一种降雨器的制造方法
【专利摘要】本发明公开了一种降雨器，属于人工降雨模拟领域。所述降雨器包括：安装板、垂直设置在安装板上的多组针头、水箱、分别连接所述多组针头和所述水箱的多组管道、分别设置在所述多组管道上的多个流量阀、与所述多个流量阀电连接的控制器；所述多组针头按矩阵分布，所述多组针头中的每组针头包括多个针头，所述每组针头均匀分布在所述安装板上，所述每组针头中的多个针头的直径相等，所述多组针头中的各组针头的直径不相等。不同针头对应不同大小的雨滴，可以实现模拟降雨的精准控制。
【专利说明】
一种降雨器
技术领域
[0001] 本发明涉及人工降雨模拟领域，特别涉及一种降雨器。
【背景技术】
[0002] 降雨器是模拟自然降雨的系统，用于在一定范围内进行模拟自然降雨，可调节雨 滴的大小和降雨量，应用于降雨及降雨影响等领域的研究，例如研究土壤侵蚀和降雨密度 的关系、不同土壤类型的潜在侵蚀机理和土壤侵蚀的可能的保护措施等。
[0003] 降雨器主要包括水箱、管道、喷头和流量调节单元，水箱通过管道与喷头连接，流 量调节单元用于控制喷头的流量。为了使降雨器能够模拟不同大小的雨滴降落，现有降雨 器主要是通过控制喷头的形状和压力产生降雨，但是这样会使得喷头结构复杂，且雨滴大 小控制精度低。
【发明内容】
[0004] 为了解决现有技术的问题，本发明实施例提供了一种降雨器。所述技术方案如下：
[0005] 本发明实施例提供了一种降雨器，所述降雨器包括：
[0006] 安装板、垂直设置在所述安装板上的多组针头、水箱、分别连接所述多组针头和所 述水箱的多组管道、分别设置在所述多组管道上的多个流量阀、与所述多个流量阀电连接 的控制器；
[0007] 所述多组针头按矩阵分布，所述多组针头中的每组针头包括多个针头，所述每组 针头均匀分布在所述安装板上，所述每组针头中的多个针头的直径相等，所述多组针头中 的各组针头的直径不相等。
[0008] 在本发明实施例的一种实现方式中，所述降雨器还包括多个出水分配器，所述每 组针头与一个所述出水分配器的出口连接，所述出水分配器的入口与所述水箱连接。
[0009] 在本发明实施例的另一种实现方式中，所述多组管道中的每组管道包括多个第一 管道和一个第二管道，所述第一管道的两端连接所述针头与所述出水分配器的出口，所述 第二管道连接所述出水分配器的入口与所述水箱，所述流量阀设置在所述第二管道上。
[0010] 在本发明实施例的另一种实现方式中，所述针头为双孔针头，所述双孔针头包括 外管和设置在所述外管内的内管，所述内管与所述水箱连接，所述外管用于连接喷气装置。
[0011] 在本发明实施例的另一种实现方式中，所述外管和所述内管同轴设置，且所述外 管的长度小于所述内管的长度。
[0012] 在本发明实施例的另一种实现方式中，所述喷气装置包括气源、分别连接所述多 组针头和所述气源的多组气体通道、分别设置在所述多组气体通道上的多个脉冲阀，所述 脉冲阀与所述控制器电连接。
[0013] 在本发明实施例的另一种实现方式中，所述喷气装置还包括多个气体分配器，所 述每组针头与一个所述气体分配器的出口连接，所述气体分配器的入口与所述气源连接。
[0014] 在本发明实施例的另一种实现方式中，所述多组气体通道中的每组气体通道包括 多个第一气体通道和一个第二气体通道，所述第一气体通道的两端连接所述针头与所述气 体分配器的出口，所述第二气体通道连接所述气体分配器的入口与所述气源，所述脉冲阀 设置在所述第二气体通道上。
[0015] 在本发明实施例的另一种实现方式中，所述喷气装置还包括分别设置在所述多组 气体通道上的多个减压阀，所述减压阀与所述控制器电连接。
[0016] 在本发明实施例的另一种实现方式中，所述降雨器还包括可在水平面的两个相互 垂直的方向移动的移动平台，所述安装板设置在所述移动平台上。
[0017] 本发明实施例提供的技术方案带来的有益效果是：
[0018] 通过在安装板上设置多组针头，每组针头分别与水箱连接，从而实现模拟降雨，由 于多组针头按矩阵分布，多组针头中的每组针头包括多个针头，且每组针头均匀分布在安 装板上，每组针头中的多个针头的直径相等，多组针头中的各组针头的直径不相等，这样在 进行降雨时，只需要通过流量阀来控制不同组的针头进行降雨，不同针头对应不同大小的 雨滴，针头无需复杂设计，雨滴大小控制精准。
【附图说明】
[0019] 为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使 用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于 本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他 的附图。
[0020] 图1是本发明实施例提供的一种降雨器的结构示意图；
[0021 ]图2是本发明实施例提供的针头分布示意图；
[0022]图3是本发明实施例提供的针头结构示意图。
【具体实施方式】
[0023]为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明实施方 式作进一步地详细描述。
[0024]图1是本发明实施例提供的一种降雨器的结构示意图，参见图1，该降雨器包括： [0025]安装板10、垂直设置在安装板10上的多组针头20、水箱30、分别连接多组针头20和 水箱30的多组管道40、分别设置在多组管道40上的多个流量阀50、与多个流量阀50电连接 的控制器60;
[0026] 多组针头20按矩阵分布，多组针头20中的每组针头20包括多个针头20,每组针头 20均匀分布在安装板10上，每组针头20中的多个针头20的直径相等，多组针头20中的各组 针头20的直径不相等。
[0027] 其中，多组针头20形成的液滴直径与实验的雨滴谱中液滴（也即雨滴）的直径对 应。具体地，同组针头20形成的液滴直径相同，且每个针头可以在一个范围内连续形成不同 大小的液滴，因此直径大小相近的针头20所形成的液滴存在直径重叠部分。
[0028] 例如：1号针头20形成的液滴直径为0.2-0.5mm，2号针头20形成的液滴直径为0.4-1.0mm，3号针头20形成的液滴直径为0.8-1.5mm;对于每组针头20,通过流量控制和压缩空 气脉冲频率获得精确的液滴直径，例如1号针头20通过改变流量和压缩空气频率形成 0.2mm，0.25mm，0.3mm，0.35mm等。具体针头分组可以按照下表进行：
[0030]在本发明实施例中，各组针头20的数量可以不相同。如图2所示，1号针头20的数量 明显多于2号针头20,因为降雨过程中小雨滴的密度大于大雨滴的密度，所以这样设计可以 让降雨器能够更真实的模拟降雨。
[0031]其中，管道40可以为软管，例如橡胶管。
[0032] 其中，控制器60包括但不限于可编程逻辑控制器（Programmab 1 e Logi C Controller，简称PLC)、单片机等具有控制可能的器件或设备。
[0033] 在本发明实施例中，降雨器还包括多个出水分配器70,每组针头20与一个出水分 配器70的出口连接，出水分配器70的入口与水箱30连接。
[0034] 在本发明实施例中，多组管道40中的每组管道40包括多个第一管道401和一个第 二管道402，第一管道401的两端连接针头20与出水分配器70的出口，第二管道402连接出水 分配器70的入口与水箱30，流量阀50设置在第二管道402上。
[0035]水箱30的底部设有多个出水孔，其数量与针头20的分组数相同，每个出水孔接流 量阀50,每个流量阀50接出水分配器70的入口，出水分配器70每个出口接针头20,控制器60 利用流量阀50控制针头20的出水流量，针头20出水流量为液滴体积乘以液滴频率。
[0036] 在本发明实施例中，针头20为双孔针头20,双孔针头20包括外管201和设置在外管 201内的内管202,内管202与水箱30连接，外管201用于连接喷气装置。
[0037]如图3所示，外管201和内管202均为漏斗结构，方便管道接入和液滴产生。
[0038]在本发明实施例中，外管201和内管202同轴设置，且外管201的长度小于内管202 的长度。
[0039]在本发明实施例中，喷气装置包括气源80、分别连接多组针头20和气源80的多组 气体通道90、分别设置在多组气体通道90上的多个脉冲阀100,脉冲阀100与控制器60电连 接。
[0040]其中，多组气体通道90可以为软管，例如橡胶管。
[0041 ]在本发明实施例中，喷气装置还包括多个气体分配器110，每组针头20与一个气体 分配器110的出口连接，气体分配器110的入口与气源80连接。
[0042] 在本发明实施例中，多组气体通道90中的每组气体通道90包括多个第一气体通道 901和一个第二气体通道902,第一气体通道901的两端连接针头20与气体分配器110的出 口，第二气体通道902连接气体分配器110的入口与气源80，脉冲阀100设置在第二气体通道 902 上。
[0043]在本发明实施例中，喷气装置还包括分别设置在多组气体通道90上的多个减压阀 120，减压阀120与控制器60电连接。
[0044]减压阀120与气源80相连，其数量与针头20分组数相同，每个减压阀120接脉冲阀 100，每个脉冲阀100接气体分配器110，气体分配器110每个出口接针头20外孔，控制器60利 用脉冲阀100控制针头20喷气频率，控制器60利用减压阀120控制脉冲阀100喷气压力，使针 头20的水流形成稳定的液滴并落下，脉冲阀频率与液滴频率相同.流量相同的情况下喷气 频率越快，液滴越小，流出的水总体积不变，液滴体积和喷气频率成反比，因此通过喷气装 置结合流量阀50控制液滴体积和密度。
[0045] 在本发明实施例中，降雨器还包括可在水平面的两个相互垂直的方向移动的移动 平台130，安装板10设置在移动平台130上。
[0046] 具体地，移动平台130可以在xy平面（由相互垂直设置的x轴和y轴构成的水平面） 内水平移动，其具体可以包括平台及带动平台分别在x方向和y方向运动的两台步进电机， 通过在xy平面内水平移动改变针头20位置，从而使雨滴在不同位置落下。
[0047]进一步地，水箱40顶部设有一个进水孔，进水孔经过水箱流量阀140与水源连接， 水箱40顶部设有一个进气孔，进气孔经过水箱减压阀150与气源80连接，控制器60通过水箱 流量阀140控制水箱40进水量等于水箱40出水量，控制器60通过水箱减压阀150控制水箱40 内压力稳定。
[0048] 本发明实施例通过在安装板上设置多组针头，每组针头分别与水箱连接，从而实 现模拟降雨，由于多组针头按矩阵分布，多组针头中的每组针头包括多个针头，且每组针头 均匀分布在安装板上，每组针头中的多个针头的直径相等，多组针头中的各组针头的直径 不相等，这样在进行降雨时，只需要通过流量阀、水箱减压阀和脉冲阀来控制不同组的针头 进行降雨，不同针头对应不同大小的雨滴，针头无需复杂设计，雨滴大小控制精准;每个针 头在一定范围内形成任意直径的液滴，可以减少针头分组数;针头内管直径较大，防止针头 堵塞。
[0049] 以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和 原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
【主权项】
1. 一种降雨器，其特征在于，所述降雨器包括： 安装板、垂直设置在所述安装板上的多组针头、水箱、分别连接所述多组针头和所述水 箱的多组管道、分别设置在所述多组管道上的多个流量阀、与所述多个流量阀电连接的控 制器； 所述多组针头按矩阵分布，所述多组针头中的每组针头包括多个针头，所述每组针头 均匀分布在所述安装板上，所述每组针头中的多个针头的直径相等，所述多组针头中的各 组针头的直径不相等。2. 根据权利要求1所述的降雨器，其特征在于，所述降雨器还包括多个出水分配器，所 述每组针头与一个所述出水分配器的出口连接，所述出水分配器的入口与所述水箱连接。3. 根据权利要求2所述的降雨器，其特征在于，所述多组管道中的每组管道包括多个第 一管道和一个第二管道，所述第一管道的两端连接所述针头与所述出水分配器的出口，所 述第二管道连接所述出水分配器的入口与所述水箱，所述流量阀设置在所述第二管道上。4. 根据权利要求1所述的降雨器，其特征在于，所述针头为双孔针头，所述双孔针头包 括外管和设置在所述外管内的内管，所述内管与所述水箱连接，所述外管用于连接喷气装 置。5. 根据权利要求4所述的降雨器，其特征在于，所述外管和所述内管同轴设置，且所述 外管的长度小于所述内管的长度。6. 根据权利要求4所述的降雨器，其特征在于，所述喷气装置包括气源、分别连接所述 多组针头和所述气源的多组气体通道、分别设置在所述多组气体通道上的多个脉冲阀，所 述脉冲阀与所述控制器电连接。7. 根据权利要求6所述的降雨器，其特征在于，所述喷气装置还包括多个气体分配器， 所述每组针头与一个所述气体分配器的出口连接，所述气体分配器的入口与所述气源连 接。8. 根据权利要求7所述的降雨器，其特征在于，所述多组气体通道中的每组气体通道包 括多个第一气体通道和一个第二气体通道，所述第一气体通道的两端连接所述针头与所述 气体分配器的出口，所述第二气体通道连接所述气体分配器的入口与所述气源，所述脉冲 阀设置在所述第二气体通道上。9. 根据权利要求6所述的降雨器，其特征在于，所述喷气装置还包括分别设置在所述多 组气体通道上的多个减压阀，所述减压阀与所述控制器电连接。10. 根据权利要求1至9任一项所述的降雨器，其特征在于，所述降雨器还包括可在水平 面的两个相互垂直的方向移动的移动平台，所述安装板设置在所述移动平台上。
【文档编号】B05B12/06GK106000707SQ201610472371
【公开日】2016年10月12日
【申请日】2016年6月23日
【发明人】卢俊辉
【申请人】江汉大学