专利名称：飘尘采样仪的制作方法
技术领域：
飘尘采样仪技术领域[0001]本实用新型是一种用于室外移动采集大气飘尘样本，并实现自动遥控升降、遥控开启和关闭采集等功能，主要实现标准人体呼吸高度(平均标准为I. 65米)和呼吸量(7升 /分钟)的移动式定量大气飘尘采样装置。
背景技术：
[0002]目前飘尘的研究主要集中在国外的研究成果上，我国的飘尘污染特点与国外有很大的不同，10微米污染尚未得到有效控制，更何况小于2. 5微米的颗粒物研究与监测，基于人群的大气污染慢性和急性健康效应研究结果更是缺乏，我国应当开展符合本国实际环境和人群特征的大气颗粒物污染健康效应研究。国内各城市都有专业机构进行24小时的大气监测，按照3级体制建立预报，但是这种检测都是区域性的，大范围的预告，比如经常听到的是“海淀区大气污染物为可吸入颗粒物(飘尘)，空气污染指数3级”，还是无法知道马路边、绿化带、操场、大空地、教室内到底飘尘有多少，是有什么变化规律。通过查阅文献资料及咨询中科院大气研究所等科研机构，了解到目前国内外针对飘尘的采集、采样分析设备都十分昂贵，动辄数千元乃至数万元以上，仅仅一台大气采样泵就售价数千元，采集以及观测分析基本上都属于研究所的“专利”，如何能够有一套经济实用的采集装置，使得每一个有志于大气环保观测实验的人能够观测、实验，让能够了解身边的环境飘尘有多少？不同环境飘尘有什么特征和变化？让更多的人为改善大气环境群策群力。由于大气飘尘监测采样设备的过于昂贵，导致了监测的“垄断性”，不能让更多的人参与大气飘尘的监测。发明内容[0003]我利用家里的闲置的、废旧的材料，结合一些简易装置，发明并制作了一套飘尘采样仪，成本不到400元。采样仪的设计标准主要参照正常人体平均采样高度(I. 65米)，以及正常人体呼吸量(7升/分钟)的要求；这套仪器是用于室外移动采集飘尘样本，并实现自动遥控升降、遥控开启和关闭采样等功能。利用此采样仪实现了飘尘的采集；并利用该仪器针对不同环境、植物、采集分析找出抑制飘尘方法的可行性。通过实际实验证明了此飘尘采样仪使用稳定、可靠；对于飘尘的采样完全达到设计目标，也证明自行设计制作飘尘采样仪，取材容易、制作简单、易行，完全能达到实验要求以及专业采集的要求；可以通过此仪器在今后采样和寻找更多的植物、气体、物质能够抑制、吸附飘尘，达到保护环境、改善的目的。[0004]本实用新型提供一种廉价的飘尘采样方案，制作的仪器可自制并普及，对于普通学校、学生、老师、爱好者等观测大气飘尘，群策群力的找出抑制和改善大气环境的实验手段提供了可能。同时也解决了专用设备仪器移动性差的问题。[0005]本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是[0006]一种飘尘采样仪，包括移动可升降拉杆车、电动升降器、真空气泵、控制板(升降遥控接送控制板、气泵遥控开关控制板)、采集收集管(玻璃针筒)、气体采集塑料管、电池。[0007]移动可升降拉杆车是基础移动支架，其拉杆作为电动升降器的可控升降臂；[0008]电动升降器的拉杆与移动可升降拉杆车的拉杆固定，电动升降器控制移动可升降拉杆车拉杆臂的升降；[0009]真空气泵的用途是采集气体；[0010]升降遥控接送控制板是控制电动升降器的升降；[0011]气泵遥控开关控制板是控制气泵的打开和关闭；[0012]采集收集管是IOOml的玻璃针筒，玻璃针筒的注射推进器口是采集气体的采集 Π ；[0013]气体采集塑料管连接采集收集管和气泵；[0014]移动可升降拉杆车的上部是固定住的采集收集管，下部是电池、控制板、真空气泵，下部的所有配件放置在桐木壳中，固定在移动可升降拉杆车上。[0015]一种飘尘采样仪，其特征是遥控电动升降器，使移动可升降拉杆车在I. 3至I. 8 米高度范围内遥控升降。[0016]根据专业飘尘采样样仪器的原理，主要分几个部分收集部分、动力部分、外壳等； 设计的飘尘采样仪也同样分成五个部分[0017]第一部分收集部分，主要由采集收集管和支撑托盘、固定槽、石英膜、垫圈、铁夹、 气体导管、粘贴固定带等组成。采集收集管为IOOml容量的玻璃针筒，针筒的泡沫塑料包装作为其固定槽。固定槽托板固定在移动可升降拉杆车的拉杆顶端，使固定槽内的针筒平行于地面。气体采集口为玻璃针筒的注射推进器口，气体采集塑料管连接采集收集管和真空气泵。石英膜、垫圈、铁夹、粘贴固定带作为辅助设备实现采样膜片的支撑以及气体进入的通道等功能，以固定、稳定的结构和符合标准的进气直径，达到标准收集指标。[0018]第二部分移动及升降部分，主要由移动可升降拉杆车、电动升降器等组成。移动可升降拉杆车实现整套仪器的可移动性，电动升降器达到指定采集高度的目的，移动可升降拉杆车的拉杆与电动升降器的可控升降臂固定在一起，通过可控升降臂的升降控制移动可升降拉杆车拉杆的升降，以平稳的支撑和升降实现固定高度下任意位置的升停。[0019]第三部分动力部分，主要由真空气泵、电池等组成；真空气泵主要实现为第一部分气体进气部件提供采样气体的收集动力，按照专业大气采样泵的进出气标准保证足够的气体采集。电池提供整体电力，气体采样量达到正常成人呼吸量，电池提供连续5天以上的整体仪器采样工作量。[0020]第四部分遥控部分，主要由升降遥控接送控制板、气泵遥控开关控制板组成。升降遥控控制板实现电动升降器拉杆的升降动作，气泵遥控开关控制板实现真空气泵的开启和关闭控制，达到5米以上距离的遥控目的，避免人为因素对采样数据的干扰。[0021]第五部分外壳，主要由遥控板外壳、整体仪器外壳等组成，遥控板外壳起到保护遥控电路板，便于维护和操作的作用，整体仪器外壳起到保护内部部件、美化整体仪器、便于操作等作用。[0022]本实用新型的有益效果是，取材容易，都是选用家庭和基本生活中容易找到物品以及废弃物等组装而成；移动方便，重量轻，整体集成在一起便于携带；组装方便，结构简单，便于个人的业余制作；采集效果好，符合专业级的设计和采样效果、标准，采样高度和采样量级是按照标准设计的。[0023]
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以下结合附图和实施例对本实用新型进一步说明。[0025]图I是本实用新型的电路原理图。[0026]图2是飘尘采样仪第一个实施例的正视构造图。[0027]具体实施方式
[0028]第一部分收集部分[0029]采集收集管主要参照两个选用标准，第一标准是正常人口腔的大小，一般人体口腔直径为50mm、深度10-15mm ;第二标准为专业设计参考标准，当采集量小于5L/分钟时采集口径应小于30mm，大于5L/分钟时应大于30mm，主要是考虑采集膜上样本的密度便于观察和清点。[0030]选用玻璃针筒为采集收集管，气体采集口为玻璃针筒的注射推进器口，。气体采集塑料管连接采集收集管和真空气泵，将装针筒用的泡沫塑料包装中两个凹槽处延内部剪开，两块合在一起组成针筒固定槽，外表面贴上装饰木皮；[0031]支撑托盘选用L型角地旧CD盒，在顶板留空处用粘扣带缝制长长的固定粘扣，用于固定固定槽。[0032]固定槽下有固定的支撑托盘固定在拉杆的拉手外侧，托盘外侧安装长粘扣带，使用移动可升降拉杆车的拉杆上的粘扣带稳固针针筒管固定槽。将一块硬纸板裁成直径为5.6cm的圆，与采集收集管的外管后端相配合，以硬纸板做成的圆心为基点为再做成直径为3.5cm的圆并将其切下，在采集收集管的后端和硬纸板之间放入石英膜，将三部分紧密结合在一起密封。取一根长约80cm的气泵专用气体采集塑料管，一头固定在采集收集管前部的针头上，另一头插入气泵的“ in”孔，两端接口处采用扎带密封，为保证不对针头部分产生过大拉扯力导致针头断裂，顶中部弯管部分固定在升降架顶管固定槽的粘扣带上。[0033]第二部分移动及升降部分[0034]电动升降器选用的是通用经济型汽车全自动天线，实现移动可升降拉杆车的电动控制。[0035]技术指标五节不锈钢天线杆、天线杆长39英寸、安装方便、外置优质微继电器，使用寿命长、安装角度0-30度、工作电压DC12V、电压范围DC10V-14V、工作电流O.7±0· 2A[0036]天线经过测试需要电压12V，起动电流在I. 5A左右，正常工作电流低于1A。除接地线(粗的黑丝屏蔽线，位于天线中部)外三根引线分别是红色-电源线12V、黑色-接地线、绿色-控制线。通电上升和下降的拉力以及天线断电后支撑力大于4Kg，完全能够满足取消拉杆第一节控制后的支撑和拉力要求。[0037]正常控制下，通电(红、黑)，天线完全收回；控制线(绿)接通后天线伸出；根据以上控制原理，在内部引出另一根蓝色接地线，使得控制线(绿、蓝)与电源线(红、黑)分开，以便于控制，将黑色粗接地线剪断不用。[0038]结合组装[0039]将电动升降器的可控升降臂用家庭固定管道用的“U”形卡(又称马鞍卡)固定在移动可升降拉杆车的最下节横梁的正中心，使得电动升降器的可控升降臂与移动可升降拉杆车的拉杆方向保持平行，固定时为避免损伤天线金属结构，垫上旧玩具汽车的轮胎，一方面防滑紧固、另一方面保护电动升降器的可控升降臂；将电动升降器的可控升降臂的升降臂顶部的金属头与移动可升降拉杆车的拉杆顶端固定在一起。整体组合完成。[0040]第三部分动力部分[0041]通过生理学课本所学的知识及查阅的资料，正常成人呼吸16 20次/分钟，每次呼吸气量在500ml左右，那么每分钟呼吸空气量就是8-10L左右。因此选用真空气泵时就要选用接近此量值指标的气泵，另外还要考虑采样收集管口径的大小配比，因为选用的采集收集管口径为40mm，过大的采气量不便于后期采样样本的处理，因此选用了 7L/分钟的专业真空气泵，使得整体设计和实施都处于合理范畴。[0042]选用的真空气泵主要指标如下型号LNAP125、额定电压6/12/24V、额定功率12W、最高扬程15M、最大流量7L/Min、重量146G、外形尺寸74X51 X32MM[0043]选用了 2. 2AH 12V的免维护电池。每次满电基本上能够满足5天以上的实验需要。[0044]另外，由于飘尘采样仪的整体重量较轻，工作环境为I. 3米以上的作业环境，电池的配重对于整个仪器十分重要，近一公斤的重量足以满足在拉杆车底座上的重量配比，保证了仪器升高后的整体稳定性。[0045]3、组装。将气泵固定在移动可升降拉杆车底座底部右侧背板上，用海绵和橡胶垫层进行减震和保护；将电池固定在移动可升降拉杆车底座左侧立式放置，紧贴电动升降天线，对天线也起到了限制移动的作用。[0046]第四部分遥控部分[0047]根据设计要求，遥控部分主要由升降遥控控制板、气泵遥控开关控制板组成；升降遥控控制板实现电动升降器控制拉杆的升降动作，气泵遥控开关控制板实现真空气泵的开启和关闭控制，达到5米以上距离的遥控目的，避免人为因素对采样数据的干扰。[0048]升降遥控接收控制部分采用旧的两通道的玩具汽车的遥控器以及车上控制接收控制板，将控制玩具汽车前进后退的通道控制线连接继电器控制升降器的升降，将控制玩具汽车左右的通道控制线连接继电器控制升降器电源的通断。[0049]将此遥控接收板固定在移动可升降拉杆车底座的一壳体内，与电动升降器的可控升降臂及电源连接，壳体固定在拉杆的底座上。[0050]由于遥控汽车的无线发射和接受频率为40MHz，决定了遥控距离为5米以上10米以内，这已足够，因为人为对于大气采集的影响只要在2米以外即可。[0051]拆下两通道的玩具汽车遥控器的车上控制板，将控制玩具汽车前进后退的通道控制线连接继电器控制升降器的升降，将控制玩具汽车左右的通道控制线连接继电器控制升降器电源的通断。并将电路板安装在一壳体中，连接接线并做好接插件的安装。[0052]气泵遥控器选用遥控车库门的简易单路遥控器，控制方式采用自锁或者互锁方式 (自锁方式为遥控器一个按键，按动一下开启、再按动一下关闭；互锁方式为遥控器两个按键，按动开启键开启、按动关闭键关闭)。遥控距离为10米,满足仪器设计需求。[0053]技术参数工作电压DC12V、工作电流 8. 2mA、接收频率315/433MHZ、接收灵敏度一 ％DB、编码类型固定、编码方式焊盘、工作方式点动，互锁、自锁、最大负载7A、 尺寸 40*39*17MM。[0054]将气泵遥控器与气泵连接，用遥控器控制气泵的开关。将塑料软管与气泵链接，进气孔与采集器的针筒连接，出气孔软管预留20厘米长。[0055]第五部分外壳[0056]主要由遥控板外壳、整体仪器外壳等组成，遥控板外壳起到保护升降遥控接送控制板和气泵遥控开关控制板，便于维护和操作的作用，整体仪器外壳起到保护内部部件、美化整体仪器、便于操作等作用。[0057]遥控装置的外壳，采用成品大小合适的塑料外壳经过局部加工而成。[0058]整体设备外壳采用跆拳道练习用的桐木板，木质感好、木质松软易于加工。根据整体仪器内部设备布局，做外围包裹，很好的保护仪器内部各单元的稳固和支撑。前部设计平开门，便于开启维护内部各单元。
权利要求1.一种飘尘采样仪，包括移动可升降拉杆车、电动升降器、真空气泵、含遥控器的升降遥控接送控制板、含遥控器的气泵遥控开关控制板、采集收集管、气体采集塑料管、电池，其特征在于移动可升降拉杆车是基础移动支架，其可在外力牵引下在平面上自由移动，并具有向上可升降的拉杆，该拉杆与电动升降器的可控升降臂固定在一起；电动升降器具有可升降的可控升降臂，并通过可控升降臂的升降控制移动可升降拉杆车拉杆的升降；真空气泵用于采集气体；升降遥控接送控制板用于遥控电动升降器可控升降臂的升降；气泵遥控开关控制板用于遥控气泵的打开和关闭；采集收集管是IOOml容量的玻璃针筒，其通过气体采集塑料管连接真空气泵，并通过玻璃针筒的注射推进器口采集气体到真空气泵；其中，采集收集管设置在移动可升降拉杆车的拉杆顶端，电池、升降遥控接送控制板、 气泵遥控开关控制板、真空气泵放置在移动可升降拉杆车的下部，下部的所有配件置于固定在移动可升降拉杆车上的一壳体中。
专利摘要一种遥控升降到正常人体呼吸高度(1.65米)、遥控采集人体正常呼吸量(7升/分钟)的飘尘采样仪。它是在遥控板控制电动升降机的控制下遥控移动栏杆车的升降，将采集管送到指定高度进行飘尘采样；并通过遥控板控制真空采样泵的开关，遥控采样的起始和停止，避免人体对采样的影响。飘尘采样仪的制作容易、取材方便，都是选用常见的物品制作而成，成本低廉，易于业余制作，重量轻便，易于携带，使用以多种场合的飘尘采集，采集效果符合实验和大气监测标准要求。
文档编号G01N1/24GK202748252SQ20112037214
公开日2013年2月20日 申请日期2011年10月8日 优先权日2011年10月8日
发明者李桐 申请人:李桐, 马丽霞, 李修齐