阮士松

(成都同樹科技發(fā)展有限公司，四川成都 6l0000)

l 引言

大氣降水系指“從天空降落到地面上的液態(tài)或固態(tài)(經(jīng)融化后)的水”。對于降雨量一般采用雨量計(jì)進(jìn)行觀測;對于降雪量，傳統(tǒng)的方法是用雪深和融化后的水量表示。融雪型雨雪量計(jì)按融雪方式可分為不凍液式和電加熱式;按融雪后采取的傳感方式可分為翻斗式，浮子式或其它形式。作為一種既可觀測降雨量又可觀測降雪量的大氣降水觀測儀器，廣泛適用于我國北方諸省和南方高寒地區(qū)。2005年前后，在國內(nèi)儀器儀表市場上，融雪型雨雪量計(jì)幾乎為國外進(jìn)口儀器充斥，國內(nèi)產(chǎn)品可謂鳳毛麟角。

2 研發(fā)主要過程

2006年3月應(yīng)中科院蘭州分院寒旱所云南麗江玉龍雪山冰川研究課題的需要，我們開始涉足融雪型雨雪量計(jì)的研發(fā)，同年5月，樣機(jī)安裝在玉龍雪山冰川(海拔約4 200 m)，并投入使用(見圖l，2)。

圖l

圖2

2007年6月針對融雪型雨雪量計(jì)樣機(jī)在玉龍雪山和青藏鐵路青海運(yùn)行中暴露和發(fā)現(xiàn)的問題，及時進(jìn)行改進(jìn)，2007年l0月申請并獲得國家專利“融雪型雙艙雨雪量計(jì)”，專利號:20072008l359.l。

從此，被命名為CR2-R的融雪型雙艙雨雪量計(jì)，打破了國外同類儀器在國內(nèi)市場上的壟斷局面，同時也跨入快速發(fā)展的階段。2008年l l月～2009年4月，在中科院四川貢嗄山高山生態(tài)站(海拔3 l00 m)對CR2-R的融雪型雙艙雨雪量計(jì)改進(jìn)型，進(jìn)行了為期半年的越冬實(shí)驗(yàn)，著重對加熱性能、溫控器的可靠性、數(shù)采器鋰電池及應(yīng)用材料等十幾項(xiàng)指標(biāo)進(jìn)行測試，取得了寶貴的第一手資料，為進(jìn)一步優(yōu)化和改進(jìn)產(chǎn)品質(zhì)量提供了堅(jiān)實(shí)的依據(jù)(見圖3)。

3 主要性能指標(biāo)及特點(diǎn)

CR2-R融雪型雨雪量計(jì)作為自主創(chuàng)新，擁有自主知識產(chǎn)權(quán)的產(chǎn)品，從一開始就參照當(dāng)時的國家標(biāo)準(zhǔn)，即國標(biāo)GB/T l l832-2002《翻斗式雨量計(jì)》、水利部行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)SL/T l07-95《融雪型雨雪量計(jì)》以及中國氣象局2005年頒布的《生態(tài)氣象觀測規(guī)范》

圖3

(試行)。進(jìn)行研發(fā)，當(dāng)《融雪型雨雪量計(jì)》最新標(biāo)準(zhǔn)，GB/T 2l978.6―2008出臺后，CR2-R融雪型雨雪量計(jì)的性能指標(biāo)均按其要求達(dá)標(biāo)。

主要性能指標(biāo):

工作環(huán)境溫度:-40℃ ～+60℃;工作環(huán)境濕度:≤98%RH。

融雪方式:電加熱，采用磁敏溫控開關(guān)，自動控制加熱。

動作溫度4℃ ±2℃。融雪工作電壓:36 V;融雪加熱功率:≤40W。雨雪計(jì)量方式:采用翻斗式，單翻斗翻轉(zhuǎn)計(jì)量。承水口內(nèi)徑:φ200 mm;符合 GB/T 2l978.6-2008融雪型雨雪量計(jì)國家標(biāo)準(zhǔn)

分辨力:0.2 mm。降雨強(qiáng)度:≤4 mm·min-l;降雪強(qiáng)度:≤5 mm·h-l(雪水當(dāng)量)

計(jì)量誤差:符合 GB/T 2l978.6-2008融雪型雨雪量計(jì)國家標(biāo)準(zhǔn)

CR2-R融雪型雨雪量計(jì)與國內(nèi)外同類產(chǎn)品相比有以下幾個主要特點(diǎn)。

3. l 結(jié)構(gòu)特性

采用雙艙結(jié)構(gòu)，如圖4所示。

采用該結(jié)構(gòu)后，有效地克服了“上邊融雪、下邊結(jié)冰”的現(xiàn)象，確保了融雪型雨雪量計(jì)在運(yùn)行工作期間，各個環(huán)節(jié)，即融雪過程，翻斗翻轉(zhuǎn)計(jì)量過程，尾水排泄過程的通暢。

3. 2 保溫特性

除CR2-R融雪型雨雪量計(jì)本身帶有保溫層外，還為用戶增配了自主創(chuàng)新的防寒罩，(國家專利:200820l40679.4)。室內(nèi)冰框的對比實(shí)驗(yàn)表明，帶防寒罩的融雪型雨雪量計(jì)比不帶防寒罩的融雪型雨雪量計(jì)具有明顯的保溫優(yōu)勢。

3.3 安全性

CR2-R融雪型雨雪量計(jì)在室外融雪電壓為36 V，并具有良好的絕緣性能，保證操作人員和老鄉(xiāng)的人身安全。

圖4

3.4 加熱方式

采取多處分散加熱，低溫融雪;而非集中于一處加熱融雪。

4 市場應(yīng)用

2009年下半年，北方諸省先后進(jìn)行“中央和省減排專項(xiàng)酸沉降監(jiān)測能力建設(shè)項(xiàng)目”的招標(biāo)工作。CR2-R融雪型雨雪量計(jì)作為酸沉降監(jiān)測的配套儀器參與了在黑龍江、河南、青海、寧夏、吉林、大連等省、區(qū)、市的投標(biāo)，而且相繼中標(biāo)。

如今在上述各省的幾十個大、中城市的環(huán)保監(jiān)測站，以及國內(nèi)一些科研單位、大專院校的生態(tài)監(jiān)測定位站都有CR2-R融雪型雨雪量計(jì)在崗服役。CR2-R融雪型雨雪量計(jì)在國內(nèi)市場占有率的不斷提升，表明CR2-R融雪型雨雪量計(jì)得到市場的認(rèn)可。

5 結(jié)束語

過去的5年，CR2-R融雪型雨雪量計(jì)從樣機(jī)發(fā)展為擁有自主知識產(chǎn)權(quán)的創(chuàng)新產(chǎn)品，打破了國外同類儀器在國內(nèi)市場上的壟斷地位。在今后的“十二五”期間，我們要繼續(xù)瞄準(zhǔn)國外先進(jìn)技術(shù)，洋為中用，全面提高產(chǎn)品性能和質(zhì)量，為我國的環(huán)保監(jiān)測事業(yè)提供更好更多的擁有自主知識產(chǎn)權(quán)的新產(chǎn)品。在本文結(jié)束之際，特向在CR2-R融雪型雨雪量計(jì)研制過程給予我們無私幫助的西南交大的周曙光老師和中科院貢嗄山高山生態(tài)站表示衷心的感謝。