知识科普：如何选择降水量观测仪器？_

降水量是一种重要的气象要素，降水观测在气象、水文、海洋、航空、铁路交通等众多领域中都具有重要的意义。人们若想要得到降水量数据，就需要借助降水量观测仪器。市面上降水量观测仪器多种多样，用户要如何进行选择呢？这篇文章就带大家详细了解下。

常见的降水量观测仪器种类

降水量观测仪器依据工作原理和结构组成分为了多种类型，其中最常见的是翻斗式雨量计、光学雨量计和压电式雨量计。

① 翻斗式雨量计是通过一个倾斜漏斗来收集雨水，在一定量的雨水进入漏斗后，下面的翻斗会倾斜并倾倒其中的水，此时会被感应器检测到，从而来确定降雨量。

② 光学雨量计利用光学原理来测量降雨量。传感器内部包含光源和接收器，通过测量光线的衰减来确定降雨量。

③ 压电式雨量计通过压电效应来测量降雨量。雨滴落在传感器表面时会产生压力变化，压电材料会产生电荷输出，通过测量电荷的变化来确定降雨量。

孰优孰劣？

光学雨量计与压电式雨量计构造精密，具有体积小巧、便于携带、方便安装的优势，但它们都有一个共同的缺点——“精度差”。

对于光学雨量计而言，日积月累的灰尘、树叶稍微摆动造成的光影，只要是光路有哪怕一点点的偏差，就会导致反射光的角度和强度测量出现误差。

对于压电式雨量计来说，不仅难以监测到小雨强（毛毛雨、太阳雨），在野外长期监测时受到风、灰尘、振动等环境因素的影响也易导致误报，有时还会将沙尘天气误判有雨，且测量数据受到雨滴大小、形状、速度等特性的影响，降低了测量的准确性。

为什么会将沙尘暴误判为降雨？

由于压电式雨量计是利用压电陶瓷的压电效应来测量雨量，沙尘天气中的风沙等杂物撞击传感器表面会产生和雨滴碰撞时类似的压力变化，传感器会误判为雨滴撞击，从而误判有雨。

翻斗式雨量计测量高效、灵敏度好、防护性强，而且，最重要的是它精度高！它能实时、准确地记录降水量，不受灰尘、阴影的影响，搭配精心设计的翻斗结构和精确的计数系统，即使在恶劣的天气条件下也能保持高精度测量。

我们都知道监测降水量最重要的是什么？肯定是精度！

降水量观测仪器的准确度直接关系到所测量数据的可靠性，特别在人工降雨的效果检验和水文、水利方面，其测量的准确度显得尤为重要。降水量观测仪器所测量的数据不仅是研究水文循环系统的基础资料，也是水资源管理和防洪减灾的重要依据。因此，精度高的翻斗式雨量计无疑是最好的选择，小编更加推荐的也是翻斗式雨量计。

在其他的方面，光学雨量计依赖于光学技术和电子元件，虽然设计上少了日常维护的需求，如果设备出现故障，其维修和校准更为复杂和昂贵‌，翻斗式雨量计结构简单可靠，易于清洁和更换部件，降低了使用成本和维护难度，使用时也不需要复杂的设置和调试过程。‌‌

如何选择翻斗式雨量计？

市面上的翻斗式雨量计很多，那用户应该如何在众多设备中，准确的挑选出测量精度更高、性能更加优秀的翻斗式雨量计呢？

答——参考国家标准，国家标准降水量观测仪器（GB/T 21978.2 - 2014）对翻斗式雨量计的生产、检测和使用提供了统一的技术规范和质量标准，跟着国家标准选设备，准没错。

接下来就让我们看看针对翻斗式雨量计，国家标准降水量观测仪器（GB/T 21978.2- 2014）中都有哪些要求吧！

一、测量准确度

翻斗式雨量计的核心要求就是准确度，国家标准中指出，当降雨强度在0.01 mm/min~4.0 mm/min范围内变化时，根据误差大小，翻斗式传感器准确度划分为三个等级。

市面产品鱼龙混杂，有些厂家对外宣称自己精度达标，既无法提供相关报告，也不能保证送检能通过检测。山东仁科的翻斗式雨量计数据测量准确，通过了水利部水文仪器及岩土工程仪器质量监督检验测试中心检测，拥有《产品检验测试报告》，误差≤±2%，达到国家标准规定准确度I级，用户可放心使用，不用担心测量不准等问题。

二、承雨口

承雨口是影响翻斗式雨量计测量精度的最重要因素，只有符合国家标准规定的承雨口才能保障测量数据的准确性。由于翻斗式雨量计是通过计算单位面积在某段时间内的降水量来进行测量的，所以单位面积必须准确。为了保障单位面积准确性，国家降水量观测仪器（GB/T 21978.2- 2014）中对翻斗式雨量计中承雨口的一般要求、内径尺寸及刃口角度进行了详细说明。

① 为什么承雨口径内径尺寸必须是φ200mm？

在使用翻斗式雨量计测量时，是通过将每分钟测得的雨量除以承雨口截面积来计算每平方米的降雨量，因此承雨口径是计算每平方米降雨量的关键参数。φ200mm的承雨口径能对不同地区、不同降雨类型（小雨、中雨、大雨、暴雨等）的降水进行有效收集和测量，所获取的数据能更好地反映当地的实际降雨情况，既不会因口径过小导致雨水溅出或在短时间内就溢出，影响测量结果；也不会因口径过大使单位降雨深度对应的雨量变化过于微小，难以精确测量。

同时，国家标准对承雨口径进行了统一规定，使得全国各地乃至全球不同地区、不同时间段的降雨数据在进行对比和分析时，具有相同的基础和标准，避免了因口径差异导致的数据不可比问题。有助于不同部门、不同研究机构之间的数据交流和共享，提高了数据的利用价值和科研效率。

‌市面上的翻斗式雨量计五花八门，承雨口径也各不相同，我们在选择时一定要严格按照国家标准，这样才能拥有可靠的数据基础。

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② 为什么刃口角度必须在40°~45°？

前面提到了翻斗式雨量计是通过计算单位面积在某段时间内的降水量来进行测量的，所以单位面积必须准确，“刃口”也是一个关键点，当刃口角度在40°~45°范围内时，其形状最锋利，可以将承接的雨水进行精准分割，清晰地界定雨滴的落点（确保雨滴一定是落在承雨口径内或者承雨口径外），避免模糊区域的产生。

Ps：当雨水落下接触到刃口时，会依据刃口的形状和设计，均匀且有序地流入翻斗，避免雨水在承雨口处无序飞溅或漫流，确保每个翻斗所承接的雨水量一致，为精确测量降雨量提供了基础。如果没有刃口，雨水可能会随机地流入翻斗，导致每个翻斗收集的雨水量差异较大。同时，刃口也有助于降低外界因素（如风力、异物等）对雨水收集的干扰，也能阻止较大的异物直接进入翻斗，影响翻斗的正常翻转和测量精度。‌

但这样的设计在保证质量的同时必定增加成本，因此市面上就出现了用薄的不锈钢板代替刃口或者是将不锈钢进行弯折做刃口的产品，在实际应用中，这种以次充好的翻斗式雨量计测量精度差，测量结果误差大。当雨滴落在不锈钢板时，即使再薄的不锈钢板，也会有一定的厚度，根本不能保证到底是在桶内还是桶外，也无法达到国家标准中所提到的效果，所以我们在选择时一定要仔细观察。

③ 为什么对承雨口材质及内壁深度也有要求？

承雨口负责接收并引导雨水进入雨量计进行测量，内部光滑不易变形的材料可以保障雨水可以顺利流向漏斗，承雨口内壁深度达到国家标准要求（承雨口深度不应小于100mm），可以保障雨水在落入承雨口时不会因为冲击力而溅出承雨口外，导致实际测量的降雨量偏小，影响测量的准确性。

市面有些厂家的产品为节省材料，承雨口内壁深度并不达标（小于100mm），或者有些厂家只保证承雨口内壁最深处100mm，但其他位置深度却不达标，设备在使用时仍然有雨水落入再溅出的风险。所以用户在选择的时候应注意分辨，应优先选择承雨口内壁各位置深度都能达到100mm的设备；还有些厂家在材质上偷工减料，导致设备在使用一段时间后就会出现生锈、变形情况，所以用户也要认真挑选。

山东仁科翻斗式雨量计承雨口径为φ200mm，口缘呈刃口状，刃口角度在40°~45，承雨口内壁最浅位置达到100mm，且材质选择304不锈钢材质制作而成，防腐、耐用且不易生锈，表面光滑无砂眼、毛刺，不会出现镀层脱皮、渗漏情况，完全符合国家标准，质量放心可靠。

我们在符合国家标准的基础上也加入了其他设计，进一步提升了翻斗式雨量计的精度。如：出水仓采用“迷宫式”设计，防止从底部吹上的风造成翻斗误动作，也可搭配防风底座做到双重保护，彻底杜绝误测量。搭配包边过滤网能隔绝外界环境（树叶、树枝）干扰，防止堵塞漏斗，降低设备维护成本。

三、分辨力

降水量观测仪器（GB/T 21978.2- 2014）提到翻斗式雨量传感器的分辨力为四种规格。

为什么需要有不同分辨力？

1、满足不同精度要求的测量场景。如：在气象科学研究领域，研究人员需要详细了解降雨的各种特征和变化规律，0.1mm分辨率的翻斗式雨量计能够捕捉到极其细微的雨量变化，有助于深入研究天气系统的演变和气候模型的改进；在一些对降雨精度要求不是特别苛刻，更关注降雨的大致量级和趋势的日常应用场景中，如城市防汛监测、农业灌溉指导等，使用相对较低分辨率(0.2mm或0.5mm分辨率)的设备就能够满足需求。2、适应不同降雨强度范围。对于小雨、毛毛雨或微量降雨的测量，需要高分辨率（如0.1mm）的雨量计来更敏锐地捕捉雨量变化，避免因分辨率过低而无法准确测量或遗漏小雨量数据的情况；在大雨或暴雨天气条件下，降雨强度较大，雨量变化迅速，较低分辨率的设备则能够在短时间内处理较大的雨水量，并且不会因为频繁的微小雨量变化而导致数据记录过于密集和复杂，可以更有效地反映强降雨过程中的雨量变化。

山东仁科拥有0.1mm、0.2mm、0.5mm等多种分辨率的翻斗式雨量计供用户选择，同样符合国家标准。

四、降雨量测量强度范围

降水量观测仪器（GB/T 21978.2- 2014）中对降雨强度测量范围做出的相关规定：

翻斗式雨量计的工作原理和机械结构决定了其在一定的降雨强度范围内能够保持较高的测量精度和稳定性，当降雨强度超出这个范围时，可能会出现翻斗翻转过快或过慢、雨水飞溅、残留等问题，从而影响测量的准确性，降雨强度范围的规定可以使仪器在该范围内更好地发挥其性能。

山东仁科翻斗式雨量计可测量的降雨强度范围是0mm/min~4mm/min，允许通过最大雨强8mm/min，且支持定制更大雨强，优于国家标准。

五、输出

在传感器的输出方面，国家标准中明确了发讯原件可采用干簧管或其他原件，推荐使用干簧管。干簧管具有感应磁场并转换为电信号的能力，能够精确地检测翻斗的翻转动作，还可以在各种环境条件下稳定工作，不易受到外界因素的干扰，因此与其他元件相比，干簧管的基本结构和工作原理使其非常适合作为翻斗式雨量计的发讯原件。

山东仁科翻斗式雨量计内部感应元件为干簧管，符合国家标准要求，采用一体化内嵌式结构，造型美观。

六、结构与组成

降水量观测仪器（GB/T 21978.2 - 2014）中规定了翻斗式雨量计的结构与组成，指出了“以计量部件中翻斗层数来分类，可分为单层翻斗、双层翻斗和三层翻斗等形式”。

山东仁科翻斗式雨量计是由外壳、过滤器、集雨器、漏斗、翻斗、接线端子、腿部支架、干簧管、雨量计底座等部件组成，拥有单翻斗式雨量计和双翻斗式雨量计。

单翻斗雨量计设计简洁，由一个漏斗和一个翻斗组成，便于安装和维护；双翻斗雨量计采用上下两层翻斗，上层为过渡翻斗，下层为计量翻斗，可以将强度不同的自然降水持续而均匀地注入到计量翻斗，提高降水检测的准确度。

七、工作环境条件

温度和空气相对湿度也是影响雨量计工作的重要因素。翻斗式雨量计内部包含多种机械部件和电子元件，如翻斗、轴套、干簧管、信号传输线路等，高温/低温会使材料的膨胀、收缩系数不可控，导致部件变形、磨损加剧、精度下降或出现故障等，高湿度环境容易使电子元件受潮，导致绝缘性能下降、短路、腐蚀等问题，影响雨量计的电气性能和信号传输的准确性。降水量观测仪器（GB/T 21978.2- 2014）对翻斗式传感器的工作环境条件进行规定，能够确保这些部件的物理性能和化学稳定性能够保持相对稳定，从而保证雨量计的正常运行和测量精度，同时也为用户提供参考依据，甄别劣质产品。