[發明專利]一種冰川淺層硬質雪冰密度測量裝置及雪冰密度測量方法

有效

• 申請號: 202010883708.1
• 申請日: 2020-08-28
• 公開（公告）號: CN111965069B
• 公開（公告）日: 2021-02-02
• 發明（設計）人: 杜文濤;康世昌;陳記祖;孫雯璇;秦翔;張玉蘭
• 申請（專利權）人: 中國科學院西北生態環境資源研究院
• 主分類號: G01N9/02
• 分類號: G01N9/02
• 代理公司: 北京超凡宏宇專利代理事務所(特殊普通合伙) 11463
• 代理人: 嚴誠

本發明公開了一種冰川淺層硬質雪冰密度測量裝置及雪冰密度測量方法，裝置包括硬質雪冰采集組件和稱重組件，硬質雪冰采集組件包括鉆身和鉆刀，鉆刀為桶狀結構，鉆刀開口朝外、且安裝在鉆身上，鉆刀的邊緣設有刀齒，用于切割雪冰，鉆身用于控制鉆刀沿軸向轉動，稱重組件上設有掛鉤，用于勾住硬質雪冰采集組件，鉆身包括外殼和設置在外殼內部的動力機體，動力機體上設有芯軸，芯軸與鉆刀連接。本發明有效的避免了雪冰提取過程中由于受力不均引起的形變或內部結構被破壞，提高了測量精度；利用鉆刀，可對單點數據多次測量，有效的降低了人工單次測量的非穩定、非常態值，進一步提高了測量精度。本發明還公開了一種采用上述裝置的雪冰密度測量方法。

技術領域

本發明涉及雪冰密度測量技術領域，特別是涉及一種冰川淺層硬質雪冰密度測量裝置及雪冰密度測量方法。

背景技術

雪冰密度是單位體積雪冰的重量，與雪齡、深度雪壓及氣候條件有關，是雪冰研究最基本、最易測量的物理特性。雪冰密度這一基本物理參量不但是雪冰演化、成冰作用、冰芯凈積累量重建及冰川物質平衡計算的重要參數，同時對積雪區域水量平衡研究、融雪徑流模擬、雪崩預報和建筑物雪荷計算也有重要意義。

目前，國內外關于雪冰密度的獲取主要基于野外觀測、遙感反演及公式推導三種。其中，野外觀測最為準確重要，是開展其他雪冰密度研究的基礎和參照。

野外觀測中，采用稱重法量測雪密度的精度主要取決于取樣和稱重的準確性。現行通用的取樣器(例如稱雪器)測量的積雪密度比實際值偏高0.3-10.3％，原因是圓桶形取樣器將四周的積雪擠壓進入其中，由于施力不均(同一人不同次或者不同人)致使取得多次采集的雪樣體積存在較大的差異。

發明內容

本發明的一個目的在于提出一種測量精度更高的冰川淺層硬質雪冰密度測量裝置。

一種冰川淺層硬質雪冰密度測量裝置，包括硬質雪冰采集組件和稱重組件，硬質雪冰采集組件包括鉆身和鉆刀，鉆刀為桶狀結構，鉆刀開口朝外、且安裝在鉆身上，鉆刀的邊緣設有刀齒，用于切割雪冰，鉆身用于控制鉆刀沿鉆刀的軸向轉動，稱重組件上設有掛鉤，掛鉤用于勾住硬質雪冰采集組件，鉆身包括外殼和設置在外殼內部的動力機體，動力機體上設有芯軸，芯軸與鉆刀連接。

本發明的有益效果包括：本發明有效的避免了雪冰提取過程中由于受力不均引起的形變或內部結構被破壞，提高了測量精度；利用鉆刀，可對單點數據多次測量，有效的降低了人工單次測量的非穩定、非常態值，進一步提高了測量精度。

另外，根據本發明提供的冰川淺層硬質雪冰密度測量裝置，還可以具有如下附加的技術特征：

進一步地，鉆刀朝向芯軸的一側設有刀座，芯軸插入刀座中，芯軸朝向刀座的一端設有卡塊，刀座上對應卡塊的位置設有卡孔，卡塊與卡孔卡接配合。

進一步地，卡塊的數量為2個，分別設置在芯軸的兩側，2個卡塊之間設有彈簧，2個卡塊和彈簧橫向穿過芯軸，彈簧為壓縮狀態，卡塊為錐臺結構，卡塊的最小一端用于插入卡孔，卡塊的最大外徑大于卡孔的孔徑。

進一步地，鉆刀的外壁均勻設有圓孔，圓孔用于連接掛鉤。

進一步地，鉆刀的底部設有推板和推動件，推板與鉆刀的內壁滑動配合，推動件用于推動推板朝向鉆刀的開口移動。

進一步地，推動件包括依次連接的翹板、中間柱和撥桿，中間柱貫穿鉆刀的底部，并通過回力轉軸與鉆刀轉動連接，翹板和撥桿分別設置在鉆刀的內部和外部，中間柱為圓柱狀結構，翹板和撥桿均沿中間柱的切線朝相反的方向延伸。

進一步地，稱重組件包括箱體和設置在箱體內部的稱重傳感器，稱重傳感器與掛鉤連接。

進一步地，箱體上設有箱蓋，箱體內部設有單片機，箱體的內壁上設有減振層和防潮層，箱蓋上對應單片機的位置設有顯示窗。