CN103389061A - 一种测雨滴直径用色斑滤纸的制作装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种测雨滴直径用色斑滤纸的制作装置，包括相互连接的安装架和底座，所述安装架靠近底座的内侧面上具有一开口，所述开口内设有一螺杆，所述安装架顶部设有一升降电机，所述升降电机的输出端螺杆相连，还包括一设于底座上方、下端开口的腔体，所述腔体与螺杆活动连接，所述腔体内沿轴向设有一毛刷固定杆，所述毛刷固定杆的下表面上设有毛刷，所述腔体的顶部还设有一驱动毛刷固定杆旋转的毛刷电机，所述毛刷电机的输出端通过一转轴与毛刷固定杆相连，所述腔体的下端开口处设有一滤纸固定板，所述滤纸固定板上均匀设有贯穿滤纸固定板上、下表面的至少一个开孔。本发明的色斑滤纸制作装置，可将着色剂自动均匀地涂刷在滤纸的表面。

Description

一种测雨滴直径用色斑滤纸的制作装置

技术领域

本发明涉及一种滤纸的制作装置，具体涉及一种用于测量雨滴直径用的色斑滤纸的制作装置。

背景技术

色斑是指在滤纸上涂上着色剂，当雨滴落在滤纸上时，即留下永久性的近似圆形的色斑。色斑法测量雨滴直径是基于“雨滴在同一材料上形成的色斑大小与雨滴的直径大小相关”的原理，预先确定好雨滴直径与色斑直径之间的关系，然后通过测量雨滴在相同材料上形成的色斑大小推知相应的雨滴直径。雨滴直径与色斑直径之间存在如公式1所示的幂函数关系：

d=kDⁿ   （公式1）

公式1中：d—雨滴直径；k—系数；D—滤纸色斑直径；n—指数。

其中，色斑滤纸的系数k和指数n的大小与滤纸的种类、着色剂的种类及滤纸上着色剂的用量直接相关。

然而，现在的市场上，并没有专门的色斑滤纸销售，使用者无法通过市场购买直接获得，需要自行制作色斑滤纸，并确定滤纸的系数k和指数n。常见的色斑滤纸的制作方法是：用毛刷把着色剂粉末均匀涂在滤纸上，轻弹滤纸以弹去多余的着色剂粉末即可制得色斑滤纸。

目前，色斑滤纸的系数k和指数n大都采用如下方法确定：采用普通医用注射器和不同型号的针头（或不同口径试管）充当雨滴发生器，通过测量多个雨滴的总质量，然后按平均值计算单个雨滴的质量，用雨滴质量与雨滴体积的关系式求得雨滴直径，如公式2所示：

$d={\left(\frac{6m}{\mathrm{\π\ρ}}\right)}^{1/3}$     （公式2）

公式2中：d—雨滴直径；m－雨滴质量；π－圆周率；ρ－水密度。

把直径大小不同的雨滴，分别滴在色斑滤纸上形成不同大小的色斑，通过测量色斑的面积计算出相应的色斑直径，然后将多个不同的雨滴直径与对应的色斑直径，进行回归分析，绘出雨滴直径与色斑直径关系图，得到雨滴直径d与色斑直径D幂函数关系式中的系数k值和指数n值。

色斑滤纸测量雨滴直径的准确度和可靠性（重复性），会受到制作色斑滤纸和确定系数k和指数n的影响。使用上述的色斑滤纸制作方法和系数k、指数n的确定方法，准确度和可靠性（重复性）不高。目前不同的实验者，在使用相同的定性中速滤纸，相同的涂料的情况下，得到的系数k值在0.30～0.46之间，指数n值在0.66～0.78之间。可见不同的实验者实验值的较大差异，究其原因，目前的色斑滤纸的制作方法至少存在以下问题：

（1）手工用毛刷在滤纸上涂刷着色剂粉末，不能有效地把着色剂粉末均匀地涂在滤纸上，造成着色剂粉末在滤纸上分布不均匀，导致相同直径的雨滴在色斑滤纸上生产不同大小的色斑。同时，用手工操作毛刷涂刷着色剂粉末，着色剂粉末会散发到周围环境造成污染，对人体健康不利；

（2）着色剂粉末在滤纸上分布不均匀，以及产生雨滴的直径与实际雨滴直径的较大偏离，导致确定滤纸的系数k值和指数n值不准确。

方法内容

本方法的目的在于克服现有技术的不足，提供一种色斑滤纸自动制作装置，制得的色斑滤纸，着色剂分布均匀、测量雨滴直径的准确度和重复性高。

为实现上述目的，本发明通过以下技术方案实现：

一种测雨滴直径用色斑滤纸的制作装置，包括相互连接的安装架和用于放置滤纸的底座，所述安装架靠近底座的内侧面上具有一从安装架的上表面延伸至其下表面的开口，所述开口内设有一螺杆，所述安装架顶部还设有一升降电机，所述升降电机的输出端螺杆相连，所述色斑滤纸制作装置还包括一设于底座上方、下端开口的腔体，所述腔体与螺杆活动连接，所述腔体内沿轴向设有一毛刷固定杆，所述毛刷固定杆的下表面上设有毛刷，所述腔体的顶部还设有一驱动毛刷固定杆旋转的毛刷电机，所述毛刷电机的输出端通过一转轴与毛刷固定杆相连，所述腔体的下端开口处设有一滤纸固定板，所述滤纸固定板上均匀设有贯穿滤纸固定板上、下表面的至少一个开孔。

优选的是：所述毛刷在毛刷固定杆的下表面上倾斜设置。

优选的是：毛刷所在平面与毛刷固定杆所在的水平面间的夹角为20°～30°。

优选的是：所述毛刷固定杆的下表面中心处还设有一圆柱体。

优选的是：所述滤纸为φ15cm的定性中速滤纸。

优选的是：所述滤纸上设置有着色剂。

优选的是：所述着色剂为质量比为1：10的曙红水溶性染料和滑石粉粉末。

优选的是：所述滤纸固定板上的开孔为4个。

优选的是：所述开孔的孔径小于滤纸直径3mm-5mm。

优选的是：所述安装架为空心圆柱体或空心长方体。

本发明的有益效果在于，1）本发明的色斑滤纸制作装置，可将着色剂自动地涂刷在滤纸的表面，有效消除了由于手工涂刷着色剂，使得着色剂粉末在滤纸上分布不均匀所带来的误差，实际测试结果表明，手工涂刷的色斑滤纸，同一直径大小的雨滴产生的色斑面积，相差高达20％，而采用本装置自动涂刷的色斑滤纸，同一直径大小的雨滴产生的色斑面积，相差不超过5％，大幅度提高了雨滴直径与色斑直径间相对应的可靠性。

2）现有技术中，在使用相同的滤纸和着色剂的情况下，通过手工刷涂制作的色斑滤纸，不同实验者确定的滤纸系数k值在0.30～0.46之间，指数n值在0.66～0.78之间；而采用本发明的色斑滤纸制作装置，不同实验者确定的系数k值在0.3178～0.3219之间，指数n值在0.7514～0.7722之间，系数k值和指数n值的变化大幅度减小，准确性及重复性得到了显著提高。

附图说明

图1示出了本发明所述色斑滤纸制作装置的结构示意图；

图2示出了本发明中所述的滤纸固定板的结构示意图；

具体实施方式

下面结合附图对本方法的具体实施方式做进一步说明。

如附图1和附图2所示，本发明所述的色斑滤纸制作装置，包括呈L型连接的安装架10和底座9，所述安装架10为空心圆柱体或空心长方体，且其靠近底座9的内侧面具有一从安装架10的上表面延伸至其下表面的开口，所述开口内设有一螺杆11，所述安装架10顶部还设有一升降电机1，所述升降电机1的输出端与设于安装架10内的螺杆11相连，所述色斑滤纸制作装置还包括一设于底座9上方，通过左连接螺栓12、右连接螺栓13与螺杆11相连接的、下端开口的圆柱形腔体4，所述腔体4内沿轴向设有一毛刷固定杆5，所述毛刷固定杆5通过与其连接的转轴3与设于腔体4顶部的毛刷电机2的输出端相连，所述毛刷固定杆5的下表面上设有毛刷7，作为一个优选的实施方式，所述毛刷7在毛刷固定杆5的下表面上倾斜设置，且毛刷7所在平面与毛刷固定杆5所在的水平面间的夹角为20°～30°。进一步地，所述毛刷固定杆5的下表面中心处还设有一圆柱体6，用于将毛刷固定杆5上的毛刷7隔开，避免在涂刷过程中，滤纸表面上的着色剂粉末有聚集的现象发生。所述腔体4的下端开口处设有一滤纸固定板8，所述滤纸固定板8上均匀设有贯穿滤纸固定板8上、下表面的至少一个开孔81，作为一个优选的实施方式，本发明中的开孔81设置为4个，进一步地，所述开孔81的孔径小于滤纸直径3mm-5mm。

本发明所述的色斑滤纸制作装置，其操作过程如下：将φ15cm的定性中速滤纸放置于底座9上，并在滤纸上撒上足量的着色剂粉末（曙红水溶性染料和滑石粉按质量比1：10研磨混合均匀的粉末），然后启动升降电机1，升降电机1驱动螺杆11运动，从而使得腔体4整体下降至底座9上，此时，腔体4底部的滤纸固定板8紧紧压住底座9上的滤纸，滤纸固定板8上的开孔81的中心与滤纸的中心重合，由于开孔81的孔径小于滤纸的直径，因而，开孔81外的滤纸外边缘刚好被滤纸固定板8压住而得到固定。待滤纸完全固定好之后，启动毛刷电机2，毛刷电机2通过转轴3驱动毛刷固定杆5自动旋转，毛刷7即可将滤纸上的着色剂粉末均匀涂刷于滤纸的表面。

采用上述色斑滤纸的制作装置制得的色斑滤纸，以前述的方法，对其系数k及指数n进行确定，不同实验者确定的系数k值在0.3178～0.3219之间，指数n值在0.7514～0.7722之间，系数k值和指数n值的变化幅度小，准确性及重复性高。

本发明已通过优选的实施方式进行了详尽的说明。然而，通过对前文的研读，对各实施方式的变化和增加也是本领域的一般技术人员所显而易见的。申请人的意图是所有这些变化和增加落在了本发明权利要求的保护范围中。

本文中使用的术语仅为对具体的实施例加以说明，其并非意在对本发明进行限制。除非另有定义，本文中使用的所有术语（包括技术术语和科学术语）均与本发明所属领域的一般技术人员的理解相同。还须明确的是，除在本文中有明确的定义外，诸如字典中通常定义的术语应该解释为在本说明书以及相关技术的语境中可具有一致的意思，而不应解释的理想化或过分形式化。公知的功能或结构处于简要和清楚地考虑或不再赘述。

Claims (10)

1.一种测雨滴直径用色斑滤纸的制作装置，其特征在于：包括相互连接的安装架和用于放置滤纸的底座，所述安装架靠近底座的内侧面上具有一从安装架的上表面延伸至其下表面的开口，所述开口内设有一螺杆，所述安装架顶部还设有一升降电机，所述升降电机的输出端螺杆相连，所述色斑滤纸制作装置还包括一设于底座上方、下端开口的腔体，所述腔体与螺杆活动连接，所述腔体内沿轴向设有一毛刷固定杆，所述毛刷固定杆的下表面上设有毛刷，所述腔体的顶部还设有一驱动毛刷固定杆旋转的毛刷电机，所述毛刷电机的输出端通过一转轴与毛刷固定杆相连，所述腔体的下端开口处设有一滤纸固定板，所述滤纸固定板上均匀设有贯穿滤纸固定板上、下表面的至少一个开孔。

2.根据权利要求1所述的制作装置，其特征在于：所述毛刷在毛刷固定杆的下表面上倾斜设置。

3.根据权利要求1或2所述的制作装置，其特征在于：毛刷所在平面与毛刷固定杆所在的水平面间的夹角为20°～30°。

4.根据权利要求1所述的制作装置，其特征在于：所述毛刷固定杆的下表面中心处还设有一圆柱体。

5.根据权利要求1所述的制作装置，其特征在于：所述滤纸为φ15cm的定性中速滤纸。

6.根据权利要求1或5所述的制作装置，其特征在于：所述滤纸上设置有着色剂。

7.根据权利要求6所述的制作装置，其特征在于：所述着色剂为质量比为1：10的曙红水溶性染料和滑石粉粉末。

8.根据权利要求1所述的制作装置，其特征在于：所述滤纸固定板上的开孔为4个。

9.根据权利要求1或8所述的制作装置，其特征在于：所述开孔的孔径小于滤纸直径3mm-5mm。

10.根据权利要求1所述的制作装置，其特征在于：所述安装架为空心圆柱体或空心长方体。

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