一种配置天气探测系统的多级云雾水收集装置制造方法及图纸

本发明专利技术涉及一种配置天气探测系统的多级云雾水收集装置，属于环境检测技术领域。该装置包括天气探测系统和样品收集系统，天气探测系统包括微型雾探测器、雨雪有无传感器、雨量传感器、温湿度传感器和自动控制器；样品收集系统包括外壳，外壳由套筒和底板构成，以进气口位置为前端，外壳内部从前到后依次为雨水截留部分和多级云雾水截留部分，多级云雾水截留部分内部设置有多级云雾水截留腔室，用于截留不同粒径的云雾气团液滴；雨水截留部分和多级云雾水截留部分下方均设置有一样品储藏室。本发明专利技术通过天气探测系统解决传统外场采样中云雾天气中夹杂降雨降雪的问题，并通过多级雨水及云雾水截留部分实现了云雾水样品的分粒径收集。收集。收集。

【技术实现步骤摘要】
一种配置天气探测系统的多级云雾水收集装置


[0001]本专利技术涉及一种配置天气探测系统的多级云雾水收集装置，属于环境检测


技术介绍

[0002]云雾观测始于20世纪50年代气象学的云微物理研究，气象学家通过机载的云雾采样器短时间内穿过云层，短时间内获得少量云雾水样品并得到其液滴粒径、液体水含量、雾滴谱分布等数据；后来，随着酸雨、雾霾等全球性的污染活动加剧，大气环境研究人员开始搭载地基的云雾水采样器，进行长周期的云雾水污染过程观测。
[0003]地基式云雾水采样器又分为被动式和主动式两种，主动式采样器与被动式的主要区别是，在被动式的基础上添加风机动力装置提高单位时间进气量进而提高采样器的收集效率。
[0004]云雾气团中的液滴运动按时间序列主要分为凝结、碰撞和沉降三个过程。新的云雾水气团始于云凝结核吸收水分生成活动，在此凝结过程中，液滴粒径分布在2～20μm的范围内，污染物贡献源浓度与液滴直径成正比；小液滴间相互碰撞生成大粒径的液滴，此时污染物贡献源浓度与液滴直径成反比；当液滴粒径通过运动过程继续增大生成沉降之后，污染源浓度与液滴直径也就失去了显著相关性。此外，在长时间的云雾事件中，这三个液滴运动过程常常会同时进行，但是现有的云雾水采样器不能实现云雾液滴三个运动过程的分开收集。
[0005]所有形成液滴的气溶胶粒子，在大小或组成上都是不均匀的，会在不同的运动过程及条件下被激活，为了研究云雾液滴运动中的不同污染过程，设计一种将雨水及云雾水分粒径收集的采样装置是十分必要的。
专利
技术实现思路

[0006]针对现有技术的不足，本专利技术提供一种配置天气探测系统的多级云雾水收集装置，该装置应用于外场监测，通过天气探测系统解决传统外场采样中云雾天气中夹杂降雨降雪的问题，并通过多级雨水及云雾水截留部分实现了云雾水样品的分粒径收集。
[0007]本专利技术采用以下技术方案：
[0008]一种配置天气探测系统的多级云雾水收集装置，包括天气探测系统和样品收集系统；
[0009]所述天气探测系统包括微型雾探测器、雨雪有无传感器、雨量传感器、温湿度传感器和自动控制器，用于探测天气状况和记录天气参数；
[0010]所述样品收集系统包括外壳(样品收集系统安装后，外壳呈水平状态)，所述外壳由套筒和位于套筒底部的底板构成，以进气口位置为前端，外壳内部从前到后依次为雨水截留部分和多级云雾水截留部分，所述多级云雾水截留部分内部设置有多级云雾水截留腔室，用于截留不同粒径的云雾气团液滴，所述多级云雾水截留腔室的后端通过抽气管连接
一真空泵；
[0011]所述雨水截留部分和多级云雾水截留部分下方均设置有一样品储藏室，用于储存雨水和分粒径收集的液滴；
[0012]所述自动控制器包括信号传输处理模块、存储模块和电源模块，所述微型雾探测器、雨雪有无传感器、雨量传感器和温湿度传感器均与自动控制器的信号传输处理模块连接，并将数据存储在存储模块中，所述电源模块用于为天气探测系统和样品收集系统供电，所述信号传输处理模块与真空泵连接。
[0013]优选的，所述多级云雾水截留腔室从前到后依次包括一级云雾水截留腔室、二级云雾水截留腔室和三级云雾水截留腔室，所述一级云雾水截留腔室、二级云雾水截留腔室和三级云雾水截留腔室上均固定有绳网固定结构，所述绳网固定结构内部固定有收集绳网，用于收集不同粒径的液滴；
[0014]值得注意的是，本专利技术的多级云雾水截留腔室并不限于三级，可根据实际情况增减腔室，一级、二级、三级云雾水截留腔室必须安装在雨水截留部分之后，可依据粒径范围，由大到小依次截留云雾气团不同运动过程中雨滴、沉降过程中的大粒径云雾滴、碰撞过程中的中粒径云雾滴以及云凝结核初凝结过程中的小粒径云雾液滴；一级、二级、三级云雾水截留腔室可根据实际需要独立拆分组合，但是，若想实现分粒径收集，三级腔室必须从进气口方向依照雨水截留部分、一级、二级、三级云雾水截留腔室顺序排列，不可打乱顺序，例如，若想分别收集云凝结核初凝结过程中雨滴和大、小粒径云雾液滴的混合样，可摘除一级云雾水截留腔室，原本一二级云雾水截留腔室分别截留的雾滴会被二级云雾水截留腔室一起截留收集。
[0015]相应的，可根据腔室的数量及组合情况选择不同的抽气流量，即设置真空泵的功率档位，以匹配最优收集效率：
[0016]当只有雨水截留部分和一级云雾水截留腔室的情况下，抽气真空泵功率在280W
‑
420W之间，主要收集雨滴(大于100μm)和大粒径雾滴(40
‑
100μm)；当只有雨水截留部分和一级、二级云雾水截留腔室的情况下，抽气真空泵功率在400W
‑
600W间，主要收集雨滴、大粒径雾滴和小粒径雾滴(20
‑
40μm)；当只有雨水截留部分和二级云雾水截留腔室的情况下，抽气真空泵功率在800W
‑
1000W间，主要收集雨滴和大、小粒径云雾液滴的混合样；当雨水截留部分和一级、二级、三级云雾水截留腔室都存在的情况下，抽气真空泵功率在1500W左右，主要收集雨滴、大粒径雾滴、小粒径雾滴和极小粒径雾滴(2
‑
20μm)，上述真空泵功率是基于多级云雾水截留腔室内径为15cm的最优选。
[0017]本专利技术的装置通过多级腔室组成的云雾通道及多档位真空泵实现了云雾气团中液滴的分粒径收集。
[0018]优选的，所述一级云雾水截留腔室、二级云雾水截留腔室和三级云雾水截留腔室均呈圆柱状且相互连接，所述绳网固定结构为方形结构，绳网固定结构与其对应的云雾水截留腔室之间固定连接(焊接或一体成型)；
[0019]本专利技术的外壳由套筒和底板构成，整体呈类圆柱状铝合金结构，在体积相对不变的情况下扩大了进风口面积，降低了机身质量，满足了轻便型与机械性需求，套筒内部设置有多级云雾水截留腔室，套筒与多级云雾水截留腔室之间形成了中空双层结构，双层结构方便样品收集系统的电器与自动控制器进行电连接时，电路走线可分布于中空双层夹层
中，解决了野外用电的安全性问题；
[0020]所述绳网固定结构内部设置有多排固定槽(优选为3排)，多排固定槽下方与其底部贯通，用于从固定槽底部将收集绳网放入，所述多排固定槽的两侧壁均设置有长尼龙杆通孔A，所述套筒两侧壁上与固定槽的长尼龙杆通孔A对应位置设置有长尼龙杆通孔B，收集绳网的两侧边设置有固定孔，长尼龙杆穿过长尼龙杆通孔B、长尼龙杆通孔A和固定孔将收集绳网固定；绳网固定结构优选由尼龙或聚四氟乙烯整体切割而成，避免了云雾水样品碰撞收集过程的中金属接触造成的样品污染；
[0021]进一步优选的，所述收集绳网安装后其上端朝向进气口方向倾斜，且与水平面的夹角为θ，θ优选为50
‑
60
°
。
[0022]优选的，所述收集绳网包括绳框和特氟龙绳，特氟龙绳等间距固定于绳框上，所述固定孔位于绳框两侧，所述一级云雾水截留腔室、二级云雾水截留腔室和三级云雾水截留腔室的收集绳网分别由不本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种配置天气探测系统的多级云雾水收集装置，其特征在于，包括天气探测系统和样品收集系统；所述天气探测系统包括微型雾探测器、雨雪有无传感器、雨量传感器、温湿度传感器和自动控制器；所述样品收集系统包括外壳，所述外壳由套筒和位于套筒底部的底板构成，以进气口位置为前端，外壳内部从前到后依次为雨水截留部分和多级云雾水截留部分，所述多级云雾水截留部分内部设置有多级云雾水截留腔室，用于截留不同粒径的云雾气团液滴，所述多级云雾水截留腔室的后端通过抽气管连接一真空泵；所述雨水截留部分和多级云雾水截留部分下方均设置有一样品储藏室，用于储存雨水和分粒径收集的液滴；所述自动控制器包括信号传输处理模块、存储模块和电源模块，所述微型雾探测器、雨雪有无传感器、雨量传感器和温湿度传感器均与自动控制器的信号传输处理模块连接，并将数据存储在存储模块中，所述电源模块用于为天气探测系统和样品收集系统供电，所述信号传输处理模块与真空泵连接。2.根据权利要求1所述的配置天气探测系统的多级云雾水收集装置，其特征在于，所述多级云雾水截留腔室从前到后依次包括一级云雾水截留腔室、二级云雾水截留腔室和三级云雾水截留腔室，所述一级云雾水截留腔室、二级云雾水截留腔室和三级云雾水截留腔室上均固定有绳网固定结构，所述绳网固定结构内部固定有收集绳网，用于收集不同粒径的液滴；优选的，所述一级云雾水截留腔室、二级云雾水截留腔室和三级云雾水截留腔室均呈圆柱状且相互连接，所述绳网固定结构为方形结构，绳网固定结构与其对应的云雾水截留腔室之间固定连接；所述绳网固定结构内部设置有多排固定槽，多排固定槽下方与其底部贯通，用于从固定槽底部将收集绳网放入，所述多排固定槽的两侧壁均设置有长尼龙杆通孔A，所述套筒两侧壁上与固定槽的长尼龙杆通孔A对应位置设置有长尼龙杆通孔B，收集绳网的两侧边设置有固定孔，长尼龙杆穿过长尼龙杆通孔B、长尼龙杆通孔A和固定孔将收集绳网固定；进一步优选的，所述收集绳网安装后其上端朝向进气口方向倾斜，且与水平面的夹角为θ，θ优选为50
‑
60
°
。3.根据权利要求2所述的配置天气探测系统的多级云雾水收集装置，其特征在于，所述收集绳网包括绳框和特氟龙绳，特氟龙绳等间距固定于绳框上，所述固定孔位于绳框两侧，所述一级云雾水截留腔室、二级云雾水截留腔室和三级云雾水截留腔室的收集绳网分别由不同间距、不同直径的特氟龙绳构成，具体的：所述一级云雾水截留腔室内的收集绳网的特氟龙绳直径为8
‑
15mm，优选为11.8mm，相邻两特氟龙绳的间距为特氟龙绳直径的2.2倍；所述二级云雾水截留腔室内的收集绳网的特氟龙绳直径为0.45
‑
1.2mm，优选为0.8mm，相邻两特氟龙绳的间距为特氟龙绳直径的3.2倍；所述三级云雾水截留腔室内的收集绳网的特氟龙绳直径为0.1
‑
0.2mm，优选为0.18mm，相邻两特氟龙绳的间距为特氟龙绳直径的3.3倍。4.根据权利要求3所述的配置天气探测系统的多级云雾水收集装置，其特征在于，所述
雨水截留部分的套筒内设置有雨水拦截挡板和雨水篦子，所述雨水拦截挡板包括位于套筒顶部的上挡板和位于底板上的下挡板，雨水篦子位于下挡板前方的底板上；所述上挡板为V形，其靠近进气口一侧的斜边与水平面的夹角为α，α为25
‑
35
°
，远离进气口一侧的斜边与水平面的夹角为β，β为55
‑
65
°
；所述下挡板朝向套筒后端倾斜，下挡板与水平面的夹角为γ，γ为45
‑
55
°
；V形上挡板的最低点与下挡板的最高点在竖直方向的相对距离为进风口直径为40
‑
50％，在水平方向的相对距离不低于雨水截留部分套筒长度的60％；所述雨水篦子的材质为尼龙或...

【专利技术属性】
技术研发人员：王艳，杜萍，刘洪涛，张志行，
申请(专利权)人：山东大学，
类型：发明
国别省市：