CN105912046A - 自动控制开关的雾滴谱仪 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了自动控制开关的雾滴谱仪,包括电源切换模块、激光前向散射雾滴谱采样系统和真空泵，还包括湿度传感器，所述湿度传感器包括栅极、电阻和两根水晶头导线，所述栅极与电阻连接，所述栅极还分别与两根水晶头导线连接；所述湿度传感器用于检测相对湿度的变化信息，所述电源切换模块用于根据湿度传感器检测的相对湿度的变化信息从而控制真空泵与激光前向散射雾滴谱采样系统的开启或关闭，所述真空泵用于采集雾滴粒子，所述激光前向散射雾滴谱采样系统用于检测真空泵采集雾滴粒子的大小信息和浓度信息。本发明能自动开启或者关闭真空泵与激光前向散射雾滴谱采样系统，而且采集数据准确。
Description
技术领域
本发明属于气象传感器自动控制领域，尤其涉及一种自动控制开关的雾滴谱仪。
背景技术
在全球气候变暖背景下，我国面临的雾害形势日益严重。开展对雾的观测研究，揭示雾的生消规律，建立雾的预警服务具有特别重要的研究价值和现实意义。
传统所使用的雾滴谱观测仪器为三用滴谱仪，可以得到雾滴谱、数密度和含水量等微物理参量，但时间分辨率较低，样本少，反映不出雾微物理特征的持续演变过程。近年来使用了较为先进的自动观测雾滴谱仪，可以进行自动连续观测。目前准确预报雾的发生时间有很大的困难，因此在实际观测工作中经常会出现观测数据缺失的现象，而在没有雾的天气情况下，长期处于开启状态也会加剧激光发射器的损耗，严重影响了雾滴谱仪的使用寿命并增加了设备的维护费用。根据中国气象局《地面气象观测规范》中对雾的定义，满足两个气象要素条件之一雾滴谱仪即可关闭：1、相对湿度低于75%时；2、能见度大于10km。仅用能见度的大小不能判定是否有雾，因为霾或沙尘等天气现象也可能引起能见度的下降，而相对湿度能很好的区分雾和其它影响视程障碍的天气现象。在气溶胶的理化性质不发生显著改变的情况下相对湿度是决定能见度的首要因素，因此，可以根据相对湿度的变化及时开关雾滴谱仪。目前进行雾观测研究，一般采用人工观测方式判定雾的生消过程，这种通过人工操作开关雾滴谱仪的方法，无法严格的依据相对湿度的变化波动，经常会出现开关机不及时、数据样本采集缺失和接收数据不连续等问题。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是针对上述现有技术的不足提供一种自动控制开关的雾滴谱仪，本自动控制开关的雾滴谱仪根据相对湿度的变化信息能及时的自动开启或者关闭开关。
为实现上述技术目的，本发明采取的技术方案为：
自动控制开关的雾滴谱仪,包括电源切换模块、激光前向散射雾滴谱采样系统和真空泵，还包括湿度传感器，所述电源切换模块、激光前向散射雾滴谱采样系统、真空泵和湿度传感器之间的连接方式为电连接，所述湿度传感器包括栅极、电阻和两根水晶头导线，所述栅极与电阻连接，所述栅极还分别与两根水晶头导线连接；
所述湿度传感器用于检测相对湿度的变化信息，所述电源切换模块用于根据湿度传感器检测的相对湿度的变化信息从而控制真空泵与激光前向散射雾滴谱采样系统的开启或关闭，所述真空泵用于采集雾滴粒子，所述激光前向散射雾滴谱采样系统用于检测真空泵采集雾滴粒子的大小信息和浓度信息。
作为本发明进一步改进的技术方案，还包括相互电连接的接口信号电路、数据处理模块和信号切换模块，所述湿度传感器用于检测相对湿度的变化信息并通过接口信号电路发送相对湿度的变化信息给所述数据处理模块，所述数据处理模块用于分析所述湿度传感器发送的相对湿度的变化信息并将其分析的结果发送到电源切换模块，所述电源切换模块根据所述数据处理模块分析的结果从而控制真空泵与激光前向散射雾滴谱采样系统的开启或关闭并将真空泵与激光前向散射雾滴谱采样系统的开启或关闭的信息发送到所述信号切换模块，所述激光前向散射雾滴谱采样系统用于发送雾滴粒子的大小信息和浓度信息到所述信号切换模块，所述信号切换模块用于接收并远程发送雾滴粒子的大小信息和浓度信息，所述信号切换模块还用于远程发送真空泵与激光前向散射雾滴谱采样系统开启或关闭的信息。
作为本发明进一步改进的技术方案，所述湿度传感器还包括绝缘材料，所述两根水晶头导线安装在所述绝缘材料内。
作为本发明进一步改进的技术方案，所述绝缘材料为透明材质。
作为本发明进一步改进的技术方案，所述栅极采用铜材质。
作为本发明进一步改进的技术方案，所述激光前向散射雾滴谱采样系统通过检测雾滴粒子的速度从而确定雾滴粒子的浓度信息。
作为本发明进一步改进的技术方案，所述激光前向散射雾滴谱采样系统包括光学系统，所述光学系统包括激光二极管，所述光学系统通过内部的激光二极管对雾滴粒子的前向散射从而确定雾滴粒子的大小信息。
作为本发明进一步改进的技术方案，所述的激光二极管的功率为50mW。
作为本发明进一步改进的技术方案，所述信号切换模块通信连接有数据接收终端PC处理器，所述数据接收终端PC处理器包括相互电连接的数据采集模块和分析软件模块，所述数据采集模块用于接收所述信号切换模块发送的真空泵与激光前向散射雾滴谱采样系统开启或关闭的信息，所述数据采集模块用于接收所述信号切换模块发送的雾滴粒子的大小信息和浓度信息，所述分析软件模块用于分析雾滴粒子的大小信息和浓度信息并进行雾监测和雾预警。
本发明使用湿度传感器，根据湿度传感器检测的相对湿度的变化信息从而控制真空泵与激光前向散射雾滴谱采样系统的开启或关闭，解决了使用人工控制真空泵与激光前向散射雾滴谱采样系统开启或关闭的缺陷，因此本发明在雾天气发生时能能及时自动开启真空泵进行采集并检测，保证了数据的完整性和有效性，本发明只在湿度条件满足的情况下工作，延长了使用寿命，并降低了维护成本。
附图说明
图1是本发明的湿度传感器的结构示意图。
图2是本发明的电路原理示意图。
具体实施方式
下面结合图1和图2对本发明的具体实施方式作出进一步说明：
参见图1和图2，自动控制开关的雾滴谱仪,包括电源切换模块、激光前向散射雾滴谱采样系统和真空泵，还包括湿度传感器，所述电源切换模块、激光前向散射雾滴谱采样系统、真空泵和湿度传感器之间的连接方式为电连接，所述湿度传感器包括栅极1、电阻2和两根水晶头导线4，所述栅极1与电阻2连接，所述栅极1还分别与两根水晶头导线4连接；
所述湿度传感器用于检测相对湿度的变化信息，所述电源切换模块用于根据湿度传感器检测的相对湿度的变化信息从而控制真空泵与激光前向散射雾滴谱采样系统的开启或关闭，所述真空泵用于采集雾滴粒子，所述激光前向散射雾滴谱采样系统用于检测真空泵采集雾滴粒子的大小信息和浓度信息。
进一步地，参见图1和图2，还包括相互电连接的接口信号电路、数据处理模块和信号切换模块，所述湿度传感器用于检测相对湿度的变化信息并通过接口信号电路发送相对湿度的变化信息给所述数据处理模块，所述数据处理模块用于分析所述湿度传感器发送的相对湿度的变化信息并将其分析的结果发送到电源切换模块，所述电源切换模块根据所述数据处理模块分析的结果从而控制真空泵与激光前向散射雾滴谱采样系统的开启或关闭并将真空泵真空泵与激光前向散射雾滴谱采样系统的开启或关闭的信息发送到所述信号切换模块，所述激光前向散射雾滴谱采样系统用于发送雾滴粒子的大小信息和浓度信息到所述信号切换模块，所述信号切换模块用于接收并远程发送雾滴粒子的大小信息和浓度信息，所述信号切换模块还用于远程发送真空泵与激光前向散射雾滴谱采样系统开启或关闭的信息。所述湿度传感器还包括绝缘材料3，所述两根水晶头导线4安装在所述绝缘材料3内。所述绝缘材料3为透明材质。所述栅极1采用铜材质。
进一步地，参见图1，所述激光前向散射雾滴谱采样系统通过检测雾滴粒子的速度从而确定雾滴粒子的浓度信息。所述激光前向散射雾滴谱采样系统包括光学系统，所述光学系统包括激光二极管，所述光学系统通过内部的激光二极管对雾滴粒子的前向散射从而确定雾滴粒子的大小信息。所述的激光二极管的功率为50mW。
进一步地，参见图1，所述信号切换模块通信连接有数据接收终端PC处理器，所述数据接收终端PC处理器包括相互电连接的数据采集模块和分析软件模块，所述数据采集模块用于接收所述信号切换模块发送的真空泵与激光前向散射雾滴谱采样系统开启或关闭的信息，所述数据采集模块用于接收所述信号切换模块发送的雾滴粒子的大小信息和浓度信息，所述分析软件模块用于分析雾滴粒子的大小信息和浓度信息并进行雾监测和雾预警。
本发明的湿度传感器的工作原理为：在没有雾的天气背景下，外界的相对湿度很小，湿度传感器的栅极1处于干燥状态，而栅极1又被电阻2连接，栅极1相当于断路状态，因此两根水晶头导线4处于断开状态，当雾天气发生时，外界的相对湿度变大时，湿度传感器的栅极1被雾水浸湿，此时栅极1因为被雾水浸湿而处于导通状态，电路中的电流会直接流过栅极1将两根水晶头导线4连接，此时两根水晶头导线4处于导通状态，湿度传感器开始工作。
湿度传感器开始工作时，湿度传感器检测到相对湿度的变化信息并将相对湿度的变化信息通过接口信号电路发送给数据处理模块，所述数据处理模块分析相对湿度的变化信息，并将分析的结果发送给电源切换模块，电源切换模块根据数据处理模块发送的分析结果控制真空泵与激光前向散射雾滴谱采样系统的开启或关闭，当数据处理模块分析的相对湿度高于75%时，电源切换模块控制真空泵与激光前向散射雾滴谱采样系统的开启，真空泵开始采集雾滴粒子，激光前向散射雾滴谱采样系统开始检测真空泵采集的雾滴粒子的大小信息和浓度信息，信号切换模块将激光前向散射雾滴谱采样系统检测到的雾滴粒子的大小信息和浓度信息发送到数据接收终端PC处理器，数据接收终端PC处理器开启雾监测和雾预警，数据接收终端PC处理器还显示雾滴粒子的大小信息和浓度信息；当数据处理模块分析的相对湿度低于75%时，电源切换模块控制真空泵与激光前向散射雾滴谱采样系统的关闭，信号切换模块将真空泵与激光前向散射雾滴谱采样系统的关闭的信息发送到数据接收终端PC处理器，数据接收终端PC处理器解除雾预警，数据接收终端PC处理器还记录并显示开启雾预警和解除雾预警时间。
Claims (9)
1.自动控制开关的雾滴谱仪,包括电源切换模块、激光前向散射雾滴谱采样系统和真空泵，其特征在于：还包括湿度传感器，所述电源切换模块、激光前向散射雾滴谱采样系统、真空泵和湿度传感器之间的连接方式为电连接，所述湿度传感器包括栅极、电阻和两根水晶头导线，所述栅极与电阻连接，所述栅极还分别与两根水晶头导线连接；
所述湿度传感器用于检测相对湿度的变化信息，所述电源切换模块用于根据湿度传感器检测的相对湿度的变化信息从而控制真空泵与激光前向散射雾滴谱采样系统的开启或关闭，所述真空泵用于采集雾滴粒子，所述激光前向散射雾滴谱采样系统用于检测真空泵采集雾滴粒子的大小信息和浓度信息。
2.根据权利要求1所述的自动控制开关的雾滴谱仪，其特征在于：还包括相互电连接的接口信号电路、数据处理模块和信号切换模块，所述湿度传感器用于检测相对湿度的变化信息并通过接口信号电路发送相对湿度的变化信息给所述数据处理模块，所述数据处理模块用于分析所述湿度传感器发送的相对湿度的变化信息并将其分析的结果发送到电源切换模块，所述电源切换模块根据所述数据处理模块分析的结果从而控制真空泵与激光前向散射雾滴谱采样系统的开启或关闭并将真空泵与激光前向散射雾滴谱采样系统的开启或关闭的信息发送到所述信号切换模块，所述激光前向散射雾滴谱采样系统用于发送雾滴粒子的大小信息和浓度信息到所述信号切换模块，所述信号切换模块用于接收并远程发送雾滴粒子的大小信息和浓度信息，所述信号切换模块还用于远程发送真空泵与激光前向散射雾滴谱采样系统开启或关闭的信息。
3.根据权利要求1所述的自动控制开关的雾滴谱仪，其特征在于：所述湿度传感器包括绝缘材料，所述两根水晶头导线安装在所述绝缘材料内。
4.根据权利要求3所述的自动控制开关的雾滴谱仪，其特征在于：所述绝缘材料为透明材质。
5.根据权利要求1所述的自动控制开关的雾滴谱仪，其特征在于：所述栅极采用铜材质。
6.根据权利要求1所述的自动控制开关的雾滴谱仪，其特征在于：所述激光前向散射雾滴谱采样系统通过检测雾滴粒子的速度从而确定雾滴粒子的浓度信息。
7.根据权利要求6所述的自动控制开关的雾滴谱仪，其特征在于：所述激光前向散射雾滴谱采样系统包括光学系统，所述光学系统包括激光二极管，所述光学系统通过内部的激光二极管对雾滴粒子的前向散射从而确定雾滴粒子的大小信息。
8.根据权利要求7所述的自动控制开关的雾滴谱仪，其特征在于：所述的激光二极管的功率为50mW。
9.根据权利要求2所述的自动控制开关的雾滴谱仪，其特征在于：所述信号切换模块通信连接有数据接收终端PC处理器，所述数据接收终端PC处理器包括相互电连接的数据采集模块和分析软件模块，所述数据采集模块用于接收所述信号切换模块发送的真空泵与激光前向散射雾滴谱采样系统开启或关闭的信息，所述数据采集模块用于接收所述信号切换模块发送的雾滴粒子的大小信息和浓度信息，所述分析软件模块用于分析雾滴粒子的大小信息和浓度信息并进行雾监测和雾预警。
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