一种基于鞘气绕流原理的气溶胶粒子束喷射装置的制作方法

本发明涉及大气环境探测监测技术领域，尤其涉及一种基于鞘气绕流原理的气溶胶粒子束喷射装置。

背景技术：

目前对大气污染的监测主要通过探测气溶胶团的性质的方式对污染过程中整体颗粒物光学等性质进行探测，常用的探测仪器有地基激光雷达、星载雷达探测等，这种对整体颗粒物光学性质进行测量的方式存在比较大的误差，精确的颗粒物性质可能会被遮挡和掩盖。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种基于鞘气绕流原理的气溶胶粒子束喷射装置，从而解决现有技术中存在的前述问题。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：

一种基于鞘气绕流原理的气溶胶粒子束喷射装置，包括喷射本体、气体进样管和零气进样管，所述喷射本体的内部设置有与其同轴的绕流腔，所述绕流腔贯穿所述喷射本体的第一端，所述喷射本体与所述第一端相对的第二端上设置有与所述绕流腔同轴的安装孔，所述安装孔连通外界与所述绕流腔，所述气体进样管的一端穿过所述安装孔伸入所述绕流腔内部并靠近所述第一端，所述气体进样管的另一端位于所述第二端的外部；所述喷射本体上靠近所述第二端的位置上设置有一连接口，所述连接口连接所述零气进样管和所述绕流腔。

优选的，所述喷射本体包括绕流管、安装固定块和喷射头，所述绕流管两端敞口且内部中空设置形成与其同轴的绕流腔，所述安装固定块与所述绕流管同轴设置在所述绕流管的一端，且所述安装固定块与所述绕流腔部分重合，令所述安装固定块的部分外周壁与所述绕流管的内周壁对应贴合；所述安装孔设置在所述安装固定块上。

优选的，所述喷射头呈圆台状，所述喷射头内部自其直径较大的一端向直径较小的一端形成宽度逐渐收窄的喷射腔，所述喷射腔宽度较大的一端与所述绕流管远离所述安装固定块的一端相连。

优选的，所述绕流管包括同轴设置的形成段和连接段，所述连接段的直径小于所述形成段，且所述连接段远离所述形成段的一端与所述喷射头相连；所述绕流腔包括同轴设置且相互连通的第一气流段、第二气流段和第三气流段，所述第一气流段和所述第三气流段的宽度均匀，且所述第一气流段的直径大于所述第三气流段，所述第二气流段的宽度沿所述第一气流段向所述第二气流段的方向逐渐收窄；所述第一气流段和所述第二气流段位于所述形成段内，所述第三气流段位于所述连接段内。

优选的，所述喷射头直径较大一端的周向边缘沿其轴线向外凸出延伸，形成连接环，所述连接环与所述绕流管同轴套设在所述连接段上，且所述连接环的内周壁与所述连接段的外周壁对应贴合。

优选的，所述气体进样管的一端穿过所述安装孔和所述绕流腔，伸入所述喷射腔内，且该端与所述喷射头远离所述连接段的一端相距一定距离；所述气体进样管的另一端伸出所述安装固定块远离所述喷射头的一端。

优选的，所述连接口设置在所述形成段上，所述连接口与所述第一腔室连通，所述连接口与所述安装固定块之间相距一定距离。

本发明的有益效果是：1、喷射装置能够将环境大气中杂乱的气溶胶团，约束呈单分散的成列排布的粒子束，约束后的气溶胶粒子束可有效进行后续的单颗粒物气溶胶光学、物理性质测量。2、喷射装置体积小、机动性好，能够重复使用，具有使用方便、成本较低的优点，为大气颗粒物理化性质探测研究提供方便。3、喷射装置根据将实际大气中单分散的气溶胶颗粒约束成单颗粒排列的设计思路进行设计，通过建立合理的空气动力学、流体力学最优条件，使用“鞘气”绕流的方式将气溶胶粒子约束成单颗粒排列，约束后的气溶胶粒子束可有效进行后续的单颗粒物气溶胶光学、物理性质测量。4、利用该喷射装置，能够实现单个颗粒物光学等性质的实时探测，利于加深对于大气颗粒物理化性质的认识和理解，为有效治理环境污染提供支撑。

附图说明

图1是本发明实施例中喷射装置的结构示意图。

图中：1、气体进样管；2、零气进样管；3、绕流管；4、安装固定块；5、喷射头；6、形成段；7、连接段；8、绕流腔；9、第一气流段；10、第二气流段；11、第三气流段；12、连接口；13、安装孔；14、喷射腔；15、连接环；16、气溶胶颗粒。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施方式仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

如图1所示，本实施例中提供了一种基于鞘气绕流原理的气溶胶粒子束喷射装置，包括喷射本体、气体进样管1和零气进样管2，所述喷射本体的内部设置有与其同轴的绕流腔8，所述绕流腔8贯穿所述喷射本体的第一端，所述喷射本体与所述第一端相对的第二端上设置有与所述绕流腔8同轴的安装孔13，所述安装孔13连通外界与所述绕流腔8，所述气体进样管1的一端穿过所述安装孔13伸入所述绕流腔8内部并靠近所述第一端，所述气体进样管1的另一端位于所述第二端的外部；所述喷射本体上靠近所述第二端的位置上设置有一连接口12，所述连接口12连接所述零气进样管2和所述绕流腔8。

本实施例中，所述喷射本体包括绕流管3、安装固定块4和喷射头5，所述绕流管3两端敞口且内部中空设置形成与其同轴的绕流腔8，所述安装固定块4与所述绕流管3同轴设置在所述绕流管3的一端，且所述安装固定块4与所述绕流腔8部分重合，令所述安装固定块4的部分外周壁与所述绕流管3的内周壁对应贴合；所述安装孔13设置在所述安装固定块4上。

本实施例中，所述喷射头5呈圆台状，所述喷射头5内部自其直径较大的一端向直径较小的一端形成宽度逐渐收窄的喷射腔14，所述喷射腔14宽度较大的一端与所述绕流管3远离所述安装固定块4的一端相连。

本实施例中，所述绕流管3包括同轴设置的形成段6和连接段7，所述连接段7的直径小于所述形成段6，且所述连接段7远离所述形成段6的一端与所述喷射头5相连；所述绕流腔8包括同轴设置且相互连通的第一气流段9、第二气流段10和第三气流段11，所述第一气流段9和所述第三气流段11的宽度均匀，且所述第一气流段9的直径大于所述第三气流段11，所述第二气流段10的宽度沿所述第一气流段9向所述第二气流段10的方向逐渐收窄；所述第一气流段9和所述第二气流段10位于所述形成段6内，所述第三气流段11位于所述连接段7内。

本实施例中，所述喷射头5直径较大一端的周向边缘沿其轴线向外凸出延伸，形成连接环15，所述连接环15与所述绕流管3同轴套设在所述连接段7上，且所述连接环15的内周壁与所述连接段7的外周壁对应贴合。

本实施例中，所述气体进样管1的一端穿过所述安装孔13和所述绕流腔8，伸入所述喷射腔14内，且该端与所述喷射头5远离所述连接段7的一端相距一定距离；所述气体进样管1的另一端伸出所述安装固定块4远离所述喷射头5的一端。

本实施例中，所述连接口12设置在所述形成段6上，所述连接口12与所述第一腔室连通，所述连接口12与所述安装固定块4之间相距一定距离。

本实施例中，零气经零气进样管2通过连接口12进入绕流腔8内，并经绕流腔8腔壁约束形成环绕气流，之后依次通过第一气流段9、第二气流段10和第三气流段11，在喷射腔14内约束气体进样管1中喷射出的气溶胶样本气体，使其形成单颗粒排列的粒子束。所述气体进样管1伸入所述喷射腔14内的一端与所述喷射头5远离所述连接段7的一端(也就是宽度较窄的一端)相距一定距离，这样能够使气体进样管1内的气溶胶样本气体与零气绕流在喷射腔14内充分约束，形成单颗粒排列的粒子束。

本实施例中，所述气体进样管1远离所述喷射头5的一端可以接环境大气，用于将环境大气中的单分散的气溶胶颗粒16约束成单颗粒排列的粒子束；或者，所述气体进样管1远离所述喷射头5的一端连接特定气溶胶颗粒16物，将单分散的特定气溶胶颗粒16物约束呈单颗粒排列的粒子束。

本实施例中，所述零气进样管2通入不含气溶胶颗粒16的洁净空气(零气)。

本实施例中，所述喷射装置的工作过程如下：从气体进样管1远离所述喷射头5的一端通入待测的气溶胶样本气体，从零气进样管2通入不含气溶胶颗粒16的洁净气体，零气在绕流腔8内经腔壁的约束形成环绕气流，之后在喷射腔14内，含有气溶胶颗粒16的气体经洁净的零气绕流约束，形成单颗粒排列的粒子束，并经喷射头5宽度较窄的一端喷射而出。

本实施例中，通过零气绕流的方式，对样本气溶胶颗粒16进行约束，形成束腰和单分散的粒子束，用于后续对单颗粒物光学、物理性质的测量。

通过采用本发明公开的上述技术方案，得到了如下有益的效果：

本发明提供了一种基于鞘气绕流原理的气溶胶粒子束喷射装置，喷射装置根据将实际大气中单分散的气溶胶颗粒约束成单颗粒排列的设计思路进行设计，通过建立合理的空气动力学、流体力学最优条件，使用“鞘气”绕流的方式将气溶胶粒子约束成单颗粒排列，约束后的气溶胶粒子束可有效进行后续的单颗粒物气溶胶光学、物理性质测量。喷射装置体积小、机动性好，能够重复使用，具有使用方便、成本较低的优点，为大气颗粒物理化性质探测研究提供方便。利用该喷射装置，能够实现单个颗粒物光学等性质的实时探测，利于加深对于大气颗粒物理化性质的认识和理解，为有效治理环境污染提供支撑。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视本发明的保护范围。