Устройство для автоматической регистрации количества и кислотности атмосферных осадков Советский патент 1992 года по МПК G01W1/14 

Изобретение относится к области гидрометеорологических наблюдений и может быть использовано для оперативного контроля количественных и качественных показателей атмосферных осадков непосредственно в процессе их выпадения на специализированной сети станций, работающих по программе фонового мониторинга.

Известен датчик жидких осадков М-96-8 (Справочник по гидрометеорологическим приборам и установкам. Л., Гидрометеоиз- дат, 1976, с. 266-267), содержащий осадкоп- риемное кольцо, двухсекционную качалку, служащую мерным сосудом для сбора заданного количества осадков, два электрода, два электромагнита и вторичный преобразователь. При наличии осадков в момент, когда контакт электрода коснется воды в одной из половин челнока, электромагнит

опрокидывает челнок и на выход датчика подается электрический импульс.

Известное устройство предназначено для измерения только количества осадков, выпавших за период между циклами измерения. Недостатком известного устройства является потеря информации о времени выпадения осадков. Кроме того, оно не позволяет получить информацию о качественных характеристиках атмосферных осадков, например, кислотности.

Наиболее близким техническим решением, выбранным в качестве прототипа, является автоматический сборник-анализатор атмосферных осадков, содержащий воронки сбора осадков, регистратор, измерительную ячейку с измерительными электродами и сливом и устройство для ее подпитки дистиллированной водой.

4 О О

00

ел

Недостаток известного устройства заключается в том, что оно рассчитано на определение большого количества химико-физических параметров атмосферных осадков и накопление проб для дальнейших анализов без учета самого количества и интенсивности выпадающих осадков и привязки аналитических определений к конкретным порциям осадков. Это не позволяет получать детальную информацию о количестве и изменении кислотности атмосферных осадков в процессе их выпадения, т. е. снижается точность измерения количества и кислотности атмосферных осадков.

Цель изобретения - повышение точности.

Поставленная цель достигается тем, что устройство для автоматической регистрации количества и кислотности атмосферных осадков . содержащее осадкоприемник блок регистрации, блок подачи дистиллированной воды с патрубком и измерительную ячейку, выполненную в виде аналитической камеры с селективными электродами и сливом, снабжено дозатором осадков и выходным дозатором, выполненным с двойными герконовыми контактами и соединенными с аналитической камерой, введенным трубопроводом и сливом соответственно, блок подачи дистиллированной воды выполнен в виде вспомогательного дозатора с электромагнитом и схемой управления, слив выполнен сифонным, а аналитическая камера выполнена с боковой полостью, в которой размещен введенный поплавковый клапан, при этом первые герконовые контакты дозатора осадков и выходного дозатора подключены к схеме управления вспомогательного дозатора, а вторые герконовые контакты - к блоку регистрации.

Изобретение поясняется чертежами, где на фиг. 1 показана схема устройства в сборе; на фиг. 2 - схема устройства аналитической камеры и системы ее наполнения и опорожнения: на фиг. 3 - блок-схема устройства.

Устройство содержит осадкоприемник 1, жестко установленный на подставке 2 и сообщенный посредством трубы 3 с дозатором осадков 4 в виде двухсекционной качалки, на опоре корпуса которой закреплен двойной герконовый контакт 5. Дозатор 4 установлен на жесткой опоре внутри кожуха б, основание которого выполнено в виде воронки, сообщенной посредством трубопровода 7 с аналитической камерой 8 Камера 8 снабжена сифонными водосливами 9, входные отверстия которых размещены в углублениях дна камеры, а выходные сопла

располагаются на некотором расстоянии ниже дна камеры внутри полости воронки 10.

В основании камеры 8 установлены селективные электроды 11, а в сообщенной с ней боковой полости 12 помещается поплавковый клапан 13, сопло 14 которого посредством шланга 15 соединено с блоком подачи дистиллированной воды, выполненным в виде вспомогательного дозатора 16 с электромагнитом 17 и схемой управления, включающей установленный внутри емкости вспомогательного дозатора вытеснитель 18, шток которого 19 входит в полость

электромагнита 17, который закреплен отдельно от корпуса вспомогательного дозатора 16. Емкость вспомогательного дозатора 16 через клапан 20 карбюраторного типа и шланг 21 связана с резервной

емкостью 22, в которой размещаются запасы дистиллированной воды.

Основание воронки 10 посредством трубы 23 сообщено с выходным дозатором 24 в виде качалки, установленным на жесткой опоре внутри кожуха 25, основание которого выполнено в виде воронки, связанной посредством шланга 26 с канализацией. На опоре корпуса выходного дозатора 24 установлен двойной герконовый

контакт 27.

На фиг. 2 индексом ДЖ показан максимальный уровень наполнения аналитической камеры 8 атмосферной влагой при опрокидывании дозатора 4, а индексом Д На

- уровень наполнения камеры дистиллированной водой после полного ее освобождения от пробы осадков посредством сифонных водоспусков 9. Для обеспечения корректного химического анализа проб

осадков все контактирующие с водой поверхности выполнены из винипласта, оргстекла или нержавеющей стали (игольчатые клапаны). Для обеспечения быстрого заполнения аналитической камеры водой и быстрого ее

освобождения от воды полость камеры сообщена с атмосферой воздуховодной трубкой 28. Кроме того, трубка 7 имеет аварийные сливные отверстия 31, позволяющие избежать переполнения устройства

собранными осадками при экстремальных погодных условиях.

Электрооборудование установки включает в себя: два геркона 5, расположенных на основании качалки 4, два геркона 27,

закрепленных на основании качалки 24, электромагнит 17, блок регистрации 29, а также блок питания 30.

Устройство работает следующим образом.

При выпадении жидких атмосферных осадков капли дождя, стекая по наклонной поверхности осадкоприемника 1, поступают по трубе 3 в одну из секций качалки дозатора осадков 4. После накопления определенного (заранее заданного) количества осадков наполнившаяся секция качалки опрокидывается вниз, освобождается от воды, которая, стекая по дну кожуха 6, поступает в трубу 7, а по ней в полость аналитической камеры 8. Стекающие в это время из осадкопримника 1 осадки наполняют другую секцию качалки.

В момент опрокидывания дозатора осадков 4 происходит замыкание сдвоенных герконов 5 и импульс, сформированный одним из них, поступает на вход регистратора 29. При этом происходит запись в оперативном запоминающем устройстве информации о времени срабатывания дозатора осадков и величине измеренного встроенным аналогоцифровым преобразователем сигнала с датчика рН. Запись этой информации происходит с задержкой во времени, необходимой для прохождения пробы осадков в аналитическую камеру 8.

Поступавшая в аналитическую камеру 8 проба осадков создает в ней достаточный напор (Hi) для зарядки сифонных водоспусков 9, преимущественно, за счет содержавшегося в камере запаса дистиллированной воды (до уровня Н2). Заряженные сифоны, развивая необходимую всасывающую силу, освобождают камеру 8 и свои полости от воды.

Сброшенная сифонными водоспусками 9 вода с помощью воронки- кожуха 10 направляется в трубу 23. а оттуда в секцию выходного дозатора 24, рабочий объем которой несколько больше (на величину объема содержащейся в камере 8 дистиллированной воды), чем секции дозатора 4. При опрокидывании качалки 24 срабатывают герконовые контакты 27, по сигналу одного из которых отключается электропитание электромагнитной катушки с задержкой, необходимой для полного опорожнения аналитической камеры и сифонов, и шток 19, освободившись от магнита, вместе с вытеснителем 18 идет вниз. При этом повышается уровень дистиллированной воды в емкости дозатора 1 б на определенную (заранее заданную) ве- 1 личину, соответствующую объему погруженной части вытеснителя 18. Происходит перелив дистиллированной воды по трубке 15 через открытый канал клапана 14 в полость камеры 8 до тех пор, пока ее уровень не достигнет положения Н2, при котором

поплавковый клапан 13 плотно закроет отверстие 14.

Сигнал с другого герконового контакта поступает на вход блока регистрации, в ко- тором с временной выдержкой, необходимой для заполнения аналитической камеры дистиллятом, произойдет измерение и регистрация времени и значения контрольного отсчета кислотности в определенном объеме дистиллированной воды.

Блок регистрации 29 и электромагнит 17 питаются от встроенного источника питания 30, емкость которого выбирается из условия обеспечения срока автономной

работы устройства.

Применение предлагаемой установки на станциях мониторинга позволит повысить надежность получения и детальность данных по кислотности атмосферных осадков при полном исключении ручного труда, что может дать значительный экономический эффект. Детальная информация о коли- честве и изменении кислотности атмосферных осадков в процессе их выпадения позволит дать более объективную оценку их вклада в загрязнение окружающей среды и на этой основе разработать более обоснованные мероприятия по оптимальному регулированию хозяйственной

деятельности для сохранения нормальной экологической обстановки.

Формула изобретения Устройство для автоматической регистрации количества и кислотности атмосферных осадков, содержащее осадкоприемник. блок регистрации, блок подачи дистиллированной воды с патрубком и измерительную ячейку, выполненную в виде аналитической

камеры с селективными электродами и сливом, отличающееся тем, что, с целью повышения точности, оно снабжено дозатором осадков и выходным дозатором, выпол- ненными с двойными герконовыми

контактами и соединенными с аналитической камерой введенным трубопроводом и сливом соответственно, блок подачи дистиллированной воды выполнен в виде вспомогательного дозатора с электромагнитом и

схемой управления, слив выполнен сифонным, а аналитическая камера выполнена с боковой полостью, в которой размещен введенный поплавковый клапан, при этом первые герконовые контакты дозатора осадков

и выходного дозатора подключены к схеме управления вспомогательного дозатора а вторые герконовые контакты - к блоку регистрации.

in

со т о

Ј Г-

/

oo о oo о

ss

+1

1

29

30

Использование: определение количества выпавших атмосферных осадков и их кислотности в различные моменты времени. Сущность изобретения: устройство содержит осадкосборник 1, дозатор осадков 4. связанный с аналитической камерой 8 трубопроводом 7. Аналитическая камера 8 выполнена с боковой полостью 12, в которой размещен поплавковый клапан 12, селективными электродами 11, и связана с выходным дозатором 24 сифонным водосливом 9. Аналитическая камера 8 связана также с блоком подачи дистиллированной воды, выполненным в виде вспомогательного дозатора 16, содержащего электромагнит 22 со схемой управления. Дозатор осадков 4 и выходной дозатор 24 выполнены с двойными герконовыми контактами 5 и 27, первые из которых соединены со схемой управления электромагнитом 22, а вторые - с регистратором 29.2 ил. Ё

27.2

11

Фиг.З