一种无人直升机大气采气装置及高空气体收集方法
【专利摘要】一种无人直升机大气采气装置及高空气体收集方法，包括倒扣安装的进气漏斗、进气漏斗颈口上的采气袋以及与采气袋连接、采气后期脱离机身带动采气装置下落的重量块；采气袋的开口通过弹性皮筋与上端颈口连接固定；进气漏斗的颈口与采气袋连通，漏斗口与大气相通。使用时用无人机携带采气装置到空中采集大气，采气袋充气后在大气阻力下自动脱离无人直升机，弹性皮筋和封口球或弹性封口卡自动封闭采气袋，在重量块重力作用下整个装置降落。本发明结构简单，设计合理，成本低廉，技术操作要求低，采集时间短效率高，降低了对无人机续航时间的要求，有效解决高空采气面临的设备复杂、携带不方便以及自动效果差等的技术难题。
【专利说明】一种无人直升机大气采气装置及局空气体收集方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及气体采集设备的【技术领域】，特别涉及一种无人直升机大气采气装置及高空气体收集方法。
【背景技术】
[0002]目前，工业化带来的颗粒物排放增加，影响空气质量，正在深刻地影响着人类和地球环境，对于颗粒物的监测显得刻不容缓，同时，随着工业发展和人类生活水平的提高，大气质量呈逐年下降的态势，对于大气的监测，特别是大气中的污染成分的监测也日趋重要。传统的大气污染成分监测，都是将监测设备安装在某个固定位置进行连续工作以监测该处的大气状况。这种方式的主要缺点是只能测量地面或者一定高度的大气状况，必须依托在地面或者铁塔、高楼等建筑物上，无法实现对高空的大气状况进行监测。
[0003]近期报道了一种高空气体采集设备，有直流电源、控制器、空中电台、气泵、气体容器和即3定位器，以遥控的方式通过地面遥控高空的气体采集设备采集该高度处的大气样本，结构复杂庞大，制作及运行成本高，技术要求高；不仅如此，现有技术中通用在无人直升机上配置采样器进行大气采样，每一个高度采样至少需要一个小时，采样效低，多高度采样时间长，对无人机续航时间要求高。
【发明内容】
[0004]本发明目的在于提供一种无人直升机大气采气装置及高空气体收集方法，解决现有技术中高空气体采集设备结构复杂庞大、制作及运行成本高及技术要求高的问题；还解决现有技术中通过在无人直升机上配置采样器进行大气采样、每一个高度采样至少需要一个小时、采样效低、多高度采样时间长、对无人机续航时间要求高的技术难题。
[0005]为解决上述技术问题，本发明采取如下技术方案:
一种无人直升机大气采气装置，连接在无人直升机机身顶部的安装栏架上，其特征在于:包括倒扣后与安装栏架固定连接的进气漏斗以及连接在进气漏斗上端颈口上的采气袋；所述采气袋的开口套在进气漏斗的上端颈口上并通过弹性皮筋与上端颈口连接固定；所述进气漏斗的上端颈口与采气袋连通，下端漏斗口与大气相通。
[0006]作为本发明的优选技术方案，所述采气袋内还设有封口球和位于采气袋外在采气前期放置在机身顶上、采气后期脱离机身拉动封口球对采气袋进行密封的重量块，所述重量块与封口球通过拉绳进行连接。
[0007]另一封口方案:所述采气袋的开口处还设有弹性封口卡，所述弹性封口卡位于弹性皮筋的上部，卡在进气漏斗上端颈口外侧的采气袋外，固定采气袋与上端颈口。在采气袋脱离无人直升机后，卡紧采气袋口。
[0008]本发明还涉及一种利用上述无人直升机大气采气装置进行的高空气体收集方法，其特征在于:包括如下采集步骤，
步骤一、将采气装置连接在无人直升机机身顶部的安装栏架上； 步骤二、控制无人直升机升空到采样高度后，使无人直升机以5?6米/秒速度下降；步骤三、空气通过进气漏斗下端的漏斗口进入采气袋中，随着采气袋内的气体越来越多，空气阻力也越来越大；
步骤四、待采气袋充盈达到一定程度后，采气袋的下端与进气漏斗连接的进气口部分脱离，弹性皮筋收紧绑扎采气袋的开口 ；
步骤五、与采气袋连接的重量块脱离机身，在重力作用下下降，拉绳拉紧，带动与拉绳连接的封口球向下封住采气袋的进气口；
步骤六、在重力作用下，采气袋飘落到地面。
[0009]与现有技术相比，本发明的技术优势在于:
本发明用无人直升机携带采气装置到空中采集大气样本，利用充气后采气装的大气阻力，采气袋自动脱离无人直升机，弹性皮筋和封口球或弹性封口卡封闭采气袋，在重力作用下整个采气装置降落。本发明结构简单，设计合理，成本低廉，为无人工高空采气技术提供了可行的技术方案，有效解决高空采气面临的设备复杂、携带不方便以及自动效果差等的技术难题；现有技术中通用在无人直升机上配置采样器进行大气采样，每一个高度采样至少需要一个小时，而采用本发明的采样装置，几秒钟就可以完成采样，提高了采样效率，缩短了多高度采样的时间，提高了效率，同时也降低了对无人机续航时间的要求。
【专利附图】
【附图说明】
[0010]图1是本发明涉及的实施例1中无人直升机大气采气装置的整体结构示意图；
图2是本发明涉及的实施例1中采气前期无人直升机大气采气装置与无人直升机的安装结构示意图；
图3是本发明涉及的实施例1中采气中期无人直升机大气采气装置的整体结构示意图；
图4是本发明涉及的实施例1中采气后期无人直升机大气采气装置脱离无人直升机后在重量块的重力作用下降落的结构示意图；
图5是本发明涉及的实施例2中无人直升机大气采气装置气袋脱落前的整体结构示意图；
图6是本发明涉及的实施例2中采气袋脱落前弹性封口卡9与进气漏斗2的连接状态示意图；
图7是是本发明涉及的实施例2中无人直升机大气采气装置气袋脱落后的整体结构示意图；
图8是本发明涉及的实施例2中采气袋脱落后弹性封口卡9与采气袋1的连接状态示意图。
[0011]附图标记:1-采气袋、2-进气漏斗、3-机身、4-封口球、5-安装栏架、6-重量块、7-拉绳、8-弹性皮筋、9-弹性封口卡。
【具体实施方式】
[0012]下面结合附图对本
【发明内容】
进行进一步的解释和说明。如图1至图4所示，一种无人直升机大气采气装置，连接在无人直升机机身3顶部的安装栏架5上，其特征在于:包括倒扣后与安装栏架5固定连接的进气漏斗2以及连接在进气漏斗2上端颈口上的采气袋1，所述重量块6是如铁、铅重量块，其直径范围为2-3厘米；所述采气袋1内还设有封口球4，所述重量块6与封口球4通过拉绳进行连接，以此实现重量块6与采气袋1的连接。所述采气袋1的开口套在进气漏斗2的上端颈口上并通过弹性皮筋8与上端颈口连接固定；所述进气漏斗2的上端颈口与采气袋1连通，下端漏斗口与大气相通。所述封口球4可以是空心或实心的朔料球，如乒乓球，其直径范围为3-4厘米。所述弹性皮筋8为弹性橡皮筋或牛皮筋，其在上端颈口上设置2?3道。所述采气袋1为聚氯乙烯袋或聚乙烯袋。
[0013]所述采气袋1内还设有封口球4和位于采气袋1外在采气前期放置在机身顶上、采气后期脱离机身拉动封口球4对采气袋进行密封的重量块6，所述重量块6与封口球4通过拉绳7进行连接。
[0014]另外，如图5至图8，也可以在采气袋1的开口处还设有弹性封口卡9代替封口球4和重量块6，所述弹性封口卡9位于弹性皮筋8的上部，卡在进气漏斗上端颈口外侧的采气袋1外，固定采气袋1与上端颈口。优选的，所述弹性封口卡9为双弧线闭合弹簧卡。
[0015]具体操作时，首先，将采气装置连接在无人直升机机身3顶部的安装栏架5上，控制无人直升机升空到采样高度后，使无人直升机以5?6米/秒速度下降，空气通过进气漏斗2进入采气袋1中，随着采气袋1内的气体越来越多，空气阻力也越来越大，待采气袋1充盈达到一定程度后，采气袋1的下端与进气漏斗1连接的进气口部分脱离进气漏斗1的颈部，弹性皮筋8收紧绑扎采气袋的开口，同时与采气袋1连接的重量块6脱离机身，在重力作用下下降，拉绳7拉紧，带动与拉绳7连接的封口球4向下封住采气袋1的进气口，或者弹性封口卡9封住采气袋的开口，在重力作用下，整个大气采气装置下落飘落到地面。本发明设备每次可采集设定高度上的几十至几百升大气样本，供大气成分分析用。
【权利要求】
1.一种无人直升机大气采气装置，连接在无人直升机机身(3 )顶部的安装栏架(5 )上，其特征在于:包括倒扣后与安装栏架(5)固定连接的进气漏斗(2)以及连接在进气漏斗(2)上端颈口上的采气袋(I);所述采气袋(I)的开口套在进气漏斗(2)的上端颈口上并通过弹性皮筋(8)与上端颈口连接固定；所述进气漏斗(2)的上端颈口与采气袋(I)连通，下端漏斗口与大气相通。
2.根据权利要求1所述的一种无人直升机大气采气装置，其特征在于:所述采气袋(I)内还设有封口球(4)和位于采气袋(I)外在采气前期放置在机身顶上、采气后期脱离机身拉动封口球(4)对采气袋进行密封的重量块(6)，所述重量块(6)与封口球(4)通过拉绳(7)进行连接。
3.根据权利要求1所述的一种无人直升机大气采气装置，其特征在于:所述采气袋(I)的开口处还设有弹性封口卡(9 )，所述弹性封口卡(9 )位于弹性皮筋(8 )的上部，卡在进气漏斗上端颈口外侧的采气袋(I)外，固定采气袋(I)与上端颈口。
4.根据权利要求1所述的一种无人直升机大气采气装置，其特征在于:所述重量块(6)是如铁块或铅块，其直径范围为2?3厘米。
5.根据权利要求1所述的一种无人直升机大气采气装置，其特征在于:所述封口球(4)是空心或实心塑料球，其直径范围为3?4厘米。
6.根据权利要求1所述的一种无人直升机大气采气装置，其特征在于:所述弹性皮筋(8)在上端颈口上设置I?3道。
7.根据权利要求1所述的一种无人直升机大气采气装置，其特征在于:所述采气袋(I)为聚氯乙烯袋或聚乙烯袋。
8.一种利用权利要求1?7任意一项所述的无人直升机大气采气装置进行的高空气体收集方法，其特征在于，包括如下采集步骤: 步骤一、将采气装置连接在无人直升机机身(3)顶部的安装栏架(5)上； 步骤二、控制无人直升机升空到采样高度后，使无人直升机以5?6米/秒速度下降； 步骤三、空气通过进气漏斗(2 )下端的漏斗口进入采气袋(I)中，随着采气袋(I)内的气体越来越多，空气阻力也越来越大； 步骤四、待采气袋(I)充盈达到一定程度后，采气袋(I)的下端与进气漏斗(2)连接的进气口部分脱离，弹性皮筋(8)收紧绑扎采气袋的开口 ； 步骤五、与采气袋(I)连接的重量块(6)脱离机身，在重力作用下下降，拉绳(7)拉紧，带动与拉绳(7 )连接的封口球(4 )向下，封住采气袋(I)的进气口； 步骤六、在重力作用下，采气袋(I)飘落到地面。
【文档编号】G01N1/22GK104458347SQ201410694068
【公开日】2015年3月25日 申请日期:2014年11月27日 优先权日:2014年11月27日
【发明者】李杨, 马舒庆 申请人:中国气象局气象探测中心