專利名稱：一種風沙流實時同步探測系統的制作方法
技術領域：
本發明涉及風沙流探測技術，具體地，涉及一種風沙流實時同步探測系統。
背景技術：
近些年，隨著自然環境的不斷惡化，土壤風蝕加劇、沙漠化土地面積擴展加速以及 沙塵暴的頻繁發生，引發了嚴重的環境、社會問題，造成了巨大的經濟損失。風沙流是大氣近地表層風蝕沙土運動的主要形式，也是風沙災害形成的重要原 因。為有效遏制土壤風蝕和沙化擴展，合理制定相應的防沙治沙工程和措施，需要借助儀 器設備對近地層風沙流進行定量的長期定位觀測，以揭示風沙流結構和各種地表及氣象因 素，如風速、近地表空氣溫度、濕度等對風沙運動的影響規律。目前，用于風沙野外觀測的儀器僅能實現對某個(如輸沙量)或少數幾個量的非同 步低頻測量，尚缺乏對風沙流，尤其是野外無人看管條件下風沙流及影響因素的全方位同 步實時高頻動態測量，無法深入揭示風沙運動規律。可見，在實現本發明的過程中，發明人發現現有技術中至少存在功能少與同步性
差等缺陷。
發明內容
本發明的目的在于，針對上述問題，提出一種風沙流實時同步探測系統，以實現功 能多與同步性好的優點。為實現上述目的，本發明采用的技術方案是一種風沙流實時同步探測系統，包括 豎直平行設置的第一支架與第二支架，在所述第一支架上安裝有稱重式傳感器、集沙盒與 風向導板，在所述第二支架上安裝有風速計、溫濕度探測器、風向計與壓電式動能傳感器， 在所述第一支架與第二支架之間設有數據采集儀；所述稱重式傳感器、風速計、溫濕度探測 器、風向計與壓電式動能傳感器，分別通過數據輸送線與數據采集儀連接。進一步地，所述第一支架包括位于底部的第一底座，以及豎直設在所述第一底座 上的第一立柱。進一步地，在所述第一立柱上，垂直設有托架，所述托架與第一立柱之間通過軸套 及螺釘連接；在所述托架遠離第二支架的一端，安裝有集沙盒；在所述集沙盒的底部，安裝 有稱重式傳感器；在所述托架靠近第二支架的一端，安裝有風向導板。進一步地，所述第二支架包括位于底部的第二底座，以及豎直設在所述第二底座 上的第二立柱。 進一步地，在所述第二立柱的頂端，安裝有溫濕度探測器；在所述溫濕度探測器的 下方，在第二立柱上自上向下依次安裝有風向計、風速計與壓電式動能傳感器。進一步地，還包括太陽能電池板和充電電池。本發明各實施例的風沙流實時同步探測系統，由于包括豎直平行設置的第一支架 與第二支架，在第一支架上安裝有稱重式傳感器、集沙盒與風向導板，在第二支架上安裝有風速計、溫濕度探測器、風向計與壓電式動能傳感器，在第一支架與第二支架之間設有數據 采集儀；述稱重式傳感器、風速計、溫濕度探測器、風向計與壓電式動能傳感器，分別通過數 據輸送線與數據采集儀連接；可以對風沙流流量、輸沙強度及其影響因素如風速、風向、空 氣溫度、濕度實施全方位同步高頻測量；從而可以克服現有技術中功能少與同步性差的缺 陷，以實現功能多與同步性好的優點。本發明的其它特征和優點將在隨后的說明書中闡述，并且，部分地從說明書中變 得顯而易見，或者通過實施本發明而了解。本發明的目的和其他優點可通過在所寫的說明 書、權利要求書、以及附圖中所特別指出的結構來實現和獲得。下面通過附圖和實施例，對本發明的技術方案做進一步的詳細描述。
附圖用來提供對本發明的進一步理解，并且構成說明書的一部分，與本發明的實 施例一起用于解釋本發明，并不構成對本發明的限制。在附圖中
圖1為根據本發明風沙流實時同步探測系統的結構示意圖。結合附圖，本發明實施例中附圖標記如下
1-底座；2-軸套及螺釘；3-稱重式傳感器；4-集沙盒；5-立柱；6-數據采集儀；7-風 向導板；8-托架；9-風速計；10-溫濕度探測器；11-風向計；12-數據輸送線；13-壓電式動 能傳感器。
具體實施例方式以下結合附圖對本發明的優選實施例進行說明，應當理解，此處所描述的優選實 施例僅用于說明和解釋本發明，并不用于限定本發明。根據本發明實施例，提供了一種風沙流實時同步探測系統。如圖1所示，本實施例 包括豎直平行設置的第一支架與第二支架，在第一支架上安裝有稱重式傳感器3、集沙盒4 與風向導板7，在第二支架上安裝有風速計9、溫濕度探測器10、風向計11與壓電式動能傳 感器13，在第一支架與第二支架之間設有數據采集儀6 ；稱重式傳感器3、風速計9、溫濕度 探測器10、風向計11與壓電式動能傳感器13，分別通過數據輸送線(如數據輸送線12)與 數據采集儀6連接。進一步地，在上述實施例中，第一支架包括位于底部的第一底座(如底座1)，以及 豎直設在第一底座上的第一立柱(如立柱5)。在第一立柱上，垂直設有托架8，托架8與第 一立柱之間通過軸套及螺釘2連接；在托架8遠離第二支架的一端，安裝有集沙盒4 ；在集 沙盒4的底部，安裝有稱重式傳感器3 ；在托架8靠近第二支架的一端，安裝有風向導板7。進一步地，在上述實施例中，第二支架包括位于底部的第二底座，以及豎直設在第 二底座上的第二立柱。在第二立柱的頂端，安裝有溫濕度探測器10 ；在溫濕度探測器10的 下方，在第二立柱上自上向下依次安裝有風向計11、風速計9與壓電式動能傳感器13。在上述實施例中，采用壓電式動能傳感器13 (包括一個壓電晶體)來反應躍移顆 粒的高頻沖擊，輸出脈沖間隔內顆粒沖擊信號，可記錄沙塵暴的起止時間，并給出輸沙強度 隨時間的變化情況；該壓電晶體可以對近地面躍移沙粒沖擊的動量和次數做出反應并輸出 高頻脈沖信號，用于記錄輸沙強度隨時間變化情況，并根據輸沙強度記錄確定沙塵暴起止時間。在上述實施例中，集沙盒4和風向導板7可以組成風蝕物收集器，風向導板7可以 保證集沙盒4的開口能自動對準風向，集沙盒4上設有網格狀排氣口，下部設置稱重式傳感 器3，可記錄收集沙量隨時間的變化及累積量。集沙盒4與風向導板7均放置在托架8上， 托架8下部設置可移動的軸套及螺釘2，調節螺釘將托架8固定在不同位置上可實現收集不 同高度的風蝕沙物質；溫濕度探測器10可以選用高頻溫濕度探測器，高頻溫濕度探測器用 于測量地面附近空氣濕度和溫度；風速計9與風向計11可以組成風速風向傳感器，風速風 向傳感器用于記錄瞬時風向變化情況，其中，風速計10記錄瞬時風速，風向計11記錄瞬時 風向變化情況。上述各測量儀器的測量結果，可以通過數據輸送線，輸送到數據采集儀6 ；數據采 集儀6配有數據存儲卡，測量頻率可自行設置。另外，在上述實施例中，風沙流實時同步探測系統還可以包括太陽能電池板和充 電電池，以實現野外連續觀測提供電力能源；為避免設備之間相互干擾，可以將集沙盒4與 其它測量儀器分別架設在兩個立柱(如第一立柱與第二立柱)上，相應的立柱與相應的底座 相連，以保證風沙流實時同步探測系統的穩定性，避免被強風吹倒。具體測量時，先將相應的底座與相應的立柱架設到測量地點，將所有測量儀器安 裝連接完畢，開啟數據采集儀6的電源，調節測量頻率，該風沙流實時同步探測系統的測量 頻率以Ihz為最佳。所有測量儀器同時運行，以相同頻率同步記錄風速、風向、輸沙強度、輸 沙率變化、空氣溫度、濕度，數據存儲在采集卡中，根據測量頻率以及卡的容量，及時更換數 據采集卡以保證數據完整性。這里，風沙流實時同步探測系統的各設備的工作頻率主要是由數據采集器的采集 頻率確定的，各個設備之間的實時對應是通過各個數據與時間的對應來實現；工作頻率最 佳為1Hz，因為在數據采集時，當工作頻率小于IHz時數據采集器無法采集到風速計的數 據，即，工作的最小頻率為1Hz，可以根據研究問題的不同在頻率大于IHz的情況下進行調 節。上述實施例的風沙流實時同步探測系統，可用于不同地表條件下的風沙流長期定 位監測，并實現多個物理量的實時同步測量；不僅能夠同時獲得風沙流流量和風沙運動影 響因素的準確數據，也大大降低了風沙流觀測人員在沙塵暴期間進行野外工作的強度；操 作簡單，對風場阻力小，測量結果準確，效率高；能夠實現長時間多因素全方位實時同步高 頻動態測量，例如，可對風沙流流量、輸沙強度及其影響因素如風速、風向、空氣溫度與濕度 等實施全方位同步高頻測量。綜上所述，本發明各實施例的風沙流實時同步探測系統，由于包括豎直平行設置 的第一支架與第二支架，在第一支架上安裝有稱重式傳感器、集沙盒與風向導板，在第二支 架上安裝有風速計、溫濕度探測器、風向計與壓電式動能傳感器，在第一支架與第二支架之 間設有數據采集儀；述稱重式傳感器、風速計、溫濕度探測器、風向計與壓電式動能傳感器， 分別通過數據輸送線與數據采集儀連接；可以對風沙流流量、輸沙強度及其影響因素如風 速、風向、空氣溫度、濕度實施全方位同步高頻測量；從而可以克服現有技術中功能少與同 步性差的缺陷，以實現功能多與同步性好的優點。最后應說明的是以上所述僅為本發明的優選實施例而已，并不用于限制本發明，盡管參照前述實施例對本發明進行了詳細的說明，對于本領域的技術人員來說，其依然可 以對前述各實施例所記載的技術方案進行修改，或者對其中部分技術特征進行等同替換。 凡在本發明的精神和原則之內，所作的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本發明的 保護范圍之內。
權利要求
一種風沙流實時同步探測系統，其特征在于，包括豎直平行設置的第一支架與第二支架，在所述第一支架上安裝有稱重式傳感器、集沙盒與風向導板，在所述第二支架上安裝有風速計、溫濕度探測器、風向計與壓電式動能傳感器，在所述第一支架與第二支架之間設有數據采集儀；所述稱重式傳感器、風速計、溫濕度探測器、風向計與壓電式動能傳感器，分別通過數據輸送線與數據采集儀連接。
2.根據權利要求1所述的風沙流實時同步探測系統，其特征在于，所述第一支架包括 位于底部的第一底座，以及豎直設在所述第一底座上的第一立柱。
3.根據權利要求2所述的風沙流實時同步探測系統，其特征在于，在所述第一立柱上， 垂直設有托架，所述托架與第一立柱之間通過軸套及螺釘連接；在所述托架遠離第二支架的一端，安裝有集沙盒；在所述集沙盒的底部，安裝有稱重式 傳感器；在所述托架靠近第二支架的一端，安裝有風向導板。
4.根據權利要求1所述的風沙流實時同步探測系統，其特征在于，所述第二支架包括 位于底部的第二底座，以及豎直設在所述第二底座上的第二立柱。
5.根據權利要求4所述的風沙流實時同步探測系統，其特征在于，在所述第二立柱的 頂端，安裝有溫濕度探測器；在所述溫濕度探測器的下方，在第二立柱上自上向下依次安裝 有風向計、風速計與壓電式動能傳感器。
6.根據權利要求4所述的風沙流實時同步探測系統，其特征在于，還包括太陽能電池 板和充電電池。
全文摘要
本發明公開了一種風沙流實時同步探測系統，包括豎直平行設置的第一支架與第二支架，在所述第一支架上安裝有稱重式傳感器、集沙盒與風向導板，在所述第二支架上安裝有風速計、溫濕度探測器、風向計與壓電式動能傳感器，在所述第一支架與第二支架之間設有數據采集儀；所述稱重式傳感器、風速計、溫濕度探測器、風向計與壓電式動能傳感器，分別通過數據輸送線與數據采集儀連接。本發明所述風沙流實時同步探測系統，可以克服現有技術中功能少與同步性差等缺陷，以實現功能多與同步性好的優點。
文檔編號G01F1/74GK101995324SQ20101051306
公開日2011年3月30日 申請日期2010年10月20日 優先權日2010年10月20日
發明者薄天利, 鄭曉靜, 黃寧 申請人:蘭州大學