CN202693257U - 野外多点土壤风蚀监测仪 - Google Patents

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张正偲
董治宝
李猛
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本实用新型涉及一种野外多点土壤风蚀监测仪。其结构特征是超声测距仪、超声风速仪系统、梯度风速传感器、温湿度传感器和雨量传感器通过信号线连接在主机上；太阳能供电系统由太阳能板、控制器和太阳能蓄电池组成，太阳能板产生的电能通过控制器给蓄电池供电，蓄电池通过导线与主机连接，并为主机提供电源；超声测距仪通过超声测距仪支架安装在地面；超声风速仪、梯度风速传感器、温湿度传感器、雨量传感器由固定线和支架固定在地面上。本实用新型通过对土壤风蚀过程及其影响因素的同步监测，阐明土壤风蚀因子及土壤风蚀可蚀性之间的关系，为土壤风蚀侵蚀力的评价与确定提供依据。该仪器应用广泛，除能够同步多点观测土壤风蚀外，还能够进行沙丘形成过程、防沙工程防护能力等方面的监测。

Description

野外多点土壤风蚀监测仪
技术领域
本实用新型专利涉及一种野外用多点土壤风蚀监测仪。
背景技术
我国沙漠及沙漠化土地占国土面积的1/6左右。沙漠及沙漠化土地及其派生的环境问题，严重影响了国民经济的发展。土壤风蚀是沙漠及沙漠化地区的重要问题，土壤风蚀强度（深度）的测定是对其进行研究的一个重要环节，但在野外环境中，由于土壤风蚀的时空差异性，导致对土壤风蚀研究具有复杂性。目前，对土壤风蚀主要是通过插钎法进行土壤风蚀监测或进行单点自动记录，但在野外环境中，由于土壤理化性质、风速、地形等的空间差异性，因此，难以很好的描述真实的土壤风蚀问题。为此，在野外采用多点观测不同点的土壤风蚀仪器，收集不同位置点的风蚀量，以便进行土壤风蚀强度、土壤抗风蚀能力的研究及计算。
发明内容
鉴于上述，本新型专利的目的在于提供一种野外用多点土壤风蚀监测仪。通过多点超声测距仪进行监测监测不同位置点和连续时间段土壤风蚀量，不同时间的风蚀量通过连续记录风蚀期间的风蚀量完成。
本实用新型的目的通过以下技术方案来实现：
一种野外多点土壤风蚀监测仪，是由主机、超声测距仪、超声测距仪支架、太阳能供电系统、超声风速仪、梯度风速传感器、温湿度传感器、雨量传感器、信号线、固定线和支架组成。超声测距仪、超声风速仪、梯度风速传感器、温湿度传感器和雨量传感器通过信号线连接在主机上；太阳能供电系统由太阳能板、控制器和太阳能蓄电池组成，太阳能板产生的电能通过控制器给蓄电池供电，蓄电池通过导线与主机连接，并为主机提供电源；超声测距仪通过超声测距仪支架安装在地面；超声风速仪、梯度风速传感器、温湿度传感器、雨量传感器由固定线和支架固定在地面上。
本实用新型专利的优点及有益效果是：
1、本实用新型依据野外多年的观测经验为基础研制出土壤风蚀监测仪。采用多点同步观测，改变传统插钎法单点、短时间进行土壤风蚀监测，减小了研究土壤风蚀的误差，真实反映地区的土壤风蚀特征。
2、本实用新型的主机采用单片机，能够同时连接20个超声测距仪。采用的超声测距仪精度为1mm，超声波探测频率达500Hz，最快探测耗时1ms。超声测距仪采用目前国内外最先进设备，从整体上提高测量范围及精确度。
3、本实用新型风况采集系统能够同步观测风速的湍流特征，风速廓线变化，一个高度的温湿度和降雨量。  
4、本实用新型的数据采集频率为1Hz；主机容量为8兆，可进行长时间的观测，降低工作人员的劳动强度。
5、本专利结构简单，携带方便，便于野外长期监测实验。
附图说明
图1为本实用新型示意图。
具体实施方式
如图1所示，一种野外用土壤风蚀监测仪，是由主机1、超声测距仪2、超声测距仪支架3、太阳能供电系统4、超声风速仪5、梯度风速传感器6、温湿度传感器7、雨量传感器8、信号线9、固定线10和支架11组成。超声测距仪2、超声风速仪5、梯度风速传感器6、温湿度传感器7和雨量传感器8通过信号线9连接在主机1上；太阳能供电系统4由太阳能板、控制器和太阳能蓄电池组成。太阳能板产生的电能通过控制器给蓄电池供电，蓄电池通过导线与主机1连接，并为主机1提供电源；将20个超声测距仪2安装在地面不同点的超声测距仪支架3上，用来测量地面不同点土壤风蚀深度；超声风速仪5、梯度风速传感器6、温湿度传感器7、雨量传感器8由固定线10和支架11固定在地面上，主要用于同步记录土壤风蚀期间的气象要素变化。
在测量时，先将支架3埋入地表，当风速较大时，开启主机1，进行土壤风蚀深度和气象要素的观测。试验完毕后，从主机1下载自动记录的数据。用记录的不同位置不同时间的土壤风蚀深度数据和气象要素数据，通过以下相关公式的计算对比分析，可以得到土壤风蚀特征的空间变异性，为研究一定风速条件下土壤风蚀特征提供可靠的试验数据。
Figure 635252DEST_PATH_IMAGE001
                                     (1)
Figure 876878DEST_PATH_IMAGE002
                                                       (2)
Figure 214318DEST_PATH_IMAGE003
                                             （ 3）
式中：WF—气象因子；EF—土壤可蚀性因子；CSF—土壤结皮因子；
K′—土壤粗糙度；COG—植被因子 ；u—风速(m/s)；ut—临界风速(m/s)；
t—观测时间(d) ；u*—摩阻风速(m/s)；T—温度(°)；RH—湿度(%)。

Claims (1)

1.一种野外多点土壤风蚀监测仪，是由主机（1）、超声测距仪（2）、超声测距仪支架（3）、太阳能供电系统（4）、超声风速仪（5）、梯度风速传感器（6）、温湿度传感器（7）、雨量传感器（8）、信号线（9）、固定线（10）和支架（11）组成，其特征是将超声测距仪（2）、超声风速仪（5）、梯度风速传感器（6）、温湿度传感器（7）和雨量传感器（8）通过信号线（9）连接在主机（1）上；太阳能供电系统（4）由太阳能板、控制器和太阳能蓄电池组成，太阳能板产生的电能通过控制器给蓄电池供电，蓄电池通过导线与主机（1）连接，并为主机提供电源；超声测距仪（2）通过超声测距仪支架（3）安装在地面；超声风速仪（5）、梯度风速传感器（6）、温湿度传感器（7）、雨量传感器（8）由固定线（10）和支架（11）固定在地面上。
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