[实用新型]一种小型机载云滴采样系统

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种小型机载云滴采样系统，属于大气云物理化学采样设备及分析的技术领域。

背景技术

随着大气质量的日益下降以及航空技术的发展，国内外研究者从八十年代中期就开始研究在飞机上进行大气采样的方法——航空采样技术。航空采样技术的运用有利于了解高空的大气质量状况进而研究大气污染的成因。目前，大量研究表明大量工业和城市污染源排放的气溶胶颗粒可以影响云的形成及寿命，由于目前采样技术的限制，这些问题大部是通过卫星观测资料推测。然而，卫星主要是通过光学的方法感应显示大尺度范围资料，其准确度误差较大并且很难解释气溶胶-云-降雨过程。随着我国大气云物理不断发展，利用航空技术获得水汽含量、气象数据和云物理参数等已无法满足云物理模式模拟要求。如果进一步在云物理和天气预报等方面改进，还需要针对气溶胶-云-降雨转化机理进行深入研究，因此，需要进一步获得大气中什么样的气溶胶颗粒转化云结核并能够有效成为云滴。国际大气科学家通常使用飞机机载装置收集高空大气气溶胶颗粒和云滴，然后对其进行在线或实验室分析，获得它们化学组分、粒径等信息。

当前，所使用的大气污染物航空大气观测采样器具有体积偏大、购买费用昂贵，并且全部是从国外进口，这在运行过程中、售后安装、技术培训和维修方面存在很大问题，这在一定程度上阻碍了相关研究在国内的开展。而且国内多采用人工降雨小型飞机进行采集实验，因此设计一套结构简单、安装方便、采集粒度较大云滴的、符合人工降雨小型飞机的小型机载云滴采样系统成为一项亟待解决的问题。

实用新型内容

为解决上述的技术不足，本实用新型提供了一种结构简单、经济实用的小型机载云滴采样系统。

本实用新型的技术方案如下：

一种小型机载云滴采样系统，包括按照采样气流的方向依次连接的气体压缩泵15、干燥器16、过滤器17、质量流量控制仪18、小型机载云滴采样装置19、分流装置20、采样膜21、干燥器22、过滤器23、质量流量控制仪24和抽气泵25；

所述的小型机载云滴采样装置包括进气腔和收集腔，所述的收集腔设置在进气腔内部；所述进气腔的前端与收集腔的采样端的外边缘相连，所述进气腔的尾部设置有进气管；所述收集腔包括依次相连的管形采样端、预热腔体和管形捕获端，所述管形采样端的管壁上贯通设置有微孔，在预热腔体的外壁上环绕设置有加热装置，在预热腔体的的尾部设置有抽气管，所述的小型机载云滴采样装置通过法兰与飞机机体固定连接，所述的进气管与飞机内的质量流量控制仪18相连，所述的抽气管通过分流装置分支为两路：其中一路与飞机内的采样膜相连，用于采集云结核颗粒，另一路与飞机内的干燥器22相连。

根据本实用新型优选的，所述的抽气管与分流装置之间设置有中空箱体，所述中空箱体能起到二次减速稳压作用：因为飞机通常在高空作业，气压会变低，所以中空箱体会适当缓解压力，使得外部低气压接近机舱内部气压。

根据本实用新型优选的，所述中空箱体包括2个相互串联连通的圆柱腔体，其中一个圆柱腔体的直径为10mm，另一个圆柱腔体的直径为50mm。

根据本实用新型优选的，所述抽气管与中空的箱体通过软管相连通，优选的，所述软管为特氟龙材质的软管。特氟龙软管内壁具有对颗粒物吸附力小的特点，并且可以任意弯曲，根据机舱内大小，可方便灵活放置中空箱体。

根据本实用新型优选的，管形采样端的长度范围：8-10mm，管形采样端的直径范围：1-2mm；环绕管形采样端设置有多圈微孔，每圈微孔的数量为6-8个，相邻圈之间间隔1-1.5mm；所述微孔的直径范围：10-20μm；所述预热腔体的直径范围：3-5mm；所述进气腔的直径范围：10-20mm。

根据本实用新型优选的，所述进气腔的前端为锥形。

根据本实用新型优选的，所述的预热腔体为铜管。

根据本实用新型优选的，所述的管形捕获端与水平呈逆时针15-30°角。所述的管形捕获端只起阻挡气流的作用，使气流被逆向阻挡回至抽气管，进而大几率的对所述的云滴进行采集。

根据本实用新型优选的，所述的加热装置为加热棒热电偶。由于本实用新型所述的装置主要用来收集云滴，因此所安装的加热棒热电偶使装置内采样气温度维持在50℃左右，将云滴中水变为水蒸汽，蒸发后的云结核颗粒被采样气送入机舱内部，并被收集在采样膜表面。

本实用新型的有益效果在于：

1、本实用新型所述的采样系统能够用来专门采集大粒径的气溶胶颗粒或云滴。

2、本实用新型经济实用、原材料易得、加工方便。