一种大气气溶胶自动采集装置的制造方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及大气科学与环境科学领域，特别涉及一种大气气溶胶自动采集装置，该装置具有采集效率高，便于在多种场合下进行采集的特点。
【背景技术】
[0002]气溶胶是由细小的固体颗粒、液体颗粒或固体和液体颗粒混合，悬浮于气体介质中的一种悬浮体，其对环境、气候和人体健康具有重要的影响。IPCC评估报告指出，在众多的气候变化影响因子中，最不确定和亟待深入认识的是气溶胶的辐射强迫作用。而气溶胶在一定水汽等条件下，转变成云凝结核或者冰核，从而改变云微物理，进一步影响辐射强迫作用。其中大气冰核是云降水物理的基本研宄内容，是人工影响天气作业的基础理论指导，是气候效应的重要影响因素。
[0003]当前对大气气溶胶的采集，国内外大多采用传统的撞击式采集器进行采集，但是对于较小粒径的气溶胶(例如，核模态或者爱根模态气溶胶)收集效率较低，而这些小粒径气溶胶数浓度较高，且能够转换成冰核。若不能完全收集，对冰核的研宄会产生较大误差，影响后续对气候效应的评估。国内外有类似采用高压方法收集大气气溶胶的专利(例如CN101869872A)，但这些方法主要用于移除大气气溶胶，并不是收集后用于气溶胶及其冰核的分析。同时这些收集一般需要人工换膜或者膜片，人工调节流量，对于外场观测采集增大了劳动强度，不适合于气象领域的24小时长期观测。并且由于这种采集需要不断更换膜片，不适用于飞艇或者无人机对低层大气气溶胶的采集。
【发明内容】
[0004]本发明解决的技术问题:针对上述不足，克服现有技术的缺陷，本发明的目的提供一种大气气溶胶自动采集装置，该装置具有采集效率高和便于在多种环境下进行采集的优势。
[0005]本发明的技术方案:一种大气气溶胶自动采集装置，包括气溶胶采集器和控制单元;
其中，气溶胶采集装置包括:
壳体，壳体为立方体或圆柱体，由绝缘材料制成；
采集器盖板，盖于壳体之上；
其中，在壳体内设有采集腔室，采集腔室包括进气管、出气管、电晕、电极针、采集转盘、采集膜片、支撑装置、同步电机和真空泵，进气管和出气管通过采集器盖板通入到采集腔室内，采集转盘设于采集腔室底部，采集转盘上设有膜片仓，在其中心设有中心轴，采集膜片设于采集转盘上的膜片仓内，在采集转盘下部，壳体内侧设有支撑装置，以支撑采集转盘，采集转盘的中心轴与同步电机相连；在采集腔室中部设有电晕，电极针设于电晕之上，针尖朝向采集膜片，与采集膜片的距离为5-50mm;其中，进气管管口距离采集膜片的距离为
10-20_ ;出气管与壳体外部的真空泵相连； 在壳体外部设有高压电发生器，通过高压电线与采集腔室内的电晕相连；
在壳体底部外侧连接一个地线；
控制单元包括微型计算机、气溶胶流量控制器、高压控制器和同步电机控制器，
气溶胶流量控制器与真空泵相连，控制真空泵的开启或关闭，调整气体流量；
高压控制器与高压电发生器相连，控制高压电发生器的开启或关闭，调整电压；
同步电机控制器与同步电机相连，控制同步电机的开启或者关闭，调节旋转时间间隔；
三个控制器分别与微型计算机相连，由微型计算机采集并处理真空泵、高压电发生器和同步电机的数据。
[0006]作为优选，进口管管口距离采集膜片的距离为10mm。
[0007]作为优选，电晕为环形，进气管穿过电晕，朝向采集膜片。
[0008]作为优选，电极针的针尖距离采集膜片的距离为20-25mm。
[0009]作为优选，采集膜片为镜面硅晶片。
[0010]有益效果:本发明提供的大气气溶胶自动采集装置，是利用高压电场的原理，利用高压电发生器产生高压，使得电晕和电极针获得高压，与采集转盘产生高压电场，大气气溶胶经过高压电晕时使之带电，而电极针与采集膜片间存在一个高压电场，使得气溶胶被收集至膜片上。
[0011]当电场达到1KV时，对大气气溶胶(核模态和爱根模态气溶胶)的采集效率可以达到93% ;当电场大于20KV时，对大气气溶胶(核模态和爱根模态气溶胶)的采集效率可以达到100%。完全满足了全部采集大气气溶胶相关研宄。同时，可以根据需要，设定时间，自动更换膜片，采集不同时间段的大气气溶胶，不仅满足了气象领域24小时无人值守观测要求，并且满足了飞艇或无人机遥控采样的要求。采集基质可以选择镜面硅晶片，适合于云室及其云室系统分析冰核机理，也可以选择有机等膜材质的基质收集大气气溶胶，适合于扫描电镜和X荧光等仪器的分析要求。
[0012]当今云降水物理研宄尚不全面深入，本发明可以为云降水物理学科提供基础研宄；而我国是世界上在人工影响天气方面投入最多，开展规模最大的国家，本发明可以为人工影响天气作业研宄提供采样基础服务；同时本发明可以为环境科学全面研宄气溶胶特性提供采样基础服务，为弄清气溶胶的相关特性提供观测资料。
【附图说明】
[0013]图1为本发明一种大气气溶胶自动采集装置的结构示意图。
[0014]图中:1、壳体；2、采集器盖板；3、采集腔室；4、进气管；5、出气管；6、电晕；7、电极针；8、采集转盘；9、采集膜片；10、支撑装置；11、同步电机；12、真空泵；13、高压电发生器；14、地线；
图2为本发明一种大气气溶胶自动采集装置的控制单元示意图。
[0015]图3为采集膜片结构示意图。
[0016]图中:15、膜片仓；16、中心轴。
【具体实施方式】
[0017]为了进一步理解本发明，下面结合实施例对本发明优选实施方案进行描述，但是应当理解，这些描述只是为进一步说明本发明的特征和优点，而不是对本发明权利要求的限制。
[0018]在使用本发明一种大气气溶胶自动采集装置前，按照如下步骤进行:
第一步:在采集前，清洗镜面硅晶片，硅晶片必须清洗干净，否则影响后续气溶胶数据分析；
第二步:放置清洗过的采样片，同时安装好采样装置部分并进行气密性检测；
第三步:接好管路、高压线和信号线，设置好高压电压和采样时间；
第四步:开始采样；
第五步:通过控制单元关闭真空泵和高压发生器，转动采集转盘至下一个采集膜片，通过控制单元再次或关闭真空泵和高压发生器，进行循环采样，并记录相关数据。
[0019]实施例1:
一种大气气溶胶自动采集装置，壳体I为圆柱形，采用半透明聚四氟乙烯材料制成，高80毫米，直径170毫米；电晕6为环形，通过绝缘材料设于采集腔室3内，电极针7为采用0.1毫米，纯度为99.99%的金电极，电极针7数目为6个；采集转盘8材质为铝合金，直径为150毫米；电极针7与采集膜片9的距离为20毫米，采集膜片9的尺寸为直径45