冰雹传感器.pdf

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摘要
申请专利号:

CN201580010409.4

申请日:

2015.02.06

公开号:

CN106030346A

公开日:

2016.10.12

当前法律状态:

实审

有效性:

审中

法律详情:

实质审查的生效IPC(主分类):G01W 1/14申请日:20150206|||公开

IPC分类号:

G01W1/14

主分类号:

G01W1/14

申请人:

德国气象局

发明人:

E.兰津格

地址:

德国奥芬巴赫

优先权:

2014.02.07 EP 14154393.4

专利代理机构:

北京市柳沈律师事务所 11105

代理人:

侯宇

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内容摘要

本发明涉及一种冰雹传感器,其具有降水能击中的冲击面和至少一个转换器,该至少一个转换器布置并且构造成,使得它在冲击面偏转的情况下由于击中冲击面的降水发出相应的转换器‑输出信号。冲击面由线或线段、绳或绳区段或类似物形成,所述线或线段、绳或绳区段或类似物以彼此间至少近似相同的距离延伸且不交叉,所述线或线段、绳或绳区段或类似物分别配有转换器并且布置成,使得在各线、绳或类似物之间存在液态降水在击中冲击面之后容易穿过的距离。

权利要求书

1.一种冰雹传感器(10),其具有降水能击中的冲击面(12)和至少一个转
换器(18),所述至少一个转换器(18)布置并且构造成,使得它在冲击面(12)偏
转的情况下由于击中冲击面(12)的降水发出相应的转换器-输出信号,其特征
在于,所述冲击面(12)由线或线段(14),绳或绳区段或类似物形成,所述线
或线段(14),绳或绳区段或类似物以彼此间至少近似相同的距离和至少近似
相互平行地延伸并且不相交,所述线或线段(14)、绳或绳区段或类似物分别
配有转换器(18),使得在所述线或线段(14)、绳或绳区段或类似物之间具有
液态降水在击中冲击面(12)之后容易穿过的距离。
2.按权利要求1所述的冰雹传感器,其特征在于,在形成冲击面(12)的
线或线段(14),绳或绳区段或类似物之间的距离为1mm到5mm之间。
3.按权利要求1或2所述的冰雹传感器,其特征在于,形成冲击面(12)
的线或线段(14),绳或绳区段或类似物的直径最大为1mm。
4.按权利要求1至3之一所述的冰雹传感器,其特征在于,所述形成冲
击面(12)的线或线段(14),绳或绳区段或类似物是单独的线或单独的绳的区
段,其中,所述单独的线或单独的绳张紧在框架(16)上。
5.按权利要求1至4之一所述的冰雹传感器,其特征在于,形成冲击面
(12)的线或线段(14)是可加热的。
6.按权利要求1至5之一所述的冰雹传感器,其特征在于,所述转换器
(18)具有线圈或压电元件,所述线圈或压电元件布置并且构造为,用于检测
至少一个形成冲击面(12)的线或线段(14)、绳或绳区段或类似物的偏转和/或
摆动并且输出相应的电信号。
7.按权利要求1至6之一所述的冰雹传感器,其特征在于,所述至少一
个转换器(18)与用于存储和/或分析转换器-输出信号的存储单元和/或分析单
元(22)连接。
8.按权利要求7所述的冰雹传感器,其特征在于,所述分析单元(22)设
计为,这样地分析转换器-输出信号的幅值,使得所述分析单元(22)将转换器
-输出信号的时间区段与冰雹粒的冲击对应。
9.按权利要求8所述的冰雹传感器,其特征在于,所述分析单元(22)设
计为,这样地分析转换器-输出信号的幅值,使得所述分析单元(22)将转换器
-输出信号的与冰雹粒的冲击分别对应的时间区段与多个不同的冰雹粒尺寸
之一相对应。

说明书

冰雹传感器

本发明涉及一种冰雹传感器,其具有降水可击中的冲击面和至少一个转
换器,该转换器布置并且构造成,使得它在冲击面偏转的情况下由于击中冲
击面的冰雹形式的降水发出相应的转换器-输出信号。

具有冲击面和转换器的用于记录降水颗粒击中冲击面时产生的摆动的
降水传感器基本上是已知的并且例如在DE10330128A1,EP 0422553A1,
FR2595473,WO 03/027720A1或WO2013/147605A2中已有记载。对于这
种降水传感器,击中冲击面的降水颗粒使冲击面偏转并且一般将之置于摆动
状态。冲击面的偏转可以借助相应的转换器检测,该转换器提供与之相应的
转换器-输出信号。通过分析转换器-输出信号可以确定,降水颗粒是否击中
冲击面。这可以例如根据转换器-输出信号的幅值的分析而实现。

对于这种降水传感器一般的期望是,相互区分不同类型的降水,例如雨、
雪或冰雹。尤其是存在这一期望,识别冰雹形式的降水并且可靠地将之与所
有其他类型的降水,例如雨形式的降水区分开。但这种区分并不简单。

本发明所要解决的技术问题是,创造一种冰雹传感器,该冰雹传感器可
以尽可能可靠并且简单地检测冰雹形式的降水。

按本发明,该技术问题通过开头所述类型的冰雹传感器解决,其中,冲
击面由线或线段,绳或绳区段或类似物形成,该线或线段,绳或绳区段或类
似物以彼此间至少近似相同的距离和至少近似相互平行地延伸并且不交叉,
该线或线段,绳或绳区段或类似物分别配有转换器。在此,在线、绳或类似
物之间具有液态降水在击中冲击面之后可容易穿过的距离。

这种冲击面由液态降水造成的偏转远远小于由固态降水造成的偏转,因
为击中冲击面的水滴被线,绳或类似物”切开“,使得在液态降水击中按本
发明的冲击面时几乎不进行冲量传递并因此实际上不使冲击面偏转并且促
进摆动。而冰雹粒击中按本发明的冲击面,相似于击中传统的闭合的冲击面
并且由于冲量传递使冲击面相应地偏转。在此,冲击面通过线或线段,绳或
绳区段或类似物的近似平行的布置到处都具有对于各种类型和大小的降水
的探测可能性。由此产生转换器-输出信号,该转换器-输出信号与在例如雨
或雪击中冲击面时的转换器-输出信号明显地且主要容易识别地区分。所有
其他的气象影响因素,尤其是风不会导致冲击面的明显的偏转。因此,按本
发明的冰雹传感器能够实现通过可靠且简单的区分冰雹形式的降水与其他
降水来明确地识别冰雹。因此,按本发明的冰雹传感器适合用作可靠的冰雹
探测器和冰雹传感器。

在形成冲击面的线或线段,绳或绳区段或类似物之间的距离(并因此净
空间)优选为1mm到5mm之间并因此略微小于一般冰雹粒的直径(其根据定
义为至少5mm)。因此,若无冲量传递,这种冰雹粒就不能够穿过按本发明
的冲击面。

形成冲击面的线或线段、绳或绳区段或类似物的直径优选最大为1mm,
使得它们仅很少或完全不被击中的液态降水偏转。形成冲击面的线或线段、
绳或绳区段或类似物的最大偏转还通过其机械应力调节。

为了可以避免冰雹粒不期望地堆积在冲击面上,该冲击面可以轻微倾斜
地布置,以便冰雹粒可以从冲击面滚下。在平行张紧的小于1mm粗的线或
线段,绳或绳区段或类似物中雪几乎不可能堆积在冲击面上。形成冲击面的
线或线段也可以是可加热的。因此,通过加热线或线段借助施加的直流电
压可以可靠地防止雪堆积或粗霜形成。

转换器优选具有线圈或压电元件并且布置并且构造为,用于检测至少一
个形成冲击面的线或线段、绳或绳区段或类似物的摆动,然后输出相应的转
换器-输出信号。

线圈用作转换器的优点是,不检测来自环境的声音信号并因此测量不会
受到尤其是自然或人造来源的环境噪音的干扰。在使用压电元件时,要注意
的是,来自环境的声音信号不会耦合到测量信号中。

形成冲击面的线或线段、绳或绳区段或类似物优选是由单独的丝构成
(并因此称作丝线)或者由多个金属丝构成并称作绳的金属线。但该绳也可以
主要由一种或多种材料组成。

在冲击面由多个相互平行导引的线或线段、绳或绳区段或类似物构成的
情况下,这些线或绳区段也可以是单独的往复导引的线或绳区段,因此与之
相似地适用于例如形成网球拍网的绳的情况。在此,将单独的线或单独的绳
张紧在框架上。这尤其在冲击面设计成可加热的时侯是有利的,因为只需向
单独的在框架上张紧的线施加一个直流电压,这例如可以实现简单的维修。
此外,通过监控该电流可以监控冲击面是否完整。

至少一个转换器优选与存储单元或分析单元或与这两者连接,它们用于
存储或分析转换器-输出信号或者存储且分析转换器-输出信号。若转换器只
与用于记录转换器-输出信号的存储器连接,则之后可以读取该存储器并且
事后分析转换器-输出信号的时间过程。而若转换器直接地与分析单元连接,
则分析单元也可以实时地分析各转换器-输出信号。

分析单元优选设计用于,将转换器-输出信号的时间区段与冰雹粒的冲
击相对应。这意味着,分析单元分析转换器-输出信号以便识别这种信号段,
该信号段表征冰雹粒的击中。这优选例如通过分析转换器-输出信号的幅值
实现。若该幅值超过例如一定的阈值,则这是一个表明冲量传递到冲击面上
的征兆,如同该冲量传递对于冰雹粒的冲击是典型的。但除了简单的幅值标
准外,作为补充或备选分析单元也可以执行对其他形式的信号的分析,用于
分别探测冰雹粒的冲击。

特别有利的是,分析单元设计成,使得它不仅可以识别任何冰雹粒的击
中,而且还可以尽可能执行将表征冰雹粒的击中的信号段对应不同的冰雹粒
尺寸。若分析单元实现例如相对简单的幅值标准,则可以提供多个阈值代替
例如用于该幅值的单独阈值,使得信号段以此可以将冰雹粒划分成不同的相
应于不同大小的冰雹粒的类别。

现在根据一个实施例并且参照附图进一步阐述本发明。附图中示出:

图1:是按本发明的冰雹传感器的侧视图;

图2:是按本发明的冰雹传感器的俯视图。

图1和2示出具有冲击面12的冰雹传感器10,该冲击面12由线的单独
的线段14构成。单独的线段14与竖琴或吉他的弦或切蛋器的线段相似地相
互平行地张紧并且全部相互间都具有相同的且保持相同的距离,该距离例如
为1mm到5mm之间,优选为大致5mm。单独的线段14是单独的在框架16
上张紧的线的线段,这尤其是图2中容易得知。

每根线段14都配有转换器18,该转换器18具有线圈,借助该线圈可以
检测线段14的偏转和摆动。转换器18分别提供一个相应的转换器-输出信
号,该转换器-输出信号通过相应的信号线路20输送给分析单元22。

分析单元22设计用于分析转换器-输出信号并且识别表征冰雹粒的击中
的信号段。分析单元优选分析至少转换器-输出信号的幅值。当转换器-输出
信号的幅值超过例如一个确定的阈值时,这是一个表明冲量以一定的量级传
递到冲击面上的征兆,如同对于冰雹粒的冲击典型的那样。但作为补充或备
选,除了简单的幅值标准外,分析单元还可以分析其他形式的信号,用于分
别探测冰雹粒的冲击并且将之与击中的其他目标区分。

在本实施例中,分析单元设计为,使得它不仅可以识别任何冰雹粒的击
中,而且还可以执行将表征冰雹粒的击中的信号段赋予不同的冰雹粒尺寸。
为此,分析单元使用例如一个比较简单的幅值标准,根据该幅值标准,代替
单独的用于幅值的阈值而提供多个不同的较高的阈值,这些多个不同的阈值
相应于冲击面12的各线段14的不同大小的偏转,使得转换器-输出信号的
信号段和与之相应的引起转换器-输出信号的各偏转的冰雹粒可以被划分成
不同的与不同大小的冰雹粒相应的种类。

形成线段14的线在本实施例中是具有唯一一个元件,即狭义上的一根
线的金属线。备选地也可以设置具有多根细丝的绳,该多根细丝优选由金属
组成。

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本发明涉及一种冰雹传感器,其具有降水能击中的冲击面和至少一个转换器,该至少一个转换器布置并且构造成,使得它在冲击面偏转的情况下由于击中冲击面的降水发出相应的转换器输出信号。冲击面由线或线段、绳或绳区段或类似物形成,所述线或线段、绳或绳区段或类似物以彼此间至少近似相同的距离延伸且不交叉,所述线或线段、绳或绳区段或类似物分别配有转换器并且布置成,使得在各线、绳或类似物之间存在液态降水在击中冲击面之后容。

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