[發(fā)明專利]一種雨滴打擊力測(cè)試儀

無(wú)效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 200910114812.8
• 申請(qǐng)日: 2009-01-07
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN101769807A
• 公開(kāi)（公告）日: 2010-07-07
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 楊軒
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中國(guó)科學(xué)院南京土壤研究所
• 主分類號(hào): G01L5/00
• 分類號(hào): G01L5/00;G01L1/22
• 代理公司: 鷹潭市博惠專利事務(wù)所 36112
• 代理人: 王卿

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種電子測(cè)試儀器，尤其和測(cè)試雨滴打擊地表的能量、表征“降雨侵蝕力”有關(guān)。

背景技術(shù)

降雨侵蝕力(Rainfall?Erosivity)是用來(lái)表征降雨對(duì)土壤侵蝕貢獻(xiàn)的指標(biāo)，它指由降雨引起土壤侵蝕的潛在能力，用R表示，國(guó)際單位為J?mm?m^-2h。降雨過(guò)程中，雨滴打擊地表、匯流沖刷表土，破壞地表形態(tài)和土壤結(jié)構(gòu)，導(dǎo)致土壤顆粒和營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)隨雨水沖離。降雨是造成水土流失的直接作用力。降雨侵蝕力是通用土壤流失方程USLE、修正通用土壤流失方程RUSLE以及土壤侵蝕與生產(chǎn)力模型EPIC中一個(gè)重要的侵蝕動(dòng)力評(píng)價(jià)因子，準(zhǔn)確評(píng)價(jià)和計(jì)算降雨侵蝕力值是預(yù)報(bào)土壤流失和進(jìn)行水土保持規(guī)劃的重要環(huán)節(jié)和先決條件。

降雨過(guò)程十分復(fù)雜，降雨侵蝕力的度量一般用數(shù)學(xué)計(jì)算的方法，如標(biāo)準(zhǔn)法和模型法等。

標(biāo)準(zhǔn)法即Wischmeier的EI₃₀法，又稱經(jīng)典法，計(jì)算公式為：

R＝EI₃₀???????????????????????????????????????????????????????(1)

式中，E＝∑e·P，e＝11.897+8.73logi；i為一段雨強(qiáng)較為平均的降雨時(shí)段的雨強(qiáng)大小(mm?h^-1)；e表示該時(shí)段內(nèi)單位雨量的降雨動(dòng)能(J?m^-2mm)；P表示該時(shí)段的降雨量(mm)；E表示降雨動(dòng)能(J?m^-2)；I₃₀代表一次降雨過(guò)程的最大30min降雨強(qiáng)度(mm?h^-1)。

從降雨侵蝕力概念提出至今，R值的獲取均通過(guò)算法模型的間接計(jì)算得到，其不足之處是：計(jì)算過(guò)程往往需要多年的自計(jì)降雨觀測(cè)資料，對(duì)降雨數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)量和精度要求很高，數(shù)據(jù)整理過(guò)程也是耗時(shí)費(fèi)力，如果使用較為粗略的估算模型，結(jié)果的有效性則得不到保證。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是提供一種雨滴打擊力測(cè)試儀，在降雨時(shí)實(shí)時(shí)觀測(cè)雨滴的打擊力，以此來(lái)直接標(biāo)定和表征降雨侵蝕力所包含的物理意義，達(dá)到反映降雨引起土壤侵蝕的潛在能力的效果。

本發(fā)明的目的是這樣達(dá)到的：包括控制盒、電腦終端和特別設(shè)置的測(cè)量端，測(cè)量端由承雨罩、支撐件、傳感器、底座和放大器組成；其中承雨罩設(shè)置在支撐件上，并依次安裝傳感器、底座和放大器；放大器信號(hào)依次輸入到控制盒和電腦終端內(nèi)。

由上述可知，本發(fā)明分為三個(gè)組成部分，測(cè)量端(室外部分)+控制盒(室內(nèi)部分)+電腦終端(室內(nèi)部分)

第一部分：測(cè)量端，為本發(fā)明的核心部件，設(shè)置雨滴感應(yīng)敏感部件，放置于野外。

第二部分：控制盒。提供面板控制按鈕和數(shù)字顯示功能，放置于室內(nèi)。主要部件有：接線板盒、顯示儀表、控制面板等。

第三部分：電腦終端，提供數(shù)據(jù)顯示、存儲(chǔ)、分析的軟硬件平臺(tái)，并包括連接部分：RS485、RS232傳輸線、USB延長(zhǎng)線等。

測(cè)量時(shí)，雨滴打擊到承雨罩上，經(jīng)傳感器把雨滴打擊力變?yōu)殡娦盘?hào)，再由放大器放大，傳輸?shù)娇刂坪泻碗娔X終端，由分析軟件分析運(yùn)算，顯示運(yùn)算結(jié)果，實(shí)現(xiàn)本發(fā)明目的。

附圖說(shuō)明

圖1是本發(fā)明的組成示意圖

圖2是本發(fā)明測(cè)量端實(shí)施例原理圖

具體實(shí)施方式

參見(jiàn)圖1，本發(fā)明由三個(gè)組成部分，測(cè)量端1、控制盒2、電腦終端3，測(cè)量時(shí)，雨滴打擊到測(cè)量端1的承雨罩上，經(jīng)傳感器把雨滴打擊力變?yōu)殡娦盘?hào)，再由放大器放大，傳輸?shù)娇刂坪?和電腦終端3，由分析軟件分析運(yùn)算，顯示運(yùn)算結(jié)果。

參見(jiàn)圖2，測(cè)量端1由承雨罩10、支撐件11、傳感器20、底座31和放大器40組成。傳感器20通過(guò)墊片21固定在底座31上，底座31通過(guò)微調(diào)螺絲30調(diào)節(jié)水平，底座31的水平度由水平氣泡32測(cè)試。傳感器20包括敏感元件和結(jié)構(gòu)支架，敏感元件附著在結(jié)構(gòu)支架上，構(gòu)成傳感器20。敏感元件將雨滴打擊力變?yōu)殡娦盘?hào)，經(jīng)放大器40放大后再輸出。

由以上幾個(gè)部分組成的雨滴打擊力測(cè)儀器系統(tǒng)，能夠短間隔的間斷測(cè)量自然降雨在單位面積上某一瞬間所有雨滴落地時(shí)的沖擊力F(N)，采樣頻率為1-500次/s，整個(gè)降雨過(guò)程具備完整的測(cè)量記錄，能夠方便有效的顯示、存儲(chǔ)、調(diào)用。

承雨罩10上表面面板直接感應(yīng)和接觸降雨，不緩沖雨滴、不消耗雨能，允許其表面形成類似地表的薄層水流。面板采用PVC材料，大小可以為50cm*50cm*1cm。