CN106644550B - 应用于精密仪表的环境试验系统 - Google Patents
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Abstract
本发明实施例提供了一种应用于精密仪表的环境试验系统，用于高精度测试精密仪器对温度、磁场、湿度、地倾斜等环境因素的适应能力和响应特性，包括：箱体；以及实验平台，用于放置被测试的仪器，且所述实验平台位于所述箱体内；其中，所述箱体安装于地面上，所述实验平台单独安装于基墩上，所述基墩与所述地面之间通过隔震沟隔开。本发明实施例，实验平台单独安装于基墩上，因此能够减小环境震动对试验的影响，从而提供低震动噪声的环境试验系统。
Description
技术领域
本发明涉及测试技术领域，尤其涉及一种应用于精密仪表的环境试验系统，用于对精密仪器的环境适应能力进行测试。
背景技术
精密仪器仪表在使用过程中，可能遇到各种各样的使用环境，这些复杂的使用环境会对精密仪器的可靠性和使用寿命产生明显的影响。因此，精密仪器在出厂前，一般需对其环境适应性能力进行测试。其中，精密仪器需要考虑的环境条件包括温度、湿度、气压、磁场、地面倾斜、地面振动等。
在现有的精密仪器的测试过程中，震动噪声是影响测试的主要因素之一。一般而言，希望震动噪声越小越好，例如在对某精密仪器的研制和测试过程中，研究人员希望震动噪声能够接近或小于1×10-5m/s2。但是现有的环境试验系统，由于将制冷压缩机等震动噪声源与箱体集成在了一起，从而引起了箱体较大的震动噪声。
另外，在对某较大体积的精密仪器研制过程中发现，研究人员希望精密仪器环境试验空间较大，温度稳定度达到0.01℃，磁场均匀区(变化小于3％)的范围达到0.6m且调节范围达到300μT。但当前的环境试验系统，调节能力达不到上述要求。
因此，现有的环境试验系统，很难达到或接近上述要求，现有技术实有改进的必要。
发明内容
本发明实施例提供了一种应用于精密仪表的环境试验系统，能够减小震动噪声，提高磁场试验能力。
本发明实施例提供了一种应用于精密仪表的环境试验系统，用于测试仪器的环境适应能力，包括：箱体；以及实验平台，用于放置被测试的仪器，且所述实验平台位于所述箱体内；其中，所述箱体安装于地面上，所述实验平台单独安装于基墩上，所述基墩与所述地面之间通过隔震沟隔开。
其中，所述箱体通过第一地脚安装于所述地面上，所述实验平台通过第二地脚安装于所述基墩上。
其中，所述实验平台和箱体均由无磁材料形成。
其中，还包括：温度探头，用于采集所述箱体内的温度；换热器，用于调节所述箱体内的温度；温控主机，用于根据设定的温度和所述温度探头采集到的温度之间的差异，控制所述换热器。
其中，还包括：电磁线圈，用于产生穿过所述箱体的磁场；磁场探头，用于探测所述箱体内的残余磁场；磁场控制器，用于工作在第一模式或第二模式；其中，当在所述第一模式下，所述磁场控制器控制所述电磁线圈按照设置的磁场要求产生磁场；其中，当在所述第二模式下，所述磁场控制器，用于根据所述磁场探头探测到的残余磁场控制所述电磁线圈，以减小所述残余磁场。
其中，所述电磁线圈为方形电磁线圈或者圆形电磁线圈。
其中，还包括：骨架，所述电磁线圈安装于所述骨架上，其中所述骨架置于所述温控箱体的外部。
其中，所述骨架为多面体结构，在所述多面体的每个面上设置有至少两对所述电磁线圈。
其中，还包括：位移促动器，用于调节所述实验平台的倾角；促动控制器，用于确定所述实验平台的倾斜的角度及其变化规律，并根据所述确定的角度及其变化规律，控制所述位移促动器。
其中，还包括：湿度调节器，用于调节所述箱体内的湿度；以及湿度控制器，用于控制所述湿度调节器。其中，所述箱体上设置有可供进出所述箱体的门结构，且所述门结构上设置有观察窗。
其中，所述箱体的由保温层包裹，且所述保温层的内外均覆盖反光膜。
本发明实施例的有益效果是：
本发明实施例，实验平台单独安装于基墩上，而其他结构(如箱体)则安装于地面上，并且基墩与地面之间通过隔震沟隔开，因此能够减小环境震动对试验的影响，从而减小应用于精密仪表的环境试验系统的震动噪声，采用两对以上的电磁线圈的配置方式增加了磁场的调节范围和均匀性，即提供低震动噪声的应用于精密仪表的环境试验系统。
附图说明
图1是本发明的应用于精密仪表的环境试验系统的实施例的结构示意图；
图2是本发明的应用于精密仪表的环境试验系统的电路部分的原理示意图；
图3是应用于精密仪表的环境试验系统中电磁线圈部分的结构示意图。
具体实施方式
为了使本发明所解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
如图1所示，是本发明的应用于精密仪表的环境试验系统的实施例的结构示意图，该环境试验系统可以用于测试仪器的环境适应能力，也就是说，该环境试验系统能够在一定空间内提供符合要求的测试环境(例如温度、湿度、电磁场、震动，等)，从而测试该被测试的仪器在复杂应用环境下的性能。
如图1所示，该环境试验系统包括：箱体(例如温控箱体)7和实验平台(如实验桌)14。其中，箱体7用于提供密闭的测试空间，其本身通过地脚4安置于普通的实验地面2上。而实验平台14位于箱体内，用于放置被测试的仪器13。如图1所示，实验平台14通过地脚单独地安装于基墩1上，并且基墩1与普通的实验地面2之间通过隔震沟3隔开。也就是说，在本实施例中，实验平台14单独安装于基墩1上，而其他结构(如箱体)则安装于地面上。
由于基墩与地面之间通过隔震沟隔开，因此本实施例的环境试验系统能够减小环境震动对试验的影响，从而减小环境试验系统的震动噪声，即提供低震动噪声的环境试验系统。
如图2所示，是本发明的应用于精密仪表的环境试验系统的电路部分的原理示意图。如图1和2所示，该环境试验系统还包括：位移促动器9和促动控制器91。其中，位移促动器9安装在实验平台14的支架上，用于调节实验平台14的倾角或震动，从而为实验平台14的被测试仪器13提供有规律的倾斜或震动。而促动控制器91，用于确定实验平台的倾斜或震动幅度及其变化规律，并根据确定的变化规律，控制位移促动器。该部分用于模拟水平面倾斜或震动对被测力学仪器的扰动。
继续如图1和2所示，该环境试验系统还包括：温度探头11，位于箱体7内，用于采集箱体内的温度；换热器(如换热盘管)12，用于调节箱体内的温度，即对箱体制冷或加热；温控主机92，用于根据设定的温度和温度探头11采集到的温度之间的差异，控制换热器12，从而将箱内的温度控制在设定的温度值。
继续如图1和2所示，该环境试验系统还包括：电磁线圈5，用于产生穿过箱体的磁场；磁场探头10，用于探测箱体内的残余磁场；磁场控制器94，用于控制电磁线圈5工作在第一模式或第二模式。
其中，当在第一模式下，磁场控制器94控制电磁线圈5按照设置的磁场要求产生磁场，例如控制电磁线圈5按照方波/正弦波规律来产生磁场。
其中，当在第二模式下，磁场控制器94，用于根据磁场探头探测到的残余磁场控制电磁线圈，以减小残余磁场，从而实现试验空间的近零磁场。
其中，电磁线圈5为方形电磁线圈或者圆形电磁线圈。其中，实验平台和箱体均由无磁材料形成，以便于实现零磁场。
另外参考图3所示，是环境试验系统中电磁线圈部分的结构示意图。该部分结构包括：骨架和电磁线圈5，其中电磁线圈5安装于骨架上，其中骨架可置于箱体的外部和内部，优选地是置于箱体外部，从而减小对温控的影响。其中，骨架可为多面体结构，如图示的长方体结构，并且在多面体的每个面上设置有至少两对电磁线圈，以显著增大磁场调节范围和磁场均匀区。例如在图示中，5a是用于产生水平方向(Y)磁场的一对外侧线圈，5b是用于产生水平方向(Y)磁场的一对内侧线圈，5e是用于产生另一水平方向(X)磁场的一对外侧线圈，5d是用于产生另一水平方向(X)磁场的一对内侧线圈，5c是用于产生竖直方向(Z)磁场的一对外侧线圈，5d是用于产生竖直方向(Z)磁场的一对内侧线圈。
继续如图1和2所示，该环境试验系统还包括：湿度调节器8，用于调节箱体内的湿度；以及湿度控制器93，用于控制湿度调节器8，以将箱体内的湿度控制在设定水平。其中，湿度调节器8可以具有湿度采集功能，并将采集到的湿度提供至湿度控制器93。
另外如图1和3所示，箱体上设置有可供进出箱体的门结构15，并且门结构15上设置有观察窗(如石英窗体)16，用于观察箱体内的情况。同时，电磁线圈5d通过滑轮组5g连接在滑架上，从而能够按图3中所示的方向上下移动；而电磁线圈5d之间的空间对应门结构，因此当需要打开门结构时，可将电磁线圈5d移开，以方便进入箱体内。除了上述结构，如图1所示，箱体4还可以由保温层6包裹，且保温层6的内外均覆盖反光膜，以加强保温效果，其中保温层6可以由隔热材料形成。
本发明实施例的环境试验系统，不仅能够将振动噪场控制在较低的水平，例如低于1发明实-5m/s2，而且能够将温度、磁场、湿度等控制到满足精密力学仪器的环境试验要求。例如当其有效试验空间达到5m3时，可以使箱体的温度调节范围达到0℃-70℃，中心附近的调制精度达到0.01℃，整个箱体的温度梯度为0.5℃/m，磁场调节范围为±磁场调μT，地磁场补偿精度为20nT，箱体中心附近的磁场均匀区(相对幅度变化小于3％)范围达到60cm，相对湿度调节范围为20％-90％，倾斜试验分辨率达到2”，调节范围达到±15°，实验平台的载重能力达到30kg。箱体的空间和调节能力可满足常用仪器的测试需求。
因此，本环境试验系统工作在有基墩的室内试验场所，用于放置试验样品或精密力学仪器的实验平台直接立于基墩上，系统的其余部件直接立于普通实验室地面上，实现与基墩之间的震动隔离。系统的机械部分：外层由线圈骨架和线圈绕构成，中间层由隔热材料构成，内层由温控箱体和敷设在箱体内壁的散热盘管(即换热器)构成，湿度调节机构置于箱体内部。系统的电气部分：与箱体相对独立的温控主机、电流控制和放大器立于普通实验地面上，它们由计算机程序控制，对试验状态进行控制和监测。在计算机控制下，电磁线圈对试验空间进行磁场补偿或按程序设定规律进行调节，温控主机通过与箱体内的散热盘管交换循环液体达到对箱体温度的控制目标，实验桌在精密机械结构的驱动下实现桌面的倾斜或震动，以模拟地倾斜对待测设备的扰动效应。本发明首次将磁场、地倾斜、地震动和传统的温度、湿度调节因素集成在一起，并有效隔离了地面振动，构建了满足常用高精度力学仪器研制和精细性能测试所需的试验环境。
本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例方法中的全部或部分流程，是可以通过计算机程序指令相关的硬件来完成，所述的程序可存储于一计算机可读取存储介质中，该程序在执行时，可包括如上述各方法的实施例的流程。其中，所述的存储介质可为磁碟、光盘、只读存储记忆体(Read-Only Memory，ROM)或随机存储记忆体(Random AccessMemory，RAM)等。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (8)
1.一种应用于精密仪表的环境试验系统，用于测试仪器的环境适应能力，其特征在于，包括：
箱体；
以及实验平台，用于放置被测试的仪器，且所述实验平台位于所述箱体内；
其中，所述箱体安装于地面上，所述实验平台单独安装于基墩上，所述基墩与所述地面之间通过隔震沟隔开；
还包括：
电磁线圈，用于产生穿过所述箱体的磁场；
磁场探头，用于探测所述箱体内的残余磁场；
磁场控制器，用于工作在第一模式或第二模式；
其中，当在所述第一模式下，所述磁场控制器控制所述电磁线圈按照设置的磁场要求产生磁场；
其中，当在所述第二模式下，所述磁场控制器，用于根据所述磁场探头探测到的残余磁场控制所述电磁线圈，以减小所述残余磁场；
所述实验平台和所述箱体均由无磁材料形成；
骨架，所述电磁线圈安装于所述骨架上，其中所述骨架置于所述箱体的外部；
其中，所述骨架为多面体结构，在所述多面体的每个面上设置有至少两对所述电磁线圈。
2.如权利要求1所述的应用于精密仪表的环境试验系统，其特征在于，所述箱体通过第一地脚安装于所述地面上，所述实验平台通过第二地脚安装于所述基墩上；
其中，所述实验平台和箱体均由无磁材料制成。
3.如权利要求1所述的应用于精密仪表的环境试验系统，其特征在于，还包括：
温度探头，用于采集所述箱体内的温度；
换热器，用于调节所述箱体内的温度；
温控主机，用于根据设定的温度和所述温度探头采集到的温度之间的差异，控制所述换热器。
4.如权利要求1所述的应用于精密仪表的环境试验系统，其特征在于，所述电磁线圈为方形电磁线圈或者圆形电磁线圈。
5.如权利要求1所述的应用于精密仪表的环境试验系统，其特征在于，还包括：
位移促动器，用于调节所述实验平台的倾角；
促动控制器，用于确定所述实验平台的倾斜的角度及其变化规律，并根据所述确定的角度及其变化规律，控制所述位移促动器。
6.如权利要求1所述的应用于精密仪表的环境试验系统，其特征在于，还包括：
湿度调节器，用于调节所述箱体内的湿度；以及
湿度控制器，用于控制所述湿度调节器。
7.如权利要求1所述的应用于精密仪表的环境试验系统，其特征在于，所述箱体上设置有可供进出所述箱体的门结构，且所述门结构上设置有观察窗。
8.如权利要求1所述的应用于精密仪表的环境试验系统，其特征在于，所述箱体由保温层包裹，且所述保温层的内外均覆盖反光膜。
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