[发明专利]一种基于MSP单片机的超声波雨量计及雨量测量方法

权利要求书

1.一种基于MSP单片机的超声波雨量计，其特征在于：包括漏斗、雨量筒、超声波换能器、温度传感器、气压传感器、测量处理器；其中，所述漏斗设置于雨量筒内的上部；所述测量处理器设置于雨量筒内的一侧并且位于漏斗的上端水平面与下端水平面之间；所述测量处理器分别与超声波换能器、温度传感器、气压传感器连接；所述测量处理器包括微处理器、发射输出电路、接收输入电路、信号处理电路、温度检测电路、气压检测电路；其中，微处理器通过发射输出电路激励超声波换能器发射超声波，该超声波垂直传播至雨量筒聚集的雨水表面并被其反射，再被超声波换能器接收并通过信号处理电路转化成电信号，接收输入电路将该电信号输入微处理器；温度检测电路用于读取温度传感器的温度数据，气压检测电路用于读取气压传感器的气压数据，微处理器根据温度数据、气压数据以及超声波电信号计算得出雨量信息；

所述超声波雨量计的雨量测量方法，包括以下步骤：

步骤1、分别读取温度传感器采集的温度数值X、气压传感器采集的气压数值Y；

步骤2、驱动超声波换能器向实时雨水平面发射超声波，根据公式(1)得到测量距离L₁，

L＝C×T        (1)

式中，L代表测量距离,C为超声波在空气中的传播速度，T为发射到接收时间数值的一半；

步骤3、在雨量计收集雨水一段时间后，再次驱动超声波换能器向实时雨水平面发射超声波，根据公式(1)得到第二次测量距离L₂；

步骤4、将第二次测量距离L₂减去第一次测量距离L₁，得到实时降雨量Z；

步骤5、重复步骤1-步骤4，根据多组测量的温度数值X、气压数值Y、实时降雨量Z，通过补偿算法得出测量雨量关于实时测量的温度数值X、气压数值Y的关系式：

f(x,y)＝p₀+p₁x+p₂x²+…+p_kx^k+p_k+1y+p_k+2y²+…+p_ny^j (2)

公式(2)中n＝k+j+1，用公式(3)求得各项系数p₀,p₁,…p_n：

公式(3)为利用第i次实时降雨量和预测降雨量的差值的平方，使其最小进行求取公式(2)中的各项系数p₀,p₁,…p_n；

步骤6、根据测量雨量，基于步骤5得到的关系式，通过读取实时测量的温度数值X、气压数值Y后，直接计算得出测量雨量。

2.根据权利要求1所述的超声波雨量计，其特征在于：所述雨量计还包括溢水管、排水系统；所述溢水管设置于雨量筒的筒壁外侧并且溢水管的上端分别低于超声波换能器的下端、温度传感器的下端、气压传感器的下端；所述排水系统设置于雨量筒的底部，包括控制排水管的开关磁阀、排水管。

3.根据权利要求1所述的超声波雨量计，其特征在于：所述漏斗的下端设置挡板。

4.根据权利要求1所述的超声波雨量计，其特征在于：所述测量处理器还包括无线收发器，微处理器通过无线收发器和外部上位机通信。

5.根据权利要求1所述的超声波雨量计，其特征在于：还包括LCD显示屏，微处理器将雨量计算结果传输至LCD显示屏进行显示。

6.根据权利要求2所述的超声波雨量计，其特征在于：所述测量处理器还包括阀门驱动电路，微处理器通过阀门驱动电路驱动开关磁阀工作。