一种多级云雾水采集器的分粒径采集方法技术

本发明专利技术涉及一种多级云雾水采集器的分粒径采集方法，属于环境检测技术领域，包括：将多级云雾水采集器的样品收集系统和天气探测系统安装在现场；天气探测系统通过微型雾探测器、雨雪有无传感器、雨量传感器、温湿度传感器同时工作来探测天气情况；根据探测到的天气情况，样品收集系统自动开启或关闭，自动控制器接收天气探测系统的信号并控制雨水截留部分和多级云雾水截留部分工作，实现分粒径收集；分粒径收集的样品存储在样品储藏室内；收集结束后，取走样品储藏室内的收集瓶，换上新的收集瓶。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。分粒径收集。分粒径收集。

【技术实现步骤摘要】
一种多级云雾水采集器的分粒径采集方法


[0001]本专利技术涉及一种多级云雾水采集器的分粒径采集方法，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，研发一种将雨水及云雾水分粒径收集的方法是十分必要的。

技术实现思路
r/>[0006]针对现有技术的不足，本专利技术提供一种多级云雾水采集器的分粒径采集方法，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]一种多级云雾水采集器的分粒径采集方法，包括以下步骤：
[0009](1)将多级云雾水采集器的样品收集系统和天气探测系统安装在现场，天气探测系统安装方向为北半球偏北，南半球偏南，且偏角小于等于15
°
，避免太阳光直射进入微型雾探测器，降低接收机内的数据噪音水平，并将样品收集系统和天气探测系统进行电连接和信号连接；
[0010]所述多级云雾水采集器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，微型雾探测器的型号优选为MiniOFS，用于探测能见度，雨雪有无传感器的型号优选为PHRS雨雪传感器V3.0，雨量传感器的型号优选为TY
‑
YDYL型压电式雨量传感器，温湿度传感器的型号优选为
HMT120型温湿度传感器，传统的云雾采样器启停信号只能通过单一能见度或湿度参数作为雾事件判别信号，往往会造成对降雨事件的误采，本专利技术中的天气探测系统通过湿度、降雨量及能见度的三重条件设置，实现了对天气状况的精确判断；
[0011]样品收集系统包括外壳，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，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，多级云雾水截留腔室的后端通过抽气管连接一真空泵；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]自动控制器包括信号传输处理模块、存储模块和电源模块，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，电源模块用于为天气探测系统和样品收集系统供电，信号传输处理模块与真空泵连接；
[0013](2)多级云雾水采集器安装完成后，天气探测系统通过微型雾探测器、雨雪有无传感器、雨量传感器、温湿度传感器同时工作来探测天气情况；
[0014](3)根据探测到的天气情况，样品收集系统自动开启或关闭，自动控制器接收天气探测系统的信号并控制真空泵的功率，雨水截留部分和多级云雾水截留部分工作，实现分粒径收集；
[0015](4)分粒径收集的样品存储在样品储藏室内；
[0016](5)收集结束后，取走样品储藏室内的收集瓶，换上新的收集瓶。
[0017]优选的，所述步骤(3)的多级云雾水截留腔室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，多级云雾水截留腔室上均固定有绳网固定结构，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，不同云雾水截留腔室的收集绳网不同；
[0018]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，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：
[0019]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；
[0020]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；
[0021]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。
[0022]特氟龙绳直径的尺寸主要是根据流体力学中绳对流体中不同粒径液滴的捕获效果差异，不同的绳网直径实现了相同流速下对不同粒径液滴的捕捉，而绳间距是对液滴捕捉和气流阻碍的平衡，以满足云雾液滴捕捉中的高效性需求，根据对雾滴粒径的分区间收集，收集绳直径与绳间距的参数可视实际情况作出调整；
[0023]本专利技术中，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)；
[0024]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；
[0025]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本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种多级云雾水采集器的分粒径采集方法，其特征在于，包括以下步骤：(1)将多级云雾水采集器的样品收集系统和天气探测系统安装在现场，天气探测系统安装方向为北半球偏北，南半球偏南，且偏角小于等于15
°
，并将样品收集系统和天气探测系统进行电连接和信号连接；所述多级云雾水采集器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，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，多级云雾水截留腔室的后端通过抽气管连接一真空泵；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；自动控制器包括信号传输处理模块、存储模块和电源模块，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，电源模块用于为天气探测系统和样品收集系统供电，信号传输处理模块与真空泵连接；(2)多级云雾水采集器安装完成后，天气探测系统通过微型雾探测器、雨雪有无传感器、雨量传感器、温湿度传感器同时工作来探测天气情况；(3)根据探测到的天气情况，样品收集系统自动开启或关闭，自动控制器接收天气探测系统的信号并控制真空泵的功率，雨水截留部分和多级云雾水截留部分工作，实现分粒径收集；(4)分粒径收集的样品存储在样品储藏室内；(5)收集结束后，取走样品储藏室内的收集瓶，换上新的收集瓶。2.根据权利要求1所述的多级云雾水采集器的分粒径采集方法，其特征在于，所述步骤(3)的多级云雾水截留腔室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，多级云雾水截留腔室上均固定有绳网固定结构，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，不同云雾水截留腔室的收集绳网不同；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，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：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；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
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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；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
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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。3.根据权利要求2所述的多级云雾水采集器的分粒径采集方法，其特征在于，步骤(3)中，当检测到天气为非雾天时，即微型雾探测器探测到能见度大于500m，温湿度传感器探测到湿度小于90％，样品采样系统处于关闭状态，天气探测系统工作持续监测天气状况；当天气探测系统的雨雪有无传感器检测到天气为雨/雪，且雨量传感器感应降雨/雪量
大于0.3mm/min时，样品收集系统处于关闭状态，天气探测系统工作持续监测天气状况；当天气探测系统的雨雪有无传感器检测到天气为雨/雪，且雨量传感器感应降雨/雪量小于0.3mm/min时，样品收集系统开启为雨雾混合模式进行分粒径收集；当检测到天气为纯雾天时，即微型雾探测器探测到能见度小于500m，温湿度传感器探测到湿度大于90％，且雨雪有无传感器检测到天气为无雨/无雪天气，样品收集系统开启为纯雾模式进行分粒径收集。4.根据权利要求3所述的多级云雾水采集器的分粒径采集方法，其特征在于，根据实际需要选择的多级云雾水截留腔室数量和组合不同，其分粒径收集的过程不同，在多级云雾水截留腔室内径为15cm时，具体过程为：A、当外壳从前到后依次包括雨水截留部分、一级云雾水截留腔室时：样品收集系统为雨雾混合模式时，真空泵的功率为280
‑
420W，粒径大于100μm的雨滴经过雨水截留部分收集下来，云雾气团接着经过一级云雾水截留腔室，粒径在40
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100μm的雾滴被收集下来，粒径小于40μm的雾滴未被收集；样品收集系统开启为纯雾模式时，功率为1500W，云雾气团经过一级云雾水截留腔室时，粒径在40
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100μm的雾滴被收集下来，粒径小于40μm的雾滴未被收集；B、当外壳从前到后依次包括雨水截留部分、一级云雾水截留腔室、二级云雾水截留腔室时：样品收集系统开启为雨雾混合模式时，真空泵的功率为400
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600W，云雾气团进入采样器后，粒径大于100μm的雨滴经过雨水截留部分收集下来，云雾气团接着经过一级云雾水截留腔室，粒径在40
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100μm的雾滴被收集下来，云雾气团进而经过二级云雾水截留腔室，粒径在20
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40μm的雾滴被收集下来，粒径小于20μm的雾滴未被收集；样品收集系统开启为纯雾模式时，功率为1500W，云雾气团经过一级云雾水截留腔室时，粒径在40
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100μm的雾滴被收集下来，经过二级云雾水截留腔室，粒径在20
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40μm的雾滴被收集下来，粒径小于20μm的雾滴未被收集；C、当外壳从前到后...

【专利技术属性】
技术研发人员：杜萍，王艳，李涛，聂晓玲，甄洁博，
申请(专利权)人：山东大学，
类型：发明
国别省市：