自制遥测雨量计

雨季到了。这里向大家介绍一种简单的遥测雨量计，它能在室内准确地指示出降雨量，大大减轻观测人员的劳动强度。仪器构造简单，容易制作，可供农村人民公社、学校的气象哨、组自制使用。

遥测雨量计的传感器是翻斗，如图1所示。下雨时，雨水落入接水漏斗，经漏斗口流入翻斗的右斗（图1a）。当积水量达到0.1毫米（指平地积水量0.1毫米深）时，翻斗失去平衡，向右边倒，成为图1b状态；在右斗倒掉雨水的同时，左斗开始接水，积水量达到0.1毫米时，翻斗又倒向左边。若雨下个不停，翻斗就连续翻动。由于翻斗每次翻动需要的雨水量是固定的，知道了翻斗翻动次数，就可以知道降雨量了。遥测雨量计正是利用计数开关电路和计数器来自动记录翻斗翻动次数，从而测得降雨量的。

翻斗为什么会翻动，又怎样保证在积水0.1毫米时翻动呢？我们从图1中不难看出，翻斗左右两斗ACQ和ABQ重量相等（Q是翻斗底部的支点），在图1a状态时，左斗ACQ和右斗一部分ADQ的总重量大于右斗一部分BDQ的重量，重心在左边，所以翻斗可以保持这种稳定状态。下雨时，右斗积水，当BDQ中积水重量加上自身重量大于ADQ积水重量、自身重量和ACQ重量之和时，翻斗重心就转向右边，变成图1b的情况了。如果我们升高翻斗下面的调整螺杆（F、F′），翻斗倾斜度变小，BDQ容积增大，翻斗翻动所需雨水减少，灵敏度提高；反之，灵敏度下降。显然，使调整螺杆处于适当高度，翻斗便可以在积水0.1毫米时起翻。

为了知道翻斗翻动次数，计数开关必须在翻斗每翻动一次时，使计数器计一个数。下面介绍两种简便的计数开关，供大家选用。

图2是半导体计数开关。K（K′）是放在翻斗左边（右边）倒水处的相互绝缘的两个金属片。当K、K′都处于开路状态时，电源经W、R\(_{1}\)给复合管BG1、BG\(_{2}\)以正偏置，使两管导通，而BG3由于负偏置截止，继电器J不动作。当翻斗积水翻动时，雨水流过K或K′。因为雨水含一定杂质，能导电，相当于在K或K′处接入一个电阻（阻值10千欧～100千欧），所以BG\(_{1}\)、BG2由正偏置变为负偏置而截止，BG\(_{3}\)则导通，J动作。J的触点接通计数器电源，计数器就计数了。R3、R\(_{5}\)是限流电阻。R2既是BG\(_{1}\)、BG2负载电阻，又是BG\(_{3}\)偏流电阻。R4可使BG\(_{3}\)可靠截止。R6、C\(_{2}\)组成消火花电路，保护继电器触点。调节电位器W，可以改变计数开关的灵敏度，把K或K′置于雨水中，旋转W，使J吸合即可。

另一种计数开关是充放电开关，如图3所示。翻斗翻动前，电源除经R\(_{1}\)、D1对C\(_{1}\)充电外，同时还通过R3、D\(_{2}\)，经调整螺杆、翻斗及继电器J构成回路。由于R3阻值较大，整个回路电流不到1毫安，J不动作。当翻斗积水向右翻动时，翻斗和右边螺杆接触，J和C\(_{1}\)接通，C1上积聚的电荷便向J放出；C\(_{1}\)容量大，放电电流足以使J动作，计数器接通电源计数。C1放电完毕后，继电器J释放。在翻斗向右边翻动时，左斗离开调整螺杆，电源即经R\(_{3}\)、D2向C\(_{3}\)充电，为翻斗下次翻动时放电作准备。图中C2、R\(_{2}\)，C4、R\(_{4}\)，C5、R\(_{5}\)分别组成消火花电路。充放电电容C1和C\(_{3}\)应尽量选漏电小的。改变R1、R\(_{3}\)阻值，可调整充电时间，一般希望充电时间越短越好。但是，R1、R\(_{3}\)阻值过小，流过继电器的电流就大了，造成继电器吸合后不释放或释放不干脆。电路调试方法是这样的：在A处焊一根导线，用导线碰B或C端，计数器计数，说明电路工作正常；A、B（或A、C）两次接触的时间间隔小到0.5秒时，计数器仍能计数，说明充电时间能满足实际使用要求。若间隔大于0.5秒才能可靠计数，可适当减小R1和R\(_{3}\)，或换用灵敏度较高的继电器。

先介绍传感器的制作方法，参看图4。用0.2毫米厚的紫铜皮（或用没生锈的罐头皮），剪成a、b所示尺寸的两块，其中一块并在b中所示虚线处折起。再用较硬且不宜生锈的金属锉成c形状。最后按d所示焊在一起，翻斗就算作成了。若用半导体计数开关，翻斗也可用塑料、有机玻璃等材料。图4e是翻斗支架。调整螺杆上套有丝扣。把翻斗放上支架，用手翻动较灵活就行了。图5是雨量筒，翻斗固定在雨量筒中。为了防止因仪器故障发生漏测，翻斗倒掉的雨水由一个漏斗接入储水瓶中，便于补测。

整个仪器调试方法也很简单。用传感导线（半导体开关用两根，充放电开关用三根）将计数开关和翻斗接好，接通电源。先人工加水，看翻斗翻动与计数器计数是不是正常。然后再调整翻斗起翻量：因雨量筒直径是20厘米，降雨0.1毫米时，水量应为3.14克。用注射器把3.14克蒸溜水注入翻斗，先调低调整螺杆，使水注入后翻斗不动，再慢慢地调高螺杆，直至翻斗刚好翻动时为止。反复调几次，就可以把螺杆固定下来（调好一边，固定一边）。调好螺杆位置后，再取一定量的水，缓缓倒入雨量筒，看计数器计的雨量与水量是否相同，误差在3％以内，就可放到测场使用了。

顺便指出，前面介绍的两种计数开关，一般情况下，第二种使用效果较好。但在降水强度特别大的地方，会出现电容充电不足影响继电器工作的情况。如调整充电电阻仍无效时，需用第一种电路。（吴绍金）