Главная » Разработки » Оптический осадкомер ОПТИОС

Оптический осадкомер ОПТИОС

Обеспечивает выполнение долговременных автоматических измерений микроструктурных и интегральных характеристик атмосферных осадков.

Оптический осадкомер ОПТИОС предназначен для автоматического определения характеристик жидких атмосферных осадков:

  • количества жидких осадков;
  • интенсивности выпадения;
  • скорости падения частиц осадков;
  • размеров частиц осадков.

ОПТИОС

ОПТИОС на метеорологической площадке

Основной особенностью оптического осадкомера ОПТИОС является использование метода получения и анализа теневых изображений частиц атмосферных осадков. Метод заключается в определении характеристик выпадающих осадков на основании измерения размеров теней для каждой из частиц, проходящих сквозь измерительную площадку под действием силы тяжести. Для формирования оптического канала однородный поток светового излучения от источника излучения направлен через оптическую систему на многоэлементный массив светочувствительных элементов (линейный сенсор) приемника оптического излучения. Значение размера измерительной площадки определяется расстоянием от источника до приемника и шириной оптического канала (рис. 1).

Если в пределах измерительной площадки нет частиц осадков, то поток светового излучения беспрепятственно достигает элементов линейного сенсора. Когда частица проходят сквозь измерительную площадку, происходит изменение освещенности элементов линейного сенсора (рис. 2).

Размер сечения теневого изображения частицы определяют по количеству затененных светочувствительных элементов известного размера. Высокая скорость считывания линейного сенсора обеспечивает многократное измерение горизонтального сечения частицы, что позволяет определить значение ее эквивалентного диаметра, восстановить форму и оценить скорость падения.

Определение вида атмосферных осадков и их интегральных характеристик методом получения и анализа теневых изображений частиц, осуществляется на основании соотношения их размеров и скоростей падения.

Разработана поддерживающая конструкция которая позволяет установить прибор на высоте 2 м над подстилающей поверхностью (рис. 3). Выполнены серии лабораторных и натурных испытаний на метеорологической площадке. Результаты натурных испытаний и синхронных измерений показали хорошее согласие со стандартными измерителями. Получены данные измерений микроструктурных характеристик для дождя различной интенсивности и снеговых осадков.

ОПТИОС

Сравнение результатов измерения интенсивности выпадения жидких осадков с помощью челночного осадкомер и оптического осадкомера ОПТИОС

ОПТИОС

Результаты определения микроструктурных характеристик осадков: распределение частиц осадков по размерам N(D) для капель дождя (слева), распределение скоростей падения капель дождя (справа)

ОПТИОС

Результаты определения микроструктурных характеристик осадков: распределение частиц осадков по размерам N(D) для снежинок (слева), зависимость скорости падения снежинок от размера (справа)

Основные технические характеристики

Характеристики Значение
Микроструктурные
Диапазон размеров измеряемых частиц, мм 0,5 … 10
Погрешность измерения размеров (D) частиц, мм ±0,033(10+ D)
Диапазон измерения скоростей частиц, м/c 0,2 … 20
Погрешность измерения скоростей (v) частиц, м/c ±0,25(1+ v)
Интегральные
Погрешность измерения количества осадков (без учета пространственных вариаций и погрешности, создаваемой ветром), {cea9fe5ef8195866a1a6fe467e0478b4e0cb9fd136470fc2cf97ef9afbdedc23} ± 5
Диапазон измеряемой интенсивности дождя, мм/ч 0 … 2000
Чувствительность по количеству выпавших осадков, мм Не хуже 0,0001
Общие
Возможность регистрации снега Есть
Измерительная площадка, см2 48
Масса измерительного блока, кг 8
Потребляемая мощность (без системы обогрева), Вт 0,5
Рабочий диапазон температур, °С От минус 20 до плюс 60

Основные преимущества ОПТИОС

  • работа в автоматическом режиме;
  • высокая чувствительность по количеству выпавших осадков;
  • точная регистрация времени начала и окончания осадков;
  • точность измерения количества осадков и интенсивности их выпадения;
  • возможность автоматически определять вид осадков;
  • возможность фиксировать наличие метели (при работе в составе автоматического метеорологического комплекса)
  • исключены ошибки связанные с ветровым недоучетом, со смачиванием и испарением.

Разработанный оптический осадкомер ОПТИОС обеспечивает выполнение долговременных автоматических измерений микроструктурных и интегральных характеристик атмосферных осадков, информация о которых необходима для решения различных научных и прикладных задач. На основании измерительных данных оптического осадкомера, с учетом температуры окружающего воздуха, скорости и направления ветра, можно прогнозировать вероятность возникновения опасных метеорологических явлений, связанных с метелями, заносами, снежными лавинами и т. д. Эта информация крайне полезна при организации движения автомобильного, железнодорожного и воздушного транспорта, а также для обеспечения безопасной деятельности в районах вероятного выпадения снеговых осадков.