一种极地雪样采集装置制造方法
【专利摘要】一种极地雪样采集装置，属于化验分析【技术领域】，是一种应用在极地科考中，对雪样进行定点采集的装置，本发明与现有的极地雪样采集方式相比较，多次所采雪样具有极高的可比性；采样过程简单快捷，准确率高；可多次重复使用；适应南北极地域广，温度低，风雪大，采集点多等特殊环境，是现有极地雪样采集方式的代替方式。
【专利说明】一种极地雪样采集装置
【技术领域】
[0001]本发明一种极地雪样采集装置，属于化验分析【技术领域】，是一种应用在极地科考中，对雪样进行定点采集的装置，本发明与现有的极地雪样采集方式相比较，所采雪样具有极高的可比性，是现有极地雪样采集方式的代替方式。
【背景技术】
[0002]进入21世纪，随着能源的大量消耗加剧了全球变暖，人们已经认识到地球环境面临的巨大危机，比以往任何时候都迫切需要综合监测和研究极地环境与全球环境变化。南北极积雪和海冰是全球气候变化的指示标，其储存的冰雪总量是影响全球气候变化的关键因数。
[0003]由于独特的地理位置和地质结构，南北极冰盖中蕴藏着过去数十万年地球气候与环境变化的宝贵信息，长期以来一直没有受到人类的人为干扰。因此，对太阳系的起源、大陆形成过程、气候变化的周期和生态系统演变历史等自然科学研究中，南北极大陆有着得天独厚的研究条件，甚至是不可代替的。
[0004]在南北极科考中，对积雪的测量和监测是极地科考一个重要组成部分， 申请人:曾多次参加中国极地考察，对这一点深有体会。
[0005]积雪主要由冰、空气及湿雪所含水分构成，其中以冰粒为主。积雪的物理参数主要包括积雪深度、密度、积雪液态含水率、积雪中所含微量物质等。
[0006]由于南北极的特殊气象条件和地理位置，南北极的积雪的形成过程是一个漫长的过程，底层积雪长年不化，越往下形成年代越长积雪密度越高积雪液态含水率也就越高，通过分析不同层间积雪的密度，可以推算出各层间积雪的形成年代，通过化验分析不同层间积雪的微量物质含量可以反映出全球范围内人类活动对环境的污染的过程及趋势。
[0007]极地雪样采集有其特殊性，要求尽可能多次采集同一地点不同时间各层面同宽度、同深度、同高度、同体积的雪样，满足分析雪样密度和空气沉降的变化情况的要求，作出纵向横向比较，从而分析极地冰物质平衡的趋势。
[0008]目前，在南北极科考中雪样的采集通常采用的是雪坑采集法，选定采集点后人工挖直径一米见方的雪坑，完成雪层剖面观测拍照后进行连续采样，每个样品覆盖深度根据需要分为10(3120(3140(^等多个档次。由于南北极积雪中所含微量物质的量非常少，防止采样过程人为污染雪样，采样过程必须严格按照净化防污染要求进行，选择背风壁用不锈钢铲和刮板修整好采样面，操作人员需穿洁净服、戴一次性洁净手套和面罩，用预先在实验室净化处理过的专用采样铲对准采样面直接将雪样采集到样品袋内封口，带回国内进行化验分析。
[0009]现有雪坑采集法存在如下问题:
1.劳动强度大:每次采集过程需三人以上，需挖一个1米见方的雪坑，采集完成后，需回填雪坑恢复原貌，在极地恶劣环境下显得非常困难。
[0010]2.采集过程繁琐:操作人员需穿洁净服、戴一次性洁净手套和面罩。
[0011]3.可比性差:造成可比性差主要由两个原因，其一由于大雪覆盖无法找到上一次的采集坑，即便找到坑内以人为破坏所采雪样不具有可比性，只能另辟新径。其二在新开辟采集坑内由于积雪高度是在不断变化，这给确定具有可比性的同一层面带来困难，要想完全吻合视乎是不可能的。
【发明内容】
[0012]本发明一种极地雪样采集装置其发明目的在于:解决现有技术中不能保证多次采样所采雪样是同一采样点的雪样而失去可比性等问题，从而公开一种定点不同采样时间的多次重复采样装置，最大特点是多次所采雪样具有极高的可比性，尤其适应南北极科学考察特殊环境中使用。
[0013]本发明一种极地雪样采集装置，由传动机构、采样机构、桶体及高度传感器组成(见附图1)；传动机构由丝杠1、丝母2、摇把3、螺钉9及支架10组成；所述丝杠1下部加工有外螺纹，其相关尺寸与丝母2内螺纹的尺寸相配合，丝杠1旋入丝母2内，顺时针旋转丝杠1丝母2在丝杠1上向下移动，逆时针旋转丝杠1丝母2在丝杠1上向上移动，丝杠1最上部中心位置加工有一内螺纹，其相关尺寸与螺栓13外螺纹的尺寸相配合，丝杠1最上部加工有外四方，其相关尺寸与摇把3的内四方尺寸相配合，在丝杠1外四方的下方加工有一凸台，用端盖把丝杠1固定在支架10上，在丝母2上下中间位置水平焊接一扁钢，扁钢距丝母2三分之一处焊接一圆环，方便与高度传感器11拉线连接，扁钢距丝母2三分之二处钻一圆孔，方便用螺钉9固定采集爪4 ；摇把3采用扁钢制作成一边有内四方一边有把手，支架10用厚钢板加工成圆盘型，其外径与采集桶14的外径相配合，中心线的两侧留一定宽度其余部分切割掉，支架10的底部对称加工有两个卡扣，卡扣的宽度与采集槽8的宽度相配合。所述采样机构由采集爪4、溜槽5、托架6、收集容器7组成；所述采集爪4采用扁钢制作，采集爪4的宽度与采集槽8的宽度相配合，前部制作成向下弯钩型，采集爪4的后部钻一圆孔，方便采集爪4用螺钉9与丝母2上焊接的扁钢固定，溜槽5采用不锈钢薄板制作成簸箕型，簸箕口向下带一定角度焊接在托架6上，托架6与焊接在丝母2上的扁钢焊接。桶体由采集桶14和保护罩12两部分组成，所述采集桶14采用不锈钢薄板制作成空心圆柱体，上部敞口下部封底，在采集桶14桶体均匀对称分布有十多条采集槽8，其深度略短于丝杠1的底部；所述高度传感器11选用定型产品拉线传感器，安装在支架10上，其拉线与焊接在丝母2上扁钢的圆环连接。
[0014]本发明一种极地雪样采集装置，采集桶14均匀对称分布有多条采集槽8，采集一次只采集一条采集槽8的雪样，对其它采集槽8的雪样没有影响。如果同一时段一年采集一次最少可以使用十年以上。如果同一时段十年采集一次最少可以使用百年以上。
[0015]本发明一种极地雪样采集装置具有如下特点:
1.多次所采雪样，具有极高的可比性；
2.采样过程简单快捷，准确率高；
3.可多次重复使用；
4.适应南北极地域广，温度低，风雪大，采集点多等特殊环境。
【专利附图】
【附图说明】
[0016]图1装置结构示意图图2装置八一八首I』面不意图
1.丝杠2.丝母3.摇把4.采集爪5.溜槽6.托架7.收集容器8.采集槽
9.螺钉10.支架11.高度传感器12.保护罩13.螺栓14.采集桶。
【具体实施方式】
[0017]实施方式1:
本发明一种极地雪样采集装置在南极科学考察中的应用。
[0018]1.安装
选择好采集地点后，用雪钻垂直打一与采集桶14外径相吻合的圆形雪坑，整套采集装置按照附图1组装后垂直安装在圆形雪坑内，其上部与雪平面之间预留一定高度。编号、测量经纬度并记录。用盒尺测量采集爪4与雪表面的高度并作记录，作为雪基准高度。
[0019]2.采集过程
下面结合附图1.2.进一步说明本发明一种极地雪样采集装置的采集过程。
[0020](1).前序工作
根据全球定位系统显示的经纬度，找到本采集装置，核对编号。
[0021]卸掉螺栓13，去掉保护罩12，将支架10连同丝杠1、丝母2、摇把3、采集爪4、溜槽5、托架6 —起从采集桶14取出，将采集爪4以螺钉9为中心向前旋转180°使采集爪4伸出采集桶14，拧紧螺钉9。将上述部件一起重新安装到采集桶14内，注意采集爪4必须插入要采集的对应的采集槽8内，支架10的底部的卡扣必须卡入对应的采集槽8内，将收集容器7放到托架6上。高度传感器11与高度显示仪连接。顺时针旋转摇把3，丝母2、采集爪4、溜槽5、托架6及收集容器7 —起沿着采集槽8向下运动，当采集爪4接触到雪表面时停止旋转摇把3，读取高度显示值，做记录作为实际雪高度，并与雪基准高度值作比较，计算出差额。
[0022](2).采集过程
顺时针旋转摇把3，丝母2、采集爪4、溜槽5、托架6及收集容器7 —起沿着采集槽8向下运动，采集桶14外的雪样在采集爪4向下的作用下通过采集槽8进入溜槽5，顺着溜槽5流到收集容器7内，当高度显示仪显示的高度与雪基准高度相同时，停止旋转摇把3，将收集容器7取出，把所采雪样保存的容器内，记录好采集的时间、地点(经纬度?、编号、雪样的高度及采集人员姓名等。
[0023]继续顺时针旋转摇把3，丝母2、采集爪4、溜槽5、托架6及收集容器7 —起沿着采集槽8向下运动，采集桶14外的雪样在采集爪4向下的作用下通过采集槽8进入溜槽5，顺着溜槽5流到收集容器7内，当高度显示仪显示的高度为100皿时，停止旋转摇把3，将收集容器7取出，把所采雪样保存的容器内，记录好采集的时间、地点(经纬度 ?、编号、雪样的高度及采集人员姓名等。
[0024]继续重复上述过程直至采样槽8的底部，采集过程结束。
[0025](3).后序工作
采集过程结束后，逆时针旋转摇把3，丝母2、采集爪4、溜槽5、托架6及收集容器7 —起沿着采集槽8向上运动，当采集爪4碰到支架10底部时，摇把3停止转动。将支架10连同丝杠1、丝母2、摇把3、采集爪4、溜槽5、托架6 —起从采集桶14取出，将采集爪4以螺钉9为中心向后旋转180。使采集爪4缩回采集桶14内，将上述部件一起重新安装到采集桶14内。拆除高度传感器11与高度显示仪连接线，将高度显示仪及收集容器7收回，盖上保护罩12，拧紧螺栓13。
[0026]通过上述采样方式和过程，可以在化验室分析出同一采集点，不同采集时间，相同采集高度所采雪样的变化情况，说明本发明一种极地雪样采集装置具有极高的可比性。
【权利要求】
1.一种极地雪样采集装置，由传动机构、采样机构、桶体及高度传感器组成；其特征在于所述传动机构由丝杠(I)、丝母(2)、摇把(3)、螺钉(9)及支架(10)组成；丝杠(I)下部加工有外螺纹，其相关尺寸与丝母(2)内螺纹的尺寸相配合，丝杠(I)旋入丝母(2)内，顺时针旋转丝杠(I)丝母(2 )在丝杠(I)上向下移动，逆时针旋转丝杠(I)丝母(2 )在丝杠(1)上向上移动，丝杠(I)最上部中心位置加工有一内螺纹，其相关尺寸与螺栓(13)外螺纹的尺寸相配合，丝杠(I)最上部加工有外四方，其相关尺寸与摇把(3)的内四方尺寸相配合，在丝杠(I)外四方的下方加工有一凸台，用端盖把丝杠(I)固定在支架(10)上，在丝母(2)上下中间位置水平焊接一扁钢，扁钢距丝母(2)三分之一处焊接一圆环，方便与高度传感器(11)拉线连接，扁钢距丝母(2)三分之二处钻一圆孔，方便用螺钉(9)固定采集爪(4)，摇把(3)采用扁钢制作成一边有内四方一边有把手，支架(10)用厚钢板加工成圆盘型，其外径与采集桶14的外径相配合，中心线的两侧留一定宽度其余部分切割掉，支架(10)的底部对称加工有两个卡扣，卡扣的宽度与采集槽(8)的宽度相配合；所述采样机构由采集爪(4)、溜槽(5)、托架(6)、收集容器(7)组成；采集爪(4)采用扁钢制作，采集爪(4)的宽度与采集槽(8)的宽度相配合，前部制作成向下弯钩型，采集爪(4)的后部钻一圆孔，方便采集爪(4)用螺钉(9)与丝母(2)上焊接的扁钢固定，溜槽(5)采用不锈钢薄板制作成簸箕型，簸箕口向下带一定角度焊接在托架(6)上，托架(6)与焊接在丝母(2)上的扁钢焊接；所述桶体由采集桶(14)和保护罩(12)两部分组成；采集桶(14)采用不锈钢薄板制作成空心圆柱体，上部敞口下部封底，在采集桶(14)桶体均匀对称分布有十多条采集槽(8)，其深度略短于丝杠(I)的底部。
2.根据权利要求1所述的一种极地雪样采集装置，其特征在于所述高度传感器(11)选用定型产品拉线传感器，安装在支架(10)上，其拉线与焊接在丝母(2)上扁钢的圆环连接。
【文档编号】G01N1/08GK104406813SQ201410738713
【公开日】2015年3月11日 申请日期:2014年12月8日 优先权日:2014年12月8日
【发明者】窦银科, 孙波, 崔祥斌, 常晓敏, 王宇晖 申请人:太原理工大学