CN112586235A - 一种酸雨对植物生长影响的模拟装置 - Google Patents

Abstract

本申请公开了一种酸雨对植物生长影响的模拟装置，包括降雨单元和传动单元。降雨单元包括降雨筒、变形装置和耐腐蚀弹性吸水件，降雨筒的一端开有进液孔，侧壁设有出液孔；变形装置设于降雨筒内部，其包括动力件、变形骨架和具有弹性的变形套，动力件及与其相连的变形骨架设于变形套内部，动力件改变变形骨架从而使变形套和降雨筒内壁之间的空隙尺寸发生变化，耐腐蚀弹性吸水件设于变形套和降雨筒之间的空隙内，传动单元包括传动控制器和与原动机、降雨筒连接的传动轴，传动轴具有的中空管通过进液孔与降雨筒的内部空腔连通，动力件、原动机与传动控制器连接，使降雨筒的转速能够调节，以模拟不同的雨滴形态和不同的降雨强度。

Description

一种酸雨对植物生长影响的模拟装置

技术领域

本申请涉及降雨实验技术领域，尤其涉及一种酸雨对植物生长影响的模拟装置。

背景技术

酸雨主要是人为向大气中排放大量酸性物质造成。中国的酸雨主要因大量燃烧含硫量高的煤而形成的，多为硫酸雨，少为硝酸雨。中国一些地区已经成为酸雨多发区，酸雨可造成叶面损伤和坏死、早落叶、林木生长不良、土壤肥力降低、产量下降，酸雨对玉米及某些品种的大豆花粉的萌发有抑制作用，中国为粮食生产大国，粮食生产关乎社会发展，在推动绿色发展、减少酸雨生成的同时，我们应该积极探究酸雨对植物生长的影响。目前常见的人工降雨模拟装置可分为为滴水式人工模拟降雨装置和喷水式人工模拟降雨装置，但自然降雨的雨滴分布具有随机性，而现有人工降雨模拟装置多为阵列式设置，使得人工模拟降雨的雨滴随机性较弱，不能真实反应自然降雨时酸雨雨滴的分布，从而干扰酸雨对植物生长影响的观测数据的准确性。

发明内容

本申请提供了一种酸雨对植物生长影响的模拟装置，解决了人工模拟酸雨雨滴的随机性分布的问题。

本申请一种酸雨对植物生长影响的模拟装置的技术方案为：

本申请酸雨对植物生长影响的模拟装置，其设置于植物生长室，本申请包括降雨单元和传动单元。降雨单元包括降雨筒、变形装置和耐腐蚀弹性吸水件，降雨筒的一端开有进液孔，降雨筒的侧壁设有多个出液孔；变形装置设于降雨筒的内部空腔中，变形装置包括动力件、变形骨架与变形套，动力件和变形骨架相连，变形套内壁围成变形空腔，动力件与变形骨架设于变形空腔中，变形套能够发生弹性变形，动力件用于驱动变形骨架相对降雨筒的径向发生结构变形，使变形骨架外部的变形套和降雨筒内壁之间的空隙尺寸发生变化；耐腐蚀弹性吸水件设置在变形套和降雨筒之间的空隙内，其能够发生弹性变形，用于吸收经进液孔进入的酸液；变形套和降雨筒之间的空隙尺寸变小时，能够挤压耐腐蚀弹性吸水件，使其中的酸液沿出液孔排出；变形骨架的结构变形量可调节设置，使变形套和降雨筒内壁之间的空隙尺寸能够调节，使得耐腐蚀弹性吸水件的弹性变形量能够调节设置，以模拟不同的雨滴形态和不同的降雨强度；传动单元包括传动轴、原动机和传动控制器，传动轴具有中空管，中空管沿传动轴的轴线贯穿传动轴，传动轴一端与降雨筒的一端连接，中空管的管口通过进液孔与降雨筒的内部空腔连通，传动轴与原动机相连，动力件、原动机与传动控制器连接，使降雨筒的转速能够调节，以模拟不同的雨滴形态和不同的降雨强度。

本申请通过改变变形套和降雨筒内壁之间的空隙尺寸和能够跟随其改变的耐腐蚀弹性吸水件以及通过动力件、原动机与传动控制器连接，使降雨筒的转速能够调节的方式，实现了模拟不同的雨滴形态和不同的降雨强度，使得人工模拟降雨能够尽可能的贴合自然降雨中雨滴的随机分布，避免了现有技术中的人工模拟降雨的雨滴随机性小的情况，从而尽可能的模拟出自然降雨时植物叶片上雨滴的分布情况，进而研究酸雨对植物生长的影响。

在本申请的一种实施方式中，降雨筒具有更换孔，更换孔设于降雨筒的一端，更换孔与进液孔相对设置，更换孔与降雨筒内部空腔连通，变形装置与降雨筒可拆卸连接，变形套和降雨筒内壁之间的空隙尺寸处于最大距离时，变形套的最大径向尺寸小于更换孔的径向尺寸，降雨单元还具有连接端盖，连接端盖与降雨筒可拆卸连接，连接端盖能够打开或者关闭更换孔。

本申请实现了变形装置能够经更换孔从降雨筒的内部空腔中取出，从而能够实现变形装置的更换，从而避免当变形装置出现损坏时需要使用其他方式将降雨筒取下，再打开降雨筒的内部空腔才能取出变形装置的情况发生，从而能够降低工作人员的劳动强度，降低维修成本。本申请实现了装配模块化，降低装配难度。

在本申请的一种实施方式中，降雨筒竖直设置，动力件包括腔内滚珠丝杠、腔内丝杠螺母、腔内电机和第一电池，腔内电机与第一电池相连，腔内电机与传动控制器相连，腔内滚珠丝杠与降雨筒同轴布置，腔内滚珠丝杠与腔内电机连接，腔内丝杠螺母与腔内滚珠丝杠连接，变形骨架包括支撑顶盖、主铰接杆、支撑铰接杆和安装架，支撑顶盖与安装架连接，支撑顶盖具有凸面，支撑顶盖的凸面与变形套的内壁相连，支撑顶盖与进液孔相对设置，腔内滚珠丝杠与安装架连接，主铰接杆的一端为铰接端，主铰接杆的铰接端与安装架铰接，主铰接杆能够围绕铰接端在竖直平面中转动，主铰接杆的另一端连接有滑动部，滑动部与变形套的内壁抵接，支撑铰接杆一端与腔内丝杠螺母铰接，支撑铰接杆能够围绕其与腔内丝杠螺母铰接处在竖直平面中转动，支撑铰接杆的另一端与主铰接杆铰接，支撑铰接杆能够围绕其与主铰接杆铰接处在竖直平面中转动，主铰接杆和与其对应连接的支撑铰接杆各设有多个，多个主铰接杆与多个支撑铰接杆围绕腔内滚珠丝杠的轴线布置。

变形骨架与伞状结构相似，腔内电机带动腔内滚珠丝杠转动，从而使得腔内丝杠螺母能够沿腔内滚珠丝杠的轴线运动，从而使得主铰接杆能够将变形套撑开，从而改变降雨筒内壁与变形套外壁之间的空腔的大小，在经进液孔进入降雨筒内壁空腔中的酸液的流量一定时，能够通过改变降雨筒内壁与变形套外壁之间的空腔的大小的方式改变出液孔处酸雨雨滴的降雨强度，也可配合改变降雨筒转速的方式实现不同的降雨效果，通过降雨筒的转速、降雨筒的出液孔与耐腐蚀弹性吸水件的孔隙的共同作用使得酸液变成大小不一的酸雨雨滴，同时通过传动单元控制降雨筒的转速从而获得不同的酸雨降雨的分布半径，从而满足不同的实验需求。

在本申请的一种实施方式中，动力件还包括供电接口，供电接口设于变形空腔中，供电接口与变形套内壁连接，供电接口与第一电池相连，变形套具有供电孔，供电孔贯穿变形套，供电接口通过供电孔与外界连通，动力件还包括耐腐蚀堵头，耐腐蚀堵头能够打开或者关闭供电孔。

本申请通过设置供电接口以及设置耐腐蚀堵头的方式，在不损伤变形套的情况下更加方便的为第一电池进行供电，从而降低工人的劳动强度。

在本申请的一种实施方式中，滑动部包括固定架和滚动球，固定架与主铰接杆连接，滚动球通过旋转轴与固定架铰接，旋转轴水平设置，滚动球能够围绕旋转轴转动，滚动球外表面与变形套内壁抵接。

本申请通过滚动球与固定架铰接，使得滚动球能够绕旋转轴在转动，使得在通过变形架改变变形套的体积，继而改变变形套外壁与降雨筒内壁之间的空腔的体积的过程中，能够使得滑动部通过滚动球与变形套之间的摩擦变为滚动摩擦，能够降低滑动部与变形套之间摩擦力，从而降低所需的腔内电机的功率，避免腔内电机出现故障，使得变形骨架能够更加容易的克服变形套与耐腐蚀弹性吸水件作用于变形骨架的阻力，使得变形套能够更加容易变形，降低变形骨架的故障发生率。

在本申请的一种实施方式中，降雨单元还包括变形控制器，变形控制器具有无线信号接收模块，腔内电机、第一电池与变形控制器连接，腔内电机与变形控制器连接，变形控制器通过无线信号接收模块与传动控制器相连。

本申请通过变形控制器以及变形控制器所具有的无线信号接收模块，使得变形控制器能够根据降雨筒的转速调整腔内电机的转速从而调整变形骨架的形状，从而能够改变降雨筒内壁与变形套外壁之间的空腔的大小，继而能够调整降雨强度与雨滴形态，探究不同酸雨的降雨强度和不同的雨滴形态对植物生长的影响。使用无线信号接收模块避免了变形控制器使用电线与传动控制器进行连接时的不便。

在本申请的一种实施方式中，降雨筒为圆台筒，降雨筒的一端面的直径大于降雨筒的另一端面的直径。

本申请中的降雨筒为圆台筒，降雨筒的一端面的直径大于降雨筒的另一端面的直径，使得降雨筒在旋转过程中，降雨筒竖直设置时，同一降雨筒上不同高度的出液孔形成的酸雨能够具有不同的线速度，从而使得同一降雨筒能够在同一转速下获得不同的酸雨的分布范围，从而一个降雨筒能够覆盖不同的范围，从而减少降雨筒的数量，降低降雨筒的安装难度，降低工人的劳动强度，便于后期维护。

在本申请的一种实施方式中，降雨单元与传动单元安装于吊架，植物生长室顶部连接有竖直设置的升降液压缸，升降液压缸的活塞杆与吊架连接，吊架能够沿升降液压缸的活塞杆的轴线方向运动，植物生长室顶部连接有导向杆，导向杆竖直设置，吊架通过导向孔与导向杆滑动配合连接，导向杆一端与植物生长室的顶部连接，另一端与限位块连接，限位块直径大于导向孔的直径，吊架连接有隔离板，隔离板水平设置，隔离板侧壁与植物生长室的侧壁内壁贴合且能够滑动配合，隔离板将植物生长室分为上腔体与下腔体，隔离板位于吊架与降雨筒之间。

本申请通过竖直设置的升降液压缸以及与其连接的吊架，使得降雨单元能够通过与吊架连接能够调整高度，从而能够根据实验需求调整降雨单元与植物之间的高度，从而获得不同的降雨效果，从而探究不同高度酸雨对植物生长的影响。限位块能够防止吊架发生坠落造成危险。隔离板能够避免人工模拟酸雨降雨的过程中，挥发的酸性气体对位于上腔体中的装置造成腐蚀。

在本申请的一种实施方式中，酸雨对植物生长影响的模拟装置还包括制酸单元，制酸单元包括硫酸稀释部、硝酸稀释部、混合部，抽离泵和制酸控制器，硫酸稀释部包括硫酸罐、第一耐酸化工泵和石墨硫酸稀释器，硫酸罐与第一耐酸化工泵的进口相连，第一耐酸化工泵的出口与石墨硫酸稀释器的进口相连并在其相连管路上设置有第一流量计，第一耐酸化工泵的出口与第一流量计之间的管路设有第一截止阀，硝酸稀释部包括硝酸罐、第二耐酸化工泵和硝酸稀释装置，硝酸罐与第二耐酸化工泵的进口相连，硝酸稀释装置的进口与第二耐酸化工泵的出口相连并在其相连管路上设置有第二流量计，第二流量计与第二耐酸化工泵的出口相连的管路上设有第二截止阀，混合部包括第三耐酸化工泵、第四耐酸化工泵、混合罐，混合罐具有与其内部空腔连通的硫酸进口与硝酸进口，第三耐酸化工泵的进口与石墨硫酸稀释器的出口相连，第三耐酸化工泵的出口与混合罐的硫酸进口连通并在其相连管路上设置有第三流量计，第三耐酸化工泵的出口与第三流量计之间的管路上设有第三截止阀，第四耐酸化工泵的进口与硝酸稀释装置的出口相连，第四耐酸化工泵的出口与混合罐的硝酸进口连通并在其相连管路上设置有第四流量计，第四耐酸化工泵的出口与第四流量计之间的管路上设有第四截止阀，抽离泵的进口与混合罐的出口相连并在其相连管路上设有抽离流量计，抽离流量计与混合罐的出口之间的管路上设有第五截止阀，抽离泵的出口通过连接管与中空管连通，第一截止阀、第二截止阀、第三截止阀、第四截止阀、第五截止阀、第一耐酸化工泵、第二耐酸化工泵、第三耐酸化工泵、第四耐酸化工泵、抽离泵、第一流量计、第二流量计、第三流量计、第四流量计和抽离流量计与制酸控制器相连。

本申请通过设置制酸单元，使得研究人员能够根据自然环境中的酸雨中的硫酸浓度与硝酸浓度进行人工降雨模拟装置中酸雨的调配，从而实现通过制酸单元实现不同成分酸雨的调配，从而能够方便研究人员能够研究不同成分的酸雨对植物生长的影响情况，从而根据酸雨的成分对植物生长的影响的研究结果结合我国植物种植的实际情况，预测酸雨对植物生长的影响，对我国农产品种植具有指导作用。

在本申请的一种实施方式中，酸雨对植物生长影响的模拟装置还包括通气单元，通气单元包括储气罐、第一风机、第一电磁阀、第一气体流量计、第二风机、第二电磁阀、第二气体流量计、通气控制器和酸性气体过滤器，第一风机的进口与储气罐的出口连通，第一风机的出口通过进风管与植物生长室的内部空腔连通，进风管设有第一气体流量计，第一风机的出口与第一气体流量计之间的管路上设有第一电磁阀，第二风机的进口通过出风管与植物生长室的内部空腔连通，出风管设有第二气体流量计，第二风机的进口与第二气体流量计之间的管路上设有第二电磁阀，第二风机的出口与酸性气体过滤器连通，第一风机、第一电磁阀、第一气体流量计、第二风机、第二电磁阀、第二气体流量计与通气控制器相连。

本申请通过通风单元能够调整植物生长室的空气成分，酸雨中的硝酸具有挥发性，进行酸雨模拟降雨后，植物生长室中的空气中会存在硝酸，带有硝酸的空气直接排入大气中会对空气造成污染，故使用通气单元中的酸性气体过滤器将植物生长室中的空气中的硝酸吸收，从而避免植物生长室中挥发的硝酸进入空气中造成污染，避免研究人员进入植物生长室时对其生命健康造成威胁。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本申请的进一步理解，构成本申请的一部分，本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的不当限定。在附图中：

图1为本申请的一种示意性实施方式的结构示意图；

图2为本申请中的降雨筒与传动轴连接时的一种示意性实施方式的结构示意图；

图3为本申请传动轴的一种示意性实施方式的结构示意图；

图4为本申请部分变形装置的一种示意性实施方式的结构示意图；

图5为本申请具有供电接口时的一种示意性实施方式的结构示意图；

图6为本申请滑动部的一种示意性实施方式的结构示意图；

图7为本申请具有隔离板时的一种示意性实施方式的结构示意图；

图8为本申请制酸单元的一种示意性实施方式的连接示意图；

图9为本申请通气单元的一种示意性实施方式的连接示意图。

图中：

1-降雨筒；11-进液孔；12-出液孔；211-腔内滚珠丝杠；212-腔内丝杠螺母；213-腔内电机；214-第一电池；215-耐腐蚀堵头；221-支撑顶盖；222-主铰接杆；223-支撑铰接杆；224-安装架；225-固定架；226-滚动球；23-变形套；24-供电接口；3-耐腐蚀弹性吸水件；41-传动轴；42-原动机；5-连接端盖；6-变形控制器；71-吊架；72-升降液压缸；73-导向杆；74-隔离板；81-硫酸罐；82-石墨硫酸稀释器；83-硝酸罐；84-硝酸稀释装置；85-混合罐；91-储气罐；92-第一风机；93-第二风机；94-酸性气体过滤器；10-植物生长室。

具体实施方式

为使本申请的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请具体实施方式及相应的附图对本申请技术方案进行清楚、完整地描述。基于本申请中的实施方式，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，都属于本申请保护的范围。

图1为本申请的一种示意性实施方式的结构示意图，图2为本申请中的降雨筒与传动轴连接时的一种示意性实施方式的结构示意图，图3为本申请传动轴的一种示意性实施方式的结构示意图。如图1、图2、图3所示，本申请酸雨对植物生长影响的模拟装置，其设置于植物生长室10，其包括降雨单元和传动单元。降雨单元包括降雨筒1、变形装置和耐腐蚀弹性吸水件3，降雨筒1的一端开有进液孔11，降雨筒1的侧壁设有多个出液孔12；变形装置设于降雨筒1的内部空腔中，变形装置包括动力件、变形骨架与变形套23，动力件和变形骨架相连，变形套23内壁围成变形空腔，动力件与变形骨架设于变形空腔中，变形套23能够发生弹性变形，动力件用于驱动变形骨架相对降雨筒1的径向发生结构变形，使变形骨架外部的变形套23和降雨筒1内壁之间的空隙尺寸发生变化；耐腐蚀弹性吸水件3设置在变形套23和降雨筒1之间的空隙内，其能够发生弹性变形，用于吸收经进液孔11进入的酸液；变形套23和降雨筒1之间的空隙尺寸变小时，能够挤压耐腐蚀弹性吸水件3，使其中的酸液沿出液孔12排出；变形骨架的结构变形量可调节设置，使变形套23和降雨筒1内壁之间的空隙尺寸能够调节，使得耐腐蚀弹性吸水件3的弹性变形量能够调节设置，以模拟不同的雨滴形态和不同的降雨强度；传动单元包括传动轴41、原动机42和传动控制器，传动轴41具有中空管，中空管沿传动轴41的轴线贯穿传动轴41，传动轴41一端与降雨筒1的一端连接，中空管的管口通过进液孔11与降雨筒1的内部空腔连通，传动轴41与原动机42相连，动力件、原动机42与传动控制器连接，使降雨筒1的转速能够调节，以模拟不同的雨滴形态和不同的降雨强度。

本申请所属技术领域的技术人员能够理解，本申请中的降雨筒1、中空管的材质可以是玻璃纤维改性聚丙烯材料，还可以为其他耐腐蚀材料，以避免酸液对其造成腐蚀的情况发生，运输酸液管道通过中空管与降雨筒1内部空腔连接，从而使得酸液能够经进液孔11进入降雨筒1内部空腔，进入降雨筒1内部空腔的酸液在耐腐蚀弹性吸水件3的作用下进行分布，同时将酸液进行储存，降雨筒1通过传动轴41与原动机42连接，从而原动机42带动降雨筒1旋转时，储存在耐腐蚀弹性吸水件3中的酸液能够经出液孔12离开降雨筒1内部空腔，从而形成雨滴。本申请通过传动控制器控制原动机42的转速改变降雨筒1的转速实现雨滴具有不同的速度，从而改变雨滴的分布情况，获得不同的降雨强度，同时，由于离心力的改变，生成雨滴的大小也会改变，从而改变了雨滴的形态。本申请中的耐腐蚀弹性吸水件3为弹性件，变形骨架在动力件的作用下能够改变变形套23外壁与降雨筒1内壁之间的距离，从而改变进液孔11与出液孔12之间的变形套23外壁与降雨筒1内壁之间的空腔的大小，继而酸液流经的通道能够通过的酸液流量改变，从而配合降雨筒1的转速的改变获得人工模拟降雨时不同的雨滴形态和降雨强度，如当经进液孔11进入降雨筒1内部空腔中的酸液流量一定时，当变形套23外壁与降雨筒1内壁之间的距离减小时，在降雨筒1的转速升高时，降雨筒1内部空腔中的酸液能够更快的到达出液孔12处，从而形成酸雨雨滴，降雨强度升高，雨滴的分布范围增大；当经进液孔11进入降雨筒1内部空腔中的酸液流量一定时，当变形套23外壁与降雨筒1内壁之间的距离增大时，在降雨筒1的转速降低时，降雨筒1内部空腔中的酸液到达出液孔12处的所需时间增加，降雨强度减小，雨滴的分布范围减小；经进液孔11进入降雨筒1内部空腔中的酸液流量一定，当变形套23外壁与降雨筒1内壁之间的距离增大时，在降雨筒1的转速升高时，降雨筒1内部的酸液所受离心力增大，但由于变形套23外壁与降雨筒1内壁之间的距离增大，形成酸雨雨滴的体积较小；经进液孔11进入降雨筒1内部空腔中的酸液流量一定，当变形套23外壁与降雨筒1内壁之间的距离减小时，在降雨筒1的转速减小时，降雨筒1内部的酸液所受离心力减小，但由于变形套23外壁与降雨筒1内壁之间的距离减小，形成酸雨雨滴的体积较大，本申请可根据研究需要通过传动控制器控制原动机42的转速以及动力件驱动变形骨架的情况获得不同的人工模拟降雨时不同的雨滴情况和不同的降雨强度，从而植物叶片对酸雨雨滴的滞留情况不同，从而研究人员可研究不同雨滴形态和不同降雨强度下的酸雨对植物生长的影响。本申请所属技术领域的技术人员能够理解，本申请中的耐腐蚀弹性吸水件3可以为耐腐蚀弹性海绵，也可以为其他具有相同功能的物体。

如图1所示，在本申请的一种实施方式中，降雨筒1具有更换孔，更换孔设于降雨筒1的一端，更换孔与进液孔11相对设置，更换孔与降雨筒1内部空腔连通，变形装置与降雨筒1可拆卸连接，变形套23和降雨筒1内壁之间的空隙尺寸处于最大距离时，变形套23的最大径向尺寸小于更换孔的径向尺寸，降雨单元还具有连接端盖5，连接端盖5与降雨筒1可拆卸连接，连接端盖5能够打开或者关闭更换孔。

本申请实现了变形装置能够经更换孔从降雨筒1的内部空腔中取出，从而能够实现变形装置的更换，从而避免当变形装置出现损坏时需要使用其他方式将降雨筒1取下，再打开降雨筒1的内部空腔才能取出变形装置的情况发生，从而能够降低工作人员的劳动强度，降低维修成本。本申请实现了模块化装配，降低装配难度。移开连接端盖5通过更换孔可打开降雨筒1的内部空腔，当降雨筒1的出液孔12出现问题时，工作人员能够通过更换孔对降雨筒1的内部空腔进行维护。

图4为本申请部分变形装置的一种示意性实施方式的结构示意图。如图1、图4所示，在本申请的一种实施方式中，降雨筒1竖直设置，动力件包括腔内滚珠丝杠211、腔内丝杠螺母212、腔内电机213和第一电池214，腔内电机213与第一电池214相连，腔内电机213与传动控制器相连，腔内滚珠丝杠211与降雨筒1同轴布置，腔内滚珠丝杠211与腔内电机213连接，腔内丝杠螺母212与腔内滚珠丝杠211连接，变形骨架包括支撑顶盖221、主铰接杆222、支撑铰接杆223和安装架224，支撑顶盖221与安装架224连接，支撑顶盖221具有凸面，支撑顶盖221的凸面与变形套23的内壁相连，支撑顶盖221与进液孔11相对设置，腔内滚珠丝杠211与安装架224连接，主铰接杆222的一端为铰接端，主铰接杆222的铰接端与安装架224铰接，主铰接杆222能够围绕铰接端在竖直平面中转动，主铰接杆222的另一端连接有滑动部，滑动部与变形套23的内壁抵接，支撑铰接杆223一端与腔内丝杠螺母212铰接，支撑铰接杆223能够围绕其与腔内丝杠螺母212铰接处在竖直平面中转动，支撑铰接杆223的另一端与主铰接杆222铰接，支撑铰接杆223能够围绕其与主铰接杆222铰接处在竖直平面中转动，主铰接杆222和与其对应连接的支撑铰接杆223各设有多个，多个主铰接杆222与多个支撑铰接杆223围绕腔内滚珠丝杠211的轴线布置。

本申请通过动力件中的与腔内滚珠丝杠211连接的腔内丝杠螺母212驱动支撑铰接杆223，从而带动主铰接杆222运动，继而改变变形套23的径向尺寸，从而改变变形套23外壁与降雨筒1内壁之间的空腔的大小，从而改变进液孔11与出液孔12之间的酸液的流量通道的大小，从而配合降雨筒1的转速获得不同的降雨强度与不同的雨滴形态。通过腔内滚珠丝杠211、腔内丝杠螺母212、主铰接杆222和支撑铰接杆223之间的连接方式使得变形套23在经受酸液的撞击以及耐腐蚀弹性吸水件3的挤压的过程中，不易变形，使得变形套23外壁与降雨筒1内壁之间的距离变化保持同步，以获得更好的降雨效果。通过支撑顶盖221的凸面与变形套23的内壁相连，支撑顶盖221与进液孔11相对设置的方式使得经进液孔11进入降雨筒1内部空腔的酸液在支撑顶盖221处的变形套23形状的作用下均匀分布于耐腐蚀弹性吸水件3中，从而使酸液均匀分布于降雨筒1内部空腔中，以获得更好的降雨效果。腔内滚珠丝杠211与降雨筒1同轴布置，使得在降雨筒1旋转过程中，变形装置在降雨筒1的内部空腔中不易晃动。

图5为本申请具有供电接口时的一种示意性实施方式的结构示意图，如图5所示，在本申请的一种实施方式中，动力件还包括供电接口24，供电接口24设于变形空腔中，供电接口24与变形套23内壁连接，供电接口24与第一电池214相连，变形套23具有供电孔，供电孔贯穿变形套23，供电接口24通过供电孔与外界连通，动力件还包括耐腐蚀堵头215，耐腐蚀堵头215能够打开或者关闭供电孔。

本申请通过设置供电接口24以及设置耐腐蚀堵头215的方式，在不损伤变形套23的情况下更加方便的为第一电池214进行供电，从而降低工人的劳动强度，避免为第一电池214进行充电时，需要将变形套23内部空腔打开，充电完成后对变形套23密封时，由于工作失误致使变形套23密封存在缺陷，酸液经缺陷处进入变形套23内部空腔中对动力件、变形骨架造成腐蚀的情况发生，避免产生财产损失。耐腐蚀堵头215能够避免酸雨对植物生长影响的模拟装置工作过程中酸液对供电接口24造成腐蚀，避免酸液进入变形空腔中对位于其中的部件造成腐蚀的情况发生。

图6为本申请滑动部的一种示意性实施方式的结构示意图。如图1、图6所示，在本申请的一种实施方式中，滑动部包括固定架225和滚动球226，固定架225与主铰接杆222连接，滚动球226通过旋转轴与固定架225铰接，旋转轴水平设置，滚动球226能够围绕旋转轴转动，滚动球226外表面与变形套23内壁抵接。

滑动部为固定架225和滚动球226的实施方式，滚动球226与变形套23抵接，使得滑动部在变形套23内进行滚动时，能够降低滑动部将变形套23损坏，避免降雨筒1中的酸液进入变形套23中，避免酸液对腔内电机213、第一电池214等部件造成损害。且滑动部与变形套23抵接且能够发生相对滚动，能够避免变形套23与滑动部固定连接时，变形套23位于滑动部下方的部分发生较大的形变，变形套23位于滑动部下方的部分的壁厚变薄，由于来自耐腐蚀弹性吸水件3的压力等因素的影响，使得变形套23下部分破裂的可能性增加的情况发生，同时还能够避免变形套23与主铰接杆222固定连接时，变形套23位于滑动部上方的部分由于受到来自滑动部的挤压，使得变形套23位于滑动部上方的部分不再紧绷，造成了变形套23位于滑动部上方的部分塌陷，使得经进液孔11进入降雨筒1内部空腔中的酸液在变形套23外表面塌陷处积聚的情况发生，避免影响降雨效果。

如图5所示，在本申请的一种实施方式中，降雨单元还包括变形控制器6，变形控制器6具有无线信号接收模块，腔内电机213、第一电池214与变形控制器6连接，腔内电机213与变形控制器6连接，变形控制器6通过无线信号接收模块与传动控制器相连。

由于降雨筒1工作时旋转，本申请通过设置具有无线信号接受模块的变形控制器6的方式解决腔内电机213与传动控制器的通过电线连接不安全的问题，避免由于连接线路固定不稳定造成的连接线路与降雨筒1发生碰撞，避免连接线路断开导致的腔内电机213无法正常工作，避免增加维护难度。变形控制器6通过无线信号接收模块与传动控制器相连，变形控制器6根据无线信号接受模块接收的来自传动控制器的信息实时调整腔内电机213的转速，从而控制变形套23外壁与降雨筒1内壁之间的距离，继而获得不同的雨滴形态与不同的降雨强度，满足不同实验研究的需求。

如图1所示，在本申请的一种实施方式中，降雨筒1为圆台筒，降雨筒1的一端面的直径大于降雨筒1的另一端面的直径。

降雨筒1为圆台筒，降雨筒1的一端面的直径大于降雨筒1的另一端面的直径，使得降雨筒1竖直设置时，不同高度的侧壁上的出液孔12飞出的酸雨雨滴具有不同的线速度。降雨筒1通过与传动轴41连接进行旋转，降雨筒1竖直设置，降雨筒1侧壁上各出液孔12具有相同的角速度，降雨筒1的上端面的直径大于降雨筒1的下端面的直径，从而降雨筒1上端面附近的酸雨雨滴能够拥有比下端面附近的酸雨雨滴更大的线速度，从而上端面附近产生的酸雨雨滴能够具有比下端面附近产生的酸雨雨滴更大的覆盖范围，通过降雨筒1的形状的设置，使得同一降雨筒1能够具有不同的降雨范围，使得降雨筒1能够更加灵活的使用，提高了降雨筒1使用的灵活性。

图7为本申请具有隔离板时的一种示意性实施方式的结构示意图。如图7所示，在本申请的一种实施方式中，降雨单元与传动单元安装于吊架71，植物生长室10顶部连接有竖直设置的升降液压缸72，升降液压缸72的活塞杆与吊架71连接，吊架71能够沿升降液压缸72的活塞杆的轴线方向运动，植物生长室10顶部连接有导向杆73，导向杆73竖直设置，吊架71通过导向孔与导向杆73滑动配合连接，导向杆73一端与植物生长室10的顶部连接，另一端与限位块连接，限位块直径大于导向孔的直径，吊架71连接有隔离板74，隔离板74水平设置，隔离板74侧壁与植物生长室10的侧壁内壁贴合且能够滑动配合，隔离板74将植物生长室10分为上腔体与下腔体，隔离板74位于吊架71与降雨筒1之间。

本申请设有与植物生长室10顶部连接的液压缸以及能够沿升降液压缸72的活塞杆的轴线方向进行上下运动的吊架71，使得降雨单元与传动单元能够跟随吊架71进行上下运动，从而能够调整降雨筒1距离植物生长室10地面上所种植的植物的距离，从而能够调整人工降雨生成的酸雨雨滴落到植物上的时间，能够调整酸雨雨滴落到植物上的竖直方向的速度，从而实现酸雨雨滴对植物叶片不同的击打效果，从而影响酸雨雨滴在植物叶片上的附着情况，从而影响植物叶片的光合作用、呼吸作用等，从而能够探究酸雨对植物生长的影响。设置的导向杆73能够保证吊架71在上下运动过程中能够平稳，使得吊架71能够承受较大的径向力，从而避免降雨筒1在旋转过程中由于吊架71安装不稳定导致的降雨筒1晃动，避免影响降雨效果。通过设置限位块，避免发生吊架71连接不稳时吊架71坠落，避免发生危险情况。隔离板74将植物生长室10分为上腔体与下腔体，隔离板74位于吊架71与降雨筒1之间，隔离板74能够避免下腔室中挥发的酸性气体对位于上腔体中的部件造成腐蚀，从而避免造成财产损失。

图8为本申请制酸单元的一种示意性实施方式的连接示意图。如图8所示，在本申请的一种实施方式中，酸雨对植物生长影响的模拟装置还包括制酸单元，制酸单元包括硫酸稀释部、硝酸稀释部、混合部，抽离泵和制酸控制器，硫酸稀释部包括硫酸罐81、第一耐酸化工泵和石墨硫酸稀释器82，硫酸罐81与第一耐酸化工泵的进口相连，第一耐酸化工泵的出口与石墨硫酸稀释器82的进口相连并在其相连管路上设置有第一流量计，第一耐酸化工泵的出口与第一流量计之间的管路设有第一截止阀，硝酸稀释部包括硝酸罐83、第二耐酸化工泵和硝酸稀释装置84，硝酸罐83与第二耐酸化工泵的进口相连，硝酸稀释装置84的进口与第二耐酸化工泵的出口相连并在其相连管路上设置有第二流量计，第二流量计与第二耐酸化工泵的出口相连的管路上设有第二截止阀，混合部包括第三耐酸化工泵、第四耐酸化工泵、混合罐85，混合罐85具有与其内部空腔连通的硫酸进口与硝酸进口，第三耐酸化工泵的进口与石墨硫酸稀释器82的出口相连，第三耐酸化工泵的出口与混合罐85的硫酸进口连通并在其相连管路上设置有第三流量计，第三耐酸化工泵的出口与第三流量计之间的管路上设有第三截止阀，第四耐酸化工泵的进口与硝酸稀释装置84的出口相连，第四耐酸化工泵的出口与混合罐85的硝酸进口连通并在其相连管路上设置有第四流量计，第四耐酸化工泵的出口与第四流量计之间的管路上设有第四截止阀，抽离泵的进口与混合罐85的出口相连并在其相连管路上设有抽离流量计，抽离流量计与混合罐85的出口之间的管路上设有第五截止阀，抽离泵的出口通过连接管与中空管连通，第一截止阀、第二截止阀、第三截止阀、第四截止阀、第五截止阀、第一耐酸化工泵、第二耐酸化工泵、第三耐酸化工泵、第四耐酸化工泵、抽离泵、第一流量计、第二流量计、第三流量计、第四流量计和抽离流量计与制酸控制器相连。

中国的酸雨主要因大量燃烧含硫量高的煤而形成的，多为硫酸雨，少为硝酸雨，本申请通过设置制酸单元，储存在硫酸罐81中的硫酸能够经石墨硫酸稀释器82进行稀释，储存在硝酸罐83中的硝酸能够经硝酸稀释装置84进行稀释，制酸控制器接收各流量计传输来的数据并控制各截止阀的开合情况以及控制各耐酸化工泵的运转，根据实验要求控制硝酸与硫酸的使用量，从而实现了能够生成具有不同浓度的硫酸与不同浓度硝酸的酸液，从而本申请能够通过调整本申请中的酸雨雨滴中的硝酸与硫酸的浓度探究在植物生长室10中种植的植物在酸雨成分不同的情况下的生长情况。由于硫酸、硝酸进入水中会放出大量的热量，而当硫酸、硝酸浓度越低，放出的热量越少，硫酸经石墨硫酸稀释器82稀释后已经降低到一定浓度，硝酸经硝酸稀释装置84稀释后已经降低到一定浓度，故将稀释后的石墨硫酸稀释器82稀释的硫酸与经硝酸稀释装置84稀释的硝酸经混合罐85进行进一步混合，从而进一步降低硫酸与硝酸的浓度，能够提高硝酸与硫酸的稀释效率，从而满足模拟装置进行降雨时的酸液需求量。

图9为本申请通气单元的一种示意性实施方式的连接示意图。如图9所示，在本申请的一种实施方式中，酸雨对植物生长影响的模拟装置还包括通气单元，通气单元包括储气罐91、第一风机92、第一电磁阀、第一气体流量计、第二风机93、第二电磁阀、第二气体流量计、通气控制器和酸性气体过滤器94，第一风机92的进口与储气罐91的出口连通，第一风机92的出口通过进风管与植物生长室10的内部空腔连通，进风管设有第一气体流量计，第一风机92的出口与第一气体流量计之间的管路上设有第一电磁阀，第二风机93的进口通过出风管与植物生长室10的内部空腔连通，出风管设有第二气体流量计，第二风机93的进口与第二气体流量计之间的管路上设有第二电磁阀，第二风机93的出口与酸性气体过滤器94连通，第一风机92、第一电磁阀、第一气体流量计、第二风机93、第二电磁阀、第二气体流量计与通气控制器相连。

由于硝酸具有挥发性，故人工模拟酸雨降雨之后需要对植物生长室10内的空气进行处理，防止挥发的硝酸对环境产生污染以及对工作人员的身体造成损伤。通过改变储气罐91中的气体成分及其浓度，可对植物生长室10中的气体进行调节，以满足不同的实验需求。

以上所述仅为本申请的实施方式而已，并不用于限制本申请。对于本领域技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原理之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的权利要求范围之内。

Claims (10)

1.一种酸雨对植物生长影响的模拟装置，其设置于植物生长室，其特征在于，包括：

降雨单元，所述降雨单元包括降雨筒、变形装置和耐腐蚀弹性吸水件，所述降雨筒的一端开有进液孔，所述降雨筒的侧壁设有多个出液孔；所述变形装置设于所述降雨筒的内部空腔中，所述变形装置包括动力件、变形骨架与变形套，所述动力件和所述变形骨架相连，所述变形套内壁围成变形空腔，所述动力件与所述变形骨架设于所述变形空腔中，所述变形套能够发生弹性变形，所述动力件用于驱动所述变形骨架相对所述降雨筒的径向发生结构变形，使所述变形骨架外部的变形套和所述降雨筒内壁之间的空隙尺寸发生变化；所述耐腐蚀弹性吸水件设置在所述变形套和所述降雨筒之间的空隙内，其能够发生弹性变形，用于吸收经所述进液孔进入的酸液；所述变形套和所述降雨筒之间的空隙尺寸变小时，能够挤压所述耐腐蚀弹性吸水件，使其中的酸液沿所述出液孔排出；所述变形骨架的结构变形量可调节设置，使所述变形套和所述降雨筒内壁之间的空隙尺寸能够调节，使得所述耐腐蚀弹性吸水件的弹性变形量能够调节设置，以模拟不同的雨滴形态和不同的降雨强度；

传动单元，所述传动单元包括传动轴、原动机和传动控制器，所述传动轴具有中空管，所述中空管沿所述传动轴的轴线贯穿所述传动轴，所述传动轴一端与所述降雨筒的一端连接，所述中空管的管口通过所述进液孔与所述降雨筒的内部空腔连通，所述传动轴与所述原动机相连，所述动力件、所述原动机与所述传动控制器连接，使所述降雨筒的转速能够调节，以模拟不同的雨滴形态和不同的降雨强度。

2.根据权利要求1所述的酸雨对植物生长影响的模拟装置，其特征在于，所述降雨筒具有更换孔，所述更换孔设于所述所述降雨筒的一端，所述更换孔与所述进液孔相对设置，所述更换孔与所述降雨筒内部空腔连通，所述变形装置与所述降雨筒可拆卸连接，所述变形套和所述降雨筒内壁之间的空隙尺寸处于最大距离时，所述变形套的最大径向尺寸小于所述更换孔的径向尺寸，所述降雨单元还具有连接端盖，所述连接端盖与所述降雨筒可拆卸连接，所述连接端盖能够打开或者关闭所述更换孔。

3.根据权利要求2所述的酸雨对植物生长影响的模拟装置，其特征在于，所述降雨筒竖直设置，所述动力件包括腔内滚珠丝杠、腔内丝杠螺母、腔内电机和第一电池，所述腔内电机与所述第一电池相连，所述腔内电机与所述传动控制器相连，所述腔内滚珠丝杠与所述降雨筒同轴布置，所述腔内滚珠丝杠与所述腔内电机连接，所述腔内丝杠螺母与所述腔内滚珠丝杠连接，所述变形骨架包括支撑顶盖、主铰接杆、支撑铰接杆和安装架，所述支撑顶盖与所述安装架连接，所述支撑顶盖具有凸面，所述支撑顶盖的凸面与所述变形套的内壁相连，所述支撑顶盖与所述进液孔相对设置，所述腔内滚珠丝杠与所述安装架连接，所述主铰接杆的一端为铰接端，所述主铰接杆的铰接端与所述安装架铰接，所述主铰接杆能够围绕所述铰接端在竖直平面中转动，所述主铰接杆的另一端连接有滑动部，所述滑动部与所述变形套的内壁抵接，所述支撑铰接杆一端与所述腔内丝杠螺母铰接，所述支撑铰接杆能够围绕其与所述腔内丝杠螺母铰接处在竖直平面中转动，所述支撑铰接杆的另一端与所述主铰接杆铰接，所述支撑铰接杆能够围绕其与所述主铰接杆铰接处在竖直平面中转动，所述主铰接杆和与其对应连接的所述支撑铰接杆各设有多个，多个所述主铰接杆与多个所述支撑铰接杆围绕所述腔内滚珠丝杠的轴线布置。

4.根据权利要求3所述的酸雨对植物生长影响的模拟装置，其特征在于，所述动力件还包括供电接口，所述供电接口设于所述变形空腔中，所述供电接口与所述变形套内壁连接，所述供电接口与所述第一电池相连，所述变形套具有供电孔，所述供电孔贯穿所述变形套，所述供电接口通过所述供电孔与外界连通，所述动力件还包括耐腐蚀堵头，所述耐腐蚀堵头能够打开或者关闭所述供电孔。

5.根据权利要求3所述的酸雨对植物生长影响的模拟装置，其特征在于，所述滑动部包括固定架和滚动球，所述固定架与所述主铰接杆连接，所述滚动球通过旋转轴与所述固定架铰接，所述旋转轴水平设置，所述滚动球能够围绕所述旋转轴转动，所述滚动球外表面与所述变形套内壁抵接。

6.根据权利要求3所述的酸雨对植物生长影响的模拟装置，其特征在于，所述降雨单元还包括变形控制器，所述变形控制器具有无线信号接收模块，所述腔内电机、所述第一电池与所述变形控制器连接，所述腔内电机与所述变形控制器连接，所述变形控制器通过所述无线信号接收模块与所述传动控制器相连。

7.根据权利要求1所述的酸雨对植物生长影响的模拟装置，其特征在于，所述降雨筒为圆台筒，所述降雨筒的一端面的直径大于所述降雨筒的另一端面的直径。

8.根据权利要求1所述的酸雨对植物生长影响的模拟装置，其特征在于，所述降雨单元与所述传动单元安装于吊架，所述植物生长室顶部连接有竖直设置的升降液压缸，所述升降液压缸的活塞杆与所述吊架连接，所述吊架能够沿所述升降液压缸的活塞杆的轴线方向运动，所述植物生长室顶部连接有导向杆，所述导向杆竖直设置，所述吊架通过导向孔与所述导向杆滑动配合连接，所述导向杆一端与植物生长室的顶部连接，另一端与限位块连接，所述限位块直径大于所述导向孔的直径，所述吊架连接有隔离板，所述隔离板水平设置，所述隔离板侧壁与所述植物生长室的侧壁内壁贴合且能够滑动配合，所述隔离板将所述植物生长室分为上腔体与下腔体，所述隔离板位于所述吊架与所述降雨筒之间。

9.根据权利要求1所述的酸雨对植物生长影响的模拟装置，其特征在于，所述酸雨对植物生长影响的模拟装置还包括制酸单元，所述制酸单元包括硫酸稀释部、硝酸稀释部、混合部，抽离泵和制酸控制器，所述硫酸稀释部包括硫酸罐、第一耐酸化工泵和石墨硫酸稀释器，所述硫酸罐与所述第一耐酸化工泵的进口相连，所述第一耐酸化工泵的出口与所述石墨硫酸稀释器的进口相连并在其相连管路上设置有第一流量计，第一耐酸化工泵的出口与所述第一流量计之间的管路设有第一截止阀，所述硝酸稀释部包括硝酸罐、第二耐酸化工泵和硝酸稀释装置，所述硝酸罐与所述第二耐酸化工泵的进口相连，所述硝酸稀释装置的进口与所述第二耐酸化工泵的出口相连并在其相连管路上设置有第二流量计，所述第二流量计与所述第二耐酸化工泵的出口相连的管路上设有第二截止阀，所述混合部包括第三耐酸化工泵、第四耐酸化工泵、混合罐，所述混合罐具有与其内部空腔连通的硫酸进口与硝酸进口，所述第三耐酸化工泵的进口与所述石墨硫酸稀释器的出口相连，所述第三耐酸化工泵的出口与所述混合罐的硫酸进口连通并在其相连管路上设置有第三流量计，所述第三耐酸化工泵的出口与第三流量计之间的管路上设有第三截止阀，所述所述第四耐酸化工泵的进口与所述硝酸稀释装置的出口相连，所述第四耐酸化工泵的出口与所述混合罐的硝酸进口连通并在其相连管路上设置有第四流量计，所述第四耐酸化工泵的出口与所述第四流量计之间的管路上设有第四截止阀，所述抽离泵的进口与所述混合罐的出口相连并在其相连管路上设有抽离流量计，所述抽离流量计与所述混合罐的出口之间的管路上设有第五截止阀，所述抽离泵的出口通过连接管与所述中空管连通，所述第一截止阀、所述第二截止阀、所述第三截止阀、所述第四截止阀、所述第五截止阀、所述第一耐酸化工泵、所述第二耐酸化工泵、所述第三耐酸化工泵、所述第四耐酸化工泵、所述抽离泵、所述第一流量计、所述第二流量计、所述第三流量计、所述第四流量计和所述抽离流量计与所述制酸控制器相连。

10.根据权利要求1所述的酸雨对植物生长影响的模拟装置，其特征在于，所述酸雨对植物生长影响的模拟装置还包括通气单元，所述通气单元包括储气罐、第一风机、第一电磁阀、第一气体流量计、第二风机、第二电磁阀、第二气体流量计、通气控制器和酸性气体过滤器，所述第一风机的进口与所述储气罐的出口连通，所述第一风机的出口通过进风管与所述植物生长室的内部空腔连通，所述进风管设有所述第一气体流量计，所述第一风机的出口与所述第一气体流量计之间的管路上设有第一电磁阀，所述第二风机的进口通过出风管与所述植物生长室的内部空腔连通，所述出风管设有第二气体流量计，所述第二风机的进口与所述第二气体流量计之间的管路上设有所述第二电磁阀，所述第二风机的出口与所述酸性气体过滤器连通，所述第一风机、所述第一电磁阀、所述第一气体流量计、所述第二风机、所述第二电磁阀、所述第二气体流量计与所述通气控制器相连。

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