【摘 要】
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雨量计是一种用来测量一段时间内降雨量的仪器,普遍应用于气象、水利和农业等部门,给各部门提供用于预报和研究的降水量数据。目前国内气象领域应用的雨量计精度和自动化程度
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雨量计是一种用来测量一段时间内降雨量的仪器,普遍应用于气象、水利和农业等部门,给各部门提供用于预报和研究的降水量数据。目前国内气象领域应用的雨量计精度和自动化程度比较低。国外的光学雨量计精度高,但价格昂贵,难以推广普及。为设计出低成本、低功耗和高精度的超声雨量计,本文对传统的超声雨量计进行硬件和软件算法的优化。硬件方面,本文选用低功耗和高性价比的STM32作为主控芯片。超声测液位模块由超声发射和接收组成,发射部分通过高电压脉冲来驱动超声探头,接收部分包括信号放大、滤波和整形电路。本设计采用PT100测温,选用24位高精度AD7794进行模数转换,温度测量精度可达±0.05℃。同时创造性的对雨量计进行气压补偿,使其适用于更复杂的环境。气压模块采用BMP180组成阵列式结构,减小因传感器蠕变导致的系统误差。本设计既可以通过VFD屏显示数据也可以通过串口将数据发送到上位机。软件算法补偿方面,本文采用L-M算法实现超声速度与温度和气压之间的曲面拟合,达到温度和气压补偿的目的。为了方便观测者使用,本文开发了基于Qt的配套上位机软件。本文研发的超声雨量计量程为0-500mm,采集频率可调。温度适用范围为0℃～50℃,气压适用范围为500hPa～1100hPa。本设计具有低功耗模式,能够长期在野外使用。性能测试表明,本设计测量雨量误差±0.5mm,总体上满足气象行业要求。
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