一种冰雹检测传感器制造技术

本实用新型专利技术设计一种冰雹检测传感器，包括导电的底座和多个探测组件；探测组件设有支撑件、位移检测装置、弹性体及受力部件，受力部件表面有供被测冰雹撞击的第一区域，且为导电体，受力部件经弹性体固定在支撑件上，位移检测装置用于获得反映受力部件受撞击产生的机械振动的第一信号，各第一区域之间具有间隙，每个第一区域的面积小于标准冰雹密度测算面积，各个第一区域的面积总和大于标准冰雹密度测算面积；支撑件中的至少一个固定于底座，各受力部件分别与底座电连接并经底座电连接至大地。本实用新型专利技术在使用触觉系统检测冰雹冲量的前提下，降低短时间内连续冰雹撞击的概率，提升使用触觉系统的冰雹检测精度，实现接地成本控制。本控制。本控制。

【技术实现步骤摘要】
一种冰雹检测传感器


[0001]本技术涉及气象监测领域，尤其是一种用于冰雹检测的传感器部件。

技术介绍

[0002]冰雹灾害是由强对流天气系统引起的剧烈气象灾害,具有来势猛、强度大的特点,并常伴随着狂风、急剧降温等阵发性灾害性天气过程。目前对冰雹的户外监测，主要集中在声觉和视觉方向，主要检测冰雹的直径和密度(频率)，国内普遍使用低成本的印痕版做间歇性测量，美国有声觉成熟产品，但非常昂贵，国内人民币报价十几万一台。而实际上，冰雹的破坏力取决于冰雹的碰撞冲量，声觉或视觉系统无法检测冲量，而触觉系统可以通过检测已知质量被撞物体的位移准确计算出冲量的大小。
[0003]专利CN201910868057提出通过膜结构检测冰雹冲击荷载，利用激光位移传感器检测膜面位移测量冲量；专利DE102014112926A1提出使用转换器(3)记录由至少一个降水颗粒(如冰雹)撞击冲击体(2)引起的振动，利用评估通过转换器(3)产生的电信号来计算动能；专利US20050174720A1提出通过安装在框架(5)上并适于接收水凝物(如冰雹)的表面(2)来检测水凝物的冲击脉冲。以上三者可以归为是利用触觉系统面结构进行检测。对于触觉检测冰雹，目前待需攻克的技术难题(例如以上三者就存在这样的技术缺陷)是由于震荡引起的测量精度问题。具体地，因为是靠撞击引起的震荡来进行检测，如果上一颗冰雹撞击引起的震荡尚未完全结束，下一颗冰雹就撞击上来，那么，就会引起震荡叠加，造成传感器难以精确测量。
[0004]另一方面，测算面的面积大小是冰雹检测中的关键因素之一，理论上，测算面越大，冰雹测算的准确度越高。为此，各国均对冰雹检测时测算面的最小面积进行了规定，例如，中华人民共和国国家标准GB/T 34296
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2017中，制定了《地面降雹特征调查规范》，其中就规定对于降雹的最低标准测算面面积(标准冰雹密度测算面积)为30cmX30cm。其他国家如美国、欧美等等均有其规范。换言之，对于其他系统，如声觉和视觉等，冰雹的测算面越大是越有利于测算准确度能的提升；但对于触觉系统，冰雹的测算面面积与上述的因震荡引起的测量精度，两者是待需克服的矛盾冲突。

技术实现思路

[0005]本技术的目的在于，在使用触觉系统检测冰雹冲量的前提下，降低短时间内连续冰雹撞击的概率，提升使用触觉系统的冰雹检测精度，同时，实现接地成本控制，保证传感器安装时的经济性。
[0006]为此，提供一种冰雹检测传感器，包括底座和至少两个探测组件；每个所述探测组件均设有支撑件、位移检测装置、弹性体以及给定质量的受力部件，所述受力部件的表面设有供被测冰雹撞击的第一区域，所述受力部件为导电体，受力部件经弹性体固定在所述支撑件上，所述位移检测装置用于获得反映受力部件受撞击产生的机械振动的第一信号，其中，各个所述第一区域之间具有间隙，每个所述第一区域的面积被配置为小于标准冰雹密
度测算面积，且冰雹检测传感器上的各个所述第一区域的面积总和被配置为大于标准冰雹密度测算面积，所述标准冰雹密度测算面积参照各个国家或地区的标准；所述支撑件中的至少一个固定于所述底座，所述底座具备导电能力，各个受力部件分别与所述底座电连接并经所述底座电连接至大地。
[0007]作为改进的，所述探测组件中的至少一个的第一区域面积大于其他探测组件的第一区域面积。
[0008]作为改进的，所述探测组件中的至少一个的受力部件的质量大于其他探测组件的受力部件的质量；和/或所述探测组件中的至少一个的弹性体的弹性系数大于其他探测组件的弹性体的弹性系数。
[0009]作为改进的，所述弹性体以及所述支撑件具备导电能力，所述受力部件是经弹性体、支撑件与所述底座建立电连接。
[0010]作为改进的，所述位移检测装置包括具有第一电极、第二电极的电容，所述受力部件作为所述第一电极，所述第二电极设置在所述支撑件上，冰雹检测传感器还设有电容数字转换器和逻辑处理器，电容数字转换器分别连接所述逻辑处理器与所述第二电极，所述逻辑处理器依据所述第二电极相对于其所属探测组件的所述第一电极之间的电容值获得反映所述机械振动的第一信号。其中进一步的，所述受力部件被配置为与其所属探测组件的支撑件相互嵌套，且两者之间合围形成密封空间，所述第二电极、弹性体位于密封空间中。所述弹性体的两端分别抵接其所属探测组件的受力部件及支撑件，所述第二电极被配置为环绕弹性体设置的连续体或离散体。所述受力部件与所述支撑件相互嵌套的部位设置有防尘密封部件。所述位移检测装置还可以包括PCB板，所述第二电极设于PCB板表面。
[0011]作为改进的，各个所述第一区域之间的水平投影方向的最小间隙被配置为大于10cm。
[0012]作为改进的，冰雹检测传感器通过太阳能或电池本地供电。
[0013]作为改进的，冰雹检测传感器的输出信号以无线通讯的方式传送至气象站。
[0014]作为改进的，所述底座的形状为板状结构，板状结构作为导电体，其面积满足避雷埋在地下的地网的面积规定，冰雹检测传感器中的各个探测组件分别立于板状结构上并与其建立电连接关系；或者，所述底座的形状为柱状结构，柱状结构埋于地下，面积满足避雷埋在地下的地网的面积规定，冰雹检测传感器中的各个探测组件经导电支架固定至底座。
[0015]本技术的冰雹检测传感器，较之于现有技术，具有如下优势：
[0016](1)第一区域的面积总和大于标准冰雹密度测算面积，冰雹检测传感器可以达到全采样，整体检测准确度达标，同时，利用“分”的思想，通过分成多个小面积解决震荡与多次冲击，降低短时间内连续冰雹撞击的概率，达到触觉系统检测下的面积与精度的平衡；
[0017](2)通过将顶端的受力部件与大地电连接，实现户外避雷，并且，利用“合”的思想，各受力部件于底座合一后通过底座电连接大地，极大降低接地成本，保证传感器安装时的经济性；
[0018](3)分成多个小面积后单个面积缩小，利于冰雹撞击时撞击至第一区域的中心区域，改善冰雹落点过于边缘导致受力部件侧扭；
[0019](4)能够实施多个面积并行测算，检测时间能够压缩至最短，做到速度与全采样的又一平衡；
[0020](5)各个第一区域之间具有间隙，加之受力部件的弹性位移能力，可以解决冰雹堆积于受力部件上导致随时间增长测算精度下降的问题。
附图说明
[0021]图1至图3分别示出了本技术探测组件数量为四个、五个或六个时的构造。
[0022]图4a示出了本技术探测组件的结构爆炸图；图4b示出了本技术探测组件的剖视图。
[0023]图5示出了第一区域之间的水平投影方向的最小间隙。
[0024]图6a示出了探测组件中的至少一个的第一区域面积大于其他探测组件的第一区域面积的结构示意图，图6b示出了该结构示意图的正视图。
[0025]图7a示出了至少一个的受力部件壁厚大于其他探测组件；图7b示出了至少一个的受力部件的材质的密度大于其他探测组件；图7c本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种冰雹检测传感器，其特征在于：包括底座和至少两个探测组件；每个所述探测组件均设有支撑件、位移检测装置、弹性体以及给定质量的受力部件，所述受力部件的表面设有供被测冰雹撞击的第一区域，所述受力部件为导电体，受力部件经弹性体固定在所述支撑件上，所述位移检测装置用于获得反映受力部件受撞击产生的机械振动的第一信号，其中，各个所述第一区域之间具有间隙，每个所述第一区域的面积被配置为小于标准冰雹密度测算面积，且冰雹检测传感器上的各个所述第一区域的面积总和被配置为大于标准冰雹密度测算面积，所述标准冰雹密度测算面积参照各个国家或地区的标准；所述支撑件中的至少一个固定于所述底座，所述底座具备导电能力，各个受力部件分别与所述底座电连接并经所述底座电连接至大地。2.根据权利要求1所述的冰雹检测传感器，其特征在于：所述探测组件中的至少一个的第一区域面积大于其他探测组件的第一区域面积。3.根据权利要求1所述的冰雹检测传感器，其特征在于：所述探测组件中的至少一个的受力部件的质量大于其他探测组件的受力部件的质量；和/或所述探测组件中的至少一个的弹性体的弹性系数大于其他探测组件的弹性体的弹性系数。4.根据权利要求1所述的冰雹检测传感器，其特征在于：所述弹性体以及所述支撑件具备导电能力，所述受力部件是经弹性体、支撑件与所述底座建立电连接。5.根据权利要求1所述的冰雹检测传感器，其特征在于：所述位移检测装置包括具有第一电极、第二电极的电容，所述受力部件作为所述第一电极，所述第二电极设置在所述支撑件上，冰雹检测传感器还设有电容数字转换器和逻辑处理器，电容数字转换器分别连接所述逻辑处理器与所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：孙滕谌，王凯，
申请(专利权)人：北京他山科技有限公司，
类型：新型
国别省市：