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原文传递一种冰核浓度测量系统及方法

专利名称：	一种冰核浓度测量系统及方法
摘要：	本发明公开的一种冰核浓度测量系统及方法，其测量装置包括测量箱，所述测量箱内设有开口向上的开口腔，所述开口腔下侧内壁内相连通的设有缩颈腔，所述缩颈腔下侧内壁内相连通的设有测量腔，所述开口腔内设有密封装置，本发明基于滤膜‑静力扩散云室法，抽取一定体积的空气，并通过两层筛孔孔径不同的筛板对空气进行筛选，同时筛板处于振动状态可避免冰核嵌入滤孔内导致测量结果偏低，当冰核分别接触到两块不同的筛板后，冰核上会沾上不同的便于检测的试剂，如荧光粉等，通过探头检测空气内的荧光粉的含量可反映冰核的浓度，并且荧光粉颜色不同表示冰核的大小不同，测量时间越长，测量的结果越准确。
专利类型：	发明专利
国家地区组织代码：	北京;11
申请人：	北京市人工影响天气办公室
发明人：	丁德平;毕凯;何晖;马新成;田平;刘全;李睿劼
专利状态：	有效
申请日期：	2019-07-09T00:00:00+0800
发布日期：	2019-09-10T00:00:00+0800
申请号：	CN201910612722.5
公开号：	CN110220829A
分类号：	G01N15/06(2006.01);G;G01;G01N;G01N15
申请人地址：	100089 北京市海淀区紫竹院路44号
主权项：	1.一种冰核浓度测量系统及方法，其测量装置包括测量箱，所述测量箱内设有开口向上的开口腔，所述开口腔下侧内壁内相连通的设有缩颈腔，所述缩颈腔下侧内壁内相连通的设有测量腔；所述开口腔内设有密封装置，所述密封装置可将所述测量腔与所述测量箱外侧连通，所述密封装置也可将所述测量腔与所述测量箱外侧隔离；所述测量腔内设有测量装置，所述测量装置可对所述测量腔内的空气进行冰核浓度的测量；所述测量腔下侧内壁内设有传动装置，所述密封装置转动连接于所述传动装置，所述测量装置通过两条皮带连接于所述传动装置，启动所述传动装置可驱动所述测量装置与所述密封装置；所述测量腔内可滑动的设有活塞，所述活塞与所述传动装置之间通过螺纹连接，所述传动装置可驱动所述活塞滑动，所述活塞向下滑动时可将空气吸入到所述测量腔内；所述缩颈腔左右两侧内壁内对称且固设有气泵，启动所述气泵可将所述开口腔、所述缩颈腔以及所述测量腔内的空气排到所述测量箱外；该方法的技术特征在于：所述气泵先将所述开口腔、所述缩颈腔以及所述测量腔内的空气排到所述测量箱外，此时启动所述传动装置，进而驱动所述密封装置并打开所述开口腔，同时所述传动装置驱动所述活塞快速下降并将空气吸入所述测量腔内，当所述活塞下滑到下极限位置时停止所述传动装置，此时所述密封装置刚好将所述开口腔关闭，在此过程中所述传动装置同时驱动所述测量装置，进而对所述测量腔内的空气进行冰核浓度的测量。 2.如权利要求1所述的一种冰核浓度测量系统及方法，其中，所述传动装置包括设于所述测量腔下侧内壁内的传动腔，所述传动腔内可转动的设有棘轮，所述棘轮内固连有电机轴，所述传动腔下侧内壁内固设有电动机，所述电机轴下端动力连接于所述电动机；所述棘轮后端可啮合的设有从动轮，所述从动轮内固连有悬臂轴，所述悬臂轴上端固连有主动锥齿轮，所述主动锥齿轮左右两端对称且相啮合的设有从动锥齿轮，所述从动锥齿轮远离对称中心一端固连有连接轴；所述传动腔左右两侧内壁内对称的设有皮带槽，所述连接轴远离对称中心一端分别延伸到两侧的所述皮带槽内且固连有大带轮，两条所述皮带下端分别连接于两侧的所述大带轮上，所述皮带上端连接于所述测量装置；其特征在于：启动所述电动机，进而通过所述电机轴带动所述棘轮正转，进而带动所述从动轮转动，进而通过所述悬臂轴带动所述主动锥齿轮转动，进而带动所述从动锥齿轮转动，进而通过所述连接轴带动所述大带轮转动，进而通过所述皮带驱动所述测量装置。 3.如权利要求1与2所述的一种冰核浓度测量系统及方法，其中，所述棘轮上侧可转动的设有小主动齿轮与大主动齿轮，所述大主动齿轮位于所述小主动齿轮上侧，所述小主动齿轮与所述大主动齿轮固连于所述电机轴；所述大主动齿轮左端相啮合的设有小从动齿轮，所述小从动齿轮上端固连有螺杆，所述螺杆上端延伸到所述测量腔内并与所述活塞螺纹连接；所述小主动齿轮左端相啮合的设有大从动齿轮，所述大从动齿轮内固连有长轴，所述螺杆内上下贯通的设有通孔，所述长轴上端穿过所述通孔并连接于所述密封装置，所述小从动齿轮、所述螺杆与所述长轴之间转动连接；所述大主动齿轮与所述小从动齿轮之间为加速传动，所述小主动齿轮与所述大从动齿轮之间为减速传动；其特征在于：启动所述电动机后通过所述电机轴带动所述小主动齿轮以及所述大主动齿轮转动，所述小主动齿轮带动所述大从动齿轮转动，进而通过所述长轴驱动所述密封装置，同时所述大主动齿轮带动所述小从动齿轮转动，进而通过所述螺杆带动所述活塞快速下降。 4.如权利要求2所述的一种冰核浓度测量系统及方法，其中，所述从动轮下端与所述传动腔下侧内壁之间固连有扭簧；其特征在于：当所述棘轮带动所述从动轮转动时，扭转所述扭簧，当所述棘轮不转动时，在所述扭簧的弹力作用下带动所述从动轮反向转动，进而可反向驱动所述测量装置，此时所述从动轮不会带动所述棘轮转动。 5.如权利要求1与2所述的一种冰核浓度测量系统及方法，其中，所述测量装置包括可转动的设于所述大带轮上侧的小带轮，所述皮带上端连接于所述小带轮上，所述大带轮与所述小带轮之间为加速传动；所述小带轮内固连有凸轮轴，所述皮带槽靠近对称中心一侧内壁内设有凹槽，所述凹槽靠近对称中心一侧相连通于所述测量腔，所述凸轮轴靠近对称中心一端延伸到所述凹槽内且固连有凸轮，所述凹槽内上下对称且可滑动的设有连接板，所述连接板靠近对称中心一端相抵于所述凸轮，所述连接板远离对称中心一端分别与所述凹槽上下内壁之间固连有压缩弹簧；左右两侧的所述连接板靠近对称中心一端面之间固连有弧形板，两侧的所述弧形板之间相抵接触，并且所述弧形板远离对称中心一端贴于所述测量腔内壁上；两侧的所述弧形板之间固连有大孔径筛板与小孔径筛板，所述大孔径筛板与所述小孔径筛板上表面以及筛孔内涂有不同颜色的荧光粉，所述大孔径筛板位于所述小孔径筛板上侧，所述大孔径筛板与所述小孔径筛板之间固连有滑块，所述滑块滑动连接于所述长轴；其特征在于：所述大带轮转动并通过所述皮带带动所述小带轮转动，进而通过所述凸轮轴带动所述凸轮转动，进而推动所述连接板上下滑动，进而带动所述弧形板上下滑动，进而带动所述大孔径筛板与所述小孔径筛板上下滑动，所述滑块沿所述长轴上下滑动可避免所述大孔径筛板与所述小孔径筛板倾斜，由于所述大带轮与所述小带轮之间为加速传动，并且所述连接板的滑动幅度很小，进而所述大孔径筛板与所述小孔径筛板在所述测量腔内处于振动状态，进而使空气中的冰核能够充分接触所述大孔径筛板以及所述小孔径筛板，进而使冰核上沾有荧光粉，直径大于所述大孔径筛板筛孔孔径的冰核留于所述大孔径筛板上侧，直径小于所述大孔径筛板筛孔孔径但大于所述小孔径筛板筛孔孔径的冰核留于所述大孔径筛板与所述小孔径筛板之间，直径小于所述小孔径筛板筛孔孔径的冰核留于所述小孔径筛板下侧，沾有所述大孔径筛板上荧光粉的冰核接触到所述小孔径筛板时，颜色会被所述小孔径筛板上的荧光粉覆盖。 6.如权利要求5所述的一种冰核浓度测量系统及方法，其中，所述弧形板靠近对称中心一端固连有第一探头与第二探头，所述第一探头位于所述大孔径筛板上侧，所述第二探头位于所述大孔径筛板以及所述小孔径筛板之间；其特征在于：所述第一探头可测量所述大孔径筛板上侧的沾有所述大孔径筛板上荧光粉的冰核浓度，所述第二探头可测量所述大孔径筛板以及所述小孔径筛板之间的沾有所述小孔径筛板上荧光粉的冰核浓度，由于所述小孔径筛板下侧的冰核直径较小，可忽略不计不参与浓度测量，所述第一探头以及所述第二探头测量的冰核浓度之和为抽取的空气内的冰核浓度，而且可测量出不同直径的冰核浓度，测量时间越长，不同直径的冰核分离的越完全，沾有荧光粉的冰核越多，进而可使测量结果越准确。 7.如权利要求1与2所述的一种冰核浓度测量系统及方法，其中，所述密封装置包括固设于所述开口腔内的固定板，所述固定板内左右对称且上下贯通的设有导气孔，所述固定板内设有齿轮腔，所述长轴上端延伸到所述齿轮腔内且固连有外齿轮，所述外齿轮内设有开口向上的齿形槽，所述齿形槽内可转动的设有传递齿轮，所述传递齿轮可与所述外齿轮啮合，所述传递齿轮右端相啮合的设有内齿轮，所述外齿轮与所述内齿轮之间的转动周期之比为二；所述内齿轮内固连有短轴，所述短轴上端延伸到所述固定板外，所述短轴周面上左右对称且固连有上密封板，所述上密封板下端相抵于所述固定板；所述长轴周面上左右对称且固连有下密封板，所述下密封板上端相抵于所述固定板；其特征在于：所述长轴转动带动所述外齿轮转动，进而带动所述传递齿轮转动，进而带动所述内齿轮转动，进而通过所述短轴带动所述上密封板转动，同时所述长轴带动所述下密封板转动，进而打开所述导气孔，当所述上密封板转动九十度时，所述传递齿轮与所述外齿轮脱离啮合，此时所述长轴带动所述下密封板以及所述外齿轮继续转动，当所述外齿轮重新与所述传递齿轮啮合并可带动所述上密封板转动，当所述下密封板转动一圈时所述上密封板转动半圈，此时重新将所述导气孔关闭。
所属类别：	发明专利