專利名稱：能夠分辨降水強(qiáng)度、雨雪兩用傳感器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種能夠分辨降水強(qiáng)度，雨雪兩用傳感器，主要用于降水水樣的采集，也可用于防雨防雪等方面。
至今為止降水傳感器，一種是網(wǎng)狀傳感器，工作時(shí)，它是靜止不動(dòng)的，落雨時(shí)，雨滴將兩用電極短路在一起，便形成一個(gè)電信號(hào)。它的主要缺點(diǎn)是1、靈敏度差，一個(gè)好的傳感器應(yīng)該是下雨時(shí)立刻有電信號(hào)輸出，雨停時(shí)，電信號(hào)立即消失。而該傳感器在雨停以后，只要雨水未干，就一直有電信號(hào)輸出。2、抗干擾性能差，例如，當(dāng)鳥糞落在傳感器上時(shí)，同樣有電信號(hào)輸出，只要鳥糞不干，就一直有電信號(hào)輸出，造成采樣系統(tǒng)的誤動(dòng)作，如開蓋污染樣品瓶。3、不能采雪，由于雪的電阻值比水大許多倍，雖然雪可以落在傳感器上，但沒有電信號(hào)輸出。4、壽命短，由于該種傳感器是用敷銅板制成的，經(jīng)受不了夏季陽光近90℃的蒸烤和冬季零下40℃的嚴(yán)寒，敷銅板將很快變形，電極脫落損壞。
另一種旋轉(zhuǎn)式傳感器，其輸出電信號(hào)是一個(gè)與降水強(qiáng)度無關(guān)的平直信號(hào)，沒有分辨降水強(qiáng)度的能力，在這一點(diǎn)上與網(wǎng)狀傳感器沒有什么區(qū)別。因而，它也不能很有效的克服陣雨、毛毛雨、鳥糞等一些沒有采集價(jià)值的濕物的干擾。由于其結(jié)構(gòu)是采用了在敷銅板上腐蝕出A、B兩極，因而，壽命短且不能采雪。
本實(shí)用新型的目的是要提供一種能夠分辨降水強(qiáng)度，雨雪兩用傳感器，它能將雨雪轉(zhuǎn)換為與之成正比的電脈沖信號(hào)，從而有效的克服以上兩種傳感器的缺點(diǎn)，保證雨水采樣系統(tǒng)可靠工作。
本實(shí)用新型傳感器由檢測(cè)器，加熱器和電路部分組成，在檢測(cè)器上有A極和B極與電路相接，A極是一種傘形網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，B極也有與A極形狀相似的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，A極與B極的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)均采用1.5至2mm的不銹鋼板或鋁板等導(dǎo)電性能好的材料制成，兩個(gè)極均采用環(huán)氧樹脂粘合在絕緣材料上，并固定在電機(jī)軸上。A極與電機(jī)軸之間以電刷相連并接地，B極由電刷引出接＋24V，利用傘形極形成的避雨空間，安裝電刷，加熱器，電機(jī)。其中，加熱器用于冬季采雪時(shí)加熱用，最后在電機(jī)下方的空間安裝傳感器線路板。需要說明的是，該傳感器的結(jié)構(gòu)中間的圓錐部分是A極在上，B極在下，以絕緣材料絕緣。A、B兩極的網(wǎng)狀部分則在一個(gè)平面上，平行排列，以空氣絕緣。網(wǎng)狀部分的面積與降水時(shí)的靈敏度成正比，面積越大，靈敏度越高。網(wǎng)狀部分A、B兩極之間的間隙與靈敏度成反比，間隙越小，靈敏度越高。同時(shí)這種網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)便于雪花的降落和積存。A極中間的圓錐部分便于降雨時(shí)雨水的分切和甩向。同時(shí)可以造一個(gè)較好的避雨空間來安裝有關(guān)的電機(jī)、加熱器等。
本實(shí)用新型工作原理是這樣的無雨時(shí)，該傳感器處于靜止?fàn)顟B(tài)。當(dāng)雨滴落在傳感器的網(wǎng)狀環(huán)上跨接A、B兩極時(shí)，電路接通，電機(jī)帶動(dòng)傳感器立刻旋轉(zhuǎn)，利用離心力將水滴由A極甩向B極，雨點(diǎn)越大、雨點(diǎn)個(gè)數(shù)越多，需要甩干的時(shí)間越長(zhǎng)，A、B兩極跨接的時(shí)間越長(zhǎng)，輸出的電脈沖個(gè)數(shù)越多。雨點(diǎn)越小或雨點(diǎn)個(gè)數(shù)越少，需甩干的時(shí)間越短。A、B兩極跨接的時(shí)間越短，輸出電脈沖的個(gè)數(shù)越少。只要有雨，傳感器就一直旋轉(zhuǎn)下去，電路就一直有脈沖信號(hào)輸出。雨停后，傳感器將最后一滴水甩干，無脈沖信號(hào)輸出，傳感器停止旋轉(zhuǎn)。下雪時(shí)，加熱器加熱(5℃以上即可)雪在傳感器上變?yōu)樗?，然后一切過程與雨信號(hào)變?yōu)殡娒}沖信號(hào)的過程相同。
下面將結(jié)合附圖作進(jìn)一步的描述

圖1是本實(shí)用新型傳感器的剖視圖圖2是圖1的俯視圖圖3是圖2的C向剖視圖圖4是本實(shí)用新型傳感器的電路原理圖參照?qǐng)D1、A極(1)是由一個(gè)錐型體延伸出的四個(gè)翅并在四個(gè)翅上固定多條圓環(huán)構(gòu)成一種傘形網(wǎng)狀電極，B極(2)也是一個(gè)類似的網(wǎng)狀電極。兩個(gè)電極均由不生銹且導(dǎo)電性能良好的金屬材料制成并安裝在絕緣錐體(3)上。絕緣錐體(3)直聯(lián)于電機(jī)(7)的軸上。A極(1)的導(dǎo)電圓環(huán)與B極(2)的導(dǎo)電圓環(huán)互相之間靠得近但又互相絕緣，A極(1)通過雙面電刷(10)與電機(jī)(7)的軸相連并接傳感器路板(9)上，B極(2)通過電刷(5)接傳感器路板(9)。加熱器位于B極下方，安裝在絕緣板(6)上，電機(jī)(7)安裝在絕緣板(6)上，圓環(huán)形外殼(8)固定在絕緣板(6)上，傳感器(9)位于外殼(8)內(nèi)部下方。
圖2是圖1的俯視圖，它反映了傘形網(wǎng)狀極有四個(gè)對(duì)稱的網(wǎng)狀區(qū)間。
圖3是圖2的C向剖視圖，它反映了A、B的四周網(wǎng)狀部分是處在同一平面上。
圖1、圖2、圖3清楚的反映了整個(gè)傳感器的機(jī)械結(jié)構(gòu)，傳感器中間的圓錐部分便于降水時(shí)雨水的分切和甩向，這部分是A極在上，B極在下，兩極以絕緣材料絕緣，傳感器四周的網(wǎng)狀部分便于雪花的降落和積存及靜止時(shí)雨水的檢測(cè)。這部分A、B兩極處于同一個(gè)平面，平行排列，以空氣絕緣。且網(wǎng)狀部分的面積與傳感器靈敏度成正比，A、B兩極圓環(huán)之間的間隙與傳感器靈敏度成反比。
圖4是本實(shí)用新型傳感器的電路原理圖，其電路原理詳細(xì)介紹如下F1、F2、R8、C3組成一個(gè)多諧振蕩器，輸出一個(gè)頻率為F的方波脈沖信號(hào)。無雨時(shí)，A、B兩極開路，BG1的基極為“0”電位，BG1截止，BG2飽和導(dǎo)通，BG2的集電極輸出“0”電平鎖住YF門，YF1輸出“1”電平，BG3導(dǎo)通，BG4、BG5截止，BG5發(fā)射極輸出“0”電平。當(dāng)水滴跨接A、B兩極時(shí)形成接觸電阻R0，R0與Rw分壓，BG1基極由原來的“0”電位上升到Vw＋2v左右，BG1導(dǎo)通，BG2截止，BG2的集電極輸出“1”電平，打開YF門，經(jīng)BG4發(fā)射極輸出方波脈沖序列。雨滴大，甩干時(shí)間長(zhǎng)，A、B兩極跨接時(shí)間長(zhǎng)，輸出的脈沖個(gè)數(shù)多。雨滴小，甩干時(shí)間短，A、B兩極跨接的時(shí)間短，輸出的脈沖個(gè)數(shù)少。這樣就完成了由雨信號(hào)轉(zhuǎn)換為電脈沖信號(hào)的過程。
綜上所述本實(shí)用新型與現(xiàn)有技術(shù)相比有以下幾個(gè)優(yōu)點(diǎn)1、靈敏度高，該傳感器的機(jī)械結(jié)構(gòu)與電路相結(jié)合使得其靈敏度高于任何一種降水傳感器，靈敏度M＝K·S／δ·F式中K為常數(shù)，S為傳感器面積，δ為A、B兩極導(dǎo)電圓環(huán)的平面間隙，F(xiàn)為電路多諧振蕩器的振蕩頻率。有雨立刻有電脈沖信號(hào)輸出，無雨電脈沖信號(hào)立刻消失。在一般情況下，傳感器采用無雨靜止，有雨工作方式。在需要檢測(cè)或采集毛毛雨，霧等特殊情況下，可以使傳感器處于連續(xù)旋轉(zhuǎn)的工作方式。
2、對(duì)降水強(qiáng)度有分辯能力。這一特點(diǎn)可以使降水采樣系統(tǒng)對(duì)降水性質(zhì)有選擇采集的能力，這也是其它降水傳感器所不具備的。
3、抗干擾能力強(qiáng)，由于該傳感器對(duì)降水強(qiáng)度有分辯能力，當(dāng)與相應(yīng)的采樣控制系統(tǒng)相配合時(shí)，具有很好的抗干擾能力。例如降水采樣控制系統(tǒng)設(shè)定每分鐘有6個(gè)雨脈沖信號(hào)時(shí)就開蓋采樣，當(dāng)有鳥糞或其它導(dǎo)電物落在傳感器上時(shí)，傳感器立刻旋轉(zhuǎn)，將鳥糞或其它異物甩掉，此時(shí)僅產(chǎn)生一個(gè)或兩個(gè)脈沖信號(hào)，達(dá)不到6個(gè)，故采樣系統(tǒng)不理采這就減少了誤動(dòng)作的發(fā)生。同樣道理，在一般情況下，對(duì)于沒有采集價(jià)值的毛毛雨、霧、陣雨等干擾也可以很好的避免。
4、工作方式最佳，無雨靜止，有雨旋轉(zhuǎn)，減少電能損耗，延長(zhǎng)電機(jī)壽命。
5、兩極材料采用金屬結(jié)構(gòu)，空氣絕緣，抗老化、受命長(zhǎng)。
6、霧、雨、雪均可用，工作可靠，使用區(qū)域廣，是名符其實(shí)的降水傳感器。
下面給出具體實(shí)施例機(jī)械結(jié)構(gòu)方面按圖1、圖2、圖3所示，前面已給予詳細(xì)描述，這里就不再重復(fù)了。電路方面按圖4所示，取Rw＝500KR1＝50KR2＝20KR3＝2KR4＝100KR5＝5KR6＝12KR7＝2KR8＝390KR9＝30KR10＝10K R11＝15K C1＝4.7μ C2＝4.7μ C3＝0.01μW1＝2CW17W2＝2CW17BG1為3DG6DBG2為3DG6DBG3為3DG6DBG4為3DG6DBG5為3DG12BVE取24V將上列元件按圖4裝到印刷線路板上，再裝入傳感器內(nèi)即可。
權(quán)利要求1.一種能夠分辯降水強(qiáng)度，雨雪兩用傳感器，由檢測(cè)器、加熱器、電路部分組成，其特征在于A極(1)是一個(gè)錐形體延伸出的四個(gè)翅并在四個(gè)翅上固定多條圓環(huán)構(gòu)成的一種傘形網(wǎng)狀電極，B極(2)也是一個(gè)類似的網(wǎng)狀電極，兩個(gè)電極均采用導(dǎo)電性能好且不生銹的金屬材料制成。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的傳感器其特征在于A極(1)的導(dǎo)電圓環(huán)與B極(2)的導(dǎo)電圓環(huán)間隔均勻的平行的排列在一起，它們之間靠得近但又互相絕緣。在間隙處，A、B兩極的導(dǎo)電圓環(huán)處于同一個(gè)平面上。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的傳感器其特征在于A極(1)和B極(2)通過絕緣體(3)固定在一起，并直聯(lián)于電機(jī)(7)的軸上。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的傳感器其特征在于檢測(cè)器與電路部分相結(jié)合，將雨雪信號(hào)轉(zhuǎn)換成與之成正比的電脈沖信號(hào)，使傳感器具有分辯降水強(qiáng)度的能力。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的傳感器其特征是使用加熱器加熱使雪化為水，完成檢測(cè)雪的任務(wù)。
專利摘要本實(shí)用新型公開了一種能夠分辨降水強(qiáng)度，雨雪兩用的傳感器，主要用于降水水樣的采集，也可用于防雨防雪等方面。它是由檢測(cè)器，加熱器和電路部分組成。檢測(cè)器是一個(gè)傘形網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，其A、B兩極均采用導(dǎo)電性能好且不生銹的金屬材料制成，當(dāng)雨雪落在上面時(shí)，電路部分則將雨雪信號(hào)轉(zhuǎn)換成與之成正比的電脈沖信號(hào)。該傳感器具有靈敏度高，抗干擾性能好，工作可靠，能夠分辨降水強(qiáng)度，雨雪兩用，壽命長(zhǎng)等特點(diǎn)。
文檔編號(hào)G01W1/00GK2089637SQ9021702
公開日1991年11月27日 申請(qǐng)日期1990年7月25日 優(yōu)先權(quán)日1990年7月25日
發(fā)明者侯倩慧, 陳敬強(qiáng) 申請(qǐng)人:青島嶗山電子儀器實(shí)驗(yàn)所