CN108918400B - 基于计算机的大气环境模拟试验装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于计算机的大气环境模拟试验装置，包括试验箱，试验箱包括透明的箱体，箱体内部中空形成试验室，箱体为由至少六块板块连接而成的多面体结构且以其中一板块为功能板，功能板上设置功能件，功能件包括至少三个与试验室连通的输入孔及至少两个分别设于相邻输入孔之间的循环装置，输入孔沿功能板上部边缘均匀设置并通过开合机构实现开闭；本发明通过输入孔人工输入水汽、汽车尾气、无机物悬浮颗粒、有机物燃烧颗粒等大气组分，辅以循环装置将各组分混合均匀，以控制试验室中的微环境组分，LED光源发光并从透明的箱体穿过，通过外部光学检测仪器可研究光束在试验箱中传播时的光、色、电综合特性。

Description

基于计算机的大气环境模拟试验装置

技术领域

本发明涉及一种环境模拟试验装置，特别涉及一种基于计算机的大气环境模拟试验装置。

背景技术

目前全球环境污染严重，空气质量问题突出，特别在中国一些大城市，雾和霾等天气情况越来越严重，导致交通事故频发。在交通和道路安全中，能见度下降直接导致了事故的增加。因此，研究交通活动中光源的透雾性，提高能见度，避免眩光等具有重要意义。但由于大气环境的复杂性和不可控性，要在自然条件下经行实验十分困难。现有技术中还没有能够人工控制大气组分以研究LED光源在模拟复杂大气环境中的光、色、电综合特性的装置。

因此，就需要一种能够人工控制大气组分以研究LED光源在模拟复杂大气环境中的光、色、电综合特性的装置。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种基于计算机的大气环境模拟试验装置，其能够人工控制大气组分以研究LED光源在模拟复杂大气环境中的光、色、电综合特性。

本发明的基于计算机的大气环境模拟试验装置，包括试验箱，所述试验箱包括透明的箱体，所述箱体内部中空形成试验室，所述箱体为由至少六块板块连接而成的多面体结构且以其中一板块为功能板，所述功能板上设置功能件，所述功能件包括至少三个与所述试验室连通的输入孔及至少两个分别设于相邻所述输入孔之间的用于推动所述试验室气流搅动循环或者推动所述试验室气流与外部空气交互循环的循环装置，所述输入孔沿所述功能板上部边缘均匀设置并通过开合机构实现开闭；所述试验箱还包括用于对所述试验室内温度进行调节的温控加热装置。

所述循环装置包括固定在所述功能板上的风扇、罩在所述风扇外的循环罩及用于驱动风扇的驱动电机，所述循环罩外大内小，所述循环罩的大端通过端板与所述功能板连接，所述循环罩的小端开口，所述端板上开设有气孔Ⅰ，所述功能板上开设有连通至所述试验室的气孔Ⅱ，所述循环罩和端板可沿所述驱动电机的电机轴旋转，使得所述气孔Ⅰ与气孔Ⅱ相连通或者使得所述端板挡闭所述气孔Ⅱ；所述循环装置还包括设在所述循环罩上用于密封或者打开所述小端的盖板。

所述温控加热装置包括悬置于所述试验室内的电热管及设于所述箱体外与所述电热管连接并用于调节所述电热管功率的温度控制器；

该试验装置还包括一计算机，所述驱动电机的信号输入端与计算机的第一信号输出端相连，所述温度控制器的信号输入端与计算机的第二信号输出端相连。

进一步，所述板块包括相互连接的一底板、一顶板及四侧板，所述箱体呈长方体状，并且以所述箱体的表面积较大的一侧板作为所述功能板。

进一步，所述底板和侧板一体成型，所述顶板以可拆卸方式连接在所述侧板上。

进一步，所述箱体由聚甲基丙烯酸甲酯制成。

进一步，所述试验箱还包括用于夹装LED光源的灯具夹具，所述灯具夹具卡装在所述箱体顶部并可沿所述箱体的长度方向运动。

进一步，所述功能件还包括长度刻度尺和角度刻度尺，所述长度刻度尺和角度刻度尺均为粘贴在所述功能板外表面的半透明胶带层。

进一步，所述计算机包括设有处理器的主机、显示器及固定座；所述驱动电机、温度控制器与处理器电性连接；所述显示器的前侧设有显示屏幕，所述固定座包括底座及垂直设于底座的支杆，所述支杆的顶面向上延伸形成延长杆，所述延长杆的杆径小于支杆的杆径，所述延长杆外套设有一轴承，所述轴承外套设有一转盘，所述转盘的外侧面固定连接有一用于与显示器连接的“L”形杆；所述显示器的后侧设有与“L”形杆适配的插槽，所述“L”形杆从插槽插入而与显示器相连接。

进一步，还包括限位块，所述限位块的底面中部设有内凹的容腔，所述延长杆同轴伸入容腔并可轴向移动；所述限位块的底面位于容腔四侧还设置有周向均匀分布的限位杆，所述转盘中设有与各限位杆一一对应的用于供限位杆插入的限位孔道。

进一步，所述限位杆上设有弹珠，所述限位孔道中设有与弹珠适配的弧形槽；所述限位杆的顶部与容腔闭口端之间设有压簧。

本发明的有益效果：本发明的基于计算机的大气环境模拟试验装置，通过输入孔人工输入定量的水汽、汽车尾气、无机物悬浮颗粒、有机物燃烧颗粒等大气组分，辅以循环装置将各组分混合均匀，以控制试验室中的微环境组分，LED光源发光并从透明的箱体穿过，通过外部光学检测仪器可研究光束在试验箱中传播时的光、色、电综合特性；本发明体积小、重量轻、成本低，并且模拟试验精确、可重复性强，适用于科学研究、生产检测、科普教学等多种用途。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明作进一步描述：

图1为本发明的试验箱的主视图；

图2为本发明的试验箱的俯视图；

图3为本发明的循环装置的结构示意图；

图4为本发明的计算机的结构示意图。

具体实施方式

如图1至图4所示：本实施例的基于计算机的大气环境模拟试验装置，包括试验箱，所述试验箱它包括透明的箱体1，所述箱体1内部中空形成试验室(即空腔部分)，所述箱体1为由至少六块板块连接而成的多面体结构且以其中一板块为功能板11，所述功能板11上设置功能件，所述功能件包括至少三个与所述试验室连通的输入孔2及至少两个分别设于相邻所述输入孔2之间的用于推动所述试验室气流搅动循环或者推动所述试验室气流与外部空气交互循环的循环装置3，所述输入孔2沿所述功能板11上部边缘均匀设置并通过开合机构实现开闭；所述试验箱还包括用于对所述试验室内温度进行调节的温控加热装置；箱体1优选为无色透明，以保证光束的顺利透过；试验室即为填充大气组分的模拟区，与外界相对隔离，能够准确模拟；箱体1的其中一面上设置各种功能件，其他面均保持其完整，以减少干扰，提高测量精度；输入孔2直径为25mm-35mm，与供气管道连接，输入孔2能够开闭，以保证试验室的密闭度；开合机构可以是阀门，操作简便、密封性能可靠；输入孔2设在功能板11上部边缘，避免在试验室中填充液体时对液面高度形成限制；输入孔2可根据具体要求调整数量，优选为三个；循环装置3可以实现箱体1内部气流搅动循环和箱体1内部气流与外部空气交互循环，以模拟自然界空气流动和便于人工控制箱体1内部组分浓度；温控加热装置可对箱体1内部环境经行可控温度调节，模拟环境温度变化特性；通过输入孔2人工输入定量的水汽、汽车尾气、无机物悬浮颗粒、有机物燃烧颗粒等大气组分，辅以循环装置3将各组分混合均匀，以控制试验室中的微环境组分，LED光源发光并从透明的箱体1穿过，通过外部光学检测仪器如光纤光谱仪。照度计等，可研究光束在试验箱中传播时的光、色、电综合特性。

本实施例中，所述循环装置3包括固定在所述功能板11上的风扇31、罩在所述风扇31外的循环罩32及用于驱动风扇31的驱动电机，所述循环罩32外大内小，所述循环罩32的大端通过端板33与所述功能板11连接，所述循环罩32的小端开口，所述端板33上开设有气孔Ⅰ33a，所述功能板11上开设有连通至所述试验室的气孔Ⅱ(图中未示出)，所述循环罩32和端板33可沿所述驱动电机的电机轴35a旋转，使得所述气孔Ⅰ33a与气孔Ⅱ相连通或者使得所述端板33挡闭所述气孔Ⅱ；所述循环装置3还包括设在所述循环罩32上用于密封或者打开所述小端的盖板34；循环罩32呈空心锥台型，包裹风扇31并可旋转，大端即其直径较大的开口端，小端及其直径较小的开口端；风扇31结构与现有技术相同，包括扇叶，电机轴35a可在控制机构的控制下实现正转、反转，以改变扇叶两侧的负压；盖板34可铰接在循环罩32上，在小端上设置密封圈，盖板34与密封圈配合以密封小端开口；气孔Ⅰ33a和气孔Ⅱ优选为弧形孔，以通过改变二者连接面实现风压的调节；当试验需要风扇内部循环时，关闭小端开口，旋转循环罩32，使得循环罩32上的气孔Ⅰ33a与气孔Ⅱ相对应，打开控制机构正向开关，扇叶将气体送入试验室，试验室中气体通过气孔Ⅰ33a进入扇叶另一侧，再由扇叶推动重新进入试验室，实现内部循环；当试验需要外部循环时，打开小端开口，旋转循环罩32，使得循环罩32上的气孔Ⅰ33a与气孔Ⅱ位置错开，端板其它部分挡闭气孔Ⅱ，打开控制机构反向开关，此时扇叶反向旋转，将试验室内部气体抽出，实现外部循环。

本实施例中，所述温控加热装置包括悬置于所述试验室内的电热管4及设于所述箱体1外与所述电热管4连接并用于调节所述电热管4功率的温度控制器；电热管4可以是红外加热管，其加热均匀；电热管4优选设置在与功能板11相对的一侧板内壁；电热管4与温度控制器电连接，实现调温；当然，试验室中还可设有温度感应器，可在箱体1外部观察到试验室中的温度值，以准确调温。

本实施例中，该试验装置还包括一计算机，所述驱动电机的信号输入端与计算机的第一信号输出端相连，所述温度控制器的信号输入端与计算机的第二信号输出端相连；计算机可为现有的PC机；计算机除了对循环装置3和温控加热装置进行控制外，还与光学检测仪器相连，以进行模拟运算。

本实施例中，所述板块包括相互连接的一底板、一顶板12及四侧板，所述箱体1呈长方体状，并且以所述箱体1的表面积较大的一侧板作为所述功能板11；箱体1呈长方体状，形状规则且适于光束传播；箱体1的长度、宽度、高度分别优选为1m、0.5m、0.5m，功能板11的表面积为1m*0.5m；功能板11选用表面积大的一侧面，利于功能件的布置。

本实施例中，所述底板和侧板一体成型，所述顶板12以可拆卸方式连接在所述侧板上；一体成型能够使箱体具有较大强度，而且容易注塑成型，降低生产加工难度；顶板12可拆卸，便于对试验室进行清洗，并且便于向试验室中添加和除去试验液体。

本实施例中，所述箱体1由聚甲基丙烯酸甲酯制成；聚甲基丙烯酸甲酯俗称亚克力，其透明度与透光度接近玻璃，保证光束的通过，使光束柔和、视觉清晰；而且密度小、不易碎，耐腐蚀性强；箱体1优选采用透光率在93％以上的亚克力板。

本实施例中，所述试验箱还包括用于夹装LED光源的灯具夹具5，所述灯具夹具5卡装在所述箱体1顶部并可沿所述箱体1的长度方向运动；灯具夹具5便于将LED光源固定，固定结构可设置成与LED光源座体相适配的安装孔或者安装槽；灯具夹具5可移动，使LED光束能够从不同位置穿过试验室，进行多点采集数据，提高试验可靠性。

本实施例中，所述功能件还包括长度刻度尺61和角度刻度尺62，所述长度刻度尺61和角度刻度尺62均为粘贴在所述功能板11外表面的半透明胶带层；刻度尺能够使得实验更加精确、减小误差；光学测量仪器例如光纤光谱仪的测量角度可参照角度刻度尺62，使得每次的测量角度定量可重复；使用灯具夹具5时，其位置可以再箱体1顶部移动，参照长度刻度尺61，可以使每次移动的位置定量可重复。

本实施例中，所述计算机包括设有处理器811的主机810、显示器801及固定座802；驱动电机、温度控制器即通过I/O接口连接于处理器811；所述显示器801的前侧设有显示屏幕803，所述固定座802包括底座804及垂直设于底座804的支杆805，所述支杆805的顶面向上延伸形成延长杆806，所述延长杆806的杆径小于支杆805的杆径，所述延长杆806外套设有一轴承807，所述轴承807外套设有一转盘808，所述转盘808的外侧面固定连接有一用于与显示器801连接的“L”形杆809。支杆805垂直于水平面设置，优选为圆杆结构；延长杆806的直径可为支杆805的1/3；轴承807为圆柱滚动轴承；显示器801通过”L”形杆809连接于转盘808，转盘808可以延长杆806的轴线为转轴而旋转，从而使得显示器801可左右旋转而根据需要调节位置。

本实施例中，所述显示器801的后侧设有与“L”形杆809适配的插槽812，所述“L”形杆809从插槽812插入而与显示器801相连接；采用这一结构，便于显示器801与固定座802的连接，拆卸方便；采用这一结构，有利于提高底座804的稳定性。

本实施例中，还包括限位块814，所述限位块814的底面中部设有内凹的容腔15，所述延长杆806同轴伸入容腔815并可轴向移动；所述限位块814的底面位于容腔815四侧还设置有周向均匀分布的限位杆816，所述转盘808中设有与各限位杆816一一对应的用于供限位杆816插入的限位孔道817；限位杆816的数量可为4-8根；延长杆806插入容腔815，对限位块814形成定位及导向作用；限位杆816插入限位孔道817后，转盘808位置即固定，从而限制了显示器801的位置；当需要转动转盘808时，向上拉出限位杆816即可，调节方便可靠。

本实施例中，所述限位杆816上设有弹珠818，所述限位孔道817中设有与弹珠818适配的弧形槽819；弹珠818部分设于限位杆816中，在限位杆816逐渐插入限位孔道817的过程中，弹珠818受到限位孔道817内壁的挤压而沿径向收缩入限位杆816内，当限位杆816移动到位后，弹珠818伸出并置入弧形槽819中，从而对限位杆816形成限位作用，此时限位杆816需要较大的向上拉力才能拉出；此外，所述限位杆816的顶部与容腔815闭口端之间设有压簧820，可提高限位杆816拉出时的复位作用。

最后说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (9)

1.一种基于计算机的大气环境模拟试验装置，包括试验箱，其特征在于：所述试验箱包括透明的箱体，所述箱体内部中空形成试验室，所述箱体为由至少六块板块连接而成的多面体结构且以其中一板块为功能板，所述功能板上设置功能件，所述功能件包括至少三个与所述试验室连通的输入孔及至少两个分别设于相邻所述输入孔之间的用于推动所述试验室气流搅动循环或者推动所述试验室气流与外部空气交互循环的循环装置，所述输入孔沿所述功能板上部边缘均匀设置并通过开合机构实现开闭；所述试验装置还包括用于对所述试验室内温度进行调节的温控加热装置；

所述循环装置包括固定在所述功能板上的风扇、罩在所述风扇外的循环罩及用于驱动风扇的驱动电机，所述循环罩外大内小，所述循环罩的大端通过端板与所述功能板连接，所述循环罩的小端开口，所述端板上开设有气孔Ⅰ，所述功能板上开设有连通至所述试验室的气孔Ⅱ，所述循环罩和端板可沿所述驱动电机的电机轴旋转，使得所述气孔Ⅰ与气孔Ⅱ相连通或者使得所述端板挡闭所述气孔Ⅱ；所述循环装置还包括设在所述循环罩上用于密封或者打开所述小端的盖板；

所述温控加热装置包括悬置于所述试验室内的电热管及设于所述箱体外与所述电热管连接并用于调节所述电热管功率的温度控制器；

该试验装置还包括一计算机，所述驱动电机的信号输入端与计算机的第一信号输出端相连，所述温度控制器的信号输入端与计算机的第二信号输出端相连。

2.根据权利要求1所述的基于计算机的大气环境模拟试验装置，其特征在于：所述板块包括相互连接的一底板、一顶板及四侧板，所述箱体呈长方体状，并且以所述箱体的表面积较大的一侧板作为所述功能板。

3.根据权利要求2所述的基于计算机的大气环境模拟试验装置，其特征在于：所述底板和侧板一体成型，所述顶板以可拆卸方式连接在所述侧板上。

4.根据权利要求3所述的基于计算机的大气环境模拟试验装置，其特征在于：所述箱体由聚甲基丙烯酸甲酯制成。

5.根据权利要求1至4中任一项所述的基于计算机的大气环境模拟试验装置，其特征在于：所述试验装置还包括用于夹装LED光源的灯具夹具，所述灯具夹具卡装在所述箱体顶部并可沿所述箱体的长度方向运动。

6.根据权利要求5所述的基于计算机的大气环境模拟试验装置，其特征在于：所述功能件还包括长度刻度尺和角度刻度尺，所述长度刻度尺和角度刻度尺均为粘贴在所述功能板外表面的半透明胶带层。

7.根据权利要求5所述的基于计算机的大气环境模拟试验装置，其特征在于：所述计算机包括设有处理器的主机、显示器及固定座；所述驱动电机、温度控制器与处理器电性连接；所述显示器的前侧设有显示屏幕，所述固定座包括底座及垂直设于底座的支杆，所述支杆的顶面向上延伸形成延长杆，所述延长杆的杆径小于支杆的杆径，所述延长杆外套设有一轴承，所述轴承外套设有一转盘，所述转盘的外侧面固定连接有一用于与显示器连接的“L”形杆；所述显示器的后侧设有与“L”形杆适配的插槽，所述“L”形杆从插槽插入而与显示器相连接。

8.根据权利要求7所述的基于计算机的大气环境模拟试验装置，其特征在于：还包括限位块，所述限位块的底面中部设有内凹的容腔，所述延长杆同轴伸入容腔并可轴向移动；所述限位块的底面位于容腔四侧还设置有周向均匀分布的限位杆，所述转盘中设有与各限位杆一一对应的用于供限位杆插入的限位孔道。

9.根据权利要求8所述的基于计算机的大气环境模拟试验装置，其特征在于：所述限位杆上设有弹珠，所述限位孔道中设有与弹珠适配的弧形槽；所述限位杆的顶部与容腔闭口端之间设有压簧。

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