CN110243617A - 一种综合环境模拟装置 - Google Patents

Abstract

本发明提出一种综合环境模拟装置，包括温湿度施加系统、温湿度控制系统、扬声器、噪声控制系统、综合环境显控系统、真空泵、低气压控制系统、液压振动台、振动控制系统、保护系统、箱体。该综合环境模拟装置可同时对温度、湿度、高度、振动、噪声五种环境因素进行协调和控制以形成综合环境模拟，可真实模拟空基装备战备值班综合环境，提高空基装备环境适应性试验验证的真实性和有效性。

Description

一种综合环境模拟装置

技术领域

本发明涉及一种综合环境模拟装置，可同时对温度、湿度、高度、振动、噪声五种环境因素进行综合环境模拟，属于综合环境试验技术领域。

背景技术

空基装备在全寿命期内要反复经历运输、贮存、挂飞等过程，期间会遭受各种环境因素综合作用，加快其综合性能的退化速度。空基装备经历的环境因素可以分为自然环境因素和平台诱发环境因素两大类。自然环境因素包括温度、湿度、高度、湿度、太阳辐射等；平台诱发环境因素包括振动、噪声、冲击等。在这些环境因素的综合作用下，空基装备的材料和结构受到损伤或破坏，导致部件和设备性能劣化或功能失常，从而影响装备作战性能。其中，温度、湿度、高度、振动、噪声环境因素是空基装备值班综合环境中的主要影响因素。因此，温度、湿度、高度、振动、噪声的综合作用对空基装备造成的损伤将是影响空基装备战备执勤率与战备完好性的重要因素。而目前在空基装备值班综合环境适应性设计和考核验证方面的能力，远远落后于装备的功能性能设计及考核验证需求，急需研发可提供温度、湿度、高度、振动、噪声五环境因素的模拟试验装置，解决空基装备值班综合环境适应性验证问题。

由于缺乏温度、湿度、高度、振动、噪声五环境因素的模拟试验装置，对空基装备的值班综合环境适应性验证只能依靠单一环境试验逐项累积考核，不能检验其对温度、湿度、高度、振动、噪声综合环境作用的适应能力。

发明内容

(一)要解决的技术问题

针对现有技术中的上述不足和需求，本发明提出一种综合环境模拟装置，其可同时对温度、湿度、高度、振动、噪声五种环境因素进行协调和控制以形成综合环境模拟，可真实模拟空基装备战备值班综合环境，提高空基装备环境适应性试验验证的真实性和有效性。同时，该综合环境模拟装置还解决了低气压环境下的振动与噪声环境模拟技术难题，为空基装备的研制及定型/验收考核提供试验手段和技术支撑。

(二)技术方案

一种综合环境模拟装置，包括温湿度施加系统、温湿度控制系统、扬声器、噪声控制系统、综合环境显控系统、真空泵、低气压控制系统、液压振动台、振动控制系统、保护系统、箱体；所述箱体包括内箱体和外箱体，内箱体内形成对待测试设备进行综合环境试验的试验空间；所述液压振动台由外向内分别穿透外箱体和内箱体的壁体伸至所述试验空间内，所述待测试设备内置于所述试验空间中并通过相应工装安装至液压振动台，液压振动台与振动控制系统形成第一闭环控制回路；温湿度施加系统施加于内箱体并与温湿度控制系统形成第二闭环控制回路；真空泵施加于内箱体并与低气压控制系统形成第三闭环控制回路；扬声器内置于所述试验空间内并与噪声控制系统形成第四闭环控制回路；振动控制系统、温湿度控制系统、低气压控制系统、噪声控制系统分别连接至综合环境显控系统。

其中，所述内箱体为不锈钢材质的承压结构，并采用满焊工艺制作，内箱体的所有焊缝采用钨极电弧惰性气体保护焊(TIG)实现无缝焊接；所述外箱体采用热轧钢板材质。

其中，所述箱体内配备试验用接线柱、样品架；所述箱体具有箱门和箱窗，所述箱门上安装观察窗和照明灯，箱门、箱窗以及箱体外框架均装有电热线。

其中，所述第一闭环控制回路中还包括振动参数检测元件，所述振动参数检测元件设置于待测试设备旁侧并固定于所述工装上，其将检测的振动参数传递至振动控制系统。

其中，所述振动控制系统中的振荡器产生电压信号，所述电压信号经过可变增益放大器输给功率放大器，功率放大器把电压信号放大以驱动液压振动台，通过调节所述电压信号来调节液压振动台的振动输出。

其中，所述温湿度施加系统包括轴流风机、调节通道、盖板、空气加热器、蒸发器、加湿器；所述试验空间内，气流由盖板底部进入调节通道，经蒸发器、空气加热器、加湿器进行温湿度调节后，在调节通道顶部，由轴流风机送风，从上侧回到所述试验空间，实现试验空间气流循环。

其中，所述温湿度施加系统还包括设置在内箱体的四个侧壁面上的壁式加热器和壁式蒸发器。

其中，所述第三闭环控制回路还包括电磁真空带充气阀、管道、电动调节阀、电磁真空挡板阀、充气手阀、压力传感器；电磁真空带充气阀安装于真空泵上，二者共用电源，真空泵的开启与停止直接控制电磁真空带充气阀的开启与关闭，电动调节阀与箱体相连。

其中，所述扬声器为若干个并分布于内箱体的侧壁上，噪声控制系统通过串口将发波数组传送给发波模块，发出的若干路波形经过功率放大后分别发送至相应的扬声器，通过调节发波数组实现噪声量级的调节。

其中，所述综合环境模拟装置还包括保护系统，所述保护系统包括电源断相或反相、风机过载或超温、冷却水欠压、压缩机超压或过热、真空泵过载的相应保护装置，当故障发生时，所述综合环境显控系统上将显示相应的故障代码和文字说明，蜂鸣器鸣叫，同时切断相应保护对象的供电电源。

(三)有益效果

本发明的一种综合环境模拟装置，可同时对温度、湿度、高度、振动、噪声五种环境因素进行协调和控制以形成综合环境模拟，可真实模拟空基装备战备值班综合环境，提高空基装备环境适应性试验验证的真实性和有效性。

其中，所述内箱体保证密封无泄漏，所述外箱体确保长期使用不生锈、不掉漆、无形变。所述电热线可有效防止低温试验时箱体相应处凝露或结霜。

其中，采用强制空气对流的方法来进行热量与水分的传递与交换，以保证试验空间温湿度的均匀性。磁传动式轴流风机与电机间利用旋转磁场传动，避免了轴封的漏气。在低气压状态下，试验空间空气稀薄，随着空气密度的减小，空气的对流传热系数大大降低，此时的热量传递主要通过辐射来进行，在内箱的四个侧壁面上埋设的壁式加热器与壁式蒸发器工作，来确保低气压状态下的温度调节效率和效果。

其中，所述真空泵为旋片式，当真空泵停止工作或电源突然中断时，电磁真空带充气阀自动将第三闭环控制回路封闭，并将大气通过真空泵的进气口充入泵腔，避免泵油返流污染真空环境。电动调节阀与箱体相连，用于控制抽气与进气，其原理与调节温度的蒸发器和加热器类似，采用抽气与进气同时进行方式工作。

附图说明

图1本发明的一种综合环境模拟装置结构示意图。

图中，1-温湿度施加系统，2-温湿度控制系统，3-扬声器，4-噪声控制系统，5-综合环境显控系统，6-真空泵，7-低气压控制系统，8-液压振动台，9-振动控制系统，10-保护系统，11-内箱体，12-外箱体。

具体实施方式

本发明的一种综合环境模拟装置，包括温湿度施加系统1、温湿度控制系统2、扬声器3、噪声控制系统4、综合环境显控系统5、真空泵6、低气压控制系统7、液压振动台8、振动控制系统9、保护系统10、箱体；所述箱体包括内箱体11和外箱体12，内箱体11内形成对待测试设备进行综合环境试验的试验空间；所述液压振动台8由外向内分别穿透外箱体12和内箱体11的壁体伸至所述试验空间内，所述待测试设备内置于所述试验空间中并通过相应工装安装至液压振动台8，液压振动台8与振动控制系统9形成第一闭环控制回路；温湿度施加系统1施加于内箱体11并与温湿度控制系统2形成第二闭环控制回路；真空泵6施加于内箱体11并与低气压控制系统7形成第三闭环控制回路；扬声器3内置于所述试验空间内并与噪声控制系统4形成第四闭环控制回路；振动控制系统9、温湿度控制系统2、低气压控制系统7、噪声控制系统4分别连接至综合环境显控系统5。

所述内箱体11为不锈钢材质的承压结构，并采用满焊工艺制作，内箱体11的所有焊缝采用钨极电弧惰性气体保护焊(TIG)实现无缝焊接。所述外箱体12采用热轧钢板材质。所述箱体内配备试验用接线柱、样品架；所述箱体具有箱门和箱窗，所述箱门上安装观察窗和照明灯，箱门、箱窗以及箱体外框架均装有电热线。所述内箱体保证绝对密封无泄漏，所述外箱体确保长期使用不生锈、不掉漆、无形变。所述电热线可有效防止低温试验时箱体相应处凝露或结霜。

所述第一闭环控制回路中还包括振动参数检测元件，所述振动参数检测元件设置于待测试设备旁侧并固定于所述工装上，其将检测的振动参数传递至振动控制系统9。所述振动控制系统9中的振荡器产生电压信号，所述电压信号经过可变增益放大器输给功率放大器，功率放大器把电压信号放大以驱动液压振动台8，通过调节所述电压信号来调节液压振动台8的振动输出。

所述温湿度施加系统1包括轴流风机、调节通道、盖板、空气加热器、蒸发器、加湿器；所述试验空间内，气流由盖板底部进入调节通道，经蒸发器、空气加热器、加湿器进行温湿度调节后，在调节通道顶部，由轴流风机送风，从上侧回到所述试验空间，实现试验空间气流循环。所述轴流风机为磁传动式。所述温湿度施加系统1还包括设置在内箱体11的四个侧壁面上的壁式加热器和壁式蒸发器。采用强制空气对流的方法来进行热量与水分的传递与交换，以保证试验空间温湿度的均匀性。磁传动式轴流风机与电机间利用旋转磁场传动，避免了轴封的漏气。在低气压状态下，试验空间空气稀薄，随着空气密度的减小，空气的对流传热系数大大降低，此时的热量传递主要通过辐射来进行，在内箱的四个侧壁面上埋设的壁式加热器与壁式蒸发器工作，来确保低气压状态下的温度调节效率和效果。

所述第三闭环控制回路还包括电磁真空带充气阀、管道、电动调节阀、电磁真空挡板阀、充气手阀、压力传感器；电磁真空带充气阀安装于真空泵6上，二者共用电源，真空泵6的开启与停止直接控制电磁真空带充气阀的开启与关闭，电动调节阀与箱体相连，所述真空泵6为旋片式。当真空泵6停止工作或电源突然中断时，电磁真空带充气阀自动将第三闭环控制回路封闭，并将大气通过真空泵6的进气口充入泵腔，避免泵油返流污染真空环境。电动调节阀与箱体相连，用于控制抽气与进气，其原理与调节温度的蒸发器和加热器类似，采用抽气与进气同时进行方式工作。

所述扬声器3为若干个分布于内箱体11的侧壁上，噪声控制系统4通过串口将发波数组传送给发波模块，发出的若干路波形经过功率放大后分别发送至相应的扬声器3，通过调节发波数组实现噪声量级的调节。

所述综合环境模拟装置还包括保护系统10，所述保护系统10包括电源断相或反相、风机过载或超温、冷却水欠压、压缩机超压或过热、真空泵过载的相应保护装置，当故障发生时，所述综合环境显控系统5上将显示相应的故障代码和文字说明，蜂鸣器鸣叫，同时切断相应保护对象的供电电源。

使用时，首先，将待测试设备通过工装安装到液压振动台8的台面上，然后，在将待测试设备旁侧的工装台面上安装振动参数检测元件。在确认上述安装完毕无异常后，关闭箱体的门和窗，通过综合环境显控系统5输入试验的环境剖面信息，并将控制指令分别传递到温湿度控制系统2、噪声控制系统4、低气压控制系统7以及振动控制系统9。四个控制系统接收到相应信号后分别对温湿度施加系统1、扬声器3、真空泵6以及液压振动台8进行控制，模拟所输入的因素综合环境。整个试验过程中对温度、湿度、振动、噪声、气压值进行实时监控，一旦出现异常，保护系统10启动，切断故障设备电源终止试验，并发出警报警示。

Claims (10)

1.一种综合环境模拟装置，其特征在于：包括温湿度施加系统、温湿度控制系统、扬声器、噪声控制系统、综合环境显控系统、真空泵、低气压控制系统、液压振动台、振动控制系统、保护系统、箱体；所述箱体包括内箱体和外箱体，内箱体内形成对待测试设备进行综合环境试验的试验空间；所述液压振动台由外向内分别穿透外箱体和内箱体的壁体伸至所述试验空间内，所述待测试设备内置于所述试验空间中并通过相应工装安装至液压振动台，液压振动台与振动控制系统形成第一闭环控制回路；温湿度施加系统施加于内箱体并与温湿度控制系统形成第二闭环控制回路；真空泵施加于内箱体并与低气压控制系统形成第三闭环控制回路；扬声器内置于所述试验空间内并与噪声控制系统形成第四闭环控制回路；振动控制系统、温湿度控制系统、低气压控制系统、噪声控制系统分别连接至综合环境显控系统。

2.如权利要求1所述的一种综合环境模拟装置，其特征在于：所述内箱体为不锈钢材质的承压结构，并采用满焊工艺制作，内箱体的所有焊缝采用钨极电弧惰性气体保护焊(TIG)实现无缝焊接；所述外箱体采用热轧钢板材质。

3.如权利要求2所述的一种综合环境模拟装置，其特征在于：所述箱体内配备试验用接线柱、样品架；所述箱体具有箱门和箱窗，所述箱门上安装观察窗和照明灯，箱门、箱窗以及箱体外框架均装有电热线。

4.如权利要求1所述的一种综合环境模拟装置，其特征在于：所述第一闭环控制回路中还包括振动参数检测元件，所述振动参数检测元件设置于待测试设备旁侧并固定于所述工装上，其将检测的振动参数传递至振动控制系统。

5.如权利要求4所述的一种综合环境模拟装置，其特征在于：所述振动控制系统中的振荡器产生电压信号，所述电压信号经过可变增益放大器输给功率放大器，功率放大器把电压信号放大以驱动液压振动台，通过调节所述电压信号来调节液压振动台的振动输出。

6.如权利要求1所述的一种综合环境模拟装置，其特征在于：所述温湿度施加系统包括轴流风机、调节通道、盖板、空气加热器、蒸发器、加湿器；所述试验空间内，气流由盖板底部进入调节通道，经蒸发器、空气加热器、加湿器进行温湿度调节后，在调节通道顶部，由轴流风机送风，从上侧回到所述试验空间，实现试验空间气流循环。

7.如权利要求6所述的一种综合环境模拟装置，其特征在于：所述温湿度施加系统还包括设置在内箱体的四个侧壁面上的壁式加热器和壁式蒸发器。

8.如权利要求1所述的一种综合环境模拟装置，其特征在于：所述第三闭环控制回路还包括电磁真空带充气阀、管道、电动调节阀、电磁真空挡板阀、充气手阀、压力传感器；电磁真空带充气阀安装于真空泵上，二者共用电源，真空泵的开启与停止直接控制电磁真空带充气阀的开启与关闭，电动调节阀与箱体相连。

9.如权利要求1所述的一种综合环境模拟装置，其特征在于：所述扬声器为若干个并分布于内箱体的侧壁上，噪声控制系统通过串口将发波数组传送给发波模块，发出的若干路波形经过功率放大后分别发送至相应的扬声器，通过调节发波数组实现噪声量级的调节。

10.如权利要求1所述的一种综合环境模拟装置，其特征在于：所述综合环境模拟装置还包括保护系统，所述保护系统包括电源断相或反相、风机过载或超温、冷却水欠压、压缩机超压或过热、真空泵过载的相应保护装置，当故障发生时，所述综合环境显控系统上将显示相应的故障代码和文字说明，蜂鸣器鸣叫，同时切断相应保护对象的供电电源。