一種自動連續(xù)稱重式集沙儀的制作方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及一種集沙儀，具體地說是一種自動連續(xù)稱重式集沙儀。
【背景技術】
[0002]干旱區(qū)和半干旱區(qū)土地退化的主要原因是土壤風蝕，土壤風蝕的主要外營力為風沙活動，反映土壤風蝕風沙活動強度的直接指標為沙通量。近地面風沙活動監(jiān)測是土壤風蝕地面監(jiān)測的主要內(nèi)容，其主要是對風沙流進行監(jiān)測，監(jiān)測結果可為土壤風蝕檢測和預報提供基礎數(shù)據(jù)。目前，國內(nèi)外對風沙流的檢測技術主要分為三大類:第一類是使用壓力傳感器、聲音傳感器或光學傳感器等對風沙流強度進行間接觀測；第二類是使用機械式集沙儀(如平口集沙儀、多路方口集沙儀、MWAC集沙儀、旋風分離集沙儀等)對風沙流強度進行定量直接觀測；第三類是使用機械集沙儀集沙，使用電子儀器稱量和記錄沙塵重量。第一類自動化程度高，可以實時監(jiān)測風沙流相對強度(如沙塵濃度、躍移顆粒數(shù)目和能量等)，但不能從重量上獲取準確的沙通量；第二類可以準確測定沙通量，但需要繁瑣的人工集沙過程，故難以對沙通量進行高時間分辨率的實時監(jiān)測和自動記錄；第三類可實現(xiàn)對沙塵數(shù)據(jù)的實時自動監(jiān)測。
[0003]上述第三類雖然可對風沙流進行實時自動監(jiān)測，但是，其不能克服含能風沙流的“風壓”，所謂“風壓”即是運動中的風所產(chǎn)生的流體壓力，“風壓”會對重量傳感器產(chǎn)生影響，尤其是在大風暴時期，高能風沙流產(chǎn)生的“風壓”會反饋給重量傳感器，從而嚴重影響沙塵的稱量精度；“風壓”對高精度重量傳感器的影響，使得在短時間內(nèi)沙塵的重量數(shù)據(jù)會受“風壓”的持續(xù)擾動，從而難以實現(xiàn)對截獲沙塵的實時準確稱重，因此，上述第三類風沙流檢測技術難以實現(xiàn)高精度和高時間分辨率的監(jiān)測。
[0004]而且，上述三類集沙儀器的機械集沙設備都不具有防雨功能，如遇到突發(fā)風雨狀況，很容易對已觀測到的數(shù)據(jù)造成破壞，甚至損壞與之連接的電子設備。綜上所述，隨著風沙研宄向縱深和精細方向的發(fā)展，迫切需要一種自動化、精度高、稱量準且防風雨的集沙設備。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的目的就是提供一種自動連續(xù)稱重式集沙儀，以解決現(xiàn)有的集沙儀測量精度、時間分辨率不夠高，且不具有防雨功能的問題。
[0006]本發(fā)明是這樣實現(xiàn)的:一種自動連續(xù)稱重式集沙儀，包括支架、集沙單元、數(shù)據(jù)采集器和電源；所述支架豎直設置，所述集沙單元設置在所述支架上，所述集沙單元用于對風沙流中的沙塵進行收集并測重；所述數(shù)據(jù)采集器通過電纜線與所述集沙單元相接，所述數(shù)據(jù)采集器可通過所述集沙單元實時采集風沙流中沙塵的重量數(shù)據(jù)；所述電源用于給所述數(shù)據(jù)采集器和所述集沙單元供電；
所述集沙單元包括:
封閉箱體，其側壁通過連接桿固定在所述支架上； 減風壓器，位于所述封閉箱體內(nèi)，包括殼體及交錯設置在所述殼體內(nèi)壁兩側的上減壓舌片和下減壓舌片；所述上減壓舌片位于所述下減壓舌片的上方，所述上減壓舌片和所述下減壓舌片均有一個固定端和一個自由端，且兩個減壓舌片自由端的指向相反，兩個減壓舌片均由其固定端到其自由端向下傾斜；
旋風分離器，包括筒體、設置在所述筒體外側壁靠近上端部位的進沙管及設置在所述筒體上端的凈空氣出氣管；所述筒體的上部為直筒部，所述筒體的中部為錐形部，所述筒體的下部為細管部，所述細管部的下端穿過所述封閉箱體的上蓋，并伸入所述減風壓器的殼體內(nèi)；
集沙盒，設置在所述封閉箱體內(nèi)，且位于所述減風壓器的殼體的下方，用于收集由所述減風壓器的殼體落下的沙塵；以及
重量傳感器，固定設置在所述封閉箱體內(nèi)的底部，所述集沙盒置于所述重量傳感器上，所述重量傳感器用于檢測所述集沙盒內(nèi)沙塵的重量，并將所檢測到的數(shù)據(jù)通過電纜線傳輸至所述數(shù)據(jù)采集器。
[0007]所述集沙單元還包括有:
遮雨帽，設置在所述旋風分離器的凈空氣出氣管的上方，用于遮擋雨水、避免雨水通過所述凈空氣出氣管流入所述筒體內(nèi)。
[0008]所述集沙單元還包括有:
風擺尾翼，設置在所述旋風分離器的筒體的外側壁靠近上端部位，且與所述進沙管相背設置，用于使所述旋風分離器隨風擺動。
[0009]所述減風壓器中的所述上減壓舌片和所述下減壓舌片的傾斜角度為45° ~60°。
[0010]所述旋風分離器中的所述進沙管水平設置，在其前部端口處設有一個傾角為10° ~15°的下傾段。
[0011 ] 在所述封閉箱體的側壁上設有活動門。
[0012]所述電源為太陽能電池或蓄電池。
[0013]本發(fā)明中的集沙單元用于收集風沙流中的沙塵并進行測重，集沙單元具體包括封閉箱體、減風壓器、旋風分離器、集沙盒和重量傳感器。收集沙塵時，風沙流首先自旋風分離器的進沙管的敞口端進入，通過進沙管后進入旋風分離器的筒體內(nèi)，風沙流中包含了氣流和沙塵，進入筒體內(nèi)的風沙流首先實現(xiàn)氣流和沙塵的初步分離，即大部分氣流從筒體上端的凈空氣出氣管排出，沙塵攜帶著小部分的氣流(或稱殘存的含能風沙流)自筒體的底部進入減風壓器內(nèi)，含能風沙流在減風壓器內(nèi)依次經(jīng)過上減壓舌片和下減壓舌片，上減壓舌片和下減壓舌片可充分阻擋含能風沙流中所攜帶的小部分氣流，從而消除殘存的風壓，由減風壓器出口出來的沙塵在重力作用下自然落入集沙盒內(nèi)，實現(xiàn)對沙塵的收集，再由重量傳感器對集沙盒內(nèi)的沙塵進行重量的檢測。
[0014]由于在沙塵落入集沙盒之前，首先經(jīng)旋風分離器對風沙流中的氣流和沙塵進行了初步分離，后又經(jīng)減風壓器消除了沙塵中殘存的風壓，因此落入集沙盒的沙塵幾乎不帶有氣流，即克服了“風壓”問題，解決了現(xiàn)有技術中因“風壓”對高精度重量傳感器的影響而導致測量精度不高的問題。
[0015]本發(fā)明通過在旋風分離器的凈空氣出氣管的上方設置遮雨帽，能夠在突發(fā)風雨的狀況下，阻止雨水由上而下通過凈空氣出氣管進入旋風分離器的筒體內(nèi)；而且，進沙管通過下傾段與筒體相接，下傾段自筒體向進沙管方向向下略微傾斜，這樣，在突發(fā)風雨狀況下，即使側方雨水隨風沙流進入進沙管，雨水在下傾段內(nèi)也會在重力的作用下自然流出，由于下傾段的傾斜度不大，因此又不會阻擋風沙流的流通。
[0016]本發(fā)明所提供的自動連續(xù)稱重式集沙儀，數(shù)據(jù)的采集和記錄均由儀器自動完成，一次或多次風沙事件過程中不需要實驗人員采集沙通量數(shù)據(jù)，大大節(jié)省了數(shù)據(jù)采集時間及人工費用。而且，本發(fā)明中的自動連續(xù)稱重式集沙儀還可實現(xiàn)沙通量數(shù)據(jù)的高時間分辨率的收集和記錄，大大提高了對風沙運動過程觀測的精度。
[0017]本發(fā)明所提供的自動連續(xù)稱重式集沙儀，自動化程度高，維護費用低，對自然狀況模擬較好，適合野外高精度的風沙活動自動監(jiān)測。
【附圖說明】
[0018]圖1是本發(fā)明的結構示意圖。
[0019]圖2是本發(fā)明中集沙單元的結構示意圖。
[0020]圖3是本發(fā)明中旋風分離器的俯視圖。
【具體實施方式】
[0021]如圖1所示，本發(fā)明包括支架2、集沙單元1、數(shù)據(jù)采集器4和電源。
[0022]支架2為豎直的管狀結構，支架2的下端可安裝插釬，以便于將支架2固定在地面上。插釬和支架2為可拆分結構。集沙單元I通過連接桿25固定在支架2上，集沙單元I用于對風沙流中的沙塵進行收集并測重；在具體應用時可根據(jù)實際需要在支架2上安裝若干不同高度的集沙單元I。每個集沙單元I均通過電纜線3與數(shù)據(jù)采集器4相接，電纜線3可自支架2的頂部伸入支架2內(nèi)部，再由支架2的底部伸出后與數(shù)據(jù)采集器4相接。為避免電纜線3被雨水侵蝕，可在支架2頂部設置蓋板。
[0023]數(shù)據(jù)采集器4通過集沙單元I可實時采集風沙流中沙塵的重量數(shù)據(jù)并對所采集的數(shù)據(jù)進行存儲，存儲的數(shù)據(jù)可通過USB連接線(或稱數(shù)據(jù)線)導入計算機中，以實現(xiàn)對數(shù)據(jù)進行入庫保存和數(shù)據(jù)分析。當然，也可以通過GPRS天線使數(shù)據(jù)采集器4所存儲的數(shù)據(jù)通過無線網(wǎng)絡傳輸至遠程計算機，進一步提高儀器的自動化水平。
[0024]電源與數(shù)據(jù)采集器4和每一集沙單元I相連，用于給集沙單元I和數(shù)據(jù)采集器4供電。電源可以為太陽能電池，也可以為蓄電池，或兩者共同作用。圖1中示出了太陽能電池板5通過電纜線3與數(shù)據(jù)采集器4和每一集沙單元I相接。
[0025]如圖2所示，集沙單元包括封閉箱體20、減風壓器、旋風分離器、集沙盒15和重量傳感器16。
[0026]封閉箱體20為長方體箱體結構，其內(nèi)部為中空結構。封閉箱體20相當于集沙單元的一個底座，其側壁通過連接桿固定在支架上。重量傳感器16置于封閉箱體20內(nèi)的底部，本發(fā)明中重量傳感器16為高精度的重量傳感器，其測量精度為0.01克。集沙盒15設置在重量傳感器16上，具體是，在重量傳感器16上固定設置固定座17，固定座17的四周設置上凸的卡沿，集沙盒15放置在固定座17上，由固定座17邊緣的卡沿實現(xiàn)對集沙盒15的限位作用。
[0027]旋風分離器包括筒體8、進沙管21和凈空氣出氣管23。筒體8又分為上、中、下三個部分；其上部為直筒部8-1，中部為錐形部8-2，下部為細管部8-3。本實施例中直筒部8-1為中空的圓柱體結構，錐形部8-2為中空的圓臺體結構，圓臺體的大截面端與直筒部8-1的底部相接，圓臺體的小截面端與細管部8-3的頂部相接；細管部8-3為圓形管狀體。錐形部8-2和細管部8-3連接起來構成一個類似“漏斗狀”的結構。細管部8-3的下端穿過封閉箱體20的上蓋伸入封閉箱體20內(nèi)。
[0028]凈空氣出氣管23設置在直筒部8-1的上端，凈空氣出氣管23為兩端開口的圓管結構，其一端與直筒部8-1的頂端相接，其另一端為出氣口，在直筒部8-1的上端與凈空氣出氣管23相接的部位設有通孔，進而使得直筒部8-1的內(nèi)腔(或稱筒體8的內(nèi)腔)與