[发明专利]一种适用于机载测量的气体常压采样装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种气体常压采样装置，特别是关于一种适用于机载测量的气体常压采样装置。

背景技术

近年来，人们对环境质量的关注逐年增加，大气污染的研究也受到更多学者的重视。针对大气污染国内外进行大量观测和研究，结果表明：大气污染物浓度分布除了与污染源的分布特征和源强大小有直接关系外，还与气象条件密不可分。局地大气污染与不同气象条件下该地的大气边界层条件有关，比如：垂直方向上的湍流变化就会影响污染物浓度的时空分布。如果开展区域性、多尺度的污染特征研究，就需要分析污染物的垂直分布特征以及垂直方向的气象条件。

为了研究不同气象条件下污染物浓度随时间、高度的变化特征，则需要进行高空采样。高空采样分为高空离线采样和高空在线采样。高空离线采样存在以下两方面的问题：1）时间分辨率低，难以满足实时性监测的需要；2）运输过程会对采样样品造成不确定的影响。虽然高空在线采样能够提高时间分辨率、使样品在保存和输送过程中不受到干扰，但由于采样通常在几百甚至上千米的高空进行，采集到的气体压强会随飞行状态变化而改变，如果直接进行大气采样会存在以下问题：1）样品的采样压强会随飞行状态变化而改变，为气体浓度的定量带来不便；2）当外界气体流速过低时，采样体积量可能不满足气体浓度检测仪器的要求，从而影响观测结果。

发明内容

针对上述问题，本发明的目的是提供一种实现采样气体压强不随飞行状态变化而改变的适用于机载测量的气体常压采样装置。

为实现上述目的，本发明采取以下技术方案：一种适用于机载测量的气体常压采样装置，其特征在于：它包括一采样外管、一取气管、一压力传感器、一步进电机和两多孔板；所述采样外管由一体设置的细管和粗管两部分组成，所述细管和所述粗管之间采用扩散型结构衔接，所述粗管的侧壁上具有一向下延伸的分支管；所述取气管的一端贯穿所述分支管后连通所述粗管的内腔，且所述取气管与所述分支管为密封连接；所述取气管的另一端连接一三通接头的第一端，所述三通接头的第二端连接一气体浓度检测仪器的采样总管，第三端连接所述压力传感器，所述压力传感器电连接所述步进电机；两所述多孔板重叠设置在所述采样外管的出口处，且位于外侧的所述多孔板与所述采样外管紧固连接，所述多孔板沿周向均匀设置若干通气孔；所述步进电机固定在位于外侧的所述多孔板上，其转轴贯穿位于外侧的所述多孔板后转动连接位于内侧的所述多孔板。

所述取样管上紧固连接有一固定接头，所述取样管通过所述固定接头螺纹连接所述分支管，并在所述取气管与所述分支管的连接处设置一Ｏ型密封圈。

所述分支管的外壁具有外螺纹，所述固定接头为内部具有一圆形凹槽的圆管，所述圆形凹槽壁上具有与所述分支管的外螺纹相配合的内螺纹；所述固定接头为聚四氟乙烯材质。

所述采样外管为石英玻璃材质，所述细管的内管径为20mm，长为80mm；所述粗管的内管径为76mm，长为120mm；所述分支管的内管径为7.5mm。

所述取气管为聚四氟乙烯材质。

所述多孔板采用直径为76mm的圆形钢板,在距圆心32.5mm的圆周均匀设置16个直径为6mm的圆形通气孔，每相邻两个所述通气孔的圆心之间的夹角为22.5°。

本发明由于采取以上技术方案，其具有以下优点：1、本发明采用在取气管一端设置采样外管，另一端连接压力传感器，且压力传感器连接步进电机，步进电机的转轴贯穿采样外管出口处设置的两块多孔板中内侧的一块，外侧的一块与采样外管紧固连接，从而通过压力传感器和步进电机控制两块多孔板之间的错位角距离调节采样外管内气体流量。通过压力传感器和步进电机不断进行的反馈调节，最终实现采样外管内的气压为所在飞行高度的正常气压，上述此种设置有效保证了采样气体压强不会随飞行状态变化而改变。另外，本发明利用压力传感器的电脉冲信号带动步进电机转动，省去了传统的质量流量控制器对采样外管的进气流量调节，并且通过压力传感器实时反馈，提高了数据在线采集的灵敏度。2、本发明采用在取气管外设置采样外管，有效解决了当外界气体流速过低时，常规取气管内压强大于外界气体压强而导致气体不进入取气管的缺点，从而保证了取气管采样的体积量，以满足气体浓度检测仪器的要求。3、本发明利用分支管和固定接头直接固定取气管，避免了在采样外管的内外两侧使用固定支架，简化了整套装置的部件，便于携带、安装和拆卸，并且采样外管为石英玻璃材质，气体的吸附小，而取气管、固定接头均为聚四氟乙烯材质，使得本发明整体重量轻，便于在飞机上使用，因此本发明可以广泛用于航测气体采样。

附图说明

图1是本发明的整体结构示意图