本實用新型涉及地表風(fēng)蝕研究器材制造技術(shù)領(lǐng)域，尤其是一種便攜式地表沙塵釋放觀測儀。

背景技術(shù)：

定量估算粉塵釋放量有助于評估區(qū)域大氣環(huán)境質(zhì)量及其氣候效應(yīng)。沙粒能否起動直接關(guān)系到沙粒的輸運乃至各種風(fēng)沙地貌的形成，它也是聯(lián)系風(fēng)沙微觀運動機理和宏觀的沙漠遷移的紐帶，同時也是引起地表粉塵釋放的重要物理機制。因此針對地表沙塵釋放的研究一直是相關(guān)研究領(lǐng)域的重要工作。自20世紀(jì)90年代以來，風(fēng)洞被廣泛應(yīng)用于風(fēng)沙動力學(xué)、風(fēng)沙流結(jié)構(gòu)特征以及沙塵釋放、傳輸?shù)妊芯恐?，它可以模擬大氣邊界層的流場特征。是目前公認(rèn)的測量粉塵釋放量和研究沙粒起動規(guī)律的實驗裝置。為了便于直接在野外真實地表上開展實驗，野外移動式風(fēng)洞被多數(shù)研究者采用。但是野外移動式風(fēng)洞比較笨重、成本較高且運輸不便，同時在野外測量時會受到場地的限制，實驗周期較長，往往需要在地勢平坦，且便于人員安裝和操作風(fēng)洞的地方，這就對粉塵釋放和沙粒起動的研究帶來了極大地的不便。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本實用新型針對現(xiàn)有技術(shù)的不足，提出一種便攜式地表沙塵釋放觀測儀，體積小、便于安裝、易于操作且成本較低，可應(yīng)用在那些風(fēng)洞難以安裝的復(fù)雜地形，可同時進(jìn)行地表小顆粒(粉塵)釋放的測量和大顆粒(沙粒)的起動規(guī)律研究，適合分析和研究不同地表上的沙塵能力及相應(yīng)的物理機制。

為了實現(xiàn)上述實用新型目的，本實用新型提供以下技術(shù)方案：

一種便攜式地表沙塵釋放觀測儀，包括箱體、進(jìn)風(fēng)設(shè)備、傳送結(jié)構(gòu)和檢測設(shè)備，所述進(jìn)風(fēng)設(shè)備和所述檢測設(shè)備安裝在所述箱體上，

所述傳送設(shè)備包括傳送帶，所述傳送帶與所述箱體底板平行，

箱體底板上開有進(jìn)沙塵口。

進(jìn)一步地，所述進(jìn)風(fēng)設(shè)備包括風(fēng)機，所述風(fēng)機安裝在所述箱體外頂部，其出風(fēng)口與所述箱體內(nèi)部連通，

所述檢測設(shè)備包括粉塵監(jiān)測儀和氣體質(zhì)量流量計，所述粉塵監(jiān)測儀安裝在所述箱體外頂部，所述氣體質(zhì)量流量計安裝在所述風(fēng)機的出風(fēng)口與所述箱體之間，

在所述箱體外頂部還安裝有排塵口。

進(jìn)一步地，所述進(jìn)風(fēng)設(shè)備還包括氣體分布器，所述氣體分布器安裝在所述箱體頂部，所述氣體質(zhì)量流量計安裝在所述風(fēng)機出風(fēng)口與所述氣體分布器之間。

進(jìn)一步地，所述排塵口安裝在所述箱體頂部、位于所述從動滾筒的上方。

進(jìn)一步地，所述進(jìn)風(fēng)設(shè)備為進(jìn)氣口，所述進(jìn)氣口安裝在所述箱體頂部，在所述進(jìn)氣口上安裝有防塵網(wǎng)，

所述檢測設(shè)備包括安裝在所述箱體上的粉塵監(jiān)測儀和光學(xué)傳感器，所述光學(xué)傳感器安裝在所述箱體內(nèi)、所述傳動帶下方，所述光學(xué)傳感器和所述粉塵監(jiān)測儀與計算機通訊。

進(jìn)一步地，在所述傳送帶運動方向的前方安裝有擋沙網(wǎng)，所述擋沙網(wǎng)水平設(shè)置覆蓋所述傳送帶端部與所述箱體之間的空間。

進(jìn)一步地，還包括集沙盒，所述集沙盒可拆卸式安裝在所述箱體上、位于所述傳送帶下半部運動方向的前方下方。

進(jìn)一步地，所述箱體位于所述傳送帶下半部運動方向之前和之后的兩端端面均為弧形面，所述弧形面所在軸心沿水平向延伸。

進(jìn)一步地，所述箱體有兩個，兩個所述箱體之間設(shè)有豎向分隔板，

一個所述箱體的傳送結(jié)構(gòu)前端設(shè)有擋沙網(wǎng)且該箱體頂端安裝的所述進(jìn)風(fēng) 設(shè)備為進(jìn)氣口、另一個所述箱體頂端進(jìn)風(fēng)設(shè)備上安裝有氣體質(zhì)量流量計。

本實用新型一種便攜式地表沙塵釋放觀測儀，具有以下有益效果：

1、本實用新型用便攜式地表沙塵釋放觀測儀代替了傳統(tǒng)的野外移動式風(fēng)洞，極大節(jié)省了成本；

2、結(jié)構(gòu)簡單，操作方便，實用性強，體積較小，可快速進(jìn)行野外實驗，特別是在那些風(fēng)洞難以安裝的復(fù)雜地形；

3、內(nèi)部流場均勻穩(wěn)定，既可測量典型地表的粉塵釋放通量，獲得地表潛在粉塵釋放量的直接觀測數(shù)據(jù)，又可以研究同一地表的沙粒起動規(guī)律，以便于對引起當(dāng)?shù)厣硥m釋放的物理機制進(jìn)行分析和研究。

附圖說明

圖1為本實用新型所述一種便攜式地表沙塵釋放觀測儀的第三種結(jié)構(gòu)的示意圖；

圖2為本實用新型所述一種便攜式地表沙塵釋放觀測儀的第一種結(jié)構(gòu)的傳送帶與地表位置關(guān)系示意圖；

圖3為本實用新型所述一種便攜式地表沙塵釋放觀測儀的第二種結(jié)構(gòu)的傳送帶、地表與擋沙網(wǎng)之間位置關(guān)系的示意圖；

圖4為本實用新型所述一種便攜式地表沙塵釋放觀測儀的第二種結(jié)構(gòu)中傳送帶運動時其底部與地面之間的速度梯度示意圖，

其中，131為被釋放的沙塵顆粒；132為地表上的沙塵顆粒；133為速度梯度；

圖5為本實用新型所述一種便攜式地表沙塵釋放觀測儀的內(nèi)部俯視示意圖。

具體實施方式

下面結(jié)合附圖對本實用新型進(jìn)行詳細(xì)描述，本部分的描述僅是示范性和解釋性，不應(yīng)對本實用新型的保護(hù)范圍有任何的限制作用。

如圖1-5所示的一種便攜式地表沙塵釋放觀測儀，包括箱體、進(jìn)風(fēng)設(shè)備、傳送結(jié)構(gòu)和檢測設(shè)備，進(jìn)風(fēng)設(shè)備和檢測設(shè)備安裝在箱體上，

箱體的傳送設(shè)備包括傳送帶、主動滾筒和從動滾筒，主動滾筒和從動滾筒平行設(shè)置，且二者兩端均分別與箱體兩個側(cè)壁連接，傳送帶纏繞在主動滾筒和從動滾筒外部，傳送帶與箱體底板17平行，箱體底板17上開有進(jìn)沙塵口，在箱體外部設(shè)置有沿進(jìn)沙塵口外沿延伸的密封層21，該密封層21可為帆布條，排出外界沙塵干擾。箱體內(nèi)壁或外壁上可設(shè)置加強筋以提高穩(wěn)定性。箱體兩側(cè)可用鋼化玻璃制成，便于用高速攝影機拍攝粉塵釋放和沙粒起動情況。在箱體(整個設(shè)備)底部可以安裝四個可調(diào)節(jié)高度的地腳螺栓。在保證穩(wěn)定性的前提下調(diào)節(jié)傳送帶到地表的高度。用沙灘車輸運觀測儀，可在不同地表快速得進(jìn)行野外實驗。

集沙盒可拆卸式安裝在箱體上，位于傳送帶下半部運動方向的前方下方。箱體位于傳送帶下半部運動方向之前和之后的兩端端面均為弧形面，弧形面所在軸心沿水平向延伸。

本實用新型可設(shè)計成三種結(jié)構(gòu)，

第一種結(jié)構(gòu)：

進(jìn)風(fēng)設(shè)備包括風(fēng)機2，風(fēng)機2安裝在箱體1外頂部，其出風(fēng)口與箱體1內(nèi)部連通，在風(fēng)機2的進(jìn)風(fēng)口處安裝有過濾海綿以凈化空氣，

檢測設(shè)備包括粉塵監(jiān)測儀9和氣體質(zhì)量流量計3，粉塵監(jiān)測儀9安裝在箱體1外頂部，氣體質(zhì)量流量計3安裝在風(fēng)機2的出風(fēng)口與箱體1之間，

在箱體1外頂部還安裝有排塵口10。

進(jìn)風(fēng)設(shè)備還包括氣體分布器5，氣體分布器5安裝在箱體1頂部，氣體質(zhì)量流量計3安裝在風(fēng)機2出風(fēng)口與氣體分布器5之間，氣體分布器5與氣體質(zhì)量流量計3通過法蘭4連接。

排塵口10安裝在箱體1頂部、位于從動滾筒11的上方。

本實用新型為第一種結(jié)構(gòu)時，用于測量地表15粉塵釋放量，具體方法如下：

實驗開始前，先將本實用新型放置在光滑的膠合板上，用歐文傳感器測量不同轉(zhuǎn)速下的風(fēng)剪切力，測量數(shù)據(jù)由計算機18記錄。

將本實用新型放置在待測表面，外部24V直流電源19帶動主動滾筒25(其轉(zhuǎn)速大小由計算機控制)，進(jìn)而帶動傳送帶12和從動滾筒11運動。傳送帶12表面120可以設(shè)置不同的粗糙度，且傳送帶與地面平行。在傳送帶運動過程中，其底部與地面之間存在速度梯度，在表面上形成剪切力，引起粉塵釋放。從風(fēng)機2進(jìn)入箱體1的氣體與粉塵充分混合，由箱體1頂部的粉塵監(jiān)測儀每隔一秒測定一次粉塵濃度?；旌虾蟮臍怏w和粉塵由排塵口10排出，并由集沙盒收集，該集沙盒通過管道與箱體1連接。實驗開始前后都要用凈風(fēng)“清洗”箱體1內(nèi)部，防止內(nèi)部粉塵干擾實驗結(jié)果。

在實驗過程中，主動滾筒25轉(zhuǎn)速最終的設(shè)定值要分幾步達(dá)到(4-6步)，每一步持續(xù)兩分鐘左右，最終得到不同地表某段時間內(nèi)的轉(zhuǎn)速、摩阻速度、粉塵濃度、粉塵釋放通量之間的關(guān)系。

第二種結(jié)構(gòu)：

進(jìn)風(fēng)設(shè)備為進(jìn)氣口7，進(jìn)氣口7安裝在箱體26頂部，在進(jìn)氣口7上安裝有防塵網(wǎng)6，

檢測設(shè)備包括安裝在箱體26上的粉塵監(jiān)測儀8和光學(xué)傳感器20，光學(xué)傳感器20安裝在箱體26內(nèi)壁上、傳動帶13下方，光學(xué)傳感器20和粉塵監(jiān)測儀8與計算機18通訊，檢測沙粒起動和顆粒濃度，必要時可用高速攝影機拍攝起動過程，也可以放置皮托管測量風(fēng)速。傳送帶13表面130可以設(shè)置不同的粗糙度。

在傳送帶13運動方向的前方安裝有擋沙網(wǎng)23，擋沙網(wǎng)23水平設(shè)置覆蓋傳送帶端部與箱體26之間的空間，擋沙網(wǎng)23與主動滾筒24和從動滾筒14軸心在同一平面內(nèi)，防止沙粒進(jìn)入傳送帶上部。

本實用新型第二種結(jié)構(gòu)用于研究地表15沙粒的起動規(guī)律。

第三種結(jié)構(gòu)：

本結(jié)構(gòu)中箱體有兩個，分別為箱體1和箱體26，二者之間設(shè)有豎向分隔板16，

箱體26的傳送結(jié)構(gòu)前端設(shè)有擋沙網(wǎng)23且該箱體26頂端安裝的進(jìn)風(fēng)設(shè)備為進(jìn)氣口7、箱體1頂端進(jìn)風(fēng)設(shè)備上安裝有氣體質(zhì)量流量計3。實際上是將第一種結(jié)構(gòu)和第二種結(jié)構(gòu)結(jié)合在一起。

本實用新型一種便攜式地表沙塵釋放觀測儀，具有以下有益效果：

1、本實用新型用便攜式地表沙塵釋放觀測儀代替了傳統(tǒng)的野外移動式風(fēng)洞，極大節(jié)省了成本；

2、結(jié)構(gòu)簡單，操作方便，實用性強，體積較小，可快速進(jìn)行野外實驗，特別是在那些風(fēng)洞難以安裝的復(fù)雜地形；

3、內(nèi)部流場均勻穩(wěn)定，既可測量典型地表的粉塵釋放通量，獲得地表潛在粉塵釋放量的直接觀測數(shù)據(jù)，又可以研究同一地表的沙粒起動規(guī)律，以便于對引起當(dāng)?shù)厣硥m釋放的物理機制進(jìn)行分析和研究。