野外风沙收集器是一种用于测量风沙流中沙粒通量（即单位时间内通过单位面积的沙粒质量）和沙粒粒径分布的科学仪器。它主要用于风沙物理学、沙漠化防治、环境保护、农业和工程建设等领域的研究。
野外风沙收集器其核心工作原理可以概括为：在风沙流经过的路径上，通过一个特定设计的采集入口，将运动中的沙粒有效地“捕获”并引导至收集容器中，之后通过称重和分析来计算沙粒的输送率和研究其运动特性。
下面我们从几个方面来详细分解其工作原理：
一、核心设计：基于风沙运动的特点
风沙运动主要有三种形式：
蠕移：粗大沙粒沿地表滚动或滑动。
跃移：中等粒径沙粒被风扬起后，在风力作用下呈跳跃式前进。这是风沙运动的主要形式，约占75%。
悬移：非常细小的粉尘颗粒悬浮在空气中随风远距离输送。
集沙仪的设计主要针对跃移和蠕移部分，因为这部分沙粒对地表风蚀和堆积过程影响直接。
二、关键组成部分及功能
一个典型的野外风沙收集器（如阶梯式集沙仪）通常包含以下几个部分：
集沙入口：
通常是一系列水平排列的方形或圆形小管，这些管子自上而下像阶梯一样排列。
每个小管对应一个特定的高度层（例如，下面的管子收集0-2cm高度的沙，其上方管子收集2-4cm高度的沙，以此类推）。
入口的设计旨在小化对原有风场的干扰。理想情况下，它应该让空气顺利通过，而只将运动中的沙粒“采样”进来。
分离导流装置：
沙粒被吸入入口后，需要通过一个导流通道。
这个通道通常设计有弯头或挡板，利用沙粒的惯性（质量大）和空气的流动性（质量小）将它们分离开。沙粒会因惯性继续前进落入收集盒，而空气则会改变方向从排气口流出。
集沙容器：
用于存放从不同高度收集到的沙粒。通常是多个小袋子或盒子，每个对应一个高度的入口。
容器必须密封良好，防止沙粒漏出或再次被风吹走。
支架：
用于固定整个集沙仪，确保其入口垂直对准风向。有些先进的集沙仪可以随风向自动旋转（配备风向舵），始终保证入口正对来风方向。
三、野外风沙收集器工作流程
布设：将集沙仪放置在需要测量的风沙区域（如沙丘、农田、沙漠边缘等），确保其牢固且入口朝向主风向。
采集：当风沙事件（起沙风）发生时，风沙流通过集沙仪。
空气：大部分从集沙仪的入口进入，但由于质量轻、惯性小，容易在导流装置中改变方向，从专门设计的排气口流出。
沙粒：由于质量大、惯性大，会保持原来的运动方向，直接冲入导流装置并落入下方的集沙容器中。
收集与测量：
风沙事件结束后，研究人员取下所有集沙容器。
称重：分别称量每个高度容器中沙粒的质量。
计算通量：根据采集时间、集沙入口的面积，可以计算出每个高度层单位时间、单位面积的沙粒输送质量（g/cm2·s 或 kg/m2·s）。
分析分布：将不同高度的沙粒通量数据绘制成图，就可以得到沙粒通量随高度的分布规律（通常是指数递减关系）。同时，还可以对收集的沙样进行筛分，分析不同高度的粒径组成。
四、不同类型集沙仪的特点
阶梯式集沙仪：常用的类型，多个入口像楼梯一样排列，能很好地分辨不同高度的沙粒通量。
旋转式集沙仪：入口可以随风向自动旋转，能更精确地测量来自不同方向的沙粒输送，测量结果更准确
