一种多方向全自动高频梯度集沙仪制造技术

本发明专利技术公开了一种多方向全自动高频梯度集沙仪，涉及气象环保生态技术领域。包括进沙口、进沙通道、沙尘收集容器和单点称重传感器，由于在每个沙尘收集容器下方设置一个单点称重传感器，并配有数据采集器，可实现近地表不同高度多方位沙物质的高频、准确、长期、实时自动采样任务，同时，由于在不同的梯度高度以及不同朝向均设置进沙口，可以实现近地表不同高度多方位沙物质的长时间的自动采样任务，最终得出沙尘水平通量及风沙流结构随时间的变化及与其他气象监测要素(风速、风向、气温、湿度等)间的关系，以认识和掌握风沙移动规律，从而为防沙、治沙措施的准确选择提供必要的科学技术依据。

A Multidirectional Fully Automatic High Frequency Gradient Sediment Collector

The invention discloses a multi-direction fully automatic high frequency gradient sand collector, which relates to the technical field of meteorological environmental protection and ecology. Including sand inlet, sand inlet channel, sand and dust collection container and single point weighing sensor, a single point weighing sensor is installed under each sand and dust collection container, and a data collector is equipped, which can realize the task of high frequency, accurate, long-term and real-time automatic sampling of multi-azimuth sand materials at different heights near the surface. At the same time, due to different gradient heights and different orientations, it is equipped with a single point weighing sensor. In order to understand and grasp the law of sand movement, it is necessary to carry out long-term automatic sampling tasks of sand materials at different heights and directions near the surface, and finally obtain the changes of horizontal sand flux and structure of sand flow with time and the relationship between them and other meteorological monitoring elements (wind speed, direction, temperature, humidity, etc.) so as to provide accurate selection of sand control and sand control measures. Scientific and technological basis.

【技术实现步骤摘要】
一种多方向全自动高频梯度集沙仪
本专利技术涉及气象环保生态
，尤其涉及一种多方向全自动高频梯度集沙仪。
技术介绍
土壤风蚀是危害干旱、半干旱及部分半湿润地区的主要环境问题之一，同时也是这些地区土地退化和沙漠化过程的重要组成部分和首要环节。为有效地防治土壤风蚀及土地荒漠化的危害，必须准确把握输沙率随高度位置的变化规律，进而确定总输沙量，并建立输沙率与风速的关系。集沙仪作为一种风蚀研究装置，可直接和准确的测定风沙流中的输沙量和风沙流结构。通过集沙仪测得的风沙流结构可用于认识和掌握风沙移动规律，从而为防沙、治沙措施的准确选择提供必要的科学技术依据。因此，寻求一种可靠地全自动高精度集沙仪显得非常必要。目前，集沙仪的结构和使用过程存在如下的主要问题：1.采样频率始终很低，与观测到的气象数据不完全吻合，其均通过采样时段内的沙尘收集总量来计算该时段的平均输沙率。因此，计算所得的平均输沙率不能体现更为细致的输沙信息；2.整体上采样周期短，不能实现多次沙尘天气条件下连续的沙物质重量数据实时输出，并且每次沙尘天气结束后多需用人工收集沙样配合完成，频繁的人工收集异常麻烦；3.随着多种风蚀传感器的发展(例如：沙粒撞击传感器、激光沙粒计数传感器和麦克风声学沙粒传感器)，出现了新型的监测方法，革新了对于土壤风蚀的监测，但这些仪器均不具备采样功能，无法收集同期的沙物质信息，而不能获得相应的输沙率，很大程度上也限制了它的广泛使用。同时，在强沙尘暴事件中，由于脱离地表的沙粒数量较大，所以这些传感器易发生信号饱和现象；4.目前已有的全自动、高频集沙仪(例如：CWHF全自动集沙仪)在应用过程中，由于存在机械轴承部件，其极易被细小沙粒卡住，使得采样口无法转动，而严重影响采样监测。此外，全自动集沙仪内部多带有称重传感器，随着集沙仪安装高度的增加，沙尘暴过程中集沙仪的抖动越专利技术显，导致集沙累积量曲线不可避免的出现了波动，影响采样准确性。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种多方向全自动高频梯度集沙仪，从而解决现有技术中存在的前述问题。为了实现上述目的，本专利技术采用的技术方案如下：一种多方向全自动高频梯度集沙仪，包括进沙口、进沙通道、沙尘收集容器和单点称重传感器，所述进沙口的前端和下端开口，后端和上端封闭，所述进沙通道的上端与所述进沙口的下端连接，所述进沙通道的下端与沙尘收集容器连接，所述沙尘收集容器安装在所述单点称重传感器上；所述进沙口位于多个梯度采样高度上，且在每个采样高度上设置多个所述进沙口，每个所述进沙口的朝向均不同但朝向固定。优选地，还包括桶形支架，所述桶形支架的上端面上设置有多个小孔，所述进沙通道的下部穿过所述小孔进入所述桶形支架的内部，所述沙尘收集容器和单点称重传感器均位于所述桶形支架的内部，且所述单点称重传感器位于所述桶形支架的下端面上。优选地，所述进沙口的前端设置为上边长下边短的楔形结构。优选地，所述进沙口的后端设置有滤网排气孔。优选地，所述多个梯度采样高度包括10cm、20cm、40cm、60cm和100cm。优选地，所述进沙口的固定朝向包括：北、东北、东、东南、南、西南、西、西北共8个方向。优选地，设置在同一朝向不同采样高度上的所述进沙口连接在所述进沙通道之间的距离从外向内分别为：5cm、5cm、5cm、6cm、7cm。优选地，所述进沙通道呈圆柱管状，截面直径20mm，尾部呈有所收缩的漏斗状。优选地，所述沙尘收集容器呈圆柱管状，高323mm，截面直径20mm，最大收集沙量为300g。优选地，所述单点称重传感器选用TEDEANO.1004-1200g单点式铝制传感器，量程为1200g，综合误差0.0067％，工作温度为-30℃～70℃，输出频率最高为10Hz。本专利技术的有益效果是：本专利技术实施例提供的多方向全自动高频梯度集沙仪，包括进沙口、进沙通道、沙尘收集容器和单点称重传感器，由于在每个沙尘收集容器下方设置一个单点称重传感器，并配有数据采集器，可实现近地表不同高度多方位沙物质的高频、准确、长期、实时自动采样任务，同时，由于在不同的梯度高度以及不同朝向均设置进沙口，可以实现近地表不同高度多方位沙物质的长时间的自动采样任务，最终得出沙尘水平通量及风沙流结构随时间的变化及与其他气象监测要素(风速、风向、气温、湿度等)间的关系，以认识和掌握风沙移动规律，从而为防沙、治沙措施的准确选择提供必要的科学技术依据。附图说明图1是本专利技术提供的集沙仪正视图；图2是本专利技术提供的集沙仪剖面立体图；图3是集沙仪俯视图；图4是进沙口立体图；图5是进沙口侧视图；图6是进沙口正视图；图7是单点称重传感器排列安装示意图；图8是单点称重传感器侧视图；图9是集沙仪进沙通道及下方对应的沙尘收集容器结构示意图；图10是2015年5月18日塔中沙尘暴25cm高度处CWHF全自动集沙仪输出的沙物质累积量随时间的变化曲线示意图；图11是2015年5月18日沙尘暴2m高度处风速、地表5cm撞击颗粒与25cm高度CWHF全自动集沙仪测得的输沙通量间的关系曲线示意图。图中，各符号的含义如下：1进沙口、2进沙通道、3沙尘收集容器、4单点称重传感器、5桶形支架、6滤网排气孔。具体实施方式为了使本专利技术的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图，对本专利技术进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施方式仅仅用以解释本专利技术，并不用于限定本专利技术。如图1-9所示，本专利技术提供了一种多方向全自动高频梯度集沙仪，包括进沙口1、进沙通道2、沙尘收集容器3和单点称重传感器4，所述进沙口1的前端和下端开口，后端和上端封闭，所述进沙通道2的上端与所述进沙口1的下端连接，所述进沙通道2的下端与沙尘收集容器3连接，所述沙尘收集容器3放置在所述单点称重传感器4上；所述进沙口1位于多个梯度采样高度上，且在每个采样高度上设置多个所述进沙口1，每个所述进沙口1的朝向均不同但朝向固定。上述结构中，进沙口采用固定的朝向，可有效避免沙粒进入轴承部件而使得可旋转的进沙口卡死。同时，多个进沙口采用不同的朝向，可对不同方向的风沙流进行针对性采样，便于后期对不同方向的风沙流进行分析。野外应用过程中，首先将该集沙仪的下半部分埋入沙土内，使得下半部分顶部与沙面平齐，并且让其中一个进沙口对准正北方向的同时，下方沙尘收集容器正好与进沙通道对准。这样便从进沙口到沙尘收集容器形成了一个很好地联通。在沙尘天气发生过程中，挟沙气流由不同方向及高度的进沙口进入集沙仪内部，气流从排气孔排出，截获的沙物质在重力作用下通过各自的进沙通道落入不同的沙尘收集容器中储存。随着沙尘收集容器中沙尘物质的不断积累，向下压力也随之增加，这一变化过程时刻被下部的称重传感器所捕获，并形成数字信号存于数据采集器内。从获得的数据可得到沙尘天气条件下采样时段内不同方向、各高度层水平输沙通量的实时、高频、连续变化状况。然后利用幂函数方程(1)对沙尘水平输送通量随高度变化的关系进行拟合，以确定参数a和b，获得风沙流结构的高频、连续变化状况及与风速、风向等气象要素的关系。q(z)＝a(z)b(1)确定参数a和b以后，利用方程(2)进行积分计算，可以确定每次采集时段通过固定宽度×高度截面的沙尘水平输送通量，了解监测地区每次沙尘天气地表沙物质的移动和输送。式中，Q为通过本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种多方向全自动高频梯度集沙仪，其特征在于，包括进沙口、进沙通道、沙尘收集容器和单点称重传感器，所述进沙口的前端和下端开口，后端和上端封闭，所述进沙通道的上端与所述进沙口的下端连接，所述进沙通道的下端与沙尘收集容器连接，所述沙尘收集容器安装在所述单点称重传感器上；所述进沙口位于多个梯度采样高度上，且在每个采样高度上设置多个所述进沙口，每个所述进沙口的朝向均不同但朝向固定。

【技术特征摘要】
1.一种多方向全自动高频梯度集沙仪，其特征在于，包括进沙口、进沙通道、沙尘收集容器和单点称重传感器，所述进沙口的前端和下端开口，后端和上端封闭，所述进沙通道的上端与所述进沙口的下端连接，所述进沙通道的下端与沙尘收集容器连接，所述沙尘收集容器安装在所述单点称重传感器上；所述进沙口位于多个梯度采样高度上，且在每个采样高度上设置多个所述进沙口，每个所述进沙口的朝向均不同但朝向固定。2.根据权利要求1所述的多方向全自动高频梯度集沙仪，其特征在于，还包括桶形支架，所述桶形支架的上端面上设置有多个小孔，所述进沙通道的下部穿过所述小孔进入所述桶形支架的内部，所述沙尘收集容器和单点称重传感器均位于所述桶形支架的内部，且所述单点称重传感器位于所述桶形支架的下端面上。3.根据权利要求1所述的多方向全自动高频梯度集沙仪，其特征在于，所述进沙口的前端设置为上边长下边短的楔形结构。4.根据权利要求1所述的多方向全自动高频梯度集沙仪，其特征在于，所述进沙口的后端设置有滤网排气孔。5.根据权利要求1所述的多方向全自动高频梯度集沙仪，其特征...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨帆，黄建平，杨兴华，买买提艾力·买买提依明，霍文，周成龙，
申请(专利权)人：兰州大学，中国气象局乌鲁木齐沙漠气象研究所，
类型：发明
国别省市：甘肃,62