可模擬多種複雜環境條件的人工氣候箱的製作方法

2023-05-08 02:08:41

專利名稱：可模擬多種複雜環境條件的人工氣候箱的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種人工氣候箱，特別涉及一種可人工調節氣候參數，可模擬多種複雜環境條件，如電磁輻射環境、電離輻射環境、微重力生物學效應的人工氣候箱。
背景技術：
人工氣候箱是一種集光照、加溼功能於一體的高精度冷熱恆溫設備，它可以提供一個理想的人工氣候實驗環境。用於植物的生長和組織培養，微生物的培養實驗，昆蟲以及小動物的飼養實驗，水質監測的BOD測定，材料的抗腐蝕性及使用壽命等的測定，以及其它用途的人工氣候實驗。現有的人工氣候箱一般具有調節溫度、溼度及光照度的功能，卻無法滿足對於特殊實驗環境條件的需要，如模擬空間站及宇宙飛船環境的需求。隨著我國航空航天事業的飛速發展，越來越多的科學研究要求在地面模擬更多更複雜的空間實驗環境條件，因此，如何滿足更多實驗氣候條件的需要，尤其是特殊環境條件如輻射環境，就成為了關鍵。

發明內容
本發明的目的在於提供一種可模擬多種複雜環境條件的人工氣候箱，其可滿足在地面模擬空間站內、空間飛行和飛機飛行等特殊複雜環境條件的需要，為今後在不同環境條件下進行空間環境模擬實驗提供了保障。本發明的技術方案是本發明由人工氣候箱箱體(1)、螢光燈區(2)、X射線輻照區 (3)、高頻率電磁波發射針(4)、低頻率電磁波發射器( 、保溫層(6)、箱體內膽(7)、可旋轉樣品支架(8)、溫溼度傳感器(9)、觀測窗(10)、控制面板(11)、工作指示燈(12)、電源開關 (13)、電源線接口(14)、人工氣候調控區(15)、CO2和O2傳感器(16)、箱門手柄(17)、電磁波傳感器(18)、X射線傳感器(19)、固定器(20)、齒輪傳動減速裝置(21)、主體支架(22)、 旋轉軸(23)、旋轉圓桶(24)等組成。人工氣候箱箱體(1)材料為20mm厚的鉛板，保溫層(6)為50mm厚的聚氨酯泡沫， 兩邊為0. 7mm厚的不鏽鋼片材夾成。觀測窗(10)採用中空玻璃，可利用外部螢光燈對內部補充照明，監視實驗過程中實驗箱內情況。電源線接口(14)為該裝置連接220V交流電壓。本發明箱體內膽(7)左右兩側設有低頻率電磁波發射器(5)，為兩個45X45cm2的相對的片平線圈，分別固定在距箱內壁50mm處，產生頻率從IOOHz到300KHz的低頻電磁場。箱體內膽(7)左上部，緊鄰低頻率電磁波發射器( 的一端，設有高頻率電磁波發射針
，發射頻率從0. IMHz到300MHz的高頻電磁場，箱體內膽(7))表面光潔度Ra的範圍為 0. 4到1. 6，可對電磁波進行反射和折射，提高電磁輻射場的均勻性。X射線輻照區(3)在箱體上部，螢光燈區( 下部約60mm處，由6組不同劑量率的X射線源組成，可單一或組合控制，電離輻射的輻射劑量率範圍為0. lmGy/min到35Gy/min。人工氣候調控區(1 位於箱體底部，對箱體內部溫溼度、0)2和02濃度、光照強度、 電磁輻射、電離輻射等氣候參數進行調控，溫溼度傳感器(9) XO2和A傳感器(16)、電磁波
3傳感器(18)和X射線傳感器(19)實時監測裝置內的溫溼度、0)2和02濃度、電磁輻射強度和電離輻射強度，與人工氣候調控區(1 聯合進行反饋調節。若箱體內部氣候條件出現異常，工作指示燈(1 由正常狀態轉為報警狀態。正常情況下可通過控制面板(11)設置、觀察並調節氣候參數。可旋轉樣品支架(8)放在箱體內部正中，可拆卸，轉速為1轉/小時至300轉/小時，由主體支架0 支撐，將旋轉圓桶04)固定在旋轉軸上，帶動樣品轉動。6個長方體固定槽OO)分別固定在旋轉桶04)的各個方向，每個長方體固定槽OO)由6個活動託盤上下羅列組成。每個託盤長為47. 5cm,寬為19cm，高為1cm，可載10個標準皮式培養皿。長方體固定槽OO)長為48cm，寬為19. 5cm,高為6cm。每個長方體槽可放入6個託盤， 每個託盤可載10個皮式培養皿，在一次實驗中可培養360個微生物樣品。支架轉軸為不鏽鋼材料構成，其餘部分如長方體固定槽(20)、固定夾、託盤等均由聚乙烯材料構成。可旋轉樣品支架⑶由低速電機驅動，具有齒輪傳動減速裝置(21)，實現轉速的可調化，使樣品所受電磁輻射和電離輻射強度均勻，並模擬微重力效應。本發明的優點在於可靈活調控溫溼度、電磁輻射和電離輻射條件，並同時由速度可調的旋轉樣品支架模擬微重力和超重力效應，從而實現對多種複雜環境條件的模擬。為在地面進行空間和空中環境條件模擬實驗提供實驗設備。


圖1為本發明的內部結構前視圖。圖2為本發明的內部結構後視圖。圖3為本發明的外部結構前視圖。圖4為本發明的外部結構後視圖。圖5為本發明的外部整體結構立體圖。圖6為可旋轉樣品支架的前視圖。圖中1為人工氣候箱箱體、2為螢光燈區、3為X射線輻照區、4為高頻率電磁波發射針、5為低頻率電磁波發射器、6為保溫層、7為箱體內膽、8為可旋轉樣品支架、9為溫溼度傳感器、10為觀測窗、11為控制面板、12為工作指示燈、13為電源開關、14為電源線接口、15 為人工氣候調控區、16為CO2和&傳感器、17為箱門手柄、18為電磁波傳感器、19為X射線傳感器、20為固定器、21為齒輪傳動減速裝置、22為主體支架、23為旋轉軸、M為旋轉圓桶。
具體實施例方式本發明尺寸為外殼高度為16km，寬度為68cm，長度為69cm。內徑高度為113cm， 寬度為48cm，長度為51cm，內部體積為275L。本發明由人工氣候箱箱體(1)、螢光燈區O)、X射線輻照區(3)、高頻率電磁波發射針G)、低頻率電磁波發射器(5)、保溫層(6)、箱體內膽(7)、可旋轉樣品支架(8)、溫溼度傳感器(9)、觀測窗(10)、控制面板(11)、工作指示燈(12)、電源開關(13)、電源線接口 (14)、人工氣候調控區(15) XO2 ^P O2傳感器(16)、箱門手柄(17)、電磁波傳感器(18)、X射線傳感器(19)、固定器(20)、齒輪傳動減速裝置(21)、主體支架(22)、旋轉軸(23)、旋轉圓桶04)等組成。用控制面板(11)進行氣候參數的設置、觀察和調節。若箱體內部氣候條件出現異常，工作指示燈(12)由正常狀態轉為報警狀態。該發明裝置在設定好一定的溫溼度、光照、電磁輻射強度等氣候參數後，將塗布好的微生物平板或待測動植物樣品隨長方體固定槽00)固定在可旋轉樣品支架(8)上，然後將可旋轉樣品支架(8)固定在箱體正中，調至所需要的轉速，使其均勻轉動，關閉箱門，確保人工氣候箱內為一個密閉的環境，進行實驗。若培養微生物樣品，則在每個培養皿中放入待測材料，然後將皮氏培養皿以2X5 的排列放入每個活動託盤中，再將6個託盤依次放入長方體槽中，將長方體槽在可旋轉樣品支架(8)上固定，再進行培養。若為植物或動物樣品，則需將長方體槽直接固定，用固定器00)兩端的樣品夾固定住待測樣品，再進行培養，在一次實驗中所培養的動植物樣品數量視動植物大小而定。
權利要求
1.一種可模擬多種複雜環境條件的人工氣候箱，其特徵在於所述人工氣候箱由人工氣候箱箱體(1)、螢光燈區O)、X射線輻照區(3)、高頻率電磁波發射針G)、低頻率電磁波發射器(5)、保溫層(6)、箱體內膽(7)、可旋轉樣品支架(8)、溫溼度傳感器(9)、觀測窗 (10)、控制面板(11)、工作指示燈(12)、電源開關(13)、電源線接口(14)、人工氣候調控區 (15)、CO2和O2傳感器(16)、箱門手柄(17)、電磁波傳感器(18)、X射線傳感器(19)、長方體固定槽(20)、齒輪傳動減速裝置(21)、主體支架(22)、旋轉軸(23)、旋轉圓桶Q4)等組成，可滿足在地面模擬空間站內、空間飛行和飛機空中飛行等特殊複雜環境條件的需要。
2.根據權利要求1所述的可模擬多種複雜環境條件的人工氣候箱，其特徵在於箱體內膽(7)左右兩側設有低頻率電磁波發射器(5)，為兩個45X45cm2的相對的片平線圈， 分別固定在距箱內壁50mm處，產生頻率從IOOHz到300KHz的低頻電磁場；箱體內膽(7) 左上部，緊鄰低頻率電磁波發射器(5)的一端，設有高頻率電磁波發射針G)，發射頻率從 0. IMHz到300MHz的高頻電磁場，箱體內膽(7)表面光潔度Ra的範圍為0. 4到1. 6，可對電磁波進行反射，提高電磁輻射場的均勻性。
3.根據權利要求1所述的一種可模擬多種複雜環境條件的人工氣候箱，其特徵在於X 射線輻照區(3)在箱體內膽(7)上部，螢光燈區(2)下部約60mm處，由6組不同劑量率的 X射線源組成，可單一或組合控制，電離輻射的輻射劑量率範圍為0. lmGy/min到35Gy/min。
4.根據權利要求1所述的可模擬多種複雜環境條件的人工氣候箱，其特徵在於人工氣候箱箱體(1)材料為20mm厚的鉛板，保溫層(6)為50mm厚的聚氨酯泡沫，兩邊為0. 7mm 厚的不鏽鋼片材夾成。
5.可旋轉樣品支架(8)放在箱體內部正中，可拆卸，轉速為1轉/小時至300轉/小時，由主體支架0 支撐，將旋轉圓桶04)固定在旋轉軸上，帶動樣品轉動。6個長方體固定槽00)分別固定在旋轉桶04)的各個方向，每個長方體固定槽00)由6個活動託盤上下羅列組成；每個託盤長為45cm，寬為18cm，高為1cm，可載10個標準皮式培養皿； 長方體固定槽00)長為45. 5cm,寬為18. 5cm,高為6cm ；每個長方體槽可放入6個託盤，每個託盤可載10個皮式培養皿，在一次實驗中可培養360個微生物樣品；支架轉軸為不鏽鋼材料構成，其餘部分如長方體固定槽(20)、固定夾、託盤等均由聚乙烯材料構成；可旋轉樣品支架⑶由低速電機驅動，具有齒輪傳動減速裝置(21)，實現轉速的可調化，使樣品所受電磁輻射和電離輻射強度均勻，並模擬微重力和超重力效應。
全文摘要
本發明涉及一種可模擬多種複雜環境條件的人工氣候箱，主要用於解決在地面對空間和空中複雜環境條件的模擬問題。本裝置主要由人工氣候箱箱體、螢光燈區、X射線輻照區、高頻率電磁波發射針、低頻率電磁波發射器、保溫層、箱體內膽、可旋轉樣品支架、溫溼度傳感器、觀測窗、控制面板、工作指示燈、電源開關、電源線接口、人工氣候調控區、CO2和O2傳感器、電磁波傳感器、X射線傳感器、固定器、齒輪傳動減速裝置、主體支架、旋轉軸、旋轉圓桶等組成。本裝置可靈活調控溫溼度、電磁輻射和電離輻射條件，並同時由速度可調的旋轉樣品支架模擬微重力和超重力效應，實現對多種複雜環境條件的模擬，為在地面進行空間和空中環境條件模擬實驗提供實驗設備。
文檔編號B01L7/00GK102553663SQ201110423310
公開日2012年7月11日 申請日期2011年12月16日 優先權日2011年12月16日
發明者劉紅, 孫伊, 張厚凱 申請人:北京航空航天大學