液體降水(雨)是簡單的機械和電子測量之一，也是最難做好、準確和有代表性的測量之一。有兩種方法可以量化降雨量:數(shù)量——或累積——和強度。降雨量以英寸或毫米為單位表示為深度，以每小時降雨量表示為強度。降雨強度是造成降雨量測量誤差的最大因素之一。

*泛使用的雨量計通常被稱為翻斗式雨量筒。它有一個傾倒機構(gòu)，位于一個漏斗的下面，當它裝滿一定體積的水時，這個傾倒機構(gòu)可以前后傾倒。

毫不奇怪，在一些水流失和測量變得越來越不準確之前，蹺蹺板機構(gòu)來回傾斜的速度是有限制的。換句話說，降雨累積的測量精度取決于降雨的速度或強度

一般來說，液體降水誤差的另一個重要來源是風(fēng)，有時會造成高達20%的損失。RainVUE系列雨量計*的沙漏形狀是專門為減輕風(fēng)對集水的影響而設(shè)計的，有證據(jù)表明*它是有效的

在坎貝爾科學(xué)公司，我們開發(fā)了一種強度校正算法，并將其集成到RainVUE系列智能雨量傳感器中。在本文的剩余部分，我將描述我們開發(fā)和測試該算法的方法

雨量計需要添加一些東西來進行額外的測量(即計時)和計算

所有這些都可以放入數(shù)據(jù)記錄器運行的程序中。然而，為了簡單易用，我們在儀表上增加了一個模塊，用于進行計算，并通過SDI-12將數(shù)據(jù)傳送給記錄器，因此用戶無需創(chuàng)建或維護復(fù)雜的程序。該模塊還可以作為數(shù)據(jù)的備份，并在數(shù)據(jù)記錄器失去通信和電源的情況下，使用內(nèi)部電池繼續(xù)運行一段時間

一種校正強度的方法是首先計算強度(每小時的量)。然后，根據(jù)強度，計算一個修正量。我們選擇了一種更直接的方法來校正強度的累積或數(shù)量，方法是測量葉尖間隔時間(TBT)，并將其用作每個葉尖降雨量的預(yù)測值。根據(jù)三丁基錫化合物和數(shù)量，通過簡單的單位轉(zhuǎn)換計算強度

翻斗式雨量筒--數(shù)據(jù)收集和模型開發(fā)

我們在每個RainVUE模型中使用了10個新的傾翻桶來收集數(shù)據(jù)。每個桶在12至16個固定模擬降雨率下運行三次重復(fù)(取決于模型和目標強度修正范圍)。簡單地通過高精度噴嘴運行測量的去離子水體積來模擬降雨

  =對于大于100毫米/小時的速率，足夠的水通過每個桶，以達到每次重復(fù)1，000個尖鍛

  =對于較低的速率，每次復(fù)制至少使用330個提示  (使用我們的測試設(shè)備，我們可以同時運行多達四個桶，但是對于每一個RainVUE型號，僅數(shù)據(jù)收集就需要大約1000小時或更長時間！)

利用已知的體積量和尖鍛數(shù)量的精確測量以及TBT的使用數(shù)據(jù)記錄儀CR6，我們擁有開發(fā)校正模型所需的所有數(shù)據(jù)。使用回歸，比較了幾種模型的擬合度。示例函數(shù)模型形式包括冪律和指數(shù)衰減等。通過交叉驗證和收集新數(shù)據(jù)，通過相互競爭模型來測試準確性

總的來說，這個項目是一個有趣的挑戰(zhàn)，我希望這篇文章能對開發(fā)過程提供一些見解，并展示用于創(chuàng)建最佳算法的強大方法，以增加高質(zhì)量翻斗式雨量計的價值。