【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及电子测量仪器，具体为一种测量降雨动能的装置和方法。
技术介绍
1、降雨动能是研究土壤侵蚀机理、建立定量化土壤侵蚀模型的重要物理参数，在降雨溅蚀计算、土壤侵蚀力评价等方面广泛使用，雨滴对于土壤颗粒的打击和搬运的能量来自其在降落到地表前由势能所转化的动能，由于受到空气阻力的作用，雨滴在降落的过程中其速度会达到一个最大值，称为终点速度，因此，通常所说的雨滴动能是指雨滴达到终点速度时的动能，降雨的动能可以看作是所有雨滴动能的和，因此单个雨滴的动能与降雨所包含的不同大小雨滴的数目是计算降雨动能的基础；
2、经检索，现有中国专利公开号为cn103471748b，申请号为cn201310347440.x的一种降雨雨滴动能测定装置，旋转罗盘由一根中轴两端连接两相同的圆盘组成，两圆盘之间的距离为l，且由中轴带动以一固定的角速度w旋转，底盘铺有杭州新华造纸厂生产的φ60cm定性中速滤纸，滤纸上涂有均匀的曙红水溶性染料和滑石粉的混合粉末，在干燥情况下这种混合粉末不显色，雨滴降落到底盘的混合粉末上，即留下永久性的近似圆形色斑。顶盘上有开一小缝，在小缝正下方做一标记。本专利技术采用罗盘旋转法测定降雨雨滴的降落速度，所用的罗盘旋转法科学合理，实验步骤操作简单，成本低廉，克服了传统测量方法的一些弊端。测出雨滴落地速度，求得雨滴动能，从而为降雨侵蚀研究提供理论基础，但是在进行工作的时候还是存在着以下问题：
3、1.传统采用各种雨量传感器可以得到降雨强度数据，但是直接测量雨滴动能比较困难，一般都是采用测量雨滴粒径大小的方法得
4、2.一般的装置在进行放置的时候，底部设置的造型和结构只适合放置在平稳的硬质地面上，在面对土质较软或者地面呈现斜坡状的时候，导致上方设置的装置在大雨的影响下整体不够稳定。
技术实现思路
1、本专利技术的目的在于提供一种测量降雨动能的装置和方法，以解决上述
技术介绍
提出的目前市场上的测量装置在进行测聊的时候较为不便和无法满足全地形放置的问题。
2、为实现上述目的，本专利技术提供如下技术方案：一种测量降雨动能的装置，包括能量测量面板，所述能量测量面板的下方水平设置有固定板，固定板的正上方两侧垂直各设置有一组坡度调节器，坡度调节器设置在能量测量面板的正下方，固定板的外部一侧设置有数据处理箱，固定板的两端垂直设置有高度调节装置，高度调节装置的底部设置有旋转固定块。
3、优选的，所述能量测量面板由传感器板、固定孔、排水槽和压力传感器组成，传感器板的四周设置有若干组垂直的固定孔，传感器板的上方间隔设置有若干组压力传感器，每组压力传感器之间的缝隙间设置有纵横交错的排水槽方便雨水的流动。
4、优选的，所述固定板由合页和底板组成，传感器板的下方一端设置有合页，合页的另一端连接至底板上方的一端，底板的造型为上方贯通状态的盒体组成，方便对内部的坡度调节器的固定。
5、优选的，所述坡度调节器由一号u形块、二号u形块和伸缩杆组成，坡度调节器的数量为两组，坡度调节器设置在传感器板和底板之间的左右两侧，一号u形块的数量为两组，一号u形块设置在传感器板正下方两侧，二号u形块的数量为两组，一号u形块设置在底板正上方两侧，每组一号u形块和二号u形块之间设置有通过轴连接的伸缩杆，方便进行伸缩。
6、优选的，所述数据处理箱由数据处理箱箱体、数据储存器、数字显示器、数据处理器、数据采集卡和薄膜数据线组成，底板的一端外侧设置有数据处理箱箱体，数据处理箱箱体的内部设置有数据储存器、数据处理器和数据采集卡，且数据储存器、数据处理器和数据采集卡通过数据线所连接，数据处理箱箱体的外侧设置有数字显示器，且数据储存器通过数据线连接至数字显示器，且数据采集卡通过薄膜数据线和压力传感器所连接，方便数据的传输。
7、优选的，所述高度调节装置由固定板、导向杆、丝杆、连接板和连接杆组成，底板的两端水平设置有固定板，固定板的两端设置有垂直贯通孔，方便进行升降，每组固定板的上方两侧各设置有一组导向杆，每组固定板的上方居中部位垂直设置有一组丝杆，且丝杆的顶端设置有可手动旋转的把手，一组丝杆和两组导向杆的杆上水平各设置有一组连接板，每组连接板的两侧垂直设置有连接杆，且连接杆的底部穿过固定板预留的贯通孔设置在固定板的正下方，连接杆的下方设置有垂直的凹槽。
8、优选的，所述旋转固定块由轴和旋转块组成，连接杆下方预留的凹槽内部居中部位各设置有一组轴，轴的轴上各设置有一组旋转块，旋转块的一端为水平状，旋转块的另一端为锥形状，旋转块的两侧设置有水平贯通孔，后续可以通过插销插入旋转块和连接杆下方预留的贯通孔起到固定。
9、优选的，所述该方法按照以下步骤进行：
10、步骤一：安装能量测量面板；
11、将能量测量面板通过合页固定在底板的正上方。
12、步骤二：安装坡度调节器并调节角度。
13、步骤三：根据现场的实际情况来对高度调节装置进行调整，保持上方能量测量面板在后续进行工作的时候保持水平稳定。
14、步骤四：测量降雨动能能值并储存
15、当雨滴击打在能量测量面板上时，能量测量面板上的压力传感器采集到某滴雨滴的击打力f和此雨滴击打点位并转化成电信号，通过专用薄膜数据线传输至数据处理箱内的数据采集卡，数据采集卡将电信号采集记录并通过数据线传至数据处理器，数据处理器通过测算雨滴击打点位算出雨滴的击打直径di，从而计算出雨滴的等效直径di，方法可见公式（ⅰ）；再利用雨滴击打力和雨滴等效直径与雨滴动能的关系公式（ⅱ）测算出此滴雨滴的动能ei，由此得到一滴雨滴的降雨动能（ei）；目标区域某一时刻（t）的降雨动能是t时刻所有击打在能量测量面板上的雨滴的动能之和（et），再乘以目标区域面积s目与能量测量面板上压力传感器面积之和s传的比值，可见公式（ⅲ）；目标区域一场（次）降雨的总动能e总是目标区域内所有降雨时刻的降雨动能之和，可见公式（ⅳ）；数据处理器处理完的数据通过数据线分别传输至数字显示器面板上显示和传输到数据储存器中储存。
16、 （ⅰ）
17、 (ⅱ)
18、 （ⅲ）
19、 （ⅳ）
20、式中，为雨滴的等体积直径k、m分别为率定系数和指数，在实验条件下取得色斑直径（本文的击打直径），为第i滴雨的动能；f为雨滴击打在压力传感器上的力；k、m为雨滴等效直径与击打直径的转换系数（k、m在实验条件下取得）；di为雨滴的打击直径（由打击面积求得）；为某一时刻t所有击打在能量测量面板上的雨滴的动能之和；s目为目标区域总面积；s传为压力传感器的总面积；e总为一场（次）降雨的总动能。...
【技术保护点】
1.一种测量降雨动能的装置，包括能量测量面板（1），其特征在于：所述能量测量面板（1）的下方水平设置有固定板（2），固定板（2）的正上方两侧垂直各设置有一组坡度调节器（3），坡度调节器（3）设置在能量测量面板（1）的正下方，固定板（2）的外部一侧设置有数据处理箱（4），固定板（2）的两端垂直设置有高度调节装置（5），高度调节装置（5）的底部设置有旋转固定块（6）。
2.根据权利要求1所述的一种测量降雨动能的装置，其特征在于：所述能量测量面板（1）由传感器板（101）、固定孔（102）、排水槽（103）和压力传感器（104）组成，传感器板（101）的四周设置有若干组垂直的固定孔（102），传感器板（101）的上方间隔设置有若干组压力传感器（104），每组压力传感器（104）之间的缝隙间设置有纵横交错的排水槽（103）方便雨水的流动。
3.根据权利要求2所述的一种测量降雨动能的装置，其特征在于：所述固定板（2）由合页（201）和底板（202）组成，传感器板（101）的下方一端设置有合页（201），合页（201）的另一端连接至底板（202）上方的一端，底板（20
4.根据权利要求3所述的一种测量降雨动能的装置，其特征在于：所述坡度调节器（3）由一号U形块（301）、二号U形块（302）和伸缩杆（303）组成，坡度调节器（3）的数量为两组，坡度调节器（3）设置在传感器板（101）和底板（202）之间的左右两侧，一号U形块（301）的数量为两组，一号U形块（301）设置在传感器板（101）正下方两侧，二号U形块（302）的数量为两组，一号U形块（301）设置在底板（202）正上方两侧，每组一号U形块（301）和二号U形块（302）之间设置有通过轴连接的伸缩杆（303），方便进行伸缩。
5.根据权利要求4所述的一种测量降雨动能的装置，其特征在于：所述数据处理箱（4）由数据处理箱箱体（401）、数据储存器（402）、数字显示器（403）、数据处理器（404）、数据采集卡（405）和薄膜数据线（406）组成，底板（202）的一端外侧设置有数据处理箱箱体（401），数据处理箱箱体（401）的内部设置有数据储存器（402）、数据处理器（404）和数据采集卡（405），且数据储存器（402）、数据处理器（404）和数据采集卡（405）通过数据线所连接，数据处理箱箱体（401）的外侧设置有数字显示器（403），且数据储存器（402）通过数据线连接至数字显示器（403），且数据采集卡（405）通过薄膜数据线（406）和压力传感器（104）所连接，方便数据的传输。
6.根据权利要求5所述的一种测量降雨动能的装置，其特征在于：所述高度调节装置（5）由固定板（501）、导向杆（502）、丝杆（503）、连接板（504）和连接杆（505）组成，底板（202）的两端水平设置有固定板（501），固定板（501）的两端设置有垂直贯通孔，方便进行升降，每组固定板（501）的上方两侧各设置有一组导向杆（502），每组固定板（501）的上方居中部位垂直设置有一组丝杆（503），且丝杆（503）的顶端设置有可手动旋转的把手，一组丝杆（503）和两组导向杆（502）的杆上水平各设置有一组连接板（504），每组连接板（504）的两侧垂直设置有连接杆（505），且连接杆（505）的底部穿过固定板（501）预留的贯通孔设置在固定板（501）的正下方，连接杆（505）的下方设置有垂直的凹槽。
7.根据权利要求5所述的一种测量降雨动能的装置，其特征在于：所述旋转固定块（6）由轴（601）和旋转块（602）组成，连接杆（505）下方预留的凹槽内部居中部位各设置有一组轴（601），轴（601）的轴上各设置有一组旋转块（602），旋转块（602）的一端为水平状，旋转块（602）的另一端为锥形状，旋转块（602）的两侧设置有水平贯通孔，后续可以通过插销插入旋转块（602）和连接杆（505）下方预留的贯通孔起到固定。
8.根据权利要求1所述的一种测量降雨动能的装置进行降雨动能的测量计算方法，其特征在于：该方法按照以下步骤进行：
...【技术特征摘要】
1.一种测量降雨动能的装置，包括能量测量面板（1），其特征在于：所述能量测量面板（1）的下方水平设置有固定板（2），固定板（2）的正上方两侧垂直各设置有一组坡度调节器（3），坡度调节器（3）设置在能量测量面板（1）的正下方，固定板（2）的外部一侧设置有数据处理箱（4），固定板（2）的两端垂直设置有高度调节装置（5），高度调节装置（5）的底部设置有旋转固定块（6）。
2.根据权利要求1所述的一种测量降雨动能的装置，其特征在于：所述能量测量面板（1）由传感器板（101）、固定孔（102）、排水槽（103）和压力传感器（104）组成，传感器板（101）的四周设置有若干组垂直的固定孔（102），传感器板（101）的上方间隔设置有若干组压力传感器（104），每组压力传感器（104）之间的缝隙间设置有纵横交错的排水槽（103）方便雨水的流动。
3.根据权利要求2所述的一种测量降雨动能的装置，其特征在于：所述固定板（2）由合页（201）和底板（202）组成，传感器板（101）的下方一端设置有合页（201），合页（201）的另一端连接至底板（202）上方的一端，底板（202）的造型为上方贯通状态的盒体组成，方便对内部的坡度调节器的固定。
4.根据权利要求3所述的一种测量降雨动能的装置，其特征在于：所述坡度调节器（3）由一号u形块（301）、二号u形块（302）和伸缩杆（303）组成，坡度调节器（3）的数量为两组，坡度调节器（3）设置在传感器板（101）和底板（202）之间的左右两侧，一号u形块（301）的数量为两组，一号u形块（301）设置在传感器板（101）正下方两侧，二号u形块（302）的数量为两组，一号u形块（301）设置在底板（202）正上方两侧，每组一号u形块（301）和二号u形块（302）之间设置有通过轴连接的伸缩杆（303），方便进行伸缩。
5.根据权利要求4所述的一种测量降雨动能的装置，其特征在于：所述数据处理箱（4）由数据处理箱箱体（401）、数据储存器（402）、数字显示器（403）、数据处理器（404）...
【专利技术属性】
技术研发人员：郭建超，陈家东，左琴，周柱栋，陈益壮，卢旭东，张林，
申请(专利权)人：海南省水利水电勘测设计研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：
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