全向风蚀通量自动测量装置制造方法及图纸

一种全向风蚀通量自动测量装置，包括沙尘浓度测量装置、风向标、中轴和套筒，沙尘浓度测量装置包括激光传输区域，中轴与套筒铰连接，即套筒相对中轴旋转，套筒上分别固定安装有沙尘浓度测量装置和风向标，风吹风向标转动时，风向标带动套筒旋转，使固定在套筒上的沙尘浓度测量装置的激光传输区域为迎风方向，即沙尘顺风进入激光传输区域。是基于激光散射原理，可识别粒径范围低至5微米，在沙尘浓度的测量方面，优于基于光衰减原理的仪器，并可实现风蚀量的梯度测量，同步获取沙尘来流方向信息，从而可以得到不同方向的风蚀强度信息，为沙漠的扩展预测提供了相对精确的基础信息。

【技术实现步骤摘要】
全向风蚀通量自动测量装置
本技术涉及风沙物理学研究用设备，尤其涉及一种全向风蚀通量自动测量装置。
技术介绍
沙漠化是目前许多国家面临的重大环境灾害问题之一，而且以每年6万km2的速度持续扩大着，研究沙漠化扩展、沙尘暴起因机制都涉及一个共性的基本问题：沙粒何时会起跳？如何跳起？有多少进入空中发生运动？在对这些课题的研究中，大量研究人员采用“风蚀质量通量传感器”和风速测量仪器用来获取促使沙粒启动的临界风速阈值，并基于此建立了风速与起沙率间的或经验或理论预测的关系式，在沙漠化预测及沙尘暴预报中得到较为广泛的应用。在此过程中，风蚀质量通量传感器的精度对于研究结果的精度具有决定意义。国内目前绝大多数科研单位或高校科研小组都主要采用美国SENSIT公司生产的H11-LIN风蚀质量通量传感器。由于该产品主要是通过颗粒撞击压电晶体产生电信号来识别粒子，存在临界的冲击速度和质量，因此仅可以识别粒径大于50微米的颗粒，也就是说运动速度过小或体积过小的沙粒，这种仪器都无法检测，因此，其测量结果(颗粒数目)精度有限，通常只是用于对沙粒启动问题的定性研究。且这种仪器属于单点测量，无法分辩来流方向，无法反映来流方向输沙强度信息，获得的信息极为有限。
技术实现思路
针对现有技术的不足，本技术所要解决的技术问题是提供一种全向风蚀通量自动测量装置，是基于激光散射原理，可识别粒径范围低至5微米，在沙尘浓度的测量方面，优于基于光衰减原理的仪器，并可同步获取沙尘来流方向和沙尘浓度的信息，从而可以反映来风方向的风蚀强度信息，为沙漠的扩展预测基础信息。本技术解决其技术问题所采用的技术方案是：一种全向风蚀通量自动测量装置，包括沙尘浓度测量装置、风向标、中轴和套筒，沙尘浓度测量装置包括激光传输区域，中轴与套筒铰连接，即套筒相对中轴旋转，套筒上分别固定安装有沙尘浓度测量装置和风向标，风吹风向标转动时，风向标带动套筒旋转，将固定在套筒上的沙尘浓度测量装置的激光传输区域旋转至迎风方向，即顺风而来的沙尘进入激光传输区域。最优的，所述沙尘浓度测量装置还包括激光源、光敏元件和支架，激光源和光敏元件电连接，所述沙尘浓度测量装置通过中空的支架固定在套筒上，支架的一端固定连接在套筒上，且另一端分成两个分支，即分支A和分支B，且分支A和分支B端部相对，分支A端部固定连接激光源，分支B端部固定连接光敏元件，激光源与光敏元件相互面对，即激光源发射的激光能直射到光敏元件上，激光源与光敏元件之间的间距空间为激光传输区域。最优的，所述沙尘浓度测量装置还包括测量电路、电源、数据通信模块、显示模块和处理器，激光源、光敏元件、测量电路、电源、数据通信模块、显示模块和处理器电连接，测量电路、电源、数据通信模块和处理器均固定在支架中空的内部，激光源发射的激光经沙尘粒子散射后被光敏元件接收，测量电路将光敏元件接收的数据处理成脉冲信号，该脉冲信号被输出并放大，然后被处理器处理成数字信号，数据通信模块用于发送实时数字信号至显示模块，通过所述显示器向用户显示所述实时数据。最优的，包括至少一个所述沙尘浓度测量装置；还包括角度测量装置，角度测量装置包括角度感应器、数据通信模块、显示模块和处理器，角度感应器、数据通信模块、显示模块和处理器电连接，角度感应器分别固定在中轴和套筒上，设定风向标指向正北时套筒与中轴的角度为0°，角度传感器实时监测套筒相对中轴旋转的角度，即实时监测套筒上的风向标的指向，角度传感器将测得的角度值传输给所述处理器，所述处理器将旋转角度数值转变成风向后将风向传输给数据通信模块，数据通信模块将实时风向发送至显示模块，通过所述显示器向用户显示所述实时风向数据。最优的，所述风向标包括风标、尾翼、转动轴和指向杆，指向杆的一端与风标固定连接，且另一端固定连接尾翼，指向杆的重心固定连接在转动轴的一端，且转动轴的另一端固定在套筒上；所述中轴与套筒是轴承连接，且为三防轴承；风向标和套筒均是轻质耐磨材料制成。最优的，还包括底座，所述中轴的底端固定在底座上,整个全向风蚀通量自动测量装置的重心在底座上。最优的，还包括倾倒警报装置，倾倒警报装置包括防倾倒开关和警报器，所述防倾倒开关设置在底座下部，防倾倒开关与警报器电连接，且警报装置有自己的独立电源，倾倒时防倾倒开关断开时，启动警报器发出警报。由上述技术方案可知，本技术提供的全向风蚀通量自动测量装置，是根据电磁波传播理论，激光遇到颗粒物发生散射，置于一侧的光敏元件对散射光强进行测量，通过检测光强的变化量即可判断出传输光路中是否有沙粒，即用于判断沙粒是否已启动，可识别粒径范围低至5微米。通过与实验数据标定，可以直接测量出进入试验区的沙尘样本数目，使用沙尘数目表示沙尘强度。所有沙尘浓度测量装置与外部套筒直接固定相连，风向变化时，顶部加大的风向标给套筒提供扭转力，套筒转动至与风向标相同位置，从而确定来流方向。此时沙尘浓度测量装置的激光传输区域与来流方向相同，从而获取来流中的沙尘浓度。本技术还可以根据具体的实验要求与目标，纵向增加测量沙尘浓度测量装置，即可以知道不同高度经过的沙尘浓度区别，从而实现梯度式测量。由于沙尘浓度传感器与来流方向保持一致，且可以实时同步记录来流方向，因此可以反映不同方向的风蚀强度信息，为沙漠的扩展预测基础信息。附图说明附图1是全向风蚀通量自动测量装置正视图。附图2是全向风蚀通量自动测量装置侧视图。附图3是全向风蚀通量自动测量装置功能模块图。图中：沙尘浓度测量装置10、激光传输区域11、激光源12、光敏元件13、支架14、测量电路15、电源16、风向标20、风标21、尾翼22、转动轴23、指向杆24、中轴30、套筒40、底座50、角度测量装置60、角度传感器61、处理器110、数据通信模块120、显示模块130。具体实施方式结合本技术的附图，对技术的技术方案做进一步的详细阐述。参照附图1所示全向风蚀通量自动测量装置，包括沙尘浓度测量装置10、风向标20、中轴30、套筒40、底座50、倾倒警报装置、角度测量装置60、风速测量装置70、风向测量装置80、气压测量装置和温度测量装置。中轴30的底端固定在底座50上,整个全向风蚀通量自动测量装置的重心在底座50上，中轴30与套筒40铰连接，且最佳是三防轴承连接，即套筒40相对中轴30旋转，套筒40上分别固定安装有沙尘浓度测量装置10和风向标20，风向标20包括风标21、尾翼22、转动轴23和指向杆24，指向杆24的一端与风标21固定连接，且另一端固定连接尾翼22，指向杆24的重心固定连接在转动轴23的一端，且转动轴23的另一端固定在套筒40上；风向标20和套筒40均是轻质耐磨材料制成。风吹风向标20转动时，风向标20带动套筒40旋转，将固定在套筒40上的沙尘浓度测量装置10的激光传输区域11旋转至迎风方向，即顺风而来的沙尘进入激光传输区域11。参照附图2所示，沙尘浓度测量装置10包括激光源12、光敏元件13、支架14、激光传输区域11、测量电路15、电源16、数据通信模块120、显示模块130和处理器110，激光源12、光敏元件13、测量电路15、电源16、数据通信模块120、显示模块130和处理器110电连接，所述沙尘浓度测量装置10通过中空的支架14固定在套筒本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种全向风蚀通量自动测量装置，其特征在于：包括沙尘浓度测量装置、风向标、中轴和套筒，沙尘浓度测量装置包括激光传输区域，中轴与套筒铰连接，即套筒相对中轴旋转，套筒上分别固定安装有沙尘浓度测量装置和风向标，风吹风向标转动时，风向标带动套筒旋转，将固定在套筒上的沙尘浓度测量装置的激光传输区域旋转至迎风方向，即顺风而来的沙尘进入激光传输区域。

【技术特征摘要】
1.一种全向风蚀通量自动测量装置，其特征在于：包括沙尘浓度测量装置、风向标、中轴和套筒，沙尘浓度测量装置包括激光传输区域，中轴与套筒铰连接，即套筒相对中轴旋转，套筒上分别固定安装有沙尘浓度测量装置和风向标，风吹风向标转动时，风向标带动套筒旋转，将固定在套筒上的沙尘浓度测量装置的激光传输区域旋转至迎风方向，即顺风而来的沙尘进入激光传输区域。2.根据权利要求1所述的全向风蚀通量自动测量装置，其特征在于：所述沙尘浓度测量装置还包括激光源、光敏元件和支架，激光源和光敏元件电连接，所述沙尘浓度测量装置通过中空的支架固定在套筒上，支架的一端固定连接在套筒上，且另一端分成两个分支，即分支A和分支B，且分支A和分支B端部相对，分支A端部固定连接激光源，分支B端部固定连接光敏元件，激光源与光敏元件相互面对，即激光源发射的激光能直射到光敏元件上，激光源与光敏元件之间的间距空间为激光传输区域。3.根据权利要求2所述的全向风蚀通量自动测量装置，其特征在于：所述沙尘浓度测量装置还包括测量电路、电源、数据通信模块、显示模块和处理器，激光源、光敏元件、测量电路、电源、数据通信模块、显示模块和处理器电连接，测量电路、电源、数据通信模块和处理器均固定在支架中空的内部，激光源发射的激光经沙尘粒子散射后被光敏元件接收，测量电路将光敏元件接收的数据处理成脉冲信号，该脉冲信号被输出并放大，然后被处理器处理成数字信号，数据通信模块用于发送实时数字信号至显示模块，通过所述显示器向用户显示所述实...

【专利技术属性】
技术研发人员：李兴财，刘丹丹，牛坤，
申请(专利权)人：宁夏大学，
类型：新型
国别省市：宁夏,64