[發明專利]一種冰密度測量儀器

有效

• 申請號: 202010022202.1
• 申請日: 2020-01-09
• 公開（公告）號: CN111122382B
• 公開（公告）日: 2021-06-18
• 發明（設計）人: 王慶凱;李志軍;曹曉衛;盧鵬
• 申請（專利權）人: 大連理工大學
• 主分類號: G01N9/08
• 分類號: G01N9/08
• 代理公司: 大連智高專利事務所(特殊普通合伙) 21235
• 代理人: 蓋小靜

本發明公開了一種冰密度測量儀器，包括底座框架中設有天平，蓋板放置在底座框架頂部，支撐框架底部穿過蓋板上的避讓孔架設在天平上，在支撐框架內部設有盛放冰樣容器、盛放液體容器，所述盛放液體容器位于蓋板上，所述盛放冰樣容器頂部與提拉桿底部固定連接，所述提拉桿貫穿于連接管內部，所述連接管底部與安裝在容置筒頂部的掛桿連接，盛放冰樣容器位于容置筒內，在容置筒頂部的掛桿上對稱設有固定槽，所述固定槽卡接在對應的固定板一側，所述固定板另一側連接在支撐框架上，所述支撐框架的頂部設有用于連接管穿出的通孔。該儀器利用浮力法，可以在現場對不規則試樣的冰密度進行快速的測量。

技術領域

本發明涉及一種測量設備，尤其涉及一種冰密度測量儀，屬于極地亞極地、高山、水庫、河流、海洋的冰上短期考察的技術領域，特別涉及不規則冰試樣密度測量。

背景技術

冰密度是冰物理性質的重要參數之一，但是由于其組成結構復雜，冰密度的定義和測量并不簡單。目前冰密度測量的方法大致有四種，重量-體積法、排液法、比重法和冰厚-凈空法。

重量體積法需要制作標準冰塊試樣，測量試樣的體積(V)和質量(M)，利用公式密度ρ＝M/V計算得到。這種方法有兩個缺點，一個是在野外條件很難制作標準的試樣，另外就是當空氣溫度過高時會造成試樣融化，從而使測量出的密度偏小。

排液法是比較常用的測量方法，由于冰內部含有很多空隙，需要測量表觀密度時需要合適的溶液使其不會進入冰內部空隙，同時在野外環境時量筒等儀器不方便攜帶和操作。

比重法是將冰放在一個隔絕空氣的容器內融化，然后利用比重計測量其比重，這樣會得到一個較大的密度值。

冰厚-凈空法是以假設冰蓋所受的靜壓力平衡為基礎進行測量和計算，考慮冰蓋表層覆蓋的積雪，利用以下公式進行計算：ρ_sh_s+ρ_ih_i＝ρ_w(h_i-f_b)，式中ρ_s是冰上積雪的平均密度，ρ_i是冰蓋的平均密度，ρ_w是水的平均密度，h_s是覆蓋冰雪的厚度，h_i是總冰厚，f_b是水面以上冰的厚度。如果冰蓋并不是靜力平衡的情況這種方法會產生較大的誤差，在測量足夠大的區域時，可以達到靜力平衡的狀態。

傳統排液法所使用的液體并不能滿足測量冰密度的要求，測量時要求液體冰點低于測量時的環境溫度，合適粘度使其可以包裹住冰試樣而不進入冰樣內部空隙。

發明內容

針對上述問題，本發明提出一種冰密度測量儀器，利用浮力法，可以在現場對不規則試樣的冰密度進行快速的測量。

為實現上述目的，本申請采用的技術方案是：一種冰密度測量儀器，包括：連接管、提拉桿、盛放冰樣容器、容置筒、支撐框架、盛放液體容器、蓋板和底座框架，所述底座框架中設有天平，蓋板放置在底座框架頂部，支撐框架穿過蓋板上的避讓孔架設在天平上，在支撐框架內部設有盛放冰樣容器、盛放液體容器，所述盛放液體容器位于蓋板上，所述盛放冰樣容器頂部與提拉桿底部固定連接，所述提拉桿貫穿于連接管內部，所述連接管底部與安裝在容置筒頂部的掛桿連接，盛放冰樣容器位于容置筒內，在容置筒頂部的掛桿上對稱設有固定槽，所述固定槽卡接在對應的固定板一側，所述固定板另一側連接在支撐框架上，所述支撐框架的頂部設有用于連接管穿出的通孔；在盛放液體容器中設有能夠覆蓋盛放冰樣容器的低冰點合適粘度液體。

進一步的，支撐框架頂部的通孔處設有卡接螺母，所述卡接螺母用于卡住位于連接管上部的卡頭。

進一步的，所述提拉桿為T型結構，在連接管頂部設有用于T型結構的水平桿穿過的卡槽，當水平桿沿著卡槽向下移動時，此時盛放冰樣容器向下移動，直至水平桿位于卡槽底部時，停止向下移動，將冰樣放入盛放冰樣容器后，水平桿沿著卡槽向上移動，直至移動至卡槽頂部，旋轉水平桿將其卡接在連接管頂面上。