻斗C值可見(jiàn)，當(dāng)翻斗的重量W0,重心高度h，寬度D等結(jié)構(gòu)參數(shù)確定后，翻斗起動(dòng)所需水量叫與起動(dòng)角a存在單一的函數(shù)關(guān)系。調(diào)劑翻斗限位釘S1、S2的位置，則可改變翻斗最大傾倒角a，從而改變翻斗的起動(dòng)承水量。常用的單斗承水量有0.1mm,0.2mm,0.5mm等。表6翻斗。值表 a 5° 10° 15° 20° 30° 40° 45 C —18.077—―6.1688——3.1547——1.8624———0.7164——―0.1815— 0 ［翻斗雨量傳感器結(jié)構(gòu)］翻斗式遙測(cè)雨量傳感器要緊由承水器、上翻斗、計(jì)量翻斗、計(jì)數(shù)翻斗和調(diào)劑螺釘、干簧管等組成。如圖22所示。圖22翻斗式遙測(cè)雨量傳感器承水器內(nèi)徑：200mm0.3mm。上翻斗和計(jì)量翻斗用有機(jī)玻璃注塑成型，內(nèi)表面光潔度專(zhuān)門(mén)高，在對(duì)稱(chēng)軸中心位置壓入不銹鋼轉(zhuǎn)軸，轉(zhuǎn)軸由寶石軸承支承，回轉(zhuǎn)角可由限位釘調(diào)劑。在上翻斗與計(jì)量翻斗之間有注塑成形的聚攏漏斗，其出水嘴鑲有一個(gè)內(nèi)徑為3mm節(jié)流銅管，銅管口伸出漏斗底面約0.5mm，使漏斗在水流完時(shí)的殘留水量不多于三滴。上翻斗與聚攏翻斗的要緊作用是使不同的自然降水強(qiáng)度積聚成近似固定強(qiáng)度的降水，通過(guò)聚攏漏斗節(jié)流管，使注入計(jì)量翻斗的雨水成為流量相當(dāng)于6毫升/分的降水，以排除或減少由于自然降水強(qiáng)度的變化而引起的動(dòng)態(tài)測(cè)量誤差。計(jì)數(shù)翻斗是兩個(gè)對(duì)稱(chēng)的方形漏斗，用尼龍注塑成型。在其不銹鋼轉(zhuǎn)軸上方裝有一小型磁鋼，其極性與轉(zhuǎn)軸垂直?？拷配摰闹Ъ苌涎b有干簧管繼電器。干簧管繼電器是由一組封裝在充有惰性氣體的玻璃管中的導(dǎo)磁簧片組成的開(kāi)關(guān)元件，在磁鋼作用下磁化而導(dǎo)致簧片觸點(diǎn)閉合。雨水由承水器聚攏，通過(guò)裝有小圓護(hù)網(wǎng)的小漏斗及其下端的引流管注入上翻斗。當(dāng)上翻斗承積的水量到達(dá)一定量值時(shí)，上翻斗翻倒，雨水通過(guò)聚攏漏斗流入計(jì)量翻斗。當(dāng)計(jì)量翻斗的雨量承積到相當(dāng)于0.1毫米降水時(shí)，計(jì)量翻斗翻倒，把雨水倒入計(jì)數(shù)翻斗，使計(jì)數(shù)翻斗翻轉(zhuǎn)一次，計(jì)數(shù)翻斗轉(zhuǎn)軸上方的小磁鋼就對(duì)干簧管掃描，使簧片觸點(diǎn)因磁化而瞬時(shí)閉合一次。為了減小同步誤差，一樣將上翻斗翻轉(zhuǎn)所需水量調(diào)劑為計(jì)量翻斗翻轉(zhuǎn)所需水量的7/10。實(shí)際調(diào)試結(jié)果說(shuō)明，可使降水強(qiáng)度小于4mm/分的測(cè)量誤差不大于3%，測(cè)量準(zhǔn)確度比單個(gè)翻斗有較大的提高。［測(cè)量電路］干簧繼電器提供的是計(jì)數(shù)脈沖信號(hào)，因而在數(shù)據(jù)采集板上專(zhuān)門(mén)設(shè)置了一個(gè)輸入口，專(zhuān)為輸入這類(lèi)不定時(shí)的觸發(fā)信號(hào)。該輸入口帶有信號(hào)整形、狀態(tài)翻轉(zhuǎn)、喚醒值守（由于其它通道均設(shè)為定時(shí)采樣）以及計(jì)時(shí)和儲(chǔ)存功能。單片微機(jī)對(duì)輸入的信號(hào)進(jìn)行計(jì)數(shù)，通過(guò)數(shù)據(jù)處理得到累計(jì)降水量、降水時(shí)數(shù)和降水強(qiáng)度測(cè)量結(jié)果。翻斗式雨量傳感器的機(jī)械制造誤差較大，而且調(diào)準(zhǔn)計(jì)量翻斗的起動(dòng)傾角比較困難。不適合測(cè)小雨。在外界風(fēng)沙嚴(yán)峻時(shí)，由于風(fēng)的附加力距的阻礙還容易顯現(xiàn)錯(cuò)誤記錄。

［翻斗測(cè)量降水的誤差來(lái)源］雨量計(jì)的測(cè)量誤差可分為動(dòng)態(tài)誤差和靜態(tài)誤差兩類(lèi)。動(dòng)態(tài)誤差是在實(shí)際測(cè)量中由于自然條件不同所造成的誤差；靜態(tài)誤差則是儀器固有的。*翻斗誤差當(dāng)翻斗內(nèi)盛積的水量達(dá)到起動(dòng)值W1時(shí)，翻斗就要翻轉(zhuǎn)，傾倒斗內(nèi)所盛積的水。但每翻轉(zhuǎn)一次傾倒出的水量為。:-q+Aw式中，q為倒水后在斗內(nèi)殘存的水量，式中，q為倒水后在斗內(nèi)殘存的水量，Aw為翻斗從開(kāi)始翻轉(zhuǎn)到中間隔板越過(guò)進(jìn)水口這段時(shí)刻連續(xù)進(jìn)入斗內(nèi)的水量。翻斗在翻轉(zhuǎn)過(guò)程中的進(jìn)水量受降水強(qiáng)度h的阻礙，即：Aw=h'AtOAt是翻斗從起動(dòng)到中間隔板越過(guò)進(jìn)水嘴的時(shí)刻，是由翻斗材料、翻斗質(zhì)量等制約的儀器常數(shù)。采納輕質(zhì)木料，薄的斗壁，可使翻斗的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量減小，從而可縮短△《，以減小誤差。依照實(shí)驗(yàn)，△《約為0.22?0.24s。另一方面，由于自然降水強(qiáng)度h是隨機(jī)變量，因而Aw也時(shí)大時(shí)小，從而阻礙每斗傾倒的水量9，由此可帶來(lái)較大的測(cè)量誤差。測(cè)試說(shuō)明，在翻斗雨量計(jì)的雨強(qiáng)適應(yīng)范疇內(nèi)，由于降雨強(qiáng)度不同，能夠產(chǎn)生約2%的誤差，最大可達(dá)16%。為了使9接近常數(shù)，西德新型翻斗雨量計(jì)通過(guò)在聚攏漏斗內(nèi)設(shè)置緩沖過(guò)濾器，使進(jìn)入翻斗的雨水強(qiáng)度比較平均。而SL型翻斗雨量傳感器采納增加一個(gè)上翻斗和聚攏漏斗的方法。但有些廠商和業(yè)務(wù)部門(mén)則寧可生產(chǎn)和使用計(jì)量較大的單翻斗。*濺水誤差包括承水器向外濺水和地面向承水器濺水所造成的測(cè)量誤差。因此，承水器的邊沿都設(shè)計(jì)成刀刃狀，承水器也要有一定的深度，以幸免落入承水器的水再濺出。另外，承水口高出地面一定的高度，可有效防止地面濺起的水落入承雨器內(nèi)。盡管在儀器設(shè)計(jì)和安裝上采取了一系列措施，遇到大雨或暴雨時(shí)，濺水造成的降水量測(cè)量誤差仍是不可幸免的，大約為0.1?0.2mm。*蒸發(fā)誤差微量降水的蒸發(fā)誤差要比大雨時(shí)大得多。極微量的降水可能只附著在承水器上，還沒(méi)有流入翻斗就蒸發(fā)掉了。蒸發(fā)誤差與降水強(qiáng)度、氣象條件、臺(tái)站地理位置及儀器的結(jié)構(gòu)、材料等有關(guān)。研究說(shuō)明，各種類(lèi)型的雨量器由于蒸發(fā)引起的平均誤差是年降水量的3%?6%，單次觀測(cè)誤差是0.3?0.5口口。為了減小蒸發(fā)的阻礙，一樣要求承水器接水面光滑或使用實(shí)時(shí)自動(dòng)測(cè)量系統(tǒng)。*風(fēng)造成的誤差風(fēng)是阻礙降水量測(cè)量準(zhǔn)確性的要緊緣故。近地層的風(fēng)有較強(qiáng)的上升運(yùn)動(dòng)，雨量器的阻擋也會(huì)使水平方向的氣流產(chǎn)生上升運(yùn)動(dòng)。試驗(yàn)說(shuō)明，在平均情形下，若2m高處測(cè)得的降雨量為100mm，在5m高處測(cè)為97mm，在25m高處測(cè)就只有87mm了。因此，世界氣象組織建議，雨量器承水口高度應(yīng)盡可能低一些，低到能有效防止地面濺水為度。另外，風(fēng)速較大時(shí)，將有部分降水被風(fēng)刮走而沒(méi)有落入承水器內(nèi)，導(dǎo)致儀器的測(cè)量值總是偏小，其大小與風(fēng)速大小和降雨強(qiáng)度有關(guān)。近地面風(fēng)隨高度的增加而增大，若是平均降水，雨量器收集的降雨量隨著儀器承水口高度的增加而減小。中國(guó)氣象局的有關(guān)資料說(shuō)明，風(fēng)造成的降水測(cè)量誤差可在總降水量的10%以上。應(yīng)在雨量器的周?chē)仓眠m當(dāng)?shù)姆里L(fēng)罩，例如尼夫防護(hù)罩，以提高測(cè)量準(zhǔn)確度。雨水濺失、蒸發(fā)缺失和風(fēng)的阻礙是承水式降水測(cè)量?jī)x器的三種要緊誤差來(lái)源，都屬于動(dòng)態(tài)誤差。下面討論靜態(tài)誤差。*承水口的公差變形引起的承水口截面積變小，將直截了當(dāng)阻礙到進(jìn)水量的變化，使收集到的降水量減少。*沾水誤差雨量計(jì)的承水器、漏斗、上翻斗都可能沾水，使得測(cè)量值偏小。不同儀器的材質(zhì)沾水量不一樣。一樣，承水器及漏斗沾水量可達(dá)2mL?3mL。沾水量的大小與承水的時(shí)刻長(zhǎng)短、器壁的光滑程度有關(guān)。因此，雨量計(jì)的沾水部位一樣應(yīng)采納憎水材料，或在材料表面涂覆一層憎水物質(zhì)。*儀器誤差由測(cè)量電路或機(jī)械轉(zhuǎn)換部分造成。儀器的測(cè)量原理不同，誤差緣故也不同。翻斗雨量計(jì)翻斗每翻轉(zhuǎn)一次才有一個(gè)信號(hào)輸出。若降雨量達(dá)不到使計(jì)量翻斗翻轉(zhuǎn)一次所需要的水量，翻斗雨量計(jì)的輸出就為零，即存在閾值誤差?？紤]轉(zhuǎn)動(dòng)軸的摩擦力矩、斗底掛水力矩、斗壁沾附水滴力矩等，起動(dòng)閾值要比設(shè)定翻轉(zhuǎn)力矩大，而且這些力矩在翻轉(zhuǎn)過(guò)程中隨機(jī)變化，從而隨機(jī)阻礙翻斗的起動(dòng)值，引入隨機(jī)誤差。磁鋼對(duì)干簧管的作用隨時(shí)刻、溫度和兩者之間的距離而變化，引起翻斗起動(dòng)值的變化，造成測(cè)量誤差。此外，翻斗在翻轉(zhuǎn)時(shí)的彈跳也容易造成干簧管的誤動(dòng)作。為此，在計(jì)量翻斗的下面，增加一個(gè)計(jì)數(shù)翻斗，磁鋼安裝在計(jì)數(shù)翻斗上，計(jì)數(shù)翻斗只要跟隨計(jì)量翻斗同步翻轉(zhuǎn)便可，從而可減小或排除上述測(cè)量誤差。*安裝和使用誤差儀器安裝時(shí)，承水口必須與地面平行。否則，會(huì)使承水口在水平方向上的有效截