CN202700509U

CN202700509U - 复合物理环境模拟实验箱

Info

Publication number: CN202700509U
Application number: CN 201220227461
Authority: CN
Inventors: 蔡澎; 李思思; 杨传俊; 连惠勇; 石振华; 张紫燕; 唐超; 廖艳艳
Original assignee: Institute of Urban Environment of CAS
Current assignee: Institute of Urban Environment of CAS
Priority date: 2012-05-21
Filing date: 2012-05-21
Publication date: 2013-01-30
Anticipated expiration: 2022-05-21

Abstract

本实用新型涉及一种复合物理环境模拟实验箱，尤其是可模拟单一或复合物理环境的实验箱。本实用新型主要通过对单一或复合的环境物理因子（光、热、低频电磁场、射频电磁场）进行准确调控，在保证实验对象基本生存条件、防止二次污染的前提下，为深入系统地研究环境物理因子对生物、材料等实验对象的影响提供理想的实验平台。本实用新型主要分为外部结构和内部结构，外部结构包括箱体、集成控制面板、变频电源，内部结构包括亥姆霍兹线圈组、线圈支架、射频天线、实验台、紫外-可见灯组、温湿度控制系统。

Description

复合物理环境模拟实验箱

技术领域

本实用新型涉及一种复合物理环境模拟实验箱，尤其是可模拟单一或复合物理环境的实验箱。

背景技术

随着我国城市化、科技化的发展，以光、电磁、热等物理因子为代表的物理环境污染日益严重，且不同因子间还存在一定的相互作用，致使对于物理环境影响的研究需要与日俱增。然而由于该方向相关研究处于起步阶段，各研究机构用于系统地研究物理环境影响的模拟设备相对较少，大多采用仅满足自身实验需要的自制物理环境模拟装置，主要是单一的电磁环境、光学环境等物理因子简单模拟设备。这些模拟设备大多存在以下几种问题：（1）可调控的物理因子较为单一；（2）参数调控不精确；（3）设备内部环境不适于实验对象的基本生长；（4）电磁、光等物理条件屏蔽不完善，易形成二次污染。另外，由于不同实验室使用的物理环境模拟装置未实现标准化，易出现实验数据时间重复性、空间重复性不稳定的问题。因此，我们开发了本实用新型，以保证实验条件稳定可靠，实现实验数据可重复性，并能防止实验过程中的二次污染。

发明内容

1.发明目的：

本实用新型主要通过对单一或复合的环境物理因子进行准确调控，在保证实验对象基本生存条件、防止二次污染的前提下，为深入系统地研究环境物理因子对生物、材料等实验对象的影响提供理想的实验平台，可广泛应用于医学、环境科学、生命科学、材料科学等领域的科学研究，具有十分重要的意义。

2.技术方案：

本实用新型主要分为外部结构和内部结构，外部结构包括箱体、集成控制面板、变频电源，内部结构包括亥姆霍兹线圈组、线圈支架、射频天线、实验台、紫外-可见灯组、温湿度控制系统。可屏蔽电磁场的箱体内集成放置了亥姆霍兹线圈组及样品台，左右内壁挂有紫外-可见灯组，顶端吸附连接了射频天线，箱体底部设置了温湿度控制系统。

箱体为方形箱体，箱体内部夹层含覆有电磁屏蔽膜的镍铁合金构成的电磁屏蔽层，箱体正面带有含电磁屏蔽层的封闭门。集成控制面板镶嵌于箱体铁皮门外表面，面板含有仪器开关、温度、湿度、光照强度、光照时间的控制按钮。变频电源独立于箱体，通过电线与箱体内亥姆霍兹线圈组相连，主要用于调控线圈组的电压、电流强度、频率，以调节实验所需电磁场参数。

亥姆霍兹线圈组含2个由包漆铜线缠绕而成的线圈，垂直放置于线圈支架上，线圈通过电线与变频电源相连。线圈支架由高频绝缘陶瓷制成，以避免干扰实验电磁场，线圈支架放置于箱体中间实验台两侧。射频天线通过吸盘吸附悬挂于实验台正上方，吸盘装置可方便调整射频天线的位置、类型及数量。实验台由轻质泡沫板制成，方便样品放置以及实验台的调整，放置于箱体内部亥姆霍兹线圈组中间。紫外-可见灯组与箱体内部两侧相连，紫外灯管与可见灯管间隔放置，保证内部光照均匀分布，利用电气控制法，通过各种不同的调光器，实现光照时间、光强的调控。温湿度控制系统置于箱体下方，目前市场已有成熟技术，可实现温度-20-70℃，湿度5-95 RH%范围的调控。

3.有益效果：

1.能够准确模拟城市环境中的光、电磁、热环境，可以实现对单一或复合物理环境影响研究；

2.通过良好的温湿度、光照等调控，可满足不同实验对象的基本生存条件；

3.具有良好的避光隔热、防电磁辐射功能，防止二次污染，保证操作人员安全；

4.实现实验条件的标准化，保证实验的时间重复性、空间重复性。

附图说明

下面结合附图和实施例对本实用新型进一步说明。

图1是本实用新型的主体三维构造图。

图2是本实用新型的外部结构正视图。

图1中，1.箱体，1-1. 电磁屏蔽层，4.亥姆霍兹线圈组，5.线圈支架，6.射频天线，7.实验台，8.紫外-可见灯组，9.温湿度控制系统

图2中，1.箱体，2.集成控制面板，3. 变频电源

具体实施方式

本实用新型主要分为外部结构和内部结构，外部结构包括箱体1、集成控制面板2、变频电源3，内部结构包括亥姆霍兹线圈组4、线圈支架5、射频天线6、实验台7、紫外-可见灯组8、温湿度控制系统9。

箱体1为方形箱体，正面带有含电磁屏蔽层的封闭门，箱体1内含镍铁合金构成的电磁屏蔽层1-1，并覆有电磁屏蔽膜，以防止实验电磁场对外界形成二次污染。为方便样品放置以及实验台的调整，实验台7由轻质泡沫板制成，放置于箱体1内部亥姆霍兹线圈组4中间，主要用于放置实验样品。

集成控制面板2和变频电源3主要负责对实验参数进行实际精确调控，帮助操作人员实时了解箱内实验条件变化情况。集成控制面板2镶嵌于箱体铁皮门外表面，面板界面含有仪器开关、温度、湿度、光照强度、光照时间、射频频率、电磁波长的参数控制按钮，主要调控光、热、射频电磁环境的模拟参数；变频电源3独立于箱体1，通过电线与箱体1内亥姆霍兹线圈组4相连，电源通过调控线圈组4的电压、电流强度、频率变化，以实时调节实验所需的模拟低频电磁场参数。

工频电磁环境的模拟主要通过亥姆霍兹线圈组4实现。亥姆霍兹线圈组4由2个包漆铜线缠绕的线圈组成，垂直放置于线圈支架5上，置于实验台7两侧，线圈通过电线与变频电源相连。亥姆霍兹线圈组4通过接收不同频率、强度的电流，应用电磁感应原理在线圈间形成稳定的匀强磁场，从而对实验台7上的实验样品进行暴露处理。为避免干扰实验电磁场，线圈支架5由高频绝缘陶瓷制成。

射频电磁环境模拟主要通过吸附悬挂于实验台7正上方的射频天线6实现。通过在集成控制面板2上设定参数，外部无线电发射机通过电缆按照既定参数给射频天线6发出的射频信号，从而射频天线6产生实验预期的射频电磁场，对下方实验台7上的实验样品进行暴露处理；另外，射频天线6通过吸盘装置可方便调整其位置、类型及数量，以便于灵活模拟实验所需射频环境。

光环境模拟主要通过紫外-可见灯组8实现。紫外-可见灯组8与箱体1内壁两侧相连，紫外灯管与可见灯管间隔放置，保证内部光照均匀分布。利用电气控制法，通过各种不同的调光器，可实现光强的调控。操作人员可根据具体实验需要，选择不同强度的紫外光或者可见光，实现对样品的光暴露。另外，通过设置光照时间，可人工模拟昼夜变化，以适应实验需要或者保证实验生物的基本生存需要。

热环境模拟主要通过箱体下方的温湿度控制系统9实现。温湿度控制系统9在目前市场已有成熟技术，可实现温度-20-70℃，湿度5-95 RH%范围的调控。操作人员可设置不同的温度梯度，对实验样品进行热暴露处理。另外，通过有效设置温湿度范围，可以人工调节实验箱内部小气候，以保证实验生物的基本生存需要。

本实用新型可通过开启某单一仪器组件，对样品进行单因子暴露实验研究；亦可通过开启两个或多个组件，对样品进行双因子或多因子暴露实验研究。

Claims

1.一种复合物理环境模拟实验箱，包括：箱体（1）、集成控制面板（2）、变频电源（3）、亥姆霍兹线圈组（4）、线圈支架（5）、射频天线（6）、实验台（7）、紫外-可见灯组（8）、温湿度控制系统（9），其特征在于：可屏蔽电磁场的箱体（1）内集成放置了亥姆霍兹线圈组（4）及样品台，左右内壁挂有紫外-可见灯组（8），顶端吸附连接了射频天线（6），箱体（1）底部设置了温湿度控制系统（9）。

2.根据权利要求1所述的复合物理环境模拟实验箱，其特征是：箱体（1）含覆有电磁屏蔽膜的镍铁合金构成的电磁屏蔽层。

3.根据权利要求1所述的复合物理环境模拟实验箱，其特征是：温湿度控制系统（9）可调控温湿度范围为，温度-20-70℃，湿度5-95 RH%。

4.根据权利要求1所述的复合物理环境模拟实验箱，其特征是：射频天线（6）通过吸盘吸附悬挂于实验台（7）上方。

5.根据权利要求1所述的复合物理环境模拟实验箱，其特征是：具有可通过变频电源（3）调节不同强度低频电磁场的亥姆霍兹线圈组（4）。

6.根据权利要求1所述的复合物理环境模拟实验箱，其特征是：线圈支架（5）由高频绝缘陶瓷制成。

7.根据权利要求1所述的复合物理环境模拟实验箱，其特征是：实验台（7）由轻质泡沫板制成，放置于箱体（1）内部亥姆霍兹线圈组（4）中间。

8.根据权利要求1所述的复合物理环境模拟实验箱，其特征是：紫外-可见灯组（8）的紫外灯管与可见灯管间隔放置。