CN101086493A - 超声波土壤风蚀采集仪 - Google Patents

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赵爱国
张正偲
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Abstract

本发明属一种用于测定沙尘风蚀量的仪器。它是由超声波传感器和单片机数据采集计数电路构成。超声波传感器通过输送线与单片机数据采集计数电路接口相接。本发明解决了长期以来风力输沙理论计算值常与实测值有较大的差异，利用本仪器对具体地域输沙率予以确定，利于资料积累。本发明体积小，便于携带，采用的超声波传感器灵敏度高，测量范围大，可存储，查看、删除测量值，为研究风沙地貌的形成、变化规律提供可靠的科学数据。

Description

超声波土壤风蚀采集仪
技术领域
本发明属一种用于测定沙尘土壤风蚀量的仪器。
背景技术
对风沙流中的的飞沙、飞土、飞尘的测定，是研究风沙地貌的形成、变化必须测量的数据之一。同时对建立沙漠绿洲防护林带和铁路、公路工程防沙效益，生态环境的监测、土壤肥力变化的调查都有着重要的作用。自上世纪五十年代中期以来，科技人员在宁夏沙坡头地区，对风沙流进行了多次观测，并作了比较深入的探讨。从观测的资料来看，风沙流具有如下特征：①在各种气流速度下，高程与含沙量(％)对数尺度之间有良好的线性关系，其相关系数均在0.95以上，表明含水量沙量随高度具有指数关系；②随着气流速度的增大，高于4厘米以上的含沙量相对增加(个别除外)，在2-4厘米高程内有大致相等的含沙量，其值为20-30％，而40％含沙量的分布高程不一；③在0-20厘米高程内，98％以上的含沙量集中在10厘米以下的高程内，0-2厘米的含沙量平均为60％。由于影响风力输沙能力的因素比较复杂，使理论计算值常与实测值有较大的差异，因此直至目前，对具体地域输沙率的确定，一般仍延用直接观测资料进行统计分析。
发明内容
为了解决风力输沙能力实测值与理论计算值间的差异，为生态环境监测提供可靠数据，本发明的目的旨在提供一种超声波土壤风蚀采集仪。通过超声波传感器与单片机数据采集计数电路，在风沙流过程中，由传感器将多路土壤风蚀信息转换成电信号由数据采集计数电路输出，尔后由负责处理接口电路及观测通过键盘输入信号，并将处理结果输出显示、打印、存盘，供科技人员研究分析。
本发明的目的可以通过以下措施来实现：
一种超声波土壤风蚀采集仪，是由超声波传感器和单片机数据采集计数电路构成，超声波传感器通过输送线与单片机数据采集计数电路接口相接。
上述的单片机数据采集计数电路是由232接口、电源开关、电源、数据存贮卡、笔记本电脑、输送线组成。电源为蓄电池，或太阳能充电器及太阳能电池。
本发明的优点和产生的有益效果是：
1、本发明是直读式和数据存贮式。利用超声波传感器测量原理，探头发射的超声波脉冲到达土壤沙砾界面时被反射回探头，通过精确测量超声波在土壤沙砾中传播的时间来确定被测侵蚀的厚度，并且通过输送线由数据采集仪将土壤沙砾在风力作用下侵蚀厚度的变化转换成电信号由接口电路输出，微机系统将处理结果显示、打印、存盘。用实时在线自动连续采集数据仪，取代了繁琐、复杂的观测工作；
2、超声波传感受器与数据采集仪相隔几米至几十米，从不同的方位、地点观测风速与输沙量的变化规律，可存储、删除、查看多个测量值，数据存储量大，数据的显存、打印、存盘全部用笔记本电脑操作控制。本发明体积小，便于携带，实地移动方便，可广泛应用于风沙地貌学、生态学、气象学和防沙工程等方面的应用研究；
3、超声波土壤风蚀采集仪可以多点布设，对局部区域进行全方位的监测；
4、本发明选择的超声波传感器为余姚传感器厂有限责任公司生产的946超声波传感器。这种传感器具有高温测试功能，显示分辨率为0.1mm；测量范围1.2～500.0mm，测量精度±(1％+0.1)mmH，使用环境-10～300℃，工作时间为长期。完全适用于土壤风蚀、风沙流、水蚀观测领域。
附图说明
图1是本发明的示意图
具体实施方式
如图1所示，一种超声波土壤风蚀采集仪，是由超声波传感器1和单片机数据采集计数电路2构成，超声波传感器1安装在支架上，并分布在各个测点上，通过输送线3与单片机数据采集计数电路2接口相接。单片机数据采集计数电路2是由232接口4、电源开关5、电源6、数据存贮卡7、笔记本电脑8、输送线3组成。电源6为蓄电池9。
在一定的气流作用下(一般风速≥3.9m/s的情况下)，开始起沙，超声波传感器1探头发射的超声波脉冲到达土壤沙砾界面时被反射回探头，通过精确测量超声波在土壤沙砾中传播的时间来确定被测材料的厚度，并且通过输送线由数据采集仪将土壤沙砾在风力作用下厚度的变化转换成电信号由接口电路输出，微机系统将处理结果显示、打印、存盘。也可以通过接口送入信息服务系统进行汇总、分析，掌握在风力作用下，土壤沙砾搬移的规律和搬沙强度，从而采取措施，从源头根治风沙的危害。

Claims (3)

1、一种超声波土壤风蚀采集仪，是由超声波传感器(1)和单片机数据采集计数电路(2)构成，其特征是超声波传感器(1)通过输送线(3)与单片机数据采集计数电路(2)接口相接。
2、根据权利要求1所述的一种超声波土壤风蚀采集仪，其特征是单片机数据采集计数电路(2)是由232接口(4)、电源开关(5)、电源(6)、数据存贮卡(7)、笔记本电脑(8)、输送线(3)组成。
3、根据权利要求1或2所述的一种超声波土壤风蚀采集仪，其特征是电源(6)为蓄电池(9)，或太阳能充电器(10)及太阳能电池(11)。
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