CN116952796A - 一种气溶胶液态水含量在线监测装置及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种气溶胶液态水含量在线监测装置及方法，属于气溶胶液态水含量在线监测技术领域，所述监测装置包括取样筒、开合结构、固定结构和监测结构，所述监测结构设置在取样筒的圆弧面，所述监测结构包括监测组件，所述监测组件包括气体流量计，所述气体流量计安装于取样筒的圆弧面，所述取样筒的内壁安装有集水筛网，所述取样筒的圆弧面固定连接有收集斗，所述收集斗的下表面固定连接有输送管，所述输送管的圆弧面固定连接有液体流量计，所述输送管远离取样筒的一端固定连接有样品分流室，所述开合结构设置于取样筒的一端。本发明解决了现有技术中在对气溶胶液态水含量在线监测存在光学仪器受限于监测场地环境，且造价高昂的问题。
Description
技术领域
本发明涉及气溶胶液态水含量在线监测技术领域，尤其涉及一种气溶胶液态水含量在线监测装置及方法。
背景技术
液态水含量反映了大气气溶胶的液态水在整体组分中的占比，是大气气溶胶的重要物理参数。液态水含量与云凝结核和气溶胶非均相界面的反应过程息息相关；而现有的液态水监测技术依靠光学手段，通过透光和折射监测液珠直径和数目，进而计算液态水含量。以美国DMT公司的FM-120为例：FM-120对于云雾液滴的粒径监测范围在2μm-52μm之间，仪器监测的粒径跨度为30bin，bin(i)表示的粒径范围为[i，i+1]，i＜10，[2i-12，2i-10]，i＞12。相应的计算公式如下：Nc＝∑Ni，
此外，光学仪器受限于监测场地环境，且造价高昂；
发明内容
基于现有技术存在的问题，本发明提出的一种气溶胶液态水含量在线监测装置及方法，其解决现有技术中在对气溶胶液态水含量在线监测存在光学仪器受限于监测场地环境且造价高昂的问题。
为了实现上述目的，本发明采用了如下技术方案：一种气溶胶液态水含量在线监测装置包括取样筒、开合结构、固定结构和监测结构，取样筒的内壁安装用风机，监测结构设置在取样筒的圆弧面，监测结构包括监测组件，监测组件包括气体流量计，气体流量计安装于取样筒的圆弧面。
进一步地，取样筒的内壁安装有集水筛网，取样筒的圆弧面固定连接有收集斗，收集斗的下表面固定连接有输送管，输送管的圆弧面固定连接有液体流量计。进一步地，输送管远离取样筒的一端固定连接有样品分流室，开合结构设置于取样筒的一端，开合结构包括开合组件和辅助组件。
优选的，开合组件包括装配圈。进一步地，装配圈的内壁与取样筒的圆弧面固定连接，装配圈的内壁转动连接有驱动盘，驱动盘的圆弧面固定连接有拨动板。
优选的，装配圈的圆弧面开设有条形孔，拨动板与条形孔的内壁滑动连接，驱动盘远离取样筒的一侧开设有预留槽，驱动盘远离取样筒的一侧滑动连接有六个开合板，开合板固定连接有驱动柱。
更优选的，驱动柱靠近驱动盘的一端与预留槽的内壁滑动连接，装配圈的内壁固定连接有限位架，限位架远离驱动盘的一侧开设有六个滑动孔。进一步地，六个滑动孔的位置分别与驱动柱相对应，驱动柱远离驱动盘的一端与对应滑动孔的内壁滑动连接，辅助组件包括遮挡盖。优选地，遮挡盖与装配圈远离取样筒的一端固定连接。
采用该优选方案，达到了通过设置开合结构可以控制取样筒开启的程度，进而控制取样速率，固定结构可以用以固定开合结构六个开合板之间的开合程度，最后将取样内容由监测结构进行监测。
依据本发明的另外一方面，一种气溶胶液态水含量在线监测方法包括如下步骤：
步骤S1、当需要对气溶胶液态水含量检测时，先将手指穿过辅助孔和圆形孔向外拉动；
步骤S2、当根据进样速度需求调整好六个开合板之间形成的六边形大小后，气溶胶进入取样筒由气体流量计进行计量，水凝胶中的水汽接触集水筛被截流下来的液态水即可通过收集斗进入输送管内，在液态水进入样品分流室内之前会被液体流量计进行计量；
步骤S3、经过液体流量计计量过后再结合气体流量计计量的数据。
与现有技术相比，本发明一种气溶胶液态水含量在线监测装置及方法的优点和积极效果如下：
1、本发明中，当需要对气溶胶液态水含量检测时，先将手指穿过辅助孔和圆形孔向外拉动，即可带动定位板远离条形孔，此过程中滑动块沿着辅助杆滑动同时挤压弹簧，在定位板远离装配圈之后即可借助拨动板转动驱动盘，驱动盘转动过程中驱动柱会被预留槽挤压，进而沿着六边形的预留槽内壁滑动至边角处，由于驱动柱移动至边角处会向装配圈内壁方向移动，所以驱动柱会沿着滑动孔滑动，进而使得六个开合板之间形成一个受驱动柱向外移动距离影响大小的进样孔，然后抽出手指，弹簧带动滑动块复位定位板即可重新挤压在装配圈上将驱动盘角度固定，通过设置开合结构可以控制取样筒开启的程度，进而控制取样速率，固定结构可以用以固定开合结构六个开合板之间的开合程度，最后将取样内容由监测结构进行监测。
2、本发明中，当根据进样速度需求调整好六个开合板之间形成的六边形大小后，气溶胶进入取样筒由气体流量计进行计量，气溶胶中的液态水接触集水筛即可被截留，然后通过收集斗进入输送管内，在液态水进入样品分流室内之前会被液体流量计进行计量。
3、本发明中，经过液体流量计计量过后再结合气体流量计计量的数据，借助公式：LWC(含水率)＝V(液体流量)/(K(损失系数)*Q(气体流量))，即可计算出气溶胶的含水率。
附图说明
图1为本发明提出一种气溶胶液态水含量在线监测装置的立体结构示意图。
图2为本发明提出一种气溶胶液态水含量在线监测装置的开合结构内部结构示意图。
图3为本发明提出一种气溶胶液态水含量在线监测装置的图2局部结构拆解示意图。
图4为本发明提出一种气溶胶液态水含量在线监测装置的开合结构局部结构示意图。
图5为本发明提出一种气溶胶液态水含量在线监测方法的图4局部结构拆解示意图。
图6为本发明提出一种气溶胶液态水含量在线监测装置的图5局部结构拆解示意图。
图7为本发明提出一种气溶胶液态水含量在线监测装置的图5局部结构示意图。
图8为本发明提出一种气溶胶液态水含量在线监测装置的固定结构示意图。
图9为本发明提出一种气溶胶液态水含量在线监测装置的图8局部拆解示意图。
图10为本发明提出一种气溶胶液态水含量在线监测装置的固定结构局部拆解示意图。
附图说明：1、取样筒；2、开合结构；21、开合组件；211、装配圈；212、驱动盘；213、预留槽；214、开合板；215、驱动柱；216、限位架；217、滑动孔；218、条形孔；219、拨动板；22、辅助组件；221、遮挡盖；222、滑动槽；223、滑动板；224、防磨垫；3、固定结构；31、固定组件；311、滑动框；312、包裹板；313、矩形孔；314、辅助杆；315、滑动块；316、弹簧；317、垫片；319、定位板；4、监测结构；41、监测组件；411、气体流量计；412、收集斗；413、输送管；414、液体流量计；5、样品分流室。
具体实施方式
为了能够更清楚地理解本发明的上述目的、特征和优点，下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明，但是，本发明还可以采用不同于在此描述的其他方式来实施，因此，本发明并不限于下面公开说明书的具体实施例的限制。
本发明通过绳撞击式雾水采样器在不同液态水含量下液态水损失系数的参数化计算；结合流量及吸气损失，通过集雾效率与流量获得了雾水含水率监测方法，从原理、安装的便宜性及造价上都远优于光学监测设备。
本发明采用了如下技术方案：一种气溶胶液态水含量在线监测装置包括取样筒、开合结构、固定结构和监测结构，取样筒的内壁安装用风机，所述监测结构设置在取样筒的圆弧面，所述监测结构包括监测组件，所述监测组件包括气体流量计，所述气体流量计安装于取样筒的圆弧面，所述取样筒的内壁安装有集水筛网，所述取样筒的圆弧面固定连接有收集斗，所述收集斗的下表面固定连接有输送管，所述输送管的圆弧面固定连接有液体流量计，所述输送管远离取样筒的一端固定连接有样品分流室，所述开合结构设置于取样筒的一端，所述开合结构包括开合组件和辅助组件。
优选的，所述开合组件包括装配圈，所述装配圈的内壁与取样筒的圆弧面固定连接。
进一步地，所述装配圈的内壁转动连接有驱动盘，所述驱动盘的圆弧面固定连接有拨动板，所述装配圈的圆弧面开设有条形孔，所述拨动板与条形孔的内壁滑动连接，所述驱动盘远离取样筒的一侧开设有预留槽，所述驱动盘远离取样筒的一侧滑动连接有六个开合板，所述开合板固定连接有驱动柱，所述驱动柱靠近驱动盘的一端与预留槽的内壁滑动连接，所述装配圈的内壁固定连接有限位架，所述限位架远离驱动盘的一侧开设有六个滑动孔，六个所述滑动孔的位置分别与驱动柱相对应，所述驱动柱远离驱动盘的一端与对应滑动孔的内壁滑动连接，所述辅助组件包括遮挡盖，所述遮挡盖与装配圈远离取样筒的一端固定连接，所述固定结构包括固定组件，所述固定组件包括滑动框，所述滑动框与拨动板滑动连接，所述拨动板的两侧分别滑动连接有包裹板，两个所述包裹板共同与滑动框固定连接，所述拨动板的一侧开设有圆形孔，两个所述包裹板分别开设有与圆形孔尺寸相吻合的辅助孔，所述辅助孔与圆形孔相互错位，两个所述包裹板彼此靠近的一侧共同固定连接有滑动块，所述拨动板的一侧开设有矩形孔，所述矩形孔的内壁固定连接有辅助杆，所述辅助杆的圆弧面与滑动块滑动连接，所述辅助杆的圆弧面套有弹簧，所述弹簧位于滑动块与圆形孔之间，所述弹簧远离圆形孔的一端与滑动块固定连接，所述弹簧远离滑动块的一端与矩形孔的内壁固定连接，所述滑动框的两端分别固定连接有定位板。
采用该优选方案，达到了通过设置开合结构可以控制取样筒开启的程度，进而控制取样速率，固定结构可以用以固定开合结构六个开合板之间的开合程度，最后将取样内容由监测结构进行监测。
优选的，所述开合板的一侧开设有滑动槽，所述开合板远离滑动槽的一侧固定连接有滑动板，所述滑动板与对应滑动槽的内壁滑动连接，采用该优选方案，借助滑动槽与滑动板可以使得六个开合板相互错位，但是密封性较高。
优选的，所述开合板靠近滑动板的一侧固定连接有防磨垫，所述防磨垫为橡胶垫，采用该优选方案，橡胶材质的防磨垫可以减少开合板之间的磨损，同时增加密封性。
优选的，两个所述包裹板的辅助孔内壁共同固定连接有垫片，所述垫片靠近装配圈的一侧开设有若干防滑凸起。
采用该优选方案，借助垫片与手指抵接提高接触面积，使得拉动包裹板更为便捷。
优选的，所述定位板靠近装配圈的一些开设有若干防滑凸起，所述装配圈的圆弧面开设有若干防滑纹，所述防滑纹与条形孔位置相吻合。
采用该优选方案，定位板上的防滑凸起和装配圈上的防滑纹可以增加定位板与装配圈之间的摩擦力，提高固定结构的固定效果。
依据本发明的另外一方面，一种气溶胶液态水含量在线监测方法包括如下步骤：
步骤S1、当需要对气溶胶液态水含量检测时，先将手指穿过辅助孔和圆形孔向外拉动，即可带动定位板远离条形孔，此过程中滑动块沿着辅助杆滑动同时挤压弹簧，在定位板远离装配圈之后即可借助拨动板转动驱动盘，驱动盘转动过程中驱动柱会被预留槽挤压，进而沿着六边形的预留槽内壁滑动至边角处，由于驱动柱移动至边角处会向装配圈内壁方向移动，所以驱动柱会沿着滑动孔滑动，进而使得六个开合板之间形成一个受驱动柱向外移动距离影响大小的进样孔，然后抽出手指，弹簧带动滑动块复位定位板即可重新挤压在装配圈上将驱动盘角度固定；
步骤S2、当根据进样速度需求调整好六个开合板之间形成的六边形大小后，气溶胶进入取样筒由气体流量计进行计量，水凝胶中的水汽接触集水筛被截流下来的液态水即可通过收集斗进入输送管内，在液态水进入样品分流室内之前会被液体流量计进行计量；
步骤S3、经过液体流量计计量过后再结合气体流量计计量的数据，借助公式：LWC(含水率)＝V(液体流量)/(K(损失系数)*Q(气体流量))，即可计算出气溶胶的含水率。
下面结合具体实施例，在下面给予具体说明和解释。
实施例1，如图1-10所示，本发明提供了一种气溶胶液态水含量在线监测装置，其包括取样筒1、开合结构2、固定结构3和监测结构4，取样筒1的内壁安装用风机，监测结构4设置在取样筒1的圆弧面。
下面具体说一下其开合结构2、固定结构3和监测结构4的具体设置和作用。
如图1、图2、图3、图4、图5、图6、图7、图8、图9和图10所示，监测结构4包括监测组件41，监测组件41包括气体流量计411，气体流量计411安装于取样筒1的圆弧面，取样筒1的内壁安装有集水筛网，取样筒1的圆弧面固定连接有收集斗412，收集斗412的下表面固定连接有输送管413，输送管413的圆弧面固定连接有液体流量计414，输送管413远离取样筒1的一端固定连接有样品分流室5，开合结构2设置于取样筒1的一端，开合结构2包括开合组件21和辅助组件22，开合组件21包括装配圈211，装配圈211的内壁与取样筒1的圆弧面固定连接，装配圈211的内壁转动连接有驱动盘212，驱动盘212的圆弧面固定连接有拨动板219，装配圈211的圆弧面开设有条形孔218，拨动板219与条形孔218的内壁滑动连接，驱动盘212远离取样筒1的一侧开设有预留槽213，驱动盘212远离取样筒1的一侧滑动连接有六个开合板214，开合板214固定连接有驱动柱215，驱动柱215靠近驱动盘212的一端与预留槽213的内壁滑动连接，装配圈211的内壁固定连接有限位架216，限位架216远离驱动盘212的一侧开设有六个滑动孔217，六个滑动孔217的位置分别与驱动柱215相对应，驱动柱215远离驱动盘212的一端与对应滑动孔217的内壁滑动连接，辅助组件22包括遮挡盖221，遮挡盖221与装配圈211远离取样筒1的一端固定连接，固定结构3包括固定组件31，固定组件31包括滑动框311，滑动框311与拨动板219滑动连接，拨动板219的两侧分别滑动连接有包裹板312，两个包裹板312共同与滑动框311固定连接，拨动板219的一侧开设有圆形孔，两个包裹板312分别开设有与圆形孔尺寸相吻合的辅助孔，辅助孔与圆形孔相互错位，两个包裹板312彼此靠近的一侧共同固定连接有滑动块315，拨动板219的一侧开设有矩形孔313，矩形孔313的内壁固定连接有辅助杆314，辅助杆314的圆弧面与滑动块315滑动连接，辅助杆314的圆弧面套有弹簧316，弹簧316位于滑动块315与圆形孔之间，弹簧316远离圆形孔的一端与滑动块315固定连接，弹簧316远离滑动块315的一端与矩形孔313的内壁固定连接，滑动框311的两端分别固定连接有定位板319。
如图1、图2、图3、图4、图5、图6、图7、图8、图9和图10所示，开合板214的一侧开设有滑动槽222，开合板214远离滑动槽222的一侧固定连接有滑动板223，滑动板223与对应滑动槽222的内壁滑动连接，开合板214靠近滑动板223的一侧固定连接有防磨垫224，防磨垫224为橡胶垫定位板319靠近装配圈211的一些开设有若干防滑凸起，装配圈211的圆弧面开设有若干防滑纹，防滑纹与条形孔218位置相吻合。
本发明的另一方面提供一种气溶胶液态水含量在线监测装置监测方法，其包括以下步骤：
步骤S1、当需要对气溶胶液态水含量检测时，先将手指穿过辅助孔和圆形孔向外拉动，即可带动定位板319远离条形孔218，此过程中滑动块315沿着辅助杆314滑动同时挤压弹簧316，在定位板319远离装配圈211之后即可借助拨动板219转动驱动盘212，驱动盘212转动过程中驱动柱215会被预留槽213挤压，进而沿着六边形的预留槽213内壁滑动至边角处，由于驱动柱215移动至边角处会向装配圈211内壁方向移动，所以驱动柱215会沿着滑动孔217滑动，进而使得六个开合板214之间形成一个受驱动柱215向外移动距离影响大小的进样孔，然后抽出手指，弹簧316带动滑动块315复位定位板319即可重新挤压在装配圈211上将驱动盘212角度固定；
步骤S2、当根据进样速度需求调整好六个开合板214之间形成的六边形大小后，气溶胶进入取样筒1由气体流量计411进行计量，水凝胶中的水汽接触集水筛遇冷凝结成液态水即可通过收集斗412进入输送管413内，在液态水进入样品分流室5内之前会被液体流量计414进行计量；
步骤S3、经过液体流量计414计量过后再结合气体流量计411计量的数据，借助公式：LWC(含水率)＝V液体流量/(K损失系数*Q气体流量)，即可计算出气溶胶的含水率。
其整体的工作原理为，当需要对气溶胶液态水含量检测时，先将手指穿过辅助孔和圆形孔向外拉动，即可带动定位板319远离条形孔218，此过程中滑动块315沿着辅助杆314滑动同时挤压弹簧316，在定位板319远离装配圈211之后即可借助拨动板219转动驱动盘212，驱动盘212转动过程中驱动柱215会被预留槽213挤压，进而沿着六边形的预留槽213内壁滑动至边角处，由于驱动柱215移动至边角处会向装配圈211内壁方向移动，所以驱动柱215会沿着滑动孔217滑动，进而使得六个开合板214之间形成一个受驱动柱215向外移动距离影响大小的进样孔，然后抽出手指，弹簧316带动滑动块315复位定位板319即可重新挤压在装配圈211上将驱动盘212角度固定，通过设置开合结构2可以控制取样筒1开启的程度，进而控制取样速率，固定结构3可以用以固定开合结构2六个开合板214之间的开合程度，最后将取样内容由监测结构4进行监测。
当根据进样速度需求调整好六个开合板214之间形成的六边形大小后，气溶胶进入取样筒11由气体流量计411进行计量，气溶胶中的液态水接触集水筛即可被截留，然后通过收集斗412进入输送管413内，在液态水进入样品分流室55内之前会被液体流量计414进行计量。
经过液体流量计414计量过后再结合气体流量计411计量的数据，借助公式：LWC(含水率)＝V液体流量/(K损失系数*Q气体流量)，即可计算出气溶胶的含水率。
以上仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作其他形式的限制，任何熟悉本专业的技术人员可能利用上述揭示的技术内容加以变更或改型为等同变化的等效实施例应用于其他领域，但是凡是未脱离本发明技术方案内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所做的任何简单修改、等同变化与改型，仍属于本发明技术方案的保护范围。
Claims (10)
1.一种气溶胶液态水含量在线监测装置，其包括取样筒(1)、开合结构(2)、固定结构(3)和监测结构(4)，其特征在于：取样筒(1)的内壁安装用风机，监测结构(4)设置在取样筒(1)的圆弧面，监测结构(4)包括监测组件(41)，监测组件(41)包括气体流量计(411)，气体流量计(411)安装于取样筒(1)的圆弧面。
2.根据权利要求1所述的一种气溶胶液态水含量在线监测装置，其特征在于：取样筒(1)的内壁安装有集水筛网，取样筒(1)的圆弧面固定连接有收集斗(412)，收集斗(412)的下表面固定连接有输送管(413)，输送管(413)的圆弧面固定连接有液体流量计(414)。
3.根据权利要求2所述的一种气溶胶液态水含量在线监测装置，其特征在于：输送管(413)远离取样筒(1)的一端固定连接有样品分流室(5)，开合结构(2)设置于取样筒(1)的一端，开合结构(2)包括开合组件(21)和辅助组件(22)。
4.根据权利要求3所述的一种气溶胶液态水含量在线监测装置，其特征在于：开合组件(21)包括装配圈(211)。
5.根据权利要求4所述的一种气溶胶液态水含量在线监测，其特征在于：装配圈(211)的内壁与取样筒(1)的圆弧面固定连接，装配圈(211)的内壁转动连接有驱动盘(212)，驱动盘(212)的圆弧面固定连接有拨动板(219)。
6.根据权利要求1所述的一种气溶胶液态水含量在线监测装置，其特征在于：装配圈(211)的圆弧面开设有条形孔(218)，拨动板(219)与条形孔(218)的内壁滑动连接，驱动盘(212)远离取样筒(1)的一侧开设有预留槽(213)，驱动盘(212)远离取样筒(1)的一侧滑动连接有六个开合板(214)，开合板(214)固定连接有驱动柱(215)。
7.根据权利要求6所述的一种气溶胶液态水含量在线监测装置，其特征在于：驱动柱(215)靠近驱动盘(212)的一端与预留槽(213)的内壁滑动连接，装配圈(211)的内壁固定连接有限位架(216)，限位架(216)远离驱动盘(212)的一侧开设有六个滑动孔(217)。
8.根据权利要求7所述的一种气溶胶液态水含量在线监测装置，其特征在于：六个滑动孔(217)的位置分别与驱动柱(215)相对应，驱动柱(215)远离驱动盘(212)的一端与对应滑动孔(217)的内壁滑动连接，辅助组件(22)包括遮挡盖(221)。
9.根据权利要求1所述的一种气溶胶液态水含量在线监测装置，其特征在于：遮挡盖(221)与装配圈(211)远离取样筒(1)的一端固定连接。
10.根据权利要求1至9之任一所述的一种气溶胶液态水含量在线监测装置的监测方法，其特征在于：该监测方法包括如下：
步骤S1、当需要对气溶胶液态水含量检测时，先将手指穿过辅助孔和圆形孔向外拉动；
步骤S2、当根据进样速度需求调整好六个开合板(214)之间形成的六边形大小后，气溶胶进入取样筒(1)由气体流量计(411)进行计量，水凝胶中的水汽接触集水筛被截流下来的液态水即可通过收集斗(412)进入输送管(413)内，在液态水进入样品分流室(5)内之前会被液体流量计(414)进行计量；
步骤S3、经过液体流量计(414)计量过后再结合气体流量计(411)计量的数据。
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