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OTT 多功能激光雨滴谱仪 Parsivel2
价格
¥150000~250000
品 牌 名 称:
哈希
商 品 编 码:
规 格 型 号:
OTT Parsivel2
分          类:
小  分  类:
  • 哈希 OTT Parsivel2 激光雨滴谱仪:一台设备同时给出滴谱、雨强和天气代码

    把降水测量拆开来看,其实有三件事:落下来多少水、以什么形式落下来、雨滴大小怎么分布。翻斗式雨量计只回答第一件,能见度仪只回答第二件的一部分。哈希 OTT Parsivel2 试图用一条激光束把三件事一次做完——原理并不复杂:一束红外激光横穿采样区,降水粒子穿过时会挡住一部分光,接收端记录衰减的幅度和持续时间,幅度反推粒子直径,持续时间配合采样区宽度反推下落速度。粒子越小、下落越慢,光信号被遮断的时间越短,这个对应关系就是整台仪器的标定基础。

    Parsivel2 是 OTT Parsivel 系列里目前的主力规格,型号名不再细分后缀,差异体现在出厂配置上——是否带加热头、走哪一种输出接口、配多长的线缆。下文把它的测量能力、配置取舍和现场装法一次讲清楚。

    核心特点

    降水粒子穿过激光束这件事本身很短暂,量级在毫秒甚至更短,所以仪器真正吃功夫的地方在采样率和分类策略。Parsivel2 把粒径切成 32 级、速度切成 32 级,形成一个二维矩阵,雨滴落进去会占用某个格子。矩阵的好处是能把雨、雪、冰雹分开——冰雹的特点是粒径大同时下落速度快,雪是粒径大但速度慢,混合降水则散布在多个格子里。原始数据出厂即可用,不需要用户自己再做校正。

    • 测雨精度做到 5%,粒径精度为 1 级,原始数据无需二次校正
    • 粒径覆盖 0.15~26mm,速度覆盖 0.1~22m/s,各分 32 级
    • 光学采样区没有移动部件,长期运行不产生机械磨损
    • 整机典型功耗 1.5W,太阳能供电站点也能带得动
    • 防护等级 IP67,内置防雷,工作温度 -40℃~+80℃
    • 流线型护罩削弱风场扰动,铝壳与 Y 型对称布局抑制雨滴飞溅

    需要说明的是加热这件事。仪器本体功耗只有 1.5W,而选配的加热头功率是 100W,两者不是一个数量级。加热头的作用是防止光学窗口结冰结霜,只在低温高湿工况下才需要通电。选配之前先算清楚站点电源能给出多少余量,这比选量程更容易被忽略。

    技术参数

    下面按测量、电气、机械三块把 Parsivel2 的参数列全。同一型号下不同配置的差别也一并标出,方便对照选型。

    参数名称参数值 / 说明
    测量原理红外激光衰减法,检测粒子穿过光束时的光强变化
    粒径范围0.15~26mm,分 32 级
    速度范围0.1~22m/s,分 32 级
    雨强范围0.001~1200mm/h
    测雨精度5%
    粒径精度1 级
    可识别降水类型毛毛雨、小雨、中雨、大雨、冰雹、雪及混合降水
    工作温度-40℃~+80℃
    防护等级IP67
    典型功耗1.5W(不含加热)
    加热功率100W,加热头为选配件
    通讯接口RS485、SDI-12、脉冲输出,另有 USB 用于本地配置
    数据格式兼容 SYNOP / METAR 电报码标准
    外壳材质铝壳,Y 型对称布局
    输出参数粒径、速度、分布密度、雨强、累积雨量、天气现象、能见度

    接口这块值得单独提一句。RS485 和 SDI-12 是两套不同的总线习惯,SDI-12 更多出现在水文和农业气象的数据采集器上,RS485 在常规自动气象站里更常见,脉冲输出则方便直接对接原有的雨量计通道。三个口同时存在,意味着换站点时不用换传感器。

    应用行业

    凡是需要知道下的是什么、下了多少、雨滴多大的场合,Parsivel2 都能直接用。它常被当作一台仪器替代原来的三台设备:雨滴谱分析仪、全天候雨量计、天气现象识别仪,顺带承担一部分能见度观测功能。

    • 气象台站天气现象自动观测,按 WMO 分类直接输出天气代码
    • 人工增雨效果评估,组网探测降雨量和滴谱的时空变化
    • 农业气象测雨,替代翻斗式雨量计记录完整降水过程
    • 高速公路与机场的实时天气和能见度预警
    • 山洪与流域洪水早期预警的降水实测数据源
    • 测雨雷达地面校准,提供雨滴粒径分布和 Z/R 关系

    雷达校准这个用途容易被低估。雷达回波强度 Z 和雨强 R 之间的换算关系随地区、季节变化很大,靠一个固定的经验公式会带来系统性偏差。地面有一台滴谱仪实测粒径分布,Z/R 关系就能就地拟合,遥测精度随之改善。人工增雨评估的逻辑类似,看的是作业前后滴谱形状有没有变化,而不只是总雨量多了几毫米。

    安装条件

    激光雨滴谱仪对安装位置的敏感度高于普通雨量计,因为它的采样区是悬空的一束光,任何从上方或侧面进入采样区的遮挡物都会造成误计数。现场安装的第一原则是采样区上方要有足够开阔的天空视野,建筑物屋檐、树冠、天线杆都要避开。

    1. 选址避开上方遮挡,采样区正上方确保无屋檐、树枝和线缆
    2. 避开空调外机、烟囱、排风口的排气路径,防止上升气流干扰
    3. 用配套支架固定铝壳本体,保持 Y 型布局朝向与出厂状态一致
    4. RS485 或 SDI-12 线缆单独走管,与动力线分开敷设
    5. 通电后用笔记本或 PDA 经 USB 口连接,核对站点参数与输出格式

    供电设计要按最坏工况留余量。基础测量 1.5W,接上 100W 加热头之后整机电流上升两个量级,如果站点是太阳能供电,蓄电池容量和充放电控制器的裕量都要按加热头长期工作的情形去算。加热头本身支持选配,南方低纬度站点往往不需要,北方高纬度或高海拔站点则建议带上。

    注意事项

    光学窗口是整台仪器最需要照看的地方。光学采样区没有移动部件,机械故障率很低,但窗口一旦被泥点、鸟粪或结冰覆盖,衰减基线就会偏移,表现为雨强读数偏低,或者无降水时出现虚假计数。多雨多尘地区建议把窗口检查纳入例行巡检。

    • 清洁窗口用软布加清水,不要用刮擦性工具或有机溶剂
    • 冬季长期低于冰点时启用加热头,并确认供电能连续支撑
    • 安装支架要抗风,护罩可以削弱风扰,但整机晃动仍会影响测量
    • 改动站点位置或支架高度后,重新核对一次配置和输出格式
    • 原始数据已按出厂标定生成,不要自行在采集端加经验修正系数

    还有一点与数据解释有关。雨强范围上限写到 1200mm/h,这是仪器能够分辨的量程上限,不代表常见工况。实际观测里绝大多数降水落在个位数到几十毫米每小时之间,把量程上限当成常态去选型没有意义;反过来,真的会遇到强对流暴雨的站点,才需要关心大雨滴高速下落时会不会出现多个粒子同时穿过采样区的情况。

    典型应用案例

    人工增雨作业效果评估

    某流域人影作业区把 Parsivel2 与作业点布成小网,作业前后各取一段时间的滴谱数据比对。判断依据不是单纯的雨量增减,而是粒径分布曲线的形状有没有从单峰向双峰移动、大粒径粒子占比是否上升。这种判读方式比只看总雨量更贴近催化机理,也更容易把自然降水变化和作业影响区分开。

    山区流域洪水预警

    山区产流快,降水强度和累积量的分钟级变化直接决定预警提前量。Parsivel2 以 0.001mm/h 起测的分辨力记录降水起始时刻,弱降水不会漏掉,强降水阶段又能给出实时的雨强曲线。配合上游雷达数据,站点可以把实测雨强和雷达估计值做实时比对,判断回波强度是否需要修正。

    测雨雷达地面标定

    雷达标定站点通常要求周边地形开阔、遮挡角小,这与滴谱仪的安装要求本来就一致。站点长期运行后,用实测的粒径分布反演 Z/R 关系,替换掉原先借用的经验公式,把测雨精度往上提一档。这套做法在多山地区收益最明显,因为地形对降水的调制会让通用公式偏差更大。

    常见问题FAQ

    Parsivel2 能不能测雪和冰雹?
    能。它依靠粒径和下落速度的二维分布做判别,冰雹粒径大、速度高,雪粒径大、速度低,落点位置不同,因此可以区分毛毛雨、雨、雪、冰雹和混合降水,并按 WMO 分类输出天气代码。

    它和翻斗式雨量计测出来的雨量对不上,哪个准?
    两种仪器的测量对象不一样。翻斗式靠机械翻动计数,强降水时存在翻斗切换的时间损失,弱降水可能不触发;Parsivel2 按粒子逐个统计再积分成雨强和累积量,起测点低到 0.001mm/h。多数情况下差异出在强降水段和毛毛雨段,先确认翻斗的标定状态再判断更稳妥。

    冬天需要装加热头吗,耗电大不大?
    加热头是选配件,功率 100W,作用是防止光学窗口结冰结霜。整机测量本身只用 1.5W,加热一开功耗相差两个数量级,太阳能供电站点要提前算好蓄电池和控制器余量。南方站点通常不必配,北方和高海拔站点建议配上。

    接到自动气象站上用哪个接口?
    看采集器的习惯。SDI-12 在农业气象和水文采集器上更常见,RS485 在常规自动气象站里用得多,脉冲输出适合直接接进原有雨量计通道。三个接口并存,换站点时不用为了匹配总线换传感器。

    装好之后需要定期标定吗?
    出厂数据已经做过标定,粒径精度为 1 级,日常不需要用户自行校正。真正需要做的是保持光学窗口清洁、确认加热和供电正常、检查支架有没有松动。这三件事做到了,长期数据的一致性就有保障。

    OTT Parsivel2:基于降水粒子对激光衰减原理,精确测量降水(液态、固态、混合)粒子直径、速度、分布密度、雨强、累积雨量、天气现象、能见度等气象多功能激光雨滴谱仪、高精度全天候雨量计、天气现象识别仪和能见度仪等功能于一体的高性能气象传感器。

    技术特点

    OTT Parsivel2 多功能激光雨滴谱仪可监测空气中的粒子粒径分布及速度分布

    该多功能激光雨滴谱仪可用于校准气象雷达

    消光测量方法

    采用激光技术,无需维护,适用于无人值守的场合

    OTT Parsivel2 多功能激光雨滴谱仪具有防雷功能和自动加热功能,适用于恶劣气候、环境

    通过软件控制,可以进行省电和自加热操作

    可以识别所有的降水类型,包括融化层的混合降水

    使用二维的粒径和速度分布分析复杂的降水过程

    OTT Parsivel2 多功能激光雨滴谱仪专用的测量头可以防止水滴溅落在传感器头上引起的副光谱

    变送器和接收器的设计良好,无障碍跟踪降水信号

    技术优势

    准确性高 – OTT Parsivel2 多功能激光雨滴谱仪可准确测量每一种降水的粒子尺寸和速度等重要气象参数

    免于维护 – 流线型护罩设计大大降低了对风的扰动,降水粒子自由进入光学测量区域,没有移动部件

    经久耐用 – 在恶劣环境和天气条件下可提供连续和准确的测雨数据,具有完备的过载保护

    经济性好 – 电子元件按模块组合,加热头可选配,灵活设计的供电系统实现了耗能少

    方便易用 – 可以使用PDA、笔记本等膝上电脑连接USB接口进行仪器配置和维护

    接口灵活 – OTT Parsivel2 多功能激光雨滴谱仪具备RS 485, SDI-12 和脉冲输出基本端口,可以连接到资料记录输出器、自动气象站或 PC

    设计精巧 – 坚固的铝壳和测量头Y型对称布局,阻止了飞溅的雨滴进入激光带区域

    与Parsivel代相比,Parsivel2主要有如下改进:

    提供USB连接,配置和维护简单方便

    2代多功能激光雨滴谱仪的光源改为红外光,减少可见光的干扰

    测雨精度由15%提升到5%

    粒子粒径的精度由3级提升到1级

    原始数据无需校正

    集成温度传感器

    IP67标准密封保护

    1.5W功耗(一代为7W)

    更强的瞬间加热能力,100W加热功率(一代为50W)

    应用范围

    天气现象自动监测:OTT Parsivel2 多功能激光雨滴谱仪可以直接分析当前空气中的降水颗粒粒径及运动速度,并以此根据WMO的天气分类直接输出天气代码,如毛毛雨、小雨、中雨、大雨、冰雹、雪、雾等。

    人工增雨评估:通过Parsivel2多功能激光雨滴谱仪的组网探测,分析降雨量、滴谱等随时间和地域的变化,定量评估人工增雨效果。

    降水测量:Parsivel2多功能激光雨滴谱仪可直接替代翻斗式雨量计;亦可加高支架用于高粱地等农业气象测雨。直接测量降水分布和降水量,无需要考虑降水密度、持续时间或降水类型。降水粒径分布可直接通过测量每种粒子的粒径和速度获得。

    路况及机场天气预警:设备可测量当前天气现象及能见度,可用于高速公路管理及机场起降管理。

    洪水早期预警:能快速、准确地测量降水量和降水分布,为洪水早期预警提供实测数据。

    测雨雷达校准:这一目的可以通过测雨雷达(大气层影响了测量的准确度)和Parsivel2多功能激光雨滴谱仪的结合来达成。Parsivel2 提供地面的雨滴粒径分布以及导出地面Z/R 关系的功能——这一功能用于调整测雨雷达的读数。将Parsivel2和测雨雷达一起使用,可大大提高测雨雷达的遥测精度。

    关键词:
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