一种动态带电星球粉尘生命试验系统技术方案

本发明专利技术是一种动态带电星球粉尘生命试验系统。本发明专利技术涉及星球粉尘模拟技术领域，本发明专利技术针对以上监测，通过相应协议进行集成为一个统一的传感系统构架，从而实现火星大气表面环境模拟舱内部气流静态参数、动态参数、粉尘参数、电磁学参数、机械振动频率的综合监测。进而可在容器内放置生物体约束装置，研究带电星球粉尘对生物体的影响。粉尘对生物体的影响。粉尘对生物体的影响。

【技术实现步骤摘要】
一种动态带电星球粉尘生命试验系统


[0001]本专利技术涉及星球粉尘模拟
，是一种动态带电星球粉尘生命试验系统。

技术介绍

[0002]星球粉尘对生物体的影响已有相关研究，例如月尘对宇航员身体健康就有影响。月尘中含有大量的可吸入颗粒(<10μm)，大约10％的月尘颗粒是可吸入颗粒。这些可吸入颗粒物中的粗颗粒、细颗粒、和极细颗粒又分别会对人体的不同部位造成不同程度的影响。同时，月尘的化学活性强，容易与人体细胞发生反应，从而导致人体过敏等危害。此外，月尘中的Al2O3和SiO2是导致“矽肺病”的主要成分。
[0003]但目前对于带电星球粉尘对生物体影响的相关研究还较少。然而星球粉尘带电却是一个显著的现象。如月球上，由于月表物质的电导率极低，月表也没有液态水，月球表面基本上是不导电的，月表上的电荷不会转移。因此导致月球阳光照射区域和阴暗区域形成很大的电势差。而在火星上，由于频繁的大气活动，如尘暴和尘卷风等，使得火星上的粉尘颗粒不断发生迁移、碰撞、跳跃，颗粒彼此之间的电荷分离导致火星上的电场活动更为频繁。
[0004]因此，为研究带电星球粉尘环境对生物的影响，本系统采用以下设计思路：为制造电场环境。采用引射器制造初始风场，引射器高压气体将由气体压缩机提供。为制造粉尘环境，向容器内注入星球粉尘(模拟月尘或火星尘等)。在风场作用下，驱动粉尘在容器内运动摩擦并产生静电，进而使带电颗粒在容器内与生物体发生交互。从而开展生物体在带电星球粉尘下的生理特征研究，分析生物体对带电颗粒的敏感性以及相应的电荷阈值等参数。为未来深空探测、载人登月、载人登火以及星球基地的建立提供相关研究资料以及技术储备。

技术实现思路

[0005]本专利技术为为未来深空探测、载人登月、载人登火以及星球基地的建立提供相关研究资料以及技术储备。
[0006]需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。
[0007]本专利技术提供了一种动态带电星球粉尘生命试验系统，本专利技术提供了以下技术方案：
[0008]一种动态带电星球粉尘生命试验系统，所述系统包括：气源系统、砂尘系统、风速模拟系统、引射器和实验舱；
[0009]引射器为风速模拟系统的一个子部件，气源系统和风速模拟系统通过所述引射器制造初始风场，砂尘系统向实验舱内注入星球粉尘，在风场作用下，驱动粉尘在实验舱内运动摩擦并产生静电，使带电颗粒在容器内与生物体发生交互，开展生物体在带电星球粉尘下的生理特征研究，分析生物体对带电颗粒的敏感性以及相应的电荷阈值参数。
[0010]优选地，所述气源系统包括手动阀、压力表和气体压缩机，所述气体压缩机连接压力表，压力表连接手动阀。
[0011]优选地，所述砂尘系统包括：砂尘浓度仪、螺旋喂料器、砂尘流量秤、压力表、减压阀和文丘里喷射器；
[0012]所述减压阀连接手动阀，压力表连接减压阀，文丘里喷射器连接压力表，文丘里喷射器连接砂尘流量秤，砂尘流量秤连接螺旋喂料器，文丘里喷射器连接砂尘浓度仪，砂尘浓度仪连接引射器。
[0013]优选地，所述风速模拟系统包括：前段压力表、流量计、中段压力表、调节阀、回气阀、尾段压力表、稳压阀和电动球阀；
[0014]电动球阀连接尾段压力，尾段压力表连接气源系统，电动球阀连接稳压阀，稳压阀连接回气阀，回气阀连接调节阀，调节阀连接中段压力表，中段压力表连接流量计，流量计连接前段压力表，前段压力表连接引射器。
[0015]优选地，实验舱设置有传感器组和鼠笼；
[0016]所述鼠笼包括活动扇、栅网、圆柱销、鼠笼支座和螺栓，鼠笼支座通过螺栓将鼠笼固定在实验舱底部，鼠笼四周由栅网围成，鼠笼上端通过圆柱销连接活动扇。
[0017]优选地，所述传感器组包括压力传感器、
[0018]温度传感器、风向传感器、风速传感器、法拉第杯电荷量传感器、表面电位仪和粉尘浓度传感器；
[0019]压力传感器布置为俯视对角布置，正视为空间横向等距0.25m分布；
[0020]温度传感器采用铂电阻温度计，为俯视对角布置，正视为空间横向等距0.5m分布；
[0021]风速传感器为俯视对角布置，正视为空间横向等距0.5m分布；
[0022]风向传感器对舱内气流的流动方向进行监测，为俯视对角布置，正视为空间横向等距0.5m分布；
[0023]粉尘浓度传感器为俯视对角布置，正视为空间横向等距0.5m分布；
[0024]法拉第杯电荷量传感器布置为俯视对角布置，正视为空间横向等距0.5m分布；
[0025]表面电位仪布置为俯视对角布置，正视为空间横向等距0.5m分布。
[0026]优选地，风速传感器、风向传感器、粉尘浓度传感器、法拉第杯电荷量传感器及表面电位仪测点位于实验舱侧壁，共有两组，分为中上层一组四个、中下层一组四个。
[0027]优选地，压力传感器和温度传感器位于实验舱顶部，共一组四个。
[0028]优选地，压力传感器为空间为直径1m，总高1m的圆柱直筒立柱。
[0029]优选地，鼠笼设置有生物传感器，检测生物的心率和体温。
[0030]本专利技术具有以下有益效果：
[0031]本专利技术针对星球粉尘对生物影响的研究需求，提出了一种动态带电星球尘生命试验系统。星球粉尘对生物体的影响已有相关研究，例如月尘对宇航员身体健康就有影响。月尘中含有大量的可吸入颗粒(<10μm)，大约10％的月尘颗粒是可吸入颗粒。这些可吸入颗粒
物中的粗颗粒、细颗粒、和极细颗粒又分别会对人体的不同部位造成不同程度的影响。同时，月尘的化学活性强，容易与人体细胞发生反应，从而导致人体过敏等危害。此外，月尘中的Al2O3和SiO2是导致“矽肺病”的主要成分。
[0032]本专利技术针对以上监测，通过相应协议进行集成为一个统一的传感系统构架，从而实现火星大气表面环境模拟舱内部气流静态参数、动态参数、粉尘参数、电磁学参数、机械振动频率的综合监测。进而可在容器内放置生物体约束装置，研究带电星球粉尘对生物体的影响。
[0033]生物约束装置(鼠笼)是本专利技术的核心部分，在其上也布置了相关生物传感器，包括检测生物的心率、体温等。以附图所展示的鼠笼为例，顶部采用了圆柱销作为活动页用于放置小鼠，底部有四个引脚，支座处采用螺栓固定。鼠笼壁采用了栅网结构，这样方便粉尘的进入，同时，也能用于观察小鼠的活动情况。
附图说明
[0034]图1为系统结构示意图；
[0035]图2为系统俯视示意图；
[0036]图3为系统立体结构示意图。本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种动态带电星球粉尘生命试验系统，其特征是：所述系统包括：气源系统、砂尘系统、风速模拟系统、引射器和实验舱；引射器为风速模拟系统的一个子部件，气源系统和风速模拟系统通过所述引射器制造初始风场，砂尘系统向实验舱内注入星球粉尘，在风场作用下，驱动粉尘在实验舱内运动摩擦并产生静电，使带电颗粒在容器内与生物体发生交互，开展生物体在带电星球粉尘下的生理特征研究，分析生物体对带电颗粒的敏感性以及相应的电荷阈值参数。2.根据权利要求1所述的系统，其特征是：所述气源系统包括手动阀、压力表和气体压缩机，所述气体压缩机连接压力表，压力表连接手动阀。3.根据权利要求2所述的系统，其特征是：所述砂尘系统包括：砂尘浓度仪、螺旋喂料器、砂尘流量秤、压力表、减压阀和文丘里喷射器；所述减压阀连接手动阀，压力表连接减压阀，文丘里喷射器连接压力表，文丘里喷射器连接砂尘流量秤，砂尘流量秤连接螺旋喂料器，文丘里喷射器连接砂尘浓度仪，砂尘浓度仪连接引射器。4.根据权利要求3所述的系统，其特征是：所述风速模拟系统包括：前段压力表、流量计、中段压力表、调节阀、回气阀、尾段压力表、稳压阀和电动球阀；电动球阀连接尾段压力，尾段压力表连接气源系统，电动球阀连接稳压阀，稳压阀连接回气阀，回气阀连接调节阀，调节阀连接中段压力表，中段压力表连接流量计，流量计连接前段压力表，前段压力表连接引射器。5.根据权利要求4所述的系统，其特征是：实验舱设置有传感器组和鼠笼；所述鼠笼包...

【专利技术属性】
技术研发人员：李丽芳，田维明，陈聪斌，陈赟，姜生元，邓宗全，
申请(专利权)人：哈尔滨工业大学，
类型：发明
国别省市：