固态存储雨量计及新型数字式雨量传感器的研究

　　1引言

　　本文探讨、论述了“固态存储雨量计”的发展、应用现状及其存在的缺陷与不足之处，提出了新的绝对值编码型数字式雨量传感器的原理，技术方案及相关技术标准，并对其关键技术作了比较深人的探讨和研究，对由这种数字式雨量传感器与固态存储器连接组成的新型固态存储雨量计的工作原理、工作模式、技术性能、检定方法等作了介绍。

　　2固态存储雨量计的发展和应用现状

　　大气降水测量是地球水循环监测的重要环节，是水资源利用的重要组成部分。现代信息技术的发展为降水数据采集、传输、资料整编提供了强有力的技术支持。固态存储雨量计的逐步成熟及应用对于提高降水观测工作效率和资料整编质量具有重要的意义。

　　国家主管部门对推广固态存储雨量计采取了积极、审慎的态度。经过近几年的实践，水利部水文局2002年n月1日水文测〔2002〕114号文已明确规定:为保证观测质量，做好降水量观测工作，对雨量观测现场已安装固态存储雨量计的，应与原观测仪器同步观测一段时间，待固态存储仪器工作稳定后，逐步替代原自记式仪器。

　　迄今为止，国内外已投人使用的固态存储雨量计均是由翻斗式传感器与固态数据采集记录装置—固态存储记录仪(以下简称记录仪)连接组成。自1998年以来记录仪历经了引进、国产化过程和一定时间的对比观测，实践表明固态存储记录仪与传统的自记式仪器相比是一个划时代的进步。固态记录仪的普及应用提高了降水观测工作效率和资料整编文档质量，加快了我国水文、气象事业现代化建设的进程。

　　现有固态存储雨量计仍存在着明显的缺陷和不足之处，这里所说的缺陷和不足主要是指负有完成雨量数据测量和信号输出功能的传感器，而不是指记录仪。传感技术落后于信息处理技术，传感器发展落后于通信机和计算机发展，这一现象在降水观测领域中尤为明显。我国乃至世界上现在大量装备的降水传感器是翻斗式雨量传感器和虹吸式雨量传感器，这两种传感器在原理上和结构上几十年来一直没有改变，而现代信息处理技术却是突飞猛进高速发展。正如行业标准S口T149一1995《水文数据固态存储收集系统通用技术条件》(以下简称技术条件)第5.4条规定:“数据采集器应能正确接收传感器的输出信号，其采集精度至少应比传感器测量精度高一个数量级”。它客观的表述了传感器的测量精度至少比采集器的采集精度低一个数量级这一事实。

　　现有翻斗式雨量传感器历经了数十年的发展和改进，以其结构简单、无功耗的突出优点得到广泛推广使用，并仍将其作为与固态存储记录仪配套的推荐型传感器。由于翻斗式雨量传感器自身固有的缺陷和不足之处十分明显和突出，如:测量精度差、测量误差随雨强变化剧烈、受外界随机因素影响大、仪器安装调整繁琐，使用中进行规范检定困难等等。固态存储雨量计采用翻斗式传感器作为雨量量测部件，这就必然将上述缺陷和不足全部带了进来。