一种高空空气检测用采样装置的制作方法

本发明涉及大气检测技术领域，尤其涉及一种高空空气检测用采样装置。

背景技术：

狭义的空气检测，主要是从应用的角度，重点研究的是室内空气检测。广义的空气检测是指对空气的组成成分的检测。

目前的空气检测采样设备内部安装有抽空气用的动力装置(如真空泵或吸气风扇)，可将大气空气吸入空气检测装置内，并对大气的污染物的浓度进行检测，如二氧化硫、二氧化氮、可吸入颗粒物(pm2.5和pm10)等污染物的浓度。在对预定位置的空气污染物浓度检测之前，需要先将空气检测装置安装在预定的检测站点位置，开启动力装置将需要检测的大气吸入空气检测装置内进行污染物检测。

现有的空气检测采样设备存在体积大、不方便移动、操作复杂、使用不方便的缺点，因此大多只能对低空空气进行采样。

技术实现要素：

本发明的目的在于克服现有技术中的不足，解决或至少减轻现有的空气检测采样设备大多只能对低空空气进行采样的问题，提供一种高空空气检测用采样装置。

本发明是通过以下技术方案实现的：

一种高空空气检测用采样装置，包括无人机，还包括采样器，所述采样器安装于所述无人机下部，采样器包括筒体、端板、开合机构和吸附剂；

所述筒体包括一体成型的进气段、采样段和出气段，所述采样段呈方管状，采样段底面中部设置有进气口，采样段两端上表面均竖直固定设置有安装板，所述进气段和出气段均呈外大内小的四棱台状管体，进气段和出气段分别连通设置于采样段两端，进气段和出气段外端棱边处均通过扭簧铰接有端板；

所述端板呈平板状，进气段和出气段铰接的四个端板组成外凸的四棱柱状；

所述开合机构包括开合套和开合丝杆，所述开合丝杆两端分别转动设置于采样段两端的安装板，开合丝杆圆周外侧一端设置为正丝螺纹、另一端设置为反丝螺纹，两个所述开合套相对设置且均螺纹套合于开合丝杆，开合套包括第一开合段和第二开合段，所述第一开合段和第二开合段均呈方管状，第一开合段位于第二开合段外侧，第一开合段外端抵至端板，第二开合段滑动套合于采样段，第二开合段底面与采样段底面密封滑动连接；

所述吸附剂填充于采样段内。

为了进一步实现本发明，可优先选用以下技术方案：

优选的，所述端板包括闭合段和驱动段，所述闭合段呈等边三角形，所述驱动段呈矩形，闭合段与驱动段连接处与进气段或出气段外端棱边处外侧铰接。

优选的，所述第一开合段的横截面的边长值大于进气段或出气段外侧端面的边长值。

优选的，所述吸附剂为活性炭，所述采样段内侧可拆卸设置有防护套，所述防护套包括外侧的铜网层和内侧的涤纶纱网层，所述铜网层和涤纶纱网层均均布有微孔，所述微孔的尺寸为200目。

优选的，所述采样段上表面中部竖直设置有连接件，所述连接件与无人机转动连接。

优选的，所述无人机包括机体、第一变向环、第二变向环和螺旋桨，所述机体呈十字形，四个所述第一变向环分别位于机体相邻的竖直段端部和水平段端部之间，第一变向环径向与机体转动连接，所述第二变向环径向转动设置于第一变向环内，所述螺旋桨转动设置于第二变向环内，第一变向环、第二变向环和螺旋桨同轴设置，四个所述采样器分别设置于机体竖直段和水平段的端部。

优选的，所述第二变向环相对第一变向环的转轴与机体的中轴线位于同一平面内，所述第一变向环相对机体的转轴与二变向环相对第一变向环的转轴相互垂直。

一种高空空气采样方法，包括以下步骤：

a、将活性炭放在120℃的烘箱内烘烤2h，除去其吸附的杂质，将烘烤后的活性炭装入防护套内，将装有活性炭的防护套安装在筒体的采样段内；

b、启动无人机，控制无人机到达高空处的设定坐标位置；

c、转动开合丝杆，两个开合套沿采样段长度方向分别向两侧移动，第一开合段外端抵至端板的驱动段，端板向内侧转动，进气段和出气段的外端处于开启状态，第二开合段向外侧移动，采样段底部的进气口也处于开启状态；

d、无人机在设定的高空区域内飞行并进行采样，此时采样器的长度方向与无人机的水平运动方向一致；采样结束后，开合丝杆反向转动，进气段和出气段的外端处于闭合状态，采样段底部的进气口也处于闭合状态；

e、无人机飞回后，将防护套从无人机中取出，然后将防护套内的活性炭倒入聚丙烯铝箔袋内密封保存。

优选的，所述步骤a中每个防护套内活性炭的重量为1.0g，活性炭的颗粒大小为0.4mm-0.8mm。

优选的，所述步骤d中的高空区域划分为若干个同心的球形路径，任意相邻的两个球形路径之间的间距相等，无人机从球形路径的顶端或底端沿球形路径外侧螺旋飞行至球形路径的底端端或顶端。

通过上述技术方案，本发明的有益效果是：

本发明以无人机为载体将采样器带至高空，对高空空气进行采样，方便移动和操作。

本发明的采样器的筒体两端均设置有端板，采样段底面中部设置有进气口，开合机构控制筒体端部和进气口的开合，当无人机未在采样区域时，筒体端部和进气口均处于闭合状态，防止飞行路径中的空气污染筒体内的吸附剂。

本发明的无人机转动设置有四个第一变向环，第一变向环内转动设置有第二变向环，第二变向环内设置有螺旋桨，无人机在飞行时更为平稳和更易变向。

本发明的无人机从球形路径的顶端或底端沿球形路径外侧螺旋飞行至球形路径的底端端或顶端，采样时采样器的长度方向与无人机的水平运动方向一致，采样器被无人机带动移动时，空气从进气段进入采样段，然后从出气段流出，空气中的杂质附着在吸附剂上，同时空气在采样段内流动的压力使空气从进气口进入采样段，避免无人机只能以水平姿态飞行，而空气无法有效进入采样段，提高采样效果，降低无人机的飞行时间，提高适用性。

附图说明

图1为本发明的结构示意图；

图2为本发明的无人机的结构示意图；

图3为本发明的采样器的闭合状态的结构示意图；

图4为本发明的采样器的闭合状态的结构剖视图；

图5为本发明的采样器的开启状态的结构示意图；

图6为本发明的采样器的开启状态的结构剖视图；

图7为本发明的筒体的结构示意图；

图8为本发明的开合套的结构示意图；

图9为本发明的端板的结构示意图；

其中：1-筒体；2-端板；3-开合套；4-开合丝杆；6-机体；7-第一变向环；8-第二变向环；9-螺旋桨；101-进气段；102-采样段；103-出气段；104-安装板；105-连接件；201-闭合段；202-驱动段；301-第一开合段；302-第二开合段。

具体实施方式

在本发明的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

下面将结合发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例1：

如图1-9所示，一种高空空气检测用采样装置，包括无人机，还包括采样器，采样器安装于无人机下部，采样器包括筒体1、端板2、开合机构和吸附剂；

筒体1包括一体成型的进气段101、采样段102和出气段103，采样段102呈方管状，采样段102底面中部设置有进气口，采样段102两端上表面均竖直固定设置有安装板104，进气段101和出气段103均呈外大内小的四棱台状管体，进气段101和出气段103分别连通设置于采样段102两端，进气段101和出气段103外端棱边处均通过扭簧铰接有端板2；

端板2呈平板状，进气段101和出气段103铰接的四个端板2组成外凸的四棱柱状；

开合机构包括开合套3和开合丝杆4，开合丝杆4两端分别转动设置于采样段102两端的安装板104，开合丝杆4圆周外侧一端设置为正丝螺纹、另一端设置为反丝螺纹，两个开合套3相对设置且均螺纹套合于开合丝杆4，开合套3包括第一开合段301和第二开合段302，第一开合段301和第二开合段302均呈方管状，第一开合段301位于第二开合段302外侧，第一开合段301外端抵至端板2，第二开合段302滑动套合于采样段102，第二开合段302底面与采样段102底面密封滑动连接；

吸附剂填充于采样段102内。

为了优化产品结构，方便控制端板2的开合，端板2包括闭合段201和驱动段202，闭合段201呈等边三角形，驱动段202呈矩形，闭合段201与驱动段202连接处与进气段101或出气段103外端棱边处外侧铰接；闭合段201的两个等边边处设置有密封条，密封条呈n形且包裹于闭合段201。

第一开合段301的横截面的边长值大于进气段101或出气段103外侧端面的边长值。

为了防止空气中的颗粒大的杂质混入吸附剂，吸附剂为活性炭，采样段102内侧可拆卸设置有防护套，防护套包括外侧的铜网层和内侧的涤纶纱网层，铜网层和涤纶纱网层均均布有微孔，微孔的尺寸为200目。

为了方便调整采样器相对无人机的姿态，采样段102上表面中部竖直设置有连接件105，连接件105与无人机转动连接。

无人机包括机体6、第一变向环7、第二变向环8和螺旋桨9，机体6呈十字形，四个第一变向环7分别位于机体6相邻的竖直段端部和水平段端部之间，第一变向环7径向与机体6转动连接，第二变向环8径向转动设置于第一变向环7内，螺旋桨9转动设置于第二变向环8内，第一变向环7、第二变向环8和螺旋桨9同轴设置，四个采样器分别设置于机体6竖直段和水平段的端部，第二变向环8相对第一变向环7的转轴与机体6的中轴线位于同一平面内，第一变向环7相对机体6的转轴与二变向环相对第一变向环7的转轴相互垂直。

一种高空空气采样方法，检测方法基于高空空气检测用采样装置，包括以下步骤：

a、将活性炭放在120℃的烘箱内烘烤2h，除去其吸附的杂质，将烘烤后的活性炭装入防护套内，将装有活性炭的防护套安装在筒体1的采样段102内；

b、启动无人机，控制无人机到达高空处的设定坐标位置；

c、转动开合丝杆4，两个开合套3沿采样段102长度方向分别向两侧移动，第一开合段301外端抵至端板2的驱动段202，端板2向内侧转动，进气段101和出气段103的外端处于开启状态，第二开合段302向外侧移动，采样段102底部的进气口也处于开启状态；

d、无人机在设定的高空区域内飞行并进行采样，此时采样器的长度方向与无人机的水平运动方向一致；采样结束后，开合丝杆4反向转动，进气段101和出气段103的外端处于闭合状态，采样段102底部的进气口也处于闭合状态；

e、无人机飞回后，将防护套从无人机中取出，然后将防护套内的活性炭倒入聚丙烯铝箔袋内密封保存。

步骤a中每个防护套内活性炭的重量为1.0g，活性炭的颗粒大小为0.4mm-0.8mm。

步骤d中的高空区域划分为若干个同心的球形路径，任意相邻的两个球形路径之间的间距相等，无人机从球形路径的顶端或底端沿球形路径外侧螺旋飞行至球形路径的底端端或顶端。

本发明以无人机为载体将采样器带至高空，对高空空气进行采样，方便移动和操作。

本发明的采样器的筒体1两端均设置有端板2，采样段102底面中部设置有进气口，开合机构控制筒体1端部和进气口的开合，当无人机未在采样区域时，筒体1端部和进气口均处于闭合状态，防止飞行路径中的空气污染筒体1内的吸附剂。

本发明的无人机转动设置有四个第一变向环7，第一变向环7内转动设置有第二变向环8，第二变向环8内设置有螺旋桨9，无人机在飞行时更为平稳和更易变向。

本发明的无人机从球形路径的顶端或底端沿球形路径外侧螺旋飞行至球形路径的底端端或顶端，采样时采样器的长度方向与无人机的水平运动方向一致，采样器被无人机带动移动时，空气从进气段101进入采样段102，然后从出气段103流出，空气中的杂质附着在吸附剂上，同时空气在采样段102内流动的压力使空气从进气口进入采样段102，避免无人机只能以水平姿态飞行，而空气无法有效进入采样段102，提高采样效果，降低无人机的飞行时间，提高适用性。

最后应说明的是：以上仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。