[发明专利]基于声波转换单方向无积沙式梯度集沙仪

说明书

本发明提供一种基于声波转换单方向无积沙式梯度集沙仪，涉及集沙仪技术领域。集沙仪包括采集管道、声波扩大器、风速传感器和处理器，采集管道包括相互连通的水平段和竖直段，多个声波扩大器安装在每个采集管道的内部，声波扩大器用于承受风沙流中沙粒的撞击，并将撞击产生的声波转化为电信号；风速传感器用于检测进入采集管道的风沙流的速度；处理器用于统计电信号，形成声波图谱，并根据声波图谱和速度统计出进入采集管道的沙粒的数量a和单颗沙粒的质量m，并根据数量a和质量m，计算出沙粒的总质量M。集沙仪能够利用沙粒击打产生的声波，统计出沙粒的数量和质量，实现自动记录采集，使用方便。

技术领域

本发明涉及集沙仪技术领域，具体而言，涉及一种基于声波转换单方向无积沙式梯度集沙仪。

背景技术

荒漠化己经成为当前备受关注的环境问题之一。在荒漠化严重的区域，由于风力的作用，常常会发生土体或沙体的风蚀。关于风蚀对于地表影响的研究，关键在于掌握输沙率、垂直方向风沙流的结构特征、总输沙量与时间和风速之间的关系等风沙运动的规律。而集沙仪作为收集地表沙尘颗粒运动数据的主要仪器，成为了风沙灾害研究领域不可或缺的工具。

现有的集沙仪一般是利用收集盒、桶、袋等容器将运移的沙粒收集起来，之后人工将其带回称重获得数据，其劣势是需要人工定期采集称重，使用不便。

发明内容

本发明的目的包括提供一种基于声波转换单方向无积沙式梯度集沙仪，其能够利用沙粒击打产生的声波，统计出沙粒的数量和质量，实现自动记录采集，使用方便。

本发明的实施例可以这样实现：

本发明提供一种基于声波转换单方向无积沙式梯度集沙仪，基于声波转换单方向无积沙式梯度集沙仪包括：

多个采集管道，采集管道包括相互连通的水平段和竖直段，水平段沿竖直方向排布，竖直段沿水平方向排布，水平段的端部具有进风口，竖直段的端部具有出风口；

多个声波扩大器，安装在每个采集管道的内部，声波扩大器用于承受风沙流中沙粒的撞击，并将撞击产生的声波转化为电信号；

风速传感器，用于检测进入采集管道的风沙流的速度；

处理器，与声波扩大器和风速传感器电连接，处理器用于统计电信号，形成声波图谱，并根据声波图谱和速度统计出进入采集管道的沙粒的数量a和单颗沙粒的质量m，并根据数量a和质量m，计算出沙粒的总质量M。

在可选的实施方式中，水平段和竖直段均为矩形管，多个水平段沿竖直方向依次接触叠放，多个竖直段沿水平方向间隔排布。

在可选的实施方式中，声波扩大器为板状，声波扩大器竖直设置、且连接在水平段与竖直段的交接处。

在可选的实施方式中，声波扩大器的端面面积大于水平段的截面面积。

在可选的实施方式中，基于声波转换单方向无积沙式梯度集沙仪还包括：

称重传感器，安装在出风口；

集沙箱，连接在称重传感器上，集沙箱用于收集进入采集管道的沙粒；

其中，称重传感器用于检测集沙箱中沙粒的质量M1，处理器用于在总质量M与质量M1之间的误差超过预设范围的情况下，判定总质量M统计不正确，重新开始收集统计；还用于在总质量M与质量M1之间的误差未超过预设范围的情况下，判定总质量M统计正确，保存数据。

在可选的实施方式中，集沙箱包括：

侧壁，连接在称重传感器上，侧壁为网状板，侧壁上的网孔的直径小于沙粒的极小直径；

电动底门，连接在侧壁的底部，在称重传感器检测到的质量超过预设极大值的情况下，处理器控制电动底门打开、排出集沙箱中的沙粒。