ДАТЧИК ВЫСОТЫ СНЕЖНОГО ПОКРОВА
SNOW COVER HEIGHT SENSOR

Изобретение относится к метеорологическому приборостроению и может быть использовано в автоматических и дистанционных метеорологических станциях для оперативного измерения высоты снежного покрова.
Известны снегомерные рейки, которые представляют собой брус с делениями. Их устанавливают на метеорологической площадке с осени и до весны для наблюдений за высотой снежного покрова. Обычно устанавливают три рейки (по углам равностороннего треугольника) на расстоянии не менее 10 м друг от друга. Для устойчивости их привинчивают к специальному, постоянно закопанному в землю, деревянному бруску. Наблюдения за высотой снежного покрова производят с расстояния 5-6 м от рейки, чтобы не нарушать естественного состояния снежного покрова. Количество реек должно соответствовать желаемой степени точности [Справочник по гидрометеорологическим приборам и установкам. - Л.: Гидрометеоиздат, 1976. - С.75-76, 190-191].
Однако данные устройства не позволяют достоверно и оперативно получать данные по интенсивности осадков из-за необходимости подходить к каждой рейке, они малопригодны для дистанционных измерений.
Наиболее близким по технической сущности и достигаемым результатам к данному изобретению является датчик высоты снежного покрова [СССР, а.с. №316057, G01W 1/14, 1971 г.]. Датчик выполнен в виде вертикально устанавливаемой рейки. Дистанционные датчики температуры размещены по длине реки на известном равном расстоянии друг от друга. Каждый термометр соединен с регистратором метеорологической автоматической станции.
Недостатком данного устройства является низкая точность измерения. Большое количество проводов от каждого датчика температуры увеличивает паразитную теплопередачу между датчиками на рейке, ухудшающую точностные характеристики. Кроме того, рейка с датчиками температуры является громоздкой, ее значительные габариты оказывают влияние на естественный снежный покров как за счет образования «наддувов» и «выветриваний», а также за счет оттаивания снега около рейки из-за ее нагрева солнцем, и, как следствие, влияют на достоверность измерений.
Задачей, на решение которой направлено предлагаемое изобретение, является увеличение достоверности измерений и снижение габаритов устройства. Технический результат - увеличение точности измерений.
Указанный технический результат достигается тем, что, как и прототип, датчик высоты снежного покрова содержит вертикально установленную рейку, на которой размещены на известном равном друг от друга расстоянии датчики температуры, и регистрирующее устройство.
В отличие от прототипа, рейка выполнена в виде трехпроводной печатной платы с припаянными к ней высокоточными цифровыми термометрами, при этом печатная плата соединена однопроводным интерфейсом с регистратором, который, в свою очередь, соединен с компьютером кабелем USB. Рейка размещена в белой термоусадочной трубке. Датчик дополнительно снабжен компьютером с программой расчета высоты снежного покров.
Однопроводный интерфейс, соединяющий печатную плату и регистратор, и кабель UDB, соединяющий регистратор с компьютером, располагают под землей, что позволяет дополнительно снизить влияние на температурный режим в месте измерений высоты снежного покрова при незначительной высоте снежного покрова.
Для устойчивости конструкции датчика верхнюю часть рейки закрепляют треногой.
На чертеже дана схема датчика высоты снежного покрова.
Датчик высоты снежного покрова содержит цифровые термометры 1, рейку в виде трехпроводной печатной платы 2, треногу 3, однопроводный интерфейс 4, регистратор 5, кабель USB 6.
Устройство работает следующим образом. Рейку 2 с цифровыми термометрами 1, каждый из которых припаян на известной высоте, устанавливают вертикально, фиксируя ее в верхней точке с помощью треноги 3. Для производства наблюдений с компьютера (не показан) по кабелю USB 6 поступает команда на регистратор 5. Регистратор, по однопроводному интерфейсу 4, одновременно считывает показания всех цифровых термометров 1 и передает их на компьютер по кабелю USB 6. Компьютер по специальной программе производит вычисление высоты снежного покрова. Высота снежного покрова определяется, например, по превышению заданного порогового значения разницы показаний между двумя соседними термометрами, начиная с верхнего термометра.
Предлагаемая конструкция датчика позволяет:
- из-за отсутствия большого количества проводов снизить паразитную теплопередачу между датчиками на рейке, ухудшающую точностные характеристики;
- за счет снижение габаритов рейки и применения высокоточных цифровых термометров уменьшить ее влияние на естественный снежный покров как за счет образования «наддувов» и «выветриваний», а также за счет оттаивания снега около зонда из-за его нагрева солнцем;
- предлагаемый датчик высоты снежного покрова имеет возможность использовать большее количество (50…100) цифровых термометров, что позволяет увеличить разрешающую способность и точность измерения.