CN103335813A - 一种气流反相对冲集沙仪 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种气流反相对冲集沙仪，包括进风口导向板(1)、集沙单元(2)、支撑架(3)，支撑架底座(4)，电源线(5)，无线信号发射终端(6)，支撑杆(7)，太阳能电池板(8)，所述风口导向板(1)位于支撑架(3)的一端，支撑架底座(4)位于支撑架(3)的另一端，该支撑架(3)上具有集沙单元(2)，所述支撑架(3)内部具有线槽用于安置电源线(5)，该电源线连接无线信号发射终端(6)的一端，另一端连接太阳能电池板(8)，该太阳能电池板(8)采用支撑杆(7)固定，集沙仪外有外壳，将所有的集沙单元包围在其中，仅露出各个集沙单元的进风口，本发明结构简单，设计合理，操作方便，能够使气流进入集沙单元之后进行多次反相对冲而降低气流速度，减小气流冲击对集沙盒上压力传感器的噪声影响，从而提高风蚀量的测量精度。

Description

一种气流反相对冲集沙仪
技术领域
本发明设计的集沙仪利用携沙气流进行反相对冲而降低气流速度的原理，不仅可以减小强风振荡冲击对集沙盒下的高精度压力传感器的影响，提高集沙仪的集沙量的实时测量精度，而且可以达到气流和沙尘的高效分离，属于土壤风蚀测试与控制领域。
背景技术
土壤风蚀的研究是通过风洞模拟试验和野外观测建立的输沙率与风速之间的关系，其核心的测量装置为集沙仪，集沙仪在不同高度上安装有若干个集沙单元，是用来测量垂直断面气流中土壤运动颗粒的分布规律的特定仪器，通过它可以观测风蚀地区的土壤风蚀量。因此，寻求科学的集沙仪就显得十分重要。
现有的集沙仪，一类是集沙仪上的不同高度的集沙盒为可拆装式的，在野外测量一段时间后，将集沙盒拆下拿回实验室进行沙尘的称重，这种集沙仪导致研究人员不能得到连续的观测数据，而且在一定程度上增加了人为劳动。另外一类集沙仪虽然是在集沙盒下设置有压力传感器，可以实时测量集沙盒中沙尘的重量，但是由于发生土壤风蚀地区的平均风速一般比较大，特别是在强风作用下，气流振荡对压力传感器的测量精度有较大影响，而且这种集沙仪与数据显示终端有线连接，在野外难以实现长期获取风蚀数据的目的。
为了实现集沙仪的长期连续实时测量，避免强风振荡对压力传感器的扰动，提高集沙仪的测量精度，利用气流反向对冲原理对集沙仪的集沙单元结构进行了全新的设计，该集沙单元能够将进入集沙单元的风沙流分成两股反相的气流，并在集沙单元中发生多次反相对冲，从而降低气流的速度，最终减小或消除气流对压力传感器的冲击干扰，提高集沙仪的测量精度；同时集沙单元中不断反相对冲的气流，使得两股运动方向相反的沙尘颗粒进行摩擦碰撞，降低沙尘的运动能量，实现气流和沙尘的高效分离。在集沙仪上安装有带有无线传感网络的信号采集终端，用于接收集沙单元下的压力传感器的数据值，在远程的办公室中通过无线网络与集沙仪的采集终端相连，可以实时的获取集沙仪测量的土壤风蚀量。
发明内容
为了克服现有技术中的缺陷，本发明提供一种气流反相对冲集沙仪，包括进风口导向板(1)、集沙单元(2)、支撑架(3)，支撑架底座(4)，电源线(5)，无线信号发射终端(6)，支撑杆(7)，太阳能电池板(8)，所述风口导向板(1)位于支撑架(3)的一端，支撑架底座(4)位于支撑架(3)的另一端，该支撑架(3)上具有集沙单元(2)，所述支撑架(3)内部具有线槽用于安置电源线(5)，该电源线连接无线信号发射终端(6)的一端，另一端连接太阳能电池板(8)，该太阳能电池板(8)采用支撑杆(7)固定。
2.如权利要求1所述的一种气流反相对冲集沙仪，其特征在于所述集沙单元(2)包括排气筒(2-1)，分流嘴(2-2)，进风口(2-3)，外筒(2-4)，外筒收缩段(2-5)，集沙盒(2-6)和压力传感器(2-7)，所述排气筒(2-1)位于外筒(2-4)的一端，分流嘴(2-2)位于排气筒(2-1)的外壁，进风口(2-3)位于排气筒(2-1)的外侧壁，所述外筒收缩段(2-5)位于外筒(2-4)的另一端，该外筒收缩段(2-5)的外部具有集沙盒(2-6)，所述压力传感器(2-7)位于集沙盒(2-6)的底部并连接所述电源线(5)，当气流由进风口(2-3)进入排气筒(2-1)经过分流嘴(2-2)为两股气流，分别在外筒(2-4)内壁两则做旋转运动，到达进风口(2-3)的对面形成反相对冲，当对冲后的气流在外筒(2-4)内壁上旋转至进风口下继续反向对冲，以此反复对冲，逐步减小气流的能量，实现沙尘的分离。
3.如权利要求1所述的一种气流反相对冲集沙仪，其特征在于所述集沙单元(2)还具有连接装置(2-8)用于连接支撑架(3)。
4.如权利要求1或2所述的一种气流反相对冲集沙仪，其特征在于所述集沙单元(2)的数量为多个.
5.如权利要求1或2所述的一种气流反相对冲集沙仪，其特征在于所述集沙单元(2)通过连接装置(2-8)与支撑架(3)连接。
所述集沙单元(2)集沙仪外有外壳，将所有的集沙单元包围在其中，仅露出各个集沙单元的进风口。
有益效果：
本发明结构简单，设计合理，操作方便，能够使气流进入集沙单元之后进行多次反相对冲而降低气流速度，减小气流冲击对集沙盒上压力传感器的噪声影响，从而提高风蚀量的测量精度；设计在集沙仪底部的无线数据采集传输终端亦可将测量的数据传输到远程的电脑上，实现集沙仪的长期实时的测量工作；对集沙仪的工作环境没有选择性。
附图说明
下面结合附图及实施方式对本发明作进一步详细的说明：
图1是集沙仪的内部结构图；
图2是集沙单元的结构示意图；
图3是集沙单元的分解示意图；
图4是集沙单元的纵剖原理示意图；
图5是集沙单元的横剖原理示意图。
具体实施方式
下面结合具体实施例，进一步阐述本发明。
通过图可以看出，一种气流反相对冲集沙仪，包括进风口导向板(1)、集沙单元(2)、支撑架(3)，支撑架底座(4)，电源线(5)，无线信号发射终端(6)，支撑杆(7)，太阳能电池板(8)，所述风口导向板(1)位于支撑架(3)的一端，支撑架底座(4)位于支撑架(3)的另一端，该支撑架(3)上具有集沙单元(2)，所述支撑架(3)内部具有线槽用于安置电源线(5)，该电源线连接无线信号发射终端(6)的一端，另一端连接太阳能电池板(8)，该太阳能电池板(8)采用支撑杆(7)固定。
所述集沙单元(2)包括排气筒(2-1)，分流嘴(2-2)，进风口(2-3)，外筒(2-4)，外筒收缩段(2-5)，集沙盒(2-6)和压力传感器(2-7)，所述排气筒(2-1)位于外筒(2-4)的一端，分流嘴(2-2)位于排气筒(2-1)的外壁，进风口(2-3)位于排气筒(2-1)的外侧壁，所述外筒收缩段(2-5)位于外筒(2-4)的另一端，该外筒收缩段(2-5)的外部具有集沙盒(2-6)，所述压力传感器(2-7)位于集沙盒(2-6)的底部并连接所述电源线(5)，当气流由进风口(2-3)进入排气筒(2-1)经过分流嘴(2-2)为两股气流，分别在外筒(2-4)内壁两则做旋转运动，到达进风口(2-3)的对面形成反相对冲，当对冲后的气流在外筒(2-4)内壁上旋转至进风口下继续反向对冲，以此反复对冲，逐步减小气流的能量，实现沙尘的分离。
所述集沙单元(2)还具有连接装置(2-8)用于连接支撑架(3)。
所述集沙单元(2)的数量为多个.
所述集沙单元(2)通过连接装置(2-8)与支撑架(3)连接。
所述集沙单元(2)集沙仪外有外壳，将所有的集沙单元包围在其中，仅露出各个集沙单元的进风口。
风沙流从进风口2-3进入外筒2-4，即扩撒段，第一次释放风能。随即被分流嘴2-2分为两股气流，分别在外筒2-4内壁两则做旋转运动，到达进风口2-3的对面形成反相对冲，第二次减弱风速；对冲后的气流在外筒2-4内壁上旋转至进风口下继续反向对冲，以此反复对冲，逐步减小气流的能量，实现沙尘的分离，并进入外筒收缩段2-5。对冲后的气流一部分经排气筒2-1向上排出，残余的气固两相流体下移，到达底部集沙盒2-6，装配时集沙盒2-6与外筒收缩段有缝隙，所以被多次削弱能量的风沙流不会对集沙盒6的底部有明显冲力作用，即使有多余的气流也会从2-5和2-6的缝隙中排出，集沙盒的底部安装有2-7压力传感器，实时测量集沙盒中沙尘的重量。图四为集沙单体的纵剖示意图，描述了风沙流在其内部的运动情况。风沙流由进气口进入，在集沙单元的内部分成两股不断进行多次反相对冲的气流，大部分风沙分离后的气流通过上半部的排气口排出，即使有残余的气流可通过下半部排气口排出，因此不会对集沙盒下的压力传感器有明显的冲击作用，提高了传感器实时测量的精度。
图5为集沙单元的单体横剖示意图，如图，风沙流由右端的进风口进入，被分流嘴导流，不仅实现了把风沙流一分为二，而且该处为扩散段，实现了风能的第一次削减。左半部分的箭头示意了两股方向相反的风沙流的对冲，第二次释放气流的运动能量。
应理解，这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。此外应理解，在阅读了本发明讲授的内容之后，本领域技术人员可以对本发明作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限定的范围。

Claims (6)

1.一种气流反相对冲集沙仪，包括进风口导向板(1)、集沙单元(2)、支撑架(3)，支撑架底座(4)，电源线(5)，无线信号发射终端(6)，支撑杆(7)，太阳能电池板(8)，所述风口导向板(1)位于支撑架(3)的一端，支撑架底座(4)位于支撑架(3)的另一端，该支撑架(3)上具有集沙单元(2)，所述支撑架(3)内部具有线槽用于安置电源线(5)，该电源线连接无线信号发射终端(6)的一端，另一端连接太阳能电池板(8)，该太阳能电池板(8)采用支撑杆(7)固定。 
2.如权利要求1所述的一种气流反相对冲集沙仪，其特征在于所述集沙单元(2)包括排气筒(2-1)，分流嘴(2-2)，进风口(2-3)，外筒(2-4)，外筒收缩段(2-5)，集沙盒(2-6)和压力传感器(2-7)，所述排气筒(2-1)位于外筒(2-4)的一端，分流嘴(2-2)位于排气筒(2-1)的外壁，进风口(2-3)位于排气筒(2-1)的外侧壁，所述外筒收缩段(2-5)位于外筒(2-4)的另一端，该外筒收缩段(2-5)的外部具有集沙盒(2-6)，所述压力传感器(2-7)位于集沙盒(2-6)的底部并连接所述电源线(5)，当气流由进风口(2-3)进入排气筒(2-1)经过分流嘴(2-2)为两股气流，分别在外筒(2-4)内壁两则做旋转运动，到达进风口(2-3)的对面形成反相对冲，当对冲后的气流在外筒(2-4)内壁上旋转至进风口下继续反向对冲，以此反复对冲，逐步减小气流的能量，实现沙尘的分离。 
3.如权利要求1所述的一种气流反相对冲集沙仪，其特征在于所 述集沙单元(2)还具有连接装置(2-8)用于连接支撑架(3)。 
4.如权利要求1或2所述的一种气流反相对冲集沙仪，其特征在于所述集沙单元(2)的数量为多个。 
5.如权利要求1或2所述的一种气流反相对冲集沙仪，其特征在于所述集沙单元(2)通过连接装置(2-8)与支撑架(3)连接。 
6.如权利要求4所述的一种气流反相对冲集沙仪，其特征在于所述集沙单元(2)集沙仪外有外壳，将所有的集沙单元包围在其中，仅露出各个集沙单元的进风口。 
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