雨水自動採樣器的製作方法

2023-07-11 01:55:11

專利名稱：雨水自動採樣器的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種雨水採集測定裝置，特別是涉及一種測定酸雨的雨水自動採樣器。
背景技術：
酸雨問題是當前很重要乃至很緊急的研究課題。為了評價一場下雨(短時間或長時間)的酸雨pH值及其隨時間變化情況，必須建立起對酸雨能進行實時實地自動遙測、遠程無線傳輸、記錄和報警的自動監測網絡系統。那麼，一臺滿足這個要求的酸雨自動採樣器就成為這一自動監測系統的關鍵部件之一。
目前的酸雨測定多半還是人工取樣，即人工在室外放置容器，收集雨水，雨停後或定時取回到實驗室測定。顯然這個操作既不方便，測定的結果又不能反映實時實地的酸雨pH值。
國內外有人製作了各種類型的酸雨自動採樣器，即天一下雨，採樣瓶通過感雨器自動打開，立即接水，採樣瓶可多至數個，將一場雨分成若干段採樣，裝滿為止。這固然減輕了一些人工取樣的麻煩，並能及時接收雨水。然而仍然存在如下問題(1)需等雨停後帶回實驗室測定。
(2)無法了解酸雨隨時間變化情況(酸雨是隨飄雲變化的，因此，也隨時間變化)。
(3)如果是大雨，並持續長時間(幾天，甚至幾十天)，那麼多個接雨瓶很快裝滿雨水，多段接雨就失去意義，因為它將不能代表整場下雨的全過程。

發明內容
本實用新型的第一個目的在於提供一種雨水自動採樣器，它能自動感雨、自動pH值定位、自動接雨，實現在下雨的全過程中，實時就地，連續不斷地自動採樣和自動測量，無須帶回實驗室測定。
本實用新型的另一個目的在於提供一種雨水自動採樣器，它能及時把產生的信號經放大、處理、發射、無線傳輸到遠程，進行測定結果和時間的記錄或報警，達到了在下雨全過程中了解酸雨隨時間變化情況，或pH超標時進行報警。
為達到上述目的，本實用新型的解決方案是本實用新型雨水自動採樣器包括感雨器、接雨器、標準瓶、測量池、漏鬥蓋和電路控制板。安裝在感雨器、接雨器等上的電磁閥上皆安裝有遇雨水就會導通的Pt絲電極，控制各電磁閥開關開啟或閉合。當下雨時，採樣器能自動啟動；並開始對測量池自動加入pH標準液，進行二點定位。同時接雨器自動開或關，接收或排放雨水。待定位後，自動排空測量池，同時接雨器自動打開，雨水自動流入測量池；如此反覆測定雨水，直到雨停，系統也自動停止動作，恢復原始狀態，實現了在整個下雨過程中自動啟動、連續監測和自動停止。測量池安裝的複合pH電極，它產生的信號經電路控制板放大、處理、發射、無線傳輸到遠程，進行記錄或報警。本實用新型可以提供給於建立酸雨自動監測網絡系統，即在一個地區的幾個，乃至999個布點，各配置一臺自動採樣器和控制器(分機)，同時可以把備布點的結果無線發送給一臺用於記錄、報警的中央主機，實現下雨全過程的自動監測。因而，本實用新型具有自動化程度高、測量數據正確及時、使用方便等優點。
以下結合附圖和具體實施例對本實用新型作進一步的說明。


圖1為本實用新型的結構示意圖；圖2為本實用新型電磁閥上的Pt絲安裝圖；圖3為本實用新型電路控制板的控制電路圖；圖4為本實用新型電路控制板的信號發送電路圖。
具體實施方式
如圖1所示，本實用新型是一種雨水自動採樣器，它包括感雨器1、接雨器2、標準瓶3、測量池4、漏鬥蓋5、小型電機6和電路控制板。
所述的感雨器1由感雨器漏鬥11和第一電磁閥K1構成。第一電磁閥K1安裝在感雨器漏鬥11的出口段，在第一電磁閥K1上安裝一對Pt絲電極(如圖2所示)，下雨集水，該電極導通，整個自動系統啟動。儘管雨水離子含量低，但是本實用新型的電路控制板有微小的接通電流，就能很靈敏地使系統啟動，並立即對系統進行pH的校準工作。
所述的接雨器2由接雨漏鬥21、第一接雨器22、第二接雨器23、第二電磁閥K2、第三電磁閥K3組成。接雨漏鬥21安裝在第一接雨器22上方且與第一接雨器22連通，第一接雨器22安裝第二接雨器23上方且通過管道與第二接雨器23連通，在第一接雨器22、第二接雨器23之間安裝有第二電磁閥K2，第二接雨器23的出口通道上安裝第三電磁閥K3，第二、第三電磁閥K2、K3上各安裝一對Pt絲電極，第二接雨器23的出口通道與測量池4連通。系統啟動後，由小型電機6控制的接雨漏鬥21的漏鬥蓋5打開，並轉而蓋住感雨器漏鬥11開口端，接雨器2開始接雨。接雨器2採取二段接雨，其目的是增加測定次數。
所述的用於盛放標準液的標準瓶3有兩個，即第一pH標準瓶31和第二pH標準瓶32，其出口通道皆與測量池4連通，在它們的出口通道上分別安裝第四電磁閥K4、第五電磁閥K5；第一、第二pH標準瓶31、32為標準的pH＝6.00和4.00的儲液瓶，系統啟動後，兩液通過第四電磁閥K4、第五電磁閥K5先後把pH＝6.00和4.00的標準液注入測量池4，對系統的E-pH直線的斜率進行校正。
所述的測量池4用於盛放雨水，安裝有pH傳感器41，在測量池4的出口通道上安裝第六電磁閥K6。測量池4盛水體積小於接雨器2，內裝pH傳感器41。pH玻璃複合電極41作為雨水的pH傳感器41，穩定性好，無須另配參比電極，實際使用比較方便。
所述的電路控制板(圖中未示)分別與第一至第六電磁閥(K1、K2、K3、K4、K5、K6)、各電磁閥上的Pt絲電極和小型電機6連接。電路控制板上的電路由控制電路(如圖3所示)和信號發送電路(如圖4所示)組成；控制電路從各電磁閥上的Pt絲電極獲取信號，控制各電磁閥開啟或關閉；發送電路將信號發送給中央主機。
本實用新型的工作原理1、開始狀態第一至第六電磁閥(K1、K2、K3、K4、K5、K6)處於常閉狀態，接雨器2上漏鬥蓋5關閉。
2、下雨積水第六電磁閥K6上的Pt絲電極通1)打開第一電磁閥K1，排空感雨器1雨水，約2秒後關閉第一電磁閥K1，打開蓋子。
2)打開第二電磁閥K2、第三電磁閥K3、第六電磁閥K6(排空第一、第二接雨器22、23、測量池4，準備接雨)約6秒。
3)然後，關閉第三電磁閥K3、第六電磁閥K6，開始接雨，打開第四電磁閥K4放pH＝6.00的標準液進入測量池4，約5秒鐘之後，關閉第四電磁閥K4，標定pH值。
4)同時監測第一、第二接雨器22、23。若第二接雨器23滿，第二電磁閥K2上的Pt絲電極之通，關閉第二電磁閥K2，第一接雨器K1接雨。若第一接雨器22滿，第二接雨器23也滿，第一電磁閥K1上的Pt絲電極通，第二電磁閥K2上的Pt絲電極通，關閉漏鬥蓋5(停止接雨)。若第二接雨器23未滿，仍開第二電磁閥K2接雨。
5)一定時間之後標定pH值完畢，打開第六電磁閥K6，排空測量池4；一定時間後第六電磁閥K6關閉。
3、打開第五電磁閥K5放pH＝4.00的標準液進入測量池4，約5秒鐘之後，關閉第五電磁閥K5，標定pH值，同時監測第一、第二接雨器23，若第二接雨器23滿，第二電磁閥K2上的Pt絲電極通，關閉第二電磁閥K2；若第一接雨器22滿，第二接雨器23也滿，第一電磁閥K1上的Pt絲電極通，第二電磁閥K2上的Pt絲電極通，關閉漏鬥蓋5(停止接雨)，若第二接雨器23未滿，仍開第二電磁閥K2接雨。一定時間之後標定pH值完畢，打開第六電磁閥K6，排空測量池4；一定時間後第六電磁閥K6關閉。
4、若第二接雨器23滿，第二電磁閥K2上的Pt絲電極通，進入步驟5。若第二接雨器23未滿，等15分鐘，若第二接雨器23滿，第二電磁閥K2上的Pt絲電極通，進入步驟5；若第二接雨器23未滿，則結束測量。
5、打開第三電磁閥K3，雨水進入測量池4，測定雨水pH，約5秒鐘之後，關閉第三電磁閥K3，測定pH值完畢，打開第六電磁閥K6，排空測量池4，若第一接雨器22滿，打開第二電磁閥K2，雨水進入第二接雨器23，約5秒鐘之後，關閉第二電磁閥K2，打開漏鬥蓋5。
6、重複循環步驟4、5。
7、雨停後，一定時間無雨水，第三電磁閥K3上的Pt絲電極不通，關閉接雨漏鬥蓋5，關閉電磁閥K1、K2、K3、K4、K5、K6，結束整個測量，恢復步驟1的「開始狀態」。
權利要求1.一種雨水自動採樣器，其特徵在於它包括感雨器、接雨器、標準瓶、測量池、漏鬥蓋和Pt電極；所述的感雨器由感雨器漏鬥和第一電磁閥構成，第一電磁閥安裝在感雨器漏鬥的出口段，在第一電磁閥前安裝一對Pt絲電極；所述的接雨器由接雨漏鬥、接雨器、接雨電磁閥組成，接雨漏鬥安裝在接雨器上方且與接雨器連通，在接雨器的出口通道上安裝接雨器電磁閥，接雨器上方各安裝一對Pt絲電極，接雨器的出口通道與測量池連通；所述的用於盛放標準液的標準瓶的出口通道與測量池連通，在其出口通道上安裝標準瓶電磁閥；所述的測量池安裝有pH傳感器，在測量池的出口通道上安裝第六電磁閥；所述的漏鬥蓋由小型電機帶動，位於接雨漏鬥或感雨器漏鬥的上方；所述的各電磁閥、Pt絲電極、pH傳感器和小型電機連接到電路控制板。
2.根據權利要求1所述的雨水自動採樣器，其特徵在於所述的電路控制板上的電路由控制電路和信號發送電路組成，控制電路從各電磁閥和Pt絲電極獲取信號，控制各電磁閥開啟或關閉，發送電路將信號發送給中央主機。
3.根據權利要求1所述的雨水自動採樣器，其特徵在於所述的接雨器由接雨漏鬥、第一接雨器、第二接雨器、第二電磁閥、第三電磁閥組成；第二電磁閥、第三電磁閥構成所述的接雨器電磁閥，接雨漏鬥安裝在第一接雨器上方且與第一接雨器連通，第一接雨器安裝第二接雨器上方且通過管道第二接雨器連通，在第一接雨器、第二接雨器之間安裝有第二電磁閥，第二接雨器的出口通道上安裝第三電磁閥，第一、第二接雨器上方各安裝一對Pt絲電極，第二接雨器的出口通道與測量池連通；
4.根據權利要求1所述的雨水自動採樣器，其特徵在於所述的用於盛放標準液的標準瓶有兩個，其出口通道皆與測量池連通，在它們的出口通道上分別安裝第四電磁閥、第五電磁閥；第四電磁閥、第五電磁閥構成所述的的標準瓶電磁閥。
5.根據權利要求1所述的雨水自動採樣器，其特徵在於所述的pH傳感器為pH玻璃複合電極。
專利摘要本實用新型公開了一種雨水自動採樣器，它包括感雨器、接雨器、標準瓶、測量池、漏鬥蓋和電路控制板。安裝在感雨器、接雨器等上的電磁閥上皆安裝有遇雨水就會導通的Pt絲電極，控制各電磁閥開關開啟或閉合。從而使得本實用新型在整個下雨過程中可自動啟動、連續監測和自動停止。測量池中的複合pH電極，它產生的信號經電路控制板放大、處理、發射、無線傳輸到遠程，進行記錄或報警，實現下雨全過程的自動監測，具有自動化程度高、測量數據正確及時、使用方便等優點。
文檔編號G01N1/20GK2665697SQ200320119859
公開日2004年12月22日 申請日期2003年11月19日 優先權日2003年11月19日
發明者徐金瑞, 曾明榮, 邱永彬, 李曼安 申請人:華僑大學