一種極地雪樣采集裝置制造方法
【專利摘要】一種極地雪樣采集裝置，屬于化驗(yàn)分析【技術(shù)領(lǐng)域】，是一種應(yīng)用在極地科考中，對(duì)雪樣進(jìn)行定點(diǎn)采集的裝置，本發(fā)明與現(xiàn)有的極地雪樣采集方式相比較，多次所采雪樣具有極高的可比性；采樣過程簡(jiǎn)單快捷，準(zhǔn)確率高；可多次重復(fù)使用；適應(yīng)南北極地域廣，溫度低，風(fēng)雪大，采集點(diǎn)多等特殊環(huán)境，是現(xiàn)有極地雪樣采集方式的代替方式。
【專利說明】一種極地雪樣采集裝置

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明一種極地雪樣采集裝置，屬于化驗(yàn)分析【技術(shù)領(lǐng)域】，是一種應(yīng)用在極地科考中，對(duì)雪樣進(jìn)行定點(diǎn)采集的裝置，本發(fā)明與現(xiàn)有的極地雪樣采集方式相比較，所采雪樣具有極高的可比性，是現(xiàn)有極地雪樣采集方式的代替方式。

【背景技術(shù)】
[0002]進(jìn)入21世紀(jì)，隨著能源的大量消耗加劇了全球變暖，人們已經(jīng)認(rèn)識(shí)到地球環(huán)境面臨的巨大危機(jī)，比以往任何時(shí)候都迫切需要綜合監(jiān)測(cè)和研究極地環(huán)境與全球環(huán)境變化。南北極積雪和海冰是全球氣候變化的指示標(biāo)，其儲(chǔ)存的冰雪總量是影響全球氣候變化的關(guān)鍵因數(shù)。
[0003]由于獨(dú)特的地理位置和地質(zhì)結(jié)構(gòu)，南北極冰蓋中蘊(yùn)藏著過去數(shù)十萬年地球氣候與環(huán)境變化的寶貴信息，長(zhǎng)期以來一直沒有受到人類的人為干擾。因此，對(duì)太陽(yáng)系的起源、大陸形成過程、氣候變化的周期和生態(tài)系統(tǒng)演變歷史等自然科學(xué)研究中，南北極大陸有著得天獨(dú)厚的研究條件，甚至是不可代替的。
[0004]在南北極科考中，對(duì)積雪的測(cè)量和監(jiān)測(cè)是極地科考一個(gè)重要組成部分， 申請(qǐng)人:曾多次參加中國(guó)極地考察，對(duì)這一點(diǎn)深有體會(huì)。
[0005]積雪主要由冰、空氣及濕雪所含水分構(gòu)成，其中以冰粒為主。積雪的物理參數(shù)主要包括積雪深度、密度、積雪液態(tài)含水率、積雪中所含微量物質(zhì)等。
[0006]由于南北極的特殊氣象條件和地理位置，南北極的積雪的形成過程是一個(gè)漫長(zhǎng)的過程，底層積雪長(zhǎng)年不化，越往下形成年代越長(zhǎng)積雪密度越高積雪液態(tài)含水率也就越高，通過分析不同層間積雪的密度，可以推算出各層間積雪的形成年代，通過化驗(yàn)分析不同層間積雪的微量物質(zhì)含量可以反映出全球范圍內(nèi)人類活動(dòng)對(duì)環(huán)境的污染的過程及趨勢(shì)。
[0007]極地雪樣采集有其特殊性，要求盡可能多次采集同一地點(diǎn)不同時(shí)間各層面同寬度、同深度、同高度、同體積的雪樣，滿足分析雪樣密度和空氣沉降的變化情況的要求，作出縱向橫向比較，從而分析極地冰物質(zhì)平衡的趨勢(shì)。
[0008]目前，在南北極科考中雪樣的采集通常采用的是雪坑采集法，選定采集點(diǎn)后人工挖直徑一米見方的雪坑，完成雪層剖面觀測(cè)拍照后進(jìn)行連續(xù)采樣，每個(gè)樣品覆蓋深度根據(jù)需要分為10(3120(3140(^等多個(gè)檔次。由于南北極積雪中所含微量物質(zhì)的量非常少，防止采樣過程人為污染雪樣，采樣過程必須嚴(yán)格按照凈化防污染要求進(jìn)行，選擇背風(fēng)壁用不銹鋼鏟和刮板修整好采樣面，操作人員需穿潔凈服、戴一次性潔凈手套和面罩，用預(yù)先在實(shí)驗(yàn)室凈化處理過的專用采樣鏟對(duì)準(zhǔn)采樣面直接將雪樣采集到樣品袋內(nèi)封口，帶回國(guó)內(nèi)進(jìn)行化驗(yàn)分析。
[0009]現(xiàn)有雪坑采集法存在如下問題:
1.勞動(dòng)強(qiáng)度大:每次采集過程需三人以上，需挖一個(gè)1米見方的雪坑，采集完成后，需回填雪坑恢復(fù)原貌，在極地惡劣環(huán)境下顯得非常困難。
[0010]2.采集過程繁瑣:操作人員需穿潔凈服、戴一次性潔凈手套和面罩。
[0011]3.可比性差:造成可比性差主要由兩個(gè)原因，其一由于大雪覆蓋無法找到上一次的采集坑，即便找到坑內(nèi)以人為破壞所采雪樣不具有可比性，只能另辟新徑。其二在新開辟采集坑內(nèi)由于積雪高度是在不斷變化，這給確定具有可比性的同一層面帶來困難，要想完全吻合視乎是不可能的。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0012]本發(fā)明一種極地雪樣采集裝置其發(fā)明目的在于:解決現(xiàn)有技術(shù)中不能保證多次采樣所采雪樣是同一采樣點(diǎn)的雪樣而失去可比性等問題，從而公開一種定點(diǎn)不同采樣時(shí)間的多次重復(fù)采樣裝置，最大特點(diǎn)是多次所采雪樣具有極高的可比性，尤其適應(yīng)南北極科學(xué)考察特殊環(huán)境中使用。
[0013]本發(fā)明一種極地雪樣采集裝置，由傳動(dòng)機(jī)構(gòu)、采樣機(jī)構(gòu)、桶體及高度傳感器組成(見附圖1)；傳動(dòng)機(jī)構(gòu)由絲杠1、絲母2、搖把3、螺釘9及支架10組成；所述絲杠1下部加工有外螺紋，其相關(guān)尺寸與絲母2內(nèi)螺紋的尺寸相配合，絲杠1旋入絲母2內(nèi)，順時(shí)針旋轉(zhuǎn)絲杠1絲母2在絲杠1上向下移動(dòng)，逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)絲杠1絲母2在絲杠1上向上移動(dòng)，絲杠1最上部中心位置加工有一內(nèi)螺紋，其相關(guān)尺寸與螺栓13外螺紋的尺寸相配合，絲杠1最上部加工有外四方，其相關(guān)尺寸與搖把3的內(nèi)四方尺寸相配合，在絲杠1外四方的下方加工有一凸臺(tái)，用端蓋把絲杠1固定在支架10上，在絲母2上下中間位置水平焊接一扁鋼，扁鋼距絲母2三分之一處焊接一圓環(huán)，方便與高度傳感器11拉線連接，扁鋼距絲母2三分之二處鉆一圓孔，方便用螺釘9固定采集爪4 ；搖把3采用扁鋼制作成一邊有內(nèi)四方一邊有把手，支架10用厚鋼板加工成圓盤型，其外徑與采集桶14的外徑相配合，中心線的兩側(cè)留一定寬度其余部分切割掉，支架10的底部對(duì)稱加工有兩個(gè)卡扣，卡扣的寬度與采集槽8的寬度相配合。所述采樣機(jī)構(gòu)由采集爪4、溜槽5、托架6、收集容器7組成；所述采集爪4采用扁鋼制作，采集爪4的寬度與采集槽8的寬度相配合，前部制作成向下彎鉤型，采集爪4的后部鉆一圓孔，方便采集爪4用螺釘9與絲母2上焊接的扁鋼固定，溜槽5采用不銹鋼薄板制作成簸箕型，簸箕口向下帶一定角度焊接在托架6上，托架6與焊接在絲母2上的扁鋼焊接。桶體由采集桶14和保護(hù)罩12兩部分組成，所述采集桶14采用不銹鋼薄板制作成空心圓柱體，上部敞口下部封底，在采集桶14桶體均勻?qū)ΨQ分布有十多條采集槽8，其深度略短于絲杠1的底部；所述高度傳感器11選用定型產(chǎn)品拉線傳感器，安裝在支架10上，其拉線與焊接在絲母2上扁鋼的圓環(huán)連接。
[0014]本發(fā)明一種極地雪樣采集裝置，采集桶14均勻?qū)ΨQ分布有多條采集槽8，采集一次只采集一條采集槽8的雪樣，對(duì)其它采集槽8的雪樣沒有影響。如果同一時(shí)段一年采集一次最少可以使用十年以上。如果同一時(shí)段十年采集一次最少可以使用百年以上。
[0015]本發(fā)明一種極地雪樣采集裝置具有如下特點(diǎn):
1.多次所采雪樣，具有極高的可比性；
2.采樣過程簡(jiǎn)單快捷，準(zhǔn)確率高；
3.可多次重復(fù)使用；
4.適應(yīng)南北極地域廣，溫度低，風(fēng)雪大，采集點(diǎn)多等特殊環(huán)境。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0016]圖1裝置結(jié)構(gòu)示意圖圖2裝置八一八首I』面不意圖
1.絲杠2.絲母3.搖把4.采集爪5.溜槽6.托架7.收集容器8.采集槽
9.螺釘10.支架11.高度傳感器12.保護(hù)罩13.螺栓14.采集桶。

【具體實(shí)施方式】
[0017]實(shí)施方式1:
本發(fā)明一種極地雪樣采集裝置在南極科學(xué)考察中的應(yīng)用。
[0018]1.安裝
選擇好采集地點(diǎn)后，用雪鉆垂直打一與采集桶14外徑相吻合的圓形雪坑，整套采集裝置按照附圖1組裝后垂直安裝在圓形雪坑內(nèi)，其上部與雪平面之間預(yù)留一定高度。編號(hào)、測(cè)量經(jīng)緯度并記錄。用盒尺測(cè)量采集爪4與雪表面的高度并作記錄，作為雪基準(zhǔn)高度。
[0019]2.采集過程
下面結(jié)合附圖1.2.進(jìn)一步說明本發(fā)明一種極地雪樣采集裝置的采集過程。
[0020](1).前序工作
根據(jù)全球定位系統(tǒng)顯示的經(jīng)緯度，找到本采集裝置，核對(duì)編號(hào)。
[0021]卸掉螺栓13，去掉保護(hù)罩12，將支架10連同絲杠1、絲母2、搖把3、采集爪4、溜槽5、托架6 —起從采集桶14取出，將采集爪4以螺釘9為中心向前旋轉(zhuǎn)180°使采集爪4伸出采集桶14，擰緊螺釘9。將上述部件一起重新安裝到采集桶14內(nèi)，注意采集爪4必須插入要采集的對(duì)應(yīng)的采集槽8內(nèi)，支架10的底部的卡扣必須卡入對(duì)應(yīng)的采集槽8內(nèi)，將收集容器7放到托架6上。高度傳感器11與高度顯示儀連接。順時(shí)針旋轉(zhuǎn)搖把3，絲母2、采集爪4、溜槽5、托架6及收集容器7 —起沿著采集槽8向下運(yùn)動(dòng)，當(dāng)采集爪4接觸到雪表面時(shí)停止旋轉(zhuǎn)搖把3，讀取高度顯示值，做記錄作為實(shí)際雪高度，并與雪基準(zhǔn)高度值作比較，計(jì)算出差額。
[0022](2).采集過程
順時(shí)針旋轉(zhuǎn)搖把3，絲母2、采集爪4、溜槽5、托架6及收集容器7 —起沿著采集槽8向下運(yùn)動(dòng)，采集桶14外的雪樣在采集爪4向下的作用下通過采集槽8進(jìn)入溜槽5，順著溜槽5流到收集容器7內(nèi)，當(dāng)高度顯示儀顯示的高度與雪基準(zhǔn)高度相同時(shí)，停止旋轉(zhuǎn)搖把3，將收集容器7取出，把所采雪樣保存的容器內(nèi)，記錄好采集的時(shí)間、地點(diǎn)(經(jīng)緯度?、編號(hào)、雪樣的高度及采集人員姓名等。
[0023]繼續(xù)順時(shí)針旋轉(zhuǎn)搖把3，絲母2、采集爪4、溜槽5、托架6及收集容器7 —起沿著采集槽8向下運(yùn)動(dòng)，采集桶14外的雪樣在采集爪4向下的作用下通過采集槽8進(jìn)入溜槽5，順著溜槽5流到收集容器7內(nèi)，當(dāng)高度顯示儀顯示的高度為100皿時(shí)，停止旋轉(zhuǎn)搖把3，將收集容器7取出，把所采雪樣保存的容器內(nèi)，記錄好采集的時(shí)間、地點(diǎn)(經(jīng)緯度 ?、編號(hào)、雪樣的高度及采集人員姓名等。
[0024]繼續(xù)重復(fù)上述過程直至采樣槽8的底部，采集過程結(jié)束。
[0025](3).后序工作
采集過程結(jié)束后，逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)搖把3，絲母2、采集爪4、溜槽5、托架6及收集容器7 —起沿著采集槽8向上運(yùn)動(dòng)，當(dāng)采集爪4碰到支架10底部時(shí)，搖把3停止轉(zhuǎn)動(dòng)。將支架10連同絲杠1、絲母2、搖把3、采集爪4、溜槽5、托架6 —起從采集桶14取出，將采集爪4以螺釘9為中心向后旋轉(zhuǎn)180。使采集爪4縮回采集桶14內(nèi)，將上述部件一起重新安裝到采集桶14內(nèi)。拆除高度傳感器11與高度顯示儀連接線，將高度顯示儀及收集容器7收回，蓋上保護(hù)罩12，擰緊螺栓13。
[0026]通過上述采樣方式和過程，可以在化驗(yàn)室分析出同一采集點(diǎn)，不同采集時(shí)間，相同采集高度所采雪樣的變化情況，說明本發(fā)明一種極地雪樣采集裝置具有極高的可比性。
【權(quán)利要求】
1.一種極地雪樣采集裝置，由傳動(dòng)機(jī)構(gòu)、采樣機(jī)構(gòu)、桶體及高度傳感器組成；其特征在于所述傳動(dòng)機(jī)構(gòu)由絲杠(I)、絲母(2)、搖把(3)、螺釘(9)及支架(10)組成；絲杠(I)下部加工有外螺紋，其相關(guān)尺寸與絲母(2)內(nèi)螺紋的尺寸相配合，絲杠(I)旋入絲母(2)內(nèi)，順時(shí)針旋轉(zhuǎn)絲杠(I)絲母(2 )在絲杠(I)上向下移動(dòng)，逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)絲杠(I)絲母(2 )在絲杠(1)上向上移動(dòng)，絲杠(I)最上部中心位置加工有一內(nèi)螺紋，其相關(guān)尺寸與螺栓(13)外螺紋的尺寸相配合，絲杠(I)最上部加工有外四方，其相關(guān)尺寸與搖把(3)的內(nèi)四方尺寸相配合，在絲杠(I)外四方的下方加工有一凸臺(tái)，用端蓋把絲杠(I)固定在支架(10)上，在絲母(2)上下中間位置水平焊接一扁鋼，扁鋼距絲母(2)三分之一處焊接一圓環(huán)，方便與高度傳感器(11)拉線連接，扁鋼距絲母(2)三分之二處鉆一圓孔，方便用螺釘(9)固定采集爪(4)，搖把(3)采用扁鋼制作成一邊有內(nèi)四方一邊有把手，支架(10)用厚鋼板加工成圓盤型，其外徑與采集桶14的外徑相配合，中心線的兩側(cè)留一定寬度其余部分切割掉，支架(10)的底部對(duì)稱加工有兩個(gè)卡扣，卡扣的寬度與采集槽(8)的寬度相配合；所述采樣機(jī)構(gòu)由采集爪(4)、溜槽(5)、托架(6)、收集容器(7)組成；采集爪(4)采用扁鋼制作，采集爪(4)的寬度與采集槽(8)的寬度相配合，前部制作成向下彎鉤型，采集爪(4)的后部鉆一圓孔，方便采集爪(4)用螺釘(9)與絲母(2)上焊接的扁鋼固定，溜槽(5)采用不銹鋼薄板制作成簸箕型，簸箕口向下帶一定角度焊接在托架(6)上，托架(6)與焊接在絲母(2)上的扁鋼焊接；所述桶體由采集桶(14)和保護(hù)罩(12)兩部分組成；采集桶(14)采用不銹鋼薄板制作成空心圓柱體，上部敞口下部封底，在采集桶(14)桶體均勻?qū)ΨQ分布有十多條采集槽(8)，其深度略短于絲杠(I)的底部。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種極地雪樣采集裝置，其特征在于所述高度傳感器(11)選用定型產(chǎn)品拉線傳感器，安裝在支架(10)上，其拉線與焊接在絲母(2)上扁鋼的圓環(huán)連接。
【文檔編號(hào)】G01N1/08GK104406813SQ201410738713
【公開日】2015年3月11日 申請(qǐng)日期:2014年12月8日 優(yōu)先權(quán)日:2014年12月8日
【發(fā)明者】竇銀科, 孫波, 崔祥斌, 常曉敏, 王宇暉 申請(qǐng)人:太原理工大學(xué)