专利名称：观测云雾粒子的自动取样装置的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及气象设备类，特别涉及观测云雾粒子的自动取样装置，尤指一种 由单片机控制的、自动连续观测云雾粒子的自动取样装置。
背景技术：
随着气候的变化和人类活动对气候的影响，突发性、极端自然灾害越来越频发，人 们为应对气象灾害，需要了解、认识自然规律，进一步掌握并利用自然规律来为人类服务。为了战胜干旱、洪涝、雨雪、大雾等气象灾害，首先要了解、认识云雾及其中雨雪、 冰雹降水物的宏微观结构，生成机理和生命史，在掌握其规律的基础上，进行人工增水 (雨、雪)、防雹、生消云雾等人工影响天气的活动。大气物理工作者除对自然云雨进行观测 外，还在地面室内研制了模拟自然云雾的各种云室，利用云室对人工影响天气的催化剂进 行了实验研究。对云雾粒子的观测取样方法也进行了多方面的探索，如糖液法、胶片法、油 膜法、光固树脂法等。以上方法有的比较简单，如油膜法，但不方便。又如光固树脂法，虽可 保存样品形貌结构，但涂树脂难均勻。而且还需用紫外线冷光源照射。目前普遍采用医用载玻片直接取样，观测读数，但观测时，用手直接拿取玻璃取样 片时很费劲，而且人体、手温和环境对取样片会造成污染等不利影响。
实用新型内容由于云雾粒子尺度是微米级，用肉眼和普通仪器难于观测，本实用新型的目的在 于提供一种观测云雾粒子的自动取样装置，使得取样片自动输送，同时采用显微镜头放大， 然后进行摄录和录像，再输入计算机中保存、整理和分析，实现了自动观测；同时，解决了自 然云雾和对人工影响天气催化剂性能检测时，常规取样设备样品易受污染，效率低，以及不 能自动连续取样的不足。本实用新型的技术方案是观测云雾粒子的自动取样装置是由取样片匣、取样 片输送导管、输片机、冷却系统、显微观测摄录设备、电源、取样片框和取样片组成。其中取样片匣中装有上百个取样片框，其每个取样片框装有一取样片，取样片框的底 部设置有足以将装入其中的取样片框及其取样片弹起的板簧，保持取样片框及其取样片最 顶部的一张始终处于取样片输送导管输送水平面上；取样片匣的顶部位置与取样片输送导管的隧道进口底平面连通，并由输片机中涡 轮蜗杆减速机的驱动，使取样片框连同取样片进入取样片输送导管的隧道，以及输送到显 微观测摄录设备的下部，供观察人员观测；取样片框设有可容置取样片的方框孔，其两侧长边设有左齿条和右齿条，其中一 侧边上的齿条与输片机中涡轮蜗杆减速机驱动轴上的齿轮啮合；两短边的端头设有前框 榫、后框榫和前框卯、后框卯，卯、榫可以互相咬合，也可以脱离，在取样片框输送过程中处 于相互咬合状态，使前后取样片框互相连接成一体，涡轮蜗杆减速机在步进电机的驱动下， 使取样片框和其中的取样片，在取样片输送导管中按单片机的指令运行，直至完成显微观测摄录设备的观测；而在取样片匣中和完成观测后处于分离状态。输片机中单片机中存储有步进电动机的工作程序，通过该程序控制取样片框和其 中的取样片的运行速度及其暴露时间。冷却系统的制冷器件采用可连续制冷的半导体制冷片，其冷媒为水或乙二醇。显微摄录设备是由可观测到云雾中微米级冰雪晶、水滴尺度的大小、形貌、结构的 显微镜头、摄录机、计算机和电源所组成。本实用新型各部分的具体组成取样片匣由匣壳、匣胆、保温层、托板、板簧，套带、锁扣、定位卯所组成。取样片为医用载玻片，为公示商品，也可自制。取样片框用于容置取样片。取样片输送导管包括送片导管、进片口、取样窗口和保温层；取样片输送导管用于取样片框及其取样片的输送，是一个被保温层包裹的隧道， 在导管的一端开有取样片进口和上面的取样片取样窗口、且窗口的内界尺寸小于进口，使 取样片框不能移出送片导管，中间是取样片输送导管的隧道部分，并且外部设有保温层。在 导管的另一端上面也开有观测窗口，下面与冷却系统相连接，以使取样片始终保持恒定的 温度。输片机，是由步进电机、涡轮蜗杆减速机、单片机、直流稳压电源所组成。冷却系统，是用来提供和保证取样片框的恒定温度，亦即提供一个如同室外同样 的环境温度，保证其被观测的取样片上的冰雪晶样品不受外界环境高温而融化变形消失， 亦即保证被观测的物质在观测期间保持原有的形态，是由半导体制冷片、直流稳压电源、散 热器、水槽、水泵、水管、电源和冷媒组成，冷媒为水或乙二醇。显微摄录设备置于取样片输送导管的出口端观测窗口的上方，对取样片上的样品 进行摄录、保存和资料的整理分析。电源提供各部分电力，输片机和冷却系统电源为直流稳压电源。本实用新型的优点在于，该装置结构简单、操作方便，可自动(也可手动)、连续长 时间取样观测，对观测云雾的起伏微结构和人工影响天气催化剂的成核速率、核化时间、快 核、慢核的研究进行，并都可提高观测质量和资料的准确性、可靠性。减少取样片上的样品 受外界环境和人为的污染影响。耗电少、经济适用。同时解决了自然云雾和对人工影响天气 催化剂性能检测时，常规取样设备样品易受污染，效率低，以及不能自动连续取样的不足。
图1为本实用新型的结构方框示意图。图2为本实用新型的取样片框的结构示意图。图3为本实用新型的取样片匣主剖视图示意图。图4为本实用新型的取样片匣侧视图示意图。图5为本实用新型的取样片输送导管示意图。图6为本实用新型的取样片输送导管剖视图示意图。图7为本实用新型的输片机示意图。图8为本实用新型的冷却系统组成示意图。[0032]图9为本实用新型的显微摄录设备示意图。
具体实施方式
本实用新型各部分系统装置包括的零件及其含义如下取样片匣1，锁扣12，框带13，定位卯14，片匣外壳15，片匣内胆16，托板17，板簧 18，保温层19。取样片输送导管2，观测窗口 21，隧道出口 22，隧道壁23，隧道24，保温层25，隧道 进口 26，取样窗口 27，取样片进口 28。输片机3，涡轮蜗杆减速机31，步进电机32，单片机33，电源34。制冷装置4，稳压直流电源41、半导体制冷片42、散热器43、回水管44、冷媒45、进 水管46、水槽47，水泵48。显微观测摄录设备5，显微镜头51，电源52，摄录机53，计算机54。电源6。取样片框7，前框榫71，前框卯72，边框73，方框孔74，左齿条75，后框卯76，后框 榫77，右齿条78。取样片8。下面就本实用新型的具体实施方式
说明如下如附图1所示，本实用新型观测云雾粒子的自动取样装置是由取样片匣1、取样 片输送导管2、输片机3、冷却系统4、显微观测摄录设备5、电源6、取样片框7和取样片8所 组成。取样片匣1中装有上百个取样片框7，其每个取样片框装有一取样片8，取样片框 7的底部设置足以将装入其中的取样片框及其取样片弹起的板簧18，保持取样片框及其取 样片最顶部的一张始终处于取样片输送导管2输送水平面上；取样片匣1的顶部位置与取 样片输送导管2的隧道进口 26底平面连通，并由输片机3中涡轮蜗杆减速机31的驱动，使 取样片框连同取样片进入取样片输送导管2的隧道24，以及输送到显微观测摄录设备5的 下部，供观察人员观测。如附图2所示，为取样品框的结构示意图，是由前框榫71，前框卯72，边框73，方框 孔74，左齿条75，后框卯76，后框榫77和右齿条78组成。其中前框榫71与后框卯76的梯 形尺寸相同，并有一定的配合间隙，以保证取样片框互相咬合；方框孔74的尺寸与取样片8 的尺寸相同，并有一定的配合间隙，以保证取样片8镶在取样片框7内框中，而且取样片框7 和取样片框8的厚度相同，以保证取样片框7及其取样片8能在取样片输送导管2中自由 移动。左齿条75或右齿条78其中的一侧齿与输片机3中涡轮蜗杆减速机31上的驱动齿 轮(图中未示出)相啮合。以使涡轮蜗杆减速机31在步进电机32的驱动下，使取样片框 7和其中的取样片8在取样片输送导管2中按单片机33的指令运行，进行观测取样。如附图3和附图4所示，为取样片匣剖视图示意图和取样片匣侧视图示意图。取 样片匣1由锁扣12、框带13、定位卯14、片匣外壳15、片匣内胆16、托板17、板簧18和保温 层19所组成。其中锁扣12是将取样片匣上框带13套在取样片输送导管2上并起锁紧作 用；在取样片匣1的顶部平面与取样片输送导管2的输送底平面连通，定位卯14进行限位； 片匣外壳15与片匣内胆16之间的空隙填充保温层19，保护取样片8不受外界环境的影响； 片匣内胆16，下部装有供取样片框7连同取样片8升起的板簧18，在板簧18上有托举取样片框7和取样片8的托板17，在托板17上可放上百个取样片框7及其取样片8。如附图5和附图6所示，为本实用新型的取样片输送导管图示意图和取样片输送 导管剖视图示意图。取样片输送导管2是由观测窗口 21、隧道出口 22、隧道壁23、隧道24、 保温层25、隧道进口 26、取样窗口 27和取样片进口 28构成。取样片框7和其中的取样片 8，从取样片匣1中，经取样片进口 28，进入取样片输送导管2中；通过取样片输送导管2上 方的取样窗口 27进行取样，取样结束后，输片机3驱动样片框7和其中的取样片8，经取样 片输送导管2隧道进口 26，进入取样片输送导管2的隧道24中，取样片8上的样品被保护 起来，而不受外界环境的污染影响。同时取样片框7和其中的取样片8在输片机3的驱动 下经过导管2的隧道24，从隧道出口 22到观测窗口 21，然后由显微观测摄录设备5进行观 测摄录、保存样品资料。如附图7所示，为本实用新型的输片机示意图。取样片输送导管2设有一供取样 片框7通过的通道，以便取样片框在此通道上运行，其中每个取样片框的两个侧面设有左 齿条75和右齿条78，其中一侧边的齿条与涡轮蜗杆减速机31驱动轴上的齿轮啮合，而带动 取样片框步进式前进，输片机3中的单片机33中存储有步进电动机32的工作程序，其运行 速度和暴露时间是操作人员通过单片机33控制其步进电机32实现的。如附图8所示，为本实用新型的冷却系统组成示意图。其由稳压直流电源41、半导 体制冷片42、散热器43、回水管44、冷媒45、进水管46、水槽47和水泵48组成。该冷却系 统是为观测取样片11上的冰雪晶样品，提供低温，保障样品不消融。其制冷器件是由半导 体制冷片42通直流电后，上面制冷、下面发热、通过水槽中水泵48把循环水泵入散热器43 中带走制冷片的热量、保障半导体制冷片制冷正常进行。如附图9所示，显微摄录设备5，它是由显微镜头51，电源52，摄录机53和计算机 54所组成；电源52为摄录机53和计算机54供电；显微镜头51是将取样片8上取到的微 小冰雪晶、水滴样品放大，以便摄录机53进行拍照、录像，保存冰雪晶、水滴的图像；计算机 54是将摄录机53取得的资料进一步整理分析，同时也可现场适时显示观测到的冰雪晶、水 滴样品的图像，以便选取需要的图像资料进行保存和处理。电源6提供各部分电力，输片机和冷却系统电源为直流稳压电源。
权利要求一种观测云雾粒子的自动取样装置，其特征在于包括取样片匣(1)、取样片输送导管(2)、输片机(3)、冷却系统(4)、显微观测摄录设备(5)、电源(6)、取样片框(7)和取样片(8)，其中取样片匣(1)中装有上百个取样片框(7)，其每个取样片框(7)内装有一取样片(8)，取样片框(7)的底部设置有足以将装入其中的取样片框(7)及其取样片(8)弹起的板簧(18)，保持取样片框(7)及其取样片(8)最顶部的一张始终处于取样片输送导管(2)输送水平面上；取样片匣(1)的顶部位置与取样片输送导管(2)的隧道进口(26)底平面连通，并由输片机(3)中涡轮蜗杆减速机(31)的驱动，使取样片框(7)连同取样片(8)进入取样片输送导管(2)的隧道(24)，以及输送到显微观测摄录设备(5)的下部，供观察人员观测。
2.依据权利要求1所述的观测云雾粒子的自动取样装置，其特征在于取样片框(7) 设有可容置取样片(8)的方框孔(74)，其两侧长边设有左齿条(75)和右齿条(78)，其中一 侧边上的齿条与输片机(3)中涡轮蜗杆减速机(31)驱动轴上的齿轮啮合；两短边的端头 设有前框榫(71)、后框榫(77)和前框卯(72)、后框卯(76)，卯、榫可以互相咬合，也可以脱 离，在取样片框输送过程中处于相互咬合状态，使前后取样片框互相连接成一体，涡轮蜗杆 减速机(31)在步进电机(32)的驱动下，使取样片框(7)和其中的取样片(8)，在取样片输 送导管(2)中按单片机(33)的指令运行，直至完成显微观测摄录设备的观测；而在取样片 匣(1)中和完成观测后处于分离状态。
3.依据权利要求1所述的观测云雾粒子的自动取样装置，其特征在于输片机(3)中 单片机(33)中存储有步进电动机(32)的工作程序，通过该程序控制取样片框(7)和其中 的取样片(8)的运行速度及其暴露时间。
4.依据权利要求1所述的观测云雾粒子的自动取样装置，其特征在于冷却系统的制 冷器件是可连续制冷的半导体制冷片(42)，其冷媒(54)为水或乙二醇。
5.依据权利要求1所述的观测云雾粒子的自动取样装置，其特征在于显微摄录设备 (5)是由可观测到云雾中微米级冰雪晶、水滴尺度的大小、形貌、结构的显微镜头(51)，电 源(52)，摄录机(53)和计算机(54)所组成。
专利摘要本实用新型涉及一种观测云雾粒子的自动取样装置，属于气象设备类，其由取样片匣、取样片输送导管、输片机、冷却系统、显微观测摄录设备、电源、取样片框和取样片组成，其中取样片匣中装有上百个取样片框，每个取样片框前后设有卯和榫，可互相咬合，使前后取样片框互相连接或分离，其每个取样片框装有一取样片，取样片框的底部设置有足以将装入其中的取样片框及其取样片弹起的板簧，保持取样片框及其取样片最顶部的一张始终处于取样片输送导管输送水平面上；并由输片机中涡轮蜗杆减速机的驱动，使取样片框输送到显微观测摄录设备的下部，供观察人员观测。本实用新型结构简单，可自动连续长时间对云雾微小冰雪晶、水滴微结构起伏进行取样观测、录像，并保存微观图像。
文档编号G01W1/00GK201662487SQ20092009500
公开日2010年12月1日 申请日期2009年12月22日 优先权日2009年12月22日
发明者张景红, 熊尚清, 金德镇 申请人:张景红