虹吸式雨量计的工作原理

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虹吸式雨量计的工作原理主要基于虹吸效应和阿基米德原理，以下是对其工作原理的详细解释：

一、虹吸效应

虹吸效应是液体由于重力作用从液面较高的容器通过虹吸管流入液面较低的容器的现象。在虹吸式雨量计中，当雨水流入浮子室并使其内的水面上升到虹吸管的顶端时，由于虹吸作用，虹吸管开始迅速排水，将浮子室内的水排入贮水瓶中。

二、阿基米德原理

阿基米德原理是浮力的基本原理，即浸入液体中的物体所受的浮力大小等于它所排开的液体所受的重力。在虹吸式雨量计中，浮子是一个用薄金属膜制成的密封圆筒，质轻、不渗透、不变形。当雨水流入浮子室时，浮子会随着水位的上升而上升，并带动浮子杆上的自记笔在记录纸上划出记录曲线。

三、工作原理流程

• 雨水收集：雨水首先通过盛水器底部的漏斗状结构进入，漏斗带有过滤网孔以防止砂石杂物进入导管，同时起到缓流作用。
• 浮子上升：雨水经漏斗流入浮子室后，使浮子上升。浮子的上升带动了浮子杆上的自记笔在记录纸上移动，从而绘制出降水量随时间变化的曲线。
• 虹吸排水：当自记笔尖达到记录纸上边缘时（相当于10毫米降水量），浮子室内的水面正好升到虹吸管的顶端。此时，由于虹吸作用，虹吸管开始迅速排水，将浮子室内的水排入贮水瓶中。
• 记录重启：水排完后，自记笔尖回到记录纸的零刻度线上，重新开始下一次虹吸过程。如此周而复始，记录纸上则绘有整个降雨过程的雨量曲线。
  

四、测量灵敏度与误差

• 测量灵敏度：为了提高测量灵敏度，浮子室连同进水管、虹吸管的总横截面积被设计为小于盛水器口的截面积。这样，10毫米降水量对应自记笔在自记纸上上升的实际距离为97毫米，即放大倍数为9.7。
• 虹吸误差：虹吸误差包括在虹吸过程中的降水被吸走和虹吸管不能把水完全吸净造成的误差。两者方向相反，有一定的抵消作用。但虹吸管不能把浮子室里的水全部吸净，残留的水与下一次虹吸前的进水量相加，会造成测得值偏大。
  

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崂山道士

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