风沙区域沙粒粒径及数量分布采集装置的制作方法

本实用新型属于风沙采集装置
技术领域：
，具体的说是涉及一种风沙区域沙粒粒径及数量分布采集装置。
背景技术：
：现有技术中现阶段的风沙采集主要是通过集沙仪来实现的，现有技术中的集沙仪通常都是包括一根竖向的钢管，在钢管的管壁上均匀开设有许多通孔，在每个通孔上都连接有网兜，网兜伸入钢管内。当有风吹过集沙仪的时候，沙子由钢管的通孔进入网兜，网兜内的沙子掉落到集沙仪的底部，最后称重计量沙子的质量。现有技术中的这种集沙仪存在测量不准确、测量精度较低、测量采样时间较长和采集结果单一等缺陷，操作手段老旧，只能通过称重的方式对风沙量进行监测。但是随着近年来对风沙的研究日趋精确，对风沙的成因、沙粒粒径与高度的关系等新课题并不能够准确地得出实验结果。综上，针对风沙区域沙粒粒径及数量分布等问题的统计分析需要，现亟需设计出一种风沙区域沙粒粒径及数量分布采集统计的装置。技术实现要素：本实用新型为了克服现有技术存在的不足，提供一种可以对沙粒的数量和粒径进行采集的风沙区域沙粒粒径及数量分布采集装置。本实用新型是通过以下技术方案实现的：一种风沙区域沙粒粒径及数量分布采集装置，该采集统计装置包括壳体、底座、风速计、背板、扫描仪、采样纸收放卷机构和记录纸收放卷机构，底座设置于壳体的下端，壳体和底座之间通过一根立杆连接，在立杆上分别设置有一个高度调节机构和一个转向锁止机构，风速计设置在壳体的顶端，在壳体的前端设置有一个竖向矩形开口，采样纸收放卷机构和记录纸收放卷机构均设置于壳体的内部。采样纸收放卷机构包括一卷采样试纸、一个采样试纸放卷轴、三个采样支撑导轮和一个由卷轴驱动电机驱动的采样试纸回收轴，采样试纸依次绕过采样试纸放卷轴、三个采样支撑导轮和采样试纸回收轴；三个采样支撑导轮包括两个位于竖向矩形开口内侧两端的拉紧支撑导轮和一个位于壳体中部的接触支撑导轮。记录纸收放卷机构包括一卷压敏记录纸、一个压敏记录纸放卷轴、一个弹性支撑导轮、一个记录支撑导轮和一个由卷轴驱动电机驱动的压敏记录纸回收轴，压敏记录纸依次绕过压敏记录纸放卷轴、弹性支撑导轮、记录支撑导轮和压敏记录纸回收轴。位于弹性支撑导轮和记录支撑导轮之间的压敏记录纸的内外两侧分别设置有背板和扫描仪，背板设置于记录纸收放卷机构的内侧、扫描仪设置于记录纸收放卷机构的外侧。接触支撑导轮和弹性支撑导轮之间压紧接触，在弹性支撑导轮的外侧设置有弹性橡胶层。在采样试纸放卷轴和压敏记录纸放卷轴上均设置有一个顶紧机构。壳体的高度为50cm。高度调节机构包括一个底部套筒、一根侧面带有刻度的高度调节杆和一根固定螺栓，在底部套筒和高度调节杆上均匀设置有能够伸入固定螺栓的通孔。高度调节机构能够通过固定螺栓调节壳体的高度，以便于测量不同高度范围的沙粒粒径和分布，比如需要测量某一地区离地30cm～80cm或80cm～130cm高度的沙粒粒径和分布。转向锁止机构包括设置于高度调节杆顶部的圆柱状凸起和套设与圆柱状凸起上方的上部套筒，在上部套筒的侧面设置有锁止螺栓。转向锁止机构能够调节壳体随风转动或者固定不动，转向锁止机构能够使本实用新型测量风向方向的沙粒粒径数量分布或者测量某一固定方向的沙粒粒径和数量分布，如果是测量风向方向的话就不锁止，如果是测量固定方向的话就先调节好方向然后锁止。立杆和外壳的连接位置不是位于壳体中部，而是靠近壳体竖向矩形开口的位置，即立杆和壳体连接轴的位置比中心位置靠前一点，这种设置方式能够让壳体更加容易根据风向调整。在使用时，需要保证采样试纸回收轴和压敏记录纸回收轴的大小一致，即这两个收卷轴的卷轴半径一致，而且还需保证采样试纸和压敏记录纸的厚度一致，而且采样试纸和压敏记录纸在卷轴上的初始状态一致，这样两个收卷轴上不同试纸之间就能够一致保持相对静止，能够有效避免出现滑动。本实用新型的有益效果是：本实用新型属于一种对风中的沙粒进行数据采集的装置，本装置能够对风沙的分布情况进行扫描记录，对沙粒的粒径、数量以及不同高度的分布情况都可以进行采集，以便后期对监测地区的风沙环境进行量化分析。本实用新型可以对特定的地点进行分次、连续、定时测量，取样方式多样。本实用新型能够准确采集在同样风力情况下，不同高度的沙粒分布情况、沙粒大小以及沙粒数量。附图说明图1是本实用新型沙粒粒径及数量分布采集统计装置的立体结构示意图；图2是本实用新型沙粒粒径及数量分布采集统计装置的侧面结构示意图；图3是本实用新型沙粒粒径及数量分布采集统计装置的俯视结构示意图；图4是本实用新型采集统计装置的沙粒采集及处理流程图；图中：1-壳体；2-底座；3-风速计；4-背板；5-扫描仪；6-竖向矩形开口；7-采样试纸；8-采样试纸放卷轴；9-采样试纸回收轴；10-拉紧支撑导轮；11-接触支撑导轮；12-压敏记录纸；13-压敏记录纸放卷轴；14-弹性支撑导轮；15-记录支撑导轮；16-压敏记录纸回收轴；17-立杆；18-底部套筒；19-高度调节杆；20-固定螺栓；21-圆柱状凸起；22-上部套筒；23-锁止螺栓。具体实施方式以下结合附图和具体实施方式对本实用新型作详细描述。如图1至图4所示，一种风沙区域沙粒粒径及数量分布采集装置，该采集统计装置包括壳体1、底座2、风速计3、背板4、扫描仪5、采样纸收放卷机构和记录纸收放卷机构，底座2设置于壳体1的下端，壳体1和底座2之间通过一根立杆17连接，在立杆17上分别设置有一个高度调节机构和一个转向锁止机构，风速计3设置在壳体1的顶端，在壳体1的前端设置有一个竖向矩形开口6，采样纸收放卷机构和记录纸收放卷机构均设置于壳体1的内部。采样纸收放卷机构包括一卷采样试纸7、一个采样试纸放卷轴8、三个采样支撑导轮和一个由卷轴驱动电机驱动的采样试纸回收轴9，采样试纸7依次绕过采样试纸放卷轴8、三个采样支撑导轮和采样试纸回收轴9；三个采样支撑导轮包括两个位于竖向矩形开口6内侧两端的拉紧支撑导轮10和一个位于壳体1中部的接触支撑导轮11。记录纸收放卷机构包括一卷压敏记录纸12、一个压敏记录纸放卷轴13、一个弹性支撑导轮14、一个记录支撑导轮15和一个由卷轴驱动电机驱动的压敏记录纸回收轴16，压敏记录纸12依次绕过压敏记录纸放卷轴13、弹性支撑导轮14、记录支撑导轮15和压敏记录纸回收轴16。位于弹性支撑导轮14和记录支撑导轮15之间的压敏记录纸12的内外两侧分别设置有背板4和扫描仪5，背板4设置于记录纸收放卷机构的内侧、扫描仪5设置于记录纸收放卷机构的外侧。接触支撑导轮11和弹性支撑导轮14之间压紧接触，在弹性支撑导轮14的外侧设置有弹性橡胶层。在采样试纸放卷轴8和压敏记录纸放卷轴13上均设置有一个顶紧机构。壳体1的高度为50cm。高度调节机构包括一个底部套筒18、一根侧面带有刻度的高度调节杆19和一根固定螺栓20，在底部套筒18和高度调节杆19上均匀设置有能够伸入固定螺栓20的通孔。转向锁止机构包括设置于高度调节杆19顶部的圆柱状凸起21和套设与圆柱状凸起21上方的上部套筒22，在上部套筒22的侧面设置有锁止螺栓23。利用本实用新型统计装置对风沙区域沙粒粒径及数量分布进行采集统计的方法，具体包括如下流程：(1)扫描仪5采集到压敏记录纸12上的源图像，利用单片机处理器对源图像进行黑白二值化处理；(2)卷轴驱动电机动作，计时器开始计时，将压敏记录纸12上记录到的沙粒按照粒径进行数量统计，并结合计时器的记录时间测算集沙量；(3)通过一个信号输入输出部件将经过单片机处理后的图像叠加到方格纸上，按照特定的高度分度值进行标注；(4)根据收集到的统计数据经过图像处理软件生成沙粒分布图、集沙量时间变化图、粒径-高度关系图和沙量统计表等相关图表。与本实用新型采集统计装置相配套的图像处理软件将黑白二值化的平面图像数据进行二次分析，依据不同的粒径大小将图像中的点进行分次处理，生成相应的数据表格如表1-表5所示：表1、粒径范围＜0.3mmNo.1234567…NXX1X2X3X4X5X6X7…XNYY1Y2Y3Y4Y5Y6Y7…YN表2、粒径范围0.3mm～0.6mmNo.1234567…NXX1X2X3X4X5X6X7…XNYY1Y2Y3Y4Y5Y6Y7…YN表3、粒径范围0.6mm～1mmNo.1234567…NXX1X2X3X4X5X6X7…XNYY1Y2Y3Y4Y5Y6Y7…YN表4、粒径范围1mm～1.5mmNo.1234567…NXX1X2X3X4X5X6X7…XNYY1Y2Y3Y4Y5Y6Y7…YN表5、粒径范围＞1.5mmNo.1234567…NXX1X2X3X4X5X6X7…XNYY1Y2Y3Y4Y5Y6Y7…YN其中No.为计数序号，X为计时器时间(t)，Y为采样沙粒高度值(h)。根据表格内统计的时间和高度，用数字格式导入E-charts图表，可以生成不同粒径高度随时间的散点分布图及不同粒径数量随时间变化图，同时计算不同粒径的计数序号最值N，对采样去沙粒总数进行运算，将图像数据转化为数字数据，便于后期的分析、统计和验证实验结果等科研目的。本实用新型风沙区域沙粒粒径及数量分布采集装置的工作过程为：计时器开始计时，卷轴驱动电机同时驱动装置中的转轴运动，采样试纸7的表面有粘性，采样试纸7经过壳体1的竖向矩形开口6时沙粒粘到采样试纸7的粘性表面，粘有沙粒的采样试纸7继续运动，运动到与压敏记录纸12接触的部分时，将采样试纸7上的沙粒痕迹通过挤压接触记录到压敏记录纸12上，记录上沙粒痕迹的压敏记录纸12继续运动，压敏记录纸12运动到扫描仪5处时，扫描仪5将压敏记录纸12上的沙粒痕迹扫描成图像，后续就可以对扫描仪5扫描到的源图像进行统计分析处理。为了使扫描仪5扫描的图像更清晰，在与扫描仪5相对的位置处设置有背板4。在本实用新型装置的全部8个转轴中，接触支撑导轮11和弹性支撑导轮14轴没有驱动力，剩余的6个转轴由同一个卷轴驱动电机经皮带传动，由于采样试纸放卷轴8与采样试纸回收轴9、压敏记录纸放卷轴13与压敏记录纸回收轴16这两组转轴由于半径此消彼长的原因，故选用皮带，既保证了回收轮与释放轮的速度差，同时又不会由于速度差导致错位。最后应当说明的是，以上内容仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对本实用新型保护范围的限制，本领域的普通技术人员对本实用新型的技术方案进行的简单修改或者等同替换，均不脱离本实用新型技术方案的实质和范围。当前第1页1 2 3