專利名稱：超聲波土壤風(fēng)蝕采集儀的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬一種用于測(cè)定沙塵土壤風(fēng)蝕量的儀器。
背景技術(shù)：
對(duì)風(fēng)沙流中的的飛沙、飛土、飛塵的測(cè)定，是研究風(fēng)沙地貌的形成、變化必須測(cè)量的數(shù)據(jù)之一。同時(shí)對(duì)建立沙漠綠洲防護(hù)林帶和鐵路、公路工程防沙效益，生態(tài)環(huán)境的監(jiān)測(cè)、土壤肥力變化的調(diào)查都有著重要的作用。自上世紀(jì)五十年代中期以來，科技人員在寧夏沙坡頭地區(qū)，對(duì)風(fēng)沙流進(jìn)行了多次觀測(cè)，并作了比較深入的探討。從觀測(cè)的資料來看，風(fēng)沙流具有如下特征①在各種氣流速度下，高程與含沙量(％)對(duì)數(shù)尺度之間有良好的線性關(guān)系，其相關(guān)系數(shù)均在0.95以上，表明含水量沙量隨高度具有指數(shù)關(guān)系；②隨著氣流速度的增大，高于4厘米以上的含沙量相對(duì)增加(個(gè)別除外)，在2-4厘米高程內(nèi)有大致相等的含沙量，其值為20-30％，而40％含沙量的分布高程不一；③在0-20厘米高程內(nèi)，98％以上的含沙量集中在10厘米以下的高程內(nèi)，0-2厘米的含沙量平均為60％。由于影響風(fēng)力輸沙能力的因素比較復(fù)雜，使理論計(jì)算值常與實(shí)測(cè)值有較大的差異，因此直至目前，對(duì)具體地域輸沙率的確定，一般仍延用直接觀測(cè)資料進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析。

發(fā)明內(nèi)容
為了解決風(fēng)力輸沙能力實(shí)測(cè)值與理論計(jì)算值間的差異，為生態(tài)環(huán)境監(jiān)測(cè)提供可靠數(shù)據(jù)，本發(fā)明的目的旨在提供一種超聲波土壤風(fēng)蝕采集儀。通過超聲波傳感器與單片機(jī)數(shù)據(jù)采集計(jì)數(shù)電路，在風(fēng)沙流過程中，由傳感器將多路土壤風(fēng)蝕信息轉(zhuǎn)換成電信號(hào)由數(shù)據(jù)采集計(jì)數(shù)電路輸出，爾后由負(fù)責(zé)處理接口電路及觀測(cè)通過鍵盤輸入信號(hào)，并將處理結(jié)果輸出顯示、打印、存盤，供科技人員研究分析。
本發(fā)明的目的可以通過以下措施來實(shí)現(xiàn)一種超聲波土壤風(fēng)蝕采集儀，是由超聲波傳感器和單片機(jī)數(shù)據(jù)采集計(jì)數(shù)電路構(gòu)成，超聲波傳感器通過輸送線與單片機(jī)數(shù)據(jù)采集計(jì)數(shù)電路接口相接。
上述的單片機(jī)數(shù)據(jù)采集計(jì)數(shù)電路是由232接口、電源開關(guān)、電源、數(shù)據(jù)存貯卡、筆記本電腦、輸送線組成。電源為蓄電池，或太陽能充電器及太陽能電池。
本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)和產(chǎn)生的有益效果是1、本發(fā)明是直讀式和數(shù)據(jù)存貯式。利用超聲波傳感器測(cè)量原理，探頭發(fā)射的超聲波脈沖到達(dá)土壤沙礫界面時(shí)被反射回探頭，通過精確測(cè)量超聲波在土壤沙礫中傳播的時(shí)間來確定被測(cè)侵蝕的厚度，并且通過輸送線由數(shù)據(jù)采集儀將土壤沙礫在風(fēng)力作用下侵蝕厚度的變化轉(zhuǎn)換成電信號(hào)由接口電路輸出，微機(jī)系統(tǒng)將處理結(jié)果顯示、打印、存盤。用實(shí)時(shí)在線自動(dòng)連續(xù)采集數(shù)據(jù)儀，取代了繁瑣、復(fù)雜的觀測(cè)工作；2、超聲波傳感受器與數(shù)據(jù)采集儀相隔幾米至幾十米，從不同的方位、地點(diǎn)觀測(cè)風(fēng)速與輸沙量的變化規(guī)律，可存儲(chǔ)、刪除、查看多個(gè)測(cè)量值，數(shù)據(jù)存儲(chǔ)量大，數(shù)據(jù)的顯存、打印、存盤全部用筆記本電腦操作控制。本發(fā)明體積小，便于攜帶，實(shí)地移動(dòng)方便，可廣泛應(yīng)用于風(fēng)沙地貌學(xué)、生態(tài)學(xué)、氣象學(xué)和防沙工程等方面的應(yīng)用研究；3、超聲波土壤風(fēng)蝕采集儀可以多點(diǎn)布設(shè)，對(duì)局部區(qū)域進(jìn)行全方位的監(jiān)測(cè)；4、本發(fā)明選擇的超聲波傳感器為余姚傳感器廠有限責(zé)任公司生產(chǎn)的946超聲波傳感器。這種傳感器具有高溫測(cè)試功能，顯示分辨率為0.1mm；測(cè)量范圍1.2～500.0mm，測(cè)量精度±(1％+0.1)mmH，使用環(huán)境-10～300℃，工作時(shí)間為長(zhǎng)期。完全適用于土壤風(fēng)蝕、風(fēng)沙流、水蝕觀測(cè)領(lǐng)域。


圖1是本發(fā)明的示意圖具體實(shí)施方式
如圖1所示，一種超聲波土壤風(fēng)蝕采集儀，是由超聲波傳感器1和單片機(jī)數(shù)據(jù)采集計(jì)數(shù)電路2構(gòu)成，超聲波傳感器1安裝在支架上，并分布在各個(gè)測(cè)點(diǎn)上，通過輸送線3與單片機(jī)數(shù)據(jù)采集計(jì)數(shù)電路2接口相接。單片機(jī)數(shù)據(jù)采集計(jì)數(shù)電路2是由232接口4、電源開關(guān)5、電源6、數(shù)據(jù)存貯卡7、筆記本電腦8、輸送線3組成。電源6為蓄電池9。
在一定的氣流作用下(一般風(fēng)速≥3.9m/s的情況下)，開始起沙，超聲波傳感器1探頭發(fā)射的超聲波脈沖到達(dá)土壤沙礫界面時(shí)被反射回探頭，通過精確測(cè)量超聲波在土壤沙礫中傳播的時(shí)間來確定被測(cè)材料的厚度，并且通過輸送線由數(shù)據(jù)采集儀將土壤沙礫在風(fēng)力作用下厚度的變化轉(zhuǎn)換成電信號(hào)由接口電路輸出，微機(jī)系統(tǒng)將處理結(jié)果顯示、打印、存盤。也可以通過接口送入信息服務(wù)系統(tǒng)進(jìn)行匯總、分析，掌握在風(fēng)力作用下，土壤沙礫搬移的規(guī)律和搬沙強(qiáng)度，從而采取措施，從源頭根治風(fēng)沙的危害。
權(quán)利要求
1.一種超聲波土壤風(fēng)蝕采集儀，是由超聲波傳感器(1)和單片機(jī)數(shù)據(jù)采集計(jì)數(shù)電路(2)構(gòu)成，其特征是超聲波傳感器(1)通過輸送線(3)與單片機(jī)數(shù)據(jù)采集計(jì)數(shù)電路(2)接口相接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種超聲波土壤風(fēng)蝕采集儀，其特征是單片機(jī)數(shù)據(jù)采集計(jì)數(shù)電路(2)是由232接口(4)、電源開關(guān)(5)、電源(6)、數(shù)據(jù)存貯卡(7)、筆記本電腦(8)、輸送線(3)組成。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種超聲波土壤風(fēng)蝕采集儀，其特征是電源(6)為蓄電池(9)，或太陽能充電器(10)及太陽能電池(11)。
全文摘要
本發(fā)明屬一種用于測(cè)定沙塵風(fēng)蝕量的儀器。它是由超聲波傳感器和單片機(jī)數(shù)據(jù)采集計(jì)數(shù)電路構(gòu)成。超聲波傳感器通過輸送線與單片機(jī)數(shù)據(jù)采集計(jì)數(shù)電路接口相接。本發(fā)明解決了長(zhǎng)期以來風(fēng)力輸沙理論計(jì)算值常與實(shí)測(cè)值有較大的差異，利用本儀器對(duì)具體地域輸沙率予以確定，利于資料積累。本發(fā)明體積小，便于攜帶，采用的超聲波傳感器靈敏度高，測(cè)量范圍大，可存儲(chǔ)，查看、刪除測(cè)量值，為研究風(fēng)沙地貌的形成、變化規(guī)律提供可靠的科學(xué)數(shù)據(jù)。
文檔編號(hào)G01M9/06GK101086493SQ200610042948
公開日2007年12月12日 申請(qǐng)日期2006年6月7日 優(yōu)先權(quán)日2006年6月7日
發(fā)明者王濤, 趙愛國(guó), 張正偲, 孫慶偉 申請(qǐng)人:中國(guó)科學(xué)院寒區(qū)旱區(qū)環(huán)境與工程研究所