[发明专利]冰川冰雪密度的测量方法及装置

说明书

技术领域

 本发明涉及一种用于对冰川的冰雪密度进行测量的方法与装置。

背景技术

世界上对于冰川内冰雪密度进行测量目前较常用方法有称重和融化雪水量测体积两种。一种是测量雪的质量，另一种是测量雪水的体积。现有的这些冰川内冰雪密度测量方法均需要在测量现场实地实施。并且测量数据不够精确，不够广泛。数据无法实现远程传输，数据处理不能实现自动化，参见地理学报1991年第03期《乌鲁木齐河源雪密度观测研究》。

发明内容

本发明提供一种可克服现有技术不足，用于测量冰川内的冰雪密度的方法及这种方法所使用的装置。

本发明的一种冰川冰雪密度的测量方法是在冰川的观测点上相距确定距离处向下打出两个钻孔，其中一个钻孔内放置可沿孔轴向运动的放射源或超声信号源；在另一个钻孔内放置可沿孔轴向运动的用于接收到放射源或超声信号源发出的信号的接收装置，使放射源或超声信号源与接收装置在两个钻孔中同步运动，利用接收装置将通过两个钻孔间的冰雪层传递过来的射线信号或超声信号转换成电信号，根据前述的电信号计算出在确定深度的信号衰减值，即可得出冰川在相应高度处的冰雪密度值。

本发明优选的冰川冰雪密度的测量方法中还可在需要进行测量的冰川上设置多个冰川冰雪密度观测点，将其中一个冰川冰雪密度观测装置作为基站，将多个冰川冰雪密度观测点的观测信息通过有线或无线方式汇聚到基站，再通过无线或有线方式传输到远程数据中心进行存贮、处理和分析。

本发明的冰川冰雪密度的测量方法所使用的装置由两个PVC管及设置于PVC管内的器件和设置于PVC管外的器件构成，在每个PVC管的下端各固定一个定滑轮，顶端各安装一个电机驱动的绞盘，在绞盘上分别固定两个等直径的卷筒，在每个卷筒上分别固定一根软索，软索的中段绕过PVC管下端设置的定滑轮上，在一个PVC管内的软索上固定放射源或超声信号源，在另一个PVC管内的软索上固定放射源或超声信号源的接收装置，接收装置与设置于两个PVC管外的脉冲放大、甄别、整形电路连接，脉冲放大、甄别、整形电路与数据处理电路连接，获得测量信息，装置中还设置有用于控制驱动绞盘的电机的电路，和给设备供电的太阳能供电装置。

本发明的冰川冰雪密度的测量方法所用的装置的另一种结构是由两个PVC管及设置于PVC管内的器件和设置于PVC管外的器件构成，每个PVC管内中分别设置一个用电机驱动的丝杠，在每个丝杠上分别设置一个与丝杠相配合并可在丝杠转动作用下沿丝杠的上下运动的螺母，在其中的一个螺母上固定放射源或超声信号源，在另一个螺母上固定放射源或超声信号源的接收装置，所述的接收装置与与设置于两个PVC管外的脉冲放大、甄别、整形电路连接，脉冲放大、甄别、整形电路与数据处理电路连接，获得测量信息，装置中还设置有用于控制驱动丝杠转动的电机的电路和给设备供电的太阳能供电装置。

本发明的上述装置的一个实施例中，所用的放射源为伽马射线源，而接收装置为闪烁探测器。

本发明的装置中，所述的数据处理电路和用于控制驱动电机的控制电路由单片机和单片机的外围电路构成。

更为具体的，本发明的装置中所用的单片机内部振荡电路集成与外围电路、PCF8563实时时钟芯片构成时钟电路模块，实现定时、时钟输出以及产生中断的功能；单片机接收通过闪烁探测器模块将放射线转换成的脉冲，并联合时钟模块进行计数；由单片机与SD卡芯片构成了存储模块，完成了单片机数据存储的功能；步进电机以及相关外围电路与单片机相连，实现单片机控制步进电机按照设计要求运行。

而且，本发明的装置中还可以设置有能源管理模块，用于管理装置的能源消耗和将太阳能转换成蓄电池的电能，为装置提供电能；装置中还设置有定时管理模块，用于定时开启装置观测，定时与其他装置进行时间同步，使观测装置在不观测时处于休眠状态。

另外，本发明的装置中还可以设置有无线组网模块、无线发送模块，单片机通过指令读取SD卡存储模块中的数据进行缓存，而后通过指令将数据利用无线发送模块发送给远程数据服务器。

本发明的装置是通过检测射线源发出的γ射线在冰雪层中产生衰减实现对冰川中冰层以与雪层密度的检测。众所周知，γ射线穿过待测物后衰减都遵循一定的指数规律。透射射线的脉冲计数率和冰川密度之间存在的指数关系如下：

（1）

式中：I为透射光计数率；I0 为射线入射光计数率；x为冰川的横向厚度（m）；ρ为冰川的密度（g/m3）；μ为质量吸收系数（m2/g）。