專(zhuān)利名稱(chēng)：飄塵采樣儀的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
飄塵采樣儀技術(shù)領(lǐng)域[0001]本實(shí)用新型是一種用于室外移動(dòng)采集大氣飄塵樣本，并實(shí)現(xiàn)自動(dòng)遙控升降、遙控開(kāi)啟和關(guān)閉采集等功能，主要實(shí)現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)人體呼吸高度(平均標(biāo)準(zhǔn)為I. 65米)和呼吸量(7升 /分鐘)的移動(dòng)式定量大氣飄塵采樣裝置。
背景技術(shù)：
[0002]目前飄塵的研究主要集中在國(guó)外的研究成果上，我國(guó)的飄塵污染特點(diǎn)與國(guó)外有很大的不同，10微米污染尚未得到有效控制，更何況小于2. 5微米的顆粒物研究與監(jiān)測(cè)，基于人群的大氣污染慢性和急性健康效應(yīng)研究結(jié)果更是缺乏，我國(guó)應(yīng)當(dāng)開(kāi)展符合本國(guó)實(shí)際環(huán)境和人群特征的大氣顆粒物污染健康效應(yīng)研究。國(guó)內(nèi)各城市都有專(zhuān)業(yè)機(jī)構(gòu)進(jìn)行24小時(shí)的大氣監(jiān)測(cè)，按照3級(jí)體制建立預(yù)報(bào)，但是這種檢測(cè)都是區(qū)域性的，大范圍的預(yù)告，比如經(jīng)常聽(tīng)到的是“海淀區(qū)大氣污染物為可吸入顆粒物(飄塵)，空氣污染指數(shù)3級(jí)”，還是無(wú)法知道馬路邊、綠化帶、操場(chǎng)、大空地、教室內(nèi)到底飄塵有多少，是有什么變化規(guī)律。通過(guò)查閱文獻(xiàn)資料及咨詢(xún)中科院大氣研究所等科研機(jī)構(gòu)，了解到目前國(guó)內(nèi)外針對(duì)飄塵的采集、采樣分析設(shè)備都十分昂貴，動(dòng)輒數(shù)千元乃至數(shù)萬(wàn)元以上，僅僅一臺(tái)大氣采樣泵就售價(jià)數(shù)千元，采集以及觀測(cè)分析基本上都屬于研究所的“專(zhuān)利”，如何能夠有一套經(jīng)濟(jì)實(shí)用的采集裝置，使得每一個(gè)有志于大氣環(huán)保觀測(cè)實(shí)驗(yàn)的人能夠觀測(cè)、實(shí)驗(yàn)，讓能夠了解身邊的環(huán)境飄塵有多少？不同環(huán)境飄塵有什么特征和變化？讓更多的人為改善大氣環(huán)境群策群力。由于大氣飄塵監(jiān)測(cè)采樣設(shè)備的過(guò)于昂貴，導(dǎo)致了監(jiān)測(cè)的“壟斷性”，不能讓更多的人參與大氣飄塵的監(jiān)測(cè)。發(fā)明內(nèi)容[0003]我利用家里的閑置的、廢舊的材料，結(jié)合一些簡(jiǎn)易裝置，發(fā)明并制作了一套飄塵采樣儀，成本不到400元。采樣儀的設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)主要參照正常人體平均采樣高度(I. 65米)，以及正常人體呼吸量(7升/分鐘)的要求；這套儀器是用于室外移動(dòng)采集飄塵樣本，并實(shí)現(xiàn)自動(dòng)遙控升降、遙控開(kāi)啟和關(guān)閉采樣等功能。利用此采樣儀實(shí)現(xiàn)了飄塵的采集；并利用該儀器針對(duì)不同環(huán)境、植物、采集分析找出抑制飄塵方法的可行性。通過(guò)實(shí)際實(shí)驗(yàn)證明了此飄塵采樣儀使用穩(wěn)定、可靠；對(duì)于飄塵的采樣完全達(dá)到設(shè)計(jì)目標(biāo)，也證明自行設(shè)計(jì)制作飄塵采樣儀，取材容易、制作簡(jiǎn)單、易行，完全能達(dá)到實(shí)驗(yàn)要求以及專(zhuān)業(yè)采集的要求；可以通過(guò)此儀器在今后采樣和尋找更多的植物、氣體、物質(zhì)能夠抑制、吸附飄塵，達(dá)到保護(hù)環(huán)境、改善的目的。[0004]本實(shí)用新型提供一種廉價(jià)的飄塵采樣方案，制作的儀器可自制并普及，對(duì)于普通學(xué)校、學(xué)生、老師、愛(ài)好者等觀測(cè)大氣飄塵，群策群力的找出抑制和改善大氣環(huán)境的實(shí)驗(yàn)手段提供了可能。同時(shí)也解決了專(zhuān)用設(shè)備儀器移動(dòng)性差的問(wèn)題。[0005]本實(shí)用新型解決其技術(shù)問(wèn)題所采用的技術(shù)方案是[0006]一種飄塵采樣儀，包括移動(dòng)可升降拉桿車(chē)、電動(dòng)升降器、真空氣泵、控制板(升降遙控接送控制板、氣泵遙控開(kāi)關(guān)控制板)、采集收集管(玻璃針筒)、氣體采集塑料管、電池。[0007]移動(dòng)可升降拉桿車(chē)是基礎(chǔ)移動(dòng)支架，其拉桿作為電動(dòng)升降器的可控升降臂；[0008]電動(dòng)升降器的拉桿與移動(dòng)可升降拉桿車(chē)的拉桿固定，電動(dòng)升降器控制移動(dòng)可升降拉桿車(chē)?yán)瓧U臂的升降；[0009]真空氣泵的用途是采集氣體；[0010]升降遙控接送控制板是控制電動(dòng)升降器的升降；[0011]氣泵遙控開(kāi)關(guān)控制板是控制氣泵的打開(kāi)和關(guān)閉；[0012]采集收集管是IOOml的玻璃針筒，玻璃針筒的注射推進(jìn)器口是采集氣體的采集 Π ；[0013]氣體采集塑料管連接采集收集管和氣泵；[0014]移動(dòng)可升降拉桿車(chē)的上部是固定住的采集收集管，下部是電池、控制板、真空氣泵，下部的所有配件放置在桐木殼中，固定在移動(dòng)可升降拉桿車(chē)上。[0015]一種飄塵采樣儀，其特征是遙控電動(dòng)升降器，使移動(dòng)可升降拉桿車(chē)在I. 3至I. 8 米高度范圍內(nèi)遙控升降。[0016]根據(jù)專(zhuān)業(yè)飄塵采樣樣儀器的原理，主要分幾個(gè)部分收集部分、動(dòng)力部分、外殼等； 設(shè)計(jì)的飄塵采樣儀也同樣分成五個(gè)部分[0017]第一部分收集部分，主要由采集收集管和支撐托盤(pán)、固定槽、石英膜、墊圈、鐵夾、 氣體導(dǎo)管、粘貼固定帶等組成。采集收集管為IOOml容量的玻璃針筒，針筒的泡沫塑料包裝作為其固定槽。固定槽托板固定在移動(dòng)可升降拉桿車(chē)的拉桿頂端，使固定槽內(nèi)的針筒平行于地面。氣體采集口為玻璃針筒的注射推進(jìn)器口，氣體采集塑料管連接采集收集管和真空氣泵。石英膜、墊圈、鐵夾、粘貼固定帶作為輔助設(shè)備實(shí)現(xiàn)采樣膜片的支撐以及氣體進(jìn)入的通道等功能，以固定、穩(wěn)定的結(jié)構(gòu)和符合標(biāo)準(zhǔn)的進(jìn)氣直徑，達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)收集指標(biāo)。[0018]第二部分移動(dòng)及升降部分，主要由移動(dòng)可升降拉桿車(chē)、電動(dòng)升降器等組成。移動(dòng)可升降拉桿車(chē)實(shí)現(xiàn)整套儀器的可移動(dòng)性，電動(dòng)升降器達(dá)到指定采集高度的目的，移動(dòng)可升降拉桿車(chē)的拉桿與電動(dòng)升降器的可控升降臂固定在一起，通過(guò)可控升降臂的升降控制移動(dòng)可升降拉桿車(chē)?yán)瓧U的升降，以平穩(wěn)的支撐和升降實(shí)現(xiàn)固定高度下任意位置的升停。[0019]第三部分動(dòng)力部分，主要由真空氣泵、電池等組成；真空氣泵主要實(shí)現(xiàn)為第一部分氣體進(jìn)氣部件提供采樣氣體的收集動(dòng)力，按照專(zhuān)業(yè)大氣采樣泵的進(jìn)出氣標(biāo)準(zhǔn)保證足夠的氣體采集。電池提供整體電力，氣體采樣量達(dá)到正常成人呼吸量，電池提供連續(xù)5天以上的整體儀器采樣工作量。[0020]第四部分遙控部分，主要由升降遙控接送控制板、氣泵遙控開(kāi)關(guān)控制板組成。升降遙控控制板實(shí)現(xiàn)電動(dòng)升降器拉桿的升降動(dòng)作，氣泵遙控開(kāi)關(guān)控制板實(shí)現(xiàn)真空氣泵的開(kāi)啟和關(guān)閉控制，達(dá)到5米以上距離的遙控目的，避免人為因素對(duì)采樣數(shù)據(jù)的干擾。[0021]第五部分外殼，主要由遙控板外殼、整體儀器外殼等組成，遙控板外殼起到保護(hù)遙控電路板，便于維護(hù)和操作的作用，整體儀器外殼起到保護(hù)內(nèi)部部件、美化整體儀器、便于操作等作用。[0022]本實(shí)用新型的有益效果是，取材容易，都是選用家庭和基本生活中容易找到物品以及廢棄物等組裝而成；移動(dòng)方便，重量輕，整體集成在一起便于攜帶；組裝方便，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，便于個(gè)人的業(yè)余制作；采集效果好，符合專(zhuān)業(yè)級(jí)的設(shè)計(jì)和采樣效果、標(biāo)準(zhǔn)，采樣高度和采樣量級(jí)是按照標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)的。[0023]
[0024]
以下結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型進(jìn)一步說(shuō)明。[0025]圖I是本實(shí)用新型的電路原理圖。[0026]圖2是飄塵采樣儀第一個(gè)實(shí)施例的正視構(gòu)造圖。[0027]具體實(shí)施方式
[0028]第一部分收集部分[0029]采集收集管主要參照兩個(gè)選用標(biāo)準(zhǔn)，第一標(biāo)準(zhǔn)是正常人口腔的大小，一般人體口腔直徑為50mm、深度10-15mm ;第二標(biāo)準(zhǔn)為專(zhuān)業(yè)設(shè)計(jì)參考標(biāo)準(zhǔn)，當(dāng)采集量小于5L/分鐘時(shí)采集口徑應(yīng)小于30mm，大于5L/分鐘時(shí)應(yīng)大于30mm，主要是考慮采集膜上樣本的密度便于觀察和清點(diǎn)。[0030]選用玻璃針筒為采集收集管，氣體采集口為玻璃針筒的注射推進(jìn)器口，。氣體采集塑料管連接采集收集管和真空氣泵，將裝針筒用的泡沫塑料包裝中兩個(gè)凹槽處延內(nèi)部剪開(kāi)，兩塊合在一起組成針筒固定槽，外表面貼上裝飾木皮；[0031]支撐托盤(pán)選用L型角地舊CD盒，在頂板留空處用粘扣帶縫制長(zhǎng)長(zhǎng)的固定粘扣，用于固定固定槽。[0032]固定槽下有固定的支撐托盤(pán)固定在拉桿的拉手外側(cè)，托盤(pán)外側(cè)安裝長(zhǎng)粘扣帶，使用移動(dòng)可升降拉桿車(chē)的拉桿上的粘扣帶穩(wěn)固針針筒管固定槽。將一塊硬紙板裁成直徑為5.6cm的圓，與采集收集管的外管后端相配合，以硬紙板做成的圓心為基點(diǎn)為再做成直徑為3.5cm的圓并將其切下，在采集收集管的后端和硬紙板之間放入石英膜，將三部分緊密結(jié)合在一起密封。取一根長(zhǎng)約80cm的氣泵專(zhuān)用氣體采集塑料管，一頭固定在采集收集管前部的針頭上，另一頭插入氣泵的“ in”孔，兩端接口處采用扎帶密封，為保證不對(duì)針頭部分產(chǎn)生過(guò)大拉扯力導(dǎo)致針頭斷裂，頂中部彎管部分固定在升降架頂管固定槽的粘扣帶上。[0033]第二部分移動(dòng)及升降部分[0034]電動(dòng)升降器選用的是通用經(jīng)濟(jì)型汽車(chē)全自動(dòng)天線，實(shí)現(xiàn)移動(dòng)可升降拉桿車(chē)的電動(dòng)控制。[0035]技術(shù)指標(biāo)五節(jié)不銹鋼天線桿、天線桿長(zhǎng)39英寸、安裝方便、外置優(yōu)質(zhì)微繼電器，使用壽命長(zhǎng)、安裝角度0-30度、工作電壓DC12V、電壓范圍DC10V-14V、工作電流O.7±0· 2A[0036]天線經(jīng)過(guò)測(cè)試需要電壓12V，起動(dòng)電流在I. 5A左右，正常工作電流低于1A。除接地線(粗的黑絲屏蔽線，位于天線中部)外三根引線分別是紅色-電源線12V、黑色-接地線、綠色-控制線。通電上升和下降的拉力以及天線斷電后支撐力大于4Kg，完全能夠滿足取消拉桿第一節(jié)控制后的支撐和拉力要求。[0037]正?？刂葡?，通電(紅、黑)，天線完全收回；控制線(綠)接通后天線伸出；根據(jù)以上控制原理，在內(nèi)部引出另一根藍(lán)色接地線，使得控制線(綠、藍(lán))與電源線(紅、黑)分開(kāi)，以便于控制，將黑色粗接地線剪斷不用。[0038]結(jié)合組裝[0039]將電動(dòng)升降器的可控升降臂用家庭固定管道用的“U”形卡(又稱(chēng)馬鞍卡)固定在移動(dòng)可升降拉桿車(chē)的最下節(jié)橫梁的正中心，使得電動(dòng)升降器的可控升降臂與移動(dòng)可升降拉桿車(chē)的拉桿方向保持平行，固定時(shí)為避免損傷天線金屬結(jié)構(gòu)，墊上舊玩具汽車(chē)的輪胎，一方面防滑緊固、另一方面保護(hù)電動(dòng)升降器的可控升降臂；將電動(dòng)升降器的可控升降臂的升降臂頂部的金屬頭與移動(dòng)可升降拉桿車(chē)的拉桿頂端固定在一起。整體組合完成。[0040]第三部分動(dòng)力部分[0041]通過(guò)生理學(xué)課本所學(xué)的知識(shí)及查閱的資料，正常成人呼吸16 20次/分鐘，每次呼吸氣量在500ml左右，那么每分鐘呼吸空氣量就是8-10L左右。因此選用真空氣泵時(shí)就要選用接近此量值指標(biāo)的氣泵，另外還要考慮采樣收集管口徑的大小配比，因?yàn)檫x用的采集收集管口徑為40mm，過(guò)大的采氣量不便于后期采樣樣本的處理，因此選用了 7L/分鐘的專(zhuān)業(yè)真空氣泵，使得整體設(shè)計(jì)和實(shí)施都處于合理范疇。[0042]選用的真空氣泵主要指標(biāo)如下型號(hào)LNAP125、額定電壓6/12/24V、額定功率12W、最高揚(yáng)程15M、最大流量7L/Min、重量146G、外形尺寸74X51 X32MM[0043]選用了 2. 2AH 12V的免維護(hù)電池。每次滿電基本上能夠滿足5天以上的實(shí)驗(yàn)需要。[0044]另外，由于飄塵采樣儀的整體重量較輕，工作環(huán)境為I. 3米以上的作業(yè)環(huán)境，電池的配重對(duì)于整個(gè)儀器十分重要，近一公斤的重量足以滿足在拉桿車(chē)底座上的重量配比，保證了儀器升高后的整體穩(wěn)定性。[0045]3、組裝。將氣泵固定在移動(dòng)可升降拉桿車(chē)底座底部右側(cè)背板上，用海綿和橡膠墊層進(jìn)行減震和保護(hù)；將電池固定在移動(dòng)可升降拉桿車(chē)底座左側(cè)立式放置，緊貼電動(dòng)升降天線，對(duì)天線也起到了限制移動(dòng)的作用。[0046]第四部分遙控部分[0047]根據(jù)設(shè)計(jì)要求，遙控部分主要由升降遙控控制板、氣泵遙控開(kāi)關(guān)控制板組成；升降遙控控制板實(shí)現(xiàn)電動(dòng)升降器控制拉桿的升降動(dòng)作，氣泵遙控開(kāi)關(guān)控制板實(shí)現(xiàn)真空氣泵的開(kāi)啟和關(guān)閉控制，達(dá)到5米以上距離的遙控目的，避免人為因素對(duì)采樣數(shù)據(jù)的干擾。[0048]升降遙控接收控制部分采用舊的兩通道的玩具汽車(chē)的遙控器以及車(chē)上控制接收控制板，將控制玩具汽車(chē)前進(jìn)后退的通道控制線連接繼電器控制升降器的升降，將控制玩具汽車(chē)左右的通道控制線連接繼電器控制升降器電源的通斷。[0049]將此遙控接收板固定在移動(dòng)可升降拉桿車(chē)底座的一殼體內(nèi)，與電動(dòng)升降器的可控升降臂及電源連接，殼體固定在拉桿的底座上。[0050]由于遙控汽車(chē)的無(wú)線發(fā)射和接受頻率為40MHz，決定了遙控距離為5米以上10米以?xún)?nèi)，這已足夠，因?yàn)槿藶閷?duì)于大氣采集的影響只要在2米以外即可。[0051]拆下兩通道的玩具汽車(chē)遙控器的車(chē)上控制板，將控制玩具汽車(chē)前進(jìn)后退的通道控制線連接繼電器控制升降器的升降，將控制玩具汽車(chē)左右的通道控制線連接繼電器控制升降器電源的通斷。并將電路板安裝在一殼體中，連接接線并做好接插件的安裝。[0052]氣泵遙控器選用遙控車(chē)庫(kù)門(mén)的簡(jiǎn)易單路遙控器，控制方式采用自鎖或者互鎖方式 (自鎖方式為遙控器一個(gè)按鍵，按動(dòng)一下開(kāi)啟、再按動(dòng)一下關(guān)閉；互鎖方式為遙控器兩個(gè)按鍵，按動(dòng)開(kāi)啟鍵開(kāi)啟、按動(dòng)關(guān)閉鍵關(guān)閉)。遙控距離為10米,滿足儀器設(shè)計(jì)需求。[0053]技術(shù)參數(shù)工作電壓DC12V、工作電流 8. 2mA、接收頻率315/433MHZ、接收靈敏度一 ％DB、編碼類(lèi)型固定、編碼方式焊盤(pán)、工作方式點(diǎn)動(dòng)，互鎖、自鎖、最大負(fù)載7A、 尺寸 40*39*17MM。[0054]將氣泵遙控器與氣泵連接，用遙控器控制氣泵的開(kāi)關(guān)。將塑料軟管與氣泵鏈接，進(jìn)氣孔與采集器的針筒連接，出氣孔軟管預(yù)留20厘米長(zhǎng)。[0055]第五部分外殼[0056]主要由遙控板外殼、整體儀器外殼等組成，遙控板外殼起到保護(hù)升降遙控接送控制板和氣泵遙控開(kāi)關(guān)控制板，便于維護(hù)和操作的作用，整體儀器外殼起到保護(hù)內(nèi)部部件、美化整體儀器、便于操作等作用。[0057]遙控裝置的外殼，采用成品大小合適的塑料外殼經(jīng)過(guò)局部加工而成。[0058]整體設(shè)備外殼采用跆拳道練習(xí)用的桐木板，木質(zhì)感好、木質(zhì)松軟易于加工。根據(jù)整體儀器內(nèi)部設(shè)備布局，做外圍包裹，很好的保護(hù)儀器內(nèi)部各單元的穩(wěn)固和支撐。前部設(shè)計(jì)平開(kāi)門(mén)，便于開(kāi)啟維護(hù)內(nèi)部各單元。
權(quán)利要求1.一種飄塵采樣儀，包括移動(dòng)可升降拉桿車(chē)、電動(dòng)升降器、真空氣泵、含遙控器的升降遙控接送控制板、含遙控器的氣泵遙控開(kāi)關(guān)控制板、采集收集管、氣體采集塑料管、電池，其特征在于移動(dòng)可升降拉桿車(chē)是基礎(chǔ)移動(dòng)支架，其可在外力牽引下在平面上自由移動(dòng)，并具有向上可升降的拉桿，該拉桿與電動(dòng)升降器的可控升降臂固定在一起；電動(dòng)升降器具有可升降的可控升降臂，并通過(guò)可控升降臂的升降控制移動(dòng)可升降拉桿車(chē)?yán)瓧U的升降；真空氣泵用于采集氣體；升降遙控接送控制板用于遙控電動(dòng)升降器可控升降臂的升降；氣泵遙控開(kāi)關(guān)控制板用于遙控氣泵的打開(kāi)和關(guān)閉；采集收集管是IOOml容量的玻璃針筒，其通過(guò)氣體采集塑料管連接真空氣泵，并通過(guò)玻璃針筒的注射推進(jìn)器口采集氣體到真空氣泵；其中，采集收集管設(shè)置在移動(dòng)可升降拉桿車(chē)的拉桿頂端，電池、升降遙控接送控制板、 氣泵遙控開(kāi)關(guān)控制板、真空氣泵放置在移動(dòng)可升降拉桿車(chē)的下部，下部的所有配件置于固定在移動(dòng)可升降拉桿車(chē)上的一殼體中。
專(zhuān)利摘要一種遙控升降到正常人體呼吸高度(1.65米)、遙控采集人體正常呼吸量(7升/分鐘)的飄塵采樣儀。它是在遙控板控制電動(dòng)升降機(jī)的控制下遙控移動(dòng)欄桿車(chē)的升降，將采集管送到指定高度進(jìn)行飄塵采樣；并通過(guò)遙控板控制真空采樣泵的開(kāi)關(guān)，遙控采樣的起始和停止，避免人體對(duì)采樣的影響。飄塵采樣儀的制作容易、取材方便，都是選用常見(jiàn)的物品制作而成，成本低廉，易于業(yè)余制作，重量輕便，易于攜帶，使用以多種場(chǎng)合的飄塵采集，采集效果符合實(shí)驗(yàn)和大氣監(jiān)測(cè)標(biāo)準(zhǔn)要求。
文檔編號(hào)G01N1/24GK202748252SQ20112037214
公開(kāi)日2013年2月20日 申請(qǐng)日期2011年10月8日 優(yōu)先權(quán)日2011年10月8日
發(fā)明者李桐 申請(qǐng)人:李桐, 馬麗霞, 李修齊