一种激光散射多高程输沙强度同步测量装置的制作方法

本发明涉及输沙测量装置。

背景技术：

在野外风沙测量，尤其是瞬态风沙流通量的观测研究中，采集仪器有测力传感器、颗粒碰撞传感器(Saltiphone,SENSIT,Safire)、光学测量装置(如LDA，PIV)等，但这些测量装置只能测量某一高度处局部面积的输沙强度或者只能测量整个断面上的输沙率，而无法获得不同高度的输沙强度的同步测量结果，这导致至今仍无法探索瞬态输沙通量沿高度的分布特征及其随时间的变化。

技术实现要素：

本发明目的是：针对现有输沙率测量装置只能进行单点式或断面式测量的缺点，提供一种能同步测量不同高度的输沙强度的实验装置。

本发明的技术方案是：一种激光散射多高程输沙强度同步测量装置，包括多根集沙管、保护箱、设置在保护箱底部的收集槽、及信号处理器，多个集沙管的进沙口设置于不同高度，且集沙管下部伸入保护箱并与收集槽相连，保护箱内对应各集沙管的位置分别设有相应的激光器、光信息接收器及光电转换器，光电转换器与信号处理器信号连接，保护箱内设有真空泵及与外界相通的排气管，工作状态时，真空泵通过排气管排出保护箱内部分空气，使保护箱内形成负压，外界不同高度的沙粒被分别吸入相应的集沙管，保护箱中集沙管内的沙粒遇激光器发射的激光后发生衍射和散射，光信息接受器接收信息并经光电转换器传给信号处理器转换成需要的质量浓度信息。

优选的，所述集沙管从上向下依次分为进沙段、斜管段、直管段及位于保护箱内的激光测沙段。所述集沙管的直管段中部分为金属软管，金属软管两端分别通过固定螺帽与集沙管的直管段连接固定。所述集沙管有15根，且进沙段为外径20mm，内径18mm的不锈钢圆管。

优选的，该装置还包括有固定杆，各集沙管的进沙段分别与该固定杆连接。

激光器测量粒径分布的原理如下：激光器发出的单色光，经光路变换为平面波的平行光，射向光路中间的透光样品池，分散在分散介质中的大小不同颗粒遇光发生不同角度的衍射、散射，衍射、散射后产生的光投向布置在不同方向的光信息接收器(检测器)，经光电转换器将衍射、散射转换的信息传给微机进行处理，转化成粒子的分布信息。

本发明的优点是：

1.本发明采用无接触式测量方式，不会对待测沙粒流造成干扰；散射光能捕捉各个粒径的沙粒信息，测量精度高；能够实现短时间内不同高度输沙强度时间序列的测量，测量结果可用来分析风沙流的时空结构、瞬时输沙强度随高度变化规律等研究。

2.本发明中集沙管的直管段中设置金属软管，可有效防止装置变形和破坏。

附图说明

下面结合附图及实施例对本发明作进一步描述：

图1为本发明的侧面结构示意图；

图2为本发明的俯视结构示意图。

其中：1集沙管；11进沙口；12进沙段；13斜管段；14直管段；15激光测沙段；16金属软管；17固定螺帽

2保护箱；

3收集槽；

4信号处理器；

5激光器；

6光信息接收器；

7光电转换器；

8真空泵；

9排气管；

10固定杆。

具体实施方式

实施例：如图1和图2所示，一种激光散射多高程输沙强度同步测量装置，包括多根集沙管1、保护箱2、设置在保护箱2底部的收集槽3、及信号处理器4，多个集沙管1的进沙口11设置于不同高度，且集沙管1下部伸入保护箱2并与收集槽3相连，保护箱2内对应各集沙管1的位置分别设有相应的激光器5、光信息接收器6及光电转换器7，光电转换器7与信号处理器4信号连接，保护箱2内设有真空泵8及与外界相通的排气管9。

本实施例中，所述集沙管1从上向下依次分为进沙段12、斜管段13、直管段14及位于保护箱2内的激光测沙段15。所述集沙管1有15根，且进沙段12为外径20mm，内径18mm的不锈钢圆管，能测量距地表300mm范围内不同高度的输沙强度。

本实施例中，所述集沙管1的直管段14中部分为金属软管16，金属软管16两端分别通过固定螺帽17与集沙管1的直管段14连接固定。金属软管的设置，可有效防止装置变形和破坏。

本实施例中，该装置还包括有固定杆10，各集沙管1的进沙段12分别与该固定杆10连接。所述固定杆可用来限制装置的转动和移动。

本发明处于工作状态时，真空泵8通过排气管9排出保护箱2内部分空气，使保护箱2内形成负压，外界不同高度的沙粒被分别吸入相应的集沙管1，保护箱2中集沙管1内的沙粒遇激光器5发射的激光后发生衍射和散射，光信息接受器6接收信息并经光电转换器7传给信号处理器4转换成需要的质量浓度信息。

激光器测量粒径分布的原理如下：激光器发出的单色光，经光路变换为平面波的平行光，射向光路中间的透光样品池，分散在分散介质中的大小不同颗粒遇光发生不同角度的衍射、散射，衍射、散射后产生的光投向布置在不同方向的光信息接收器(检测器)，经光电转换器将衍射、散射转换的信息传给微机进行处理，转化成粒子的分布信息。

本发明采用无接触式测量方式，不会对待测沙粒流造成干扰；散射光能捕捉各个粒径的沙粒信息，测量精度高；能够实现短时间内不同高度输沙强度时间序列的测量，测量结果可用来分析风沙流的时空结构、瞬时输沙强度随高度变化规律等研究。

以上仅是本发明的具体应用范例，对本发明的保护范围不构成任何限制。除上述实施例外，本发明还可以有其它实施方式。凡采用等同替换或等效变换形成的技术方案，均落在本发明所要求保护的范围之内。