一种可折叠的便携式地表粗糙度测量仪的制作方法

1.本实用新型涉及地表物理参数野外测量仪器领域，尤其涉及一种可折叠的地表粗糙度测量仪。


背景技术：

2.土壤水分是影响植被生长的重要因子，在岩石圈
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大气圈
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水圈的水分大循环中发挥着重要的作用，关于土壤水分的反演研究一直是国内外研究的重要课题之一。传统的土壤含水分测量多是基于点的测量研究，难以实现大面积土壤水分监测，为农业生产带来了诸多不便。随着遥感技术的发展，基于遥感技术监测土壤水分表现出了很多优势，主要的优势包括监测范围广、人工成本低、效率高等，其中微波遥感因其全天时、全天候对地观测以及较强的穿透能力成为土壤水分反演的重要手段。利用主动微波遥感进行地表观测的过程中，土壤粗糙度情况对雷达后向散射有重要影响，是地表土壤水分获取模型中的关键输入参数。
3.土壤表面的粗糙度是表征土壤水文特性和影响土壤性质的一个重要参数，目前遥感领域大多数研究都是利用均方根高度和相关长度来描述水平和垂直方向土壤表面粗糙度的情况。目前野外测量地表粗糙度参数的方法主要有：针式粗糙度测量法、剖面板法、激光剖面仪法。
4.针式粗糙度测量法以采样点为中心，用含有探针的剖面板沿着垂直于垄行方向和平行于垄行方向各测量3～5次，然后拍照，并对拍摄的粗糙度照片进行几何校正，然后提取各个探针顶部矢量点的坐标，计算均方根高度和相关长度。采用剖面板法进行粗糙度测量，需将剖面板插入地表，用相机记录剖面板与地表的交界线，数字化后选取一定的离散数据点，通过这些数据计算地表粗糙度参数。但剖面板插入地表时，一定程度上破坏了地表的自然形态，造成测量误差。激光剖面仪在大型试验中比较常见，通过随机获取地表样点三维立体高度值计算地表粗糙度，可以测量3～40m的地表剖面，且分辨率较高(1mm)、不破坏地表。但激光剖面仪操作较复杂，且价格昂贵，在实验中一般很少使用。
5.针式粗糙度测量法是一种接触式测量仪器，它具有操作简单、造价相对便宜、测量相对较准确等优点，至今仍广泛应用于地表粗糙度测量中。现有的采用针式粗糙度测量法进行野外测定粗糙度的技术方案中，通常存在以下问题：(1)粗糙度测量仪整体框架较大且大部分为不可拆卸设计，导致其体积及自重较大，进行测量时搬运和操作均较为费时费力，致使野外观测的效率低下。(2)钢针因其特有的特点，常被用作针式粗糙度测量仪中探针的制作材料，但由于钢针自重较大，对于较为脆弱的地表环境，如较为松散或者是刚耕作过的土地，钢针极易穿透地表，对所测量的地表造成破坏进而影响测量误差。(3)在进行测量时，为了使所有探针都接触地表，需要将粗糙度测量仪的主支撑杆插入地表，这对所测量地块造成一定破坏，当地表较为坚硬时，主支撑杆无法插入地表，或插入深度不够，有的探针处于离地悬空状态，影响测量精度。
6.因此，在实际野外测量中亟需一种方便人工携带及搬运，在测量时可以尽量减弱
对所所测地表的破坏，减少测量误差，提高野外粗糙度测量准确性的粗糙度测量仪。


技术实现要素：

7.实用新型目的：本实用新型提出一种可折叠的便携式地表粗糙度测量仪，以解决常规粗糙度测量仪在野外测量时不易搬运、操作，且其测量探针易对脆弱地表造成破坏，测量误差较大的问题。
8.技术方案：为实现本实用新型的目的，本实用新型所采用的技术方案是：
9.一种可折叠的便携式地表粗糙度测量仪，包括：两块基板以及分别沿着两块基板竖向侧边固定设置的四根主支撑杆和沿着两块基板上侧边水平固定设置的两根水平支撑杆；其中两根主支撑杆通过两个金属平开合页链接起来；
10.所述水平支撑杆的长度与所述基板长度相同，所述主支撑杆的长度与所述基板高度相同；
11.所述两块基板的下半部分固定设置有两根上横杆，所述两块基板的下侧边固定设置有两根下横杆；
12.所述上横杆及下横杆均匀设置有若干对上下对应通孔，每根金属升降探针穿过上、下通孔，所述金属升降探针长度不大于所述基板竖向高度；
13.所述金属升降探针的两端均设置有探针挡头，所述探针挡头的最大横截面积大于上、下通孔的横截面积；
14.所述四根主支撑杆均设计为下端包含第一可伸缩支杆，以及用于固定支杆的第一暗扣的可伸缩结构；
15.所述两根水平支撑杆中的一根包含有第二可伸缩支杆，以及用于固定支杆的第二暗扣；
16.通过所述第二可伸缩支杆及第二暗扣将所述金属平开合页两侧的所述基板打开并固定于同一垂直面上；
17.所述基板及与其形成前后排的所述上横杆及下横杆均固定于所述主支撑杆上。
18.进一步的，所述四根主支撑杆横截面呈回字型，其内腔中含有所述第一可伸缩支杆。
19.进一步的，所述水平支撑杆呈回字型，其内腔中含有所述第二可伸缩支杆。
20.进一步的，所述基板均设计有搬运提手以及测量提手，两个搬运提手折叠后重合，两个测量提手折叠后重合；
21.所述搬运提手固定于所述基板下侧边，通过搬运提手在搬运过程中探针挡头搭设在所述下横杆上；
22.所述测量提手固定于所述基板上侧边，用于测量过程中进行点位移动时仪器的提拉。
23.进一步的，所述主支撑杆、水平支撑杆、基板及上横杆、下横杆采用铝合金材质制作，所述探针采用碳钢材料制作而成，所述探针挡头为白色橡胶材质帽盖。
24.有益效果：与现有技术相比，本实用新型的技术方案具有以下有益的技术效果：
25.本实用新型的四根主支撑杆设计为下端含有可伸缩支杆及固定支杆暗扣的可伸缩结构，可有效减少仪器对地表的破坏，易于测量操作的进行；主支撑杆的伸缩支杆收回主
支撑杆内腔，使得折叠后的仪器呈箱式，这种方式有效减小粗糙度测量仪的体积，易于野外测量搬运。同时水平支撑杆也设置为伸缩式结构，该设计可保证两侧粗糙度板在测量时位于同一垂直面上，这种设计结构在满足了野外测量地表粗糙度的误差要求的同时也为野外测量作业时仪器的携带运输提供了方便。
26.本实用新型所述的可折叠的便携式地表粗糙度测量仪，支架主体可折叠，支撑杆可伸缩，仪器折叠后呈箱式，并配有提手，便于携带，不易受损，自重轻，方便野外调研中仪器的搬运以及操作，同时该仪器操作简单，不破坏地表，适用不同的地形和地貌环境。
附图说明
27.图1是测量仪伸展开后的内部结构示意图，此状态用于测量；
28.图2是图1折叠后上下颠倒的效果示意图，此状态用于搬运；
29.附图标记：1
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主支撑杆；101
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第一可伸缩支杆；102
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第一暗扣；2
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水平支撑杆；201
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第二可伸缩支杆；202
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第二暗扣；3
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金属平开合页；4
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基板；5
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上横杆；6
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下横杆；7
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探针；701
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探针挡头；8
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搬运提手；9
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测量提手。
具体实施方式
30.下面结合附图和实施例对本实用新型的技术方案作进一步的说明。
31.本实用新型所述的可折叠的便携式地表粗糙度测量仪，如图1和图2所示，包括：两块基板4以及分别沿着两块基板4竖向侧边固定设置的四根主支撑杆1和沿着两块基板4上侧边水平固定设置的两根水平支撑杆2；其中两根主支撑杆1通过两个金属平开合页3链接起来；
32.所述水平支撑杆2的长度与所述基板4长度相同，所述主支撑杆1的长度与所述基板4高度相同；
33.所述两块基板4的下半部分固定设置有两根上横杆5，所述两块基板4的下侧边固定设置有两根下横杆6；上横杆5及下横杆6固定设置在所述基板4的下半部分并与其形成前后排；
34.所述上横杆5及下横杆6以适当的距离均匀设置有若干对上下对应通孔，用于放置金属升降探针7，所述金属升降探针7长度不大于所述基板4竖向高度；
35.每根金属升降探针7穿过上、下通孔放置，探针7可通过横杆的通孔自由升降，金属升降探针7的两端均设置有探针挡头701，以防止探针7从横杆脱落。探针挡头701由橡胶材质制成且其最大横截面积大于上、下通孔的横截面积。
36.所述四根主支撑杆1均设计为下端包含第一可伸缩支杆101，以及用于固定支杆的第一暗扣102的可伸缩结构；
37.所述两根水平支撑杆2中的一根包含有第二可伸缩支杆201，以及用于固定支杆的第二暗扣202；
38.通过所述第二可伸缩支杆201及第二暗扣202将所述金属平开合页3两侧的基板4打开并固定于同一垂直面上；
39.基板4及与其形成前后排的上横杆5及下横杆6均固定于主支撑杆1上。
40.主支撑杆1、水平支撑杆2、基板4及上横杆5、下横杆6采用铝合金材质制作，探针7
采用碳钢材料制作而成。
41.四根主支撑杆1横截面呈“回”型，其内腔中含有所述第一可伸缩支杆101，根据实地测量的需求，通过第一暗扣102来调整所述第一可伸缩支杆101伸缩的长度。在搬运时工作人员可将第一可伸缩支杆101收回主支撑杆1内腔，减小仪器体积。
42.所述水平支撑杆2横截面呈“回”型，其内腔中含有第二可伸缩支杆201，在测量时打开基板4，调整第二暗扣202将两块基板4固定于同一垂直面中，所述第二可伸缩支杆201的设计用以辅助工作人员调整两侧基板4打开的角度，保证两侧基板4位于同一垂直面上。
43.两侧基板4可通过两个金属平开合页3进行折叠，折叠后的粗糙度测量仪体积较小，易于操作及搬运。
44.两侧基板4均设计有搬运提手8以及测量提手9，两个搬运提手8折叠后重合，两个测量提手9折叠后重合，便于携带及搬运仪器；
45.所述搬运提手8固定于所述基板4下侧边，通过搬运提手8在搬运过程中探针挡头701搭设在所述下横杆6上；
46.所述测量提手9固定于所述基板4上侧边，用于测量过程中进行点位移动时仪器的提拉。
47.在搬运时将所述地表粗糙度测量仪沿着金属平开合页3折叠并180
°
倒置，同时将第一可伸缩支杆101收回主支撑杆1内腔，使得折叠后的仪器呈箱式，手握提手搬运即可。在搬运过程中探针挡头701搭设在所述下横杆6上，可防止搬运过程中探针7的滑落及减少探针7磨损。
48.所述基板4标识层颜色为黑色，由铝合金材质制作而成，金属升降探针7为银色碳钢材质，探针挡头701为白色橡胶材质帽盖，探针挡头701与基板4一白一黑，颜色形成鲜明的对比，可方便后续照片的处理。
49.在基板4两侧的两根主支撑杆1上分别画上两个对称的黑色“十”字标识，便于拍照取证时进行人工水平校准，减少误差。
50.本实用新型提供的可折叠、便携的地表粗糙度测量仪，仪器主体可以折叠，体积较小，自重轻，便于运输携带，操作简单，对地表破坏力小，适用于不同地形，具有良好的实用性。
51.需要说明的是，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个
……”
限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
52.应当理解的是，本实用新型并不局限于上面已经描述的内容，并且可以在不脱离其范围进行各种修改和改变。本实用新型的范围仅由所附的权利要求来限制。