Instruments d'observation des précipitations

Les instruments d'observation des précipitations sont des outils indispensables en météorologie et en hydrologie pour mesurer avec précision les précipitations. Selon leur principe de fonctionnement et leur structure, les instruments d'observation des précipitations les plus courants sont les suivants :

 1. Pluviomètre à auget basculant

Principe de fonctionnement du pluviomètre à auget basculant  

Un pluviomètre à auget basculant collecte l'eau de pluie grâce à un entonnoir basculant. Lorsqu'une quantité prédéfinie (par exemple 0,2 ou 0,5 mm) est accumulée, l'auget se retourne et déverse l'eau, déclenchant un capteur qui enregistre les précipitations. Chaque retournement de l'auget représente une quantité spécifique de précipitations, et le nombre cumulé de retournements correspond à la quantité totale de précipitations.

Avantages du pluviomètre à auget basculant

- Très précis : il peut enregistrer les précipitations en temps réel et avec précision, et n'est pas affecté par des facteurs externes tels que la poussière et les ombres.

- Protection : conception robuste, adaptée à une utilisation extérieure à long terme, en particulier dans de mauvaises conditions météorologiques, performances stables.

- Entretien simple : structure simple, pièces faciles à nettoyer et à remplacer, réduisant le coût d'utilisation et la difficulté d'entretien.

Inconvénients des pluviomètres à augets basculants

- Grande taille : Comparé aux autres types de pluviomètres, le pluviomètre à auget basculant est de plus grande taille et nécessite plus d'espace pour son installation.

Scénarios d'application du pluviomètre  à auget basculant

- Stations météorologiques, irrigation agricole, surveillance hydrologique, prévention des inondations et alerte précoce.

 2. Pluviomètre optique

Principe de fonctionnement du pluviomètre optique  

Le pluviomètre optique utilise le principe optique pour mesurer les précipitations. Le capteur, composé d'une source lumineuse et d'un récepteur, détermine la quantité de pluie en mesurant l'atténuation de la lumière. Lorsqu'une goutte de pluie tombe sur le capteur, elle bloque une partie de la lumière, ce qui modifie l'intensité lumineuse. Le système calcule alors la quantité de précipitations en fonction de cette variation.

Avantages du pluviomètre optique

- Taille compacte : facile à installer pour les applications où l'espace est limité.

- Aucun mouvement mécanique requis : réduit les risques d'usure mécanique et de dysfonctionnement.

Inconvénients du pluviomètre optique

- Sensible aux interférences environnementales : la poussière accumulée, le balancement des feuilles et d'autres facteurs externes affecteront le chemin optique, entraînant des erreurs de mesure.

- Faible précision : capacité limitée à détecter les minuscules gouttes de pluie (par exemple la bruine) et sujet aux fausses alarmes.

Scénarios d'application du pluviomètre optique

- Surveillance des précipitations dans des environnements intérieurs ou contrôlés, par exemple laboratoires, serres, etc.

 3. Pluviomètre piézoélectrique

Principe de fonctionnement du pluviomètre piézoélectrique  

Les pluviomètres piézoélectriques utilisent l'effet piézoélectrique pour mesurer les précipitations. Lorsqu'une goutte de pluie tombe à la surface du capteur, une variation de pression se produit et le matériau piézoélectrique produit une charge, mesurée pour déterminer la quantité de précipitations.

Avantages des pluviomètres piézoélectriques

- Réponse rapide : capable de capturer rapidement les gouttes de pluie, adapté aux scénarios d'application de haute précision et de réponse rapide.

- Très résistant aux interférences : moins sensible aux facteurs externes tels que le vent et la neige, et plus adaptable.

Inconvénients du pluviomètre piézoélectrique

- Difficile de surveiller l'intensité des petites pluies : capacité limitée à détecter les minuscules gouttes de pluie (par exemple, pluie velue, pluie ensoleillée).

- Facilement mal évalué : par temps sablonneux, le vent et le sable frappant la surface du capteur produiront des changements de pression similaires à ceux des gouttes de pluie, ce qui entraînera une erreur d'évaluation en cas de précipitations.

- Précision limitée : les données de mesure sont affectées par des facteurs tels que la taille, la forme et la vitesse des gouttes de pluie, ce qui réduit la précision de la mesure.

Scénarios d'application

- Surveillance météorologique de haute précision, domaines de recherche scientifique, surveillance des systèmes de drainage urbain, etc.

 Pourquoi le pluviomètre piézoélectrique interprète-t-il à tort le sable et la poussière comme des précipitations ?

Le principe de fonctionnement du pluviomètre piézoélectrique repose sur l'effet piézoélectrique des céramiques piézoélectriques. Lorsque, par temps poussiéreux, du sable et d'autres débris frappent la surface du capteur, cela produit une variation de pression similaire à celle d'une collision de gouttes de pluie. Le capteur interprète alors à tort cet impact comme une goutte de pluie, et donc comme une pluie. Ce type d'erreur d'appréciation est particulièrement fréquent lors de la surveillance à long terme sur le terrain, notamment dans les zones fortement venteuses et sablonneuses.

 Avantages et guide de sélection des pluviomètres à augets basculants

Malgré sa grande taille, le pluviomètre à augets basculants présente des avantages inégalés dans d'autres domaines, notamment en termes de précision et de fiabilité. Il mesure efficacement, est sensible, protège et, surtout, précis ! Il enregistre les précipitations en temps réel et avec précision, sans être affecté par la poussière ni par les ombres. Grâce à sa structure à augets basculants bien conçue et à son système de comptage précis, il maintient des mesures de haute précision même par mauvais temps. Le pluviomètre à augets basculants calcule les précipitations par mètre carré en divisant les précipitations mesurées par minute par la section transversale de l'ouverture pluviométrique. Cette dernière est donc le paramètre clé pour le calcul des précipitations par mètre carré. Voici quelques points clés à prendre en compte lors du choix d'un pluviomètre à augets basculants :

 1. Conception du pluviomètre

L'un des facteurs les plus importants affectant la précision des mesures des pluviomètres à augets basculants est l'orifice de réception des précipitations. Selon la norme nationale GB/T 21978.2-2014, la conception de l'orifice de réception des précipitations doit répondre aux exigences suivantes :

- Taille du diamètre intérieur de l'ouverture porteuse de pluie : 200 mm. Cette taille peut collecter efficacement différents types de précipitations (pluie légère, pluie moyenne, forte pluie, forte pluie, etc.), et également éviter les éclaboussures de pluie ou les débordements en raison du petit calibre, garantissant la précision des résultats de mesure.

- Angle de la lame : 40° à 45°. Lorsque l'angle du tranchant se situe dans cette plage, il répartit précisément l'eau de pluie, définissant clairement la zone de chute des gouttes et évitant la formation de zones floues. Le tranchant contribue également à minimiser l'interférence des facteurs externes (vent, corps étrangers, etc.) sur la collecte de l'eau de pluie.

 Ps : Lorsque l'eau de pluie tombe et touche le bord, elle s'écoule dans la trémie de manière uniforme et ordonnée, selon la forme et la conception du bord. Cela évite les éclaboussures ou la diffusion incontrôlées à l'embouchure de la trémie, garantissant ainsi que chaque trémie reçoive la même quantité d'eau, ce qui permet une mesure précise des précipitations. Sans bord, l'eau de pluie peut s'écouler de manière aléatoire dans la trémie, ce qui entraîne de grandes différences dans la quantité d'eau collectée par chaque trémie. Parallèlement, le bord tranchant contribue également à minimiser l'interférence des facteurs externes (vent, corps étrangers, etc.) sur la collecte des eaux de pluie, et empêche également les corps étrangers de plus grande taille de pénétrer directement dans l'auget basculant, ce qui pourrait affecter le basculement normal de l'auget et la précision de la mesure. 

- Matériau et profondeur de la paroi intérieure : la bouche de réception des eaux de pluie doit être constituée de matériaux qui ne se déforment pas facilement, avec une paroi intérieure lisse et une profondeur d'au moins 100 mm, afin d'éviter que l'eau de pluie n'éclabousse hors de la bouche de réception des eaux de pluie en raison de la force d'impact, ce qui affectera la précision de la mesure.

 2. Assurer l'exactitude

Selon la norme nationale, la précision du pluviomètre à auget basculant est divisée en trois niveaux, comme suit :

La sélection doit être basée sur les besoins réels pour choisir le niveau de précision approprié, en particulier pour la recherche scientifique météorologique et d'autres domaines, il est recommandé de choisir la précision la plus élevée de l'équipement de classe I.

 3. Sélection du pouvoir de résolution du pluviomètre à auget basculant

La résolution du pluviomètre à auget basculant est divisée en quatre spécifications : 0,1 mm, 0,2 mm, 0,5 mm, 1,0 mm, résolution différente pour différents scénarios d'application :

- 0,1 mm : Convient à la recherche scientifique météorologique, capable de capturer des changements extrêmement subtils dans les précipitations, ce qui aide à l'étude approfondie de l'évolution des systèmes météorologiques et à l'amélioration des modèles climatiques.

- 0,2 mm/0,5 mm : Convient aux scénarios d'application quotidiens, tels que la surveillance du contrôle des inondations urbaines, le guidage de l'irrigation agricole, etc., capable de répondre à la demande d'ampleur approximative et de tendance des précipitations.

- 1,0 mm : applicable aux scènes avec des exigences de précision moindres, telles que la surveillance hydrologique de grandes zones.

 4. Plage de mesure de l'intensité des précipitations

Le pluviomètre à auget basculant doit maintenir une précision de mesure élevée dans une plage d'intensité de pluie comprise entre 0,01 mm/min et 4,0 mm/min. Au-delà de cette plage, des problèmes tels qu'une rotation trop rapide ou trop lente de l'auget basculant, des éclaboussures de pluie, de l'eau résiduelle, etc., peuvent survenir et affecter la précision de la mesure.

Les pluviomètres piézoélectriques offrent une grande précision de mesure dans une plage d'intensité de pluie comprise entre 0,01 mm/min et 8,0 mm/min. Par conséquent, lors du choix d'un pluviomètre, il est important de vérifier son bon fonctionnement dans cette plage et de spécifier l'intensité maximale de pluie autorisée.

 5. Conception de la structure interne du pluviomètre à auget basculant

- Pluviomètre à auget basculant simple : conception simple, composé d'un entonnoir et d'un auget basculant, adapté aux scénarios d'application généraux, facile à installer et à entretenir.

Pluviomètre à double auget basculant : équipé de deux augets basculants, l'un supérieur est un auget basculant de transition et l'autre inférieur un auget basculant de mesure. Il permet d'injecter de manière continue et uniforme des précipitations naturelles de différentes intensités dans l'auget basculant de mesure, améliorant ainsi la précision de la détection des précipitations. Il est idéal pour les applications nécessitant une mesure de haute précision.

 6. Conditions d'environnement de travail du pluviomètre à auget basculant

Le pluviomètre à auget basculant devrait fonctionner normalement dans les conditions environnementales suivantes :

- Température : 0℃~55℃.

- Humidité relative : pas plus de 95 % (40℃ de condensation)

Les environnements à hautes températures, basses températures et à forte humidité peuvent affecter les performances des pièces mécaniques et électroniques du pluviomètre, entraînant une perte de précision ou un dysfonctionnement. Par conséquent, il est important de sélectionner l'appareil de manière à garantir sa stabilité dans l'environnement d'exploitation prévu.

 Conclusion

Le choix d'un instrument d'observation des précipitations doit reposer sur une étude approfondie des scénarios d'application et des besoins spécifiques. Grâce à sa grande précision, sa fiabilité et sa large gamme d'applications, le pluviomètre à auget basculant est devenu le choix privilégié pour l'observation des précipitations, notamment en météorologie, en hydrologie et en agriculture. Le choix doit tenir compte de la conception du port pluviométrique, du niveau de précision, du pouvoir de résolution, de la plage de mesure de l'intensité des précipitations, de la conception de la structure interne et des conditions d'utilisation afin de garantir que l'équipement réponde aux besoins réels et fournisse des données de mesure fiables.

Fiche technique du pluviomètre à auget basculant

Manuel d'instructions du pluviomètre à auget basculant NBL-W-ARS.pdf

Manuel d'instructions des capteurs de pluie NBL-W-RS-V4.0.pdf

Manuel d'instructions du capteur de pluie à double basculement NBL-W-DRS.pdf

Fiche technique du pluviomètre piézoélectrique

Manuel d'utilisation du capteur de pluie piézoélectrique NBL-W-PRS.pdf