一种大气梯度观测塔上观测仪器的承载系统

摘要

本发明涉及一种大气梯度观测塔上观测仪器的承载系统，其特征在于：它包括外部保护壳体、外部仪器承载装置、内部仪器承载装置和电控系统；外部保护壳体为中空的球缺，其顶部为一体设置的上顶板，周向侧壁上设置有一仓门；外部仪器承载装置包括固定设置在外部保护壳体的上顶板顶部的外部仪器承载平台，外部仪器承载平台上设置有观测仪器固定器；外部仪器承载平台的下部穿设有一探头承载杆，探头承载杆上设置有探头安装基座；内部仪器承载装置为立方体结构，设置在外部保护壳体内；电控系统包括设置在内部仪器承载装置上的电源、温度探头、湿度探头、控温电路板、制冷模块、采样口、排气口和制热模块；电源电连接各个用电仪器；控温电路板电连接温度探头、湿度探头、制冷模块和制热模块。

说明书

技术领域

本发明涉及一种承载系统，特别是关于一种大气梯度观测塔上观测仪器的承载系 统。

背景技术

在大气环境科学研究中，垂直梯度观测是重要的手段之一，目前我国在多个典型 地区建立了垂直梯度观测塔，在垂直梯度观测塔上设置观测仪器，对气象要素以及环 境空气质量进行观测。目前垂直梯度观测所用的高塔主要包括两种，一种为针对气象 观测所设计的气象梯度观测塔，该气象梯度观测塔上所装备的观测仪器为气象探头， 其主要功能为测量气象参数，但是依托该类高塔进行大气环境监测，则具有仪器承载 能力不够和承载空间容易引起气流扰动的问题。第二种为利用现有高塔（如电视塔等） 改造成的大气观测塔，该类高塔便于搭建观测室，可以承载较多观测仪器设备，但因 其设计未考虑气象上影响，容易导致气流干扰而影响测量精度。因此，设计一种可以 满足观测仪器的承载，且可以有效避免气流干扰，用在大气梯度观测塔上观测仪器的 承载系统，对于扩充梯度观测塔的功能和提高观测有效性是十分重要的。

发明内容

针对上述问题，本发明的目的是提供一种操作性强、所用设备成本低、易于安装 保养、承载能力强，能够避免气流干扰，可满足垂直梯度观测的大气梯度观测塔上观 测仪器的承载系统。

为实现上述目的，本发明采取以下技术方案：一种大气梯度观测塔上观测仪器的 承载系统，其特征在于：它包括外部保护壳体、外部仪器承载装置、内部仪器承载装 置和电控系统；所述外部保护壳体为中空的球缺，其顶部为一体设置的上顶板，周向 侧壁上设置有一仓门；所述外部仪器承载装置包括固定设置在所述外部保护壳体的上 顶板顶部的外部仪器承载平台，所述外部仪器承载平台上设置有观测仪器固定器；所 述外部仪器承载平台的下部穿设有一探头承载杆，所述探头承载杆上设置有探头安装 基座；所述内部仪器承载装置为立方体结构，设置在所述外部保护壳体内；所述电控 系统包括设置在所述内部仪器承载装置上的电源、温度探头、湿度探头、控温电路板、 制冷模块、采样口、排气口和制热模块；所述电源电连接各个用电仪器；所述控温电 路板电连接所述温度探头、湿度探头、制冷模块和制热模块。

所述内部仪器承载装置为具有上面板、下面板、左面板、右面板、前面板和后面 板的立方体结构；所述电源设置在所述内部仪器承载装置的左面板和右面板上；所述 温度探头、湿度探头和控温电路板设置在所述内部仪器承载装置的上面板上；所述制 冷模块、采样口、排气口和制热模块设置在所述内部仪器承载装置的后面板上；所述 内部仪器承载装置与所述外部保护壳体之间填充有泡沫材料。

所述制热模块为复合材料加热板；所述制冷模块为半导体制冷片。

所述内部仪器承载装置的排气口位置还设置有排风扇，所述排风扇电连接所述控 温电路板。

所述外部保护壳体采用不锈钢材料制成。

所述探头承载杆的一端通过固定榫卯与所述外部仪器承载平台上的承载杆固定器 固定连接；所述探头承载杆的另一端具有伸缩功能，且该端设置有所述探头安装基座。

本发明由于采取以上技术方案，其具有以下优点：1、本发明包括外部保护壳体， 外部保护壳体顶部固定设置有外部仪器承载装置，外部保护壳体内部固定设置有内部 仪器承载装置；外部仪器承载装置用于承载外部观测仪器，内部仪器承载装置用于承 载内部观测仪器，因此，本发明方法可以实现不同大气污染物测量仪器的承载。2、本 发明外部仪器承载平台下部穿设有一探头承载杆，探头承载杆的一端固定连接外部仪 器承载平台，另一端具有伸缩功能，且该端部设置有探头安装基座，因此，可以依据 安装需要伸缩探头承载杆，以便进行操作。3、本发明的内部仪器承载装置上设置有电 控系统，因此，能够以使内部观测仪器在相对恒定的温度和湿度下工作，保证内部观 测仪器的稳定运行。4、本发明的外部保护壳体为中空的球缺（3/4球体），能够最大 程度地降低气流对观测仪器整体的影响，且外部保护壳体采用不锈钢材料制成，能够 很好地保护内部观测仪器，承载能力强。本发明操作性强、所用设备成本低、易于安 装保养，承载能力强，能够避免气流干扰，可以在不同经纬度、不同自然条件下使用， 可以应用到环保部门和科研单位大气颗粒物研究以及颗粒物测量仪器开发中。

附图说明

图1是本发明外部保护壳体结构主视示意图

图2是图1的俯视示意图

图3是本发明外部仪器承载装置结构示意图

图4是本发明内部仪器承载装置结构示意图

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明进行详细的描述。

如图1～4所示，本发明包括外部保护壳体1、外部仪器承载装置2、内部仪器承 载装置3和电控系统4。外部仪器承载装置2固定设置在外部保护壳体1的顶部，外 部仪器承载装置2用于承载外部观测仪器；内部仪器承载装置3固定设置在外部保护 壳体1的内部，内部仪器承载装置3用于承载内部观测仪器；电控系统4设置在内部 仪器承载装置3上。

如图1、图2所示，本发明的外部保护壳体1为中空的球缺（3/4球体），采用该 形状可以最大程度地降低气流对观测仪器整体的影响；外部保护壳体1采用不锈钢材 料制成，能够起到保护内部观测仪器的作用。外部保护壳体1的顶部为一体设置的上 顶板11，外部保护壳体1的周向侧壁上设置有一内部仪器承载仓门12。

如图3所示，本发明的外部仪器承载装置2包括固定设置在外部保护壳体1的上 顶板11顶部的外部仪器承载平台21，外部仪器承载平台21上设置有观测仪器固定器 22，通过观测仪器固定器22固定外部观测仪器；外部仪器承载平台21的下部穿设有 一探头承载杆23，探头承载杆23的一端通过固定榫卯24与外部仪器承载平台21上 的承载杆固定器25固定连接；探头承载杆23的另一端具有伸缩功能，且该端部设置 有探头安装基座26，探头安装基座26上可以设置风速风向探头、温度探头、湿度探 头、压力探头、辐射探头等外部观测仪器。探头承载杆23具有伸缩功能，可以依据安 装需要伸缩以便操作。

如图4所示，本发明的内部仪器承载装置3为具有上面板31、下面板、左面板32、 右面板33、前面板和后面板34的立方体结构，内部仪器承载装置3的立方体内用于 设置内部观测仪器。内部仪器承载装置3与不锈钢材料制成的外部保护壳体1之间使 用高密度泡沫材料5填充，以达到保温、减震的效果。

如图4所示，本发明的电控系统4包括设置在内部仪器承载装置3的左面板32 和右面板33上的电源41；包括设置在内部仪器承载装置3的上面板31上的温度探头 42、湿度探头和控温电路板43；包括设置在内部仪器承载装置3的后面板34上的制 冷模块44、采样口45、排气口46和制热模块47。电源41电连接各个用电仪器；控 温电路板43电连接温度探头43、湿度探头、制冷模块44和制热模块47；内部观测仪 器通过外部保护壳体1上的内部仪器承载仓门12设置在内部仪器承载装置3上，采样 口45连接内部观测仪器；采样过程中，温度探头42和湿度探头实时将内部观测仪器 的温度和湿度信号采集并反馈给控温电路板43，如果温度大于35℃，控温电路板43 控制制冷模块44开始工作；如果温度低于10℃，则控温电路板43控制制热模块47 开始工作，以使内部观测仪器在相对恒定的温度下（25℃）工作；如果湿度大于70%， 则控温电路板43控制制热模块47开始工作，同时控制设置在排风口46处的的排风扇 开始排风，保持一定的湿度；以保证内部观测仪器的稳定运行。

本发明内部仪器承载装置3的左面板32和右面板33上的电源41用于为各个用电 设备供电，而且用于为内部观测仪器供电，电压为220V，分布有四个插座，以满足多 种内部观测仪器的安装；同时也为外部观测仪器供电。

上述实施例中，制冷模块44可以为耗电低、易于安装的半导体制冷片；制热模块 47为安全系数较高的复合材料加热板。

上述各实施例仅用于说明本发明，其中各部件的结构、连接方式等都是可以有所 变化的，凡是在本发明技术方案的基础上进行的等同变换和改进，均不应排除在本发 明的保护范围之外。