本發(fā)明涉及火災(zāi)探測研究領(lǐng)域，具體涉及一種火災(zāi)煙霧顆粒遙控采集裝置。

背景技術(shù)：

絕大部分燃燒現(xiàn)象都會產(chǎn)生煙霧顆粒，其中明火燃燒會產(chǎn)生由不完全燃燒的黑碳顆粒組成的分形凝聚體結(jié)構(gòu)，陰燃火會產(chǎn)生由燃燒物分解而成的液滴，不同類型的燃燒物質(zhì)，以及不同條件下燃燒生成的煙霧顆粒粒徑分布、形貌特征、折射率等特性都是不一樣的。

目前火災(zāi)探測技術(shù)應(yīng)用最廣泛的是感煙型火災(zāi)探測技術(shù)，利用煙霧顆粒對光吸收和散射原理研制而成。但是卻存在很多問題，前向散射和后向散射對于不同的煙顆粒敏感度不同，不同波長的光和煙顆粒相互作用較為復(fù)雜，如何根據(jù)煙顆粒粒徑分布、折射率和對偏振光散射Muller矩陣元素的不同來區(qū)分火災(zāi)煙霧顆粒和非火災(zāi)煙霧顆粒，這需要對火災(zāi)煙霧顆粒展開更為細(xì)致的研究。

國內(nèi)火災(zāi)科學(xué)國家重點實驗室針對煙顆粒展開了較為細(xì)致的研究，張啟興、喬利鋒、謝啟源等博士均對其作了響應(yīng)的研究。根據(jù)他們的研究，對煙顆粒形貌特征研究最常用的方法是利用熱泳效應(yīng)對煙顆粒進(jìn)行采集，將采集到的煙顆粒在掃描電鏡下分析得到實驗結(jié)果。這種熱泳現(xiàn)象發(fā)生在冷的取樣表面附近區(qū)域，將碳支持膜銅網(wǎng)插入充滿氣體的煙氣中，由于銅網(wǎng)的溫度比煙氣流場低，使銅網(wǎng)附近的氣體急速冷卻，密度增大，向下運動，與卷吸運動的熱羽流產(chǎn)生對流，使煙顆粒附著在碳支持膜銅網(wǎng)上面。

碳支持膜簡稱碳膜，是透射電子顯微鏡（TEM）用來檢測樣品的專用載體，呈圓形面，直徑大小為3mm，厚度不到0.1mm，因此非常脆弱，容易破損。目前用碳支持膜采集煙顆粒主要方法是，用尖頭鑷子夾持碳支持膜，放在煙霧中，采集完畢后，小心的放在碳支持膜儲存盒里?，F(xiàn)有技術(shù)存在的問題是:由于碳支持膜比較小且容易折損，鑷子夾持必須非常小心，避免掉落或者折損；另外，由于普通的鑷子必須用人手配合，所以人員不可避免的暴露于煙霧中，煙霧會對人體健康會造成一定傷害，且人員對煙霧容易造成一定擾動，不便煙顆粒的采集；碳支持膜正反面非常容易混淆，使用鑷子時更加需要注意；且在煙霧中采集煙顆粒的時間過長的話，煙顆粒會堆積，過短時間則采集煙顆粒太少不符合統(tǒng)計規(guī)律。以上這些因素綜合起來使得采用碳支持膜采集煙霧顆粒十分困難，因需要人用手夾持鑷子，對于人無法直接進(jìn)入的場所，比如低壓低氧的環(huán)境，更加不易采集到需要的煙顆粒。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是提供一種火災(zāi)煙霧顆粒遙控采集裝置，該裝置集采集、存儲煙顆粒為一體，人員與裝置分離，能在低壓低氧環(huán)境下采集煙顆粒，并且大大減小采集過程中碳支持膜掉落的概率，提高采集煙顆粒的成功率。

為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明所采用的技術(shù)方案為：

一種火災(zāi)煙霧顆粒遙控采集裝置，其特點在于：該裝置由采集器和遙控器組成；

所述的采集器包括外殼、上支撐板、下支撐板、隔離擋板、采集臂用舵機(jī)和隔離擋板用舵機(jī)、隔離擋板、控制電路板、電源開關(guān)、信號接收器和供電電源；

所述的外殼正前方的下半部分敞開，其余部分均為閉合，上支撐板、下支撐板通過四根銅柱固定；上支撐板將采集器劃分為上下兩層：上層放置采集臂用舵機(jī)、隔離擋板用舵機(jī)、控制電路板、供電電源、電源開關(guān)、信號接收器，且固定在上支撐板上；下層放置采集臂和儲存軌道，儲存軌道固定在下支撐板上；

所述的采集臂用舵機(jī)輸出軸上安裝有舵機(jī)臂Ⅰ，舵機(jī)臂Ⅰ另一端設(shè)有圓孔，連接臂一端設(shè)有固定軸與圓孔連接，固定軸與圓孔采用動配合；在采集臂與連接臂二者的連接端各設(shè)有平行于水平面的通孔，通孔之間安裝鋼絲卡連接；儲存軌道分前后兩部分，前部分為能完全包住采集臂前端的圓管管道，后部分是圓管管道的一部分圓弧，起到支撐采集臂的作用,儲存軌道限制采集臂僅能直線運動；

所述的采集臂用舵機(jī)通過舵機(jī)臂Ⅰ控制連接臂，驅(qū)動下層的采集臂沿著存儲軌道伸出或者縮進(jìn)；隔離擋板用舵機(jī)通過舵機(jī)臂Ⅱ驅(qū)動隔離擋板左右水平運動，鋼絲軸一端穿過舵機(jī)臂Ⅱ一端的圓孔，另一端穿過隔離擋板上的一個長方形孔，鋼絲軸可以在一定范圍內(nèi)活動，隨舵機(jī)臂Ⅱ的轉(zhuǎn)動來驅(qū)動隔離擋板左右水平運動；

所述的隔離擋板位于采集臂前端的正前方，隔離擋板用舵機(jī)控制隔離擋板左右水平運動，封閉或開放儲存軌道；所述的采集臂前端設(shè)有一臺階孔，上孔直徑大于下孔直徑，臺階孔到采集臂前端面設(shè)有一連通的開槽；碳支持膜安放在臺階孔中的臺階上；

所述的遙控器由殼體、線路板、電池、控制按鈕組成；所述的控制按鈕設(shè)有“開”按鈕、 “伸”按鈕、“縮”按鈕、“閉”按鈕和電源按鈕。

本發(fā)明的特點還在于：

所述的采集器與遙控器之間為無線連接。

所述的采集臂前端的臺階孔，上孔直徑為3.2 mm－3.5 mm，下孔直徑為2 mm－2.8 mm；開槽的槽寬為1 mm －2 mm。

本發(fā)明的有益效果為：

1、本發(fā)明因為采集器與遙控器之間為無線連接，實現(xiàn)人員與采集器分離，通過人為操作遙控器即可實現(xiàn)煙顆粒的采集與存儲，該裝置既可在低壓低氧環(huán)境下使用，又能保證采集過程安全且有效。

2、采集臂前端設(shè)有的臺階孔，上孔直徑大于下孔直徑，碳支持膜安放在臺階孔中的臺階上，下孔徑小于碳支持膜，避免了采集過程中碳支持膜的掉落損壞，采集臂前端的開槽便于鑷子夾取與放置碳支持膜，提高了碳支持膜的利用率。

附圖說明

圖1是本發(fā)明的整體外觀圖；

圖2是本發(fā)明的采集器結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3是本發(fā)明的采集臂伸縮結(jié)構(gòu)示意圖；

圖4是本發(fā)明的隔離擋板左右水平運動結(jié)構(gòu)示意圖；

圖5是本發(fā)明的采集臂前端放大圖；

圖6是碳支持膜放大圖。

圖中標(biāo)號：1外殼、2遙控器、3 “開”按鈕、4 “伸”按鈕、5 “縮”按鈕、6 “閉”按鈕、7電源按鈕、8銅柱、9采集臂用舵機(jī)、10隔離擋板用舵機(jī)、11上支撐板、12下支撐板、13隔離擋板、14控制電路板、15電源開關(guān)、16信號接收器、17供電電源、18舵機(jī)臂Ⅰ、19固定軸、20采集臂、21儲存軌道、22連接臂、23鋼絲卡、24舵機(jī)臂Ⅱ、25鋼絲軸、26長方形孔、27采集臂前端、28臺階孔、29開槽、30碳支持膜。

具體實施方式

下面結(jié)合附圖進(jìn)一步說明本發(fā)明。

參見圖1、圖2、圖3、圖4、圖5和圖6，圖1是本發(fā)明的整體外觀圖；圖2是本發(fā)明的采集器結(jié)構(gòu)示意圖；圖3是本發(fā)明的采集臂伸縮結(jié)構(gòu)示意圖；圖4是本發(fā)明的隔離擋板左右水平運動結(jié)構(gòu)示意圖；圖5是本發(fā)明的采集臂前端放大圖；圖6是碳支持膜放大圖。

一種火災(zāi)煙霧顆粒遙控采集裝置，其特征在于：該裝置由采集器和遙控器2組成；

所述的采集器包括外殼1、上支撐板11、下支撐板12、隔離擋板13、采集臂用舵機(jī)9和隔離擋板用舵機(jī)10、隔離擋板13、控制電路板14、電源開關(guān)15、信號接收器16和供電電源17；

所述的外殼1正前方的下半部分敞開，其余部分均為閉合，上支撐板11、下支撐板12通過四根銅柱8固定；上支撐板11將采集器劃分為上下兩層：上層放置采集臂用舵機(jī)9、隔離擋板用舵機(jī)10、控制電路板14、供電電源17、電源開關(guān)15、信號接收器16，且固定在上支撐板11上；下層放置采集臂20和儲存軌道21，儲存軌道21固定在下支撐板12上；

所述的采集臂用舵機(jī)9輸出軸上安裝有舵機(jī)臂Ⅰ18，舵機(jī)臂Ⅰ18另一端設(shè)有圓孔，連接臂22一端設(shè)有固定軸19與圓孔連接，固定軸19與圓孔采用動配合；在采集臂20與連接臂22二者的連接端各設(shè)有平行于水平面的通孔，通孔之間安裝鋼絲卡23連接；儲存軌道21分前后兩部分，前部分為能完全包住采集臂20前端的圓管管道，后部分是圓管管道的一部分圓弧，起到支撐采集臂20的作用,儲存軌道21限制采集臂20僅能直線運動；

所述的采集臂用舵機(jī)9通過舵機(jī)臂Ⅰ18控制連接臂22，驅(qū)動下層的采集臂20沿著存儲軌道21伸出或者縮進(jìn)；隔離擋板用舵機(jī)10通過舵機(jī)臂Ⅱ24驅(qū)動隔離擋板13左右水平運動，鋼絲軸25一端穿過舵機(jī)臂Ⅱ24一端的圓孔，另一端穿過隔離擋板13上的一個長方形孔26，鋼絲軸25可以在一定范圍內(nèi)活動，隨舵機(jī)臂Ⅱ24的轉(zhuǎn)動來驅(qū)動隔離擋板13左右水平運動；

所述的隔離擋板13位于采集臂20前端的正前方，隔離擋板用舵機(jī)10控制隔離擋板13左右水平運動，封閉或開放儲存軌道22；所述的采集臂20前端設(shè)有一臺階孔28，上孔直徑大于下孔直徑，臺階孔28到采集臂20前端面設(shè)有一連通的開槽29；碳支持膜30安放在臺階孔28中的臺階上；

所述的遙控器2由殼體、線路板、電池、控制按鈕組成；所述的控制按鈕設(shè)有“開”按鈕3、 “伸”按鈕4、“縮”按鈕5、“閉”按鈕6和電源按鈕7。

本發(fā)明的特征還在于：

所述的采集器與遙控器2之間為無線連接。

所述的采集臂前端27的臺階孔28，上孔直徑為3.2 mm－3.5 mm,下孔直徑為2 mm－2.8 mm；開槽29的槽寬為1 mm －2 mm。

本實施例，采集器中設(shè)計了3套相同的采集臂用舵機(jī)9、舵機(jī)臂Ⅰ18、連接臂22，采集臂20和存儲軌道21，可一次安放三個碳支持膜30進(jìn)行采集煙霧顆粒。

遙控器2和采集器之間通信，采用nRF24L01芯片進(jìn)行通訊，采集器中控制電路板14控制采集臂用舵機(jī)9和隔離擋板用舵機(jī)10，控制信號由ATmega16微控制器提供，舵機(jī)型號為MG995。

采集器初始狀態(tài)：隔離擋板13將三個儲存軌道21出口擋住，采集臂20與外界環(huán)境隔離，電源開關(guān)15關(guān)閉，遙控器與采集器未連接。

一、煙顆粒采集的準(zhǔn)備過程：

打開電源開關(guān)15及遙控器2，完成無線連接。

按下遙控器上的“開”按鈕3，信號接收器16接收到“開”信號，通過控制電路板14傳輸該信號，隔離擋板用舵機(jī)10轉(zhuǎn)動舵機(jī)臂Ⅱ24，通過鋼絲軸25驅(qū)動隔離擋板13水平向右運動，使三個儲存軌道21出口與隔離擋板13上的三個圓形孔分別對應(yīng)；

按下“伸”按鈕4，信號接收器16接收到“伸”信號，通過控制電路板14傳輸該信號，控制采集臂用舵機(jī)9轉(zhuǎn)動舵機(jī)臂Ⅰ18，通過連接臂22，驅(qū)動采集臂20沿著存儲軌道21伸出約30mm；

使用專用鑷子分別沿著三根采集臂前端27的開槽29，將碳支持膜30水平放置在臺階孔28中的臺階上；本實施例采用的碳支持膜30的尺寸為：直徑3mm,厚度0.1mm，碳支持膜30上布滿細(xì)小的圓孔，便于采集微小煙霧顆粒；

按下“縮”按鈕5，信號接收器16接收到“縮”信號，通過控制電路板14傳輸該信號，控制采集臂用舵機(jī)9轉(zhuǎn)動舵機(jī)臂Ⅰ18，通過連接臂22，驅(qū)動采集臂20沿著存儲軌道21縮進(jìn)約30mm；

按下“閉”按鈕6，信號接收器16接收到“閉”信號，通過控制電路板14傳輸該信號，隔離擋板用舵機(jī)10轉(zhuǎn)動舵機(jī)臂Ⅱ24，通過鋼絲軸25驅(qū)動隔離擋板13水平向左運動，隔離擋板將三個儲存軌道21出口擋住，采集臂20與外界環(huán)境隔離。

二、煙霧顆粒采集的操作過程：

將采集器置于煙霧顆粒采集區(qū)域，確認(rèn)無線連接正常工作；

按下“開”按鈕3，信號接收器16接收信號，向連接的控制電路板14發(fā)出“開”信號，隔離擋板用舵機(jī)10轉(zhuǎn)動舵機(jī)臂Ⅱ24，通過鋼絲軸25驅(qū)動隔離擋板13水平向右運動，使三個儲存軌道21出口與隔離擋板13上的三個圓形孔分別對應(yīng)；

按下“伸”按鈕，信號接收器16接收到“伸”信號，通過控制電路板14傳輸該信號，控制采集臂用舵機(jī)9轉(zhuǎn)動舵機(jī)臂Ⅰ18，通過連接臂22，驅(qū)動采集臂20沿著存儲軌道21伸出約30mm；碳支持膜暴露于煙顆粒環(huán)境下，利用熱泳效應(yīng)對煙顆粒進(jìn)行采集，并對采集時間進(jìn)行計時，直到采集完成。

按下“縮”按鈕5，信號接收器16接收到“縮”信號，通過控制電路板14傳輸該信號，控制采集臂用舵機(jī)9轉(zhuǎn)動舵機(jī)臂Ⅰ18，通過連接臂22，驅(qū)動采集臂20沿著存儲軌道21縮進(jìn)約30mm；

按下“閉”按鈕6，信號接收器16接收到“閉”信號，通過控制電路板14傳輸該信號，隔離擋板用舵機(jī)10轉(zhuǎn)動舵機(jī)臂Ⅱ24，通過鋼絲軸25驅(qū)動隔離擋板13水平向左運動，隔離擋板13將三個儲存軌道21出口擋住，采集臂20與外界環(huán)境隔離，并將采集煙霧顆粒后的碳支持膜儲存在儲存軌道21內(nèi)。

三、煙顆粒采集的保存過程：

待煙霧顆粒采集區(qū)域的煙霧顆?；厩宄?，將采集器小心取出，確認(rèn)無線連接正常工作；

按下“開”按鈕3，信號接收器16接收信號，向連接的控制電路板14發(fā)出“開”信號，隔離擋板用舵機(jī)10轉(zhuǎn)動舵機(jī)臂Ⅱ24，通過鋼絲軸25驅(qū)動隔離擋板13水平向右運動，使三個儲存軌道21出口與隔離擋板13上的三個圓形孔分別對應(yīng)；

按下“伸”按鈕4，信號接收器16接收到“伸”信號，通過控制電路板14傳輸該信號，控制采集臂用舵機(jī)9轉(zhuǎn)動舵機(jī)臂Ⅰ18，通過連接臂22，驅(qū)動采集臂20沿著存儲軌道21伸出約30mm；

使用專用鑷子分別沿著三根采集臂前端27的開槽29，將碳支持膜30從臺階孔28中的中間位置豎直取出，保存在專用儲存盒；

按下“縮”按鈕5，信號接收器16接收到“縮”信號，通過控制電路板14傳輸該信號，控制采集臂用舵機(jī)9轉(zhuǎn)動舵機(jī)臂Ⅰ18，通過連接臂22，驅(qū)動采集臂20沿著存儲軌道21縮進(jìn)約30mm；

按下“閉”按鈕6，信號接收器16接收到“閉”信號，通過控制電路板14傳輸該信號，隔離擋板用舵機(jī)10轉(zhuǎn)動舵機(jī)臂Ⅱ24，通過鋼絲軸25驅(qū)動隔離擋板13水平向左運動，隔離擋板將三個儲存軌道21出口擋住，采集臂20與外界環(huán)境隔離。

斷開無線連接，恢復(fù)到初始狀態(tài)。

以上實施方式僅用于說明本發(fā)明，而非對本發(fā)明的限制，有關(guān)技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員，在不脫離本發(fā)明的精神和范圍的情況下，還可以做出各種變化和變型，因此所有等同的技術(shù)方案也屬于本發(fā)明的保護(hù)范疇。