[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

说明书

本发明涉及一种基于MSP单片机的超声波雨量计及雨量测量方法，属于水文与气象测量技术领域。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；漏斗设置于雨量筒内的上部；测量处理器设置于雨量筒内的一侧并且位于漏斗的上端与下端之间；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；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。根据多组测量的温度数值、气压数值、实时降雨量，通过补偿算法得出测量雨量关于温度数值、气压数值的关系式，基于关系式计算出雨量。本发明具有对传感器输出信号的温度和气压补偿，减少了测量误差，测得的雨量更准确等优点。

技术领域

本发明涉及一种基于MSP单片机的超声波雨量计及雨量测量方法，属于水文与气象测量技术领域。

背景技术

雨量计是一种气象监测和水文监测用来测量一段时间内某地区的降水量的仪器。目前常见得有称重式雨量计、虹吸式雨量计和翻斗式雨量计。由于称重式和虹吸式雨量计需要人工进行计量，所以自动化程度低；翻斗式雨量计的翻斗有四种容量，0.1mm、0.2mm、0.5mm、1mm，其中0.1mm容量使用的最多，但也有缺陷，虽然0.1mm的精度比较高，但是降雨量变大之后，翻斗翻转存在滞后和泼洒情况，所以其动态精度不高。目前气象行业使用的高精度雨量计大多是靠进口，国内的雨量计与国外的雨量计精度上存在较大的差距，在高精度雨量测试方面很难达到气象部门规定的要求，靠国外进口又得花费高昂的费用，难以在全国范围内普及。因为超声波换能器穿透本领大，碰到分界面会产生显著反射形成反射回波，具有频率高、博长短、方向性好等优点，运用到雨量检测当中来，可实现精准测量，所以现在有许多利用超声波技术制成的雨量计，由于现阶段的超声波雨量计对超声波速度的补偿仅限于温度，但是对于气压对超声波速度的影响是不予考虑的，若依然使用传统经验得出的超声波速度会导致很大的误差，进而影响雨量的测量精度。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种解决现阶段的超声波雨量计对超声波速度的补偿仅限于温度，但是对于气压对超声速度的影响是不予考虑的，会导致实时雨量计量存在误差的基于MSP单片机的超声波雨量计及雨量测量方法。

本发明为实现上述发明目的采用如下技术方案：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。

作为本发明的优选技术方案：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。

作为本发明的优选技术方案：所述漏斗的下端设置挡板。

作为本发明的优选技术方案：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。

作为本发明的优选技术方案：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。

作为本发明的优选技术方案：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。

基于MSP单片机的超声波雨量计的雨量测量方法，包括以下步骤：