Датчик высоты снежного покрова


 


Владельцы патента RU 2542598:

Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт мониторинга климатических и экологических систем Сибирского отделения Российской академии наук (ИМКЭС СО РАН) (RU)

Датчик высоты снежного покрова относится к метеорологическому приборостроению и предназначен для использования в автоматических и дистанционных метеорологических станциях для оперативного измерения высоты снежного покрова. Датчик содержит цифровые термометры, равномерно расположенные на рейке, которая фиксируется треногой в верхней точке, однопроводный интерфейс, регистратор, компьютер с программой расчета и кабель USB. Задачей изобретения является увеличение достоверности измерений и снижение габаритов устройства. Технический результат - увеличение точности измерений. 1 з.п. ф-лы, 1 ил.

 

Изобретение относится к метеорологическому приборостроению и может быть использовано в автоматических и дистанционных метеорологических станциях для оперативного измерения высоты снежного покрова.

Известны снегомерные рейки, которые представляют собой брус с делениями. Их устанавливают на метеорологической площадке с осени и до весны для наблюдений за высотой снежного покрова. Обычно устанавливают три рейки (по углам равностороннего треугольника) на расстоянии не менее 10 м друг от друга. Для устойчивости их привинчивают к специальному, постоянно закопанному в землю, деревянному бруску. Наблюдения за высотой снежного покрова производят с расстояния 5-6 м от рейки, чтобы не нарушать естественного состояния снежного покрова. Количество реек должно соответствовать желаемой степени точности [Справочник по гидрометеорологическим приборам и установкам. - Л.: Гидрометеоиздат, 1976. - С.75-76, 190-191].

Однако данные устройства не позволяют достоверно и оперативно получать данные по интенсивности осадков из-за необходимости подходить к каждой рейке, они малопригодны для дистанционных измерений.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемым результатам к данному изобретению является датчик высоты снежного покрова [СССР, а.с. №316057, G01W 1/14, 1971 г.]. Датчик выполнен в виде вертикально устанавливаемой рейки. Дистанционные датчики температуры размещены по длине реки на известном равном расстоянии друг от друга. Каждый термометр соединен с регистратором метеорологической автоматической станции.

Недостатком данного устройства является низкая точность измерения. Большое количество проводов от каждого датчика температуры увеличивает паразитную теплопередачу между датчиками на рейке, ухудшающую точностные характеристики. Кроме того, рейка с датчиками температуры является громоздкой, ее значительные габариты оказывают влияние на естественный снежный покров как за счет образования «наддувов» и «выветриваний», а также за счет оттаивания снега около рейки из-за ее нагрева солнцем, и, как следствие, влияют на достоверность измерений.

Задачей, на решение которой направлено предлагаемое изобретение, является увеличение достоверности измерений и снижение габаритов устройства. Технический результат - увеличение точности измерений.

Указанный технический результат достигается тем, что, как и прототип, датчик высоты снежного покрова содержит вертикально установленную рейку, на которой размещены на известном равном друг от друга расстоянии датчики температуры, и регистрирующее устройство.

В отличие от прототипа, рейка выполнена в виде трехпроводной печатной платы с припаянными к ней высокоточными цифровыми термометрами, при этом печатная плата соединена однопроводным интерфейсом с регистратором, который, в свою очередь, соединен с компьютером кабелем USB. Рейка размещена в белой термоусадочной трубке. Датчик дополнительно снабжен компьютером с программой расчета высоты снежного покров.

Однопроводный интерфейс, соединяющий печатную плату и регистратор, и кабель UDB, соединяющий регистратор с компьютером, располагают под землей, что позволяет дополнительно снизить влияние на температурный режим в месте измерений высоты снежного покрова при незначительной высоте снежного покрова.

Для устойчивости конструкции датчика верхнюю часть рейки закрепляют треногой.

На чертеже дана схема датчика высоты снежного покрова.

Датчик высоты снежного покрова содержит цифровые термометры 1, рейку в виде трехпроводной печатной платы 2, треногу 3, однопроводный интерфейс 4, регистратор 5, кабель USB 6.

Устройство работает следующим образом. Рейку 2 с цифровыми термометрами 1, каждый из которых припаян на известной высоте, устанавливают вертикально, фиксируя ее в верхней точке с помощью треноги 3. Для производства наблюдений с компьютера (не показан) по кабелю USB 6 поступает команда на регистратор 5. Регистратор, по однопроводному интерфейсу 4, одновременно считывает показания всех цифровых термометров 1 и передает их на компьютер по кабелю USB 6. Компьютер по специальной программе производит вычисление высоты снежного покрова. Высота снежного покрова определяется, например, по превышению заданного порогового значения разницы показаний между двумя соседними термометрами, начиная с верхнего термометра.

Предлагаемая конструкция датчика позволяет:

- из-за отсутствия большого количества проводов снизить паразитную теплопередачу между датчиками на рейке, ухудшающую точностные характеристики;

- за счет снижение габаритов рейки и применения высокоточных цифровых термометров уменьшить ее влияние на естественный снежный покров как за счет образования «наддувов» и «выветриваний», а также за счет оттаивания снега около зонда из-за его нагрева солнцем;

- предлагаемый датчик высоты снежного покрова имеет возможность использовать большее количество (50…100) цифровых термометров, что позволяет увеличить разрешающую способность и точность измерения.

1. Датчик высоты снежного покрова содержит вертикально установленную рейку, на которой размещены на известном равном расстоянии друг от друга датчики температуры и регистратор, отличающийся тем, что датчик дополнительно снабжен компьютером с программой расчета высоты снежного покрова, а рейка выполнена в виде трехпроводной печатной платы с припаянными к ней высокоточными цифровыми термометрами и размещена в белой термоусадочной трубке, при этом печатная плата по однопроводному интерфейсу соединена с регистратором, который, в свою очередь, при помощи USB кабеля соединен с компьютером.

2. Датчик по п.1, отличающийся тем, что однопроводный интерфейс и USB кабель располагают под землей.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к области сельского хозяйства и может быть использовано для оценки качества полива и оценки работы поливной техники. Сущность: на участке дождевания устанавливают фотоэлектрический датчик системы контроля.

Изобретение относится к области метеорологии и может быть использовано для дистанционного контроля прироста толщины снежного покрова на лавиноопасных склонах. .

Изобретение относится к области радиолокационной метеорологии и может быть использовано для определения интенсивности и суммарного количества выпадающих осадков.

Изобретение относится к метеорологическому приборостроению и может быть использовано в автоматических и дистанционных метеорологических станциях оперативного измерения интенсивности осадков.

Изобретение относится к гидрометеорологическому приборостроению и предназначено для измерения количества атмосферных осадков и интенсивности их выпадения. .

Изобретение относится к способам дистанционного определения толщины снежного покрова и может быть использовано с целью прогнозирования лавинной опасности. Сущность: последовательно проводят летние и зимние зондирования склона с использованием лазерного дальномера. Зондируя склон под соответствующими углами наведения - по азимуту (Az) и углу (β) возвышения, измеряют расстояние от места его установки в долине до контрольных точек в зоне зарождения лавин относительно реперной точки. По разнице между результатами зондирований в летний и зимний периоды определяют толщину (AE) снежного покрова в направлении зондирующего лазерного луча. При этом для каждой контрольной точки на склоне определяют экспозицию склона (не показано на фиг.6), крутизну (βкр) склона, а также проекцию ( n ¯ ) на горизонтальную плоскость нормали (n), проведенной к контрольной точке на склоне, и отрезка (AE), характеризующего толщину снежного покрова на склоне в направлении зондирующего лазерного луча. Определяют угол (ψ) между данными проекциями. По значениям найденных величин определяют истинную толщину снежного покрова в виде проекции отрезка (AE) на нормаль, проведенную к поверхности склона в контрольной точке лавинного очага. Технический результат: повышение точности определения толщины снежного покрова в лавинных очагах. 4 з.п. ф-лы, 8 ил., 2 табл.

Изобретение относится к области гидрометеорологии и может быть использовано для измерения нарастающих отложений сублимационного льда-инея на поверхности снежного покрова. Сущность: организуют инеемерную площадку для наблюдений за структурой снежных кристаллов на поверхности снежного покрова в период между снегопадами. Регулярно измеряют высоту снежного покрова. Устанавливают образование сублимационного инея по наличию сублимационных ледяных игольчатых или перистых кристаллов. Фиксируют интенсивность сублимационного инееобразования по приросту высоты снежного покрова в период между снегопадами. Снимают показания высоты прироста отложений сублимационных ледяных игольчатых или перистых кристаллов инея. Ведут количественный учет образовавшихся отложений сублимационного льда-инея на поверхности снежного покрова в период между снегопадами. Определяют степень загрязнения снежного покрова. Технический результат: повышение точности измерения и количественного учета отложений сублимационного льда-инея в период между снегопадами. 5 ил.

Изобретение относится к области метеорологического приборостроения и может быть использовано для расширения области применения оптических осадкомеров. В заявленном оптическом способе измерения атмосферных осадков с помощью источника излучения, линейного сенсора и оптической системы формируют измерительную площадь, размеры которой адаптируют в зависимости от текущей интенсивности осадков, затем регистрируют горизонтальные размеры теней частиц осадков по количеству затененных светочувствительных элементов линейного сенсора, осуществляют передачу потока измерительной информации и вычисление искомых параметров атмосферных осадков. Технический результат - возможность регулирования потока данных, генерируемых оптическим осадкомером, для предотвращения превышения пропускной способности канала связи. 1 ил.
Наверх