小型野外風力測定試驗裝置及方法與流程

本發明屬于野外水土流失及土地沙化等相關測試技術領域，涉及小型野外風力測定試驗裝置及方法。

背景技術：

近年來，越來越多的專家學者開展了土地退化、沙化和水土流失等相關領域的試驗研究，水土流失災害的原位測試試驗也遇到場地的困擾。在此類研究中對風力的掌握是評價風蝕對土壤運移的基礎條件，也是開展原位測試中的關鍵技術問題。針對野外天然邊坡，準確測試不同地區在不同季節的地面風力大小，評價區域土壤顆粒的流失情況，是研究風蝕作用的重要指標，也是有待進一步解決的問題之一。

經查閱大量文獻資料及市場調查表明，目前國內外有關風蝕作用的測試系統相對較多，而大部分試驗均為室內模擬試驗，部分試驗裝置也主要針對風向、風速及地表土壤顆粒遷移特征等進行風蝕試驗，但是風蝕試驗的前提在于必須掌握風力、吹蝕方向等。根據目前掌握的資料，風蝕作用較強的地區多分布在干旱、半干旱氣候條件惡劣的地區，其地形條件復雜多變，更重要的是大部分地區為侵蝕山區，因缺乏電源等對測試風蝕帶來一定影響。此外，風蝕作用的強弱主要取決于風力大小，在野外各種復雜地形條件下開展風力大小的測試工作，需要采用便攜式測試裝置，而現有的測試裝置因野外種種原因不能滿足試驗要求，這也是設計該測試裝置的主要目的。

技術實現要素：

本發明的目的在于提供小型野外風力測定試驗裝置及方法，根據野外天然邊坡、土壤退化區開展風力侵蝕試驗的實際情況，綜合考慮其影響試驗結果的各項因素，尤其是測試單位面積的風力沖擊大小，為達到既方便攜帶和試驗、保證試驗結果真實性與準確性的目的，針對高寒草甸退化區風力侵蝕特征評價方面做了進一步的探討，發現高寒地區草地出現嚴重退化的成因分析需要因地制宜的設計風力的測試試驗，隨時隨地觀測風力大小、風的方向與草地退化區土壤侵蝕的關系，需要對天然坡地開展原位風力測試試驗。如果借助一種便攜的野外風力測定試驗裝置，可以有效掌握不同時間、不同地區天然風力大小對土壤侵蝕的力學作用，也避免了人工模擬試驗等帶來的誤差，從而使試驗結果更加符合實際。

其具體技術方案為：

小型野外風力測定試驗裝置，包括數顯測力計1、擋風板2、固定架3、支撐桿4、底座5、錨釘6、固定螺絲7、制動螺桿8；所述數顯測力計1通過固定螺絲7固定于固定架3內，所述數顯測力計1前端設有擋風板2，所述固定架3下端設有U形卡槽9，所述支撐桿4上端設有上端扁平狀銷頭10，所述U形卡槽9和扁平狀銷頭10之間通過制動螺桿8連接，所述支撐桿4下端與底座5通過螺紋連接，所述底座5的4個角設置錨釘6。

優選地，所述固定架3與支撐桿4之間的夾角為0～180度。

優選地，所述數顯測力計1的測力量程為0～10kg，長度為15cm，寬度為8cm，高度為6cm，數顯測力計1與固定架3的內徑規格相匹配。

優選地，所述擋風板2的有效面積為30cm×30cm，厚度為0.5cm，重量不超過300g。

優選地，所述固定架3前端的凹槽側壁寬度為2cm，下端U形卡槽9深度為5cm，寬度為1cm，螺孔直徑為1cm，固定架3與支撐桿4上端扁狀銷頭10相匹配。

優選地，所述支撐桿4的直徑為3cm，總長度為200cm，下端螺絲頭直徑為1.5cm，螺絲頭能螺入底座5。

優選地，所述底座5的總規格30cm×30cm，厚度2cm，底座5的螺孔直徑為1.5cm，底座5的四個角的設有直徑0.5cm的孔洞，錨釘6的長度為30～40cm。

小型野外風力測定試驗方法，包括以下步驟：

步驟1、將數顯測力計裝入固定架內，用固定螺絲固定住；

步驟2、將擋風板固定在數顯測力計前端；

步驟3、將固定架下端和支撐桿用U形卡槽、制動螺桿連接好；

步驟4、將支撐桿下端與底座采用螺紋鏈接；

步驟5、將整個裝置放在待測地區的地面上(任何地形均可)；

步驟6、將底座的4個角用錨釘固定在地面上；

步驟7、調整擋風板的方向和測風的角度；

步驟8、記錄風吹到擋風板后數顯測力計的數據，即單位面積上的風力。

與現有技術相比，本發明的有益效果為：

(1)、本發明真空倉的使用為低溫環境的實現提供了保證。裝置采用G-M二級制冷機，抽真空采用機械粗抽泵和低溫泵配合使用，可以達到10^-3Pa以下的真空度，從而避免了空氣熱傳導和熱對流對樣品降溫的影響，使樣品溫度可以到120K以下的低溫要求，同時可以忽略空氣對折射率測量的影響，提高了測量精度。

(2)、由于本發明的裝置是基于最常用的垂直入射法的，原理簡單，操作方便，裝置所需部件簡單，是實驗室常用設備，這樣就降低了設備成本，便于實現。

(3)、本發明所測得樣品棱鏡可以是紅外材料也可以是可見光波段的材料，應用范圍廣。

(4)、本發明的裝置中沒有分光原件，可以極大提高紅外波段測量時紅外信號的衰減，提高了探測效率。

(5)、由于本發明采用真空低溫倉與電控旋轉臺采取了絕熱的基墊連接，隔絕了樣品倉和電控旋轉臺的熱傳導，這樣做一方面可以保證樣品倉的低溫要求，另一方面避免了電控轉臺低溫下不能工作的情況發生。

附圖說明

圖1是本發明小型野外風力測定試驗裝置的主視結構示意圖。

圖2是本發明小型野外風力測定試驗裝置的固定架、支撐桿與底座連接的前視結構示意圖。

圖3是本發明小型野外風力測定試驗裝置的支撐桿與底座的俯視結構示意圖。

圖4是本發明小型野外風力測定試驗裝置裝配在邊坡上的結構示意圖。

圖中：

1-數顯測力計，2-擋風板，3-固定架，4-支撐桿，5-底座，6-錨釘，7-固定螺絲，8-制動螺桿，9-U型卡槽，10-扁狀銷頭。

具體實施方式

下面結合附圖和具體實施例對本發明的技術方案作進一步詳細地說明。

如圖1所示，本發明的小型野外風力測定試驗裝置，包括數顯測力計1、擋風板2、固定架3、支撐桿4、底座5、錨釘6、固定螺絲7、制動螺桿8；

數顯測力計1前端鏈接擋風板2，然后裝入固定架3內，由固定螺絲7固定，固定架3下端U形卡槽9與支撐桿上端扁平狀銷頭10由制動螺桿8鏈接，支撐桿4下端與底座5設置螺紋11鏈接，底座5的4個角設置錨釘6。

所述固定架3與支撐桿4之間的夾角可實現180度調節，可根據野外實際地形、天然風向和測試方向隨意調節，以適用于復雜的邊坡地形。

所述數顯測力計1的測力量程為0～10kg，長度15cm，寬度8cm，高度6cm，與固定架3的內徑規格相匹配，使數顯測力計1剛好能卡人固定架3內。

所述擋風板2有效面積為30cm×30cm，厚度為0.5cm，重量不超過300g，以便測力更穩定。

所述固定架3前端為凹槽側壁寬度為2cm，下端U形卡槽9深度為5cm，寬度1cm，螺孔直徑1cm，與支撐桿4上端扁狀銷頭10相匹配，可用制動螺桿8鏈接；

所述支撐桿4直徑為3cm，總長度200cm，下端螺絲頭直徑1.5cm，可螺入底座5。

所述底座5總規格30cm×30cm，厚度2cm，底座螺孔直徑1.5cm，4腳穩定孔直徑0.5cm的孔洞，錨釘6長度為30～40cm。

小型野外風力測定試驗方法，包括以下步驟：

步驟1、將數顯測力計1裝入固定架3內，用固定螺絲7固定住；

步驟2、將擋風板2固定在數顯測力計1前端；

步驟3、將固定架3下端和支撐桿4用U形卡槽9、制動螺桿8連接好；

步驟4、將支撐桿4下端與底座5采用螺紋鏈接；

步驟5、將整個裝置放在待測地區的地面上(任何地形均可)；

步驟6、將底座5的4個角用錨釘6固定在地面上；

步驟7、調整擋風板2的方向和測風的角度；

步驟8、記錄風吹到擋風板2后數顯測力計1的數據，即單位面積上的風力。

以上所述，僅為本發明較佳的具體實施方式，本發明的保護范圍不限于此，任何熟悉本技術領域的技術人員在本發明披露的技術范圍內，可顯而易見地得到的技術方案的簡單變化或等效替換均落入本發明的保護范圍內。