基本結構
感雨器
感雨器是感知降水的重要部件，它的靈敏度直接影響到雨水的監測結果。所以感雨器的靈敏度不能太高也不能太低,太高會在霧雨、毛毛雨情況下打開防塵蓋而收集不到一定測試量的雨水,同時也無法確定下雨場次和每場雨的起止時間;太低則會影響采雨。
現有的降水自動採樣器的感雨器從原理上分為接觸式和非接觸式兩種,前者由柵格狀的電路板及加熱板構成。降雨時,雨滴使柵格板導通,雨停後通過加熱烘乾柵格板,使頂蓋能在較短時間間隔內關閉,減少暴露時間。後者採用非接觸型感測器,利用紅外光電原理,具有靈敏、省電和壽命長等優點。但由於降雨時雨量的大小和降雨分布的不均勻性,直接影響到感雨器的靈敏度,造成採樣器的起始採樣時間和停止採樣時間都明顯滯後於實際降雨過程,上述兩種採樣方式都不可避免地存在這個問題。
防塵蓋
防塵蓋密封性也是至關重要的指標。按照國際慣例,採樣器應能分別收集濕沉降(降水)和乾沉降,中國對收集乾沉降要求不明確,但從長遠情況和與國際接軌出發應該加以重視。現有的採樣器防塵裝置設計中,防塵蓋一般分為平開式和翻蓋式兩種,對於平開式的防塵蓋,當降雨量大時傳動裝置會受到雨水的衝擊力和張力的影響而很難打開,而翻蓋式則好些,但可能會受到強力陣風的影響,使傳動部分受損。因此要增強馬達的傳動力和傳動系統的牢固性。
雨量計
雨量計作為記錄降水量的一個標準方法,自動記錄雨量計包括虹吸式和翻斗式兩種常用類型,精度均可達到0.1mm左右的降水量,翻斗式的精度與降水速率有關。測量降雨量和降雨時間功能在傳統雨量計中都已實現,原理上大致相同。
採樣器
採樣器降水收集裝置一般分為整場和分段兩種方式,對於分段式又可分為定時型和定量型兩種類型。兩次採樣可在設定時間進行採集的稱為定時型,每當降雨量達到設定值時進行採樣的稱為定量型;採用定量型採樣的要注意減少容器之間的混合轉移,採用定時型採樣的則要注意有大雨情況下溢流的預防措施。分段採樣器與相連的一系列採樣瓶是通過自動控制來完成的,技術上有很大差別。
使試樣穩定的防禦措施通常採用冷卻、遮光、過濾、密閉等。由於試樣容器是保存在裝置內的,所以遮光很容易做到。試樣的密閉和冷卻各不相同。為了長時間的收集降水,必須要有使試樣穩定的必要措施,即使這樣保證穩定的時間一般也不超過兩周。
樣品收集桶
樣品收集桶通常是購買成品,不同廠家規格會略有不同。根據中國全國酸雨監測基本技術要求中規定接水容器或漏斗應使用聚乙烯或聚四氟乙烯等對降水化學成分呈惰性的材料。有研究對從市場上購買來的一批聚乙烯和聚四氟乙烯的桶進行了浸泡試驗,發現經過一段時間的浸泡,有些桶的酸度發生了改變,因此提醒在選擇收集材料時不要只看標籤,使用前還應做必要的驗證。
發展趨勢
環境監測儀器的發展趨勢將以人工採樣和實驗室分析為基礎,向自動化、智慧型化和網路化為主的監測方向發展。而中國現有環境監測儀器多是中小型企業生產,產品基本是中低檔儀器,遠不能適應環境監測工作發展的需要。其主要表現有:技術檔次低,低水平和重複生產嚴重,規模效益差;產品質量不高,性能不穩定,一致性較差,使用壽命短,故障率高;研究開發能力較低,線上監測儀器的系統配套生產能力較低,不能適應市場的需要。降水自動採樣器也不例外。
從歐美和日本等國的降水監測技術來看,降水自動採樣器重點需要解決的問題是確保自動收集裝置的性能,首先要確保感雨器的性能和統一規格;其次是試樣的保存方法。
另外,由於降水的成分比較複雜,實驗證明在放置一段時間後,其電導率和pH值等都會發生變化,因此目前所採用的整場式和分段式採樣方法都很難真正反映出雨水的實際情況,所以發展多參數的降水自動監測儀來進行降雨過程的實時監測是今後的發展趨勢。
