本实用新型专利技术公开了一种冰雹模拟器。该冰雹模拟器包括:支架、冰球发射管、测量设备安装机架和处理器,支架包括底座和架体,架体设置在所述底座上;冰球发射管安装在架体上;二维程控部包括横向移动部和纵向移动部,纵向移动部安装在底座上,横向移动部安装在架体上,纵向移动部控制架体在水平面纵向运动,横向移动部控制冰球发射管在水平面横向运动;测量设备安装机架安装在底座上,位于冰球发射管的下方,用于安装降水类天气现象测量仪;处理器用于接收、存储和显示冰球发射管的坐标位置、冰球发射时间和降水类天气现象测量仪的测量结果。本实用新型专利技术提供的冰雹模拟器能够准确的模拟冰雹天气现象的特点,为降水类天气现象测量仪提供更加现实的冰雹天气。
【技术实现步骤摘要】
一种冰雹模拟器
本技术涉及自动控制领域,特别是涉及一种冰雹模拟器。
技术介绍
降水类天气现象测量仪基本工作原理是发射端产生一束平行光束,接收端带有透镜和光电二极管,将接收到的光信号转换为电信号,平行光束覆盖范围是检测降水粒子的空气样本采样空间。测量原理为:当降水粒子穿越采样空间时将造成接收到的光信号强度减弱,粒子直径与光信号衰减的幅度相关,粒子速度与光信号衰减持续时间相关。降水类天气现象测量仪通过光信号衰减幅度和持续时间按特定的处理算法计算降水粒子的速度和粒径,滤除因浮尘、树叶、羽毛等非降水粒子形成的干扰信号后,判断降水粒子种类,实现降水类天气现象的自动识别。而对于降水类天气现象测量仪的测试装置,现有技术中的相关装置比较少,最常用的是在一个可控转速的透明原盘上粘贴模拟贴片,用于仿真降水粒子的遮光作用;将所述透明原盘置于激光降水现象观测仪的测试区域中旋转,使得所述模拟贴片达到一定的线速度,由此来起到模拟降水粒子的效果。但是,该装置存在以下缺陷:(1)在模拟冰雹天气现象时,自然状态下冰雹粒子是3D立体形状,上述模拟贴片是2D平面形状,与实际状态差别较大。考虑到球形冰雹表面光学反射率较高且光信号散射强度也较为强烈,同样直径时,二者对平行光束光强信号的衰减程度不同。根据上述降水类天气现象测量仪基本工作原理,这种现象将增加冰雹粒子直径和速度测量误差。(2)透明圆盘自身将增加空气样本的光学折射率并降低光学透过率,考虑光学折射现象,发射端平行光束穿过透明圆盘后传输方向将会发生轻微的整体偏移和信号强度减弱,不利于准确测量冰雹粒径。(3)国内已定型降水类天气现象测量仪发射端平行光束覆盖范围一般约为长200mm,宽30mm,高1.0mm。透明原盘上的模拟贴片须在待测设备采样区旋转,且为保持高速旋转时的稳定性,透明圆盘的直径不能太大。在模拟冰雹下落时,透明圆盘线速度较高,将会造成短时间内模拟冰雹的贴片高频次穿越采样区。自然状态下,冰雹粒子较为稀疏,通常不会在短时间内有大量冰雹粒子穿越狭小平面,上述专利装置中模拟冰雹的贴片高频次穿越降水类天气现象测量仪采样区可能造成观测结果异常。(4)自然状态下,冰雹粒子下落时穿越降水类天气现象测量仪采样区的位置具有随机性。降水类天气现象测量仪在现有技术中的检测设备上安装完成后,模拟冰雹的贴片只能从固定位置以固定方向穿越采样区,与冰雹粒子随机下落的运动过程差别较大,检测结果的代表性不够全面。
技术实现思路
本技术的目的是提供一种冰雹模拟器,能够准确的模拟冰雹天气现象的特点,为降水类天气现象测量仪提供更加现实的冰雹天气。为实现上述目的,本技术提供了如下方案:一种冰雹模拟器,所述冰雹模拟器包括:支架,所述支架包括底座和架体,所述架体设置在所述底座上;冰球发射管,所述冰球发射管安装在所述架体上;二维程控部,所述二维程控部包括横向移动部和纵向移动部,所述纵向移动部安装在所述底座上,所述横向移动部安装在所述架体上,所述纵向移动部控制所述架体在水平面纵向运动,所述横向移动部控制所述冰球发射管在水平面横向运动;测量设备安装机架,所述测量设备安装机架安装在所述底座上,位于所述冰球发射管的下方,用于安装降水类天气现象测量仪;处理器,所述处理器用于接收、存储和显示冰球发射管的坐标位置、冰球发射时间和降水类天气现象测量仪的测量结果。可选的,所述架体为龙门架。可选的,所述横向移动部包括横向滚珠丝杠和横向步进电机,控制器控制所述横向步进电机带动所述冰球发射管沿所述横向滚珠丝杠在水平面横向移动。可选的,所述纵向移动部包括纵向滚珠丝杠和纵向步进电机,控制器控制所述纵向步进电机带动所述架体沿所述纵向滚珠丝杠在水平面纵向移动。可选的,所述冰雹模拟器还包括支撑横臂,所述冰球发射管通过所述支撑横臂安装在所述横向滚珠丝杠上。可选的,所述冰雹模拟器还包括冰球输送器和气动发射装置,所述冰球发射管通过三通管道分别与所述冰球输送器和气动发射装置相连通,所述冰球发射管与所述冰球输送器的连通处设置有第一电磁阀门,所述冰球发射管与所述气动发射装置连通处设置有第二电磁阀门。可选的,所述冰球输送器倾斜布置。可选的,所述冰球发射管出口处设置有红外线发射管和接收管。可选的,所述冰球发射管的冰球击发位置设置有直径小于冰球直径的橡胶垫圈。可选的,所述冰球发射管和所述冰球输送器上均安装有制冷器。根据本技术提供的具体实施例,本技术公开了以下技术效果:本技术提供的冰雹模拟器设置了冰球发射管、横向滚珠丝杠、纵向滚珠丝杠、测量设备安装机架、冰球输送器、气动发射装置和制冷器等,横向滚珠丝杠和纵向滚珠丝杠的设置实现了冰球发射管在水平面的任意位置的移动,降水类天气现象测量仪安装在冰球发射管的下方,实现了对发射管发射的冰球参数的检测,处理器将对检测结果进行接收、存储和显示,上述装置的设置,实现了对冰雹天气现象的准确模拟。附图说明为了更清楚地说明本技术实施例或现有技术中的技术方案,下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍,显而易见地,下面描述中的附图仅仅是本技术的一些实施例,对于本领域普通技术人员来讲,在不付出创造性劳动性的后提下,还可以根据这些附图获得其他的附图。图1为本技术实施例冰雹模拟器的俯视图。具体实施方式下面将结合本技术实施例中的附图,对本技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述,显然,所描述的实施例仅仅是本技术一部分实施例,而不是全部的实施例。基于本技术中的实施例,本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动后提下所获得的所有其他实施例,都属于本技术保护的范围。本技术的目的是提供一种冰雹模拟器,能够准确的模拟冰雹天气现象的特点,为降水类天气现象测量仪提供更加现实的冰雹天气。为使本技术的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂,下面结合附图和具体实施方式对本技术作进一步详细的说明。本技术提供的版本模拟器包括以下构件:(1)支架,如图1所示,支架包括方形底座14和龙门架1,方形底底座对称边的两侧安装有纵向滚珠丝杆3用于调整龙门架1的纵向位置。龙门架1中部安装有横向滚珠丝杆5和支撑横臂,用于安装冰球发射管8和调整冰球发射管8横向位置。(2)冰球发射管8共有5mm、15mm、25mm3种口径,可以根据我国气象部门对冰雹的划分方法,分别用于发射轻雹、中雹、重雹。气动发射装置包括空气压缩机6、输气管7和数字压力表11组成,冰球发射管8顶端为密封结构,分别与压缩空气输气管7和倾斜式冰球输送器9通过三通管道连接。冰球发射管8击发冰球位置处的管道内壁安装有直径略微小于待发射冰球直径的橡胶垫圈,防止冰球自行滑落。冰球发射管8出口处直径端两侧自上向下安装有两只固定距离的红外线发射管和对称位置处两只固定距离的光电接收管,用于测量冰球发射后的初速度。冰球先后经过两只红外发射管时,相应的两只光电接收管会分布产生两个脉冲信号,测量两个脉冲信号之间的时间差t,再根据根据两只红外发射管之间的固定距离S,计算冰雹发射后的初速度V=S/t。冰球发射管8中上部位置安装有方形圆孔的半导体制冷器10,控制冰球发射管8的表面温度不高于0℃,减少冰球粒子的融化损耗。冰球发射管8出口处还安装有光束发射方向竖直向下的红色激光指示器,便本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种冰雹模拟器,其特征在于,所述冰雹模拟器包括:支架,所述支架包括底座和架体,所述架体设置在所述底座上;冰球发射管,所述冰球发射管安装在所述架体上;二维程控部,所述二维程控部包括横向移动部和纵向移动部,所述纵向移动部安装在所述底座上,所述横向移动部安装在所述架体上,所述纵向移动部控制所述架体在水平面纵向运动,所述横向移动部控制所述冰球发射管在水平面横向运动;测量设备安装机架,所述测量设备安装机架安装在所述底座上,位于所述冰球发射管的下方,用于安装降水类天气现象测量仪;处理器,所述处理器用于接收、存储和显示冰球发射管的坐标位置、冰球发射时间和降水类天气现象测量仪的测量结果。
【技术特征摘要】
1.一种冰雹模拟器,其特征在于,所述冰雹模拟器包括:支架,所述支架包括底座和架体,所述架体设置在所述底座上;冰球发射管,所述冰球发射管安装在所述架体上;二维程控部,所述二维程控部包括横向移动部和纵向移动部,所述纵向移动部安装在所述底座上,所述横向移动部安装在所述架体上,所述纵向移动部控制所述架体在水平面纵向运动,所述横向移动部控制所述冰球发射管在水平面横向运动;测量设备安装机架,所述测量设备安装机架安装在所述底座上,位于所述冰球发射管的下方,用于安装降水类天气现象测量仪;处理器,所述处理器用于接收、存储和显示冰球发射管的坐标位置、冰球发射时间和降水类天气现象测量仪的测量结果。2.根据权利要求1所述的冰雹模拟器,其特征在于,所述架体为龙门架。3.根据权利要求1所述的冰雹模拟器,其特征在于,所述横向移动部包括横向滚珠丝杠和横向步进电机,控制器控制所述横向步进电机带动所述冰球发射管沿所述横向滚珠丝杠在水平面横向移动。4.根据权利要求1所述的冰雹模拟器,其特征在于,所述纵向移动部包括...
【专利技术属性】
技术研发人员:方海涛,汪玮,张世国,王敏,王毛翠,丁宪生,葛雪萍,
申请(专利权)人:安徽省大气探测技术保障中心,
类型:新型
国别省市:安徽,34
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