一种应用于激光降水现象观测仪的便携式外场测试装置的制作方法

1.本实用新型涉及气象地面观测仪器技术领域，尤其涉及用于激光降水现象观测仪的便携式外场测试装置。


背景技术：

2.降水现象观测仪是以激光测量为基础，集雨滴谱分析仪、天气现象识别仪等多功能于一体的高精度、强性能传感器。
3.降水现象观测仪有激光发生器和激光接收器两个光学器件部分，其中，激光束接收部分根据接收光强的变化，产生变化的电压。当激光束被遮挡后，接收端的电压下降，当粒子中心与激光束的水平中心重合时，激光束被遮挡的面积最大，接收端的电压达到最低值。根据电压下降的比例，计算粒子直径d。当接收端的电压开始降低，到降低到最低值，经过时间t，粒子此时走过的路程为粒子的半径r。根据测得的半径与时间，计算粒子速度v，降水天气现象仪根据降水粒子的直径与速度来区分不同的天气现象，包括：毛毛雨、雨、雪、雨夹雪、冰雹等。
4.随着对各种天气现象监测及预警等方面需求的增加，降水现象观测仪的应用越来越广泛，在实际的应用中，受设备老化等各种因素的影响，降水现象观测仪的工作状态是否正常难以判断。
5.现有的实验室型固定式降水现象观测仪测试平台依据降水现象的简化物理模型和降水现象观测仪的技术特点研发，可以对降水现象仪的工作状态进行核查。
6.但是此方式的缺陷在于：实验室型降水现象仪测试平台无法在外场进行测试，当需要对外场已经列装的降水现象仪进行核查检测时，必须将降水现象观测仪拆下来进行检测，繁琐费时，浪费人力物力。


技术实现要素：

7.本实用新型的目的在于提供一种应用于激光降水现象观测仪的便携式外场测试装置。该测试装置携带方便，无需拆卸降水现象仪即可直接在现场对降水现象仪进行检测。
8.为实现上述目的，本实用新型提供一种应用于激光降水现象观测仪的便携式外场测试装置，包括：
9.底座；
10.支架，竖向地设于所述底座；
11.透明转盘，可转动地安装于所述支架的顶部，其外部设有盘罩；所述透明转盘上设有粒子标记，所述盘罩在盘面上设有对应于所述粒子标记旋转轨迹的透光孔；
12.电机，设于所述支架以用于驱动所述透明转盘旋转；
13.挂接模块，位于所述支架的一侧，用于挂接在待测试的激光降水现象观测仪的激光发生器和激光接收器之间的中间体上。
14.优选地，所述挂接模块呈倒扣的罩体形状，所述罩体包括罩顶和侧壁部，所述罩顶
的内部设有能够与所述中间体相匹配的挂接贴合曲面。
15.优选地，所述盘罩包括前盘罩和后盘罩，所述前盘罩和后盘罩上设有安装定位点。
16.优选地，进一步包括用于安装在所述透光孔的标尺塞；所述标尺塞包括头部和卡接部，所述卡接部与头部之间设有卡接固定槽，所述卡接部的尾端设有受力缓冲槽。
17.优选地，所述标尺塞为用于可见激光类型的降水现象观测仪的标尺塞，其头部设有不透光浅槽；
18.或者，所述标尺塞为用于不可见激光类型的降水现象观测仪的标尺塞，其头部设有激光有效透光区域。
19.优选地，所述粒子标记为金属粒子标记，包括圆顶和安装引脚；所述安装引脚呈中间粗两端细的形状，所述金属粒子标记通过所述安装引脚卡接于所述透明转盘上的卡孔。
20.优选地，所述支架包括固定架和相对于所述固定架可上下移动并定位的可调标尺立杆。
21.优选地，所述固定架设有螺纹孔，所述可调标尺立杆上设有纵向的滑槽，所述固定架与可调标尺立杆由穿过所述滑槽旋入所述螺纹孔的螺栓相连接；和/或，所述底座设有助力顶丝，所述助力顶丝竖向设置并与所述底座螺纹配合，其上端用于支撑所述可调标尺立杆。
22.优选地，所述挂架模块设有调校螺丝，所述调节螺丝的内端用于支撑于所述中间体，以对测试装置的位置进行微调，并紧固测试装置。
23.优选地，还包括电机控制器，所述电机控制器设于所述底座，并与所述电机电连接。
24.本实用新型所提供的测试装置设有挂接模块，通过挂接模块可以将整个测试装置挂接在需要测试的激光降水现象观测仪的中间体上，挂接之后，带有盘罩的透明转盘位于激光降水现象观测仪的激光发生器和激光接收器之间，从而达到在线测试的目的，解决了传统测试方案不能直接对台站已列装的降水现象仪进行现场核查的问题，工作人员可携带测试装置直接去台站对降水现象仪进行现场核查检测，避免了以前繁琐的拆卸安装降水现象观测仪的准备工作，极大的简化了工作流程，特别适合野外作业。
附图说明
25.图1为本实用新型实施例所提供的一种应用于激光降水现象观测仪的便携式外场测试装置的轴侧图；
26.图2为图1所示测试装置的主视图；
27.图3为图1所示测试装置的左视图；
28.图4为图1所示测试装置的右视图；
29.图5为一种挂接模块的结构示意图；
30.图6为另一种挂接模块的结构示意图；
31.图7为图1所示测试装置在拆掉前盘罩之后的结构示意图；
32.图8为金属粒子标记的结构示意图；
33.图9为用于可见激光类型的降水现象观测仪的标尺塞的结构示意图；
34.图10为用于不可见激光类型的降水现象观测仪的标尺塞的结构示意图；
35.图11为图1所示测试装置的使用状态参考图(为显示内部结构，拆除了前盘罩)。
36.图中：
37.1.底座2.支架21.固定架211.提手22.可调标尺立杆221.滑槽3.透明转盘4.直流电机5.挂接模块51.罩顶52.侧壁部53.挂接贴合曲面54.调校螺丝6.电机控制器7.粒子标记71.圆顶72.安装引脚73.边沿8.盘罩81.透光孔82.前盘罩83.后盘罩9.螺栓10.助力顶丝11.标尺塞111.头部112.卡接部113.卡接固定槽114.受力缓冲槽115.不透光浅槽116.有效透过区域101.激光发生器102.激光接收器103.中间体
具体实施方式
38.为了使本技术领域的人员更好地理解本实用新型方案，下面结合附图和具体实施方式对本实用新型作进一步的详细说明。
39.在本文中，“上、下、内、外”等用语是基于附图所示的位置关系而确立的，根据附图的不同，相应的位置关系也有可能随之发生变化，因此，并不能将其理解为对保护范围的绝对限定；而且，诸如“第一”和“第二”等之类的关系术语仅仅用来将一个与另一个具有相同名称的部件区分开来，而不一定要求或者暗示这些部件之间存在任何这种实际的关系或者顺序。
40.请参考图1、图11，图1为本实用新型实施例所提供的一种应用于激光降水现象观测仪的便携式外场测试装置的轴侧图；图11为图1所示测试装置的使用状态参考图。
41.如图所示，在一种具体实施例中，本实用新型所提供的应用于激光降水现象观测仪的便携式外场测试装置，主要由底座1、支架2、透明转盘3、直流电机4、挂接模块5以及电机控制器6等部分组成。
42.底座1大体水平设置，支架2竖向地设置在底座1上，支架2由固定架21和可调标尺立杆22两部分组成，可调标尺立杆22相对于固定架21可上下移动并定位。
43.透明转盘3采用亚克力材料制作，其可转动地安装在可调标尺立杆22的顶部，其盘面垂直于水平面，转轴与可调标尺立杆22相垂直，透明转盘3上设有粒子标记7，外部设有盘罩8，盘罩8在盘面上设有对应于粒子标记旋转轨迹的透光孔81，此透光孔81大体呈沿径向方向延伸的长条孔。
44.直流电机4安装在可调标尺立杆22上端相对于透明转盘3的另一侧，其电机轴与透明转盘3的转轴同轴设置并传动连接，用于驱动透明转盘3旋转，电机控制器6设置在底座1上，与直流电机4通过导线连接，用于向直流电机4供电并控制直流电机4的运行状态。
45.固定架21的左侧设有提手211，挂接模块5设置在固定架21的右侧，通过挂接模块5整个测试装置可挂接在激光降水现象观测仪的激光发生器101和激光接收器102之间的中间体103上。
46.由于不同厂家降水现象仪的高度不同，为适应不同厂家的核查工作，为测试装置设计了可调标尺立杆22，可调标尺立22上下高度可调，相对于传统固定式实验室应用的测试方式，可调标尺立杆22的应用实现了测试装置的一机多用。
47.请继续参考图2、图3、图4，图2为图1所示测试装置的主视图；图3为图1所示测试装置的左视图；图4为图1所示测试装置的右视图。
48.如图所示，固定架21设有螺纹孔，可调标尺立杆22上设有纵向的滑槽221，固定架
21与可调标尺立杆22由穿过滑槽221旋入螺纹孔的螺栓9相连接，底座1还设有助力顶丝10，助力顶丝10竖向设置并与底座1螺纹配合，其上端用于支撑可调标尺立杆22。
49.当可调标尺立杆22进行高度调节时，助力顶丝10可帮助工作人员更加轻松省力的完成高度调节工作。
50.请参考图5、图6，图5为一种挂接模块的结构示意图；图6为另一种挂接模块的结构示意图；
51.如图所示，挂接模块5呈倒扣的罩体形状，其罩体包括罩顶51和侧壁部52，为满足测试装置对不同厂家降水现象观测仪进行测试的需求，挂接模块5根据不同厂家激光降水现象观测仪的外观结构，设计了与之中间体匹配的挂接贴合曲面53。
52.例如，图5呈现的是与ott类型降水现象仪匹配的v型圆顶挂接贴合曲面53，图6呈现的是与华云类型降水现象仪匹配的u型圆顶挂接贴合曲面53。
53.挂接模块5的曲面弧度可以比降水现象仪接触位置的部件弧度大，以增强挂接操作的灵活性，使现场的工作人员操作更加方便。
54.挂架模块5设有调校螺丝54，调校螺丝54的内端用于支撑于中间体103，以对测试装置的位置进行微调，并紧固测试装置，调校螺丝54顶端安装塑料圆顶，保证紧固测试装置的同时不会划伤被测降水现象观测仪。
55.调校螺丝54与挂接模块5配合，可以对测试装置的位置进行微调，又可以紧固测试装置。
56.请参考图7、图8，图7为图1所示测试装置在拆掉前盘罩之后的结构示意图；图8为金属粒子标记的结构示意图。
57.如图所示，盘罩8将测试装置的测试盘包裹起来，相对于传统测试装置裸露在外面的测试盘，保证了操作人员测试工作的安全，又减轻了外界灰尘等对测试盘的污染。
58.盘罩8分为前盘罩82和后盘罩83，两个盘罩上有安装定位点，对准定位点进行安装，保证前后盘罩安装的正确性，即保证前后盘罩的透光通路前后位置对齐。
59.粒子标记7为金属粒子标记，其具有圆顶71和安装引脚72，安装引脚72呈中间粗两端细的形状，粒子标记7通过安装引脚72卡接于透明转盘3上的卡孔，透明转盘3上一共设有三个粒子标记7，且三个粒子标记7的直径不同，其直径在逆时针方向上依次增大，分别为小径粒子标记7、中径粒子标记7和大径粒子标记7，在透明转盘3的盘面上沿圆周方向均匀分布，相邻两个粒子标记7之间的圆心角为120
°
。
60.相对于传统测试装置的纸质粒子标记，金属材质的粒子标记7有以下几种优势：
61.精度高：加工公差可以控制在正负0.01mm范围内，对于1mm以上直径的粒子检测，直径的系统误差小于1％。
62.便捷性：金属粒子标记的安装引脚72中间粗、两端细。当安装在透明转盘3的卡孔中时，采用硬结合的安装方式。相对于传统的涂胶粘贴法，这种安装方式即牢固又便捷，大大的提高了粒子安装位置的精度及安装的效率。
63.耐用性：采用独特的按压贴合式安装结构，使得金属粒子标记安装方便且可以重复利用；粒子标记边缘有约0.1mm厚的边沿，它可以增强边沿的机械强度，增强粒子标记的耐用性，同时减弱边沿的锋利程度，避免划伤工作人员。
64.自纠偏性：粒子标记7在测试装置中的作用是对被测降水现象观测仪激光束的遮
挡。当测试装置位置稍有偏差，粒子标记的投影就会变化(变小)，粒子标记0.1mm厚的边沿73，对这种偏差能起到一定的抑制作用。
65.请参考图9、图10，图9为用于可见激光类型的降水现象观测仪的标尺塞的结构示意图；图10为用于不可见激光类型的降水现象观测仪的标尺塞的结构示意图。
66.如图所示，标尺塞11具有头部111和卡接部112，卡接部112与头部111之间设有卡接固定槽113，卡接部112的尾端设有受力缓冲槽114。
67.将标尺塞11塞入盘罩8的透光孔81时，受力缓冲槽114使尾端尺寸收缩，当卡接固定槽113完全进入时，受力缓冲槽114张力回弹，保证标尺塞11卡接在盘罩8上。
68.标尺塞11的激光有效通过区域可以有效衡量测试装置摆放位置的正确性(当激光束处在标尺塞的激光有效通过区域时，可以保证测试装置因位置摆放造成的偏差在允许的系统误差范围内)；同时，在测试装置不工作的时候，标尺塞11起到密封盘罩的作用，减轻灰尘进入对测试装置的测试盘的污染。
69.标尺塞11主要有两种：
70.一种是用于可见激光类型的降水现象观测仪，当可见激光光束照射在标尺塞的不透光浅槽115内，就说明测试装置的摆放位置正确。
71.另一种是用于不可见激光类型的降水现象观测仪。测试装置校准安装位置时，如果安放标尺塞11之前与安装标尺塞11之后，被测降水现象观测仪的激光能量值未发生明显变化，说明激光未收到遮挡，不可见激光处在标尺塞的有效透过区域116，即：测试装置位置摆放正确。
72.如图11所示，在使用上述测试装置，对现场列装的降水现象观测仪进行核查检测时，按照如下步骤操作：
73.1)先判断被测的降水现象观测仪的类型，根据降水现象观测仪的类型选择与之匹配的挂接模块5。例如，ott类型降水现象观测仪使用图5挂接模块5，华云类型降水现象观测仪使用图6挂接模块5，测试装置安装合适的挂接模块5后，将测试装置放置到被测降水现象观测仪上。
74.2)将标尺塞11(可见激光类型的降水现象观测仪使用图9标尺塞11，不可见激光类型的降水现象观测仪使用图10标尺塞11；)放置到盘罩8上；然后利用助力顶丝10配合可调标尺立杆22调节测试装置的高度，利用调校螺丝54调节测试装置的水平方向，根据标尺塞11的使用方法，找到测试装置的准确放置位置。
75.3)紧固调校螺丝54及其他固定螺丝保证测试过程的稳定。
76.4)取下标尺塞11，连接其他通信线及电源线即可对在对现场列装的降水现象观测仪进行核查检测工作。
77.上述实施例仅是本实用新型的优选方案，具体并不局限于此，在此基础上可根据实际需要作出具有针对性的调整，从而得到不同的实施方式。例如，将挂接模块5设计成其他形状，或者，可调标尺立杆22采用其他结构进行升降等等。由于可能实现的方式较多，这里就不再一一举例说明。
78.该测试装置在挂接时可通过标尺塞11、可调标尺立杆22、助力顶丝10、调校螺丝54等协调配合，保证测试装置的正确放置。相对于传统实验室应用的固定式测试平台，挂接模块的应用使测试装置的工作方式更加灵活，为现场已工作运行的降水现象仪的核查工作提
供了有效的解决方案。
79.以上对本实用新型所提供的应用于激光降水现象观测仪的便携式外场测试装置进行了详细介绍。本文中应用了具体个例对本实用新型的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本实用新型的核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型原理的前提下，还可以对本实用新型进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本实用新型权利要求的保护范围内。