一種風沙電場、沙粒帶電和風速等多因素實時同步測量系統的製作方法
2023-05-16 06:48:36 5
專利名稱：一種風沙電場、沙粒帶電和風速等多因素實時同步測量系統的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及風沙流三維電場、沙粒帶電量、三維風速、輸沙強度和溫溼度等探測技術，具體地，涉及一種風沙流三維電場、沙粒帶電量、三維風速、輸沙強度和溫溼度等實時同步測量系統。
背景技術：
風沙電場是指在風沙環境中由於運動沙塵帶有一定量的電荷而形成的一種量級高于晴天大氣電場2-3個數量級的電場。其會對風沙流強度、通訊和雷達信號等造成影響。 不僅如此，地球環境中粉塵的存在是預測其溫度和季節變化的一個重要的因素，對於風場作用下沙塵傳輸過程的認識有助於許多其他領域的研究，例如，大氣科學、遙感技術和地理科學等。且沙粒靜電力是床面起沙和沙丘移動研究的基本組成部分，其除了具有重要的學術價值，而且對於沙漠化和海岸控制具有重要的意義。因此，風沙電研究吸引了大量的學者對風沙電場的產生機制及其對風沙運動影響進行實驗和理論研究。但是，由於實驗儀器和手段等的限制，人們對於風沙電場和沙粒帶電的認識還很有限，對風沙電場的測量主要是垂向電場單因素測量、對沙粒帶電量的測量則是單根據一定時間內收集到的沙粒總帶電量與質量的比值確定出這些沙粒的平均荷質比，還不能有效地將風沙流三維電場、沙粒帶電量、三維風速、輸沙強度和溫溼度等多個因素結合在一起實現實時同步測量。尚缺乏對風沙流三維電場、沙粒帶電量、三維風速、輸沙強度和溫溼度等多因素間相關性和定量關係的認識，無法深入揭示風沙電場和風沙帶電規律。實用新型人發現現有技術存在風沙流三維電場、沙粒帶電量、三維風速、輸沙強度和溫溼度等多因素無法實時同步測量的缺陷。
實用新型內容本實用新型的目的在於，針對上述問題，提出一種三維電場、沙粒帶電量、三維風速、輸沙強度和溫溼度等實時同步測量系統，以實現對野外條件下風沙流多因素的實時同步測量。為實現上述目的，本實用新型採用的技術方案是一種風沙電場、沙粒帶電和風速等多因素實時同步測量系統，包括豎直平行設置的第一支架、第二支架和第三支架，還包括電場儀所述第一支架上安裝並用數據線連接有三維超聲風速儀、風速計、溫溼度探測器、 風向計；所述第二支架上安裝有電場儀的探頭；所述第三支架上安裝有壓電式動能傳感器；所述第一支架與第三支架之間安裝並用數據線連接有數據採集器；還包括沙粒荷質比實時測量儀，所述第二支架和沙粒荷質比實時測量儀之間安裝
3並用數據線連接有電腦。通過以上裝置的組合，可以對風沙電場、沙粒荷質比、輸沙強度及其影響因素如風速、風向、空氣溫度、溼度實施全方位同步高頻測量；從而可以克服現有技術中功能少與同步性差的缺陷，以實現功能多與同步性好的優點。作為優選，所述第一支架包括位於底部的第一底座，以及豎直設在所述第一底座上的第一立柱；所述溫溼度探測器安裝於第一立柱的頂端；所述風向計、風速計與三維超聲風速儀位於溫溼度探測器的下方。作為優選，所述第二支架包括位於底部的第二底座，以及豎直設在所述第二底座上的第二立柱；若干所述電場儀的感應探頭安裝於第二立柱的不同高度位置上。作為優選，所述第三支架包括位於底部的第三底座，以及豎直設在所述第三底座上的第三立柱；若干所述壓電式動能傳感器安裝於第三立柱的不同高度位置上。作為優選，本測量系統還包括太陽能電池板和充電電池。
附圖用來提供對本實用新型的進一步理解，並且構成說明書的一部分，與本實用新型的實施例一起用於解釋本實用新型，並不構成對本實用新型的限制。在附圖中圖1為根據本實用新型風沙電場、沙粒帶電量和風速等多因素實時同步探測系統的第一支架和第三支架結構示意圖；圖2為根據本實用新型風沙電場、沙粒帶電量和風速等多因素實時同步探測系統的第三支架和荷質比實時測量儀結構示意圖。圖中標記如下1-溫溼度探測器，2-風向計，3-風速計，4-三維超聲風速儀，5-壓電式動能傳感器，6-數據採集器，7-電場儀探頭，8-靜電計，9-數字天平，10-法拉第筒， 11-入沙管，12-電腦。
具體實施方式
以下結合附圖對本實用新型的優選實施例進行說明，應當理解，此處所描述的優選實施例僅用於說明和解釋本實用新型，並不用於限定本實用新型。溫溼度探測器1 用於測量大氣的溫度和溼度；風向計2 用於測量風向變化；風速計3 用於測量不同高度處的風速；三維超聲風速儀4 用於測量三維風速；壓電式動能傳感器5 用於測量風沙流的輸沙強度；數據採集器6 用於採集第一支架和第三支架上儀器的數據；電場儀探頭7 用於感應空間電場；靜電計8 用於測量法拉第筒中沙粒的電量；數字天平9 用於測量法拉第筒中沙粒的質量；[0035]法拉第筒10 ；入沙管11 用於採集風沙流中的沙粒，使其能夠進入法拉第筒；電腦12 用於實時記錄靜電計和數字天平測得的沙粒帶電量和質量以及各個電場儀感應到的空間電場。最後應說明的是以上所述僅為說明本實用新型的實施方式，並不用於限制本實用新型，對於本領域的技術人員來說，凡在本實用新型的精神和原則之內，所作的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本實用新型的保護範圍之內。
權利要求1.一種風沙電場、沙粒帶電和風速等多因素實時同步測量系統，包括豎直平行設置的第一支架、第二支架和第三支架，還包括電場儀，其特徵在於所述第一支架上安裝並用數據線連接有三維超聲風速儀、風速計、溫溼度探測器、風向計；所述第二支架上安裝有電場儀的探頭； 所述第三支架上安裝有壓電式動能傳感器； 所述第一支架與第三支架之間安裝並用數據線連接有數據採集器； 還包括沙粒荷質比實時測量儀，所述第二支架和沙粒荷質比實時測量儀之間安裝並用數據線連接有電腦。
2.根據權利要求1所述的風沙電場、沙粒帶電和風速等多因素實時同步測量系統，其特徵在於所述第一支架包括位於底部的第一底座，以及豎直設在所述第一底座上的第一立柱；所述溫溼度探測器安裝於第一立柱的頂端；所述風向計、風速計與三維超聲風速儀位於溫溼度探測器的下方。
3.根據權利要求1所述的風沙電場、沙粒帶電和風速等多因素實時同步測量系統，其特徵在於所述第二支架包括位於底部的第二底座，以及豎直設在所述第二底座上的第二立柱； 若干所述電場儀的感應探頭安裝於第二立柱的不同高度位置上。
4.根據權利要求1所述的風沙電場、沙粒帶電和風速等多因素實時同步測量系統，其特徵在於所述第三支架包括位於底部的第三底座，以及豎直設在所述第三底座上的第三立柱； 若干所述壓電式動能傳感器安裝於第三立柱的不同高度位置上。
5.根據權利要求1所述的風沙電場、沙粒帶電和風速等多因素實時同步測量系統，其特徵在於還包括太陽能電池板和充電電池。
專利摘要一種風沙電場、沙粒帶電和風速等多因素實時同步測量系統，包括豎直平行設置的第一支架、第二支架、第三支架、電場儀第一支架上安裝並用數據線連接有三維超聲風速儀、風速計、溫溼度探測器、風向計；第二支架上安裝有電場儀的探頭；第三支架上安裝有壓電式動能傳感器；第一支架與第三支架之間安裝並用數據線連接有數據採集器；還包括沙粒荷質比實時測量儀，第二支架和沙粒荷質比實時測量儀之間安裝並用數據線連接有電腦。通過以上裝置的組合，可以對風沙電場、沙粒荷質比、輸沙強度及其影響因素如風速、風向、空氣溫度、溼度實施全方位同步高頻測量；從而可以克服現有技術中功能少與同步性差的缺陷，以實現功能多與同步性好的優點。
文檔編號G01D21/02GK202126274SQ20112019734
公開日2012年1月25日 申請日期2011年6月13日 優先權日2011年6月13日
發明者梁軼瑞, 薄天利, 鄭曉靜 申請人:蘭州大學