CN209745515U - 一种适应于风洞的不同风速风向土壤风蚀自动测量仪 - Google Patents
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Abstract
一种适应于风洞的不同风速风向土壤风蚀自动测量仪，包括转盘、压力传感器、气泵、升降机构、可移动平衡车、供桥电源和数据采集仪、环形密封气囊，所述可移动平衡车通过升降机构与支撑板连接；支撑板上设有伺服电机；伺服电机通过转轴与转盘连接；转盘上设有3个压力传感器；所述圆形土壤样品容器放置于压力传感器上；所述圆形土壤样品容器置于风洞试验段内；所述圆形土壤样品容器内设有土壤样品；土壤样品的上表面与风洞试验段底表面处于同一水平面；圆形土壤样品容器与风洞试验段之间设有环形密封气囊。本实用新型适应于不同风速风向的土壤风蚀自动采集，能够真实模拟野外现场环境条件，提供数据的准确性，为沙漠化科学研究提供可靠的实验数据。
Description
技术领域
本实用新型涉及土壤环境技术领域，具体说是一种适应于风洞的不同风速风向土壤风蚀自动测量仪。
背景技术
沙漠化是当前世界面临的一个严重的环境问题。全世界每年平均有（5~7）×104km2土地沦为沙漠化土地，有近100个国家和地区、8.5亿人口受到沙漠化的威胁。在我国，沙漠化土地也以平均每年扩大2370km2的速度发展。为了制定防治土地沙漠化的有效措施，就需要有阐明风沙运动和风成地貌形态的形成、发育规律，以及防治风沙的风沙物理学与风沙工程学的理论和方法作为指导。风洞实验测试作为风沙运动学的重要组成部分，是研究风沙运动学发展的重要手段，风沙运动学中很多规律和理论都是在风洞实验的基础上发现和获得的。同时，风洞实验也是验证风沙运动理论和计算结果正确与否的依据。
沙漠化，归根结底就是一个风蚀问题。土壤风蚀不仅是沙漠化的重要组成部分，而且是首要环节。土壤风蚀不仅是沙漠化的重要组成部分，而且是首要环节。从某种意义上来说，没有风蚀就不存在风沙危害问题。风蚀是大气与疏松沙土地表的一种动力作用过程。它包括风将地表上沙及土壤起搬运的吹蚀和地表物质受到风沙流冲击及摩擦的磨蚀等两种作用。风蚀造成地表的土壤流失、表土粗化、地力急剧下降，进而出现流沙地貌景观。风蚀还可以产生大量悬浮于大气的气溶胶颗粒，直接对人类和生物生存的空间造成污染，影响人类健康和生命安全。
目前，在进行土壤风蚀问题的研究，通常采用两种手段：一是在自然风蚀条件下进行风速和风沙输送规律的野外直接观察测量。由于自然条件错综复杂，地表状态千差万别，使得通过野外直接观察来研究土壤风蚀，碰到了许多预想不到的困难；二是利用现代空气动力学实验装置—风沙环境风洞来进行土壤风蚀过程的实验模拟研究。采用室内风沙环境风洞试验研究，风是由风洞模拟的，待测的下垫面地表是人工复制形成的。这种方法可以人为控制所需要的试验风速，野外观测需要几年才能完成的试验数据，在室内风洞中几个月就可以通过实验得到。一般情况下，土壤风蚀量需要在分别经过不同大小风速吹蚀以后进行称量以计算得出风蚀效率，但在搬运、称重过程中很容易造成土壤模型结构的破坏，使得所采集的土壤结构产生不稳定性，从而使实验结果的产生误差。
实用新型内容
综上所述，为了减少测量土壤风蚀过程中人为因素造成的各种误差，弥补现在风洞土壤风蚀测量不能自动测量土壤风蚀量的不足, 本实用新型提供一种适应于风洞的不同风速风向土壤风蚀自动测量仪，能够最大限度保护野外土壤特性和表面粗糙度，同时实现尽可能减小在测量过程中的人为因素和各测量仪器之间转换误差，从而自动采集测量土壤风蚀量，为有效准确的防止土壤沙漠化研究提供科学严谨的数据。
本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：
一种适应于风洞的不同风速风向土壤风蚀自动测量仪，包括风洞试验段、土壤样品、圆形土壤样品容器、转盘、压力传感器、气体管道、气泵、伺服电机、支撑板、升降机构、可移动平衡车、供桥电源和数据采集仪、环形密封气囊，可移动平衡车通过升降机构与支撑板连接；支撑板上设有伺服电机；伺服电机通过转轴与转盘连接；转盘上设有3个压力传感器；所述圆形土壤样品容器放置于压力传感器上；所述圆形土壤样品容器置于风洞试验段内；所述圆形土壤样品容器内设有土壤样品；土壤样品的上表面与风洞试验段底表面处于同一水平面。
上述圆形土壤样品容器与所述风洞试验段之间设有环形密封气囊。
上述环形密封气囊通过气体管道与气泵连接。
上述供桥电源和数据采集仪分别与3个压力传感器连接。
上述伺服电机与二级减速器、一级减速器连接。
本实用新型的有益效果是：
1、本装置适应于不同风速风向的土壤风蚀自动采集，能够真实模拟野外现场环境条件，大大减少仪器产生的误差，提供数据的准确性，也能大幅减少科研人员的劳动强度。
2、本装置可实现在强气流条件下，沙尘土壤样品箱重量的减轻，通过传感器和数据采集仪直接换算，可及时显示数据即风蚀量，数据精确，消除人工称量误差，简洁方便。
3、本装置可实现扩大测量范围，以往每次实验都需要将风洞打扫干净，做完实验后，清扫收集、称重。本套装置研制成功后，大大减轻人工劳动量，可以获得单位面积在不同风速和不同时间条件下的土壤风蚀量。
4、本装置结构简单，操作方便，该装置安装于实验平台内与计算机主机相连接，实验人员可以及时处理数据，为科学研究提供可靠的实验数据。
附图说明
图1是本实用新型的结构示意图。
图2是本实用新型的俯视效果图。
图3是本实用新型中环形密封气囊的效果图。
图1中：1.风洞试验段，2. 土壤样品，3.圆形土壤样品容器，5.转盘，6.压力传感器，7气体管道，8.气泵，9.转轴，10.二级减速机构，11.一级减速器，12.伺服电机，13. 支撑板，14.升降机构，15.可移动平衡车，16.供桥电源和数据采集仪，17.引线，18.环形密封气囊。
图2中：1.风洞试验段，2.土壤样品，3.圆形土壤样品容器，18.环形密封气囊。
图3中：7.气体管道，8.气泵，18.环形密封气囊。
具体实施方式
下面结合附图，对本实用新型作进一步的详述：
如图1所示，一种适应于风洞的不同风速风向土壤风蚀自动测量仪，包括风洞试验段1、土壤样品2、圆形土壤样品容器3、转盘5、压力传感器6、气体管道7、气泵8、伺服电机12、支撑板13、升降机构14、可移动平衡车15、供桥电源和数据采集仪16、环形密封气囊18，可移动平衡车15通过升降机构14与支撑板13连接；支撑板13上设有伺服电机12；伺服电机12通过转轴与转盘5连接；转盘5上设有3个压力传感器6；所述圆形土壤样品容器3放置于压力传感器6上；所述圆形土壤样品容器3置于风洞试验段1内；所述圆形土壤样品容器3内设有土壤样品2；土壤样品2的上表面与风洞试验段1底表面处于同一水平面；所述圆形土壤样品容器与所述风洞试验段1之间设有环形密封气囊18。
所述的环形密封气囊18通过气体管道7与气泵8连接。
所述的供桥电源和数据采集仪16分别与3个压力传感器6连接。
所述的伺服电机12与二级减速器10、一级减速器11连接。
实施例
如图1所示，将转盘5装在转轴9上，在转盘5顶端安放3个压力传感器6，再将圆形土壤样品容器3放置于压力传感器6上；将土壤风蚀样品槽2放置于圆形土壤样品容器3内，调整升降机构14使转盘5进入风洞试验段1内，在圆形土壤样品容器3与风洞试验段1之间安装环形密封气囊18。
供桥电源和数据采集仪16通过引线17分别与3个压力传感器6相连接，供桥电源和数据采集仪16进行数据采集。
如图2所示，通过调整升降机构14的高度，使圆形土壤样品容器3内的土壤风蚀样品2进入风洞试验段1底部开口，并与风洞试验段1底面保持在同一平面。启动二级减速机构10，一级减速器11和伺服电机12，调节转盘5旋转不同角度，使土壤风蚀样品2与风洞试验段1内直流风向形成不同夹角，实现野外环境下的不同风向条件的模拟。
如图3所示，将环形密封气囊18放置于圆形土壤样品容器3与风洞试验段1底板开槽之间的缝隙中，开启气泵8进行充气，使环形密封气囊18将圆形土壤样品容器3与风洞试验段1底板之间的缝隙密封填充，直至其缝隙被环形密封气囊18完全填充密封，从而保证风洞洞体的气流稳定性和密闭性，保证实验研究的准确性，使实验更能真实地模拟野外不同风速风向的真实情况。
风洞电机开始运转，风洞试验段1逐渐增加的气体流场。当气流速度达到试验要求的数值时，气流作用于土壤风蚀样品2的表面，沙尘土壤开始移动，土壤风蚀样品2重量开始减轻，从数据采集仪16可以实时观测测量数值，从而得到不同风速大小和风向的气流作用下的受力情况。
试验结束后，停止风洞电机运转，卸载环形密封气囊18中的气体，由供桥电源和数据采集仪16读取测量数值，从而可以得到在不同风速风向条件下，单位时间、单位面积的土壤风蚀量。
利用同类试验可以测定不同面积土壤模型在不同风速和风向、不同时间条件下，土壤的风蚀量，为沙漠化研究提供科学检测数据。
Claims (3)
1.一种适应于风洞的不同风速风向土壤风蚀自动测量仪，包括风洞试验段（1）、圆形土壤样品容器（3）、转盘（5）、压力传感器（6）、气体管道（7）、气泵（8）、伺服电机（12）、支撑板（13）、升降机构（14）、可移动平衡车（15）、供桥电源和数据采集仪（16）、环形密封气囊（18），其特征在于：可移动平衡车（15）通过升降机构（14）与支撑板（13）连接；支撑板（13）上设有伺服电机（12）；伺服电机（12）通过转轴（9）与转盘（5）连接；转盘（5）上设有3个压力传感器（6）；所述圆形土壤样品容器（3）放置于压力传感器（6）上；所述圆形土壤样品容器（3）置于风洞试验段（1）内；所述圆形土壤样品容器（3）内设有土壤样品（2）；土壤样品（2）的上表面与风洞试验段（1）底表面处于同一水平面；所述圆形土壤样品容器（3）与所述风洞试验段（1）之间设有环形密封气囊（18）。
2.如权利要求1所述的一种适应于风洞的不同风速风向土壤风蚀自动测量仪，其特征在于：所述的环形密封气囊（18）通过气体管道（7）与气泵（8）连接。
3.如权利要求1所述的一种适应于风洞的不同风速风向土壤风蚀自动测量仪，其特征在于：所述的供桥电源和数据采集仪（16）分别与3个压力传感器（6）连接。
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| CN201920349658.1U CN209745515U (zh) | 2019-03-19 | 2019-03-19 | 一种适应于风洞的不同风速风向土壤风蚀自动测量仪 |
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Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN113465865A (zh) * | 2021-06-25 | 2021-10-01 | 扬州大学 | 一种土壤风力侵蚀过程模拟实验装置及实验方法 |
| CN114200081A (zh) * | 2021-12-02 | 2022-03-18 | 河北交规院瑞志交通技术咨询有限公司 | 一种抑尘剂抑尘效率测定装置及测定方法 |
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2019
- 2019-03-19 CN CN201920349658.1U patent/CN209745515U/zh active Active
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