[发明专利]多风向风沙流流量实时监测仪

说明书

技术领域

本发明涉及一种收集风沙流量的设施，特别是一种多风向风沙流流量实时监测仪，用于在主风向随机变化的情况下实时监测并对不同主风向风沙流量给予准确区分。 

背景技术

沙漠化是当今全球所面临的具有局部地区与世界范围效应的最严重的环境问题之一，在土地荒漠化进程当中，伴随着沙尘颗粒运动亦即风沙流，带来局部区域表层土壤风蚀或者沙物质堆积，从而加速了干旱地区土壤沙漠化的进程，引起土地荒漠化的极速扩张和不断加剧。而风沙流及其运动规律的研究重点之一就是对不同气象条件及地域环境中的风沙流流量进行短期或长期的定点及定位监测。目前与风沙流流量相关的研究多是借助前苏联的积沙仪及其派生出的仪器，据申请人所知尚没有能够在主风向不断变化的情况下能够实时监测并严格区分不同主风向影响下的风沙流流量的仪器。而对于在同一次风沙天气过程中，风沙流流量随风速的实时变化以及由于风速、风向的随机变化所引起的风沙流在流量和流向方面变化的研究风沙运动规律必不可少的一个方面，也是监测土壤风蚀强度和荒漠化程度发展变化的关键因子之一。 

发明内容

本发明要解决的技术问题在于提供一种结构简单、使用方便、测定结果可靠、可自动跟踪风向、收集区分不同主风向风沙流量的多风向风沙流流量实时监测仪。该多风向风沙流流量实时监测仪，采用重力沉降法实时测量所收集的不同主风向范围内目标断面风沙流流量，并将实时数据输送到终端计算机。

为解决上述技术问题，本发明采取的技术方案的如下：一种多风向风沙流流量实时监测仪，包括壳体、集沙管，其特征在于还包括面板、转动装置、数个称量系统、数控数采仪与终端计算机；面板安装在壳体盖板上方，面板设有面板通孔，壳体盖板上面安装转动装置，集沙管与转动装置连接，集沙管设有上下贯穿的进沙口，集沙管上部与进沙口正对应处设有风向板，集沙管下端固设有底板，底板位于面板通孔，底板外缘与面板通孔之间设有间距，底板设有与集沙管出沙口位置对应的通孔，通孔下端连接有空心轴，空心轴下端设有导沙管，导沙管出口位于称量系统上方，数个称量系统均布在壳体内，数个称量系统分别通过数据线与数控数采仪连接，数控数采仪与终端计算机连接；导沙管出口与进沙口方向相反。

称量系统包括集沙盘、四脚爪形支架、电磁阀、重量传感器、万向连接器与传感器支架；传感器支架固定于壳体底板，传感器支架上端安装万向连接器，万向连接器上面安装重量传感器，四脚爪形支架安装在重量传感器上面，集沙盘安装在四脚爪形支架，集沙盘下端设有敞口，敞口位置安装电磁阀，导沙管出口位于集沙盘上方；电磁阀与重量传感器分别通过各自的数据线与数控数采仪连接。

转动装置包括轴承套、轴承与空心轴；轴承安装于轴承套，空心轴安装于轴承；集沙管通过底板与空心轴连接。

集沙管为菱形，底板设有的通孔为菱形通孔；集沙盘为上大下小的圆台形集沙盘。

本发明安装于风沙观测点，将外壳整体埋于地表以下，并使面板以及底板与测量点地表保持平行、等高，可依据测量点地表特征对面板表面进行处理，以保证测量点粗糙度等相关指标的准确性，集沙管垂直于观测点地表。风沙流运动开始后，风向板在风力的作用下牵引集沙管以及底板、空心轴、导沙管转动，使进沙口的方向始终对准主风向，同时，导沙管的出口对准与风向相对的集沙盘的上口。含沙气流从进沙口进入集沙管，沙粒受到集沙管内部风速降低的影响及集沙管背风向壁面的阻挡，在重力作用下，沙粒沿集沙管向下沉降并穿过底板中心的菱形通口进入空心轴，最终通过与空心轴连接的导沙管输送到与主风向相对应的集沙盘内，由重量传感器在数控数采仪指令控制下完成测量后通过数据线将采集的数据传入数控数采仪，数控数采仪与终端计算机之间可采用有线或者无线连接方式进行数据通信，实现实时监测。

本发明包括十二至十六套彼此独立的称量系统，即可满足测量需求。每一套称量系统与固定的主风向对应，当风向板在风力的作用下牵引集沙管转动、使进沙口对准主风向时，通过空心轴与集沙管连接的导沙管也将随之转动，便可以将进入集沙管的沙粒导入与此刻主风向相对应的圆台形集沙盘内。当集沙盘内的沙粒重量接近重量传感的测量范围或者是圆台形集沙盘的容量时，数控数采仪将指令传递给电磁阀，电磁阀开启，待圆台形集沙盘内的沙子在重力的作用下迅速通过四脚爪形支架的空隙排空后，电磁阀关闭，继续进行测量。进入进沙口的气流一部分通过由低渗透率纤维材料制成的集沙管顶部和集沙管背风向壁面出，另一部分则在进入壳体后通过排气管排出。所有数据线均通过排气管进入壳体内部与电磁阀、重量传感器连接。