[发明专利]一种大气接触冻结核的测量装置

说明书

本发明涉及一种大气接触冻结核的测量装置，包括呈U字型的测量管路，测量管路包括垂直进气管、水平控制管和垂直测量管，垂直进气管和垂直测量管分别连接于水平控制管的两端上方；垂直进气管顶部设有第一空气进口，垂直进气管内自上而写依次设有除湿器和干燥器；水平控制管靠近垂直进气管一端端部设有第二空气进口，水平控制管内自靠近垂直进气管一端向另一端依次设有过滤器和冷凝器；超声波雾汽发生器连接于水平控制管在冷凝器与垂直测量管之间的位置，所述垂直测量管内自下而上依次设有气流再分布装置、分子筛和喷嘴，垂直测量管在喷嘴处的管径自下而上逐渐减小，垂直测量管顶部与气泵连接。该系统能准确测量大气接触冻结核。

技术领域

本发明涉及一种大气接触冻结核的测量装置，属于大气科学与环境科学领域。

背景技术

大气气溶胶能够通过活化成为大气冰核，间接影响云、降水和全球气候，对地球辐射平衡及其水循环起着重要作用。大气中冰晶的形成有两个重要途径：同质核化和异质核化。其中同质核化，需要在零下38摄氏度才能发生，因此异质核化是低层大气成核的一个非常重要的途径。而异质核化机制可分为四类：凝华核化、凝结冻结核化、浸润冻结核化和接触冻结核化。在云中，接触冻结核化是一个重要的过程，改变着云的微物理特性，从而影响着降水能力和辐射特性。当前，接触冻结核化的研究，还主要以理论和理想模拟为主，单独测量研究较少。因此，限制了对大气气溶胶的接触冻结核化的认识，为了对大气接触冻结核化有更全面的研究，设计了一套测量大气接触冻结核的设备和方法，这样将有助于研究大气接触冻结核化，从而深入了解大气气溶胶对辐射平衡和云降水的影响，并为人工降雨等提供可靠的理论依据。

当前，国内外有多种不同原理的试验装置用于测量大气冰核的特性，如专利号为CN2000410039465.4的专利《一种用于推算水中冻结核含量的实验冷台及系统》，专利号为CN201210150601.1的专利《用于大气冰核活化计数的云室及云室系统》。但现有技术中并没有一种专门针对接触冻结核化机制的研究设备及其方法，这样不利于深入了解大气冰核接触冻结成核机理。

发明内容

本发明为了解决现有技术中存在的问题，提供一种大气接触冻结核测量系统，该系统测量准确，能针对研究大气冰核的接触冻结核化机制进行深入研究。

为了达到上述目的，本发明提出的技术方案为：一种大气接触冻结核的测量装置，包括呈U字型的测量管路、超声波雾汽发生器和气泵，所述测量管路包括垂直进气管、水平控制管和垂直测量管，所述垂直进气管和垂直测量管分别连接于水平控制管的两端上方；所述垂直进气管顶部设有第一空气进口，垂直进气管内自上而写依次设有除湿器和干燥器；所述水平控制管靠近垂直进气管一端端部设有第二空气进口，水平控制管内自靠近垂直进气管一端向另一端依次设有过滤器和冷凝器；所述超声波雾汽发生器连接于水平控制管在冷凝器与垂直测量管之间的位置，所述垂直测量管内自下而上依次设有气流再分布装置、分子筛和喷嘴，垂直测量管在喷嘴处的管径自下而上逐渐减小，垂直测量管顶部与气泵连接。

对上述技术方案的进一步设计为：所述水平控制管内在与垂直进气管对应处设有气体混合器。

所述垂直进气管在与水平控制管连接处设有密封圈。

所述冷凝器包括主冷凝器和二次冷凝器，所述主冷凝器和二次冷凝器在水平控制管内沿空气流动方向依次设置。

所述水平控制管在与垂直测量管连接处设有混合室。

所述垂直测量管在喷嘴上部设有观测管，所述观测管直径与喷嘴出口直径匹配，所述观测管上自下而上依次设有CCD安装孔和视孔，所述CCD安装孔用于安装CCD相机，所述视孔上设有透明PVC塑料或透明有机玻璃。

所述垂直测量管顶部设有质量流量计。

所述超声波雾汽发生器与水平控制管之间设有水汽进口阀门；所述气泵与垂直测量管之间设有流量调节阀。

所述混合室处设有温度、压力及湿度探头。