CN111830383A - 一种监测脉冲灯管寿命的方法及采用该方法的消毒柜 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种监测脉冲灯管寿命的方法，其特征在于包括有以下步骤：步骤一、采集脉冲灯管每次放电时的信号强度X；步骤二、判断步骤一采集的信号强度X是否满足：Xmin≤X≤Xmax，若是，计入放电次数一次，若否，提示脉冲灯管工作异常；Xmin和Xmax为预设值，分别对应正常状态下脉冲灯管放电时的最小信号强度和最大信号强度；步骤三、判断累计的放电次数是否达到预设的脉冲灯管放电次数下限，若是，提示脉冲灯管的衰减情况。本发明还公开了一种采用该方法的消毒柜。与现有技术相比，本发明的方法能够更加精确地监测脉冲灯管的使用寿命，且操作方便。

Description

一种监测脉冲灯管寿命的方法及采用该方法的消毒柜
技术领域
本发明涉及厨房设备技术领域，具体指一种监测脉冲灯管寿命的方法及采用该方法的消毒柜。
背景技术
脉冲光消毒技术是一种新型的杀菌消毒技术，属于高压气体放电。工作时，首先触发电路对氙气施加高压，触发氙气电离；然后经过长时间充电的储能电容瞬间放电,引起灯管内氙气雪崩式电离,，氙气以高强度光辐射的形式将所充电能转化并释放，这就是一个脉冲光的光脉冲。脉冲灯管经过长时间的放电后(百万次放电)，其释放的脉冲光强度存在一定的衰减，在同等时间内，会影响杀菌效果。
对于灯管来说，一般会通过测试其发光强度来对其工作状态进行监测。如专利申请号为CN201911155514.3(公布号为CN110849585A)的发明专利《一种铁路信号机的故障监测系统和方法》公开了一种铁路信号机的故障监测系统和方法，该铁路信号机的故障监测系统包括：光强传感器，用于采集信号机构中信号灯的发光强度信息；数据采集器，用于接收信号灯的发光强度信息，并进行通讯协议转换和传输；数据处理系统，接收数据采集器发送的信号灯的发光强度信息；并将信号灯的发光强度信息，与预设的发光强度阈值范围进行对比，在发光强度信息超出预设的发光强度阈值范围时，进行信号机故障判定、故障预警或故障告警。该方案实现了对信号机状态的实时监测，一方面可以对信号灯寿命进行预警，另一方面可以监测故障的发生，保证了故障的及时处理和信号机的正常运行。
但是上述方法只能粗略地监控灯管正常的寿命缩减，在寿命到达预设值范围时，进行故障预警，且需要根据经验设置合适的拟合曲线，操作麻烦。
发明内容
本发明所要解决的第一个技术问题是针对现有技术的现状，提供一种监测脉冲灯管寿命的方法，该方法能够更加精确地监测脉冲灯管的使用寿命，且操作方便。
本发明所要解决的第二个技术问题是提供一种采用上述方法的消毒柜。
本发明解决上述第一个技术问题所采用的技术方案为：一种监测脉冲灯管寿命的方法，其特征在于包括有以下步骤：
步骤一、采集脉冲灯管每次放电时的信号强度X；
步骤二、判断步骤一采集的信号强度X是否满足：Xmin≤X≤Xmax，若是，计入放电次数一次，若否，提示脉冲灯管工作异常；
Xmin和Xmax为预设值，分别对应正常状态下脉冲灯管放电时的最小信号强度和最大信号强度；
步骤三、判断累计的放电次数是否达到预设的脉冲灯管放电次数下限，若是，提示脉冲灯管的衰减情况。
为了避免脉冲灯管不放电情况下的信号强度被比较，所述步骤一中，通过如下方式采集脉冲灯管每次放电时的信号强度X：
步骤A、采集脉冲灯管的信号强度X；
步骤B、判断X是否满足：X≤X0，若是，返回步骤A，若否，进入步骤二和步骤3；
X0为预设值，对应外界环境信号强度的上限；
步骤C、采集脉冲灯管的信号强度X；
步骤D、判断X是否满足：X≤X0，若是，返回步骤A，若否，返回步骤C。
优选地，所述的传感器为光强传感器或声音传感器。
进一步，所述的传感器为光强传感器，所述X0的值为0～0.01J/cm2，所述Xmin的值为0.02～0.2J/cm2，所述Xmax的值为2～10J/cm2。
进一步，所述的传感器为声音传感器，所述X0的值为0～40dB，所述Xmin的值为40～45dB，所述Xmax的值为50～55dB。
为了避免因采集频率过低而遗漏脉冲灯管放电的次数，将所述脉冲灯管产生的脉冲闪光的脉宽记为ti，将采集信号强度X的频率记为f，ti和f的关系满足：ti＞1/f。
为了对脉冲灯管的衰减情况进行分级处理，所述步骤三中，通过如下方式判断脉冲灯管的衰减情况：
步骤a、判断累计的放电次数是否小于N1，若是，则进入步骤b，若否，则进入步骤c；
N1为预设值，对应脉冲灯管存在衰减时的放电次数下限；
步骤b、提示脉冲灯管正常；
步骤c、判断累计的放电次数是否小于N2，若是，则进入步骤d，若否，则进入步骤e；
N2为预设值，对应脉冲灯管衰减严重时的放电次数下限；
步骤d、提示脉冲灯管存在衰减；
步骤e、提示脉冲灯管衰减严重。
优选地，所述N1的值为200～300万次，所述N2的值为300～400万次。
本发明解决上述第二个技术问题所采用的技术方案为：一种采用上述监测脉冲灯管寿命的方法的消毒柜，包括有具有消毒腔的柜体，所述的的消毒腔中安装有能够放电产生脉冲闪光的所述脉冲灯管以及用于采集脉冲闪光的信号强度的传感器，所述的消毒柜设有控制器，该控制器与所述的脉冲灯管和传感器电连接。
为了保证消毒效果，所述脉冲灯管产生的脉冲闪光的波长为200～1100nm，脉宽为50～200μs。
与现有技术相比，本发明的优点在于：本发明通过记录脉冲灯管的放电次数来监测脉冲灯管的寿命，当脉冲灯管放电次数达到一定次数后，提示用户脉冲灯管的衰减情况，以达到更好的消毒效果，该方法能够更加精确地监测脉冲灯管的使用寿命，且操作方便。
附图说明
图1为本发明采用监测脉冲灯管寿命的方法的消毒柜的实施例的立体结构示意图；
图2为本发明监测脉冲灯管寿命的方法的流程图。
具体实施方式
以下结合附图实施例对本发明作进一步详细描述。
如图1和图2所示，为本发明采用监测脉冲灯管寿命的方法的消毒柜的一个优选实施例。
如图1所示，该消毒柜包括有具有消毒腔11的柜体1、安装在消毒腔11中的脉冲灯管2和传感器3，消毒柜具有控制器，该控制器与上述脉冲灯管2和传感器3，且具有计时器和计次器。
其中，脉冲灯管2能产生波长为200～1100nm的脉冲闪光，对消毒腔11进行高效消毒。脉冲闪光杀菌的作用机理为光谱范围内各波段协同作用，主要体现在三个方面：
(1)紫外波段的光化学反应：脉冲强光光谱中的紫外光部分照射微生物时，核酸物质(DNA、RNA)中的胸腺嘧啶、胞嘧啶之间发生光化学反应生成二聚物，导致微生物核酸物质受损)；
(2)闪照热效应：当每cm2面积上的峰值功率达到1000W以上时，微生物将被加热>100℃，因闪照时间极短，微生物无法正常降温，导致细胞壁破裂融解而死亡；
(3)脉冲效应：脉冲强光的穿透性和瞬时高能机械冲击损坏了细胞壁和其他细胞成分，导致细菌死亡。
传感器3为光强传感器或声音传感器，用于采集脉冲放电发光时的光强或者脉冲灯管两级放电时弧光放电产生的声音。本实施例中，传感器3的采集频率为20KHZ。
表1显示了脉冲闪光的脉宽和本发明消毒柜消毒效果的关系。
表1：
Figure BDA0002554730470000041
从表1可以看出，并不是只要脉冲闪光就能够对细菌或病毒起到杀灭作用，通过研究分析我们发现脉冲光杀菌效果和脉宽设定关系密切，结合消毒柜产品使用，在保证产品整机EMC测试通过的前提下，脉宽最佳频段范围10～500μs(优选为50～200μs)，此范围内脉宽在单脉冲能量密度达到0.01J/cm2以上时，就能达到比较好的杀菌消毒效果。
另外，脉冲闪光消毒效果跟脉冲闪光的闪照能量密度和闪照次数有关，闪照能量密度越大，频闪频率越高。表2显示了脉冲闪光的频闪频率和本发明消毒柜消毒效果的关系。
表2：
Figure BDA0002554730470000042
从表2可以看出，频闪频率越高，消毒杀菌效果越好，但是会降低灯管使用寿命。为了在保证杀菌率的前提下，使灯管寿命做到5年以上，优选频闪频率为1～2Hz。
表3显示了频闪频率设置为2Hz、脉冲光能量密度为0.2J/cm2条件下，对大肠杆菌作用5分钟后，本发明消毒柜不同部位的消毒效果。
表3：
Figure BDA0002554730470000043
Figure BDA0002554730470000051
其中，上层和下层指的是消毒腔中位于上下上层的两个抽屉，靠近消毒腔后背板的布点称为里，靠近箱体门玻璃的布点是外。从表3可以看出，消毒效果可以达到4个对数值以上。
表4示出了在脉冲灯管的外周套设滤紫外石英玻璃管和未套设石英玻璃管下，本发明消毒柜的消毒效果，滤紫外石英玻璃管全覆盖氙灯发光主体，我们认为过滤紫外光后的光谱只有可见光波段和红外波段。
表4：
Figure BDA0002554730470000052
从表4可以看出：脉冲灯管光谱波段范围紫外波段仅起到辅助消毒杀菌的效果。
表5示出了相同的实验条件下安装有紫外灯管的消毒柜和本发明消毒柜的消毒效果对比，其中紫外灯管功率20W，脉冲氙灯能量密度0.2J/cm2。
表5：
Figure BDA0002554730470000053
从表5中可以看出，脉冲光比紫外光杀菌效率高。
注：上述杀菌性能的测试方法引用GB 17988-2008附录AA,BB,CC。
如图2所述，上述消毒柜监测脉冲灯管寿命的方法包括有以下步骤：
步骤1、开始：设定消毒时间t0，开启脉冲灯管、传感器、控制器，进入步骤2；
步骤2、传感器采集脉冲灯管的信号强度X，进入步骤3；
步骤3、判断X是否满足：X≤X0，若是(说明传感器未采集到脉冲闪光)，返回步骤2，若否(说明传感器采集到脉冲闪光)，进入步骤4；
X0为预设值，对应外界环境信号强度的上限；
当传感器为光强传感器时，X0的值为0～0.01J/cm2；
当传感器为声音传感器时，X0的值为0～40dB；
步骤4、判断计时器的数值t是否小于t0，若是(说明消毒时间未到设定值)，进入步骤5，若否(说明消毒时间已到设定值)，进入步骤10；
步骤5、判断X是否满足：Xmin≤X≤Xmax，若是(说明脉冲闪光强度正常)，则进入步骤6，若否(说明脉冲闪光强度异常)，则进入步骤9；
Xmin和Xmax为预设值，分别对应正常状态下脉冲灯管放电时的最小信号强度和最大信号强度；
当传感器为光强传感器时，Xmin的值为0.02～0.2J/cm2，Xmax的值为2～10J/cm2；
当传感器为声音传感器时，Xmin的值为40～45dB，Xmax的值为50～55dB；
步骤6、令计次器的数值N＝N+1，进入步骤7；
步骤7、传感器采集脉冲灯管的信号强度X，进入步骤8；
步骤8、判断X是否满足：X≤X0，若是(说明本次脉冲闪光结束)，返回步骤2，若否(说明本次脉冲闪光未结束)，返回步骤7；
步骤9、提示脉冲灯管工作异常(用户可对脉冲灯管进行检修或更换新的脉冲灯管)，进入步骤15；
步骤10、判断N是否小于N1，若是，则进入步骤11，若否，则进入步骤12；
N1为预设值，对应脉冲灯管存在衰减时的放电次数下限，N1的值为200～300万次；
步骤11、提示脉冲灯管正常，进入步骤15；
步骤12、判断N是否小于N2，若是，则进入步骤13，若否，则进入步骤14；
N2为预设值，对应脉冲灯管衰减严重时的放电次数下限，N2的值为300～400万次；
步骤13、提示脉冲灯管存在衰减(用户可选择更长的消毒时间)，进入步骤15；
步骤14、提示脉冲灯管衰减严重(用户可更换新的脉冲灯管)，进入步骤15；
步骤15、结束：关闭脉冲灯管、传感器、控制器。
本发明通过记录脉冲灯管的放电次数来监测脉冲灯管的寿命，当脉冲灯管放电次数达到一定次数后，提示用户选择更长的消毒时间或更换新的脉冲灯管，以达到更好的消毒效果。

Claims (10)

1.一种监测脉冲灯管寿命的方法，其特征在于包括有以下步骤：
步骤一、采集脉冲灯管每次放电时的信号强度X；
步骤二、判断步骤一采集的信号强度X是否满足：Xmin≤X≤Xmax，若是，计入放电次数一次，若否，提示脉冲灯管工作异常；
Xmin和Xmax为预设值，分别对应正常状态下脉冲灯管放电时的最小信号强度和最大信号强度；
步骤三、判断累计的放电次数是否达到预设的脉冲灯管放电次数下限，若是，提示脉冲灯管的衰减情况。
2.根据权利要求1所述的监测脉冲灯管寿命的方法，其特征在于：所述步骤一中，通过如下方式采集脉冲灯管每次放电时的信号强度X：
步骤A、采集脉冲灯管的信号强度X；
步骤B、判断X是否满足：X≤X0，若是，返回步骤A，若否，进入步骤二和步骤3；
X0为预设值，对应外界环境信号强度的上限；
步骤C、采集脉冲灯管的信号强度X；
步骤D、判断X是否满足：X≤X0，若是，返回步骤A，若否，返回步骤C。
3.根据权利要求2所述的监测脉冲灯管寿命的方法，其特征在于：所述的传感器为光强传感器或声音传感器。
4.根据权利要求3所述的监测脉冲灯管寿命的方法，其特征在于：所述的传感器为光强传感器，所述X0的值为0～0.01J/cm2，所述Xmin的值为0.02～0.2J/cm2，所述Xmax的值为2～10J/cm2。
5.根据权利要求3所述的监测脉冲灯管寿命的方法，其特征在于：所述的传感器为声音传感器，所述X0的值为0～40dB，所述Xmin的值为40～45dB，所述Xmax的值为50～55dB。
6.根据权利要求2所述的监测脉冲灯管寿命的方法，其特征在于：将所述脉冲灯管产生的脉冲闪光的脉宽记为ti，将采集信号强度X的频率记为f，ti和f的关系满足：ti＞1/f。
7.根据权利要求1至6中任一权利要求所述的监测脉冲灯管寿命的方法，其特征在于：所述步骤三中，通过如下方式判断脉冲灯管的衰减情况：
步骤a、判断累计的放电次数是否小于N1，若是，则进入步骤b，若否，则进入步骤c；
N1为预设值，对应脉冲灯管存在衰减时的放电次数下限；
步骤b、提示脉冲灯管正常；
步骤c、判断累计的放电次数是否小于N2，若是，则进入步骤d，若否，则进入步骤e；
N2为预设值，对应脉冲灯管衰减严重时的放电次数下限；
步骤d、提示脉冲灯管存在衰减；
步骤e、提示脉冲灯管衰减严重。
8.根据权利要求7所述的监测脉冲灯管寿命的方法，其特征在于：所述N1的值为200～300万次，所述N2的值为300～400万次。
9.一种采用权利要求1至8中任一权利要求所述的监测脉冲灯管寿命的方法的消毒柜，包括有具有消毒腔(11)的柜体(1)，所述的的消毒腔(11)中安装有能够放电产生脉冲闪光的所述脉冲灯管(2)以及用于采集脉冲闪光的信号强度的传感器(3)，所述的消毒柜设有控制器，该控制器与所述的脉冲灯管(2)和传感器(3)电连接。
10.根据权利要求9所述的消毒柜，其特征在于：所述脉冲灯管(2)产生的脉冲闪光的波长为200～1100nm，脉宽为50～200μs。
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