一種降雨器的制造方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種降雨器，屬于人工降雨模擬領(lǐng)域。所述降雨器包括：安裝板、垂直設(shè)置在安裝板上的多組針頭、水箱、分別連接所述多組針頭和所述水箱的多組管道、分別設(shè)置在所述多組管道上的多個流量閥、與所述多個流量閥電連接的控制器；所述多組針頭按矩陣分布，所述多組針頭中的每組針頭包括多個針頭，所述每組針頭均勻分布在所述安裝板上，所述每組針頭中的多個針頭的直徑相等，所述多組針頭中的各組針頭的直徑不相等。不同針頭對應(yīng)不同大小的雨滴，可以實現(xiàn)模擬降雨的精準(zhǔn)控制。
【專利說明】
一種降雨器
技術(shù)領(lǐng)域
[0001] 本發(fā)明涉及人工降雨模擬領(lǐng)域，特別涉及一種降雨器。
【背景技術(shù)】
[0002] 降雨器是模擬自然降雨的系統(tǒng)，用于在一定范圍內(nèi)進(jìn)行模擬自然降雨，可調(diào)節(jié)雨 滴的大小和降雨量，應(yīng)用于降雨及降雨影響等領(lǐng)域的研究，例如研究土壤侵蝕和降雨密度 的關(guān)系、不同土壤類型的潛在侵蝕機(jī)理和土壤侵蝕的可能的保護(hù)措施等。
[0003] 降雨器主要包括水箱、管道、噴頭和流量調(diào)節(jié)單元，水箱通過管道與噴頭連接，流 量調(diào)節(jié)單元用于控制噴頭的流量。為了使降雨器能夠模擬不同大小的雨滴降落，現(xiàn)有降雨 器主要是通過控制噴頭的形狀和壓力產(chǎn)生降雨，但是這樣會使得噴頭結(jié)構(gòu)復(fù)雜，且雨滴大 小控制精度低。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 為了解決現(xiàn)有技術(shù)的問題，本發(fā)明實施例提供了一種降雨器。所述技術(shù)方案如下：
[0005] 本發(fā)明實施例提供了一種降雨器，所述降雨器包括：
[0006] 安裝板、垂直設(shè)置在所述安裝板上的多組針頭、水箱、分別連接所述多組針頭和所 述水箱的多組管道、分別設(shè)置在所述多組管道上的多個流量閥、與所述多個流量閥電連接 的控制器；
[0007] 所述多組針頭按矩陣分布，所述多組針頭中的每組針頭包括多個針頭，所述每組 針頭均勻分布在所述安裝板上，所述每組針頭中的多個針頭的直徑相等，所述多組針頭中 的各組針頭的直徑不相等。
[0008] 在本發(fā)明實施例的一種實現(xiàn)方式中，所述降雨器還包括多個出水分配器，所述每 組針頭與一個所述出水分配器的出口連接，所述出水分配器的入口與所述水箱連接。
[0009] 在本發(fā)明實施例的另一種實現(xiàn)方式中，所述多組管道中的每組管道包括多個第一 管道和一個第二管道，所述第一管道的兩端連接所述針頭與所述出水分配器的出口，所述 第二管道連接所述出水分配器的入口與所述水箱，所述流量閥設(shè)置在所述第二管道上。
[0010] 在本發(fā)明實施例的另一種實現(xiàn)方式中，所述針頭為雙孔針頭，所述雙孔針頭包括 外管和設(shè)置在所述外管內(nèi)的內(nèi)管，所述內(nèi)管與所述水箱連接，所述外管用于連接噴氣裝置。
[0011] 在本發(fā)明實施例的另一種實現(xiàn)方式中，所述外管和所述內(nèi)管同軸設(shè)置，且所述外 管的長度小于所述內(nèi)管的長度。
[0012] 在本發(fā)明實施例的另一種實現(xiàn)方式中，所述噴氣裝置包括氣源、分別連接所述多 組針頭和所述氣源的多組氣體通道、分別設(shè)置在所述多組氣體通道上的多個脈沖閥，所述 脈沖閥與所述控制器電連接。
[0013] 在本發(fā)明實施例的另一種實現(xiàn)方式中，所述噴氣裝置還包括多個氣體分配器，所 述每組針頭與一個所述氣體分配器的出口連接，所述氣體分配器的入口與所述氣源連接。
[0014] 在本發(fā)明實施例的另一種實現(xiàn)方式中，所述多組氣體通道中的每組氣體通道包括 多個第一氣體通道和一個第二氣體通道，所述第一氣體通道的兩端連接所述針頭與所述氣 體分配器的出口，所述第二氣體通道連接所述氣體分配器的入口與所述氣源，所述脈沖閥 設(shè)置在所述第二氣體通道上。
[0015] 在本發(fā)明實施例的另一種實現(xiàn)方式中，所述噴氣裝置還包括分別設(shè)置在所述多組 氣體通道上的多個減壓閥，所述減壓閥與所述控制器電連接。
[0016] 在本發(fā)明實施例的另一種實現(xiàn)方式中，所述降雨器還包括可在水平面的兩個相互 垂直的方向移動的移動平臺，所述安裝板設(shè)置在所述移動平臺上。
[0017] 本發(fā)明實施例提供的技術(shù)方案帶來的有益效果是：
[0018] 通過在安裝板上設(shè)置多組針頭，每組針頭分別與水箱連接，從而實現(xiàn)模擬降雨，由 于多組針頭按矩陣分布，多組針頭中的每組針頭包括多個針頭，且每組針頭均勻分布在安 裝板上，每組針頭中的多個針頭的直徑相等，多組針頭中的各組針頭的直徑不相等，這樣在 進(jìn)行降雨時，只需要通過流量閥來控制不同組的針頭進(jìn)行降雨，不同針頭對應(yīng)不同大小的 雨滴，針頭無需復(fù)雜設(shè)計，雨滴大小控制精準(zhǔn)。
【附圖說明】
[0019] 為了更清楚地說明本發(fā)明實施例中的技術(shù)方案，下面將對實施例描述中所需要使 用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明的一些實施例，對于 本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他 的附圖。
[0020] 圖1是本發(fā)明實施例提供的一種降雨器的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0021 ]圖2是本發(fā)明實施例提供的針頭分布示意圖；
[0022]圖3是本發(fā)明實施例提供的針頭結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實施方式】
[0023]為使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點更加清楚，下面將結(jié)合附圖對本發(fā)明實施方 式作進(jìn)一步地詳細(xì)描述。
[0024]圖1是本發(fā)明實施例提供的一種降雨器的結(jié)構(gòu)示意圖，參見圖1，該降雨器包括： [0025]安裝板10、垂直設(shè)置在安裝板10上的多組針頭20、水箱30、分別連接多組針頭20和 水箱30的多組管道40、分別設(shè)置在多組管道40上的多個流量閥50、與多個流量閥50電連接 的控制器60;
[0026] 多組針頭20按矩陣分布，多組針頭20中的每組針頭20包括多個針頭20,每組針頭 20均勻分布在安裝板10上，每組針頭20中的多個針頭20的直徑相等，多組針頭20中的各組 針頭20的直徑不相等。
[0027] 其中，多組針頭20形成的液滴直徑與實驗的雨滴譜中液滴（也即雨滴）的直徑對 應(yīng)。具體地，同組針頭20形成的液滴直徑相同，且每個針頭可以在一個范圍內(nèi)連續(xù)形成不同 大小的液滴，因此直徑大小相近的針頭20所形成的液滴存在直徑重疊部分。
[0028] 例如：1號針頭20形成的液滴直徑為0.2-0.5mm，2號針頭20形成的液滴直徑為0.4-1.0mm，3號針頭20形成的液滴直徑為0.8-1.5mm;對于每組針頭20,通過流量控制和壓縮空 氣脈沖頻率獲得精確的液滴直徑，例如1號針頭20通過改變流量和壓縮空氣頻率形成 0.2mm，0.25mm，0.3mm，0.35mm等。具體針頭分組可以按照下表進(jìn)行：
[0030]在本發(fā)明實施例中，各組針頭20的數(shù)量可以不相同。如圖2所示，1號針頭20的數(shù)量 明顯多于2號針頭20,因為降雨過程中小雨滴的密度大于大雨滴的密度，所以這樣設(shè)計可以 讓降雨器能夠更真實的模擬降雨。
[0031]其中，管道40可以為軟管，例如橡膠管。
[0032] 其中，控制器60包括但不限于可編程邏輯控制器（Programmab 1 e Logi C Controller，簡稱PLC)、單片機(jī)等具有控制可能的器件或設(shè)備。
[0033] 在本發(fā)明實施例中，降雨器還包括多個出水分配器70,每組針頭20與一個出水分 配器70的出口連接，出水分配器70的入口與水箱30連接。
[0034] 在本發(fā)明實施例中，多組管道40中的每組管道40包括多個第一管道401和一個第 二管道402，第一管道401的兩端連接針頭20與出水分配器70的出口，第二管道402連接出水 分配器70的入口與水箱30，流量閥50設(shè)置在第二管道402上。
[0035]水箱30的底部設(shè)有多個出水孔，其數(shù)量與針頭20的分組數(shù)相同，每個出水孔接流 量閥50,每個流量閥50接出水分配器70的入口，出水分配器70每個出口接針頭20,控制器60 利用流量閥50控制針頭20的出水流量，針頭20出水流量為液滴體積乘以液滴頻率。
[0036] 在本發(fā)明實施例中，針頭20為雙孔針頭20,雙孔針頭20包括外管201和設(shè)置在外管 201內(nèi)的內(nèi)管202,內(nèi)管202與水箱30連接，外管201用于連接噴氣裝置。
[0037]如圖3所示，外管201和內(nèi)管202均為漏斗結(jié)構(gòu)，方便管道接入和液滴產(chǎn)生。
[0038]在本發(fā)明實施例中，外管201和內(nèi)管202同軸設(shè)置，且外管201的長度小于內(nèi)管202 的長度。
[0039]在本發(fā)明實施例中，噴氣裝置包括氣源80、分別連接多組針頭20和氣源80的多組 氣體通道90、分別設(shè)置在多組氣體通道90上的多個脈沖閥100,脈沖閥100與控制器60電連 接。
[0040]其中，多組氣體通道90可以為軟管，例如橡膠管。
[0041 ]在本發(fā)明實施例中，噴氣裝置還包括多個氣體分配器110，每組針頭20與一個氣體 分配器110的出口連接，氣體分配器110的入口與氣源80連接。
[0042] 在本發(fā)明實施例中，多組氣體通道90中的每組氣體通道90包括多個第一氣體通道 901和一個第二氣體通道902,第一氣體通道901的兩端連接針頭20與氣體分配器110的出 口，第二氣體通道902連接氣體分配器110的入口與氣源80，脈沖閥100設(shè)置在第二氣體通道 902 上。
[0043]在本發(fā)明實施例中，噴氣裝置還包括分別設(shè)置在多組氣體通道90上的多個減壓閥 120，減壓閥120與控制器60電連接。
[0044]減壓閥120與氣源80相連，其數(shù)量與針頭20分組數(shù)相同，每個減壓閥120接脈沖閥 100，每個脈沖閥100接氣體分配器110，氣體分配器110每個出口接針頭20外孔，控制器60利 用脈沖閥100控制針頭20噴氣頻率，控制器60利用減壓閥120控制脈沖閥100噴氣壓力，使針 頭20的水流形成穩(wěn)定的液滴并落下，脈沖閥頻率與液滴頻率相同.流量相同的情況下噴氣 頻率越快，液滴越小，流出的水總體積不變，液滴體積和噴氣頻率成反比，因此通過噴氣裝 置結(jié)合流量閥50控制液滴體積和密度。
[0045] 在本發(fā)明實施例中，降雨器還包括可在水平面的兩個相互垂直的方向移動的移動 平臺130，安裝板10設(shè)置在移動平臺130上。
[0046] 具體地，移動平臺130可以在xy平面（由相互垂直設(shè)置的x軸和y軸構(gòu)成的水平面） 內(nèi)水平移動，其具體可以包括平臺及帶動平臺分別在x方向和y方向運動的兩臺步進(jìn)電機(jī)， 通過在xy平面內(nèi)水平移動改變針頭20位置，從而使雨滴在不同位置落下。
[0047]進(jìn)一步地，水箱40頂部設(shè)有一個進(jìn)水孔，進(jìn)水孔經(jīng)過水箱流量閥140與水源連接， 水箱40頂部設(shè)有一個進(jìn)氣孔，進(jìn)氣孔經(jīng)過水箱減壓閥150與氣源80連接，控制器60通過水箱 流量閥140控制水箱40進(jìn)水量等于水箱40出水量，控制器60通過水箱減壓閥150控制水箱40 內(nèi)壓力穩(wěn)定。
[0048] 本發(fā)明實施例通過在安裝板上設(shè)置多組針頭，每組針頭分別與水箱連接，從而實 現(xiàn)模擬降雨，由于多組針頭按矩陣分布，多組針頭中的每組針頭包括多個針頭，且每組針頭 均勻分布在安裝板上，每組針頭中的多個針頭的直徑相等，多組針頭中的各組針頭的直徑 不相等，這樣在進(jìn)行降雨時，只需要通過流量閥、水箱減壓閥和脈沖閥來控制不同組的針頭 進(jìn)行降雨，不同針頭對應(yīng)不同大小的雨滴，針頭無需復(fù)雜設(shè)計，雨滴大小控制精準(zhǔn);每個針 頭在一定范圍內(nèi)形成任意直徑的液滴，可以減少針頭分組數(shù);針頭內(nèi)管直徑較大，防止針頭 堵塞。
[0049] 以上所述僅為本發(fā)明的較佳實施例，并不用以限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和 原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
【主權(quán)項】
1. 一種降雨器，其特征在于，所述降雨器包括： 安裝板、垂直設(shè)置在所述安裝板上的多組針頭、水箱、分別連接所述多組針頭和所述水 箱的多組管道、分別設(shè)置在所述多組管道上的多個流量閥、與所述多個流量閥電連接的控 制器； 所述多組針頭按矩陣分布，所述多組針頭中的每組針頭包括多個針頭，所述每組針頭 均勻分布在所述安裝板上，所述每組針頭中的多個針頭的直徑相等，所述多組針頭中的各 組針頭的直徑不相等。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的降雨器，其特征在于，所述降雨器還包括多個出水分配器，所 述每組針頭與一個所述出水分配器的出口連接，所述出水分配器的入口與所述水箱連接。3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的降雨器，其特征在于，所述多組管道中的每組管道包括多個第 一管道和一個第二管道，所述第一管道的兩端連接所述針頭與所述出水分配器的出口，所 述第二管道連接所述出水分配器的入口與所述水箱，所述流量閥設(shè)置在所述第二管道上。4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的降雨器，其特征在于，所述針頭為雙孔針頭，所述雙孔針頭包 括外管和設(shè)置在所述外管內(nèi)的內(nèi)管，所述內(nèi)管與所述水箱連接，所述外管用于連接噴氣裝 置。5. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的降雨器，其特征在于，所述外管和所述內(nèi)管同軸設(shè)置，且所述 外管的長度小于所述內(nèi)管的長度。6. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的降雨器，其特征在于，所述噴氣裝置包括氣源、分別連接所述 多組針頭和所述氣源的多組氣體通道、分別設(shè)置在所述多組氣體通道上的多個脈沖閥，所 述脈沖閥與所述控制器電連接。7. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的降雨器，其特征在于，所述噴氣裝置還包括多個氣體分配器， 所述每組針頭與一個所述氣體分配器的出口連接，所述氣體分配器的入口與所述氣源連 接。8. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的降雨器，其特征在于，所述多組氣體通道中的每組氣體通道包 括多個第一氣體通道和一個第二氣體通道，所述第一氣體通道的兩端連接所述針頭與所述 氣體分配器的出口，所述第二氣體通道連接所述氣體分配器的入口與所述氣源，所述脈沖 閥設(shè)置在所述第二氣體通道上。9. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的降雨器，其特征在于，所述噴氣裝置還包括分別設(shè)置在所述多 組氣體通道上的多個減壓閥，所述減壓閥與所述控制器電連接。10. 根據(jù)權(quán)利要求1至9任一項所述的降雨器，其特征在于，所述降雨器還包括可在水平 面的兩個相互垂直的方向移動的移動平臺，所述安裝板設(shè)置在所述移動平臺上。
【文檔編號】B05B12/06GK106000707SQ201610472371
【公開日】2016年10月12日
【申請日】2016年6月23日
【發(fā)明人】盧俊輝
【申請人】江漢大學(xué)