CN209043764U - 一种可称重式的大气细颗粒物自动采样装置 - Google Patents
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Abstract
一种可称重式的大气细颗粒物自动采样装置，包括采样室、称重室、干燥冷藏室A，干燥冷藏室B，机械手。所述采样室底部设有采样泵和升降电机，在采样泵上方设有操作台，操作台上方设有升降柱，升降柱由升降电机控制升降，升降柱与滤膜架连接并带动滤膜架升降。滤膜架底部为镂空的支撑网，支撑网上方设有与支撑网位置大小相对应的漏斗形开口，开口的上方设有切割头，切割头上方为导流罩，导流罩与采样室顶端铰接且边缘设有开口。本实用新型可实现自动连续采样，操作简单，无需工作人员来回换膜跑动。减少了在工作人员换膜、称膜、保存样品的过程中极有可能产生的膜损坏、样品质量偏差等问题。
Description
技术领域
本实用新型涉及大气污染物领域，尤其涉及一种可称重式的大气细颗粒物自动采样装置。
背景技术
大气颗粒物作为环境中重要污染物之一，对全球气候变化、辐射强迫、大气能见度、环境质量、人类健康等都会产生重要影响。因此大气颗粒物依然是当前研究热点和重点。当前大气颗粒物的研究方法多采用大流量采样器和滤膜等进行采样，然后经过实验室进行离线分析。目前多使用石英膜或玻璃纤维膜，采样前人工称重，然后放进采样器采样，然后第二天取回，再称重取得颗粒物质量。这种方法得到的结果通常时间分辨率较低（大多数情况为一天一张膜，即一天一个样品），并且操作繁杂，需要工作人员来回换膜跑动。此外，在工作人员换膜、称膜、保存样品的过程中极有可能产生膜损坏、样品质量偏差等问题，影响最终研究结果。
实用新型内容
为解决以上问题，本实用新型提出了一种可称重式大气细颗粒物自动采样装置。
一种可称重式大气细颗粒物自动采样装置，包括采样室、称重室、干燥冷藏室A、干燥冷藏室B，机械手。所述采样室底部设有采样泵和升降电机，在采样泵上方设有操作台，操作台上方设有升降柱，升降柱由升降电机控制升降，升降柱与滤膜架连接并带动滤膜架升降；滤膜架底部为镂空的支撑网。支撑网上方设有与支撑网位置大小相对应的漏斗形开口，开口的上方设有切割头，切割头上方为导流罩，导流罩与采样室顶端铰接且边缘设有开口。称重室底部设有可调节底座，称重室底部还设有显示屏和操作键，称重室内部设有电子天平和两个对称放置的干燥柱。
干燥冷藏室A中设有若干个滤膜台、制冷系统和两个对称放置的干燥柱。
干燥冷藏室B与干燥冷藏室A结构、大小相同且放置于干燥冷藏室A下方。
机械手包括操作装置、驱动电机、控制系统，操作装置设有可移动底座、操作支架、抓手，驱动电机安装在所述可移动底座上并与所述操作支架、抓手连接。控制系统与驱动电机连接，抓手前端设有真空吸盘，真空吸盘与真空发生器通过气管连接，真空发生器由电磁阀控制，电磁阀与控制系统连接。
采样室、称重室、干燥冷藏室A、干燥冷藏室B由自动门控制敞开和关闭并和机械手统一由总控系统控制且置于保护箱内。
总控系统集成CPU、存储器、定时器、A/D转换器、I/O接口、信号输入输出装置于一硅片上。
优选的是，自动门设有红外传感器和伺服电机。
优选的是，真空吸盘的材料为硅胶。
优选的是，干燥柱内填充硅胶。
优选的是，电子天平为电磁平衡传感器的十万分之一电子天平。
优选的是，称重室还设有平衡仪。
优选的是，采样泵为微型真空泵。
优选的是，显示屏为OLED屏。
优选的是，干燥冷藏室B上的滤膜台设有膜盒。
有益效果：本实用新型可实现自动连续采样，操作简单，在无需工作人员来回跑动的情况下实现每小时换膜，即获得分辨率更高的滤膜样品。减少了在工作人员换膜、称膜、保存样品的过程中极有可能产生的膜损坏、样品质量偏差等问题。并且通过从总控系统得到的细颗粒物质量与进气体积作对比之后可以得到细颗粒物的浓度。
附图说明
图1为本实用新型总体结构图
图2为采样室主视图
图3为采样室侧视图
图4为称重室主视图
图5为称重室俯视图
图6为干燥冷藏室A主视图
图7为干燥冷藏室A侧视图
图8为干燥冷藏室B主视图
图9为机械手结构示意图
1、采样室，2、称重室，3、干燥冷藏室A，4、干燥冷藏室B，5、机械手，6、采样泵，7、升降电机，8、操作台，9、升降柱，10、滤膜架，11、漏斗形开口，12、切割头，13、导流罩，14、可调节底座，15、显示屏，16、操作键，17、电子天平，18、滤膜台，19、制冷系统，20、可移动底座，21、操作支架，22、抓手，23、真空吸盘，24、平衡仪。
具体实施方式
使用前，将空白滤膜存放进干燥冷藏室A3中的滤膜台18，可一次性存放许多，为提高离线分析时间分辨率，可以通过总控系统上的定时器设定每隔一小时自动换一次滤膜，即可一次性放24张及以上数量的滤膜。通过平衡仪24和可调节底座14将电子天平17调节平衡，然后使用操作键16开启称重室2中的电子天平17并调零，调零避免之前的数据影响采样结果。
开启装置，机械手5到干燥冷藏室A3的自动门前，自动门打开，机械手5的控制系统移动可移动底座20，打开电磁阀通过操作支架21利用抓手22前端的真空吸盘23吸取空白滤膜，机械手5退出，自动门关闭。
机械手5到称重室2自动门前，自动门打开，机械手5到达指定位置，关闭电磁阀，空白滤膜放下，机械手5退出。电子天平17开始称重，数据稳定后由电子天平17的信号输出装置将采样前质量上输入至总控系统上的A/D转换器转换为电信号记录到存储器中同时显示在称重室2上的显示屏15上，便于工作人员获得实时数据。自动门打开，机械手5打开电磁阀吸取滤膜至采样室1进行采样。
机械手5到采样室1自动门前，自动门打开，升降电机7控制操作台8上的升降柱9降下，机械手5将滤膜放进滤膜架10上的支撑网，机械手退出。自动门关闭，升降柱上升到漏斗形开口11下方，滤膜与漏斗形开口11无缝衔接。采样泵6开启开始采样。大气从导流罩13开口进入穿过切割头12，大气中的颗粒物被切割头12切割成PM10或PM2.5大小的细颗粒物，气体由漏斗形开口11穿过滤膜，细颗粒物留在滤膜上。当采样结束后，升降柱9再次降下，自动门打开，机械手5将采样后的滤膜取出，自动门关闭。
取出采样后的滤膜再回传至称重室2同步骤3动作再次称重，称重后的质量再次传输至总控系统即可获得细颗粒物质量，然后送进干燥冷藏室B4上的膜盒干燥冷冻保存。
总控系统设定程序后，机械手5根据程序命令取模，放膜，称重室2称膜将采样前后的质量数据输出给总控系统得到细颗粒物的质量再与采样时通过的气体体积进行对比即可得到大气细颗粒物密度，以及不同时间所处环境大气细颗粒物浓度变化。采样时滤膜与漏斗形开口11无缝衔接可以保证所有气体都通过滤膜以防止采样不完全，影响实验结果。称重室2采用电磁平衡传感器的十万分之一电子天平，其特点是称量准确可靠、显示快速清晰并且具有自动检测系统、简便的自动校准装置以及超载保护等装置。其中制冷系统19可以保持干燥冷藏室中的温度，真空吸盘23使用硅胶吸盘，因为膜柔软易碎，硅胶吸盘可以保护膜不被破坏。机械手5活动灵活，前端更可360度活动，精准取膜。自动门由总控系统控制打开和关闭，减少各装置处于敞开状态的时间，降低产生误差的风险。将各装置整合安装在保护箱25内，保证整个系统安全运行。
最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制。尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换。而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围，其均应涵盖在本发明的权利要求和说明书的范围当中。
Claims (10)
1.一种可称重式的大气细颗粒物自动采样装置，其特征在于：包括采样室（1）、称重室（2）、干燥冷藏室A（3），干燥冷藏室B（4），机械手（5）；所述采样室（1）底部设有采样泵（6）和升降电机（7），在所述采样泵（6）上方设有操作台（8），所述操作台（8）上方设有升降柱（9），所述升降柱（9）由升降电机（7）控制升降，所述升降柱（9）与滤膜架（10）连接并带动滤膜架（10）升降；所述滤膜架（10）底部为镂空的支撑网；所述支撑网上方设有与支撑网位置大小相对应的漏斗形开口（11），所述漏斗形开口（11）的上方设有切割头（12），所述切割头（12）上方为导流罩（13）；所述导流罩（13）与采样室（1）顶端铰接且边缘设有开口；所述称重室（2）底部设有可调节底座（14）；所述称重室（2）底部还设有显示屏（15）和操作键（16）；所述称重室内部设有电子天平（17）和两个对称放置的干燥柱；
所述干燥冷藏室A（3）中设有若干个滤膜台（18）、制冷系统（19）和两个对称放置的干燥柱；
所述干燥冷藏室B（4）与干燥冷藏室A（3）结构、大小相同且放置于干燥冷藏室A（3）下方；
所述机械手（5）包括操作装置、驱动电机、控制系统；所述操作装置设有可移动底座（20）、操作支架（21）、抓手（22）；所述驱动电机安装在所述可移动底座（20）上并与所述操作支架（21）、抓手（22）连接；所述控制系统与驱动电机连接；所述抓手前端设有真空吸盘（23）；所述真空吸盘（23）与真空发生器通过气管连接；所述真空发生器由电磁阀控制；所述电磁阀与所述控制系统连接；
所述采样室（1）、称重室（2）、干燥冷藏室A（3）、干燥冷藏室B（4）由自动门控制敞开和关闭并和机械手（5）统一由总控系统控制且置于保护箱（25）内。
2.如权利要求1所述的一种可称重式的大气细颗粒物自动采样装置，其特征在于：所述总控系统集成CPU、存储器、定时器、A/D转换器、I/O接口、信号输入输出装置于一硅片上。
3.如权利要求1所述的一种可称重式的大气细颗粒物自动采样装置，其特征在于：所述自动门设有红外传感器和伺服电机。
4.如权利要求1所述的一种可称重式的大气细颗粒物自动采样装置，其特征在于：所述真空吸盘（23）的材料为硅胶。
5.如权利要求1所述的一种可称重式的大气细颗粒物自动采样装置，其特征在于：所述干燥柱内填充硅胶。
6.如权利要求1所述的一种可称重式的大气细颗粒物自动采样装置，其特征在于：所述电子天平（17）为电磁平衡传感器的十万分之一电子天平。
7.如权利要求1所述的一种可称重式的大气细颗粒物自动采样装置，其特征在于：所述称重室（2）还设有平衡仪（24）。
8.如权利要求1所述的一种可称重式的大气细颗粒物自动采样装置，其特征在于：所述采样泵（6）为微型真空泵。
9.如权利要求1所述的一种可称重式的大气细颗粒物自动采样装置，其特征在于：所述显示屏（15）为OLED屏。
10.如权利要求1所述的一种可称重式的大气细颗粒物自动采样装置，其特征在于：所述干燥冷藏室B（4）上的滤膜台（18）设有膜盒。
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| CN117606974A (zh) * | 2023-11-23 | 2024-02-27 | 康姆德润达（无锡）测量技术有限公司 | 采样称重一体机 |
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