CN108318301B - 一种机载云粒子收集装置及其收集方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种机载云粒子收集装置及其收集方法，包括云粒子管道，云粒子管道的一端为云粒子自分离器，另一端为抽气泵，云粒子管道上具有云粒子收集器，所述云粒子自分离器上具有进气管口和附管道，所述附管道的另一端连通在云粒子管道上云粒子收集器与抽气泵之间。与现有技术相比，本发明的一种机载云粒子收集装置及其收集方法，能够实现对大于2.5微米粒径的水凝结或者冰晶云粒子进行收集，通过本发明收集的云粒子，可送入物理、化学或者生物实验室进行分析其相关特性，为人工影响天气提供重要的科学依据。

Description

一种机载云粒子收集装置及其收集方法
技术领域
本发明涉及一种机载云粒子收集装置及其收集方法，属于机载人工影响天气领域以及云微物理和化学技术领域。
背景技术
云是大气系统的重要组成部分，云覆盖地球表面约60-70%，对天气和气候有着重要的影响，所以人工影响天气的最重要的手段就是改变云微物理的特性，从而达到达到增雨的目的,人工增雨时需要于适当时机在云体的适当部位进行催化作业。但是,由于不同天气条件，不同的地形条件，不同纬度，云体的复杂多变等因素,单凭地面上的一些观测手段所得到的信息很难确定云中的可播区，同时也很难客观科学的评估人工增雨的效果。因此如何准确、科学、客观地了解云的微物理和化学特征是人工影响天气科学问题的焦点之一。
云包括不同大小的水凝体粒子和未活化气溶胶粒子组成，云中未活化气溶胶粒子的粒子尺寸较小，而云中水凝体粒子尺寸较大。基于粒子尺寸的不同，利用飞机直接飞入云系内部,采用集成虚拟冲击式分离器进行有效收集云粒子。收集到的云粒子，可以送入专业物理、化学或者生物实验室，进行分析云粒子的相关物理、化学或生物特征。目前，由于收集仪器的缺乏，对云粒子的理化性质，特别是化学特性的研究国内外均较为缺乏，因此，研制适合机载的云粒子收集仪器具有重要的意义。
发明内容
本发明需要解决的技术问题是针对上述现有技术的不足，而提供一种机载云粒子收集装置及其收集方法。
为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：
一种机载云粒子收集装置，包括云粒子管道，所述云粒子管道的一端为云粒子自分离器，另一端为抽气泵，云粒子管道上具有云粒子收集器，云粒子收集器上安装采集片或者采集瓶，所述云粒子自分离器上具有进气管口和附管道，所述附管道的另一端连通在云粒子管道上云粒子收集器与抽气泵之间。
作为进一步的优选方案，所述云粒子管道上设置有第一流量控制器，第一流量控制器位于附管道端口与云粒子收集器之间。
作为进一步的优选方案，所述附管道上设置有第二流量控制器。
一种机载云粒子收集装置的收集方法，包括：
步骤一：根据需要收集的云层中分离粒子尺寸要求，调节第一流量控制器和第二流量控制器选择与分离粒子尺寸对应的流量大小；
步骤二：将进气管口与飞机内部连接口连接起来；
步骤三：在云粒子收集器上安装采集片或者采集瓶；
步骤四：等待飞机飞入预定区域，开启抽气泵，外部空气进入进气管口，空气中的物质在云粒子自分离器中分离处理，云粒子进入云粒子收集器；
步骤五：完成收集后，关闭抽气泵，卸下云粒子收集器，取下采集膜或者采集瓶；
步骤六：更换采集膜或者采集瓶，重新装载云粒子收集器，重复上述步骤四和步骤五，直至采集到预期量的云粒子。
与现有技术相比，本发明的一种机载云粒子收集装置及其收集方法，能够实现对大于2.5微米粒径的水凝结或者冰晶云粒子进行收集。通过本发明收集的云粒子，可送入物理、化学或者生物实验室进行分析其相关特性，为人工影响天气提供重要的科学依据。
附图说明
图1是本发明的结构示意图；
其中，1-进气管口，2-云粒子自分离器，3-云粒子收集器，41-第一流量控制器，42-第二流量控制器，5-抽气泵，6-云粒子管道，7-附管道。
具体实施方式
下面结合附图详细说明本发明的优选技术方案。
如图1所示，本发明的一种机载云粒子收集装置，可以自动分离云中未活化气溶胶粒子和云粒子，同时采集云粒子，为后续云粒子的理化特性分析提供样品，为后续分析云粒子的理化性质提供样品，同时获得云粒子理化特性数据能够准确、科学、客观地了解云的微物理和化学特征，对科学客观的评估人工影响天气工作具有重要的意义，装置主要包括云粒子管道6，所述云粒子管道6的一端为云粒子自分离器2，另一端为抽气泵5，云粒子管道6上具有云粒子收集器3，云粒子收集器3上安装采集片或者采集瓶，所述云粒子自分离器2上具有进气管口1和附管道7，所述附管道7的另一端连通在云粒子管道6上云粒子收集器3与抽气泵5之间。
未活化气溶胶和云粒子的进气管口1，利用气象局人工影响天气的使用飞机，其机上装有测量云凝结核（CCN）仪，该仪器有一个进气口，从飞机外部通入机舱。利用该进气口，进行并联采样，即与飞机内部仪器采集口并联收集云粒子，进气管口1为6.35mm外径，壁厚约为1mm的管子，可以与现有飞机内仓其他仪器（如CCN，并联共用连接）；
云粒子自分离器2，根据未活化气溶胶和云粒子的尺寸大小自动分离未活化气溶胶和云粒子，上端窄口直径为1.3mm，下端窄口直径约为1.6mm，两个窄口间距为2mm；其他管子管径与进气口管径一致为6.35mm；
云粒子收集器3，该部件对分离后的云粒子进行收集，可选择自动换膜或者换瓶器，根据研究阶段或者采集时间，进行分阶段收集云粒子样品，采用直径为47mm直径的收集膜；根据收集云粒子后续分析的化学成分不一样，选择不一样材质膜，如分析水溶性离子成分，选择特氟龙材质的膜，分析有机或者元素成分，选择石英膜。
第一流量控制器41和第二流量控制器42，控制流量大小，从而调整未活化气溶胶和云粒子的切割粒径；
两个流量控制器采用YJ-600D-O2-10SCCM气体质量流量计控制流量大小，切割2.5微米粒径云粒子时，将通过云粒子收集器3管子的流量，控制为0.6L/min；另一段控制为6.0L/min。
抽气泵5，将飞机外部粒子抽入收集仪器中，选择VN-300V大流量无油真空泵。
云粒子管道6上设置有第一流量控制器41，第一流量控制器41位于附管道7端口与云粒子收集器3之间。
附管道7上设置有第二流量控制器42。
该收集装置安装在飞机内部，通过进气管口1与飞机上的进气通道连通，以收集到飞机外部空气，空气收集时机为飞机穿过云层中时。
一种机载云粒子收集装置的收集方法，具体如下：
步骤一：根据需要收集的云层中分离粒子尺寸要求，调节第一流量控制器41和第二流量控制器42选择与分离粒子尺寸对应的流量大小；
步骤二：将进气管口1与飞机内部连接口连接起来；
步骤三：在云粒子收集器3上安装采集片或者采集瓶；
步骤四：等待飞机飞入预定区域，开启抽气泵5，外部空气进入进气管口1，空气中的物质在云粒子自分离器2中分离处理，云粒子进入云粒子收集器3，云粒子收集器3将不同粒径尺寸的分离粒子分割到第一流量控制器41或第二流量控制器42中；
步骤五：完成收集后，关闭抽气泵5，卸下云粒子收集器3，粒子收集器3内为实验需要的粒径尺寸云粒子，取下采集膜或者采集瓶；
步骤六：更换采集膜或者采集瓶，重新装载云粒子收集器3，重复上述步骤四和步骤五，直至采集到预期量的云粒子。
该图为云粒子粒径与第一流量控制器41和第二流量控制器42的对应关系图。
以上所述的具体实施方式，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施方式而已，并不用于限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (1)

1.一种机载云粒子收集装置，其特征在于：包括云粒子管道（6），所述云粒子管道（6）的一端为云粒子自分离器（2），所述云粒子自分离器为虚拟冲击式分离器，根据未活化气溶胶和云粒子的尺寸大小自动分离未活化气溶胶和云粒子，上端窄口直径为1.3mm，下端窄口直径约为1.6mm，两个窄口间距为2mm；其他管子管径与进气口管径一致为6.35mm，另一端为抽气泵（5），云粒子管道（6）上具有云粒子收集器（3），云粒子收集器（3）上安装采集片或者采集瓶，所述云粒子自分离器（2）上具有进气管口（1）和附管道（7），所述附管道（7）的另一端与云粒子管道（6）另一端共同连接到抽气泵（5）上；所述云粒子管道（6）上设置有第一流量控制器（41），第一流量控制器（41）位于抽气泵（5）与云粒子收集器（3）之间，所述附管道（7）上设置有第二流量控制器（42）；所述机载云粒子收集装置的收集方法，包括以下步骤：步骤一：根据需要收集的云层中分离粒子尺寸要求，调节第一流量控制器（41）和第二流量控制器（42）选择与分离粒子尺寸对应的流量大小；步骤二：将进气管口（1）与飞机内部连接口连接起来；步骤三：在云粒子收集器（3）上安装采集片或者采集瓶；步骤四：等待飞机飞入预定区域，开启抽气泵（5），外部空气进入进气管口（1），空气中的物质在云粒子自分离器（2）中分离处理，云粒子进入云粒子收集器（3），未活化气溶胶粒子随着气流通过第二流量控制器（42），进入抽气泵（5），被排出；步骤五：完成收集后，关闭抽气泵(5)，卸下云粒子收集器（3），取下采集膜或者采集瓶；步骤六：更换采集膜或者采集瓶，重新装载云粒子收集器（3），重复上述步骤四和步骤五，直至采集到预期量的云粒子。
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Citations (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN2884178Y (zh) * 2005-07-21 2007-03-28 中国科学院大气物理研究所 大气粒子快速捕集设备
CN200987927Y (zh) * 2006-11-17 2007-12-12 上海动力设备有限公司 冲击式分离器
CN101876717A (zh) * 2009-12-16 2010-11-03 中国科学院大气物理研究所 无人飞机机载大气环境探测系统
CA2726740A1 (en) * 2010-12-31 2012-06-30 Her Majesty The Queen In Right Of Canada, As Represented By The Minister Of Environment Probe tips for airborne instruments used to measure cloud microphysical parameters
CN102879232A (zh) * 2012-10-12 2013-01-16 山东大学 一种小型机载云滴采样系统及其工作方法
CN102941349A (zh) * 2012-12-07 2013-02-27 湖南光谷纳米科技有限公司 一种分级收集纳米粒子的设备及方法
CN203455278U (zh) * 2013-09-25 2014-02-26 中煤科工集团重庆研究院有限公司 机载式粉尘浓度传感器
CN205404347U (zh) * 2016-02-16 2016-07-27 天津市气象科学研究所 一种雾霾监测设备
US9483951B1 (en) * 2014-06-17 2016-11-01 Rockwell Collins, Inc. Airborne system and method for detecting and avoiding atmospheric particulates
CN106092835A (zh) * 2016-05-30 2016-11-09 西南技术物理研究所 大气降水粒子测量装置
CN206161631U (zh) * 2016-11-18 2017-05-10 甘肃蓝博检测科技有限公司 一种用于环境检测的大气采集装置
CN207991901U (zh) * 2018-03-30 2018-10-19 南京信息工程大学 一种机载云粒子收集装置

Family Cites Families (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6949715B2 (en) * 2002-02-08 2005-09-27 Kelly Arnold J Method and apparatus for particle size separation

Patent Citations (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN2884178Y (zh) * 2005-07-21 2007-03-28 中国科学院大气物理研究所 大气粒子快速捕集设备
CN200987927Y (zh) * 2006-11-17 2007-12-12 上海动力设备有限公司 冲击式分离器
CN101876717A (zh) * 2009-12-16 2010-11-03 中国科学院大气物理研究所 无人飞机机载大气环境探测系统
CA2726740A1 (en) * 2010-12-31 2012-06-30 Her Majesty The Queen In Right Of Canada, As Represented By The Minister Of Environment Probe tips for airborne instruments used to measure cloud microphysical parameters
CN102879232A (zh) * 2012-10-12 2013-01-16 山东大学 一种小型机载云滴采样系统及其工作方法
CN102941349A (zh) * 2012-12-07 2013-02-27 湖南光谷纳米科技有限公司 一种分级收集纳米粒子的设备及方法
CN203455278U (zh) * 2013-09-25 2014-02-26 中煤科工集团重庆研究院有限公司 机载式粉尘浓度传感器
US9483951B1 (en) * 2014-06-17 2016-11-01 Rockwell Collins, Inc. Airborne system and method for detecting and avoiding atmospheric particulates
CN205404347U (zh) * 2016-02-16 2016-07-27 天津市气象科学研究所 一种雾霾监测设备
CN106092835A (zh) * 2016-05-30 2016-11-09 西南技术物理研究所 大气降水粒子测量装置
CN206161631U (zh) * 2016-11-18 2017-05-10 甘肃蓝博检测科技有限公司 一种用于环境检测的大气采集装置
CN207991901U (zh) * 2018-03-30 2018-10-19 南京信息工程大学 一种机载云粒子收集装置

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
Size-resolv ed measurem ents of mixing state and cloudn u c l e a t i n g a b i l i t y o f a e r o s o l s i n N a n j i n g , C h i n a;Yan Ma et al.;Journal of Geophysical Research: Atmospheres;9430-9450 *
一次层状云飞机播云试验的云微物理特征及响应分析;于丽娟;姚展予;;气象(第10期);全文 *

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