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                    LPM激光雨滴譜儀

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                    1 ?引言
                    雨滴譜是反映降水微觀物理過程和宏觀動力結構的主要指標之一。通過分析雨滴譜,可以深入了解降水的發展和演變過程,揭示降水機制。傳統雨滴譜測量包括動力學法、濾紙色斑法、面粉團法、快速攝影法和浸潤法等,是通過人工采集大量的雨滴特性參數數據,根據雨滴直徑的大小進行統計分類。
                    但傳統方法其過程繁瑣、精確度不高,為克服上述方法所帶來的問題,我們研發了基于激光原理的高精度激光雨滴譜系統,可以用于測量雨量、雨強以及顆粒大小及速度,甚至可以測量最小直徑0.16mm的顆粒。根據用戶需求,還可以增加其他氣象單元,在降水粒子觀測和降水物理研究中具有重要的作用。
                    2 ?觀測系統設計
                    2.1 目標
                    1)?堅固緊湊
                    2)?低維護
                    3)?可測量顆粒直徑最低0.16 mm
                    4)?DSP技術
                    5)?在山區使用的加熱擴展
                    6)?遠程控制
                    7)?安裝方便
                    8)?適用于嚴酷環境?
                    9)?標準數據輸出
                    ?
                    2.2 系統組成及技術指標
                    2.2.1?系統由如下部分組成:
                    1)?雨滴譜儀;
                    2)?氣象單元(可選);
                    3)?數據采集單元;
                    4)?軟件;
                    5)?防風附件(可選);
                    6)?支架等;
                    ?
                    ?
                    2.2.2?技術指標:

                    技術參數:
                    l?工作原理:?
                    ?
                    785 nm激光,最大0.5mW功率,激光等級1M
                    l?測量區域: 46 cm2 (23 x 2.0 cm)
                    l?環境條件:? -40°C?~+70°C, 0~100% r.H. (可選-60°C?~+70°C)
                    l?防護等級: IP65
                    l?供電: 24V AC/DC, < 750 可選?230 VAC/115 VAC. 230 VAC/115 VAC
                    l?重點: 4.8 kg(無其他配件)
                    l?數據輸出: RS485 1200~115200 Bd, 全雙攻, 2個24VDC 光耦合器
                    l?可選輸入:
                    l?雷達反射率:
                    PT100, 0--1 V, 0--1000 Hz, 串行同步?
                    Z=-9.9 –?99.9dBZ
                    降雨: ?
                    l?粒徑大?。?/span> 0.16?~?8 mm
                    l?顆粒速度 0.2 ~?20 ms
                    l?區分不同降水: 雨、雪、冰雹等,命中率>?97%
                    l?最小強度: 0.005 mm/h
                    l?最高強度: 250 mm/h
                    l?粒子等級:
                    風向傳感器
                    440種(22種直徑x 20種速度)
                    l?測量范圍: 0?~?360°
                    l?操作電壓 4 ~?18V DC
                    l?加熱: 24 V AC/DC, 最大20 W
                    風速傳感器: ?
                    l?測量范圍: 0.5...50 m/s
                    l?分辨率: 0.07 m
                    l?操作電壓 4 ~?18V DC
                    l?加熱:
                    溫濕度傳感器
                    l?溫度測量范圍:
                    l?溫度測量精度:
                    l?濕度測量范圍:
                    l?濕度測量精度:
                    l?傳感器:
                    l?操作電壓:
                    l?防護等級:
                    24 V AC/DC, 最大20 W
                    ?
                    -30°C ... + 70 °C
                    1/3 class B(0.25°C)
                    0 ... 100%
                    ± 2 %
                    PT 100 acc. to IEC 751
                    9 - 30 V DC
                    IP 65
                    3 ??數據處理
                    專用數據采集分析軟件,可以采集、分析并對數據進行可視化,

                    ?
                    4 ??應用案例
                    4.1 ?關于雨滴超級終端速度的進一步證據?(M. L. Larsen, A. B. Kostinski, and A. R. Jameson,2014)
                    ?
                    ?
                    實驗使用21個LPM激光雨滴譜儀,進一步證明了小于1mm直徑的雨滴,降落的終端速度要大于靜止空氣中相同直徑雨滴的降落速度。并且明確指出這些超級終端速度的雨滴,如果是由于大直徑雨滴破碎化而來,這些破碎化并非來自測量儀器。
                    這些超級終端速度的雨滴可能對雷達降雨收集、侵蝕參數化以及雨滴大小分布的估測產生影響,其影響需要進一步研究。
                    5 產地: 德國
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