一种能够自动改变采样系统压力的机载采样系统及其应用

摘要

本发明提供了一种能够自动改变采样系统压力的机载采样系统及其应用，所述机载采样系统包括机载采样头、计算机、采样总管、泵和压力计，所述机载采样头包括T型管，其中，所述T型管中两侧横向管口和径向管口的端部均为开口结构，所述横向管口中一侧管口的内径小于另一侧管口的内径，同时在所述另一侧管口内的靠近径向管口位置设有突起，所述机载采样头的径向管口、采样总管和泵依次相连，所述压力计设置于采样总管上，所述计算机与泵和压力计分别相连；前述的能够防止水气凝结和倒流的机载采样系统在采集监测飞机舱外空气中的应用。使用本发明的机载采样头，可以有效地防止水蒸气凝结成的水汽在进气口聚集，从而提高了采集样品的效率和质量。

说明书

技术领域

本发明涉及采样部件领域，具体地，涉及一种能够自动改变采样系统压力的机载采样系统及其应用。

背景技术

自从飞机发明以后，飞机日益成为现代文明不可缺少的交通工具，它深刻的改变和影响了人们的生活，开启了人们征服蓝天历史。但由于飞机是在空中飞行，因此对安全性有着非常高的要求。而飞机的部件和飞行情况都受着外界环境的影响，因此时刻监测外界环境的状况变得非常重要。目前设置于舱外的进气口多为T型管，如图1所示，然而在进气口采样的过程中，由于受到温度和压力的影响，空气中的水蒸气会凝结成水汽并在T型管内的交界处聚集，从而影响进气口的采样。特别是在飞机高速飞行的情况下，舱外的空气进入进气口时，更容易出现水蒸气凝结的现象。当采样仪器将这些水蒸气吸入时，会对测试结果产生较大的影响。此外，由于飞机的高空高速飞行，外界环境中的压力较低，采集样品压力的不同可能对检测结果以及检测仪器造成重大的影响。

因此，需要一种能够避免水蒸气在管壁上凝结、减少测量误差并且成本低廉且能够检测采样压力的装置。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术中由于受到温度和压力的影响，空气中的水蒸气会凝结成水汽在进气口聚集，从而影响进气口的采样以及采样压力的不同对检测结果以及检测仪器造成重大影响的缺陷，提供一种能够防止水气凝结和倒流的机载采样系统。

为了实现上述目的，第一方面，本发明提供了一种能够自动改变采样系统压力的机载采样系统，所述采样系统包括机载采样头、计算机、采样总管、泵和压力计，所述机载采样头包括T型管，其中，所述T型管中两侧横向管口和径向管口的端部均为开口结构，所述横向管口中一侧管口的内径小于另一侧管口的内径，同时在所述另一侧管口内的靠近径向管口位置设有突起，所述机载采样头的径向管口、采样总管和泵依次相连，所述压力计设置于采样总管上，所述计算机与泵和压力计分别相连。

优选地，所述一侧管口靠近管内端的内径小于靠近管外端的内径。

优选地，所述另一侧管口靠近管内端的内径小于靠近管外端的内径。

优选地，所述机载采样头还包括进气嘴，其中，所述进气嘴固定于所述一侧管口的管内端。

优选地，所述进气嘴远离所述管内端的一端的位置超过T型管径向管口的竖直位置。

优选地，所述进气嘴靠近所述管内端的内径大于远离所述管内端的内径。

优选地，所述采样监测装置还包括若干检测仪器，所述若干检测仪器各自独立地与采样总管相连。

另一方面，本发明还提供了前述的能够自动改变采样系统压力的机载采样系统在采集监测飞机舱外空气中的应用。

使用本发明的能够自动改变采样系统压力的机载采样系统，可以有效地防止水蒸气凝结成的水汽在进气口聚集，从而提高了采集样品的效率和质量。此外，本发明的装置结构简单，易于拆卸安装，使用本发明的装置采集样品，可以对样品的压力进行实时监测，对各仪器有很好的保护作用，且特别适用于高空等低压的环境下。

本发明的其它特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。

附图说明

附图是用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与下面的具体实施方式一起用于解释本发明，但并不构成对本发明的限制。在附图中：

图1为现有技术中的机载采样头；

图2为本发明的一种机载采样头；

图3为本发明的一种优选实施方式的机载采样头；

图4为本发明的一种优选实施方式的能够防止水气凝结和倒流的机载采样系统。

附图标记说明

1 T型管2 进气嘴

3 突起 4 计算机

5 采样总管 6 泵

6 压力计 8 检测仪器

具体实施方式

以下对本发明的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本发明，并不用于限制本发明。

在本文中所披露的范围的端点和任何值都不限于该精确的范围或值，这些范围或值应当理解为包含接近这些范围或值的值。对于数值范围来说，各个范围的端点值之间、各个范围的端点值和单独的点值之间，以及单独的点值之间可以彼此组合而得到一个或多个新的数值范围，这些数值范围应被视为在本文中具体公开。在本文中，当比较各管口或单个管口内各端的内径大小关系时，应当理解该二者为同轴的或基本上同轴的，此外，当比较的各管口中某一管口的内径为非均一的，以该管口的最小内径作为该管口的内径。

本发明提供了一种能够防止水气凝结和倒流的机载采样系统，所述能够防止水气凝结和倒流的机载采样系统包括机载采样头、计算机4、采样总管5、泵6和压力计7，所述机载采样头包括T型管1，其中，所述T型管1中两侧横向管口和径向管口的端部均为开口结构，所述横向管口中一侧管口的内径小于另一侧管口的内径，同时在所述另一侧管口内的靠近径向管口位置设有突起3，所述机载采样头的径向管口、采样总管5和泵6依次相连，所述压力计7设置于采样总管6上，所述计算机4与泵6和压力计7分别相连。

其中，如图2所示，所述T型管1中两侧横向管口和径向管口的端部均为开口结构，可以使得空气在T型管的三个端部中进入或排出，所述T型管1两侧横向管口是指T型管上端两个相对的管口，所述T型管1径向管口指的是T型管1中与两侧横向管口均垂直的另一个管口。在飞机飞行时，空气从所述T型管1的所述一侧管口进入机载采样头，在空气到达T型管1径向管口的上方时，可以通过在T型管1径向管口的端部连接吸气装置(如泵)，由于吸力作用，部分到达径向管口上方的空气从T型管1径向管口引出，从而进行后续的检测，而其余部分冲过径向管口从另一侧管口流出，由于环境温度较低，会在所述另一侧管口内凝结大量水汽。所述横向管口中一侧管口的内径小于另一侧管口的内径，即可以理解为一侧管口下端的上表面要高于另一侧管口下端的上表面，如此可以使得气流能够更远地冲到另一侧管口内更远离径向管口的位置，从而使得凝结的水汽不易落入径向管口中。同时在所述另一侧管口内的靠近径向管口位置设有突起3，所述突起3可以阻止所述另一侧管口内的水汽流入径向管口中。所述机载采样头的径向管口、采样总管5和泵6依次相连，因此可以通过调节泵6以改变采样总管5中的管内压力；所述压力计7设置于采样总管6上，可以对采样总管5中的管内压力进行实时监测；所述计算机4与泵6和压力计7分别相连，可以使得压力计7中的压力检测结果反馈到计算机4中，并通过计算机4对泵6的功率进行调节以改变采样总管5中的管内压力。

根据本发明，对于各管口内各端的内径没有特别的限制，只能能够达到本发明的上述目的即可。

优选地，所述一侧管口靠近管内端的内径小于靠近管外端的内径。如此可以提高所述一侧管口靠近管内端处的气流流速，从而使得水汽在所述管内端积累凝聚。

优选地，所述另一侧管口靠近管内端的内径小于靠近管外端的内径。如此可以使得所述另一侧管口靠近管内端处凝聚的水汽顺着坡度沿其外端方向流出另一测管口。

在本发明的一种优选实施方式中，所述机载采样头还包括进气嘴2，其中，所述进气嘴2固定于所述一侧管口的管内端。如此可以使得水汽更容易越过径向管口，而不会在各管口交界处堆积甚至进入径向管口。

优选地，所述进气嘴2远离所述管内端的一端的位置超过T型管1径向管口的竖直位置。

更优选地，所述进气嘴2靠近所述管内端的内径大于远离所述管内端的内径。也即使进气嘴2出口处的内径更小，以提高所述进气嘴2出口处的气流流速，同时部分水汽由于坡度可以直接回流至外端，而不会从进气嘴2出口处落下，从而进一步提高采样的效率和质量。

根据本发明，优选地，所述采样监测装置还包括若干(如1-10个)检测仪器8，所述若干检测仪器8各自独立地与采样总管5相连。如此可以将采样总管5中的采集样品分别送入各个检测仪器8中进行检测。

根据本发明的一种优选实施方式，如图3和4所示，能够防止水气凝结和倒流的机载采样系统包括机载采样头、计算机4、采样总管5、泵6和压力计7，所述机载采样头包括T型管1，其中，所述T型管1中两侧横向管口和径向管口的端部均为开口结构，所述横向管口中一侧管口的内径小于另一侧管口的内径，同时在所述另一侧管口内的靠近径向管口位置设有突起3，所述机载采样头的径向管口、采样总管5和泵6依次相连，所述压力计7设置于采样总管6上，所述计算机4与泵6和压力计7分别相连；所述一侧管口靠近管内端的内径小于靠近管外端的内径；所述另一侧管口靠近管内端的内径小于靠近管外端的内径；所述机载采样头还包括进气嘴2，所述进气嘴2固定于所述一侧管口的管内端；所述进气嘴2远离所述管内端的一端的位置超过T型管1径向管口的竖直位置；所述进气嘴2靠近所述管内端的内径大于远离所述管内端的内径；所述采样监测装置还包括若干检测仪器5，所述若干检测仪器5各自独立地与采样总管2相连。此外，图3中的箭头方向表示气流流动的方向，图4中的虚线框表示机载采样头(具体结构在图3中示出)，虚线左侧表示机舱外，虚线右侧表示机舱内；粗线表示装置或管线，细线表示附图标记指示线；箭头的方向表示信号传输的方向，即压力计7中的压力检测结果反馈到计算机4中，并通过计算机4对泵6的功率进行调节以改变采样总管5中的管内压力。

从图3中可以看出，由于进气嘴2在气流方向上的延伸超过了径向管口，因此当气流从进气嘴2流出时，已超过了径向管口，从而气流不会直接进入到径向管口中，由此避免了水蒸气在径向管口中发生凝结。

此外，本发明还提供了前述的能够防止水气凝结和倒流的机载采样系统在采集监测飞机舱外空气中的应用。

在实际使用过程中，可以将能够防止水气凝结和倒流的机载采样系统中的机载采样头设置于飞机舱外的任意位置，通过机载采样头的径向管口与设置于飞机内的其余部件通过前述的连接方式相连，优选地，所述进气口的方向与飞机头的方向一致，使得空气更方便地进入进气口。

以上详细描述了本发明的优选实施方式，但是，本发明并不限于上述实施方式中的具体细节，在本发明的技术构思范围内，可以对本发明的技术方案进行多种简单变型，这些简单变型均属于本发明的保护范围。

另外需要说明的是，在上述具体实施方式中所描述的各个具体技术特征，在不矛盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合，为了避免不必要的重复，本发明对各种可能的组合方式不再另行说明。

此外，本发明的各种不同的实施方式之间也可以进行任意组合，只要其不违背本发明的思想，其同样应当视为本发明所公开的内容。