空气增温控制实验系统的制作方法

本发明涉及大气环境研究领域，具体地说是一种空气增温控制实验系统。

背景技术：

针对全球气候变暖，通过模拟研究大气增温对陆地植物的影响已成为生态学研究的热点和前沿，以往大气增温多是给草地植物冠层直接进行红外辐射加热，其受自然风力等影响大，增温效率较差，另外加热装置在实验时无法实现自动调整高度和角度的要求，一般是需要人工旋拧相应的把合螺栓进行手动调整，这需要降低加热装置温度，或者关闭加热装置，以避免作业人员烫伤，影响模拟实验的连续性。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种空气增温控制实验系统，利用开顶箱进行空气增温实验，避免自然风力等影响，并且能够实现加热装置的自动调整，操作简单方便，有效保证实验人员安全，且避免破坏实验连续性。

本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：

一种空气增温控制实验系统，包括开顶箱、加热装置和调整机构，调整机构设于开顶箱内，加热装置安装于对应的调整机构上，所述调整机构包括升降机构和角度调整机构，其中升降机构设有升降螺套，所述升降螺套一侧设有支撑杆，所述支撑杆上设有可转动的摆杆，且所述摆杆转轴上设有复位扭簧，加热装置安装于所述摆杆下端，所述角度调整机构包括旋转电机、钢丝绳盘、钢丝绳和滑轮，钢丝绳盘通过所述旋转电机驱动旋转，滑轮设于所述升降螺套上，钢丝绳缠绕于所述钢丝绳盘上，且一端向上伸出并绕过所述滑轮后与所述摆杆上端连接。

所述升降机构包括升降电机、升降传动组件、螺杆和升降螺套，所述调整机构下端设有一个底板，所述底板上侧设有一个螺杆座，所述螺杆下端插装于所述螺杆座内，且所述螺杆通过所述升降电机驱动转动，所述升降电机通过所述升降传动组件传递转矩，升降螺套套装于所述螺杆上。

所述升降传动组件包括啮合的主动齿轮和从动齿轮，所述主动齿轮安装于升降电机的输出轴上，所述从动齿轮安装于所述螺杆上。

当升降螺套上升时，旋转电机转动释放钢丝绳，当升降螺套下降时，旋转电机转动卷收钢丝绳。

所述螺杆上端设有限位块，所述限位块上安装有遮雨板。

所述开顶箱内设有温度传感器，所述开顶箱外侧设有控制箱，所述加热装置、温度传感器、升降电机以及旋转电机分别通过线路与所述控制箱相连。

所述控制箱上设有带操作界面的显示屏。

所述开顶箱上端设有第一风扇，下端设有第二风扇。

所述开顶箱一侧设有开门。

所述调整机构沿着圆周方向均布于开顶箱内。

本发明的优点与积极效果为：

1、本发明利用开顶箱进行空气增温实验，使树木幼苗或低矮草本植物处于一个较为遮挡且不完全封闭(顶部开口)环境，有效减低自然风力对实验影响，并且多个加热装置沿圆周方向均布于箱体内，增温效率大大提高。

2、本发明能够自动调整加热装置的高度和角度，并且通过控制箱上带操作界面的显示屏即可完成操作，操作简单方便，有效保证实验人员安全，且避免破坏实验连续性。

3、本发明在开顶箱内设有温度传感器用于实时监测箱内温度，保证实验顺利进行的同时也能够精确控制温度。

附图说明

图1为本发明的结构示意图，

图2为图1中的调整机构示意图，

图3为图1中开顶箱俯视图。

其中，1为开顶箱，2为调整机构，3为第一风扇，4为第二风扇，5为控制箱，6为开门，7为遮雨板，8为加热装置，9为升降螺套，10为滑轮，11为钢丝绳，12为螺杆，13为从动齿轮，14为螺杆座，15为轴承，16为旋转电机，17为钢丝绳盘，18为地脚螺栓，19为底板，20为支撑架，21为升降电机，22为主动齿轮，23为摆杆，24为支撑杆，25为限位块，26为防护罩。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步详述。

如图1～3所示，本发明包括开顶箱1、加热装置8和调整机构2，调整机构2沿着圆周方向均布于开顶箱1内，加热装置8安装于对应的调整机构2上。本实施例中，所述开顶箱1为塑钢结构，6个侧面安装8mm厚透明玻璃，顶部完全开口，箱体高2.5米，整个开顶箱1用膨胀螺丝固定于正六边形的水泥混凝土地基上，树木幼苗或低矮草本植物置于开顶箱1内，使树木幼苗或低矮草本植物处于一个较为遮挡且不完全封闭(顶部开口)环境，以减低自然风力对实验影响。如图3所示，本实施例中共计设有三个调整机构3和三个加热装置8，且相邻加热装置8之间夹角为120°。

如图2所示，所述调整机构2包括升降机构和角度调整机构，其中升降机构包括升降电机21、升降传动组件、螺杆12和升降螺套9，所述调整机构2下端设有一个底板19，所述底板19下侧设有固定用的地脚螺栓18，所述升降机构和角度调整机构均安装于所述底板19上，其中所述底板19上侧设有一个螺杆座14，所述螺杆12下端插装于所述螺杆座14内且通过轴承15实现与所述螺杆座14的转动连接，所述升降传动组件包括啮合的主动齿轮22和从动齿轮13，所述主动齿轮22安装于升降电机21的输出轴上，所述从动齿轮13安装于所述螺杆12上，所述升降电机21即通过所述升降传动组件传递转矩驱动所述螺杆12转动，升降螺套9套装于所述螺杆12上，所述螺杆12转动即驱动所述升降螺套9升降，所述升降螺套9一侧设有支撑杆24，所述支撑杆24上设有可转动的摆杆23，加热装置8安装于所述摆杆23下端。

如图2所示，所述角度调整机构包括旋转电机16、钢丝绳盘17、钢丝绳11和滑轮10，所述钢丝绳盘17和旋转电机16均设于所述底板19上，且所述钢丝绳盘17通过所述旋转电机16驱动旋转，所述滑轮10设于所述升降螺套9上，钢丝绳11缠绕于所述钢丝绳盘17上，且一端向上伸出并绕过所述滑轮10后与所述摆杆23上端连接，所述钢丝绳11通过所述钢丝绳盘17旋转收放并带动所述摆杆23摆动。所述摆杆23与支撑杆24转动连接的转轴上设有复位扭簧，钢丝绳盘17收起钢丝绳11时，钢丝绳11拉动摆杆23上端并调整加热装置8角度，钢丝绳盘17释放钢丝绳11时，所述摆杆23在所述扭簧的作用下自动恢复至垂直位置。本实施例中，在所述旋转电机16后端设有编码器用于控制加热装置8角度调整时的电机轴旋转角度，进而控制钢丝绳11移动量以及所述摆杆23的摆动幅度，所述编码器为本领域公知技术且为市购产品。

另外当加热装置8调整高度时，所述旋转电机16配合旋转，当升降螺套9上升时，旋转电机16配合顺时针转动释放钢丝绳11，保证钢丝绳11长度也随升降螺套9高度增加而增加，当升降螺套9下降时，旋转电机16配合逆时针转动卷收钢丝绳11，保证钢丝绳11长度随升降螺套9高度降低而减少。如图1所示，在所述开顶箱1外侧设有控制箱5，所述旋转电机16与升降电机21的配合由所述控制箱5内的控制单元控制，此为本领域公知技术。

如图2所示，在所述底板19上设有一个支撑架20，所述升降电机21安装于所述支撑架20上，在所述螺杆12上端设有限位块25防止升降螺套9脱离螺杆12，如图1所示，在所述限位块25上安装有遮雨板7。

如图2所示，所述底板19上设有一个防护罩26，所述升降电机21、升降传动组件、螺杆座14、钢丝绳盘17和旋转电机16均设于所述防护罩26中。

在所述开顶箱1内设有温度传感器用于实时监测箱内温度，如图1所示，在所述开顶箱1外侧设有控制箱5，且所述加热装置8、温度传感器、升降电机21以及旋转电机16分别通过线路与所述控制箱5相连，并受控制箱5内的控制单元控制，其中当温度传感器检测到的箱内温度低于或高于设定温度时即发出信号给控制箱5，使控制箱5内的控制单元调整加热装置8的加热温度，而加热装置8调整高度和角度时，所述升降电机21和旋转电机16通过所述控制单元控制配合。另外所述控制箱5上可设有带操作界面的显示屏，箱体内升温调整时的实时温度等情况可通过所述显示屏显示，也方便实验人员根据需要调整加热装置8的高度和角度以及调整加热装置8温度。所述加热装置8、温度传感器、控制箱5和触摸显示屏均为本领域公知技术且为市购产品，本实施例中，所述加热装置8采用远红外陶瓷加热管(功率1kw)。

如图1所示，所述开顶箱1上端设有第一风扇3，下端设有第二风扇4，所述第一风扇3和第二风扇4用于实现箱内的通风，所述第一风扇3和第二风扇4均受所述控制箱5控制。

如图1所示，在所述开顶箱1一侧设有开门方便人员进出。

本发明的工作原理为：

本发明使用时，树木幼苗或低矮草本植物置于开顶箱1内，使树木幼苗或低矮草本植物处于一个较为遮挡且不完全封闭(顶部开口)环境，以减低自然风力对实验影响，而加热装置8可根据需要自动调整高度和角度，调整时实验人员可通过控制箱5上带操作界面的显示屏进行操作，当升降机构中的升降电机21启动时即驱动升降螺套9带动加热装置8升降，且升降过程中旋转电机16通过控制箱5内的控制单元控制配合转动，当升降螺套9上升时，旋转电机16配合转动释放钢丝绳11，当升降螺套9下降时，旋转电机16配合转动卷收钢丝绳11，当升降螺套9高度确定后，旋转电机16启动并通过所述钢丝绳11调整所述摆杆23角度。另外本发明在所述开顶箱1内设有温度传感器用于实时监测箱内温度，当温度传感器检测到的箱内温度低于或高于设定温度时即发出信号给控制箱5，使控制箱5内的控制单元调整加热装置8的加热温度，温度控制精准(误差不超过0.2度)。