УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОЦЕНКИ СТРУКТУРЫ ДОЖДЯ

Полезная модель относится к сельскому хозяйству и может быть использовано для оценки структуры, динамического действия искусственного и естественного дождя.
Устройство для измерения динамического действия дождя на почву включает корпус с пластиковой мембраной, узел регистрации звука с разъемом подключения типа 3,5 мм TRS и USB, индикатор уровня, штатив с поворотной головкой, микропроцессорную систему записи со встроенным аккумулятором и внутренней памятью. Устройство отличается тем, что в конструкции используются индикатор уровня, и штатив с поворотной головкой, микропроцессорная система записи.
Данное техническое решение позволяет обеспечить различные варианты установки устройства в зависимости от характера дождевого потока и уклона поверхности почвы, а также точность и упрощение процесса измерений, повышение производительности труда, обеспечение автономности и эргономичности использования устройства. 1 з.п. ф-лы, 1 ил.
Полезная модель относится к сельскому хозяйству и может быть использовано для оценки структуры, динамического действия искусственного и естественного дождя и, в частности, для измерения энергетических характеристик дождя, его давления на почву и твердую поверхность, исследования эрозионных процессов грунтов, измерения площади покрытия почвы дождем, создаваемого движущимися дождевальными машинами и установками.
Известны способ измерения динамического действия дождя на почву и устройство для его осуществления (авторское свидетельство SU 1362418), включающее корпус, пористую измерительную пластину, поры которой заполнены водой, эластичный экран с датчиками, и устройство для измерения динамического действия дождя на почву. Недостатком известного устройства является низкая точность измерений, ограниченные функциональные возможности при измерении динамического действия дождя на почву.
Наиболее близким по цели и совокупности существенных технических признаков к предлагаемому техническому решению является устройство для измерения динамического действия дождя на почву (патент на полезную модель RU 155056), которое включает корпус с пластиковой мембраной, узел регистрации звука с разъемом подключения типа 3,5 мм TRS. Недостатком известного устройства является низкая точность измерений, обусловленная отсутствием возможности регулирования угла наклона пластиковой мембраны и тарировка по массе разбрызганной почвы.
Цель полезной модели - повышение точности оценки структуры, динамического действия искусственного и естественного дождя на почву.
Технический результат предлагаемой полезной модели заключается в повышение точности и упрощении процесса измерений, приближении характера взаимодействующей с дождем поверхности (пластиковой мембраны) к уклону поверхности почвы, повышении производительности труда путем сокращения времени на процесс измерения, обеспечение автономности использования устройства.
Заявленный технический результат достигается тем, что устройство включает имеющий индикатор уровня поворотный узел регистрации колебаний звука, возникающий при ударе капель искусственного или естественного дождя о пластиковую мембрану устройства, которая фиксирует динамическое давление капель, и включает микропроцессорную систему записи со встроенным аккумулятором и внутренней памятью.
Конструкцию полезной модели поясняет чертеж. Внутренний корпус 1 является каркасом для соединения, размещения основных деталей устройства и выполняется из твердого материала, например алюминия. Внешний корпус 2 является каркасом для размещения корпуса 1 и кабеля 3 в предназначенной для этого внутренней полости 4 внешнего корпуса 2, что позволяет безопасно с предупреждением повреждений размещать электрические соединения устройства и их защиты от попадания влаги. Для предупреждения возникновения люфта и устойчивого положения внутреннего корпуса 1 во внешнем корпусе 2 служат верхний 13 и нижний 14 уплотнитель. Уплотнители 14 и 15 позволяет дополнительно защитить внутреннюю полость внешнего корпуса 2 от попадания влаги. Уплотнитель 15 является защитным для предупреждения разрывов и заломов кабеля 3. Пластиковая мембрана 5 с помощью крепления 6 соединяется с корпусом 1, внутренняя полость которого выполнена в виде акустической диафрагмы 7, которая по соединительной трубке 8 сообщается с узлом регистрации звука 9, включающего микрофон, работающий в частотном диапазоне от 50 до 20000 Гц. Для приема и обработки звуковых сигналов, генерируемых каплями, служит разъем подключения 10 типа 3,5 мм TRS («мини-джек») с кабелем 3. Этот тип подключения характерен для большинства звуковых плат персонального компьютера потребительского уровня, а также портативных устройств. К внешнему корпусу 1 с помощью площадки 11 крепится индикатор уровня 12. Внешний корпус 1 с помощью крепежных элементов 16 соединяется с поворотной осью 17 шарнира 18, устойчивое положение которого обеспечивается винтом 19 с уплотнителем 20. Головка 21 жестко закреплена на штативе 22, имеющего три телескопические ножки 23. Микропроцессорная система записи 38 электрически соединяется с узлом регистрации звука 9 с помощью разъема 10 через «гнездо» подключения 24. Питание осуществляется с помощью встроенного аккумулятора 30 (должен обеспечивать не менее 3 часовую автономную работу) или посредством USB-разъема 35 (type-A-father), который имеет выдвижной механизм 31 и соединяется с электрической вилкой 36 (имеющей USB-разъем type-A-mother) через кабель 32, один конец которого имеет разъем USB-разъема 34 (type-A-father), другой - USB-разъема 33 (type-A-mother). Микропроцессорная система записи включается/выключается с помощью кнопки 29, система записи активируется с помощью кнопки включения/выключения 28 (имеет также функцию «паузы»). Индикация начала/конца записи, уровня заряда аккумуляторной батареи отображается на встроенном жидкокристаллическом монохромном экране 25. Внутри микропроцессорной системы имеется центральный процессор 26, звук записывается на встроенную память 27 (объем которой должен быть не менее 1 Гб, часть которого может расходоваться, как оперативная память). Для обработки результатов измерений с помощью кабеля 32 и разъема 34 устройство может подключаться к компьютеру 37.
Устройство работает в двух режимах: «автономном» и «лабораторном». «Автономный» режим функционирует следующим образом. Предварительно с помощью кабеля 32 и USB-разъемов 34 и 33 микропроцессорная система 38 подключается к электрической вилке 36 для осуществления подзарядки аккумуляторной батареи 30 устройства. На экране 25 отобразится индикация уровня заряда. Далее осуществляется подготовка устройства к измерению: внешний корпус 2 устанавливается на штативе 22 так, чтобы поверхность пластиковой мембраны 5 находилась в зоне дождевого потока. С помощью индикатора уровня поворотную головку устанавливают горизонтально на участках с нулевым уклоном или параллельно измеряемой поверхности для того, чтобы характер дождевого потока при соударении с мембраной 5 устройства совпадал с характером уклона исследуемого участка (почвы). С помощью винта 19 корпус 2 с пластиковой мембраной 5 фиксируют в необходимом положении. Устройство с помощью разъема подключения 10 и кабеля 3 соединяют с компьютером или портативным устройством. При ударе капли дождя оказывают давление на поверхность мембраны 5, из-за которого в ней возникают звуковые колебания и гасятся внешние шумы, которые могут влиять на результаты измерений. Акустическая диафрагма 7 служит для усиления колебаний звука внутри устройства. Звук по соединительной трубке 8 поступает к узлу регистрации звука 9, который записывается с помощью микропроцессорной системы 38, включить/выключить которую можно однократным нажатием кнопки 29. Начало/конец (пауза) активируется путем однократного нажатия кнопки 28. После измерения микропроцессорная система 38 через кабель 32 с разъемами 33 и 34 подключается к компьютеру 37 для переноса файла записи звука и дальнейшей обработки измерений. Для защиты от попадания влаги микропроцессорная система 38 помещается к водонепроницаемый чехол 39.
Устройство в «лабораторном» режиме функционирует следующим образом. Для осуществления изучения воздействия отдельных капель дождя устройство подготавливается, настраивается и работает аналогичным «автономному» режиму образу. Отличие состоит в том, что устройство с помощью разъема подключения 10 типа 3,5 мм TRS («мини-джек») с кабелем 3 (должен иметь достаточную длину для безопасной эксплуатации) подключается к компьютеру 37, который находится в месте на достаточном от прибора расстоянии, не допускающем попадания влаги.
Величина частоты звуковых колебаний мембраны 5 пропорциональна величине динамического действия дождя на почву. Причем различные по размерам капли генерируют звук различной частоты. Устройство для измерения тарируют по диаметру капель жидкости для оценки структуры, динамического действия искусственного и естественного дождя
Площадь пластиковой мембраны 5 должна быть 12...30 кв. см, то есть достаточной, чтобы обеспечить покрытие ее дождем. При меньшем ее размере потребуется большее время для измерения. При большем размере возникает погрешность измерения. Продолжительность измерений составляет 5... 15 мин. Продолжительность измерений менее 5 минут не позволяет получить точное распределение размеров капель искусственных осадков. При продолжительности измерений более 15 минут увеличиваются затраты труда без повышения точности измерений размеров капель естественных и искусственных осадков, а также площади покрытия почвы дождем, создаваемого движущимися дождевальными машинами и установками.
Устройство для измерения динамического действия дождя на почву, включающее внешний и внутренний корпусы, пластиковую мембрану, встроенный узел регистрации звука с микрофоном и разъемами подключения типа 3,5 мм TRS и USB, полость внутреннего корпуса выполнена в виде акустической диафрагмы, отличающееся тем, что с целью повышения точности измерений в конструкции используются индикатор уровня, штатив с поворотной головкой, микропроцессорную систему записи со встроенным аккумулятором и внутренней памятью.