CN112817066A - 基于次声波的龙卷风发生特征检测装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于次声波的龙卷风发生特征检测装置，包括筒体，筒体的上下两端分别可拆卸连接有上盖和底板，上盖和底板上均开设有一个中心通孔和若干个降噪孔，若干个降噪孔布置在中心通孔的外侧，上盖和底板上的降噪孔上下一一对应设置且上下两个降噪孔之间连通有橡胶软管,上盖上的中心通孔上设置有纱网，底板上的中心通孔连通有干燥室，筒体内部设置有恒温控制组件；底板上固定连接有次声波传感器，次声波传感器电性连接有数据采集器；本发明有利于探测龙卷风发生前兆的特征，为准确预警龙卷风灾害提供科学数据。

Description

基于次声波的龙卷风发生特征检测装置

技术领域

本发明涉及气象探测技术领域，特别是涉及一种基于次声波的龙卷风发生特征检测装置。

背景技术

研究人员在研究龙卷风生消机理时发现，产生龙卷风的风暴系统在其发生前1-3小时会发出低频声音，频率通常在0.5至20赫兹的“次声波”范围内，这种次声波人耳无法听到。因为次声波不容易衰减，可以传递到数百公里以外，可通过仪器装置检测到这种次声波。

现代气象科学研究表明，由于上升气流进入稳定的气穴，向上的气流在气穴中产生连锁反应，从而引起大气层中云层的变化，改变云层的动态结构，使云层出现低频率的摆动波纹，从而形成云的重力波。比如有雷暴大风、冰雹或者龙卷风将要发生时，上升气流在空气中的漩涡中发生改变，致使云的流体结构随之改变，当这种变化在垂直梯度上不断的变化和累积，最终产生云的重力波。这种云的重力波以很低的频率交替变化，基本上接近次声波的频率范围，从而引起大气中的次声波。人们可以通过某种特殊的装置测量这种次声波，分析和提取它的特征，进而分析并预测龙卷风可能即将发生。

次声波与流场特性具有关联性，由于接近次声波频率的震动可以传输很远的距离，所以当龙卷风天气过程将要发生的时候，我们在很远距离就可以检测到这种变化，同时可以通过多点测量定位方法，在一定程度上可以判断龙卷风发生的大致方位，结合气象雷达等设备，可以比较准确判断龙卷风发生的位置和距离，为提前预警龙卷风提供技术支撑。

发明内容

本发明的目的是提供基于次声波的龙卷风发生特征检测装置，以解决上述现有技术存在的问题。

为实现上述目的，本发明提供了如下方案：本发明提供一种基于次声波的龙卷风发生特征检测装置，包括筒体，所述筒体的上下两端分别可拆卸连接有上盖和底板，所述上盖和底板上均开设有一个中心通孔和若干个降噪孔，若干个所述降噪孔布置在中心通孔的外侧，所述上盖和底板上的降噪孔上下一一对应设置且上下两个降噪孔之间连通有橡胶软管,所述上盖上的中心通孔上设置有纱网，所述底板上的中心通孔连通有干燥室，所述筒体内部设置有恒温控制组件；所述底板上固定连接有次声波传感器，所述次声波传感器电性连接有数据采集器。

优选的，所述筒体、上盖和底板的材质均为铝合金。

优选的，所述筒体为圆柱形结构，所述筒体的直径为250mm，所述筒体的高度为300mm。

优选的，所述降噪孔的数量为8个，所述降噪孔分布在中心通孔的外侧周向上，且任意两个相邻所述降噪孔之间的距离相同。

优选的，所述中心通孔的直径为30mm，所述降噪孔的直径为8mm。

优选的，所述底板上固定设置有传感器支撑架，所述次声波传感器与传感器支撑架可拆卸连接，所述次声波传感器设置在干燥室的上方。

优选的，所述次声波传感器与底板之间的垂直高度为100mm。

优选的，所述底板上的中心通孔连接有空心螺栓，所述底板与干燥室通过空心螺栓螺纹连接，所述干燥室的上端为开口结构，所述干燥室的内部设置有干燥剂。

优选的，所述恒温控制组件包括设置在筒体内部的温度计、半导体制冷片和电加热丝。

优选的，所述筒体为双层结构，两侧筒体之间设置有保温材料。

本发明公开了以下技术效果：本发明通过上盖和底板上的多组降噪孔形成多孔结构，根据龙卷风发出的次声波是连续的，而风的噪声是不连续的特点，利用大容器装置多孔扩散降噪原理过滤风的噪声，并通过次声波传感器和数据采集器采集次声波数据，通过保证筒体内部恒温、干燥，保证次声波传感器和数据采集器性能稳定可靠，本发明有利于探测龙卷风发生前兆的特征，为准确预警龙卷风灾害提供科学数据，本发明的装置简单实用，且可将其安装于气象百叶箱里面，在获得其他气象数据的同时获得次声波数据，安装维护容易成本低，使用安全、环保和可靠。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明检测装置俯视图；

图2为图1中A-A剖视图；

图3为筒体结构示意图；

其中，1为筒体，2为上盖，3为底板，4为中心通孔，5为降噪孔，6为橡胶软管，7为纱网，8为干燥室，9为次声波传感器，10为数据采集器，11为传感器支撑架，12为恒温控制组件。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。

参照图1-3，本发明提供基于次声波的龙卷风发生特征检测装置，包括筒体1，筒体1为圆柱形结构，筒体1的直径为250mm，筒体1的高度为300mm。筒体1的上下两端分别可拆卸连接有上盖2和底板3，筒体1、上盖2和底板3的材质均为铝合金，保证整体装置质量不会过重的同时，具有较强的刚性。上盖2和底板3均通过螺丝与筒体1可拆卸连接，底板2上设置有支撑脚，对整个装置进行支撑。上盖2和底板3上均开设有一个中心通孔4和若干个降噪孔5，若干个降噪孔5周向布置在中心通孔4的外侧，且任意两个相邻降噪孔5之间的距离相同，上盖2和底板3上的降噪孔5上下一一对应设置，上下两个降噪孔5均固定设置有空心螺栓，上下两个降噪孔5之间连通有橡胶软管6,降噪孔5的数量为8个，中心通孔4的直径为30mm，降噪孔5的直径为8mm，通过上盖2和底板3上的多组降噪孔5形成多孔结构，根据龙卷风发出的次声波是连续的，而风的噪声是不连续的特点，利用大容器装置多孔扩散降噪原理过滤风的噪声。

上盖2上的中心通孔4上设置有纱网7，防止灰尘进入筒体1内部，污染内部元器件。底板3上的中心通孔4连通有干燥室8，底板3上的中心通孔4连接有空心螺栓，底板3与干燥室8通过空心螺栓螺纹连接，干燥室8的上端为开口结构，干燥室8的内部设置有干燥剂，通过干燥室内的干燥剂保证筒体1内部干燥。筒体1内部设置有恒温控制组件；底板3上固定连接有次声波传感器9，底板3上固定设置有传感器支撑架11，次声波传感器9与传感器支撑架11可拆卸连接，次声波传感器9设置在干燥室8的上方，次声波传感器9与底板3之间的垂直高度为100mm。次声波传感器9电性连接有数据采集器10。上盖2的中心通孔4为声音导入孔，次声波进入筒体1后被次声波传感器9采集，并传送到数据采集器10上，将数据传送给数据处理器或数据分析仪，对信号进一步处理，提取出可靠的龙卷风次声波。

筒体1为双层结构，两侧筒体1之间设置有保温材料，减少筒体1内外两侧的能量交换。恒温控制组件包括设置在筒体1内部的温度计、半导体制冷片和电加热丝，通过温度计检测筒体1内部的温度，当温度在25摄氏度以下时，通过电加热丝加热，当温度在25摄氏度以上时，通过半导体制冷片制冷，保证筒体1内部的温度恒定在25摄氏度，使次声波传感器和数据采集器保持恒温，保证其性能稳定可靠。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

以上所述的实施例仅是对本发明的优选方式进行描述，并非对本发明的范围进行限定，在不脱离本发明设计精神的前提下，本领域普通技术人员对本发明的技术方案做出的各种变形和改进，均应落入本发明权利要求书确定的保护范围内。

Claims (10)

1.一种基于次声波的龙卷风发生特征检测装置，其特征在于：包括筒体(1)，所述筒体(1)的上下两端分别可拆卸连接有上盖(2)和底板(3)，所述上盖(2)和底板(3)上均开设有一个中心通孔(4)和若干个降噪孔(5)，若干个所述降噪孔(5)布置在中心通孔(4)的外侧，所述上盖(2)和底板(3)上的降噪孔(5)上下一一对应设置且上下两个降噪孔(5)之间连通有橡胶软管(6),所述上盖(2)上的中心通孔(4)上设置有纱网(7)，所述底板(3)上的中心通孔(4)连通有干燥室(8)，所述筒体(1)内部设置有恒温控制组件(12)；所述底板(3)上固定连接有次声波传感器(9)，所述次声波传感器(9)电性连接有数据采集器(10)。

2.根据权利要求1所述的基于次声波的龙卷风发生特征检测装置，其特征在于：所述筒体(1)、上盖(2)和底板(3)的材质均为铝合金。

3.根据权利要求1所述的基于次声波的龙卷风发生特征检测装置，其特征在于：所述筒体(1)为圆柱形结构，所述筒体(1)的直径为250mm，所述筒体(1)的高度为300mm。

4.根据权利要求3所述的基于次声波的龙卷风发生特征检测装置，其特征在于：所述降噪孔(5)的数量为8个，所述降噪孔(5)分布在中心通孔(4)的外侧周向上，且任意两个相邻所述降噪孔(5)之间的距离相同。

5.根据权利要求4所述的基于次声波的龙卷风发生特征检测装置，其特征在于：所述中心通孔(4)的直径为30mm，所述降噪孔(5)的直径为8mm。

6.根据权利要求1所述的基于次声波的龙卷风发生特征检测装置，其特征在于：所述底板(3)上固定设置有传感器支撑架(11)，所述次声波传感器(9)与传感器支撑架(11)可拆卸连接，所述次声波传感器(9)设置在干燥室(8)的上方。

7.根据权利要求6所述的基于次声波的龙卷风发生特征检测装置，其特征在于：所述次声波传感器(9)与底板(3)之间的垂直高度为100mm。

8.根据权利要求1所述的基于次声波的龙卷风发生特征检测装置，其特征在于：所述底板(3)上的中心通孔(4)连接有空心螺栓，所述底板(3)与干燥室(8)通过空心螺栓螺纹连接，所述干燥室(8)的上端为开口结构，所述干燥室(8)的内部设置有干燥剂。

9.根据权利要求1所述的基于次声波的龙卷风发生特征检测装置，其特征在于：所述恒温控制组件(12)包括设置在筒体(1)内部的温度计、半导体制冷片和电加热丝。

10.根据权利要求1所述的基于次声波的龙卷风发生特征检测装置，其特征在于：所述筒体(1)为双层结构，两侧筒体(1)之间设置有保温材料。

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