專(zhuān)利名稱(chēng)：一種小型機(jī)載反推流云滴采樣裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種小型機(jī)載反推流云滴采樣裝置，屬于大氣云物理化學(xué)采樣設(shè)備及分析的技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
隨著大氣質(zhì)量的日益下降以及航空技術(shù)的發(fā)展，國(guó)內(nèi)外研究者從八十年代中期就開(kāi)始研究在飛機(jī)上進(jìn)行大氣采樣的方法——航空采樣技術(shù)。航空采樣技術(shù)的運(yùn)用有利于了解高空的大氣質(zhì)量狀況進(jìn)而研究大氣污染的成因。目前，大量研究表明大量工業(yè)和城市污染源排放的氣溶膠顆?？梢杂绊懺频男纬杉皦勖?，由于目前采樣技術(shù)的限制，這些問(wèn)題大部是通過(guò)衛(wèi)星觀測(cè)資料推測(cè)。然而，衛(wèi)星主要是通過(guò)光學(xué)的方法感應(yīng)顯示大尺度范圍資料，其準(zhǔn)確度誤差較大并且很難解釋氣溶膠-云-降雨過(guò)程。隨著我國(guó)大氣云物理不斷發(fā)展，利用航空技術(shù)獲得水汽含量、氣象數(shù)據(jù)和云物理參數(shù)等已無(wú)法滿足云物理模式模擬要求。如 果進(jìn)一步在云物理和天氣預(yù)報(bào)等方面改進(jìn)，還需要針對(duì)氣溶膠-云-降雨轉(zhuǎn)化機(jī)理進(jìn)行深入研究，因此，需要進(jìn)一步獲得大氣中什么樣的氣溶膠顆粒轉(zhuǎn)化云結(jié)核并能夠有效成為云滴。國(guó)際大氣科學(xué)家通常使用飛機(jī)機(jī)載裝置收集高空大氣氣溶膠顆粒和云滴，然后對(duì)其進(jìn)行在線或?qū)嶒?yàn)室分析，獲得它們化學(xué)組分、粒徑等信息。當(dāng)前，所使用的大氣污染物航空大氣觀測(cè)采樣器具有體積偏大、購(gòu)買(mǎi)費(fèi)用昂貴，并且全部是從國(guó)外進(jìn)口，這在運(yùn)行過(guò)程中、售后安裝、技術(shù)培訓(xùn)和維修方面存在很大問(wèn)題，這在一定程度上阻礙了相關(guān)研究在國(guó)內(nèi)的開(kāi)展。而且國(guó)內(nèi)多采用人工降雨小型飛機(jī)進(jìn)行采集實(shí)驗(yàn)，因此設(shè)計(jì)一套結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、安裝方便、采集粒度較大云滴的、符合人工降雨小型飛機(jī)的小型機(jī)載反推流云滴采樣裝置成為一項(xiàng)亟待解決的問(wèn)題。
發(fā)明內(nèi)容為解決上述技術(shù)不足，本實(shí)用新型提供了一種結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、經(jīng)濟(jì)實(shí)用的小型機(jī)載反推流云滴采樣裝置。本實(shí)用新型的技術(shù)方案如下一種小型機(jī)載反推流云滴采樣裝置，包括進(jìn)氣腔和收集腔，所述的收集腔設(shè)置在進(jìn)氣腔內(nèi)部；所述進(jìn)氣腔的前端與收集腔的采樣端的外邊緣相連，所述進(jìn)氣腔的尾部設(shè)置有進(jìn)氣管；所述收集腔包括依次相連的管形采樣端、預(yù)熱腔體和管形捕獲端，所述管形采樣端的管壁上貫通設(shè)置有微孔，在預(yù)熱腔體的外壁上環(huán)繞設(shè)置有加熱裝置，在預(yù)熱腔體的的尾部設(shè)置有抽氣管，本實(shí)用新型所述的小型機(jī)載反推流云滴采樣裝置通過(guò)法蘭與飛機(jī)機(jī)體固定連接，所述的進(jìn)氣管與飛機(jī)內(nèi)的氣體壓縮泵相連，所述的抽氣管分支為兩路其中一路與飛機(jī)內(nèi)的采樣膜相連，用于采集云結(jié)核顆粒，另一路與飛機(jī)內(nèi)的抽氣泵相連。根據(jù)本實(shí)用新型優(yōu)選的，管形采樣端的長(zhǎng)度范圍8-10mm，管形采樣端的直徑范圍l-2mm;環(huán)繞管形采樣端設(shè)置有多圈微孔，每圈微孔的數(shù)量為6-8個(gè)，相鄰圈之間間隔1-1. 5mm ;所述微孔的直徑范圍10-20 μ m ;所述預(yù)熱腔體的直徑范圍3_5mm ;所述進(jìn)氣腔的直徑范圍10-20mm。根據(jù)本實(shí)用新型優(yōu)選的，所述進(jìn)氣腔的前端為錐形。根據(jù)本實(shí)用新型優(yōu)選的，所述的預(yù)熱腔體為銅管。根據(jù)本實(shí)用新型優(yōu)選的，所述的管形捕獲端與水平呈逆時(shí)針15-30°角。所述的管形捕獲端只起阻擋氣流的作用，使氣流被逆向阻擋回至抽氣管，進(jìn)而大幾率的對(duì)所述的云滴進(jìn)行采集。根據(jù)本實(shí)用新型優(yōu)選的，所述的加熱裝置為加熱棒熱電偶。由于本實(shí)用新型所述的裝置主要用來(lái)收集云滴，因此所安裝的加熱棒熱電偶使裝置內(nèi)采樣氣溫度維持在50°c左右，將云滴中水變?yōu)樗羝?，蒸發(fā)后的云結(jié)核顆粒被采樣氣送入機(jī)艙內(nèi)部，并被收集在采樣膜表面。本實(shí)用新型的有益效果在于1、本實(shí)用新型所述的采樣裝置能夠用來(lái)專(zhuān)門(mén)采集大粒徑的氣溶膠顆?；蛟频巍＠帽緦?shí)用新型能夠有效篩選采集顆粒度大于5 μ m的氣溶膠顆?；蛟频?。2、本實(shí)用新型經(jīng)濟(jì)實(shí)用、原材料易得、加工方便。3、本實(shí)用新型用途廣泛，投資少，運(yùn)用便捷，具有實(shí)踐意義，提高航空采樣技術(shù)的可行性與實(shí)用性，可用于云霧期間對(duì)高空云滴的收集。4、本實(shí)用新型在進(jìn)行航空采樣時(shí)無(wú)需對(duì)飛機(jī)進(jìn)行任何改動(dòng)，僅通過(guò)利用飛機(jī)底部現(xiàn)有的小洞及飛機(jī)地板上的地腳螺栓進(jìn)行安裝固定即可，不會(huì)造成飛行的安全隱患。

圖1是本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2是本實(shí)用新型的采集原理圖；在圖1-2中，1、進(jìn)氣腔；2、收集腔；3、進(jìn)氣管；4、管形采樣端；5、預(yù)熱腔體；6、管形捕獲端；7、微孔；8、加熱裝置；9、抽氣管；10、法蘭；11、控溫顯示器；12、進(jìn)氣口 ； α為管形捕獲端與水平的夾角；Α為采樣氣沿微孔進(jìn)入收集腔后的一路流向；Β為采樣氣沿微孔進(jìn)入收集腔后的另一路流向；C為外界氣流；13、采樣氣B與外界氣流C相抵消形成第一個(gè)氣流零速度層；14、采樣氣A和采樣氣B在分流的地方形成第二個(gè)氣流零速度層；F1為進(jìn)氣管內(nèi)采樣氣的流量；F2為抽氣管內(nèi)氣體的流量；F3為另一路采樣氣B的流量。
具體實(shí)施方式
下面結(jié)合實(shí)施例和說(shuō)明書(shū)附圖對(duì)本實(shí)用新型做詳細(xì)的說(shuō)明，但不限于此。實(shí)施例1、一種小型機(jī)載反推流云滴采樣裝置，包括進(jìn)氣腔I和收集腔2，所述的收集腔2設(shè)置在進(jìn)氣腔I內(nèi)部；所述進(jìn)氣腔I的前端與收集腔的采樣端的外邊緣相連，所述進(jìn)氣腔I的前端為錐形，所述進(jìn)氣腔I的尾部設(shè)置有進(jìn)氣管3 ;所述收集腔2包括依次相連的管形采樣端4、預(yù)熱腔體5和管形捕獲端6，所述管形采樣端4的管壁上貫通設(shè)置有微孔7，在預(yù)熱腔體5的外壁上環(huán)繞設(shè)置有加熱裝置8，所述的加熱裝置為加熱棒熱電偶；在預(yù)熱腔體5的的尾部設(shè)置有抽氣管9，所述的預(yù)熱腔體5為銅管。所述的小型機(jī)載反推流云滴采樣裝置通過(guò)法蘭10與飛機(jī)機(jī)體固定連接，所述的進(jìn)氣管3與飛機(jī)內(nèi)的氣體壓縮泵相連，所述的抽氣管9分支為兩路其中一路與飛機(jī)內(nèi)的采樣膜相連，用于采集云結(jié)核顆粒，另一路與飛機(jī)內(nèi)的抽氣泵相連。管形采樣端4的長(zhǎng)度10_，管形采樣端的直徑2_ ;環(huán)繞管形采樣端4設(shè)置有多圈微孔7,每圈微孔的數(shù)量為8個(gè),相鄰圈之間間隔Imm ;所述微孔7的直徑15μπι ;所述預(yù)熱腔體的直徑5mm ;所述進(jìn)氣腔的直徑20mm。所述的管形捕獲6端與水平呈逆時(shí)針α角15。。實(shí)施例1所述小型機(jī)載反推流云滴采樣裝置的工作方法如下(I)所述的采樣氣沿進(jìn)氣管3進(jìn)入進(jìn)氣腔1，將所述的預(yù)熱腔體5加熱至48-52°C;(2)進(jìn)氣腔I中的采樣氣沿管形采樣端4上的微孔7進(jìn)入收集腔2，進(jìn)氣管3內(nèi)采樣氣的流量Fl大于抽氣管的流量F2，所述由進(jìn)氣管進(jìn)入的采樣氣通過(guò)帶微孔7的管形采樣端4時(shí)被分為兩路米樣氣其中一路米樣氣A與抽氣管米樣氣的流量F2和方向均相同，另一路采樣氣B與抽氣管采樣氣的方向相反，流量為F3 ;其流量關(guān)系為F1=F2+F3 ； (3)所述的采樣氣B與外界氣流相抵消，在進(jìn)氣口 12處形成第一個(gè)氣流零速度層13，采樣氣A和采樣氣B在分流的地方形成第二個(gè)氣流零速度層14 :當(dāng)外界氣流中的氣溶膠顆?；蛟频巫銐虼?，并且穿過(guò)第一個(gè)和第二個(gè)零速度層后，所述氣溶膠顆粒或云滴被捕獲至飛機(jī)內(nèi)的采樣膜表面；反之所述的氣溶膠顆?；蛟频蝿t被采樣氣B推出管形采樣端4。利用本實(shí)用新型所述的方法，能夠有效篩選采集顆粒度大于5 μ m的氣溶膠顆粒或云滴。實(shí)施例2、如實(shí)施例1所述的云滴采樣裝置，其區(qū)別在于，所述管形采樣端4的長(zhǎng)度8mm，管形采樣端的直徑1. 5mm ;環(huán)繞管形采樣端設(shè)置有多圈微孔，每圈微孔的數(shù)量為6個(gè),相鄰圈之間間隔1. 5mm ;所述微孔的直徑10 μ m ;所述預(yù)熱腔體的直徑4mm ;所述進(jìn)氣腔的直徑范圍18mm。所述的管形捕獲端與水平呈逆時(shí)針25。角。利用本實(shí)施例所述的云滴采樣裝置所篩選采集到的氣溶膠顆?；蛟频晤w粒度范圍在5-10 μ m之間，滿足了選擇性采集大顆粒氣溶膠顆?；蛟频蔚膶?shí)驗(yàn)需要。實(shí)施例4、如實(shí)施例1所述的云滴采樣系統(tǒng)，其區(qū)別在于，管形采樣端的直徑1mm;環(huán)繞管形采樣端設(shè)置有多圈微孔，每圈微孔的數(shù)量為6個(gè)，相鄰圈之間間隔Imm ;所述微孔的直徑范圍10μπι ;所述預(yù)熱腔體的直徑范圍3mm ;所述進(jìn)氣腔的直徑范圍15mm。所述的管形捕獲端與水平呈逆時(shí)針20°角。利用本實(shí)施例所述的云滴采樣裝置所篩選采集到的氣溶膠顆?；蛟频晤w粒度范圍在5-8 μ m之間，滿足了選擇性采集大顆粒氣溶膠顆?；蛟频蔚膶?shí)驗(yàn)需要。
權(quán)利要求1.一種小型機(jī)載反推流云滴采樣裝置，其特征在于，其包括進(jìn)氣腔和收集腔，所述的收集腔設(shè)置在進(jìn)氣腔內(nèi)部；所述進(jìn)氣腔的前端與收集腔的采樣端的外邊緣相連，所述進(jìn)氣腔的尾部設(shè)置有進(jìn)氣管；所述收集腔包括依次相連的管形采樣端、預(yù)熱腔體和管形捕獲端，所述管形采樣端的管壁上貫通設(shè)置有微孔，在預(yù)熱腔體的外壁上環(huán)繞設(shè)置有加熱裝置，在預(yù)熱腔體的的尾部設(shè)置有抽氣管。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種小型機(jī)載反推流云滴采樣裝置，其特征在于，所述的小型機(jī)載反推流云滴采樣裝置通過(guò)法蘭與飛機(jī)機(jī)體固定連接，所述的進(jìn)氣管與飛機(jī)內(nèi)的氣體壓縮泵相連，所述的抽氣管分支為兩路其中一路與飛機(jī)內(nèi)的采樣膜相連，用于采集云結(jié)核顆粒，另一路與飛機(jī)內(nèi)的抽氣泵相連。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種小型機(jī)載反推流云滴采樣裝置，其特征在于，所述管形采樣端的長(zhǎng)度范圍8-10mm，管形采樣端的直徑范圍l-2mm ;環(huán)繞管形采樣端設(shè)置有多圈微孔，每圈微孔的數(shù)量為6-8個(gè)，相鄰圈之間間隔1-1. 5mm;所述微孔的直徑范圍 10-20 μ m;所述預(yù)熱腔體的直徑范圍3-5mm ;所述進(jìn)氣腔的直徑范圍10-20mm。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種小型機(jī)載反推流云滴采樣裝置，其特征在于，所述進(jìn)氣腔的前端為錐形。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種小型機(jī)載反推流云滴采樣裝置，其特征在于，所述的預(yù)熱腔體為銅管。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種小型機(jī)載反推流云滴采樣裝置，其特征在于，所述的管形捕獲端與水平呈逆時(shí)針15-30°角。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種小型機(jī)載反推流云滴采樣裝置，其特征在于，所述的加熱裝置為加熱棒熱電偶。
專(zhuān)利摘要本實(shí)用新型涉及一種小型機(jī)載反推流云滴采樣裝置，包括進(jìn)氣腔和收集腔，所述的收集腔設(shè)置在進(jìn)氣腔內(nèi)部；所述進(jìn)氣腔的前端與收集腔的采樣端的外邊緣相連，所述進(jìn)氣腔的尾部設(shè)置有進(jìn)氣管；所述收集腔包括依次相連的管形采樣端、預(yù)熱腔體和管形捕獲端，所述管形采樣端的管壁上貫通設(shè)置有微孔，在預(yù)熱腔體的外壁上環(huán)繞設(shè)置有加熱裝置，在預(yù)熱腔體的尾部設(shè)置有抽氣管。本實(shí)用新型所述的采樣裝置能夠用來(lái)專(zhuān)門(mén)采集大粒徑的氣溶膠顆?；蛟频?。本實(shí)用新型用途廣泛，投資少，運(yùn)用便捷，具有實(shí)踐意義，提高了航空采樣技術(shù)的可行性與實(shí)用性。
文檔編號(hào)G01N1/22GK202853948SQ201220524270
公開(kāi)日2013年4月3日 申請(qǐng)日期2012年10月12日 優(yōu)先權(quán)日2012年10月12日
發(fā)明者李衛(wèi)軍, 陳建民, 劉磊, 朱超, 趙立寧, 劉澎 申請(qǐng)人:山東大學(xué)