一种自动连续称重式集沙仪的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种集沙仪，具体地说是一种自动连续称重式集沙仪。
【背景技术】
[0002]干旱区和半干旱区土地退化的主要原因是土壤风蚀，土壤风蚀的主要外营力为风沙活动，反映土壤风蚀风沙活动强度的直接指标为沙通量。近地面风沙活动监测是土壤风蚀地面监测的主要内容，其主要是对风沙流进行监测，监测结果可为土壤风蚀检测和预报提供基础数据。目前，国内外对风沙流的检测技术主要分为三大类:第一类是使用压力传感器、声音传感器或光学传感器等对风沙流强度进行间接观测；第二类是使用机械式集沙仪(如平口集沙仪、多路方口集沙仪、MWAC集沙仪、旋风分离集沙仪等)对风沙流强度进行定量直接观测；第三类是使用机械集沙仪集沙，使用电子仪器称量和记录沙尘重量。第一类自动化程度高，可以实时监测风沙流相对强度(如沙尘浓度、跃移颗粒数目和能量等)，但不能从重量上获取准确的沙通量；第二类可以准确测定沙通量，但需要繁琐的人工集沙过程，故难以对沙通量进行高时间分辨率的实时监测和自动记录；第三类可实现对沙尘数据的实时自动监测。
[0003]上述第三类虽然可对风沙流进行实时自动监测，但是，其不能克服含能风沙流的“风压”，所谓“风压”即是运动中的风所产生的流体压力，“风压”会对重量传感器产生影响，尤其是在大风暴时期，高能风沙流产生的“风压”会反馈给重量传感器，从而严重影响沙尘的称量精度；“风压”对高精度重量传感器的影响，使得在短时间内沙尘的重量数据会受“风压”的持续扰动，从而难以实现对截获沙尘的实时准确称重，因此，上述第三类风沙流检测技术难以实现高精度和高时间分辨率的监测。
[0004]而且，上述三类集沙仪器的机械集沙设备都不具有防雨功能，如遇到突发风雨状况，很容易对已观测到的数据造成破坏，甚至损坏与之连接的电子设备。综上所述，随着风沙研宄向纵深和精细方向的发展，迫切需要一种自动化、精度高、称量准且防风雨的集沙设备。
【发明内容】
[0005]本发明的目的就是提供一种自动连续称重式集沙仪，以解决现有的集沙仪测量精度、时间分辨率不够高，且不具有防雨功能的问题。
[0006]本发明是这样实现的:一种自动连续称重式集沙仪，包括支架、集沙单元、数据采集器和电源；所述支架竖直设置，所述集沙单元设置在所述支架上，所述集沙单元用于对风沙流中的沙尘进行收集并测重；所述数据采集器通过电缆线与所述集沙单元相接，所述数据采集器可通过所述集沙单元实时采集风沙流中沙尘的重量数据；所述电源用于给所述数据采集器和所述集沙单元供电；
所述集沙单元包括:
封闭箱体，其侧壁通过连接杆固定在所述支架上； 减风压器，位于所述封闭箱体内，包括壳体及交错设置在所述壳体内壁两侧的上减压舌片和下减压舌片；所述上减压舌片位于所述下减压舌片的上方，所述上减压舌片和所述下减压舌片均有一个固定端和一个自由端，且两个减压舌片自由端的指向相反，两个减压舌片均由其固定端到其自由端向下倾斜；
旋风分离器，包括筒体、设置在所述筒体外侧壁靠近上端部位的进沙管及设置在所述筒体上端的净空气出气管；所述筒体的上部为直筒部，所述筒体的中部为锥形部，所述筒体的下部为细管部，所述细管部的下端穿过所述封闭箱体的上盖，并伸入所述减风压器的壳体内；
集沙盒，设置在所述封闭箱体内，且位于所述减风压器的壳体的下方，用于收集由所述减风压器的壳体落下的沙尘；以及
重量传感器，固定设置在所述封闭箱体内的底部，所述集沙盒置于所述重量传感器上，所述重量传感器用于检测所述集沙盒内沙尘的重量，并将所检测到的数据通过电缆线传输至所述数据采集器。
[0007]所述集沙单元还包括有:
遮雨帽，设置在所述旋风分离器的净空气出气管的上方，用于遮挡雨水、避免雨水通过所述净空气出气管流入所述筒体内。
[0008]所述集沙单元还包括有:
风摆尾翼，设置在所述旋风分离器的筒体的外侧壁靠近上端部位，且与所述进沙管相背设置，用于使所述旋风分离器随风摆动。
[0009]所述减风压器中的所述上减压舌片和所述下减压舌片的倾斜角度为45° ~60°。
[0010]所述旋风分离器中的所述进沙管水平设置，在其前部端口处设有一个倾角为10° ~15°的下倾段。
[0011 ] 在所述封闭箱体的侧壁上设有活动门。
[0012]所述电源为太阳能电池或蓄电池。
[0013]本发明中的集沙单元用于收集风沙流中的沙尘并进行测重，集沙单元具体包括封闭箱体、减风压器、旋风分离器、集沙盒和重量传感器。收集沙尘时，风沙流首先自旋风分离器的进沙管的敞口端进入，通过进沙管后进入旋风分离器的筒体内，风沙流中包含了气流和沙尘，进入筒体内的风沙流首先实现气流和沙尘的初步分离，即大部分气流从筒体上端的净空气出气管排出，沙尘携带着小部分的气流(或称残存的含能风沙流)自筒体的底部进入减风压器内，含能风沙流在减风压器内依次经过上减压舌片和下减压舌片，上减压舌片和下减压舌片可充分阻挡含能风沙流中所携带的小部分气流，从而消除残存的风压，由减风压器出口出来的沙尘在重力作用下自然落入集沙盒内，实现对沙尘的收集，再由重量传感器对集沙盒内的沙尘进行重量的检测。
[0014]由于在沙尘落入集沙盒之前，首先经旋风分离器对风沙流中的气流和沙尘进行了初步分离，后又经减风压器消除了沙尘中残存的风压，因此落入集沙盒的沙尘几乎不带有气流，即克服了“风压”问题，解决了现有技术中因“风压”对高精度重量传感器的影响而导致测量精度不高的问题。
[0015]本发明通过在旋风分离器的净空气出气管的上方设置遮雨帽，能够在突发风雨的状况下，阻止雨水由上而下通过净空气出气管进入旋风分离器的筒体内；而且，进沙管通过下倾段与筒体相接，下倾段自筒体向进沙管方向向下略微倾斜，这样，在突发风雨状况下，即使侧方雨水随风沙流进入进沙管，雨水在下倾段内也会在重力的作用下自然流出，由于下倾段的倾斜度不大，因此又不会阻挡风沙流的流通。
[0016]本发明所提供的自动连续称重式集沙仪，数据的采集和记录均由仪器自动完成，一次或多次风沙事件过程中不需要实验人员采集沙通量数据，大大节省了数据采集时间及人工费用。而且，本发明中的自动连续称重式集沙仪还可实现沙通量数据的高时间分辨率的收集和记录，大大提高了对风沙运动过程观测的精度。
[0017]本发明所提供的自动连续称重式集沙仪，自动化程度高，维护费用低，对自然状况模拟较好，适合野外高精度的风沙活动自动监测。
【附图说明】
[0018]图1是本发明的结构示意图。
[0019]图2是本发明中集沙单元的结构示意图。
[0020]图3是本发明中旋风分离器的俯视图。
【具体实施方式】
[0021]如图1所示，本发明包括支架2、集沙单元1、数据采集器4和电源。
[0022]支架2为竖直的管状结构，支架2的下端可安装插钎，以便于将支架2固定在地面上。插钎和支架2为可拆分结构。集沙单元I通过连接杆25固定在支架2上，集沙单元I用于对风沙流中的沙尘进行收集并测重；在具体应用时可根据实际需要在支架2上安装若干不同高度的集沙单元I。每个集沙单元I均通过电缆线3与数据采集器4相接，电缆线3可自支架2的顶部伸入支架2内部，再由支架2的底部伸出后与数据采集器4相接。为避免电缆线3被雨水侵蚀，可在支架2顶部设置盖板。
[0023]数据采集器4通过集沙单元I可实时采集风沙流中沙尘的重量数据并对所采集的数据进行存储，存储的数据可通过USB连接线(或称数据线)导入计算机中，以实现对数据进行入库保存和数据分析。当然，也可以通过GPRS天线使数据采集器4所存储的数据通过无线网络传输至远程计算机，进一步提高仪器的自动化水平。
[0024]电源与数据采集器4和每一集沙单元I相连，用于给集沙单元I和数据采集器4供电。电源可以为太阳能电池，也可以为蓄电池，或两者共同作用。图1中示出了太阳能电池板5通过电缆线3与数据采集器4和每一集沙单元I相接。
[0025]如图2所示，集沙单元包括封闭箱体20、减风压器、旋风分离器、集沙盒15和重量传感器16。
[0026]封闭箱体20为长方体箱体结构，其内部为中空结构。封闭箱体20相当于集沙单元的一个底座，其侧壁通过连接杆固定在支架上。重量传感器16置于封闭箱体20内的底部，本发明中重量传感器16为高精度的重量传感器，其测量精度为0.01克。集沙盒15设置在重量传感器16上，具体是，在重量传感器16上固定设置固定座17，固定座17的四周设置上凸的卡沿，集沙盒15放置在固定座17上，由固定座17边缘的卡沿实现对集沙盒15的限位作用。
[0027]旋风分离器包括筒体8、进沙管21和净空气出气管23。筒体8又分为上、中、下三个部分；其上部为直筒部8-1，中部为锥形部8-2，下部为细管部8-3。本实施例中直筒部8-1为中空的圆柱体结构，锥形部8-2为中空的圆台体结构，圆台体的大截面端与直筒部8-1的底部相接，圆台体的小截面端与细管部8-3的顶部相接；细管部8-3为圆形管状体。锥形部8-2和细管部8-3连接起来构成一个类似“漏斗状”的结构。细管部8-3的下端穿过封闭箱体20的上盖伸入封闭箱体20内。
[0028]净空气出气管23设置在直筒部8-1的上端，净空气出气管23为两端开口的圆管结构，其一端与直筒部8-1的顶端相接，其另一端为出气口，在直筒部8-1的上端与净空气出气管23相接的部位设有通孔，进而使得直筒部8-1的内腔(或称筒体8的内腔)与