CN114754968A - 声波转换多方位式集沙仪 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种声波转换多方位式集沙仪，涉及集沙仪技术领域。声波转换多方位式集沙仪包括支架、采集盒、声波传感器、风速传感器和处理器，多个采集盒围绕支架间隔设置，采集盒的底部设置有声波传感器，声波传感器将沙粒撞击产生的声波转化为电信号；每个采集盒的一侧安装一个风速传感器，风速传感器检测进入采集盒的风沙流的速度；处理器与声波传感器和风速传感器电连接，处理器统计电信号，形成声波图谱，并根据声波图谱和速度统计出进入采集盒的沙粒的数量a和单颗沙粒的质量m，并根据数量a和质量m，计算出沙粒的总质量M。该声波转换多方位式集沙仪能够全方位地检测风沙活动，并不受沙粒粒径的限制，也不需要人工称重，方便好用。

Description

声波转换多方位式集沙仪

技术领域

本发明涉及集沙仪技术领域，具体而言，涉及一种声波转换多方位式集沙仪。

背景技术

风沙危害一直是困扰沙区建设和生态保护的主要因素。各种风沙危害的产生也都是由风沙活动引起的。所以，对风沙危害进行工程防治，首先要了解区域风沙活动特征和强度。精确测量干旱沙区风沙活动强度，对于制定区域风沙防治方案，构建风沙综合防护体系，改善沙区农牧民生活条件和保障沙漠绿洲生态安全具有十分重要的作用。

目前，一般采用集沙仪观测风沙流的挟沙量，一种集沙仪是只收集沙粒，再由人工对沙粒称重，操作复杂；另一种集沙仪是配有称重传感器，收集完沙粒后直接完成对沙粒的称重，但是，需要人工清理集沙仪中已经收集的沙粒；还有一种集沙仪利用沙粒击打在传感器上，利用沙粒对电流产生的影响，继而获得沙粒数量和能量，但此方式存在的缺点是只有固定粒径范围内的沙粒才能记录，超过粒径范围的沙粒无法记录。

发明内容

本发明的目的包括提供了一种声波转换多方位式集沙仪，其能够全方位地检测风沙活动，并不受沙粒粒径的限制，也不需要人工称重，方便好用。

本发明的实施例可以这样实现：

本发明提供一种声波转换多方位式集沙仪，声波转换多方位式集沙仪包括：

支架；

多个采集盒，围绕支架间隔设置，采集盒包括进风口，进风口背对支架，采集盒的底部设置有声波传感器，声波传感器用于将沙粒撞击产生的声波转化为电信号；

多个风速传感器，每个采集盒的一侧安装一个风速传感器，风速传感器用于检测进入采集盒的风沙流的速度；

处理器，与声波传感器和风速传感器电连接，处理器用于统计电信号，形成声波图谱，并根据声波图谱和速度统计出进入采集盒的沙粒的数量a和单颗沙粒的质量m，并根据数量a和质量m，计算出沙粒的总质量M。

在可选的实施方式中，采集盒包括侧壁和底壁，侧壁呈喇叭状、且开口方向背对支架，侧壁的一端形成进风口，侧壁的另一端连接在底壁上，声波传感器安装在底壁上。

在可选的实施方式中，侧壁的底部与竖直面的夹角小于45°，侧壁的底部用于引导进入采集盒内的沙粒在自身重力的作用下掉出采集盒。

在可选的实施方式中，底壁采用硬质材料制成，底壁用于与沙粒撞击、并形成声波。

在可选的实施方式中，支架包括：

立杆，固定连接在立杆上，立杆用于支撑在地面；

多根横杆，每根横杆与底壁固定连接。

在可选的实施方式中，采集盒的数量为八个，八个采集盒的布置形式呈正八边形。

在可选的实施方式中，处理器用于根据声波图谱的波峰数量b，得出沙粒的数量a，根据声波图谱的单个波峰的振幅A和速度，得出单颗沙粒的质量m。

在可选的实施方式中，声波图谱的波峰数量b等于沙粒的数量a，单个波峰的振幅A与单颗沙粒的能量P成正相关。

在可选的实施方式中，单颗沙粒的质量m的计算公式为：

m＝P/v

式中，v为沙粒的速度，沙粒的速度等于风沙流的速度；

沙粒的总质量M的计算公式为：

M＝m1+m2+…+mn

式中，m1、m2…mn分别为n颗沙粒的质量。

在可选的实施方式中，声波转换多方位式集沙仪还包括：

太阳能板，安装在支架的顶部，太阳能板用于将太阳能转化成电能；

蓄电瓶，与太阳能板和处理器电连接，蓄电瓶用于存储电能、并向处理器供电。

本发明实施例提供的声波转换多方位式集沙仪的有益效果包括：

1.围绕支架间隔设置有多个采集盒，采集盒的进风口背对支架，使每个采集盒可以采集各自朝向的风沙，实现全方位地检测风沙活动；

2.采集盒的底部设置有声波传感器，声波传感器能够将沙粒撞击产生的声波转化为电信号，处理器将电信号统计形成声波图谱，其中，声波图谱中的波峰数量能够反映沙粒的数量，声波图谱中波峰的振幅的能够反映沙粒的能量，通过沙粒的能量能够推算出单颗沙粒的质量，从而能够计算出特定时间段内撞击到声波扩大器的沙粒的总质量，起到集沙仪的功能；

3.声波转换多方位式集沙仪的工作过程无需人工参与，例如不需要人工定期采集沙粒称重，使用方便，而且，几乎适用于所有粒径范围的沙粒，只要沙粒能够撞击到采集盒内部发出声响即可。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。

图1为本发明实施例提供的声波转换多方位式集沙仪的结构示意图；

图2为图1中单个采集盒的工作示意图。

图标：100-声波转换多方位式集沙仪；110-支架；111-立杆；112-横杆；120-采集盒；121-侧壁；122-底壁；130-声波传感器；140-风速传感器；150-处理器；160-太阳能板；170-蓄电瓶。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，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，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。

因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作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。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。

在本发明的描述中，需要说明的是，若出现术语“上”、“下”、“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，或者是该发明产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，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。

此外，若出现术语“第一”、“第二”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明的实施例中的特征可以相互结合。

请参考图1，本实施例提供了一种声波转换多方位式集沙仪100，声波转换多方位式集沙仪100包括支架110、采集盒120、声波传感器130、风速传感器140、处理器150、太阳能板160和蓄电瓶170。

具体的，支架110包括立杆111和多根横杆112，立杆111用于支撑在地面；每根横杆112的端部固定连接一个采集盒120。本实施例中，采集盒120的数量为八个，八个采集盒120的布置形式呈正八边形。采集盒120的进风口背对支架110，使每个采集盒120可以采集各自朝向的风沙，实现全方位地检测风沙活动。

声波传感器130安装在采集盒120的底部，声波传感器130用于将沙粒撞击产生的声波转化为电信号。

处理器150与声波传感器130电连接，处理器150用于统计电信号，形成声波图谱，并根据声波图谱统计出进入采集盒120的沙粒的数量a以及单个波峰的振幅A。

因为声波图谱中的波峰数量b能够反映沙粒的数量a，一颗沙粒撞击到采集盒120的底部上就会在声波图谱上形成一个波峰，这样，声波图谱的波峰数量b就等于沙粒的数量a。

而且不同能量的沙粒撞击到采集盒120的底部形成的波峰的振幅A不同，这样，声波图谱的单个波峰的振幅A就能反映单颗沙粒的能量P，具体的，单个波峰的振幅A与单颗沙粒的能量P成正相关。而且，单颗沙粒的能量P与单颗沙粒的质量m成正比，这样，就能推算出单颗沙粒的质量m，之前已经计算出沙粒的数量a，从而就能计算出沙粒的总质量M。

其中，单颗沙粒的质量m的计算公式为：

m＝P/v

式中，v为沙粒的速度，沙粒的速度等于风沙流的速度，每个采集盒120的一侧安装一个风速传感器140，风速传感器140用于检测进入采集盒120的风沙流的速度。

沙粒的总质量M的计算公式为：

M＝m1+m2+…+mn

式中，m1、m2…mn分别为n颗沙粒的质量。

太阳能板160、蓄电瓶170和处理器150依次电连接，太阳能板160用于将太阳能转化成电能、并存储到蓄电瓶170，蓄电瓶170用于向处理器150供电。这样，即使将本实施例的声波转换多方位式集沙仪100安装在野外使用，也能通过太阳能板160和蓄电瓶170实现对电能的自采自足，有利于声波转换多方位式集沙仪100长期稳定使用。

当然，在其它实施例中，处理器150上可以设置外接的插头，插头用于连接到电源上，从而获得电能。

请参阅图2，采集盒120包括侧壁121和底壁122，侧壁121呈喇叭状、且开口方向背对支架110，侧壁121的一端形成进风口，侧壁121的另一端连接在底壁122上，声波传感器130安装在底壁122上。底壁122采用硬质材料制成，底壁122用于与沙粒撞击、并形成声波。

侧壁121的底部与竖直面的夹角J小于45°，侧壁121的底部用于引导进入采集盒120内的沙粒在自身重力的作用下掉出采集盒120。

本发明实施例提供的声波转换多方位式集沙仪100的有益效果包括：

1.围绕支架110间隔设置有多个采集盒120，采集盒120的进风口背对支架110，使每个采集盒120可以采集各自朝向的风沙，实现全方位地检测风沙活动；

2.采集盒120的底部设置有声波传感器130，声波传感器130能够将沙粒撞击产生的声波转化为电信号，处理器150将电信号统计形成声波图谱，其中，声波图谱中的波峰数量能够反映沙粒的数量，声波图谱中波峰的振幅的能够反映沙粒的能量，通过沙粒的能量能够推算出单颗沙粒的质量，从而能够计算出特定时间段内撞击到声波扩大器的沙粒的总质量，起到集沙仪的功能；

3.声波转换多方位式集沙仪100的工作过程无需人工参与，例如不需要人工定期采集沙粒称重，使用方便，而且，几乎适用于所有粒径范围的沙粒，只要沙粒能够撞击到采集盒120内部发出声响即可。

以上，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以权利要求的保护范围为准。

Claims (10)

1.一种声波转换多方位式集沙仪，其特征在于，所述声波转换多方位式集沙仪包括：

支架(110)；

多个采集盒(120)，围绕所述支架(110)间隔设置，所述采集盒(120)包括进风口，所述进风口背对所述支架(110)，所述采集盒(120)的底部设置有声波传感器(130)，所述声波传感器(130)用于将沙粒撞击产生的声波转化为电信号；

多个风速传感器(140)，每个所述采集盒(120)的一侧安装一个所述风速传感器(140)，所述风速传感器(140)用于检测进入所述采集盒(120)的风沙流的速度；

处理器(150)，与所述声波传感器(130)和所述风速传感器(140)电连接，所述处理器(150)用于统计所述电信号，形成声波图谱，并根据所述声波图谱和所述速度统计出进入所述采集盒(120)的沙粒的数量a和单颗沙粒的质量m，并根据数量a和质量m，计算出沙粒的总质量M。

2.根据权利要求1所述的声波转换多方位式集沙仪，其特征在于，所述采集盒(120)包括侧壁(121)和底壁(122)，所述侧壁(121)呈喇叭状、且开口方向背对所述支架(110)，所述侧壁(121)的一端形成所述进风口，所述侧壁(121)的另一端连接在所述底壁(122)上，所述声波传感器(130)安装在所述底壁(122)上。

3.根据权利要求2所述的声波转换多方位式集沙仪，其特征在于，所述侧壁(121)的底部与竖直面的夹角小于45°，所述侧壁(121)的底部用于引导进入所述采集盒(120)内的沙粒在自身重力的作用下掉出所述采集盒(120)。

4.根据权利要求2所述的声波转换多方位式集沙仪，其特征在于，所述底壁(122)采用硬质材料制成，所述底壁(122)用于与所述沙粒撞击、并形成声波。

5.根据权利要求2所述的声波转换多方位式集沙仪，其特征在于，所述支架(110)包括：

立杆(111)，用于支撑在地面；

多根横杆(112)，固定连接在所述立杆(111)上，每根所述横杆(112)与所述底壁(122)固定连接。

6.根据权利要求1所述的声波转换多方位式集沙仪，其特征在于，所述采集盒(120)的数量为八个，八个所述采集盒(120)的布置形式呈正八边形。

7.根据权利要求1所述的声波转换多方位式集沙仪，其特征在于，所述处理器(150)用于根据声波图谱的波峰数量b，得出沙粒的数量a，根据声波图谱的单个波峰的振幅A和所述速度，得出单颗沙粒的质量m。

8.根据权利要求7所述的声波转换多方位式集沙仪，其特征在于，所述声波图谱的波峰数量b等于所述沙粒的数量a，单个波峰的振幅A与单颗所述沙粒的能量P成正相关。

9.根据权利要求8所述的声波转换多方位式集沙仪，其特征在于，单颗所述沙粒的质量m的计算公式为：

m＝P/v

式中，v为所述沙粒的速度，所述沙粒的速度等于所述风沙流的速度；

所述沙粒的总质量M的计算公式为：

M＝m1+m2+…+mn

式中，m1、m2…mn分别为n颗沙粒的质量。

10.根据权利要求1所述的声波转换多方位式集沙仪，其特征在于，所述声波转换多方位式集沙仪还包括：

太阳能板(160)，安装在所述支架(110)的顶部，所述太阳能板(160)用于将太阳能转化成电能；

蓄电瓶(170)，与所述太阳能板(160)和所述处理器(150)电连接，所述蓄电瓶(170)用于存储电能、并向所述处理器(150)供电。

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