一種測量水槽內水體底邊界層鹽分微細剖面的裝置的製作方法

2023-09-20 05:26:10 3

本發明屬於地學及環境科學測量設備技術領域，涉及一種實驗室模擬測量裝置，特別是一種測量水槽內水體底邊界層鹽分微細剖面的裝置。

背景技術：
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水體底邊界層常存在於海洋、湖庫和河流的沉積物-水界面處，是指水流結構明顯受到底邊界影響的水層。底邊界層對海洋、湖庫和河流的生態學、化學、地質學具有重要的作用，它是沉積物與上覆水之間進行熱量、溶質及顆粒物交換的必經場所；邊界層內的溶質濃度變化劇烈，測量水體底邊界層的鹽分微細剖面可揭示鹽分在底邊界層的擴散通量、遷移規律，對於水質的控制與管理具有重要意義。傳統的測量方法是在水槽側壁上設多個取樣孔，取樣孔用橡皮塞封住，用醫用注射器穿透橡皮塞抽取邊界層水樣，最小測量間距只能達到0.5cm，這種方法的弊端是抽取水樣的過程將影響邊界層的穩定，而且測量結果誤差相對較大；為了能夠實現對水體邊界層溶質微細剖面多點位的精確測量，需要發明一套穩定測量水體底邊界層鹽分微細剖面的裝置，因此涉及一種測量水槽內水體底邊界層鹽分微細剖面的裝置，該裝置通過微調齒輪與鋸齒的嚙合作用，實現對電極上下微調，並能夠在邊界層垂直方向上每隔1mm設置一個監測點，測定精確度高，模擬誤差小，實現了水體邊界層鹽分在微細剖面上的多點位穩定測定。

技術實現要素：
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本發明的目的在於克服現有技術存在的缺點，尋求設計一種用於測量水槽內水體底邊界層鹽分微細剖面的裝置，利用該裝置進行測量，能夠在邊界層垂直方向上每隔1mm設置一個監測點，測定精確度高，模擬誤差小，實現了水體邊界層鹽分在微細剖面上的多點位穩定測定，還能夠確定通過邊界層的鹽分通量和遷移規律，能夠為水質的預測、控制和管理提供依據。

為了實現上述目的，本發明涉及的測量水槽內水體底邊界層鹽分微細剖面的裝置的主體結構包括：水槽、固定支架、定位組件、電極微調組件、電極夾和電極；水槽中盛放待測水樣，固定支架包括內側立杆、外側立杆、水平杆、斜梁、定位孔組和定位螺栓，水平杆中間處開有水平杆連通孔，水平杆的左右兩端下表面靠近左右邊沿處分別固定連接有外側立杆，外側立杆的內側分別置有與水平杆下表面固定連接的內側立杆，內側立杆與外側立杆的間距為15-20mm，固定支架左右兩端的內側立杆上分別固定連接有斜梁，斜梁的一端與內側立杆中間偏上處固定連接，另一端與水平杆下表面處固定連接，用以提高固定支架的穩定性，兩根外側立杆的下半部分豎直均布有定位孔組，每根外側立杆的定位孔組中安裝有兩組以上定位螺栓，在將固定支架固定於水槽上時，擰緊最上端的定位螺栓，使其尾部緊靠在內側立杆的外表面上，然後將最上端的定位螺栓支撐在水槽左右側表面上端，最上端定位螺栓下端的其他定位螺栓的尾端分別支撐在水槽的左右兩側的外表面上，實現固定支架與水槽之間的雙重固定，防止固定支架在水槽上滑動；定位組件包括固定底座和刻度尺槽，刻度尺槽豎直固定置於水平杆的上表面中間處，刻度尺槽的內部開有從刻度尺槽上表面貫通到下表面的貫通孔，貫通孔與水平杆上的連通孔尺寸相同並連通，刻度尺槽的前側板開有從上端面延伸到下端面的前側板開口，刻度尺槽左右端面的下邊沿處固定連接有固定底座，固定底座的下部固定連接於水平杆的上表面上；電極微調組件包括第一擋片、第二擋片、微調齒輪、刻度尺、微調旋鈕和連接軸，第一擋片固定置於刻度尺槽的前側板上端靠近右邊沿處，第二擋片固定置於刻度尺槽的後側板上端靠近右邊沿處，第一擋片和第二擋片之間連接有微調齒輪，連接軸一端與微調齒輪固定連接，另一端穿過第二擋片與微調旋鈕固定連接，微調旋鈕能夠控制微調齒輪轉動，在轉動微調旋鈕時，動力由連接軸傳遞至微調齒輪來帶動微調齒輪轉動；刻度尺的下端穿過貫通孔，再穿過水平杆上的連通孔，延伸到水槽裡，刻度尺的下端通過電極夾與電極固定連接，刻度尺的右側壁上固定置有鋸齒，鋸齒與微調齒輪嚙合，微調齒輪轉動帶動刻度尺上下運動，來控制刻度尺下端電極的高度，微調齒輪能夠使電極在豎直方向上的位移精度達到1mm，刻度尺槽的左側壁上置有固定螺栓，固定螺栓貫穿刻度尺槽的左側壁並能夠刻度尺的左側壁接觸來固定刻度尺，防止刻度尺上下滑動。

本發明在使用時，先在水槽上選定放置固定支架的理想高度後，再將定位螺栓穿過水槽上邊沿上端的定位孔組，使定位螺栓支撐在水槽上邊沿上端，再緊固水槽側表面的定位螺栓，使定位螺栓與水槽的側壁緊密接觸，通過上述步驟，完成了固定支架對水槽的雙重固定,防止固定支架在水槽上滑動，影響電極定位及測量的準確性；再將刻度尺垂直依次穿過刻度尺槽內的貫通孔和水平杆上的連通孔，深入到水槽內，轉動微調旋鈕帶動微調齒輪轉動，微調齒輪帶動刻度尺上下運動來控制刻度尺下端電極的高度，待將電極調整到合適高度後，轉動固定螺栓來固定刻度尺，防止刻度尺上下滑動，然後利用電極測量水體底邊界層的電導率，由於水體底邊界層極薄，過大的測量間距難以取得足夠的數據樣本，微調齒輪的調整間距為1mm，通過微調齒輪在邊界層垂直方向上每隔1mm設置一個監測點，電極來測試每一監測點的電導率，來取得足夠多的數據樣本，然後通過每一監測點測得的電導率來計算每一監測點的鹽分。

本發明與現有技術相比，通過微調齒輪與鋸齒的嚙合作用，實現對電極上下微調，實驗條件可控性能好，能夠在邊界層垂直方向上每隔1mm設置一個監測點，測定精確度高，模擬誤差小，實現了水體邊界層鹽分在微細剖面上的多點位穩定測定；設置在外側立杆上的不同高度的定位孔能夠滿足對不同測量高度的要求，並且固定支架的高度調節方便，並且固定支架穩定性好；其主體結構簡單，安裝使用方便，應用環境友好，市場前景廣闊。

附圖說明：

圖1為本發明的主體結構原理示意圖。

圖2為本發明涉及的水平杆和固定底座的主體結構原理示意圖。

圖3為本發明涉及的刻度尺槽和固定螺栓的主體結構原理示意圖。

具體實施方式：

下面結合附圖並通過實施例對本發明作進一步詳細說明。

實施例1：

本實施例涉及的用於測量水槽內水體底邊界層鹽分微細剖面的裝置的主體結構包括：水槽1、固定支架2、定位組件3、電極微調組件4、電極夾5和電極6；水槽1中盛放待測水樣，固定支架2包括內側立杆7、外側立杆8、水平杆9、斜梁10、定位孔組11和定位螺栓12，水平杆9中間處開有水平杆連通孔23，水平杆9的左右兩端下表面靠近左右邊沿處分別固定連接有外側立杆8，外側立杆8的內側分別置有與水平杆9下表面固定連接的內側立杆7，內側立杆7與外側立杆8的間距為15-20mm，固定支架2左右兩端的內側立杆7上分別固定連接有斜梁10，斜梁10的一端與內側立杆7中間偏上處固定連接，另一端與水平杆9下表面處固定連接，用以提高固定支架2的穩定性，兩根外側立杆8的下半部分豎直均布有定位孔組11，每根外側立杆8的定位孔組11中安裝有兩組以上定位螺栓12，在將固定支架2固定於水槽1上時，擰緊最上端的定位螺栓12，使其尾部緊靠在內側立杆7的外表面上，然後將最上端的定位螺栓12支撐在水槽1左右側表面上端，最上端定位螺栓12下端的其他定位螺栓12的尾端分別支撐在水槽1的左右兩側的外表面上，實現固定支架2與水槽1之間的雙重固定；定位組件3包括固定底座13和刻度尺槽14，刻度尺槽14豎直固定置於水平杆9的上表面中間處，刻度尺槽14的內部開有從刻度尺槽14上表面貫通到下表面的貫通孔21，貫通孔21與水平杆9上的連通孔23尺寸相同並連通，刻度尺槽14的前側板27開有從上端面延伸到下端面的前側板開口22，刻度尺槽14左右端面的下邊沿處固定連接有固定底座13，固定底座13的下部固定連接於水平杆9的上表面上；電極微調組件4包括第一擋片15、第二擋片16、微調齒輪17、刻度尺18、微調旋鈕19和連接軸20，第一擋片15固定置於刻度尺槽14的前側板27上端靠近右邊沿處，第二擋片16固定置於刻度尺槽14的後側板26上端靠近右邊沿處，第一擋片15和第二擋片16之間連接有微調齒輪17，連接軸20一端與微調齒輪17固定連接，另一端穿過第二擋片16與微調旋鈕19固定連接，微調旋鈕19能夠控制微調齒輪17轉動，在轉動微調旋鈕19時，動力由連接軸20傳遞至微調齒輪17來帶動微調齒輪17轉動；刻度尺18的下端穿過貫通孔21，再穿過水平杆9上的連通孔23，延伸到水槽1裡，刻度尺18的下端通過電極夾5與電極6固定連接，刻度尺18的右側壁上固定置有鋸齒24，鋸齒23與微調齒輪17嚙合，微調齒輪17轉動帶動刻度尺18上下運動，來控制刻度尺18下端電極6的高度，微調齒輪17能夠使電極6在豎直方向上的位移精度達到1mm，刻度尺槽14的左側壁上置有固定螺栓25，固定螺栓25貫穿刻度尺槽14的左側壁並能夠刻度尺18的左側壁接觸來固定刻度尺18，防止刻度尺18上下滑動。

本實施例在使用時，先在水槽1上選定放置固定支架2的理想高度後，再將定位螺栓12穿過水槽1上邊沿上端的定位孔組11，使定位螺栓12支撐在水槽1上邊沿上端，再緊固水槽1側表面的定位螺栓12，使定位螺栓12與水槽1的側壁緊密接觸，通過上述步驟，完成了固定支架2對水槽1的雙重固定；再將刻度尺18垂直依次穿過刻度尺槽14內的貫通孔21和水平杆9上的連通孔23，深入到水槽1內，轉動微調旋鈕19帶動微調齒輪17轉動，微調齒輪17帶動刻度尺18上下運動來控制刻度尺18下端電極6的高度，待將電極6調整到合適高度後，轉動固定螺栓25來固定刻度尺18，防止刻度尺18上下滑動，然後利用電極6測量水體底邊界層的電導率，由於水體底邊界層極薄，過大的測量間距難以取得足夠的數據樣本，微調齒輪17的調整間距為1mm，通過微調齒輪17在邊界層垂直方向上每隔1mm設置一個監測點，電極6來測試每一監測點的電導率，來取得足夠多的數據樣本，然後通過每一監測點測得的電導率來計算每一監測點的鹽分。