一种土壤风蚀可蚀性测试系统及方法
【专利摘要】本发明公开了一种土壤风蚀可蚀性测试系统，包括试验风洞，试验风洞包括依次设置的风扇段、过渡段、整流段、收缩段、试验段和扩散段，风扇段内设置有风扇，风扇段前侧设置有电动机，风扇与电动机的输出轴固定连接，整流段内设置有阻尼网和蜂窝器；还包括控制计算机、风速传感器、粉尘检测仪、控制器和变频器，风速传感器设置在试验段的首端，粉尘检测仪检测点设置在试验段尾端，变频器与控制器连接，电动机与变频器连接，控制器通过通信模块与控制计算机连接；本发明还公开了一种土壤风蚀可蚀性测试方法。本发明设计新颖合理，实现方便，自动化程度高，能够更准确、更全面地反映土壤风蚀对不同风速的敏感程度，实用性强，便于推广使用。
【专利说明】
一种土壤风蚀可蚀性测试系统及方法
技术领域
[0001] 本发明属于土壤特性测定表征技术领域，具体涉及一种土壤风蚀可蚀性测试系统 及方法。
【背景技术】
[0002] 土壤风蚀指土壤颗粒或沙粒在气流冲击作用下脱离地表，被搬运和堆积的一系列 过程。土壤风蚀可蚀性是土壤对于气流冲击的敏感程度，决定着风蚀发生的难易程度。土壤 风蚀可蚀性受到土壤湿度、团聚体、土壤结皮、地表粗糙度等土壤理化性质的控制。土壤风 蚀可蚀性是风蚀研究的重要内容，充分认识土壤风蚀可蚀性的变化规律，是有效实施风蚀 控制措施，降低土壤风蚀可蚀性，防治风蚀发生，减轻风沙灾害的基础。同时，准确监测土壤 风蚀可蚀性，也是进行风蚀预报和风蚀风险评价的保证。
[0003] 目前可以测定和评价土壤风蚀可蚀性的方法主要有：
[0004] 1. 土壤性质测定法:指选择团聚体粒径分布、团聚体稳定性、地表粗糙度、地表结 皮率、结皮强度、可蚀性颗粒、土壤湿度等风蚀可蚀性影响因素之一作为评价指标，对其进 行测定以评价土壤风蚀可蚀性。由于土壤风蚀可蚀的复杂性，选取某一影响因素不能全面 反映风蚀过程中表现了的土壤风蚀可蚀性，特别是不同条件下起决定性作用的因素并不相 同。因此，使用该方法并不能准确地评价土壤风蚀可蚀性。
[0005] 2.模拟试验测定法:利用风洞等设施产生的气流对土壤进行吹蚀，通过监测控制 条件下被侵蚀土壤的量来评价土壤风蚀可蚀性。该方法通过设定不同的风速(如2m/s，5m/ s，10m/s，20m/s等），对土壤持续吹蚀一段时间（如lOmin，20min，30min等），试验过程中使用 集沙仪对风蚀产生的沙尘收集，在试验结束后对其称重，得到土壤风蚀量，进而计算土壤风 蚀强度。因此，该方法不能很好地反映风蚀可蚀性的动态性和连续性。
[0006] 由于以上两种方面存在的不足，在一定程度上影响了土壤风蚀可蚀性评价准确 性。因此，亟需一种简单实用、可操作性强、能够全面反映土壤风蚀可蚀性的测定方法。
【发明内容】
[0007] 本发明所要解决的技术问题在于针对上述现有技术中的不足，提供一种结构简 单、设计新颖合理、实现方便、自动化程度高、实用性强，使用效果好，便于推广使用的土壤 风蚀可蚀性测试系统。
[0008] 为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是:一种土壤风蚀可蚀性测试系统， 包括试验风洞，所述试验风洞包括依次设置的风扇段、过渡段、整流段、收缩段、试验段和扩 散段，所述风扇段内设置有风扇，所述风扇段前侧设置有用于带动风扇旋转的电动机，所述 风扇与电动机的输出轴固定连接，所述整流段内设置有阻尼网和蜂窝器;其特征在于:还包 括控制计算机、风速传感器、粉尘检测仪、控制器和变频器，所述风速传感器设置在试验段 的首端，所述粉尘检测仪检测点设置在试验段的尾端，所述变频器与控制器连接，所述电动 机与变频器连接，所述控制器通过通信模块与控制计算机连接。
[0009] 上述的一种土壤风蚀可蚀性测试系统，其特征在于:所述粉尘检测仪为美国TSI公 司生产的型号为DUSTTRAK II 8533的粉尘检测仪。
[0010] 上述的一种土壤风蚀可蚀性测试系统，其特征在于：所述控制器为可编程逻辑控 制器。
[0011] 上述的一种土壤风蚀可蚀性测试系统，其特征在于:所述变频器为施耐德ATV312 变频器。
[0012] 上述的一种土壤风蚀可蚀性测试系统，其特征在于:所述通信模块为串口转以太 网通信模块。
[0013]本发明还提供了一种方法步骤简单、实现方便、自动化程度高、能够更准确更全面 地反映土壤风蚀对不同风速的敏感程度的土壤风蚀可蚀性测试方法，其特征在于，该方法 包括以下步骤：
[0014]步骤一、参数设置:操作控制计算机，设置最大测试风速vmax和粉尘通量阈值系数 k；
[0015]步骤二、测试粉尘通量背景值，具体过程为：
[0016] 步骤201、控制器通过变频器对电动机进行变频调速，电动机带动风扇旋转，使试 验段的风速从0以风速步长Λν递增，每个风速持续时间1，直到风速增大到达到或超过最大 测试风速v max;每个风速下，风速传感器对试验段首端的风速进行实时检测得到实测风速， 粉尘检测仪对试验段尾端的粉尘浓度进行实时检测得到粉尘浓度，控制器对每个风速下的 实测风速和粉尘浓度进行周期性采样，并将采样得到的实测风速和粉尘浓度传输给控制计 算机，控制计算机对每次采样得到的实测风速和粉尘浓度进行存储；
[0017] 步骤202、控制计算机根据公式
计算得到当前试验环境下第i 个风速Vi对应的粉尘通量背景值fo,i，其中，Ci,r为第i个风速 Vi时第r次采样得到的粉尘浓 度，Vi,r为第i个风速Vi时第r次采样得到的实测风速，r的取值为1~h的自然数，h为步骤201 中控制器对第i个风速^下的实测风速和粉尘浓度进行周期性采样的采样总次数且取值为 大于1的自然数，i的取值为1~η的自然数，η为最大测试风速v max除以风速步长Λν的商进一 取整的值；
[0018] 步骤三、放置被测试土壤:将装有被测试土壤的试验土槽置于试验段内中间位置 处；
[0019] 步骤四、土壤风蚀模拟试验及数据采集:控制器通过变频器对电动机进行变频调 速，电动机带动风扇旋转，使试验段的风速从〇以风速步长Λν开始逐步递增，使气流吹蚀被 测试土壤产生粉尘;风速递增过程中，风速传感器对试验段首端的风速进行实时检测得到 实测风速，粉尘检测仪对试验段尾端的粉尘浓度进行实时检测得到粉尘浓度;风速每递增 Λν，控制器都对实测风速和粉尘浓度进行周期性采样，根据每次采样得到的实测风速和粉 尘浓度计算得到粉尘通量，并将计算得到的粉尘通量与根据该风速对应的粉尘通量背景值 计算得到的粉尘通量阈值进行比较，当计算得到的粉尘通量小于粉尘通量阈值时，该风速 维持时间1后继续以风速步长Λν递增；当计算得到的粉尘通量大于等于粉尘通量阈值时， 风速维持在当前风速继续吹蚀被测试土壤，直至计算得到的粉尘通量再次小于粉尘通量阈 值时，风速继续以风速步长Λν递增;直至风速增大到达到或超过最大测试风速Vmax;其中， 风速递增到第i个风速^时，控制器根据第j次采样得到的实测风速和粉尘浓度计算 得到粉尘通量采用的计算公式为fu = cu · VU，j为采样次数且取值为1~m的自然数， m为控制器对第i个风速Vl下的实测风速和粉尘浓度进行周期性采样的采样总次数且取值 为大于1的自然数;风速递增到第i个风速^时，控制器根据该风速对应的粉尘通量背景值 计算得到的粉尘通量阈值h采用的计算机公式为h = k · fM;同时，控制器将每次采样的时 间、每次采样得到的实测风速、每次采样得到的粉尘浓度和每次风速维持时间传输给控制 计算机，控制计算机对每次采样的时间、每次采样得到的实测风速、每次采样得到的粉尘浓 度和每次风速维持时间进行存储；
[0020] 步骤五、绘制被测试土壤的风蚀可蚀性特征曲线:控制计算机以时间t为横坐标， 风速v为纵坐标建立直角坐标系，并将步骤四中存储的每次采样的时间和每次采样得到的 实测风速对应的点绘制到直角坐标系中，再连接绘制到直角坐标系中的各个点，得到被测 试土壤的风蚀可蚀性特征曲线；
[0021] 步骤六、计算被测试土壤的风蚀可蚀性特征参数，具体过程为：
[0022]步骤601、控制计算机将步骤四中存储的粉尘通量首次大于等于粉尘通量阈值时 的风速确定为风蚀启动风速；
[0023]步骤602、控制计算机将步骤四中存储的每次风速维持时间累加，得到风速从0增 大到达到或超过最大测试风速vmax的时间D，并根据D判断土壤的风蚀可蚀性，D值越大表示 土壤的风蚀可蚀性越高。
[0024] 上述的方法，其特征在于:步骤602之后还包括步骤603、所述控制计算机还根据公 式
计算得到被测试土壤的风蚀强度Q，其中，S_为试验段 的横截面积，Sd?为被测试土壤的暴露面积。
[0025] 上述的方法，其特征在于:步骤一中所述Vmax的取值为15m/s~30m/s。
[0026] 上述的方法，其特征在于:步骤一中所述k的取值为2~10。
[0027] 上述的方法，其特征在于:步骤201和步骤四中所述风速步长Λν的取值为lm/s~ 3m/s〇
[0028] 上述的方法，其特征在于:步骤201和步骤四中所述1的取值为5s~30s。
[0029] 本发明与现有技术相比具有以下优点：
[0030] 1、本发明土壤风蚀可蚀性测试系统的结构简单，设计新颖合理，实现方便。
[0031] 2、本发明对土壤风蚀可蚀性测试的试验过程在设置好参数后，不需要人为调整， 能够自动完成土壤风蚀可蚀性的测试，提高了试验过程的自动化程度，能够一次完成不同 风速下的土壤风蚀试验。
[0032] 3、本发明的试验风速在试验过程中能够连续变化，能够更准确地反映土壤风蚀对 风速变化的响应。
[0033] 4、本发明能够绘制出土壤的风蚀可蚀性特征曲线，能够较为全面地反映风蚀过程 中土壤对不同风速的敏感程度。
[0034] 5、本发明土壤风蚀可蚀性测试方法的方法步骤简单，实现方便，能够获得风蚀启 动风速、风速从0增大到达到或超过最大测试风速的时间、被测试土壤的风蚀强度三个参 数，进而对土壤风蚀可蚀性进行定量评价。
[0035] 6、本发明的实用性强，使用效果好，便于推广使用。
[0036]综上所述，本发明的设计新颖合理，实现方便，自动化程度高，能够更准确、更全面 地反映土壤风蚀对不同风速的敏感程度，实用性强，使用效果好，便于推广使用。
[0037] 下面通过附图和实施例，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。
【附图说明】
[0038] 图1为本发明土壤风蚀可蚀性测试系统的结构示意图。
[0039] 图2为本发明控制器与其他各元件的电路连接框图。
[0040] 图3为本发明土壤风蚀可蚀性测试方法的方法流程框图。
[0041 ]图4为本发明绘制得到的被测试土壤的风蚀可蚀性特征曲线图。
[0042]附图标记说明：
[0043] 1一风洞； 1-1一风扇段； 1-2-过渡段；
[0044] 1-3-整流段； 1-4 一收缩段； 1-5-试验段；
[0045] ^ 一扩散段； 1-7-风扇； 1-8-电动机；
[0046] 1-9 一阻尼网； 1-10-蜂窝器； 2-控制计算机；
[0047] 3 一风速传感器； 4 一粉尘检测仪； 5-控制器；
[0048] 6-变频器； 7-通信模块。
【具体实施方式】
[0049] 如图1和图2所示，本发明的土壤风蚀可蚀性测试系统，包括试验风洞1，所述试验 风洞1包括依次设置的风扇段1-1、过渡段1-2、整流段1-3、收缩段1-4、试验段1-5和扩散段 1-6,所述风扇段1-1内设置有风扇1-7,所述风扇段1-1前侧设置有用于带动风扇1-7旋转的 电动机1-8,所述风扇1-7与电动机1-8的输出轴固定连接，所述整流段1-3内设置有阻尼网 1-9和蜂窝器1-10;还包括控制计算机2、风速传感器3、粉尘检测仪4、控制器5和变频器6,所 述风速传感器3设置在试验段1-5的首端，所述粉尘检测仪4检测点设置在试验段1-5的尾 端，所述变频器6与控制器5连接，所述电动机1-8与变频器6连接，所述控制器5通过通信模 块7与控制计算机2连接。
[0050] 本实施例中，所述粉尘检测仪4为美国TSI公司生产的型号为DUSTTRAK II 8533的 粉尘检测仪。
[0051 ]本实施例中，所述控制器5为可编程逻辑控制器。
[0052]本实施例中，所述变频器6为施耐德ATV312变频器。
[0053]本实施例中，所述通信模块7为串口转以太网通信模块。
[0054]如图3所示，本发明的土壤风蚀可蚀性测试方法，包括以下步骤：
[0055] 步骤一、参数设置:操作控制计算机2，设置最大测试风速vmax和粉尘通量阈值系数 k；
[0056] 其中，最大测试风速Vmax单位为m/s;
[0057] 步骤二、测试粉尘通量背景值，具体过程为：
[0058] 步骤201、控制器5通过变频器6对电动机1-8进行变频调速，电动机1-8带动风扇1-7旋转，使试验段1-5的风速从0以风速步长Λν递增，每个风速持续时间1，直到风速增大到 达到或超过最大测试风速v max;每个风速下，风速传感器3对试验段1-5首端的风速进行实时 检测得到实测风速，粉尘检测仪4对试验段1-5尾端的粉尘浓度进行实时检测得到粉尘浓 度，控制器5对每个风速下的实测风速和粉尘浓度进行周期性采样，并将采样得到的实测风 速和粉尘浓度传输给控制计算机2,控制计算机2对每次采样得到的实测风速和粉尘浓度进 行存储；
[0059] 其中，风速步长Λν单位为m/s;
[0060] 步骤202、控制计算机2根据公式
汁算得到当前试验环境下第 i个风速vi对应的粉尘通量背景值f〇,i(单位为mg/m2 · s)，其中，ci,r为第i个风速Vi时第r次 采样得到的粉尘浓度，Vi单位为m/s，ci,r单位为mg/m3，vi,r为第i个风速Vi时第r次采样得到 的实测风速，vi ,r单位为m/s，r的取值为1~h的自然数，h为步骤201中控制器5对第i个风速 Vl下的实测风速和粉尘浓度进行周期性采样的采样总次数且取值为大于1的自然数，i的取 值为1~η的自然数，η为最大测试风速v max除以风速步长Λν的商进一取整的值；
[0061] 步骤三、放置被测试土壤:将装有被测试土壤的试验土槽置于试验段1-5内中间位 置处；
[0062]步骤四、土壤风蚀模拟试验及数据采集:控制器5通过变频器6对电动机1-8进行变 频调速，电动机1-8带动风扇1-7旋转，使试验段1-5的风速从0以风速步长Λν开始逐步递 增，使气流吹蚀被测试土壤产生粉尘;风速递增过程中，风速传感器3对试验段1-5首端的风 速进行实时检测得到实测风速，粉尘检测仪4对试验段1-5尾端的粉尘浓度进行实时检测得 到粉尘浓度;风速每递增Λν，控制器5都对实测风速和粉尘浓度进行周期性采样，根据每次 采样得到的实测风速和粉尘浓度计算得到粉尘通量，并将计算得到的粉尘通量与根据该风 速对应的粉尘通量背景值计算得到的粉尘通量阈值进行比较，当计算得到的粉尘通量小于 粉尘通量阈值时，该风速维持时间1后继续以风速步长Λν递增；当计算得到的粉尘通量大 于等于粉尘通量阈值时，风速维持在当前风速继续吹蚀被测试土壤，随着吹蚀的进行，被测 试土壤表面被当前风速移动的粉尘颗粒减少，进而引起粉尘通量降低，直至计算得到的粉 尘通量再次小于粉尘通量阈值时，风速继续以风速步长Λν递增;直至风速增大到达到或超 过最大测试风速 Vmax;其中，风速递增到第i个风速^时，控制器5根据第j次采样得到的实测 风速vi,j和粉尘浓度ci,j计算得到粉尘通量fi,j(单位为mg/m 2 · s)采用的计算公式为fi,j = ci, j · vi, j，j为采样次数且取值为1~m的自然数，m为控制器5对第i个风速vi下的实测风速 和粉尘浓度进行周期性采样的采样总次数且取值为大于1的自然数;风速递增到第i个风速 ^时，控制器5根据该风速对应的粉尘通量背景值计算得到的粉尘通量阈值单位为mg/ m 2 · s)采用的计算机公式为f1 = k · fm同时，控制器5将每次采样的时间、每次采样得到的 实测风速、每次采样得到的粉尘浓度和每次风速维持时间传输给控制计算机2,控制计算机 2对每次采样的时间、每次采样得到的实测风速、每次采样得到的粉尘浓度和每次风速维持 时间进行存储；
[0063]步骤五、绘制被测试土壤的风蚀可蚀性特征曲线:控制计算机2以时间t为横坐标， 风速V为纵坐标建立直角坐标系，并将步骤四中存储的每次采样的时间和每次采样得到的 实测风速对应的点绘制到直角坐标系中，再连接绘制到直角坐标系中的各个点，得到被测 试土壤的风蚀可蚀性特征曲线；
[0064] 步骤六、计算被测试土壤的风蚀可蚀性特征参数，具体过程为：
[0065] 步骤601、控制计算机2将步骤四中存储的粉尘通量首次大于等于粉尘通量阈值时 的风速确定为风蚀启动风速；
[0066] 步骤602、控制计算机2将步骤四中存储的每次风速维持时间累加，得到风速从0增 大到达到或超过最大测试风速vmax的时间D，并根据D判断土壤的风蚀可蚀性，D值越大表示 土壤的风蚀可蚀性越高。
[0067] 本实施例中，步骤602之后还包括步骤603、所述控制计算机2还根据公式
计算得到被测试土壤的风蚀强度Q(单位为mg/m2 · s)，其中， 为试验段1-5的横截面积，Sd?为被测试土壤的暴露面积。
[0068] 本实施例中，步骤一中所述Vmax的取值为15m/s~30m/s。
[0069] 本实施例中，步骤一中所述k的取值为2~10。
[0070] 本实施例中，步骤201和步骤四中所述风速步长Λν的取值为lm/s~3m/s。
[0071] 本实施例中，步骤201和步骤四中所述1的取值为5s~30s。
[0072] 为了验证本发明能够产生的效果，以陕西省榆林市采样的农田土壤为被测试土壤 进行了步骤一至六的测试，其中，步骤一中设置的最大测试风速v max为20m/s，步骤一中设置 的粉尘通量阈值系数k为5;步骤201和步骤四中风速步长Λν的取值为2m/s，步骤201和步骤 四中1的取值为l〇s，步骤201中控制器5对每个风速下的实测风速和粉尘浓度进行周期性采 样的采样周期为ls，步骤四中风速每递增Λν，控制器5对实测风速和粉尘浓度进行周期性 采样的采样周期为Is;步骤五中绘制得到的被测试土壤的风蚀可蚀性特征曲线如图4所示， 从图4可以看出：当风速增大到2m/s、4m/s、10m/s、18m/s时，粉尘通量均小于粉尘通量阈值， 这些风速的维持时间均为l〇s;当风速增大到6m/s、8m/s、12m/s、14m/s、16m/s时，粉尘通量 大于等于粉尘通量阈值，这些风速的维持时间分别为18 8、158、148、3〇8、148，当风速增大到 20m/s时，达到了最大测试风速v max;控制器5停止通过变频器6对电动机1-8进行变频调速， 停止测试。步骤601中确定出的风蚀启动风速为6m/s，步骤602中得到的风速从0增大到达到 或超过最大测试风速v max的时间D的值为132s，步骤603中计算得到的被测试土壤的风蚀强 度Q为5.372mg/m2 · s。整个试验过程简单方便快捷，且计算得到的风蚀强度更为准确，能够 很好地表征土壤带风蚀可蚀性。
[0073] 以上所述，仅是本发明的较佳实施例，并非对本发明作任何限制，凡是根据本发明 技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、变更以及等效结构变化，均仍属于本发明技 术方案的保护范围内。
【主权项】
1. 一种土壤风蚀可蚀性测试系统，包括试验风洞（I)，所述试验风洞（I)包括依次设置 的风扇段(1-1)、过渡段(1-2)、整流段(1-3)、收缩段(1-4)、试验段(1-5)和扩散段(1-6)，所 述风扇段（1-1)内设置有风扇（1-7)，所述风扇段(1-1)前侧设置有用于带动风扇（1-7)旋转 的电动机（1-8)，所述风扇（1-7)与电动机（1-8)的输出轴固定连接，所述整流段（1-3)内设 置有阻尼网（1-9)和蜂窝器(1-10);其特征在于:还包括控制计算机(2)、风速传感器(3)、粉 尘检测仪(4)、控制器(5)和变频器(6)，所述风速传感器(3)设置在试验段（1-5)的首端，所 述粉尘检测仪(4)检测点设置在试验段（1-5)的尾端，所述变频器(6)与控制器(5)连接，所 述电动机(1-8)与变频器(6)连接，所述控制器(5)通过通信模块(7)与控制计算机(2)连接。2. 按照权利要求1所述的一种土壤风蚀可蚀性测试系统，其特征在于:所述粉尘检测仪 (4)为美国TSI公司生产的型号为DUSTTRAK II 8533的粉尘检测仪。3. 按照权利要求1所述的一种土壤风蚀可蚀性测试系统，其特征在于:所述控制器(5) 为可编程逻辑控制器。4. 按照权利要求1所述的一种土壤风蚀可蚀性测试系统，其特征在于:所述变频器(6) 为施耐德ATV312变频器。5. 按照权利要求1所述的一种土壤风蚀可蚀性测试系统，其特征在于：所述通信模块 (7)为串口转以太网通信模块。6. -种利用如权利要求1所述的测试系统进行土壤风蚀可蚀性测试的方法，其特征在 于，该方法包括以下步骤： 步骤一、参数设置:操作控制计算机(2 )，设置最大测试风速vmax和粉尘通量阈值系数k; 步骤二、测试粉尘通量背景值，具体过程为：步骤201、控制器(5)通过变频器(6)对电动机(1 -8)进行变频调速，电动机(1 -8)带动风 扇（1-7)旋转，使试验段（1-5)的风速从0以风速步长Λν递增，每个风速持续时间1，直到风 速增大到达到或超过最大测试风速v max;每个风速下，风速传感器(3)对试验段（1-5)首端的 风速进行实时检测得到实测风速，粉尘检测仪(4)对试验段(1-5)尾端的粉尘浓度进行实时 检测得到粉尘浓度，控制器(5)对每个风速下的实测风速和粉尘浓度进行周期性采样，并将 采样得到的实测风速和粉尘浓度传输给控制计算机(2)，控制计算机(2)对每次采样得到的 实测风速和粉尘浓度进行存储； 步骤202、控制计算机(2)根据公十算得到当前试验环境下第i 个风速Vi对应的粉尘通量背景值fo,i，其中，Ci,r为第i个风速Vi时第r次采样得到的粉尘浓 度，Vi,r为第i个风速Vi时第r次采样得到的实测风速，r的取值为1~h的自然数，h为步骤201 中控制器(5)对第i个风速V 1下的实测风速和粉尘浓度进行周期性采样的采样总次数且取 值为大于1的自然数，i的取值为1~η的自然数，η为最大测试风速V max除以风速步长Λν的商 进一取整的值； 步骤三、放置被测试土壤:将装有被测试土壤的试验土槽置于试验段（1-5)内中间位置 处； 步骤四、土壤风蚀模拟试验及数据采集:控制器(5)通过变频器(6)对电动机(1-8)进行 变频调速，电动机(1-8)带动风扇（1-7)旋转，使试验段(1-5)的风速从0以风速步长Λν开始 逐步递增，使气流吹蚀被测试土壤产生粉尘;风速递增过程中，风速传感器(3)对试验段（1-5)首端的风速进行实时检测得到实测风速，粉尘检测仪(4)对试验段（1-5)尾端的粉尘浓度 进行实时检测得到粉尘浓度;风速每递增Λν，控制器(5)都对实测风速和粉尘浓度进行周 期性采样，根据每次采样得到的实测风速和粉尘浓度计算得到粉尘通量，并将计算得到的 粉尘通量与根据该风速对应的粉尘通量背景值计算得到的粉尘通量阈值进行比较，当计算 得到的粉尘通量小于粉尘通量阈值时，该风速维持时间1后继续以风速步长Λν递增；当计 算得到的粉尘通量大于等于粉尘通量阈值时，风速维持在当前风速继续吹蚀被测试土壤， 直至计算得到的粉尘通量再次小于粉尘通量阈值时，风速继续以风速步长Λν递增;直至风 速增大到达到或超过最大测试风速v max;其中，风速递增到第i个风速^时，控制器(5)根据 第j次采样得到的实测风速VU和粉尘浓度计算得到粉尘通量采用的计算公式为 =Ci,j · Vi,j，j为采样次数且取值为1~m的自然数，m为控制器(5)对第i个风速Vi下的实测 风速和粉尘浓度进行周期性采样的采样总次数且取值为大于1的自然数;风速递增到第i个 风速^时，控制器(5)根据该风速对应的粉尘通量背景值计算得到的粉尘通量阈值A采用的 计算机公式为fi = k · fM;同时，控制器(5)将每次采样的时间、每次采样得到的实测风速、 每次采样得到的粉尘浓度和每次风速维持时间传输给控制计算机(2)，控制计算机(2)对每 次采样的时间、每次采样得到的实测风速、每次采样得到的粉尘浓度和每次风速维持时间 进行存储； 步骤五、绘制被测试土壤的风蚀可蚀性特征曲线:控制计算机(2)以时间t为横坐标，风 速V为纵坐标建立直角坐标系，并将步骤四中存储的每次采样的时间和每次采样得到的实 测风速对应的点绘制到直角坐标系中，再连接绘制到直角坐标系中的各个点，得到被测试 土壤的风蚀可蚀性特征曲线； 步骤六、计算被测试土壤的风蚀可蚀性特征参数，具体过程为： 步骤601、控制计算机(2)将步骤四中存储的粉尘通量首次大于等于粉尘通量阈值时的 风速确定为风蚀启动风速； 步骤602、控制计算机(2)将步骤四中存储的每次风速维持时间累加，得到风速从0增大 到达到或超过最大测试风速Vmax的时间D，并根据D判断土壤的风蚀可蚀性，D值越大表示土 壤的风蚀可蚀性越高。7. 按照权利要龙fi所沭的方法，其特征亦干；击骤602之后还包括步骤603、所述控制计 算机（2)还根据公：：十算得到被测试土壤的风蚀强度Q，其 中，S_为试验段(1-5)的横截面积，Sd?为被测试土壤的暴露面积。8. 按照权利要求6所述的方法，其特征在于:步骤一中所述取值为15m/s~30m/s。9. 按照权利要求6所述的方法，其特征在于:步骤一中所述k的取值为2~10。10. 按照权利要求6所述的方法，其特征在于：步骤201和步骤四中所述风速步长Λν的 取值为lm/s~3m/s，步骤201和步骤四中所述1的取值为5s~30s。
【文档编号】G01M9/06GK106018257SQ201610615958
【公开日】2016年10月12日
【申请日】2016年7月29日
【发明人】南岭, 董治宝, 肖锋军
【申请人】陕西师范大学