[发明专利]一种雨滴参数测试装置

说明书

一种雨滴参数测试装置，其中，待测雨滴置于第一线阵模板与第二线阵模板之间，并在待测雨滴一侧设置有第一蓝宝石玻璃，待测雨滴另一侧设置有第二蓝宝石玻璃，柱面镜设置在透镜与第一线阵模板之间，激光器设置在透镜前方，滤光片设置在第二线阵模板与线阵CCD之间；同时激光器、透镜、柱面镜、第一线阵模板、第一蓝宝石玻璃、第二蓝宝石玻璃、第二线阵模板、滤光片及线阵CCD从左至右按顺序依次排列，且中心线位于同一水平面；通过测量入射光强在每滴待测雨滴经过线阵CCD时，照射至线阵CCD点阵上的光强变化，计算出待测雨滴的速度、直径、动能等参数，计算误差小，具有可拆卸性、体积小、便携，读取数据简单、室外操作方便等优点。

技术领域

本发明涉及雨滴参数测试技术领域，尤其涉及一种雨滴参数测试装置。

背景技术

雨滴的直径、动能等参数是农业、水文、气象等专业常用的测试指标，其与土壤侵蚀、水土流失等密切相关，然而现有的测试技术和设备较少，目前用于雨滴测试的方法主要是根据雨滴大小或打击程度由公式间接求得，误差较大；且室内模拟降雨试验通常需要测量雨滴的直径和动能，需配置方便快捷的测量设备，而在室外试验中，由于自然界中降雨难以观察，干扰因素较多，对测试设备的实用性要求高。

发明内容

本发明所解决的技术问题在于提供一种雨滴参数测试装置，以解决上述背景技术中的缺点。

本发明所解决的技术问题采用以下技术方案来实现：

一种雨滴参数测试装置，包括用于发射的激光器、透镜、柱面镜、第一线阵模板、第二线阵模板、滤光片及线阵CCD，其中，待测雨滴置于第一线阵模板与第二线阵模板之间，并在待测雨滴一侧设置有第一蓝宝石玻璃，待测雨滴另一侧设置有第二蓝宝石玻璃，柱面镜设置在透镜与第一线阵模板之间，激光器设置在透镜前方，滤光片设置在第二线阵模板与线阵CCD之间；同时激光器、透镜、柱面镜、第一线阵模板、第一蓝宝石玻璃、第二蓝宝石玻璃、第二线阵模板、滤光片及线阵CCD从左至右按顺序依次排列，且中心线位于同一水平面。

在本发明中，激光器为633nm的He-Ne激光器，633nm是红色可见光，功率为0.5mw，稳定性好，角稳定度为0.1urad，单模分布，光斑均匀性，几乎没有空间缺陷，稳定度可达10^-7。

在本发明中，滤光片为窄带滤光片，用于将测量尺寸以内而不是测量波长的光滤去，最后将参与测量的光线入射至线阵CCD。

在本发明中，第一蓝宝石玻璃与第二蓝宝石玻璃上分别镀有导电膜，当第一蓝宝石玻璃与第二蓝宝石玻璃的温度低于环境温度时，通电加热第一蓝宝石玻璃与第二蓝宝石玻璃，使第一蓝宝石玻璃与第二蓝宝石玻璃不会因冷凝水滴而影响测量，适合在野外测试；且蓝宝石窗玻璃透光率高、耐磨，不易留下划痕进而影响测量。

在本发明中，线阵CCD采用滨松S12551-2408CCD线阵传感器，每点阵为14um×14um，读出速度可达40M，灵敏度可达13uV/S。响应范围200nm～1100nm，最大线速率19000line/S。

在本发明中，当柱面镜的一个线光照射线阵CCD时，线阵CCD上每一个点阵均视为一个单独的光探测器；

在待测雨滴未进入光源与线阵CCD之间的区域时，线阵CCD上的每一个点都接收到一个固定的光强I₀，当待测雨滴进入光源与线阵CCD之间的区域时，由于待测雨滴为球形，每一滴待测雨滴的边缘尺寸向雨滴中心尺寸以指数程度增加，故通过待测雨滴入射至线阵CCD点阵上的光强I衰减非常明显，其变化规律符合朗伯定律：

A＝lg(1/T)＝Kbc (1)

式(1)中，A为吸光度，T为透射比，是出射光强度I比入射光强度I₀；

K为摩尔吸收系数，与吸收物质的性质及入射光的波长λ有关；