一種雷射散射多高程輸沙強度同步測量裝置的製作方法
2023-05-23 05:41:36 2
本發明涉及輸沙測量裝置。
背景技術：
在野外風沙測量，尤其是瞬態風沙流通量的觀測研究中，採集儀器有測力傳感器、顆粒碰撞傳感器(Saltiphone,SENSIT,Safire)、光學測量裝置(如LDA，PIV)等，但這些測量裝置只能測量某一高度處局部面積的輸沙強度或者只能測量整個斷面上的輸沙率，而無法獲得不同高度的輸沙強度的同步測量結果，這導致至今仍無法探索瞬態輸沙通量沿高度的分布特徵及其隨時間的變化。
技術實現要素：
本發明目的是：針對現有輸沙率測量裝置只能進行單點式或斷面式測量的缺點，提供一種能同步測量不同高度的輸沙強度的實驗裝置。
本發明的技術方案是：一種雷射散射多高程輸沙強度同步測量裝置，包括多根集沙管、保護箱、設置在保護箱底部的收集槽、及信號處理器，多個集沙管的進沙口設置於不同高度，且集沙管下部伸入保護箱並與收集槽相連，保護箱內對應各集沙管的位置分別設有相應的雷射器、光信息接收器及光電轉換器，光電轉換器與信號處理器信號連接，保護箱內設有真空泵及與外界相通的排氣管，工作狀態時，真空泵通過排氣管排出保護箱內部分空氣，使保護箱內形成負壓，外界不同高度的沙粒被分別吸入相應的集沙管，保護箱中集沙管內的沙粒遇雷射器發射的雷射後發生衍射和散射，光信息接受器接收信息並經光電轉換器傳給信號處理器轉換成需要的質量濃度信息。
優選的，所述集沙管從上向下依次分為進沙段、斜管段、直管段及位於保護箱內的雷射測沙段。所述集沙管的直管段中部分為金屬軟管，金屬軟管兩端分別通過固定螺帽與集沙管的直管段連接固定。所述集沙管有15根，且進沙段為外徑20mm，內徑18mm的不鏽鋼圓管。
優選的，該裝置還包括有固定杆，各集沙管的進沙段分別與該固定杆連接。
雷射器測量粒徑分布的原理如下：雷射器發出的單色光，經光路變換為平面波的平行光，射向光路中間的透光樣品池，分散在分散介質中的大小不同顆粒遇光發生不同角度的衍射、散射，衍射、散射後產生的光投向布置在不同方向的光信息接收器(檢測器)，經光電轉換器將衍射、散射轉換的信息傳給微機進行處理，轉化成粒子的分布信息。
本發明的優點是：
1.本發明採用無接觸式測量方式，不會對待測沙粒流造成幹擾；散射光能捕捉各個粒徑的沙粒信息，測量精度高；能夠實現短時間內不同高度輸沙強度時間序列的測量，測量結果可用來分析風沙流的時空結構、瞬時輸沙強度隨高度變化規律等研究。
2.本發明中集沙管的直管段中設置金屬軟管，可有效防止裝置變形和破壞。
附圖說明
下面結合附圖及實施例對本發明作進一步描述：
圖1為本發明的側面結構示意圖；
圖2為本發明的俯視結構示意圖。
其中：1集沙管；11進沙口；12進沙段；13斜管段；14直管段；15雷射測沙段；16金屬軟管；17固定螺帽
2保護箱；
3收集槽；
4信號處理器；
5雷射器；
6光信息接收器；
7光電轉換器；
8真空泵；
9排氣管；
10固定杆。
具體實施方式
實施例：如圖1和圖2所示，一種雷射散射多高程輸沙強度同步測量裝置，包括多根集沙管1、保護箱2、設置在保護箱2底部的收集槽3、及信號處理器4，多個集沙管1的進沙口11設置於不同高度，且集沙管1下部伸入保護箱2並與收集槽3相連，保護箱2內對應各集沙管1的位置分別設有相應的雷射器5、光信息接收器6及光電轉換器7，光電轉換器7與信號處理器4信號連接，保護箱2內設有真空泵8及與外界相通的排氣管9。
本實施例中，所述集沙管1從上向下依次分為進沙段12、斜管段13、直管段14及位於保護箱2內的雷射測沙段15。所述集沙管1有15根，且進沙段12為外徑20mm，內徑18mm的不鏽鋼圓管，能測量距地表300mm範圍內不同高度的輸沙強度。
本實施例中，所述集沙管1的直管段14中部分為金屬軟管16，金屬軟管16兩端分別通過固定螺帽17與集沙管1的直管段14連接固定。金屬軟管的設置，可有效防止裝置變形和破壞。
本實施例中，該裝置還包括有固定杆10，各集沙管1的進沙段12分別與該固定杆10連接。所述固定杆可用來限制裝置的轉動和移動。
本發明處於工作狀態時，真空泵8通過排氣管9排出保護箱2內部分空氣，使保護箱2內形成負壓，外界不同高度的沙粒被分別吸入相應的集沙管1，保護箱2中集沙管1內的沙粒遇雷射器5發射的雷射後發生衍射和散射，光信息接受器6接收信息並經光電轉換器7傳給信號處理器4轉換成需要的質量濃度信息。
雷射器測量粒徑分布的原理如下：雷射器發出的單色光，經光路變換為平面波的平行光，射向光路中間的透光樣品池，分散在分散介質中的大小不同顆粒遇光發生不同角度的衍射、散射，衍射、散射後產生的光投向布置在不同方向的光信息接收器(檢測器)，經光電轉換器將衍射、散射轉換的信息傳給微機進行處理，轉化成粒子的分布信息。
本發明採用無接觸式測量方式，不會對待測沙粒流造成幹擾；散射光能捕捉各個粒徑的沙粒信息，測量精度高；能夠實現短時間內不同高度輸沙強度時間序列的測量，測量結果可用來分析風沙流的時空結構、瞬時輸沙強度隨高度變化規律等研究。
以上僅是本發明的具體應用範例，對本發明的保護範圍不構成任何限制。除上述實施例外，本發明還可以有其它實施方式。凡採用等同替換或等效變換形成的技術方案，均落在本發明所要求保護的範圍之內。