一种具有多传感器的积雪深度测量的观测检验方法技术领域技术

本发明专利技术公开了一种具有多传感器的积雪深度测量的观测检验方法，该方法使用多种手段，检测与验证测试对象的基本性能并确定精度、仪器校准存在的问题，测量已知风向、风速影响的测量偏差以及确定测量偏差是否在制造商提供的功能规格需求书范围内，确认被测雪深传感器运行期间受环境温度变化的影响是否满足功能规格需求书要求。

【技术实现步骤摘要】
一种具有多传感器的积雪深度测量的观测检验方法

本专利技术涉及气象领域，具体为一种具有多传感器的积雪深度测量的观测检验方法。
技术介绍
固态降水是自动传感器观测和测量较为复杂的参数之一。降水量测量一直是许多研究工作的主要内容，但关于描述自动传感器精确测量固态降水的技术，可靠性的程序和性能标准方面的信息还是有限的。最近，使用积雪深度自动测量仪器测量降水数据的台站逐步增加，并且出现在许多新的应用中。此外，现代数据处理能力，数据管理和数据同化技术为更好的评估和错误分析提供了手段。在过去的几年里，在不同的地方部署和测试了各种自动雪深测量系统或仪表，以利用它们的效率和更加客观的测量结果。超声波雪深传感器测量超声波脉冲的发送和接收之间的时间间隔。此测量用于确定传感器与被测表面之间的距离。声学雪深测量技术的性能取决于空气温度，超声传感器需要对空气中的声音速度变化进行校正，声波测距仪的测量不确定度为距离的0.5-1％，在典型条件下会导致雪深测量不确定度在1cm左右。雪深测量的激光传感器是几年前才引进的，目前已经在各个地方进行了测试和使用。激光雪深传感器利用光电测距原理测量传感器与雪表面之间的距离。目前大部分的激光雪深传感器都采用单激光测距仪，这就导致了这种类型的雪深传感器的一个重要缺陷，即缺乏空间代表性。为了解决这个问题，已经进行了一些试验和多头产品测试，包括一个固定的3头传感器和扫描激光雪深传感器，它可以沿圆形路径扫描多个点。除了激光测距传感器外，还有其他光学技术能够测量地面和雪深的状态。尽管有一些缺点和难度，自动积雪测量技术提供了更加客观的结果，可以提供连续和实时数据。市面上生产的雪深传感器可能存在一些不合格的产品，建立台站时需要先对传感器进行性能检验，因此，提出有一种具有多传感器的积雪深度测量的观测检验方法，也可以适用传感器使用年限过长，定期检验，及时排查一些不合格的传感器对测量结果准确性的影响。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种具有多传感器的积雪深度测量的观测检验方法，适用于以下类型的自动雪深传感器，它采用不同的测距技术，通过传感器测量从雪表面到传感器的距离：a)超声波型，也称为声波测距深度传感器；b)包括单点和多点的激光雪深传感器；c)其他雪深传感器。这种方法主要包括两个主要测试：实验室测试和外场测试。实验室测试包括基本性能测试和各种环境变化下的测试。为了保证雪传感器在实际中的性能，提出了现场试验。在外场试验中，按照到本标准方案中规定的步骤，需考虑自然地面和人造目标表面如雪板。为实现上述目的，本专利技术提供如下技术方案：本专利技术提一种具有多传感器的积雪深度测量的观测检验方法，其特征在于，所述观测检验方法包括基本功能测试，风洞测试，温试验箱测试，所述基本性能测试目的是验证测试对象的基本性能并确定精度、仪器校准存在的问题，所述风洞测试主要是测量已知风向、风速影响的测量偏差以及确定测量偏差是否在制造商提供的功能规格需求书范围内，所述温试验箱测试目的主要为了确认被测雪深传感器运行期间受环境温度变化的影响是否满足功能规格需求书要求。优选的，所述基本功能测试包含以下步骤：1.从制造厂商获得雪深测量的性能规格；2.将传感器放在最远的位置，并将传感器配置在地平面位置(0mm)；3.将传感器或者目标表面移动到指定位置，进行一轮测试，并记录结果，其中包括规范中指定的最大位置；4.将测量读数与度量标尺进行比较(标尺或数字标尺)，确定变化或偏移是否超过制定的精度范围，确定传感器是否能够在最大距离处进行测量，确定传感器是否能够测量指定的分辨率。优选的，所述风洞测试包括以下步骤：1.将风洞速度设置为最大允许风速，并定位测试设置，以便于风从传感器顶部吹来；2.读取雪深观测传感器测量值，是否功能规格需求书准确度要求；3.按照1-2的步骤重复测量风向：上方、侧方。优选的，在固定距离内设置被测雪深传感器系统，每分钟进行测量；2.当雪深传感器持续运行时，将温度降低，直到达到最小操作温度；3，保持被测雪深传感器在最小运行温度下持续运行；4.当雪深传感器持续测量时，增加温度，直到达到运行温度的最大值；5.确定传感器的测量性能是否满足以下指定温度范围：A.0℃B.制造商要求的最低运行温度(如-40℃)C.标称室温(如25℃)。优选的，旋挖成孔工艺的工艺流程为：S1:桩位施放；S2:挖埋护筒；S3:钻进成孔；S4:入持力层鉴定；S5:清孔；S6:安放导管；S7:二次清运；S8:浇灌混凝土；S9:成桩。优选的，所述观测检验方法还包括现场测试，所述现场测试包括以下步骤：1.选取地址以及与安装传感器环境相似的气候条件；2.安装声波传感器和激光雪深传感器；3.安装测试现场所需设备，包括PVC和FRP的雪板，在距地面同一高度安装一个或多个雪深传感器的同时，在声波积雪探测地附近均匀的放置多个标尺；4.安装辅助传感器；5.将数据录入到环境变量里，计算外场测试雪深传感器与参考雪深传感器测量值之间的差异，计算所有条件下的平均偏差、标准偏差和准确度，如果平均偏差小于该仪器指定的偏差，则数据可用。与现有技术相比，本专利技术的有益效果是：本专利技术提供的方法包括了基本性能试验，温度室试验，风洞试验和现场试验，全面的评价雪深传感器的性能，对气象台站具有一定的指导意义。附图说明图1为本专利技术的超声波传感器的安装示意图；图2为本专利技术的激光雪深传感器的安装示意图；图3为本专利技术的安装角度示意图；图4为本专利技术的铅锤测量法示意图；图5为本专利技术使用移动目标表面或者改变安装高度进行校准的示意图。具体实施方式下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利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专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。请参阅图1至图5，本专利技术提供一种技术方案：一种具有多传感器的积雪深度测量的观测检验方法，具体实施步骤及原理如下：基本功能测试的目的是验证测试对象的基本性能并确定精度、仪器校准存在的问题。积雪深度测量常用积雪板作为标准地面，这对于人工观测尤为重要。为了在积雪和雪的融化过程中保持雪深的不变，建议采用不同的积雪板更好的模拟自然地面或者草坪。Lanzinger和Theel展示了由GRP制成的雪栅格和雪板的设计，可以不受沉积雪的干扰，该设计可与天然雪地或者草表面具有可比性。人们希望最终自动雪深测量仪能够测量天然地面或者草地面上的积雪深度，而不需要任何积雪板。但是，当自动雪测量仪在实际使用中，会遇到诸如杂草、霜冻、结冻等问题导致的地面变化。因此，即使使用对地面类型不敏感的多点扫描雪测量仪，我们仍然需要使用雪积板或栅格。传感器安装需要垂直于目标表面，为了保证测量的准确性，如超声波雪深度传感器之类的传感器要求它们必须垂直本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种具有多传感器的积雪深度测量的观测检验方法，其特征在于，该观测检验方法包括基本功能测试，风洞测试，温试验箱测试，基本性能测试目的是验证测试对象的基本性能并确定精度、仪器校准存在的问题，所述风洞测试主要是测量已知风向、风速影响的测量偏差以及确定测量偏差是否在制造商提供的功能规格需求书范围内，所述温试验箱测试目的主要为了确认被测雪深传感器运行期间受环境温度变化的影响是否满足功能规格需求书要求。/n

【技术特征摘要】
1.一种具有多传感器的积雪深度测量的观测检验方法，其特征在于，该观测检验方法包括基本功能测试，风洞测试，温试验箱测试，基本性能测试目的是验证测试对象的基本性能并确定精度、仪器校准存在的问题，所述风洞测试主要是测量已知风向、风速影响的测量偏差以及确定测量偏差是否在制造商提供的功能规格需求书范围内，所述温试验箱测试目的主要为了确认被测雪深传感器运行期间受环境温度变化的影响是否满足功能规格需求书要求。


2.根据权利要求1所述的一种具有多传感器的积雪深度测量的观测检验方法，其特征在于：基本功能测试包含以下步骤：S1:从制造厂商获得雪深测量的性能规格；S2:将传感器放在最远的位置，并将传感器配置在地平面位置；S3:将传感器或者目标表面移动到指定位置，进行一轮测试，并记录结果，其中包括规范中指定的最大位置；S4:将测量读数与度量标尺进行比较，确定变化或偏移是否超过制定的精度范围，确定传感器是否能够在最大距离处进行测量，确定传感器是否能够测量指定的分辨率。


3.根据权利要求1所述的一种具有多传感器的积雪深度测量的观测检验方法，其特征在于：风洞测试包括以下步骤：S1:将风洞速度设置为最大允许风速，并定位测试设置，以便于风从传感器顶部吹来；S2:读取雪深观测传感器测量值，是否功能规格需求书准确度要求...

【专利技术属性】
技术研发人员：张鑫，雷勇，曹晓钟，汪洲，黄剑钊，宋树礼，严国威，庞文静，霍延风，黄子芹，刘志邦，
申请(专利权)人：中国气象局气象探测中心，
类型：发明
国别省市：北京;11