1 引言
雨滴谱是反映降水微观物理过程和宏观动力结构的主要指标之一。通过分析雨滴谱,可以深入了解降水的发展和演变过程,揭示降水机制。传统雨滴谱测量包括动力学法、滤纸色斑法、面粉团法、快速摄影法和浸润法等,是通过人工采集大量的雨滴特性参数数据,根据雨滴直径的大小进行统计分类。
但传统方法其过程繁琐、精确度不高,为克服上述方法所带来的问题,我们研发了基于激光原理的高精度激光雨滴谱系统,可以用于测量雨量、雨强以及颗粒大小及速度,甚至可以测量最小直径0.16mm的颗粒。根据用户需求,还可以增加其他气象单元,在降水粒子观测和降水物理研究中具有重要的作用。
2 观测系统设计
2.1 目标
1) 坚固紧凑
2) 低维护
3) 可测量颗粒直径0.16 mm
4) DSP技术
5) 在山区使用的加热扩展
6) 远程控制
7) 安装方便
8) 适用于严酷环境
9) 标准数据输出
2.2 系统组成及技术指标
2.2.1 系统由如下部分组成:
1) 雨滴谱仪;
2) 气象单元(可选);
3) 数据采集单元;
4) 软件;
5) 防风附件(可选);
6) 支架等;

2.2.2 技术指标:
3 数据处理
专用数据采集分析软件,可以采集、分析并对数据进行可视化,

4 应用案例
4.1 关于雨滴超级终端速度的进一步证据 (M. L. Larsen, A. B. Kostinski, and A. R. Jameson,2014)

实验使用21个LPM激光雨滴谱仪,进一步证明了小于1mm直径的雨滴,降落的终端速度要大于静止空气中相同直径雨滴的降落速度。并且明确指出这些超级终端速度的雨滴,如果是由于大直径雨滴破碎化而来,这些破碎化并非来自测量仪器。
这些超级终端速度的雨滴可能对雷达降雨收集、侵蚀参数化以及雨滴大小分布的估测产生影响,其影响需要进一步研究。
5 产地: 德国
雨滴谱是反映降水微观物理过程和宏观动力结构的主要指标之一。通过分析雨滴谱,可以深入了解降水的发展和演变过程,揭示降水机制。传统雨滴谱测量包括动力学法、滤纸色斑法、面粉团法、快速摄影法和浸润法等,是通过人工采集大量的雨滴特性参数数据,根据雨滴直径的大小进行统计分类。
但传统方法其过程繁琐、精确度不高,为克服上述方法所带来的问题,我们研发了基于激光原理的高精度激光雨滴谱系统,可以用于测量雨量、雨强以及颗粒大小及速度,甚至可以测量最小直径0.16mm的颗粒。根据用户需求,还可以增加其他气象单元,在降水粒子观测和降水物理研究中具有重要的作用。
2 观测系统设计
2.1 目标

1) 坚固紧凑
2) 低维护
3) 可测量颗粒直径0.16 mm
4) DSP技术
5) 在山区使用的加热扩展
6) 远程控制
7) 安装方便
8) 适用于严酷环境
9) 标准数据输出
2.2 系统组成及技术指标
2.2.1 系统由如下部分组成:
1) 雨滴谱仪;
2) 气象单元(可选);
3) 数据采集单元;
4) 软件;
5) 防风附件(可选);
6) 支架等;

2.2.2 技术指标:
技术参数: l 工作原理: | 785 nm激光,0.5mW功率,激光等级1M |
l 测量区域: | 46 cm² (23 x 2.0 cm) |
l 环境条件: | -40°C ~+70°C, 0~99% r.H. (可选-60°C ~+70°C) |
l 防护等级: | IP65 |
l 供电: | 24V AC/DC, < 750="" 可选 230="" vac/115="" vac.="" 230="" vac/115=""> |
l 重点: | 4.8 kg(无其他配件) |
l 数据输出: | RS485 1200~115200 Bd, 全双攻, 2个24VDC 光耦合器 |
l 可选输入: l 雷达反射率: | PT100, 0--1 V, 0--1000 Hz, 串行同步 Z=-9.9 – 99.9dBZ |
降雨: | |
l 粒径大小: | 0.16 ~ 8 mm |
l 颗粒速度 | 0.2 ~ 20 ms |
l 区分不同降水: | 雨、雪、冰雹等,> 97% |
l 最小强度: | 0.005 mm/h |
l 强度: | 250 mm/h |
l 粒子等级: 风向传感器: | 440种(22种直径x 20种速度) |
l 测量范围: | 0 ~ 360° |
l 操作电压 | 4 ~ 18V DC |
l 加热: | 24 V AC/DC, 20 W |
风速传感器: | |
l 测量范围: | 0.5...50 m/s |
l 分辨率: | 0.07 m |
l 操作电压 | 4 ~ 18V DC |
l 加热: 温湿度传感器 l 温度测量范围: l 温度测量精度: l 湿度测量范围: l 湿度测量精度: l 传感器: l 操作电压: l 防护等级: | 24 V AC/DC, 20 W -30°C ... + 70 °C 1/3 class B(0.25°C) 0 ... 99% ± 2 % PT 100 acc. to IEC 751 9 - 30 V DC IP 65 |
专用数据采集分析软件,可以采集、分析并对数据进行可视化,

4 应用案例
4.1 关于雨滴超级终端速度的进一步证据 (M. L. Larsen, A. B. Kostinski, and A. R. Jameson,2014)

实验使用21个LPM激光雨滴谱仪,进一步证明了小于1mm直径的雨滴,降落的终端速度要大于静止空气中相同直径雨滴的降落速度。并且明确指出这些超级终端速度的雨滴,如果是由于大直径雨滴破碎化而来,这些破碎化并非来自测量仪器。
这些超级终端速度的雨滴可能对雷达降雨收集、侵蚀参数化以及雨滴大小分布的估测产生影响,其影响需要进一步研究。
5 产地: 德国