CN114034335A - 一种环境试验设备的温湿度参数稳定状态识别方法 - Google Patents
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Abstract
本发明属于直升机桨叶加热组件用环境试验设备温度、湿度参数计量技术领域，具体涉及一种环境试验设备的温湿度参数稳定状态识别方法。本发明基于环境试验设备控制面板设定值与箱体内各校准位置点传感器实时采集值之间的算法，用于适应不同条件状况下的环境试验设备的校准，以能达到准确判断环境试验设备内部充分感温及平衡稳定时间的目的，以便减少因稳定时间判断不准引入的误差，提高校准数据的可靠性和校准效率。
Description
技术领域
本发明属于直升机桨叶加热组件用环境试验设备温度、湿度参数计量技术领域，具体涉及一种环境试验设备的温湿度参数稳定状态识别方法。
背景技术
环境试验设备是指模拟一种或一种以上环境条件，对产品进行环境试验的设备，主要用于电工电子、化工、医疗卫生、航空航天等行业的研究性试验、产品定型试验、产品验收试验、安全性试验、可靠性试验、失效分析以及失效验证试验等，在直升机加热组件高低温试验中，需依据JJF1101-2019校准规范的要求，需定期对试验设备开展校准工作，确保其温湿度偏差、温湿度波动度、温湿度均匀度等参数的准确可靠，而在记录数据之前，必须在环境试验设备达到稳定状态(是指环境试验设备工作空间内任意点的温度、相对湿度变化量达到设备本身性能指标要求时的状态)的前提下开始进行校准工作。
在实际工作中，采取的方法一是温度达到环境试验设备控制面板设定值，30分钟后开始记录数据；二是若箱体内温度仍未稳定，可按实际情况延长30分钟，温度达到控制面板设定值至开始记录数据所等待的时间不超过60分钟。针对上述方法，有明显不足之处，其一，若环境试验设备本身状态较好，无需长时间等待即可达到稳定状态，按照同样死板的等待固定时间后记录数据，那么将导致校准工作效率低；其二，若被检环境试验设备自身出现故障，无法达到稳定状态，无论等待多长时间，校准结果仍为不合格，同样导致上述效率低的问题；其三，稳定状态的过程需要人为去判断识别，自动化程度不高，导致校准过程繁琐。
发明内容
为了解决上述问题，本发明综合上述方法的缺点，设计了一套基于环境试验设备控制面板设定值与箱体内各校准位置点传感器实时采集值之间的算法，用于适应不同条件状况下的环境试验设备的校准，以能达到准确判断环境试验设备内部充分感温及平衡稳定时间的目的，以便减少因稳定时间判断不准引入的误差，提高校准数据的可靠性和校准效率。
本发明的技术方案：一种环境试验设备的温湿度参数稳定状态识别方法，其特征在于，主要是通过环境试验设备箱体内布置的多个标准传感器的实时采集值与控制面板设定值，计算出箱体内各个位置测量点与控制面板设定值之间实时误差的绝对值，并存入动态数据集中，再进行实时判断各个位置测量点第i+1次误差绝对值是否小于第i次，以此推断箱体内部第一次达到最高或最低温度/湿度的时间，若前序i次测量的误差绝对值逐渐变小，但第i+1次误差绝对值大于第i次，那么就计算从第1次、第2次直至第i+1次误差绝对值的方差，以此类推，进行第i+2次测量时，计算从第2次、第3次直至第i+2次误差绝对值的方差，进行第i+j次测量时，计算从第j次、第j+1次直至第i+j次误差绝对值的方差，当该方差达到设定值以内，则表示箱体内某个位置的温度波动趋于稳定，该位置的稳定状态即可识别出来，其它位置点按照上述方法同样进行稳定状态的识别，最终待环境试验设备箱体内所有测量点都处于稳定状态时，进行下一步记录数据的校准过程，i为箱体内部第一次达到最高或最低温度/湿度的时间的测量次数，j为箱体内方差达到设定值时的测量次数。
所述环境试验设备容积小于2m3时，温度标准传感器的数量为9支、湿度标准传感器的数量为3支，温度标准传感器的位置分布位于环境试验设备立体空间的上、中、下三层，其中上层布置4支温度标准传感器、1支湿度标准传感器，中层布置1支湿度标准传感器位于整个箱体的正中心，下层布置4支温度标准传感器、1支湿度标准传感器，且湿度标准传感器位置布置在箱体的斜对角线上。
所述环境试验设备容积大于2m3时，温度标准传感器的数量不少于12支，湿度标准传感器的数量不少于4支，温度标准传感器的位置分布位于环境试验设备立体空间的上、中、下三层，其中上层布置4支温度标准传感器、1支湿度标准传感器，中层布置4支温度标准传感器、2支湿度标准传感器，其中1支湿度标准传感器位于整个箱体的正中心，另外1支湿度标准传感器位于前端平面的正中心，下层布置4支温度标准传感器、1支湿度标准传感器。
所述的动态数据集，是指
{测量点1(时间1，|误差1|)，(时间2，|误差2|)，……，(时间M，|误差M|)}，测量点2(时间1，|误差1|)，(时间2，|误差2|)，……，(时间M，|误差M|)}
……
，测量点N(时间1，|误差1|)，(时间2，|误差2|)，……，(时间M，|误差M|)}
所述方差公式为
方差可以用来表述变量的波动程度，其中，X表示变量，
表示样本均值，n表示测量次数，N表示样本数量。对应步骤[1]中数据集中的|误差M|为变量，M表示数据集的个数对应样本数量，|误差1|、|误差2|……、|误差M|的序列的平均值对应样本均值；
所述的动态数据集的方差均小于某个设定值，方差值越小，表明某个测量点附近区域的温度/湿度波动性小，即说明该测量点附近区域的温度/湿度趋于稳定状态，反之，方差值越大，说明该测量点附近区域的温度/湿度波动程度大，即该测量点位置区域温度/湿度还未充分平衡。
方差设定值取值范围为0～0.1
所述环境试验设备箱体内所有测量点都处于稳定状态是指所有按规定放置的测量点位置附近区域均处于稳定后的状态。
所述环境试验设备箱体内所有测量点都处于稳定状态的时间作为整个环境试验设备达到稳定状态的时间。
相邻两次采集间隔时间为(0～2)分钟
本发明技术效果：
本发明基于环境试验设备控制面板设定值与箱体内各校准位置点传感器实时采集值之间的算法，用于适应不同条件状况下的环境试验设备的校准，以能达到准确判断环境试验设备内部充分感温及平衡稳定时间的目的，以便减少因稳定时间判断不准引入的误差，提高校准数据的可靠性和校准效率。
附图说明
图1本方法步骤流程图
图2环境试验设备容积小于等于2m3传感器位置布置图(注：数字1、2、3……分别代表温度传感器的位置，字母A、B、O代表湿度传感器的位置)
图3环境试验设备容积大于2m3传感器位置布置图(注：数字1、2、3……分别代表温度传感器的位置，字母A、B、C、O代表湿度传感器的位置)
具体实施方式
下面结合附图对本发明进行说明
如图1所示，一种环境试验设备的温湿度参数稳定状态识别方法，主要是通过环境试验设备箱体内布置的多个标准传感器的实时采集，相邻两次采集间隔时间为(0～2)分钟，计算出箱体内各个位置测量点采集值与控制面板设定值之间实时误差的绝对值，并存入动态数据集中，再进行实时判断各个位置测量点第i+1次误差绝对值是否小于第i次，以此推断箱体内部第一次达到最高或最低温度/湿度的时间，若前序i次测量的误差绝对值逐渐变小，但第i+1次误差绝对值大于第i次，那么就计算从第1次、第2次直至第i+1次误差绝对值的方差，以此类推，进行第i+2次测量时，计算从第2次、第3次直至第i+2次误差绝对值的方差，进行第i+j次测量时，计算从第j次、第j+1次直至第i+j次误差绝对值的方差，当该方差达到设定值以内，则表示箱体内某个位置的温度波动趋于稳定，该位置的稳定状态即可识别出来，其它位置点按照上述方法同样进行稳定状态的识别，最终待环境试验设备箱体内所有测量点都处于稳定状态时，进行下一步记录数据的校准过程，i为箱体内部第一次达到最高或最低温度/湿度的时间的测量次数，j为箱体内方差达到设定值时的测量次数，所述方差设定值取值范围为0～0.1。
如图2所示，所述环境试验设备容积小于等于2m3，温度测量点为9个，其中上层4个、中层1个，下层4个，用数字1、2、3......表示，湿度测量点3个，上、中、下层分别1个，用字母A、B、O表示，其中数字5与O为设备工作空间几何中心处。
如图3所示，所述环境试验设备容积大于2m3，温度测量点为15个，其中上层5个、中层5个，下层5个，用数字1、2、3......表示，湿度测量点4个，上、中、下层分别1个，用字母A、B、C、O表示，其中数字15与O为设备工作空间几何中心处，数字13与C为设备门端面的中心点。
所述的动态数据集，是指
{测量点1(时间1，|误差1|)，(时间2，|误差2|)，……，(时间M，|误差M|)}，测量点2(时间1，|误差1|)，(时间2，|误差2|)，……，(时间M，|误差M|)}
……
，测量点N(时间1，|误差1|)，(时间2，|误差2|)，……，(时间M，|误差M|)}
所述方差公式为
方差可以用来表述变量的波动程度，其中，X表示变量，
表示样本均值，n表示测量次数，N表示样本数量。对应步骤[1]中数据集中的|误差M|为变量，M表示数据集的个数对应样本数量，|误差1|、|误差2|……、|误差M|的序列的平均值对应样本均值；
所述的动态数据集的方差均小于某个设定值，方差值越小，表明某个测量点附近区域的温度/湿度波动性小，即说明该测量点附近区域的温度/湿度趋于稳定状态，反之，方差值越大，说明该测量点附近区域的温度/湿度波动程度大，即该测量点位置区域温度/湿度还未充分平衡。
所述环境试验设备箱体内所有测量点都处于稳定状态是指所有按规定放置的测量点位置附近区域均处于稳定后的状态。
所述环境试验设备箱体内所有测量点都处于稳定状态的时间作为整个环境试验设备达到稳定状态的时间。
实施例，环境试验设备稳定状态时间硬性的规定达到设定值后等待30分钟采集存在误判的风险，将导致记录的数据质量差、增大校准结果的真实的实际误差，造成对被检环境试验设备结果的失真。具体以型号为WGD710的高低温环境试验箱为例，对其进行目标设定值为70℃的升温测试，试验数据如下表1：
表1某型环境试验设备某测量点位置的温度-时间对应的试验数据
从上面的试验数据可知，该环境试验设备存在下偏差约2℃误差，第一次达到控制面板设定值时间为10：30，如果按照规程的规定，那么就认为11：00即可开始进行记录数据，而实际情况是，此时的环境试验箱箱体内部并未完全充分平衡，误差还在进一步的缩小，因此，如果认为此时达到了稳定状态，那么将导致校准结果的失真。
其次，若通过本发明的利用方差的方法进行计算，可以看出，箱体内部第一次达到最高温度的时间为10：48，那么就从下一次测试即10：50开始，从测试开始时间9：42至10：50的误差绝对值的方差，即为177.898℃2，以此类推，在11：24时刻，方差小于0.1(设定为0.1)，即认为箱体内部充分平衡，达到稳定状态。上述判断过程完全由计算机自动计算完成，大幅度降低计量人员劳动强度，此外，校准结果更加真实可靠。
最后，若以从箱体内部温度达到设定值至记录数据所等待的时间不超过60分钟来判断而言，当然箱体内部平衡时间越长，温度更趋于稳定状态，记录的数据必然更加真实，但校准效率极低。若与本发明进行稳定状态的识别时间进行比较，可以发现，从箱体第一次达到设定值时间为10：30，本发明认为达到稳定状态的时间为11：24，共耗时54分钟，本发明节约了10％的时间，提高了工作效率。
Claims (10)
1.一种环境试验设备的温湿度参数稳定状态识别方法，其特征在于，主要是通过环境试验设备箱体内布置的多个标准传感器的实时采集值与控制面板设定值，计算出箱体内各个位置测量点与控制面板设定值之间实时误差的绝对值，并存入动态数据集中，再进行实时判断各个位置测量点第i+1次误差绝对值是否小于第i次，以此推断箱体内部第一次达到最高或最低温度/湿度的时间，若前序i次测量的误差绝对值逐渐变小，但第i+1次误差绝对值大于第i次，那么就计算从第1次、第2次直至第i+1次误差绝对值的方差，以此类推，进行第i+2次测量时，计算从第2次、第3次直至第i+2次误差绝对值的方差，进行第i+j次测量时，计算从第j次、第j+1次直至第i+j次误差绝对值的方差，当该方差达到设定值以内，则表示箱体内某个位置的温度波动趋于稳定，该位置的稳定状态即可识别出来，其它位置点按照上述方法同样进行稳定状态的识别，最终待环境试验设备箱体内所有测量点都处于稳定状态时，进行下一步记录数据的校准过程，i为箱体内部第一次达到最高或最低温度/湿度的时间的测量次数，j为箱体内方差达到设定值时的测量次数。
2.如权利要求1所述的一种环境试验设备的温湿度参数稳定状态识别方法，其特征在于，所述环境试验设备容积小于2m3时，温度标准传感器的数量为9支、湿度标准传感器的数量为3支，温度标准传感器的位置分布位于环境试验设备立体空间的上、中、下三层，其中上层布置4支温度标准传感器、1支湿度标准传感器，中层布置1支湿度标准传感器位于整个箱体的正中心，下层布置4支温度标准传感器、1支湿度标准传感器，且湿度标准传感器位置布置在箱体的斜对角线上。
3.如权利要求1所述的一种环境试验设备的温湿度参数稳定状态识别方法，其特征在于，所述环境试验设备容积大于2m3时，温度标准传感器的数量不少于12支，湿度标准传感器的数量不少于4支，温度标准传感器的位置分布位于环境试验设备立体空间的上、中、下三层，其中上层布置4支温度标准传感器、1支湿度标准传感器，中层布置4支温度标准传感器、2支湿度标准传感器，其中1支湿度标准传感器位于整个箱体的正中心，另外1支湿度标准传感器位于前端平面的正中心，下层布置4支温度标准传感器、1支湿度标准传感器。
4.如权利要求1所述的一种环境试验设备的温湿度参数稳定状态识别方法，其特征在于，所述的动态数据集，是指
{测量点1(时间1，|误差1|)，(时间2，|误差2|)，……，(时间M，|误差M|)}，测量点2(时间1，|误差1|)，(时间2，|误差2|)，……，(时间M，|误差M|)}……，测量点N(时间1，|误差1|)，(时间2，|误差2|)，……，(时间M，|误差M|)}。
5.如权利要求1所述的一种环境试验设备的温湿度参数稳定状态识别方法，其特征在于，所述方差公式为
方差可以用来表述变量的波动程度，其中，X表示变量，
表示样本均值，n表示测量次数，N表示样本数量。对应步骤[1]中数据集中的|误差M|为变量，M表示数据集的个数对应样本数量，|误差1|、|误差2|……、|误差M|的序列的平均值对应样本均值。
6.如权利要求1所述的一种环境试验设备的温湿度参数稳定状态识别方法，其特征在于，所述的动态数据集的方差均小于某个设定值，方差值越小，表明某个测量点附近区域的温度/湿度波动性小，即说明该测量点附近区域的温度/湿度趋于稳定状态，反之，方差值越大，说明该测量点附近区域的温度/湿度波动程度大，即该测量点位置区域温度/湿度还未充分平衡。
7.如权利要求1所述的一种环境试验设备的温湿度参数稳定状态识别方法，其特征在于，方差设定值取值范围为0～0.1。
8.如权利要求1所述的一种环境试验设备的温湿度参数稳定状态识别方法，其特征在于，所述环境试验设备箱体内所有测量点都处于稳定状态是指所有按规定放置的测量点位置附近区域均处于稳定后的状态。
9.如权利要求1所述的一种环境试验设备的温湿度参数稳定状态识别方法，其特征在于，所述环境试验设备箱体内所有测量点都处于稳定状态的时间作为整个环境试验设备达到稳定状态的时间。
10.如权利要求1所述的一种环境试验设备的温湿度参数稳定状态识别方法，其特征在于，相邻两次采集间隔时间为(0～2)分钟。
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|---|---|---|---|---|
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