CN106840577A - 一种环境模拟标定风洞 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种环境模拟标定风洞，包括模拟控制舱和风洞单元，模拟控制舱和风洞单元相连通并形成一环形回路，风洞单元内设置湿度发生器、气溶胶发生器、动力机构、加热器和蒸发器，风洞单元与尘发生系统相连接，模拟控制舱上设置自动控制舱门和自动进气阀，模拟控制舱内设置能够连接测试仪器的三维工作台，三维工作台能够在三维空间内调整尺寸。本发明的环境模拟标定风洞将模拟控制舱与风洞单元相连，能够模拟不同风速下的采样环境，能够发生气溶胶模拟颗粒物环境，还能够模拟高湿以及各种压力环境，可以重复模拟不同环境条件和极端环境条件，确定仪器的极限工作环境条件，确定不同环境中仪器运行参数和测试数据的变化。
Description
技术领域
本发明涉及仪器的标定校准领域，特别是涉及一种环境模拟标定风洞。
背景技术
颗粒物采样分析仪器在环保和科研等领域应用广泛，固定源(钢铁厂烟囱、水泥厂烟囱、供暖锅炉烟囱等)、移动源(汽车、飞机、轮船等)以及环境受体(监测站点采样器)等对空气质量都分析都涉及到颗粒物的分析，包括颗粒物数浓度、质量浓度、质谱成分分析等，这都需要相关颗粒物采集和分析仪器。现有颗粒物仪器采样分析数据时，由于采样环境的未知性，往往会出现数据不准、超量程、异常值、仪器运行参数异常等现象，有时花费很多物力、财力进行的项目研究，由于多变的环境问题，导致数据收集少、不准确，与实际数据差异大。
颗粒物仪器在不同的环境条件下运行参数存在差异，温度、湿度、海拔高度等对颗粒物仪器的运行参数都有影响，比如飞机飞行航测时，其飞行高度和温湿度的变化对颗粒物的光学和空气动力学特征都有影响。此外，青藏高原、东北冬季温度较低，零下30摄氏度对颗粒物采样仪器采样效率影响究竟有多大，下雨天和夏季湿度对仪器采样效率影响大小，青藏高原高山高海拔和多风季节对切割器采样效率的影响等都是采样质量控制(质控)中需要注意的关键问题。现有的用于研究气溶胶颗粒物的模拟测试装置通常为一个箱体，用于发生气溶胶颗粒物然后仪器进行静态标定，对压力、风速等无法控制和模拟，由于缺少对多风、高海拔低压低温地区真实环境的模拟，以致于复杂环境下颗粒物仪器的运行参数变化较大。
因此，如何建立复杂环境条件下颗粒物仪器的标定校准平台，是本领域技术人员亟待解决的问题。
发明内容
本发明的目的是提供一种环境模拟标定风洞，以解决上述现有技术存在的问题，使颗粒物仪器能够在模拟真实的各种复杂环境条件下进行标定校准。
为实现上述目的，本发明提供了如下方案：本发明提供一种环境模拟标定风洞，包括模拟控制舱和风洞单元，所述模拟控制舱和所述风洞单元相连通并形成一环形回路，所述风洞单元内设置湿度发生器、气溶胶发生器、动力机构、加热器和蒸发器，所述风洞单元与尘发生系统相连接，所述模拟控制舱上设置舱门和自动进气阀，所述模拟控制舱内设置能够连接测试仪器的三维工作台，所述三维工作台能够在三维空间内调整尺寸。
优选地，所述风洞单元包括依次相连的第一拐角、第二拐角、动力段、扩散段、温度控制段、第三拐角、第四拐角、稳定段和收缩段，所述湿度发生器、所述气溶胶发生器设置于所述第二拐角内，所述动力机构设置于所述动力段内，所述动力段与所述扩散段中直径较小一端相连，所述扩散段中直径较大一端与所述温度控制段的一端相连，所述加热器和所述蒸发器设置于所述温度控制段内，所述稳定段与所述尘发生系统相连，所述收缩段与所述模拟控制舱的一端相连，所述模拟控制舱的另一端通过连接段与所述第一拐角相连。
优选地，所述连接段、所述第一拐角、所述第二拐角、所述动力段、所述扩散段、所述温度控制段、所述第三拐角、所述第四拐角、所述稳定段和所述收缩段依次通过法兰相连接。
优选地，所述连接段、所述第一拐角、所述第二拐角、所述动力段、所述扩散段、所述温度控制段、所述第三拐角、所述第四拐角、所述稳定段、所述收缩段的横截面均为圆形。
优选地，所述第一拐角、所述第二拐角、所述第三拐角和所述第四拐角内均设置导流板。
优选地，所述稳定段内设置蜂窝器和阻尼网。
优选地，所述扩散段上还设置降压管，所述降压管的轴线垂直于所述扩散段的轴线设置，所述降压管上设置抽气阀门。
优选地，所述模拟控制舱内还设置悬挂板，所述悬挂板设置于所述模拟控制舱的顶部，所述三维工作台设置于所述模拟控制舱的底部，所述自动进气阀设置于所述模拟控制舱的顶部。
优选地，所述模拟控制舱还设置观察窗，所述观察窗设置于所述舱门的一侧，所述舱门的内侧还设置有温湿度探头和皮托管，所述舱门的外侧设置有与所述温湿度探头和所述皮托管相连的数据采集设备。
优选地，所述舱门设置于所述模拟控制舱的侧面，所述舱门通过滑轨与所述模拟控制舱相连。
本发明相对于现有技术取得了以下技术效果：本发明的环境模拟标定风洞将模拟控制舱与风洞单元相连，能够模拟不同风速下的采样环境，能够发生气溶胶模拟颗粒物环境，还能够模拟高湿以及各种压力环境，对于颗粒物采样和分析仪器的工作效率具有重要意义，可以重复模拟不同环境条件和极端环境条件，确定仪器的极限工作环境条件，确定不同环境中仪器工作效率的变化特征。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明环境模拟标定风洞的俯视结构示意图；
图2为本发明环境模拟标定风洞的主视结构示意图；
其中，1为模拟控制舱，101为舱门，102为自动进气阀，103为观察窗，2为风洞单元，201为第一拐角，202为第二拐角，203为动力段，204为扩散段，205为温度控制段，206为第三拐角，207为第四拐角，208为稳定段，209为收缩段，210为连接段，3为尘发生系统。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
本发明的目的是提供一种环境模拟标定风洞，以解决上述现有技术存在的问题，使颗粒物仪器能够在模拟真实的各种复杂环境条件下进行标定校准。
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
请参考图1至图2，图1为本发明环境模拟标定风洞的俯视结构示意图，图2为本发明环境模拟标定风洞的主视结构示意图。
本发明提供一种环境模拟标定风洞，包括模拟控制舱1和风洞单元2，模拟控制舱1和风洞单元2相连通并形成一环形回路，风洞单元2内设置湿度发生器、气溶胶发生器、动力机构、加热器和蒸发器(图中未示出)，风洞单元2与尘发生系统3相连接，模拟控制舱1上设置舱门101和自动进气阀102，模拟控制舱1内设置能够连接测试仪器的三维工作台(图中未示出)，三维工作台能够在三维空间内调整尺寸。在本具体实施方式中，动力机构为内置风机，在本发明的其他实施方式中，动力机构还可以是叶片内置电机外置的风机。
模拟控制舱1与风洞单元2相连，风洞单元2内设置湿度发生器、气溶胶发生器、风机、加热器和蒸发器，同时与尘发生系统3相连，能够模拟不同风速下的采样环境，能够发生气溶胶模拟颗粒物环境，还能够模拟高湿以及各种压力环境，尘发生系统3还能够提供标准尘或模拟空气扬尘等环境条件，对于颗粒物采样和分析仪器的工作效率具有重要意义，可以重复模拟不同环境条件和极端环境条件，确定仪器的极限工作环境条件，确定不同环境中仪器工作效率的变化特征。
风洞单元2包括依次相连的第一拐角201、第二拐角202、动力段203、扩散段204、温度控制段205、第三拐角206、第四拐角207、稳定段208和收缩段209，湿度发生器、气溶胶发生器设置于第二拐角202内，用于改变模拟控制舱1内的湿度和气溶胶颗粒物环境，风机设置于动力段203内，为风洞单元2提供动力，用于模拟不同风速下的仪器工作环境条件，同时，风机的自发热现象能够有效防止气溶胶与水碰撞并结合。
具体地，动力段203与扩散段204中直径较小一端相连，扩散段204中直径较大一端与温度控制段205的一端相连，从风洞单元2的风向方向看，扩散段204位于动力段203之后，起到扩压节能的作用。加热器和蒸发器设置于温度控制段205内，用于改变环境模拟标定风洞的温度。稳定段208与尘发生系统3相连，用于模拟标准尘或环境扬尘等条件。收缩段209与模拟控制舱1的一端相连，模拟控制舱1的另一端通过连接段210与第一拐角201相连，形成一个环形的回路。
连接段210、第一拐角201、第二拐角202、动力段203、扩散段204、温度控制段205、第三拐角206、第四拐角207、稳定段208和收缩段209依次通过法兰相连接。标准法兰连接方便、快捷。
更具体地，连接段210、第一拐角201、第二拐角202、动力段203、扩散段204、温度控制段205、第三拐角206、第四拐角207、稳定段208、收缩段209的横截面均为圆形。
第一拐角201、第二拐角202、第三拐角203和第四拐角204内均设置导流板。导流板能够引导气流，减少能量损耗和湍流现象。
稳定段208内设置蜂窝器和阻尼网，用于削弱和消除湍流和旋涡等，引导气流成为层流。
扩散段204上还设置降压管，降压管上设置抽气阀门，用于降低风洞内的气压，模拟低气压环境，在本实施方式中，降压管的轴线垂直于扩散段的轴线设置。
模拟控制舱1内还设置悬挂板(图中未示出)，悬挂板设置于模拟控制舱1的顶部，三维工作台设置于模拟控制舱1的底部，自动进气阀102设置于模拟控制舱1的顶部。三维工作台通过轨道可以在三维空间内定位，便于被测试仪器调整位置，悬挂板能够辅助寻找目标测试点。自动进气阀102可自动控制压力，为测试模拟服务。
模拟控制舱1还设置观察窗103，观察窗103设置于舱门101的一侧，便于外部工作人员观察舱内情况。舱门101的内侧还设置有温湿度探头和皮托管，舱门101的外侧设置有与温湿度探头和皮托管相连的数据采集设备，温湿度探头和皮托管能够测试舱内的环境指数，数据采集设备的设置使操作人员更加便捷地、一目了然地获得舱内情况。
舱门101设置于模拟控制舱1的侧面，舱门101通过滑轨与模拟控制舱1的主体相连。通过滑轨连接的舱门101更加节省空间，控制系统控制舱门101，开合更加便捷，不会因误操作破坏舱内测试环境。
本发明的环境模拟标定风洞，将模拟控制舱1和风洞单元2相连并形成一个封闭的环状，连接段210、第一拐角201、第二拐角202、动力段203、扩散段204、温度控制段205、第三拐角206、第四拐角207、稳定段208、收缩段209和尘发生系统3能够模拟多种复杂、极端环境，为仪器在复杂多变的条件下工作提供了标定校准平台，确定仪器能够适应各种恶劣环境后，再开展正常工作，提前模拟极端天气，解决仪器由于环境变化而出现的跳数、丢失数据、数据错误等问题，建立复杂环境条件下颗粒物仪器的标定校准平台，提高仪器工作效率。
本发明中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处。综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。
Claims (10)
1.一种环境模拟标定风洞，其特征在于：包括模拟控制舱和风洞单元，所述模拟控制舱和所述风洞单元相连通并形成一环形回路，所述风洞单元内设置湿度发生器、气溶胶发生器、动力机构、加热器和蒸发器，所述风洞单元与尘发生系统相连接，所述模拟控制舱上设置舱门和自动进气阀，所述模拟控制舱内设置能够连接测试仪器的三维工作台，所述三维工作台能够在三维空间内调整尺寸。
2.根据权利要求1所述的环境模拟标定风洞，其特征在于：所述风洞单元包括依次相连的第一拐角、第二拐角、动力段、扩散段、温度控制段、第三拐角、第四拐角、稳定段和收缩段，所述湿度发生器、所述气溶胶发生器设置于所述第二拐角内，所述动力机构设置于所述动力段内，所述动力段与所述扩散段中直径较小一端相连，所述扩散段中直径较大一端与所述温度控制段的一端相连，所述加热器和所述蒸发器设置于所述温度控制段内，所述稳定段与所述尘发生系统相连，所述收缩段与所述模拟控制舱的一端相连，所述模拟控制舱的另一端通过连接段与所述第一拐角相连。
3.根据权利要求2所述的环境模拟标定风洞，其特征在于：所述连接段、所述第一拐角、所述第二拐角、所述动力段、所述扩散段、所述温度控制段、所述第三拐角、所述第四拐角、所述稳定段和所述收缩段依次通过法兰相连接。
4.根据权利要求3所述的环境模拟标定风洞，其特征在于：所述连接段、所述第一拐角、所述第二拐角、所述动力段、所述扩散段、所述温度控制段、所述第三拐角、所述第四拐角、所述稳定段、所述收缩段的横截面均为圆形。
5.根据权利要求2所述的环境模拟标定风洞，其特征在于：所述第一拐角、所述第二拐角、所述第三拐角和所述第四拐角内均设置导流板。
6.根据权利要求2所述的环境模拟标定风洞，其特征在于：所述稳定段内设置蜂窝器和阻尼网。
7.根据权利要求2所述的环境模拟标定风洞，其特征在于：所述扩散段上还设置降压管，所述降压管的轴线垂直于所述扩散段的轴线设置，所述降压管上设置抽气阀门。
8.根据权利要求1所述的环境模拟标定风洞，其特征在于：所述模拟控制舱内还设置悬挂板，所述悬挂板设置于所述模拟控制舱的顶部，所述三维工作台设置于所述模拟控制舱的底部，所述自动进气阀设置于所述模拟控制舱的顶部。
9.根据权利要求8所述的环境模拟标定风洞，其特征在于：所述模拟控制舱还设置观察窗，所述观察窗设置于所述舱门的一侧，所述舱门的内侧还设置有温湿度探头和皮托管，所述舱门的外侧设置有与所述温湿度探头和所述皮托管相连的数据采集设备。
10.根据权利要求1所述的环境模拟标定风洞，其特征在于：所述舱门设置于所述模拟控制舱的侧面，所述舱门通过滑轨与所述模拟控制舱相连。
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