[发明专利]一种雪粒子浓度测量装置及测量方法有效
申请号: | 202110539946.5 | 申请日: | 2021-05-18 |
公开(公告)号: | CN113109226B | 公开(公告)日: | 2023-06-09 |
发明(设计)人: | 孙元春;隋孝民;邓建义;郭晓亮;王国义 | 申请(专利权)人: | 中国铁路设计集团有限公司 |
主分类号: | G01N15/06 | 分类号: | G01N15/06 |
代理公司: | 天津市君砚知识产权代理有限公司 12239 | 代理人: | 刘雅爽 |
地址: | 300000 天津市滨海新区自贸*** | 国省代码: | 天津;12 |
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摘要: | |||
搜索关键词: | 一种 粒子 浓度 测量 装置 测量方法 | ||
本发明公开了一种雪粒子浓度测量装置及测量方法,该装置包括测量支架以及设置在测量支架上的设备箱和传感器,所述传感器用于采集风速值和风压值;所述设备箱中设有控制电路板和电源模块;所述控制电路板包括控制器以及与控制器连接的传输模块;所述控制器连接传感器。所述控制器用于根据风速值和风压值计算雪粒子浓度。该方法基于本装置进行实施,通过采集大量的风速值和风压值,计算参照空气浓度,通过实时采集的风速值和风压值计算混合气体浓度,利用参照空气浓度和混合气体浓度差值得出雪粒子浓度,结构简单,易于实施,测量装置野外极端环境适应能力强,能够保持长期稳定运行。
技术领域
本发明涉及气象观测技术领域,尤其涉及一种雪粒子浓度测量装置及测量方法。
背景技术
风吹雪是指地面上的积雪在风的作用下,再次进入空中运动并降落的现象,风吹雪是我国北方频发的三大雪害之一。随着我国中西部地区基础设施逐步完善,越来越多的公路、铁路穿越风吹雪路段。对空气雪粒子浓度变化进行监测是掌握和评估风吹雪灾害最直接的手段。
目前,国内所用雪粒子浓度测量设备大都为进口产品,其测试原理是基于高精度声压传感器的粒子通量测试系统,存在设备昂贵,量程有限的不足。也有人曾提出基于图像处理技术的雪粒子浓度分析系统,但无法解决系统受环境采光条件影响,或在野外极端条件下数据不准确,甚至无法正常工作的问题。
发明内容
因此,本发明的目的在于提供一种雪粒子浓度测量装置及测量方法,利用该装置简单的结构实现无雪和风吹雪状态下的风速和风压数据采集,利用该测量方法,可以直接计算得出雪粒子密度,降低成本,减少了其他外界条件的影响,易于实施,计算精度高。
为了实现上述目的,本发明的一种雪粒子浓度测量装置,包括:测量支架以及设置在测量支架上的设备箱和传感器,所述传感器用于采集风速值和风压值;所述设备箱中设有控制电路板和电源模块;所述控制电路板包括控制器以及与控制器连接的传输模块;所述控制器连接传感器;所述控制器用于根据风速值和风压值计算雪粒子浓度。
优选的,所述传感器通过线缆连接至设备箱中的控制器;所述传感器包括风速传感器和风压传感器。
在上述任意一项实施例中优选的,所述测量支架包括测杆、T型连杆和传感器横杆,所述侧杆顶部通过转轴与T型连杆相接,所述T型连杆的横轴一端安装定向尾翼,另一侧与传感器横杆相连,所述传感器通过螺丝固定在传感器横杆上。
在上述任意一项实施例中优选的,所述侧杆底部通过底座埋设在地面上;所述底座为混凝土浇筑而成。
在上述任意一项实施例中优选的,所述电源模块包括储能电池,所述控制器与储能电池连接。
在上述任意一项实施例中优选的,所述侧杆的中上部设有电池板支架,所述电池板支架上设置太阳能电池板,所述太阳能电池板连接储能电池。
在上述任意一项实施例中优选的,所述侧杆的中上部设有设备箱支架,所述设备箱支架上安装设备箱。
在上述任意一项实施例中优选的,包括:在无雪时,大量采集风速、风压测量值,计算参照空气密度值;获取风吹雪状态下传感器采集到的风速、风压测量值,计算风吹雪状态下的混合空气密度值;对得出的混合空气密度值与当前风速对应的参照空气密度值进行差值计算,得出雪粒子浓度。
在上述任意一项实施例中优选的,根据如下公式计算无雪或风吹雪状态下的空气密度值:
根据如下公式计算雪粒子浓度值:
σs=σ1-σ0
其中,P表示风压值,v表示风速值,σ1为风吹雪状态下的空气密度值;σ0为参照空气密度值。
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