CN106644615A - 一种同轴式多试样大气自动采集设备及方法 - Google Patents

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赵乾
王建辉
高伟
贾春峰
李沛沛
贺胜义
马旭文
白彦赟
杨宇
刘旭强
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    • G01N1/02—Devices for withdrawing samples
    • G01N1/22—Devices for withdrawing samples in the gaseous state
    • G01N1/2273—Atmospheric sampling

Abstract

本发明属于环保检测技术领域，具体来说，涉及一种同轴式多试样大气自动采集设备及方法。所述设备包括回转装置、存储装置和大气采集装置三部分。本发明采用计算机自动控制大气采样全过程，使用气象参数测定仪在采样的同时测量大气的温度、湿度、风速、风向和气压，操作便捷、控制精度及工作效率高，显示屏示出全过程采集参数、设备参数等信息，直观且便于检查实验合理性；利用回转装置实现仓筒的高精度缓慢旋转，利用伺服电机控制采集口的伸缩，耦合实现收集瓶与采集口的精准定位、卡紧。本发明结构紧凑、占地面积小、精度好、效率高，实现多个试样瓶的自动化采集，节约了试验操作时间，降低了操作人员的工作强度，具有很大的推广价值。

Description

一种同轴式多试样大气自动采集设备及方法
技术领域
本发明属于环保检测技术领域，具体来说，涉及一种同轴式多试样大气自动采集设备及方法。
背景技术
面对日益严峻的环境污染，对大气细微颗粒物、半挥发和挥发性有机物等污染物含量、环境质量及变化趋势进行实时准确监测是所有大气环境工作的物质基础，我国自2000年开始对二氧化硫、氮氧化物、可吸入颗粒物等污染物进行监测。随着监测要求、水平的提高，自动监测逐渐成为大气监测的主流，相应的大气自动采样装置研发也成为完善大气自动监测系统的基础。
目前常用的大气采样装置中应用范围最广、使用时间最长的是大气质量监测装置，国际上多采用干式测量法进行大气采样。装置以人工、半自动为主，直读型、在线型、应急检测装置等以进口为主，自动监测系统采样点位通常较固定，突发性污染源和应急现场仍以人工采样为主。而且，现有大气人工采样装置采集多组样品往往需要手动换样、调节仪器，人机交互差、灵活性差，价格昂贵、体积庞大，对使用环境要求也十分苛刻，不能用于环境领域里条件复杂现场野外分析监测。
发明内容
为解决上述技术问题，本发明提供了一种采集性能优异的同轴式多试样大气自动采集设备及方法。
一种同轴式多试样大气自动采集设备，所述采集设备包括回转装置、存储装置和大气采集装置三部分，其特征在于：
所述回转装置由回转电机1、传动机构2和回转支撑3组成；其中，所述回转电机1通过传动机构2带动回转支撑3旋转运动；
所述存储装置放置于所述回转装置的上方，所述存储装置由存储仓4、收集瓶5、瓶塞6、采集管7、气象参数测定仪8和显示屏12组成，其中，存储仓4与所述回转支撑3同轴安装，存储仓4底部与回转支撑3底盘上表面重合，收集瓶5均匀放置在所述储仓4沿圆周分布的仓孔内，采集管7穿过瓶塞6的中心孔放置在所述收集瓶5中，气象参数测定仪8外接在所述采集管7端口以检测大气的温度、湿度、风速、风向和气压参数，显示屏12安装在所述存储仓4的外表面，用来实时显示参数信息；
大气采集装置与所述存储装置同心放置，所述大气采集装置由上盖板9、旋转仓10、采集口11、传感器13、伺服电机14、抽气泵15和电子流量计16组成，其中，旋转仓10同轴放置在所述存储仓4孔内并由所述回转支撑3带动旋转，上盖板9用来密封所述旋转仓10，采集口11设置在所述旋转仓10上方，并与所述收集瓶5的伸出口同轴放置，传感器13、伺服电机14、抽气泵15和电子流量计16放置在所述旋转仓10内部，所述传感器13和电子流量计16控制大气采集流量以及在收集瓶采集满后给出信号，所述伺服电机14控制所述采集口11的伸缩，实现收集瓶与采集口的精准定位、卡紧；所述抽气泵15提供大气采集所需动力。
可选的，所述采集口11带有密封叶片，收集气体时叶片向内侧收缩与所述收集瓶5输出口连接，结束收集时叶片回归原位实现密封。
可选的，所述采集口11长度调整范围为±50mm，控制精度为±0.1mm。
可选的，所述收集瓶5为10个且沿圆周均匀分布。
可选的，所述电子流量计16控制范围为0～1min/L。
可选的，所述存储仓4旋转速度范围为2rad/s。
可选的，所述收集瓶5中采集精度为±5ml。
可选的，所述上盖板9上端设有提手，长度等于上盖板半径值，高度为0.5倍半径。
一种同轴式多试样大气自动采集方法，使用上述同轴式多试样大气自动采集设备检测大气的温度、湿度、风速、风向和气压五种参数，具体方法如下：回转电机1通过传动机构2带动回转支撑3旋转运动，进而带动旋转仓10转动，使得目标存储仓4内的一个收集瓶5与采集口11对准，伺服电机14控制采集口11的伸缩，实现收集瓶与采集口的精准定位和卡紧，抽气泵15提供大气采集所需动力，传感器13和电子流量计16控制大气采集流量以及在收集瓶采集满后给出信号，收集气体时采集口11的密封叶片向内侧收缩与收集瓶5的输出口连接，结束收集时叶片回归原位实现密封，气象参数测定仪8外接在采集管7端口以检测大气的温度、湿度、风速、风向和气压参数，显示屏12实时显示参数信息。
与现有技术相比，本发明采用计算机自动控制大气采样全过程，使用气象参数测定仪在采样的同时测量大气的温度、湿度、风速、风向和气压，操作便捷、控制精度及工作效率高，显示屏示出全过程采集参数、设备参数等信息，直观且便于检查实验合理性；利用回转装置实现仓筒的高精度缓慢旋转，利用伺服电机控制采集口的伸缩，耦合实现收集瓶与采集口的精准定位、卡紧；本发明旋转仓内配置有传感器和电子流量器，用来控制大气采集流量以及在收集瓶采集满后给出信号。综上所述，本发明结构紧凑、占地面积小、精度好、效率高，实现多个试样瓶的自动化采集，大大节约了试验操作时间，降低了操作人员的工作强度，具有很大的推广价值。
附图说明
图1是本发明实施例中的同轴式多试样大气自动采集设备的结构主视图；
图2是本发明实施例中的同轴式多试样大气自动采集设备的结构俯视图；
其中，回转电机-1、传动机构-2、回转支撑-3、存储仓-4、收集瓶-5、瓶塞-6、采集管-7、气象参数测定仪-8、上盖板-9、旋转仓-10、采集口-11、显示屏-12、传感器-13、伺服电机-14、抽气泵-15、电子流量计-16。
具体实施方式
下面结合具体的实施例对本发明所述的同轴式多试样大气自动采集设备及方法做进一步说明，但是本发明的保护范围并不限于此。
一种同轴式多试样大气自动采集设备，所述采集设备包括回转装置、存储装置和大气采集装置三部分。
所述回转装置由回转电机1、传动机构2和回转支撑3组成；其中，所述回转电机1通过传动机构2带动回转支撑3旋转运动。
所述存储装置放置于所述回转装置的上方，所述存储装置由存储仓4、收集瓶5、瓶塞6、采集管7、气象参数测定仪8和显示屏12组成，其中，存储仓4与所述回转支撑3同轴安装，存储仓4底部与回转支撑3底盘上表面重合，收集瓶5均匀放置在所述储仓4沿圆周分布的仓孔内，采集管7穿过瓶塞6的中心孔放置在所述收集瓶5中，气象参数测定仪8外接在所述采集管7端口以检测五种气象参数，即，大气的温度、湿度、风速、风向和气压参数，显示屏12安装在所述存储仓4的外表面，用来实时显示参数信息。
大气采集装置与所述存储装置同心放置，所述大气采集装置由上盖板9、旋转仓10、采集口11、传感器13、伺服电机14、抽气泵15和电子流量计16组成，其中，旋转仓10同轴放置在所述存储仓4孔内并由所述回转支撑3带动旋转，上盖板9用来密封所述旋转仓10，采集口11设置在所述旋转仓10上方，并与所述收集瓶5的伸出口同轴放置，传感器13、伺服电机14、抽气泵15和电子流量计16放置在所述旋转仓10内部，所述传感器13和电子流量计16控制大气采集流量以及在收集瓶采集满后给出信号，所述伺服电机14控制所述采集口11的伸缩，实现收集瓶与采集口的精准定位、卡紧，所述抽气泵15提供大气采集所需动力。
可选的，所述采集口11带有密封叶片，收集气体时叶片向内侧收缩与所述收集瓶5输出口连接，结束收集时叶片回归原位实现密封；采集口长度调整范围为±50mm，控制精度为±0.1mm。所述收集瓶5为10个，沿圆周均匀分布，电子流量计范围为0～1min/L。所述存储仓4旋转速度范围为2rad/s，收集瓶5中采集精度为±5ml。所述上盖板9上端设有提手，长度等于上盖板半径值，高度为0.5倍半径。
一种同轴式多试样大气自动采集方法，使用上述同轴式多试样大气自动采集设备检测大气的温度、湿度、风速、风向和气压五种参数，具体方法如下：回转电机1通过传动机构2带动回转支撑3旋转运动，进而带动旋转仓10转动，使得目标存储仓4内的一个收集瓶5与采集口11对准，伺服电机14控制采集口11的伸缩，实现收集瓶与采集口的精准定位和卡紧，抽气泵15提供大气采集所需动力，传感器13和电子流量计16控制大气采集流量以及在收集瓶采集满后给出信号，收集气体时采集口11的密封叶片向内侧收缩与收集瓶5的输出口连接，结束收集时叶片回归原位实现密封，气象参数测定仪8外接在采集管7端口以检测大气的温度、湿度、风速、风向和气压参数，显示屏12实时显示参数信息。
与现有技术相比，本发明采用计算机自动控制大气采样全过程，使用气象参数测定仪在采样的同时测量大气的温度、湿度、风速、风向和气压，操作便捷、控制精度及工作效率高，显示屏示出全过程采集参数、设备参数等信息，直观且便于检查实验合理性；利用回转装置实现仓筒的高精度缓慢旋转，利用伺服电机控制采集口的伸缩，耦合实现收集瓶与采集口的精准定位、卡紧；本发明旋转仓内配置有传感器和电子流量器，用来控制大气采集流量以及在收集瓶采集满后给出信号。综上所述，本发明结构紧凑、占地面积小、精度好、效率高，实现多个试样瓶的自动化采集，大大节约了试验操作时间，降低了操作人员的工作强度，具有很大的推广价值。
可以理解的是，以上实施方式仅仅是为了说明本发明的原理而采用的示例性实施方式，然而本发明并不局限于此。对于本领域内的普通技术人员而言，在不脱离本发明的精神和实质的情况下，可以做出各种变型和改进，这些变型和改进也视为本发明的保护范围。

Claims (9)

1.一种同轴式多试样大气自动采集设备，所述采集设备包括回转装置、存储装置和大气采集装置三部分，其特征在于：
所述回转装置由回转电机(1)、传动机构(2)和回转支撑(3)组成；其中，所述回转电机(1)通过传动机构(2)带动回转支撑(3)旋转运动；
所述存储装置放置于所述回转装置的上方，所述存储装置由存储仓(4)、收集瓶(5)、瓶塞(6)、采集管(7)、气象参数测定仪(8)和显示屏(12)组成，其中，存储仓(4)与所述回转支撑(3)同轴安装，存储仓(4)底部与回转支撑(3)底盘上表面重合，收集瓶(5)均匀放置在所述储仓(4)沿圆周分布的仓孔内，采集管(7)穿过瓶塞(6)的中心孔放置在所述收集瓶(5)中，气象参数测定仪(8)外接在所述采集管(7)端口以检测大气的温度、湿度、风速、风向和气压参数，显示屏(12)安装在所述存储仓(4)的外表面，用来实时显示参数信息；
大气采集装置与所述存储装置同心放置，所述大气采集装置由上盖板(9)、旋转仓(10)、采集口(11)、传感器(13)、伺服电机(14)、抽气泵(15)和电子流量计(16)组成，其中，旋转仓(10)同轴放置在所述存储仓(4)孔内并由所述回转支撑(3)带动旋转，上盖板(9)用来密封所述旋转仓(10)，采集口(11)设置在所述旋转仓(10)上方，并与所述收集瓶(5)的伸出口同轴放置，传感器(13)、伺服电机(14)、抽气泵(15)和电子流量计(16)放置在所述旋转仓(10)内部，所述传感器(13)和电子流量计(16)控制大气采集流量以及在收集瓶采集满后给出信号，所述伺服电机(14)控制所述采集口(11)的伸缩，实现收集瓶与采集口的精准定位、卡紧；所述抽气泵(15)提供大气采集所需动力。
2.根据权利要求1所述的同轴式多试样大气自动采集设备，其特征在于：所述采集口(11)带有密封叶片，收集气体时叶片向内侧收缩与所述收集瓶(5)输出口连接，结束收集时叶片回归原位实现密封。
3.根据权利要求2所述的同轴式多试样大气自动采集设备，其特征在于：所述采集口(11)长度调整范围为±50mm，控制精度为±0.1mm。
4.根据权利要求3所述的同轴式多试样大气自动采集设备，其特征在于：所述收集瓶(5)为10个且沿圆周均匀分布。
5.根据权利要求4所述的同轴式多试样大气自动采集设备，其特征在于：所述电子流量计(16)的控制范围为0～1min/L。
6.根据权利要求5所述的同轴式多试样大气自动采集设备，其特征在于：所述存储仓(4)旋转速度为2rad/s。
7.根据权利要求6所述的同轴式多试样大气自动采集设备，其特征在于：所述收集瓶(5)中采集精度为±5ml。
8.根据权利要求7所述的同轴式多试样大气自动采集设备，其特征在于：所述上盖板(9)上端设有提手，长度等于上盖板半径值，高度为0.5倍半径。
9.一种同轴式多试样大气自动采集方法，使用权利要求1-8中任意一条所述的同轴式多试样大气自动采集设备检测大气的温度、湿度、风速、风向和气压五种参数，具体方法如下：
回转电机(1)通过传动机构(2)带动回转支撑(3)旋转运动，进而带动旋转仓(10)转动，使得目标存储仓(4)内的一个收集瓶(5)与采集口(11)对准，伺服电机(14)控制采集口(11)的伸缩，实现收集瓶与采集口的精准定位和卡紧，抽气泵(15)提供大气采集所需动力，传感器(13)和电子流量计(16)控制大气采集流量以及在收集瓶采集满后给出信号，收集气体时采集口(11)的密封叶片向内侧收缩与收集瓶(5)的输出口连接，结束收集时叶片回归原位实现密封，气象参数测定仪(8)外接在采集管(7)端口以检测大气的温度、湿度、风速、风向和气压参数，显示屏(12)实时显示参数信息。
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