[實(shí)用新型]一種觀測(cè)揚(yáng)沙和風(fēng)沙電的裝置

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201521033090.0
• 申請(qǐng)日: 2015-12-11
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN205333288U
• 公開(kāi)（公告）日: 2016-06-22
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 李芳
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 中國(guó)科學(xué)院寒區(qū)旱區(qū)環(huán)境與工程研究所
• 主分類(lèi)號(hào): G01M9/00
• 分類(lèi)號(hào): G01M9/00;G01R29/12
• 代理公司: 蘭州中科華西專(zhuān)利代理有限公司 62002
• 代理人: 馬正良

技術(shù)領(lǐng)域

本實(shí)用新型涉及風(fēng)沙物理研究領(lǐng)域，具體是指一種觀測(cè)揚(yáng)沙和風(fēng)沙電的裝置。

背景技術(shù)

風(fēng)沙電是沙塵暴過(guò)程中產(chǎn)生的一種物理現(xiàn)象。伴隨著揚(yáng)沙或沙塵暴出現(xiàn)的沙電現(xiàn) 象，是沙塵微粒在風(fēng)暴的劇烈運(yùn)動(dòng)中產(chǎn)生的一種塵粒之間以及塵粒與地面之間的靜電電荷 分離，早在20世紀(jì)40年代，人們?cè)趶?qiáng)風(fēng)和沙塵暴中就已經(jīng)探測(cè)到沙粒的帶電現(xiàn)象以及由此 產(chǎn)生的風(fēng)沙電場(chǎng)(Gill,E.W.B.1948.Frictionalelectrificationofsand.Nature, 162:568-569）。風(fēng)沙電場(chǎng)的存在使通信線路受到極大干擾，甚至對(duì)通訊設(shè)備和人身安全造 成影響，此外對(duì)地形地貌也會(huì)產(chǎn)生深刻的影響。高壓電線火花放電、輸電網(wǎng)跳閘、電子設(shè)備 受干擾等。沙塵暴過(guò)境產(chǎn)生電荷分離，形成空間電荷結(jié)構(gòu)，并在導(dǎo)線上產(chǎn)生高電位。國(guó)內(nèi)野 外觀測(cè)到線路上的電位可高達(dá)2700V，這種高壓電位輕則影響通訊質(zhì)量，重則致使信號(hào)中斷 和造成錯(cuò)誤，有時(shí)還擊穿線路設(shè)備，危害人身安全，造成重大事故。據(jù)估計(jì)，在每年沙塵暴災(zāi) 害造成的損失中，由沙塵放電現(xiàn)象引發(fā)的損失也相當(dāng)可觀。我國(guó)干旱半干旱區(qū)面積遼闊，占 國(guó)土面積的49%，在這些區(qū)域的交通線路，對(duì)于促進(jìn)區(qū)域經(jīng)濟(jì)發(fā)展起著至關(guān)重要的作用。然 而，這些交通線路所經(jīng)區(qū)域大多為自然災(zāi)害頻發(fā)區(qū)域，也是沙漠、戈壁主要分布區(qū)，尤以風(fēng) 沙天氣對(duì)道路的侵蝕、掩埋及風(fēng)沙電的破壞較為突出。其中，風(fēng)沙電主要危害鐵路通訊、高 壓輸電和鐵路沿線電設(shè)施等，影響鐵路安全運(yùn)營(yíng)。為此，深入研究風(fēng)沙運(yùn)動(dòng)機(jī)理，理解沙塵 起電電磁力與其它常規(guī)力聯(lián)合作用下的運(yùn)動(dòng)機(jī)理，對(duì)運(yùn)動(dòng)帶電塵粒介質(zhì)的電現(xiàn)象所帶來(lái)的 影響進(jìn)行定量分析，探索風(fēng)沙電現(xiàn)象發(fā)生的機(jī)制及其規(guī)律，弄清不同風(fēng)沙天氣對(duì)通信、輸電 及電設(shè)施的影響，尋找解決風(fēng)沙電現(xiàn)象所造成破壞的防治措施，將對(duì)我國(guó)乃至世界上其它 風(fēng)沙地區(qū)也有借鑒和指導(dǎo)作用，也會(huì)直接服務(wù)于社會(huì)經(jīng)濟(jì)生產(chǎn)，具有重要的實(shí)踐意義。但是 目前對(duì)風(fēng)沙電的機(jī)理尚不清楚，對(duì)風(fēng)沙電場(chǎng)的一般規(guī)律基本沒(méi)有開(kāi)展深入的研究,同時(shí)受 大風(fēng)等氣候條件的影響，對(duì)觀測(cè)風(fēng)沙電結(jié)構(gòu)規(guī)律造成一些困難。因此研制一種布置方便、設(shè) 計(jì)合理并且能有效降低外界環(huán)境干擾的風(fēng)沙電結(jié)構(gòu)及規(guī)律觀測(cè)的裝置顯得尤為必要。此 外，沙電現(xiàn)象產(chǎn)生的靜電力將作用于風(fēng)和沙粒之間，對(duì)風(fēng)沙及沙塵暴的運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生影響。同 時(shí)，靜電力也是影響在臨界風(fēng)速下沙粒運(yùn)動(dòng)的作用力之一。因此，研究沙電現(xiàn)象將有助于人 們更深入地理解沙粒起跳機(jī)制、風(fēng)沙遷移、堆積等運(yùn)動(dòng)特性，進(jìn)一步達(dá)到控制沙漠蔓延及沙 塵暴發(fā)生的目的。

發(fā)明內(nèi)容

本實(shí)用新型的目的在于提供一種觀測(cè)揚(yáng)沙和風(fēng)沙電的裝置，利用該裝置，能夠有 效地對(duì)揚(yáng)沙和沙塵暴電結(jié)構(gòu)規(guī)律的指標(biāo)進(jìn)行觀測(cè)。

本實(shí)用新型的目的通過(guò)以下技術(shù)方案措施來(lái)實(shí)現(xiàn)：

一種觀測(cè)揚(yáng)沙和風(fēng)沙電的裝置，是由基站塔、底座、固定鋼絲、避雷針、角鐵、風(fēng)速 風(fēng)向儀、倒置式電場(chǎng)儀、集沙儀、溫濕度探測(cè)器、數(shù)據(jù)傳輸線、輸采箱、太陽(yáng)能板、導(dǎo)線和全方 位定點(diǎn)集沙儀組成。基站塔頂端置有避雷針，塔底與底座連接，并通過(guò)鋼絲固定于地面，基 站塔上固定角鐵，并在角鐵分別安裝風(fēng)速風(fēng)向儀、倒置式電場(chǎng)儀、集沙儀和溫濕度探測(cè)器， 并分別通過(guò)數(shù)據(jù)傳輸線連接輸采箱，輸采箱通過(guò)導(dǎo)線與太陽(yáng)能板連接，多方位固定集沙儀 埋入地面。本實(shí)用新型的優(yōu)點(diǎn)和產(chǎn)生的有益效果是：1、可根據(jù)觀測(cè)的具體要求，靈活布置各 層角鐵之間的垂直距離，滿(mǎn)足對(duì)不同高度觀測(cè)指標(biāo)的需求。2、本裝置采用的基站塔和固定 鋼絲都比較細(xì)，對(duì)觀風(fēng)流場(chǎng)影響不大，最大限度地尊重了風(fēng)沙運(yùn)移的客觀規(guī)律，另外通過(guò)基 座進(jìn)行固定，降低了大風(fēng)等外界條件對(duì)觀測(cè)的干擾和影響，簡(jiǎn)單易操作，科學(xué)合理。

附圖說(shuō)明

圖1為本實(shí)用新型結(jié)構(gòu)示意圖。

具體實(shí)施方式

本實(shí)用新型在實(shí)施中采用的專(zhuān)利號(hào)為02139473.3倒置式電場(chǎng)儀7和專(zhuān)利號(hào)為 97229178.4全方位定點(diǎn)集沙儀14。

下面結(jié)合附圖，對(duì)本實(shí)用新型的技術(shù)方案再作進(jìn)一步的說(shuō)明：如圖1所示，一種觀 測(cè)揚(yáng)沙和風(fēng)沙電的裝置，是由基站塔1、底座2、固定鋼絲3、避雷針4、角鐵5、風(fēng)速風(fēng)向儀6、倒 置式電場(chǎng)儀7、集沙儀8、溫濕度探測(cè)器9、數(shù)據(jù)傳輸線10、輸采箱11、太陽(yáng)能板12、導(dǎo)線13和全 方位定點(diǎn)集沙儀14組成。基站塔1頂端置有避雷針4，塔底與底座2連接，并通過(guò)鋼絲3固定于 地面，基站塔1上固定角鐵5，并在角鐵5分別安裝風(fēng)速風(fēng)向儀6、倒置式電場(chǎng)儀7、集沙儀8和 溫濕度探測(cè)器9，并分別通過(guò)數(shù)據(jù)傳輸線10連接輸采箱11，輸采箱11通過(guò)導(dǎo)線13與太陽(yáng)能板 12連接。全方位定點(diǎn)集沙儀14埋入地面。輸采箱11是由外置太陽(yáng)能板12進(jìn)行能源供給。待沙 塵天氣到來(lái)時(shí)，風(fēng)速風(fēng)向儀6進(jìn)行風(fēng)速風(fēng)向觀測(cè)，倒置式電場(chǎng)儀7進(jìn)行雷暴云電場(chǎng)的觀測(cè)，集 沙儀8進(jìn)行梯度沙塵收集，溫濕度探測(cè)器9為測(cè)定梯度時(shí)段的溫濕度。待風(fēng)速風(fēng)向儀6、倒置 式電場(chǎng)儀7，集沙儀8和溫濕度探測(cè)器9觀測(cè)完畢后，通過(guò)輸采線10進(jìn)行將觀測(cè)到的數(shù)據(jù)傳輸 給輸采箱11內(nèi)的數(shù)采儀。由數(shù)采儀提供不同梯度風(fēng)速風(fēng)向儀6、倒置式電場(chǎng)儀7、集沙儀8和 溫濕度探測(cè)器9測(cè)試數(shù)據(jù)，為研究風(fēng)沙電結(jié)構(gòu)及規(guī)律積累數(shù)據(jù)，提供科學(xué)依據(jù)。全方位定點(diǎn) 集沙儀14單獨(dú)觀測(cè)，每次沙塵天氣過(guò)后，分別從每個(gè)收集盒中倒出沙粒，稱(chēng)重，通過(guò)計(jì)算中 得出單位面積的沙通量。