虹吸式雨量計(jì)的工作原理

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虹吸式雨量計(jì)的工作原理主要基于虹吸效應(yīng)和阿基米德原理，以下是對其工作原理的詳細(xì)解釋：

一、虹吸效應(yīng)

虹吸效應(yīng)是液體由于重力作用從液面較高的容器通過虹吸管流入液面較低的容器的現(xiàn)象。在虹吸式雨量計(jì)中，當(dāng)雨水流入浮子室并使其內(nèi)的水面上升到虹吸管的頂端時(shí)，由于虹吸作用，虹吸管開始迅速排水，將浮子室內(nèi)的水排入貯水瓶中。

二、阿基米德原理

阿基米德原理是浮力的基本原理，即浸入液體中的物體所受的浮力大小等于它所排開的液體所受的重力。在虹吸式雨量計(jì)中，浮子是一個(gè)用薄金屬膜制成的密封圓筒，質(zhì)輕、不滲透、不變形。當(dāng)雨水流入浮子室時(shí)，浮子會(huì)隨著水位的上升而上升，并帶動(dòng)浮子桿上的自記筆在記錄紙上劃出記錄曲線。

三、工作原理流程

• 雨水收集：雨水首先通過盛水器底部的漏斗狀結(jié)構(gòu)進(jìn)入，漏斗帶有過濾網(wǎng)孔以防止砂石雜物進(jìn)入導(dǎo)管，同時(shí)起到緩流作用。
• 浮子上升：雨水經(jīng)漏斗流入浮子室后，使浮子上升。浮子的上升帶動(dòng)了浮子桿上的自記筆在記錄紙上移動(dòng)，從而繪制出降水量隨時(shí)間變化的曲線。
• 虹吸排水：當(dāng)自記筆尖達(dá)到記錄紙上邊緣時(shí)（相當(dāng)于10毫米降水量），浮子室內(nèi)的水面正好升到虹吸管的頂端。此時(shí)，由于虹吸作用，虹吸管開始迅速排水，將浮子室內(nèi)的水排入貯水瓶中。
• 記錄重啟：水排完后，自記筆尖回到記錄紙的零刻度線上，重新開始下一次虹吸過程。如此周而復(fù)始，記錄紙上則繪有整個(gè)降雨過程的雨量曲線。
  

四、測量靈敏度與誤差

• 測量靈敏度：為了提高測量靈敏度，浮子室連同進(jìn)水管、虹吸管的總橫截面積被設(shè)計(jì)為小于盛水器口的截面積。這樣，10毫米降水量對應(yīng)自記筆在自記紙上上升的實(shí)際距離為97毫米，即放大倍數(shù)為9.7。
• 虹吸誤差：虹吸誤差包括在虹吸過程中的降水被吸走和虹吸管不能把水完全吸凈造成的誤差。兩者方向相反，有一定的抵消作用。但虹吸管不能把浮子室里的水全部吸凈，殘留的水與下一次虹吸前的進(jìn)水量相加，會(huì)造成測得值偏大。
  

mthl08

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嶗山道士

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