一種用于收集降雨的密封采樣裝置制造方法
【專利摘要】本發(fā)明提供一種用于收集降雨的密封采樣裝置，包括箱體和設置在其內部的用于收集降雨的容器，容器包括設有一帶有第一密封件的導水管、一帶有第二密封件的排氣管和一濕度和溫度監(jiān)測儀；在導水管的上部設置一用于收集降雨的漏斗，排氣管包括第一端部和設有所述第二密封件的第二端部；第一密封件的活動塊在雨水的壓力下沿其旋轉軸打開，當降雨結束時，第一密封件在活動塊的作用下自動關閉；當降雨量較大時，第二密封件的活動塊在氣流的沖擊下打開，當降雨結束時，第二密封件在活動塊的作用下自動關閉。本發(fā)明通過改善裝置的密封結構，保持容器內降水樣品的原始特征，為準確測量降水中氫氧同位素含量提供可靠保障。
【專利說明】-種用于收集降雨的密封采樣裝置

【技術領域】
[0001] 本發(fā)明設及水文設備領域，具體的設及一種用于測量雨水中氨氧同位素含量的密 封采樣裝置。

【背景技術】
[0002] 同位素水文學是20世紀50年代發(fā)展起來的一 口新興學科，它主要利用同位素技 術解決水文學中一些關鍵問題。從20世紀60年代開始，在世界范圍內通過利用同位素技 術嚴〇,2&化i4C，36c，87sr/86Sr，等），并結合水文地球化學方法廣泛開展地下水調查，取得 了許多突破性成果。特別是氨氧穩(wěn)定同位素可W提供水分子本身的信息，并結合水位、水 化學和其他相關數據，將產生更可靠的區(qū)域地下水流概念模型，W促使有效的地下水資源 管理。如果用 2H和is〇來追蹤地下水，那么降水中氨氧穩(wěn)定同位素的研究顯得十分重要。 同樣，如果需要追蹤雨水的來源，同樣需要研究降雨中的氨氧同位素的含量，而研究降水中 的氨氧同位素勢必需要對降雨進行采樣。
[0003] 降水樣品收集裝置一般要放置在野外，很難保證每次降水結束后就能及時取出樣 品進行檢測，如果樣品在采樣裝置中存放時間較長的話，容器內的樣品就會蒸發(fā)（密封措 施能減少蒸發(fā)，但很難完全避免蒸發(fā)）。而蒸發(fā)會導致降水同位素分饋，影響降水樣品中氨 氧同位素含量，從而不能反映降水的原始同位素含量特征。蒸發(fā)情況下的同位素分饋主要 有兩種，其一是瑞利平衡分饋，瑞利平衡分饋受氣溫的影響最大。其二是動力非平衡分饋， 主要受氣液界面附近的相對濕度影響。所W對容器內的溫度和濕度進行自動監(jiān)測，可W利 用監(jiān)測數據計算分饋系數，再對同位素樣品的檢測結果進行校正。
[0004] 現有的降雨量采集裝置一般包括采集器W及箱體，采集器通過收集管與箱體連接 在一起，從而將雨水采集存儲在箱體內部，但是現在的降雨量采集裝置一般存在著W下幾 點缺點：
[0005] ①采集器的密封性差，容易致使采集到的雨水蒸發(fā)，使水蒸氣排出采集器外部，并 增大空氣流動，影響了降水樣品的氨氧同位素含量的原始特征；
[0006] ②無法對采集器內的相對濕度W及氣體溫度進行采集，影響樣品的氨氧同位素含 量的校正；
[0007] ⑨無法及時傳輸采集器內的濕度和溫度數據，影響了降雨中氨氧同位素含量的準 確性和精度；
[000引④無法同時對降水量、蒸發(fā)量、采集器內溫度和濕度進行監(jiān)測，影響了降水樣品的 氨氧同位素含量的原始特征。


【發(fā)明內容】

[0009] 本發(fā)明為了解決上述提到的現有的降雨量采集裝置密封性差、無法自動傳輸降雨 量數據等缺點，提供一種密封性能好的水文降雨量密封采樣裝置，本發(fā)明的另一個目的是 能夠通過遠傳裝置將采集到的降雨量數據上傳至遠程控制器，從而為密封采樣裝置內所收 集的降水樣品氨氧同位素含量的準確測量提供保障。
[0010] 具體的，本發(fā)明提供一種用于收集降雨的密封采樣裝置，包括箱體和設置在其內 部的用于收集降雨的容器，所述容器包括瓶體、位于所述瓶體上部的瓶口 W及瓶蓋，所述瓶 蓋上設有一帶有第一密封件的導水管、一帶有第二密封件的排氣管W及一濕度和溫度監(jiān)測 儀；在所述導水管的上部設置一用于收集降雨的漏斗，所述漏斗包括漏斗本體、與所述漏斗 本體相連的管體和設置在所述漏斗本體中的空屯、塑料球，所述排氣管包括第一端部和設有 所述第二密封件的第二端部；所述第一密封件與所述第二密封件均包括底板，位于底板的 周緣上的環(huán)形凸緣，位于底板的內部中屯、處的旋轉軸，W及位于所述旋轉軸一側的活動塊， 當有雨水進入所述容器時，所述第一密封件的活動塊在雨水的壓力下沿所述旋轉軸打開， 當降雨結束時，所述第一密封件在活動塊的作用下自動關閉；當降水進入到采樣器內時，所 述第二密封件的活動塊在氣流的沖擊下打開，當降雨結束時，所述第二密封件在活動塊的 作用下自動關閉。
[0011] 可優(yōu)選的，所述漏斗的管體與所述導水管為一體件或通過所述管體上設有的一沿 遠離所述漏斗本體方向直徑逐漸縮小的連接端部及套設在連接端部上的環(huán)狀密封件與所 述導水管緊密連接在一起。
[0012] 可優(yōu)選的，所述容器的內部設置有塑料薄膜，所述塑料薄膜的直徑為所述容器內 徑的80% -90%并能漂浮在所述容器的液面上。
[0013] 可優(yōu)選的，所述排氣管的形狀為倒L形，所述排氣管的第一端部伸入到所述容器 中并位于液面之上，所述排氣管的第二端部位于所述容器之外且開口向下，所述第二端部 與所述第一端部平行設置。
[0014] 可優(yōu)選的，所述容器的外壁上設置有觀察區(qū)域W及遮光區(qū)域，所述觀察區(qū)域設置 有帶有標尺的觀察窗，所述遮光區(qū)域上設置有遮光件。
[0015] 可優(yōu)選的，所述遮光件為薄膜或遮光涂層。
[0016] 可優(yōu)選的，所述漏斗本體的頂部設置有金屬網罩。
[0017] 可優(yōu)選的，所述濕度和溫度監(jiān)測儀將測得的溫度和濕度數據傳輸至一遠傳裝置， 所述遠傳裝置設置有無線發(fā)射儀，所述無線發(fā)射儀通過網絡連接遠程控制器；所述容器的 底部設置一用于測量容器內部降雨量的稱重單元，并通過遠傳裝置將測量到的降雨量傳送 至所述遠程控制器。
[0018] 可優(yōu)選的，所述遠程控制器包括中央控制器、存儲裝置、分饋系數計算模塊和人機 操作界面；所述存儲裝置W及所述分饋系數計算模塊分別與所述中央控制器通訊連接，所 述存儲裝置用于存儲接收到的溫度和濕度數據W及降雨量，分饋系數計算模塊根據所述溫 度和濕度數據W及降雨量計算氨氧同位素分饋系數。
[0019] 本發(fā)明的有益效果如下所述：
[0020] 本發(fā)明導水管內設置有第一密封件，第一密封件在降雨時在水流沖擊下打開，當 降雨結束后，第一密封件自動封閉，控制容器內的空氣流動性，抑制蒸發(fā)；當雨量增大時，排 氣管內設置的第二密封件可W在氣流的沖擊下打開，使容器內氣體排出，利于降水進入容 器內，降水結束時，第二密封件自動關閉，控制容器內的空氣流動性，從而抑制蒸發(fā)。
[0021] 本發(fā)明設置的溫度和濕度自動監(jiān)測儀對降雨采集存儲裝置內的溫度和濕度數據 進行自動監(jiān)測，可W利用監(jiān)測數據計算分饋系數，同時設有稱重單元，在降水過程中，能夠 自動監(jiān)測降水樣品的采集量；利用分饋系數并結合稱重單元監(jiān)測得到的降水量可w有助于 計算容器內所收集的降水樣品的氨氧同位素含量的加權平均值。
[0022] 此外，本發(fā)明還通過設置塑料薄膜、遮光件等進一步抑制蒸發(fā)的發(fā)生，獲得更好的 密封效果。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0023] 下面結合附圖對本發(fā)明做進一步解釋：
[0024] 圖1為本發(fā)明的一種水文降雨量密封采樣裝置的示意圖；
[0025] 圖2為本發(fā)明設置在箱體內的降雨采集容器示意圖；
[0026] 圖3為本發(fā)明圖2中A處的放大示意圖；
[0027] 圖4為本發(fā)明第一密封件和第二密封件的一種結構示意圖；W及 [002引圖5為本發(fā)明的結構示意框圖。

【具體實施方式】
[0029] 下面結合附圖及【具體實施方式】對本發(fā)明的結構及工作原理做進一步解釋：
[0030] 如圖1-圖2所示，本發(fā)明提供的一種水文降雨量密封采樣裝置包括箱體2和設置 在其內部的降雨采集容器3。容器3包括瓶體4、位于瓶體4上部的瓶口 5 W及與瓶口 5螺 紋連接的瓶蓋30 ;在實施例中，瓶口 5的直徑為20cm，瓶蓋30上設有S個通孔52、53及54， 導水管6穿過通孔52、排氣管8穿過通孔53、濕度和溫度監(jiān)測儀10的連接桿102穿過通孔 54而設置在瓶蓋30上，通孔52、53及54中分別設置有一個密封圈51，導水管6、排氣管8 W及連接桿102通過各自的密封圈51緊緊地固定在瓶蓋30上。
[0031] 具體而言，箱體2包括柜體24、柜口 25、位于柜體24頂部的頂板20和位于柜體24 底部的底盤21。柜體24的側壁上設有多個排氣孔23,用于使箱體2與外界進行氣體交換。 柜體24和柜口 25優(yōu)選由金屬材料制成，而頂板20由塑料材料制成從而更有利于無線信號 的傳輸避免屏蔽；箱體2通過底盤21固定在地面上。容器3通過底座22設置在箱體2的 里面，底座22通過緊固件固定在底盤21上。底座22上可設置有稱重單元11，該樣，容器3 直接設置在稱重單元11上，W便直接獲知容器3重量的變化。
[0032] 容器3的瓶口 5上設置有瓶蓋30,導水管6穿過瓶蓋30延伸至容器3的內部，導 水管6內部設置有第一密封件7。用于收集降雨的漏斗1連接在導水管6的上部，降雨通過 漏斗1收集并沿導水管6進入容器3中。降雨收集漏斗1包括漏斗本體103、與漏斗本體 103相連的管體104和設置在漏斗本體103中的空屯、塑料球13,漏斗本體103的頂部還設 置有金屬網罩14 ;金屬網罩14的設置一方面可W防止空屯、塑料球13被風吹走，另一方面 可W防止大的顆粒物掉入降雨收集漏斗1內部堵塞管道或者影響水樣。
[0033] 容器3的內部設置有塑料薄膜31，塑料薄膜31的直徑為容器3內徑的80% -90%。 塑料薄膜31的密度小于水，可W漂浮在液面上，隔離氣相與液相，抑制容器3的雨水的蒸 發(fā)。由于塑料薄膜31的直徑略小于容器3的內徑，其可W在容器3的內部隨著水面上下自 由浮動。
[0034] 容器3的外壁上設置有觀察窗32,并且在容器3的外壁除觀察窗32之外的區(qū)域上 設置有遮光件34,遮光件34用于遮蔽陽光，抑制蒸發(fā)，遮光件34可W為薄膜或遮光涂層，觀 察窗32處設置有標尺33,標尺33用于測量容器3的雨水量，并通過觀察窗32觀察液面位 置。
[0035] 如圖3所不，漏斗1的官體104設有一連接細}部101,連接細}部101的直徑沿巧罔 漏斗本體103方向逐漸縮小，并且連接端部101的外徑整體上略小于導水管6的內徑。連 接端部101上套設有環(huán)狀密封件100,用于使管體104與導水管6緊密連接。在另一個實施 例中，漏斗1的管體104與導水管6為一體成型件，管體104仍具有逐漸縮小的直徑方便， 該樣更有利于制造和使用。
[0036] 在其余的實施例中，漏斗1與導水管6為一體件，第一密封件7設置在導水管內 部。該樣的結構，方便制造及使用，并且更利于對容器3進行密封。
[0037] 在瓶蓋30的通孔53中設置有排氣管8,排氣管8包括第一端部81、第二端部82， W及位于第二端部82中的用于氣體密封的第二密封件9。排氣管8的形狀設置為倒L形， 排氣管8的第一端部81伸入到瓶體4中并位于液面之上，排氣管8的第二端部82位于瓶 體4之外且開口向下，第二端部82與第一端部81平行設置該樣更有利于保持容器內處于 必要的密封狀態(tài)。
[003引如圖4所示，第一密封件7與第二密封件9可為一種承重式密封件，其包括底板 200,底板200的周緣設有一環(huán)形凸緣201，底板200的內部中屯、處設置有一旋轉軸202,旋 轉軸202將底板200區(qū)分成左右兩側，活動塊203設置于其中一側上，活動塊203朝所述旋 轉軸202方向形成一斜面204,通常情況下活動塊203與底板200處于同一水平面上，即密 封件為起到密封作用的關閉狀態(tài)。當有雨水進入時，第一密封件7的活動塊203在雨水的 壓力下沿旋轉軸202打開，當降雨結束時，第一密封件7在活動塊203的作用下自動封閉， 從而抑制蒸發(fā)。當降雨量較大時，第二密封件9的活動塊203在氣流的沖擊下打開，使容器 內3氣體排出，利于降雨進入容器3中，當降雨結束時，第二密封件9在活動塊203的作用 下自動關閉，從而進一步保證容器3處于密封狀態(tài)。
[0039] 在瓶蓋30的通孔54中還設置有濕度和溫度監(jiān)測儀10,其可W動態(tài)監(jiān)控容器3內 所收集到的降水樣品的溫度和濕度，并將獲得的溫度和濕度通過遠傳裝置35傳輸給遠程 控制器36,從而實現對降水樣品的遠程監(jiān)控。濕度和溫度監(jiān)測儀10通過連接桿102設置在 容器3的上部，連接桿102可W借助密封圈51而固定在瓶蓋30的通孔54中。濕度和溫度 監(jiān)測儀10通過數據傳輸線纜12與遠傳裝置35通訊連接，并進而與遠程控制器36相連。
[0040] 稱重單元11設置在容器3的底部，用于測量容器3內部的降雨量，并通過遠傳裝 置35將測量到的降雨量傳送至遠程控制器36。在降水過程中，通過稱重單元11可W自動 監(jiān)測降水樣品的采集量，當兩次降水過程中，可W監(jiān)測樣品的蒸發(fā)量，從而對樣品中氨氧同 位素的檢測結果進行校正。每次降水結束時，稱重單元11監(jiān)測得到的降水量為Pi (Pi單位 為mm) (Wi/31. 4 = Pi，Wi為單次降水的重量，Wi單位為g)。假設每次降水量為Pi,相對于 該次降水氨同位素和氧同位素分別為5町和5 18〇1，如果一個月降水n次，則該月降水氨同 位素和氧同位素加權平均值分別為：
[0041]

【權利要求】
1. 一種用于收集降雨的密封采樣裝置，包括箱體和設置在其內部的用于收集降雨的容 器，所述容器包括瓶體、位于所述瓶體上部的瓶口以及瓶蓋，其特征在于：所述瓶蓋上設有 一帶有第一密封件的導水管、一帶有第二密封件的排氣管以及一濕度和溫度監(jiān)測儀；在所 述導水管的上部設置一用于收集降雨的漏斗，所述漏斗包括漏斗本體、與所述漏斗本體相 連的管體和設置在所述漏斗本體中的空心塑料球，所述排氣管包括第一端部和設有所述第 二密封件的第二端部； 所述第一密封件與所述第二密封件均包括底板，位于底板的周緣上的環(huán)形凸緣，位于 底板的內部中心處的旋轉軸，以及位于所述旋轉軸一側的活動塊，當有雨水進入所述容器 時，所述第一密封件的活動塊在雨水的壓力下沿所述旋轉軸打開，當降雨結束時，所述第一 密封件在活動塊的作用下自動關閉；當降雨量較大時，所述第二密封件的活動塊在氣流的 沖擊下打開，當降雨結束時，所述第二密封件在活動塊的作用下自動關閉。
2. 根據權利要求1所述的用于收集降雨的密封采樣裝置，其特征在于：所述漏斗的管 體與所述導水管為一體件或通過所述管體上設有的一沿遠離所述漏斗本體方向直徑逐漸 縮小的連接端部及套設在連接端部上的環(huán)狀密封件與所述導水管緊密連接在一起。
3. 根據權利要求1或者2所述的用于收集降雨的密封采樣裝置，其特征在于：所述容 器的內部設置有塑料薄膜，所述塑料薄膜的直徑為所述容器內徑的80% -90%并能漂浮在 所述容器的液面上。
4. 根據權利要求1或者2所述的用于收集降雨的密封采樣裝置，其特征在于：所述排 氣管的形狀為倒L形，所述排氣管的第一端部伸入到所述容器中并位于液面之上，所述排 氣管的第二端部位于所述容器之外且開口向下，所述第二端部與所述第一端部平行設置。
5. 根據權利要求1或者2所述的用于收集降雨的密封采樣裝置，其特征在于：所述容 器的外壁上設置有觀察區(qū)域以及遮光區(qū)域，所述觀察區(qū)域設置有帶有標尺的觀察窗，所述 遮光區(qū)域上設置有遮光件。
6. 根據權利要求5所述的用于收集降雨的密封采樣裝置，其特征在于：所述遮光件為 薄膜或遮光涂層。
7. 根據權利要求1所述的用于收集降雨的密封采樣裝置，其特征在于：所述漏斗本體 的頂部設置有金屬網罩。
8. 根據權利要求1所述的用于收集降雨的密封采樣裝置，其特征在于：所述濕度和溫 度監(jiān)測儀將測得的溫度和濕度數據傳輸至一遠傳裝置，所述遠傳裝置設置有無線發(fā)射儀， 所述無線發(fā)射儀通過網絡連接遠程控制器；所述容器的底部設置一用于測量容器內部降雨 量的稱重單元，并通過遠傳裝置將測量到的降雨量傳送至所述遠程控制器。
9. 根據權利要求8所述的用于收集降雨的密封采樣裝置，其特征在于：所述遠程控制 器包括中央控制器、存儲裝置、分餾系數計算模塊和人機操作界面；所述存儲裝置以及所述 分餾系數計算模塊分別與所述中央控制器通訊連接，所述存儲裝置用于存儲接收到的溫度 和濕度數據以及降雨量，分餾系數計算模塊根據所述溫度和濕度數據以及降雨量計算氫氧 同位素分餾系數。
【文檔編號】G01N1/20GK104502155SQ201410852267
【公開日】2015年4月8日 申請日期:2014年12月31日 優(yōu)先權日:2014年12月31日
【發(fā)明者】王樹芳, 林沛, 韓征, 劉久榮, 葉超, 王麗亞, 劉元章, 田秀梅, 王家忠, 高志輝, 周濤, 劉釗, 郭彬彬, 崔一嬌 申請人:北京市水文地質工程地質大隊