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淋雨试验箱雨滴直径测量方法

淋雨试验箱

是一种模拟自然环境中降雨的环境条件,供样品进行淋雨试验的综合试验设备,包含有温度、风速、降雨强度、雨滴直径等参数。其中温度、风速、降雨强度的测量比较简单,测量方法也十分成熟,因此本文不讨论温度、风速、降雨强度的测量,主要讨论雨滴直径的测量问题。

雨滴处在运动状态中,准确测量其直径不是一件简单容易的事情。一般的尺寸测量是在静态中进行的,而雨滴是处在运动状态中。因此对雨滴尺寸的测量,一种办法是在动态中,如采用雷达观测法和光学预留激发等实时测量;另一种办法是把雨滴由动态测量变为静态测量,如采用浸入法等。在国外文献中,常见的测量方法有雷达观测法、光学雨量计法、摄影法、浸入法、面粉球法、滤纸色斑法等。

雷达观测法和光学雨量技法可实时、大面积地观测包括雨滴粒径及其分布在内的降雨基本特征,一般只应用于天然降雨的观测。摄影法是用高速摄影机拍摄正在下落中的雨滴的照片,然后再显微镜下量测出该雨滴的粒径。摄影法适用于在实验室内测量模拟降雨,但高速摄影仪造价太高,且操作繁琐复杂,需要诸如电子闪光灯、闪光测频仪、菲涅耳透镜灯辅助装置,在雨滴直径测量的实际工作中,并未得到普及使用。今年,有研究者利用压力传感器测量雨滴落下时的功能,然后反算出雨滴的直径,但该类一起价格同样昂贵,一般的雨滴直径测量很难普及使用。

浸入法是用盛有油料的容器接盛雨滴,通过测量油中水珠直径来确定雨滴的大小,油比水轻且与水不相容,雨滴在油中因表面张力的作用而变成球形水珠,这样就可直接测量出雨滴的直径。浸入法适用于测量直径较小的雾滴或雨滴。面粉球法是将雨滴收集在盛有面粉的容器中,当雨滴与面粉接触后,就产生一个小小的湿面球,将容器连同雨滴形成的湿面球一起置于烘箱内烘干,它们就凝固成一个个硬面球。面粉团法只适合测量较大的雨滴。浸入法和面粉团法操作也不方便,很难普及使用,在淋雨试验箱的雨滴直径测量中也没有得到实际应用。

色斑法又称作滤纸法,是历史悠久、应用最广泛的一种雨滴直径测量方法。雨滴在同一材料上形成的色斑大小与雨滴直径大小有关,确定好雨滴直径约色斑直径之间的关系后,通过测量雨滴在相同材料上形成的色斑大小求得相应的雨滴直径。色斑法适合于各种人工降雨试验与野外天然降雨研究,可以测量到直径较小的雨滴,国内多采用此方法测量雨滴直径。色办法由于操作简单,成本低廉而在国内外应用最为广泛。色斑法测量所使用的、带有着色涂料的滤纸,没有作为测量仪器在市面上销售,在实验条件下,完全可以自行制作。笔者依据前任的研究成果,结合自己的实际操作经验,介绍色斑法测量雨滴直径所用滤纸的制作和测量方法。