1   概述
  本仪器为多层式翻斗量传感器，其性能符合国家标准GB/T11832-2002《翻斗式雨量计》、和中国气象局《气象仪器和观测方法指南》(第六版)和相关要求。
  本仪器采用了二项发明专利(专利号:ZL201010112118.5;201310294147.1)： 在计量翻斗的上方安装了双向翻板装置和用于平滑雨强的梯级控释漏斗，有效的提高了降水数据观测质量。
  本仪器与数采集器或计算机连接可供各种类型的气象站、水文站、雨量观测站用于测量降水起止时间、累计降水量和降水强度。
2   性能特点
  与其它类型的翻斗式雨量传感器相比较，本型号传感器具备如下优点：
2.1   采用上述二项发明技术后，本仪器的系统误差能缩小至≤±1%的领先水平，并且的性能更稳定、更可靠，现场检定仪器误差的方法更简便；
2.2   本仪器机心支架为金属铸造一体式支架，具有拆装重复性好、稳固性好的优点；
2.3   本仪器的翻斗容量定位调节螺钉设计为“牙细螺纹”，翻斗容量调节更精细；
2.4   本仪器的计数翻斗上设置了两个恒磁体并配置了两个对应的干簧管，使仪器信号传输更可靠。
3   主要技术参数
3.1  承雨口径：φ20000.60mm； 刃口锐角：40o～45°
3.2  分辨力：0.1mm
3.3  雨强范围：0.01mm～4mm/min  (允许通过最大雨强8mm/min)
3.4  测量误差： ≤±4%  ( 符合国家标准 III 级准确度要求 )
                ≤±3%  ( 符合国家标准 II 级准确度要求 )
                ≤±2%  ( 符合国家标准 I 级准确度要求 )
                ≤±1%  (准确度优于国家 I 级标准)
3.5  发讯方式：两路干簧管通、断信号输出
3.6  工作环境：环境温度：-10℃～50℃
               相对湿度：<95%(40℃)
3.7  尺寸、重量：尺寸：  φ216mm×470mm  
                 重量：  3.8Kg
4  构造、原理
如图1所示，本仪器由直径为200mm承雨口组件、外筒、底座组件、机芯组件组成。机芯组件安装在底座组件上，它包括： 一体式支架、上漏斗、上翻斗、上翻斗倾角定位调节螺钉、梯级控释漏斗、双向翻板、计量翻斗、计量翻斗倾角定位调节螺钉、计数翻斗、干簧管、信号输出端子等。


图  1
图2是梯级控释漏斗的构造、原理图，它由两个对称的上漏斗腔、中漏斗腔，一个下漏斗腔，多个节流孔和两个定位安装螺孔组成。上节流孔和中节流孔的上方有用于调节流量的闸板。梯级控释漏斗通过两个安装螺孔和紧固螺钉安装在一体一支架上。




图  2
降雨时，上翻斗水满倾翻将水倾入上漏斗腔，然后依次流经上节流孔、中漏斗腔、中节流孔、下漏斗腔、下节流孔注入计量翻斗。梯级控释注水漏斗能有效的将下漏斗腔中的水位高度在泄水过程中控制在约6mm高，进而使注入计量翻斗的雨强稳定在约4mm/min，其注水雨强过程曲线如图3所示为类矩形曲线。




                  图  3                             图  4
而固有技术的上翻斗水满倾翻后，其漏斗腔中的初始水头高度约有12mm，向计量翻斗注水的初始雨强约为6mm/min，而后雨强逐步衰减。如图4所示，其注水雨强过程曲线呈类锯齿形曲线。
理论和实践均表明，本项发明梯级控释漏斗能稳定的将雨强平滑至约4mm/min范围之后再注入计量翻斗，进而减小翻斗计量误差，并改善了稳定性。
图5、图6是双向翻板装置的构造、原理图，它包括双向翻板、两个双向翻板支杆和安装在支架上的两个阻档杆。双向翻板由人字形翻板、摆杆、转轴连接而成，并通过转轴安装在计量翻斗的正上方； 双向翻板支杆用于设定双向翻板的摆幅； 阻档杆用于翻斗翻转的下半个周期内驱动双向翻板反方向运动。




图  5                                      图  6 
双向翻板有两个稳定状态：当计量斗的右斗位于稳定的承水状态时，如图5所示,人字形翻板顶端的刃口位于降雨水柱左侧临界点的位置，此时人字形翻板的刃口与降雨水柱中心线之间夹角ω约为3度；当计量斗的左斗位于稳定的承水状态时，如图6所示，人字形翻板顶端的刃口位于降雨水柱右侧临界点的位置，此时人字形翻板的刃口与降雨水柱中心线之间夹角ω同为3度。
降雨时，当计量斗承水量达到调定的0.1mm时立即倾翻，人字形翻板的刃口跟随翻斗运动只需跨越2ω（约为6度）的廻转角即可完成承水斗之间的降水切换任务，并且阻档杆在翻斗完成换水任务后的下半个周期内驱动翻板复位，再次使翻板刃口稳定的停靠于降雨水柱外侧的临界点位置；降水持续则重复上述过程。
未设置双向翻板翻斗的中隔板则需要跨越α+ω的较大廻转角为1～27度之后才能完成承水斗之间的降水切换任务。
对比之下，安装了双向翻板的翻斗完成降水切换所需用时间比未安装双向翻板翻斗完成降水切换所需时间明显缩短至1／2之内，进而使大雨时的翻斗翻转水损失大大减小。
《气象仪器和观测方法指南》第六版明确指出： 翻斗翻转水损失量(即翻斗翻转一次产生的绝对误差量)与雨强变幅大小及承水斗降水切换时间的长短相关。本型号产品以梯级控释漏斗技术有效地稳定了雨强变幅，又以双向翻板技术大大的缩短了承水斗之间的降水切换时间，进而使翻斗计量误差显著的减小并且使稳定性得以改善。


5   安装和调整
5.1  开箱检查    
（1） 将仪器从包装箱内取出，对照使用说明书的装箱单仔细清点、检查设备附件是否齐全。
（2） 认真阅读使用说明书，熟悉仪器构造、工作原理，并核对备品备件、产品出厂检测报告、产品合格证是否齐全。
5.2  制作安装水泥台   
按照图7要求制作安装水泥台，水泥台的尺寸为：长40cm×宽40cm，露出地平面高度约为22cm，安装后仪器的承雨口距地平面的高度为70cm； 在水泥台上打3个直径φ12mm、深约10cm的安装孔，安装孔位于φ240mm的圆周上呈120°均分。


图  7
5.3  安装固定仪器、调整机芯水平
（1） 拧下三个外筒固定螺钉并垂直向上提拉外筒使其与底座组件分离。
（2） 安装仪器底座：将膨胀螺栓分别置于安装孔内，并用垫圈及地脚螺母分别锁紧膨胀螺栓，然后将仪器底座支脚板安装在3个地脚膨胀螺栓的锁紧螺母上。
（3） 调整机芯水平、锁紧固定仪器底座：分别调整3个调高螺栓的高度直至水平泡的气泡居于中心位置，然后用上锁紧螺母分别锁紧仪器的三个支脚和调高螺栓。  
5.4   安装信号传输线 
将信号传输线从机房引出穿过防护管引至水泥台，再穿过底座过线孔与输出信号端子相连接，并锁紧电缆锁紧头的锁紧头。
5.5   检查仪器输出信号是否正常
（1） 拆除各个翻斗及双向翻板上的橡皮筋，使各翻斗、双向翻板可双向自由翻动。
（2） 检查仪器器输出信号是否正常：将万用电表置于1K “Ω” 档，用表笔接触仪器支架后面的输出端子(或者用计数器连接输出端子)，然后用手指轻轻拨动计数翻斗使之翻动，并观察二个干簧的输出“通、断”信号是否正常。


6   仪器系统误差的现场校准
6.1  范围：  新建站点、日常维修维护、定期巡检、重新启用或大雨之后均应对翻斗式雨量传感器的系统误差作现场校准。
6.2  环境条件：  气温4℃～35℃；  湿度≤90%RH；  风速≤6m/s。
6.3  现场准备：
(1)  取下仪器外筒，检查传感器各水路是否畅通，不得有污物和阻塞现象；
(2)  检查底座是否水平，并检查各地脚紧固件不应有松动现象；
(3)  检查各翻斗转轴杆紧固件应松紧适中，各翻斗应转动灵活无任何阻滞现象；
(4)  各翻斗倾角定位调节螺钉应紧固，不得松动；
(5)  干簧管与磁铁的相对位置应正确，用万用表或计数器测量输出的通、断信号应正常。
6.4  校准方法步骤
6.4.1  本型号的翻斗式雨量传感器可采用下述简单方法进行现场校谁：
(1)  校验工具：  314.16ml的标准容量球或10mm标准雨量量杯量；ZYC03型机械计数器。
(2)  校验方法：     
    用二根导线将仪器信号输出端与计数器输入端相连接，再将计数器清“0”，然后用标准容量球或用雨量量杯量取10mm降水量的清水，模拟1mm/min的雨强缓慢的匀速向上漏斗滴水，在8 ～ 12分钟内滴净，并记录翻斗翻动次数； 本步骤连续做三次，按照公式ΔR1=(N1+N2+N3-300)/3计算小雨检定误差(ΔR1)，式中： N1、N2、N3分别表示每次注水后翻斗翻转次数；
重复上述步骤量取10mm降水量的清水，模拟4mm/min的大雨强匀速向上注水漏斗滴水，在2.5 ～ 3分钟内滴净，并记录翻斗翻动次数。本步骤连续做三次，按照上述公式计算大雨检定误差ΔR4。
6.4.2  使用JJS1或者JJS2型雨量校准仪，或者使用其他型式的雨量校准仪现场校验仪器误差应按照相关校准仪使用说明书的要求进行操作。
6.4.3  校验结果的判定
    对照本说明书的第3.4条要求来判定校验结果是否符合误差范围要求，并确认其所属准确度等级，如果符合要求则将校验结果整理后存档；如果不符合要求则应重新调校，直至大、小雨强均符合要求，然后记录存档。
6.4.4  误差超出允许范围的调整
(1)  如果校验结果呈有规律的“﹢”差或“﹣”差，可以旋转计量翻斗两边的定位调节螺钉进行调整，定位调节螺钉每转一圈，雨量数值可相应变化约2%，向外调节，翻斗容量增加，计数值减小；向内调节，翻斗容量减少，计数值增大。“﹢ ”差时向内调节，“﹣” 差时向外调节。两边的定位调节螺钉同时调整，每次调整之后应重新滴水检定，直至误差值在大、小雨强下均在要求范围之内。
(2)上翻斗倾角定位螺钉的调整方法： 产品出厂时上翻斗的两个倾角定位螺钉均已调整到近于最佳状态，在该状态下，大雨检验时，计量翻斗每翻转100次，上翻斗大约翻转95 ±1次。现场校正仪器误差时，一般不必调整上翻斗的倾角定位螺钉。如果不小心调动了该螺钉的位置，可按上述出厂要求的方法重新调校，直到准确度符合要求，并作记录。
(3)  如果校验误差仍不能满足III级准确要求，应对该雨量传感器全面检修，检修后校验仍不合格时应更换仪器。


7   使用、维护
(1)  翻斗清洗维护：清洗各翻斗时应用软毛笔沾取可溶解苛性钠溶液轻轻拭去翻斗内壁的尘埃、异物，并且用清水冲洗翻斗内壁，严禁用手指或其它可能带有油垢的物品擦拭翻斗内壁，否则仪器可能失准。
(2)  定期清洗、疏通上漏斗和梯级控释漏斗的内壁和各泄流孔，防止各泄流孔堵塞使仪器失灵，如果拆下梯级控释漏斗清洗并再次安装梯级控释漏斗时，必须使梯级控释漏斗的下泄流孔的位置居中。如果梯级控释漏斗安装位置不正确有可能影响仪器的准确度。
(3)  仪器检修、维护中如果必须拆下计量翻斗，可松动翻斗支承上的外锁紧螺母并向左旋转翻斗的外支承螺杆将计量翻斗连同双向翻板整体拆下，在操作过程中不要调整支架上的两个阻档杆和翻斗上的两个支杆，也不要将双向翻板从翻斗上取下。再次安装计量翻斗和双向翻板时，应先将双向翻板置于左、右两个阻档杆的中间位置，然后将双向翻板和计量翻斗整体一起安装于两个轴尖支承的宝石轴承孔内，且保持翻斗轴尖在两端宝石轴承中的游隙为0.1～0.2mm，使翻斗和双向翻板可自由翻动。安装完后用手轻轻拨动计量翻斗使之左右翻动，同时观察双向翻板随同计量翻斗同步反方向运动，并且观测翻板刃口在稳定状态下位于降雨水柱外侧临界位置上即可。
(4)  仪器检修、维护后的准确度校验：仪器检修、维护之后，必须按照本说明书第6条的相关要求对仪器的测量误差进行校验合格后才能投入使用。


8   故障现象及排除
本表列出了仪器可能发生的一般故障现象、原因及故障排除方法。


中心站表现形式 雨量传感器故障 解决方法
降雨时收不到数，但定时自报数仍能收到 说明雨量传感器无信号输出或传输线故障
1、干簧管失效
2、磁钢与干簧管距离过远
3、焊线脱落或信号线断
4、翻斗卡住
5、仪器堵塞 下测站检查
1、更换干簧管
2、调整干簧管距离
3、修复
4、排除
5、清除堵塞
降雨时收到雨量数据与比测雨量计相差较大 1、雨量传感器翻斗翻转倾角失调，但这种误差一般不超过±10%
2、磁钢与干簧管位置不佳，造成时好时坏，以致部分信号遗漏
3、数据采集器防抖动功能失效
4、比测雨量计与系统雨量传感器相隔较远或有强风 1、重新滴定调整倾角


2、调整距离


3、调整防抖动电路参数
4、客观原因，非仪器故障
中心站不断来雨量数，而实际情况没下雨 检查插座是否浸水，这种现象往往在下大雨后易发生 处理进水，重新安装
注意：表中所列故障现象不一定是雨量计自身故障，在检查仪器自身排除故障之后还应该检查仪器传输出线、数据采集装置、遥测终端机等设备是否存在故障，并逐一排除解决。


9   仪器装箱清单
  翻斗雨量传感器  …………………………………………………………………………1 套
  承雨口盖    ………………………………………………………………………………1 个
清洗翻斗内壁用软毛笔    ………………………………………………………………2 个
M8×120地脚螺栓、垫片、弹垫、螺母   ………………………………………………3 组
  产品使用说明书  …………………………………………………………………………1 份
  产品出厂检测报告  ………………………………………………………………………1 份
  产品合格证  ………………………………………………………………………………1 份