一種太陽(yáng)能驅(qū)動(dòng)的主動(dòng)式空氣采樣器的制造方法
【專利摘要】本實(shí)用新型公開了一種太陽(yáng)能驅(qū)動(dòng)的主動(dòng)式空氣采樣器。包括采樣箱體、太陽(yáng)能電池板、直流風(fēng)機(jī)、采樣筒、蓄電池和蓄電池充放電管理系統(tǒng)；太陽(yáng)能電池板設(shè)于采樣箱體外；直流風(fēng)機(jī)、采樣筒、蓄電池和蓄電池充放電管理系統(tǒng)設(shè)于采樣箱體內(nèi)；直流風(fēng)機(jī)的進(jìn)風(fēng)口與采樣筒的開口密封連接，直流風(fēng)機(jī)的出風(fēng)口通過設(shè)于采樣箱體上的通孔與外界相連通；蓄電池充放電管理系統(tǒng)分別與太陽(yáng)能電池板、蓄電池和直流風(fēng)機(jī)電連接，用于將太陽(yáng)能電池板的發(fā)電量?jī)?chǔ)存于蓄電池，及控制蓄電池向直流風(fēng)機(jī)供電。本實(shí)用新型突破傳統(tǒng)主動(dòng)式空氣采樣裝置野外采樣受外部供電條件的限制；相比傳統(tǒng)主動(dòng)式空氣采樣器，該采樣器體積較小，野外采樣攜帶更加便利；使用清潔能源，從而避免對(duì)環(huán)境可能造成的污染。
【專利說明】一種太陽(yáng)能驅(qū)動(dòng)的主動(dòng)式空氣采樣器
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及一種太陽(yáng)能驅(qū)動(dòng)的主動(dòng)式空氣采樣器。
【背景技術(shù)】
[0002]二噁英(Dioxins)是近年來廣受關(guān)注的一類持久性有機(jī)污染物(POPs)，它不僅具有極強(qiáng)的化學(xué)穩(wěn)定性，而且具有致癌、致畸、致突變毒性。二噁英為無意排放的環(huán)境污染物，主要是由人為活動(dòng)引起，包括廢棄物的露天焚燒、鋼鐵生產(chǎn)、有色金屬冶煉、含氯化學(xué)品生產(chǎn)、紙漿漂白等等，此外有少量由森林火災(zāi)、火山噴發(fā)等一些自然過程產(chǎn)生。這導(dǎo)致環(huán)境中二噁英無處不在，與人類健康緊密相關(guān)。為開展環(huán)境中二噁英的深入研究工作，相關(guān)采樣技術(shù)得到不斷發(fā)展。環(huán)境空氣中二噁英的采集可分為主動(dòng)式和被動(dòng)式。主動(dòng)式采集的原理是通過氣泵抽動(dòng)使空氣通過濾膜收集顆粒物，并用吸附材料收集氣相污染物。采用主動(dòng)式采樣器進(jìn)行空氣采樣的優(yōu)勢(shì)在于采樣體積可準(zhǔn)確獲得，樣品定量結(jié)果可靠，可反映短時(shí)間內(nèi)的污染物變化情況。但缺點(diǎn)是成本相對(duì)較高，采樣過程中需要?jiǎng)恿︱?qū)動(dòng)(電源)及操作人員的現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)管，目前不適合野外大規(guī)模采樣。被動(dòng)式采集則主要依據(jù)于氣體分子擴(kuò)散和滲透原理，污染物分子在吸附材料和大氣之間進(jìn)行重新分配。被動(dòng)式采集彌補(bǔ)了主動(dòng)式采集的缺點(diǎn)，但是樣品采樣體積無法準(zhǔn)確獲得，也限制了其大規(guī)模推廣應(yīng)用。
實(shí)用新型內(nèi)容
[0003]本實(shí)用新型的目的是提供一種太陽(yáng)能驅(qū)動(dòng)的主動(dòng)式空氣采樣器，本實(shí)用新型利用太陽(yáng)能電池板提供電能并加以儲(chǔ)存，驅(qū)動(dòng)小功率直流風(fēng)機(jī)，實(shí)現(xiàn)對(duì)環(huán)境空氣中二噁英的主動(dòng)式米集。
[0004]本實(shí)用新型首先提供了一種風(fēng)機(jī)風(fēng)速測(cè)試裝置，它包括一透明的等臂U形管；所述等臂U形管的水平管上設(shè)有一進(jìn)煙孔；
[0005]所述等臂U形管的兩臂的開口端均連通一 T形三通管，且所述T形三通管的垂直管與所述等臂U形管的兩臂相連通；
[0006]一個(gè)所述T形三通管的一端開口連接一質(zhì)量流量計(jì)。
[0007]利用本實(shí)用新型風(fēng)機(jī)風(fēng)速測(cè)試裝置可測(cè)定小功率直流風(fēng)機(jī)的轉(zhuǎn)速與其流量之間的關(guān)系，可按照如下步驟進(jìn)行:一側(cè)管路給定恒定氣流，其流量可通過氣體體積流量計(jì)讀出；另一側(cè)為待測(cè)風(fēng)機(jī)系統(tǒng)。根據(jù)流體力學(xué)原理，當(dāng)水平管路中有氣流通過時(shí)，縱向管道內(nèi)空氣會(huì)有圖1中箭頭所示方向的運(yùn)動(dòng)趨勢(shì)，而只有兩端流速一致的情況下U形管內(nèi)的空氣才會(huì)因?yàn)閮啥藲鈮合嗟榷３朱o止(可以通過進(jìn)煙孔處煙霧方向判斷)，從而調(diào)節(jié)風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速直至兩端平衡，即可得出風(fēng)機(jī)此時(shí)的流量與氣體體積流量計(jì)的讀數(shù)相等，進(jìn)而可得到風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速與其流量之間的關(guān)系。
[0008]本實(shí)用新型的風(fēng)機(jī)風(fēng)速測(cè)試裝置避免了直接用流量計(jì)測(cè)試風(fēng)機(jī)流量帶來的誤差，因?yàn)橘|(zhì)量流量計(jì)自身存在阻力，解決了流量及壓力都很低的風(fēng)機(jī)無法直接測(cè)試的問題。
[0009]本實(shí)用新型還提供了一種太陽(yáng)能驅(qū)動(dòng)的主動(dòng)式空氣采樣器，它包括采樣箱體、太陽(yáng)能電池板、直流風(fēng)機(jī)、采樣筒、蓄電池和蓄電池充放電管理系統(tǒng)；
[0010]所述太陽(yáng)能電池板設(shè)于所述采樣箱體外；
[0011]所述直流風(fēng)機(jī)、所述采樣筒、所述蓄電池和所述蓄電池充放電管理系統(tǒng)均設(shè)于所述采樣箱體內(nèi)；所述采樣筒的底部為一過濾網(wǎng)，所述采樣箱體的底部設(shè)有一通孔，所述過濾網(wǎng)通過所述通孔與外界相連通；所述直流風(fēng)機(jī)的進(jìn)風(fēng)口與所述采樣筒的開口密封連接，所述直流風(fēng)機(jī)的出風(fēng)口通過設(shè)于所述采樣箱體上的通孔與外界相連通；
[0012]所述蓄電池充放電管理系統(tǒng)分別與所述太陽(yáng)能電池板、所述蓄電池和所述直流風(fēng)機(jī)電連接，用于將所述太陽(yáng)能電池板的發(fā)電量?jī)?chǔ)存于所述蓄電池，以及控制所述蓄電池向所述直流風(fēng)機(jī)供電。
[0013]所述的主動(dòng)式空氣采樣器中，所述主動(dòng)式空氣采樣器包括依次排列的3塊所述太陽(yáng)能電池板，且位于兩端的所述太陽(yáng)能電池板可折疊設(shè)置，這樣在沒有陽(yáng)光的時(shí)候，可以將所述太陽(yáng)能電池板折疊起來放置。
[0014]所述的主動(dòng)式空氣采樣器中，所述太陽(yáng)能電池板與豎直方向呈45°角。
[0015]所述的主動(dòng)式空氣采樣器中，所述直流風(fēng)機(jī)與所述采樣筒通過一變徑接頭進(jìn)行密封鏈接。
[0016]所述的主動(dòng)式空氣采樣器中，所述直流風(fēng)機(jī)的中心軸線與所述采樣筒的中心軸線重合。
[0017]所述的主動(dòng)式空氣采樣器中，所述過濾網(wǎng)為20目?30目不銹鋼網(wǎng)，以濾去空氣中的大顆粒污染物。
[0018]所述的主動(dòng)式空氣采樣器中，所述直流風(fēng)機(jī)與一風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速控制模塊電連接，所述風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速控制模塊控制所述風(fēng)機(jī)的轉(zhuǎn)速恒定，這樣通過恒定所述直流風(fēng)機(jī)的轉(zhuǎn)速，并結(jié)合利用所述風(fēng)機(jī)風(fēng)速測(cè)試裝置得到的風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速與其流量之間的關(guān)系，即可得到其流量，根據(jù)進(jìn)樣時(shí)間即可得到總的進(jìn)樣量。
[0019]本實(shí)用新型中，所述風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速控制模塊包括中央處理器和與之電連接的風(fēng)機(jī)供電模塊，所述中央處理器與所述風(fēng)機(jī)供電模塊均與所述直流風(fēng)機(jī)相連接，所述中央處理器根據(jù)所述直流風(fēng)機(jī)反饋的速度信號(hào)，向所述直流風(fēng)機(jī)輸出控制信號(hào)使所述直流風(fēng)機(jī)的轉(zhuǎn)速恒定；而等達(dá)到采樣量的要求時(shí)，所述中央處理器發(fā)出報(bào)警信號(hào)，同時(shí)所述風(fēng)機(jī)供電模塊停止向所述直流風(fēng)機(jī)供電，所述直流風(fēng)機(jī)停止運(yùn)轉(zhuǎn)。
[0020]本實(shí)用新型具有如下有益效果:
[0021]I)突破了傳統(tǒng)主動(dòng)式空氣采樣裝置野外采樣受外部供電條件的限制；
[0022]2)相比于傳統(tǒng)主動(dòng)式空氣采樣器，該采樣器體積較小，野外采樣攜帶更加便利；
[0023]3)彌補(bǔ)了傳統(tǒng)被動(dòng)式采樣器采樣體積無法準(zhǔn)確獲得的缺點(diǎn)；
[0024]4)使用清潔能源，從而避免對(duì)環(huán)境可能造成的污染。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0025]圖1為本實(shí)用新型風(fēng)機(jī)風(fēng)速測(cè)試裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0026]圖2為本實(shí)用新型太陽(yáng)能驅(qū)動(dòng)的主動(dòng)式空氣采樣器的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0027]圖3為本實(shí)用新型風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速控制模塊的示意圖。
[0028]圖4為利用本實(shí)用新型風(fēng)機(jī)風(fēng)速測(cè)試裝置測(cè)試風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速與采樣流量之間的線性關(guān)系圖。
[0029]圖中各標(biāo)記如下:1等臂U形管、2進(jìn)煙孔、3，4T形三通管、5氣體質(zhì)量流量計(jì)、6采樣箱體、7太陽(yáng)能電池板、8直流風(fēng)機(jī)、9采樣筒、10蓄電池、11蓄電池充放電管理系統(tǒng)、12過濾網(wǎng)、13通孔、14變徑接頭、15出風(fēng)口。
【具體實(shí)施方式】
[0030]下面結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型做進(jìn)一步說明，但本實(shí)用新型并不局限于以下實(shí)施例。
[0031]如圖1所示，本實(shí)用新型提供的風(fēng)機(jī)風(fēng)速測(cè)試裝置包括一透明的等臂U形管1，在該等臂U形管I的水平管上設(shè)有一進(jìn)煙孔2。等臂U形管I的兩臂的開口端分別連通一 T形三通管3和4，且T形三通管3和4的垂直管與等臂U形管I的兩臂相連通。T形三通管3的一端開口連接一氣體質(zhì)量流量計(jì)5。
[0032]利用本實(shí)用新型風(fēng)機(jī)風(fēng)速測(cè)試裝置測(cè)定小功率直流風(fēng)機(jī)的轉(zhuǎn)速與其流量之間的關(guān)系時(shí)，按照如下步驟進(jìn)行:一側(cè)管路給定恒定氣流，其流量可通過氣體體積流量計(jì)讀出；另一側(cè)為待測(cè)風(fēng)機(jī)系統(tǒng)(與直流風(fēng)機(jī)8相連接)。根據(jù)流體力學(xué)原理，當(dāng)水平管路中有氣流通過時(shí)，縱向管道內(nèi)空氣會(huì)有圖1中箭頭所示方向的運(yùn)動(dòng)趨勢(shì)，而只有兩端流速一致的情況下U形管內(nèi)的空氣才會(huì)因?yàn)閮啥藲鈮合嗟榷３朱o止(可以通過進(jìn)煙孔處煙霧方向判斷)，從而調(diào)節(jié)風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速直至兩端平衡，即可得出風(fēng)機(jī)此時(shí)的流量與氣體質(zhì)量流量計(jì)的讀數(shù)相等，進(jìn)而可得到風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速與其流量之間的關(guān)系。
[0033]如圖2所示，本實(shí)用新型提供的太陽(yáng)能驅(qū)動(dòng)的主動(dòng)式空氣采樣器包括采樣箱體6、太陽(yáng)能電池板7 (30W單晶硅光電池板)、直流風(fēng)機(jī)8 (12V DC渦流風(fēng)機(jī))、采樣筒9、蓄電池10 (12V、20Ah鉛酸蓄電池)和蓄電池充放電管理系統(tǒng)11 ;太陽(yáng)能電池板7設(shè)于采樣箱體6夕卜，且與豎直方向呈45°角設(shè)置，共有3塊，為依次排列，且位于兩端的2塊太陽(yáng)能電池板能夠折疊放置。直流風(fēng)機(jī)8、采樣筒9、蓄電池10和蓄電池充放電管理系統(tǒng)11均設(shè)于采樣箱體6內(nèi)。采樣筒9的底部為一過濾網(wǎng)12，該采樣箱體6的底部設(shè)有一通孔13，該過濾網(wǎng)12為20目不銹鋼網(wǎng)，可濾去空氣中的大顆粒污染物。該過濾網(wǎng)12通過通孔13與外界相連通。直流風(fēng)機(jī)8的進(jìn)風(fēng)口與采樣筒的開口通過一變徑接頭14密封連接，且直流風(fēng)機(jī)8的中心軸線與采樣筒9的中心軸線重合；直流風(fēng)機(jī)8的出風(fēng)口 15通過設(shè)于采樣箱體6上的通孔(圖中未示)與外界相連通。
[0034]本實(shí)用新型中，蓄電池充放電管理系統(tǒng)11采用RClO-1型太陽(yáng)能電源單路輸出控制器(北京盛日科技有限公司)，其分別與太陽(yáng)能電池板7、蓄電池10和直流風(fēng)機(jī)8電連接，用于將太陽(yáng)能電池板7的發(fā)電量?jī)?chǔ)存于蓄電池10中，以及控制蓄電池10向直流風(fēng)機(jī)8供電。
[0035]為了能夠使直流風(fēng)機(jī)在負(fù)載狀態(tài)下的轉(zhuǎn)速恒定，將直流風(fēng)機(jī)與風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速控制模塊電連接，如圖3所示，本實(shí)用新型的風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速控制模塊包括中央處理器和與之電連接的風(fēng)機(jī)供電模塊，所述中央處理器與所述風(fēng)機(jī)供電模塊均與所述直流風(fēng)機(jī)相連接，所述中央處理器根據(jù)所述直流風(fēng)機(jī)反饋的速度信號(hào)，向所述直流風(fēng)機(jī)輸出控制信號(hào)使所述直流風(fēng)機(jī)的轉(zhuǎn)速恒定；而等達(dá)到采樣量的要求時(shí)，所述中央處理器發(fā)出報(bào)警信號(hào)，同時(shí)所述風(fēng)機(jī)供電模塊停止向所述直流風(fēng)機(jī)供電，所述直流風(fēng)機(jī)停止運(yùn)轉(zhuǎn)。[0036]使用本實(shí)用新型主動(dòng)式空氣采樣器進(jìn)行采樣時(shí)，首選利用風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速控制模塊和風(fēng)機(jī)風(fēng)速測(cè)試裝置得到直流風(fēng)機(jī)8的轉(zhuǎn)速與其流量之間的關(guān)系，如圖4所示。
[0037]采樣前，將吸附材料PUF裝入采樣筒9中，再將采樣筒9放置于采樣箱體6中，并由變徑接頭14進(jìn)行無縫隙鏈接。打開太陽(yáng)能電池板7，使之面向太陽(yáng)方向。然后將采樣箱體6置于采樣點(diǎn)準(zhǔn)備采樣。
[0038]采樣時(shí)，打開電源開關(guān)(只有一個(gè)電源開關(guān)，外置工作狀態(tài)指示燈，工作中頻閃，停止工作熄滅)，設(shè)定一定轉(zhuǎn)速以保證采樣速率(設(shè)定2000RPM，對(duì)應(yīng)100L/min)，直流風(fēng)機(jī)8開始抽氣，氣流由通孔13進(jìn)入，經(jīng)采樣筒9后由出風(fēng)口 15排出，采樣筒9中吸附材料PUF開始采集空氣污染物；通過蓄電池充放電控制系統(tǒng)11調(diào)整樣品采集時(shí)間，以保證樣品的采樣量。
[0039]采樣后，記錄采樣時(shí)間，并將吸附材料PUF從采樣筒9中取出，用鋁箔包裹后密封保存帶回。將采樣器的太陽(yáng)能電池板7折疊好，斷開蓄電池10，回收并帶回采樣器。
[0040]本實(shí)用新型采樣流量可達(dá)100L/min (帶PUF狀態(tài)下);本實(shí)用新型可在連續(xù)陰雨天不大于72小時(shí)的情況下，可24小時(shí)連續(xù)工作。
【權(quán)利要求】
1.一種太陽(yáng)能驅(qū)動(dòng)的主動(dòng)式空氣采樣器，其特征在于:所述空氣采樣器包括采樣箱體、太陽(yáng)能電池板、直流風(fēng)機(jī)、采樣筒、蓄電池和蓄電池充放電管理系統(tǒng)； 所述太陽(yáng)能電池板設(shè)于所述采樣箱體外； 所述直流風(fēng)機(jī)、所述采樣筒、所述蓄電池和所述蓄電池充放電管理系統(tǒng)均設(shè)于所述采樣箱體內(nèi)；所述采樣筒的底部為一過濾網(wǎng)，所述采樣箱體的底部設(shè)有一通孔，所述過濾網(wǎng)通過所述通孔與外界相連通；所述直流風(fēng)機(jī)的進(jìn)風(fēng)口與所述采樣筒的開口密封連接，所述直流風(fēng)機(jī)的出風(fēng)口通過設(shè)于所述采樣箱體上的通孔與外界相連通； 所述蓄電池充放電管理系統(tǒng)分別與所述太陽(yáng)能電池板、所述蓄電池和所述直流風(fēng)機(jī)電連接，用于將所述太陽(yáng)能電池板的發(fā)電量?jī)?chǔ)存于所述蓄電池，以及控制所述蓄電池向所述直流風(fēng)機(jī)供電。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的主動(dòng)式空氣采樣器,其特征在于:所述主動(dòng)式空氣采樣器包括依次排列的3塊所述太陽(yáng)能電池板，且位于兩端的所述太陽(yáng)能電池板可折疊設(shè)置。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的主動(dòng)式空氣采樣器，其特征在于:所述太陽(yáng)能電池板與豎直方向呈45°角。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的主動(dòng)式空氣采樣器，其特征在于:所述直流風(fēng)機(jī)與所述采樣筒通過一變徑接頭進(jìn)行密封連接。
5.根據(jù)權(quán)利要4所述的主動(dòng)式空氣采樣器，其特征在于:所述直流風(fēng)機(jī)的中心軸線與所述采樣筒的中心軸線重合。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的主動(dòng)式空氣采樣器，其特征在于:所述過濾網(wǎng)為20目?30目不銹鋼網(wǎng)。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的主動(dòng)式空氣采樣器，其特征在于:所述直流風(fēng)機(jī)與一風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速控制模塊電連接，所述風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速控制模塊控制所述風(fēng)機(jī)的轉(zhuǎn)速恒定。
【文檔編號(hào)】G01N1/22GK203745245SQ201320881963
【公開日】2014年7月30日 申請(qǐng)日期:2013年12月30日 優(yōu)先權(quán)日:2013年12月30日
【發(fā)明者】田莉娟, 李東旭, 聶明達(dá), 許福斌, 王穎 申請(qǐng)人:北京普立泰科儀器有限公司