CN117250428A - 一种冰箱测试器、测试方法及系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及电器检测技术领域，具体涉及一种冰箱测试器、测试方法及系统；本冰箱测试器包括测试器主体，测试器主体包括供电室、测试室和采集室；供电室内设置电能表和与电能表连接的插座；测试室内设置电子秤；测试室内还设置空气处理器；采集室内设置温度采集件、温度传感器插口和热电偶端子排；采集室内还设置串口服务器、湿度传感器、风速传感器和压力传感器；采集室内还设置交换机，用于收集和传递实际电能参数、测试机的重量、测试机运行时的实际温度值、测试环境的湿度值、空气流速值以及气压值；利用本发明测试器实现对各不确定度的分量进行计算，形成标准不确定度，再得出扩展不确定度，实现对实际标准耗电量的计算，提高检测精度。

Description

一种冰箱测试器、测试方法及系统

技术领域

本发明涉及电器检测技术领域，具体涉及一种冰箱测试器、测试方法及系统。

背景技术

冰箱是保持恒定低温的一种制冷设备，也是一种使食物或其他物品保持恒定低温状态的民用产品。箱体内有压缩机、制冰机用以结冰的柜或箱，带有制冷装置的储藏箱。

电冰箱现在已经普及到千家万户，成为最常见的家电之一。普通电冰箱里的制冷剂通过压缩机提供动力，在蒸发器中气化吸热，在冷凝器中液化放热的循环变换来使气道达到制冷效果。电冰箱的智能温度控制则需要用到温度传感器。目前温度传感器产品从模拟集成温度传感器逐步发展到智能数据温度传感器，随着科技的进步，相信电冰箱的智能化会逐渐提高。

冰箱的耗电量是一个相当重要的性能指标，对冰箱耗电量进行检测是冰箱生产过程中一个必不可少的环节，它直接关系到冰箱产品的质量。但耗电量不是一个直接测量的性能参数，而是必须在人工模拟的环境工况下，在持续稳定的状态中，测量与性能参数有关的物理量，再通过计算得到最终的测量结果，这就对试验装置中的测试系统提出很高的要求。不确定度是测量结果质量的指标。不确定度越小，所述结果与被测量真值越接近，质量越高，其使用价值也越高；不确定度越大，测量结果质量越低，其使用价值也越低。而冰箱耗电量测试装置是一种比较复杂的测试系统，影响测量结果的因素较多，除了测量模型输入量测量会引入不确定度外，还有一些非测量参数也会给最终的测量结果引入不确定度，因此，亟需一种家用电冰箱数据测试装置和测试结果不确定评估方法提高家用电冰箱的检测精度，且为提升测量水平提供理论依据和参考。

发明内容

针对上述现有技术的不足，本发明旨在提供一种冰箱测试器、测试方法及系统，以实现对冰箱测试的不确定度分析，解决冰箱检测的不准确的问题。

为了解决上述问题，本发明采用了如下的技术方案：

第一方面，本发明提供一种冰箱测试器，包括测试器主体，所述测试器主体包括供电室、测试室和采集室。

所述供电室内设置电能表和与电能表连接的插座，所述插座用于给测试机进行供电，电能表获取测试机运行时的实际电能参数。

所述测试室内设置电子秤，用于采集测试机的重量；所述测试室内还设置空气处理器，用于对测试室内的空气的温度和湿度进行调节。

所述采集室内设置温度采集件、温度传感器插口和热电偶端子排，所述温度采集件与所述温度传感器插口和热电偶端子排连接，获取所述测试机运行时的实际温度值。

所述采集室内还设置串口服务器、湿度传感器、风速传感器和压力传感器，所述串口服务器与湿度传感器、风速传感器和压力传感器通过插口连接，获取测试环境的湿度值、空气流速值以及气压值。

所述采集室内还设置交换机，用于收集和传递实际电能参数、测试机的重量、测试机运行时的实际温度值、测试环境的湿度值、空气流速值以及气压值。

作为一种可实施方式，所述测试器主体外壳由外到内依次为盐化乙烯树脂钢板、聚氨脂泡沫塑料保温层和不锈钢板。

作为一种可实施方式，所述测试器主体内设置一横板，所述横板将测试器主体内部分为供电室、测试室和采集室，其中供电室和测试室分别位于所述横板的上下方；且所述供电室、测试室和采集室通过隐形铰链安装对应的室门。

第二方面，本发明提供一种冰箱测试方法，包括：

对测试机进行预处理，使测试机的特性温度在规定范围内。

采用所述冰箱测试器对测试机的耗电量进行测试并获取测试机运行时的相关参数。

建立测试结果不确定度的分析模型。

识别和分析不确定度，并对不确定度的分量进行计算。

基于不确定度的分量合成标准不确定度。

基于所述标准不确定度计算扩展不确定度，并计算测试机的实际标准耗电量。

作为一种可实施方式，所述分析模型包括：

。

其中，为测试机的标准耗电量，/>为16℃环境下测得的日耗电量，/>为32℃环境下测得的日耗电量，/>为辅助装置年耗电量，/>天，/>天。

作为一种可实施方式，所述不确定度的分量包括耗电量重复性测量引入的不确定度分量、电能测量误差引入的不确定度分量、测试机内部温度测量误差引入的不确定度分量、环境温度波动引入的不确定度分量和环境温度测量误差引入的不确定度分量。

作为一种可实施方式，所述并对不确定度的分量进行计算，包括：

计算耗电量重复性测量引入的不确定度分量：对测试机进行重复测量，获取测试机多次独立测量的测量数据，利用贝塞尔公式计算测量数据，获取耗电量重复性测量引入的不确定度分量。

耗电量重复性测量引入的不确定度分量： ；

其中，和/>分别为16℃和32℃环境下的耗电量不确定度分量，/>为第i次测量测试机的标准耗电量，/>为n次测量测试机的标准耗电量的平均值。

通过下式计算电能测量误差引入的不确定度分量：；

其中，和/>分别为16℃和32℃环境下的电能的不确定度分量，由计量校准证书得/>，按正态分布估计，/>；/> ，按正态分布估计，/>；/>、/>分别为16℃和32℃下测试机标准耗电量的平均值。

通过下式计算测试机内部温度测量误差引入的不确定度分量：

；

其中，和/>分别为16℃和32℃环境下的测试机内部温度测量的不确定度分量，由计量校准证书得测量系统误差0.071℃，按反正弦分布估计，/>，取16℃环境下测试机耗电量随温度变化的线性度为/>，取32℃环境下测试机耗电量随温度变化的线性度为/>。

通过下式计算环境温度波动引入的不确定度分量：

；

其中，和/>分别为16℃和32℃环境下的环境温度波动的不确定度分量，测试系统试验环境温度波动范围为±0.52℃，按三角分布估计，/>；取16℃环境下冰箱耗电量随温度变化的线性度为/>，取32℃环境下冰箱耗电量随温度变化的线性度为/>。

通过下式计算环境温度测量误差引入的不确定度分量：

；

其中，和/>分别为16℃和32℃环境下的环境温度的不确定度分量，由计量校准证书得测量系统误差0.53℃，按梯形分布估计，/>，取16℃环境下冰箱耗电量随温度变化的线性度为/>，取32℃环境下冰箱耗电量随温度变化的线性度为/>。

作为一种可实施方式，所述基于不确定度的分量合成标准不确定度，包括：

分别计算16℃和32℃环境下耗电量的所述不确定的分量的加权平均值和：/> ；

基于所述所述不确定的分量的加权平均值，合成标准不确定度：

；

其中，，/>。

作为一种可实施方式，所述基于所述标准不确定度计算扩展不确定度，并计算测试机的实际标准耗电量，包括：

计算扩展不确定度：/>；

取包含因子；

利用所述分析模型计算实际标准耗电量，则最后的测定结果为（/>±/>），包含因子/>，置信区间/>。

第三方面，本发明提供一种冰箱测试系统，包括：

测试机预处理模块，用于对测试机进行预处理，使测试机的特性温度在规定范围内。

耗电量测试模块，用于采用所述冰箱测试器对测试机的耗电量进行测试并获取测试机运行时的相关参数。

分析模型建立模块，用于建立测试结果不确定度的分析模型。

不确定度的分量计算模块，用于识别和分析不确定度，并对不确定度的分量进行计算。

标准不确定度合成模块，用于基于不确定度的分量合成标准不确定度。

实际标准耗电量计算模块，用于基于所述标准不确定度计算扩展不确定度，并计算测试机的实际标准耗电量。

本发明的有益效果在于：通过本发明的冰箱测试器，实现对冰箱测试过程中各参数的准确测量，再通过本发明方法，实现对各不确定度的分量进行计算，形成标准不确定度，再得出扩展不确定度，实现对实际标准耗电量的计算，提高检测精度。

附图说明

图1为本发明实施例中测试器正面的结构示意图。

图2为本发明实施例中测试器背面的结构示意图。

图3为本发明实施例中一种冰箱测试方法的流程图。

图4为本发明实施例中一种冰箱测试系统的示意图。

其中，1为测试器主体、2为供电室、3为测试室、4为采集室、5为电能表、6为插座、7为温度传感器插口、8为热电偶端子排、9为滚轮、10为扶手。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明作进一步的详细说明。

需要说明的是，这些实施例仅用于说明本发明，而不是对本发明的限制，在本发明的构思前提下本方法的简单改进，都属于本发明要求保护的范围。

参见图1-2，为一种冰箱测试器，包括测试器主体1，测试器主体1包括供电室2、测试室3和采集室4。

供电室2内设置电能表5和与电能表连接的插座6，插座6用于给测试机进行供电，电能表5获取测试机运行时的实际电能参数。插座6可以是三相插座、单相插座，且受三相/单相插座切换开关控制，实现三相/单相供电切换。

测试室3内设置电子秤，用于采集测试机的重量。

测试室3内还设置空气处理器，用于对测试室内的空气的温度和湿度进行调节，以达到进行测试所需的工况条件；测试室可控制的温度范围为：+10℃-+45℃，湿度范围为：40%-85%RH，调节范围均为正负0.3℃以内，采用孔板送风系统从而保证均匀的气流场，使得储藏间室垂直方向的温度梯度不超过2℃/m，空气流速不超过0.25m/s。

采集室4内设置温度采集件、温度传感器插口7和热电偶端子排8，所述温度采集件与温度传感器插口7和热电偶端子排8连接，获取测试机运行时的实际温度值。

采集室4内还设置串口服务器、湿度传感器、风速传感器和压力传感器，串口服务器与湿度传感器、风速传感器和压力传感器通过插口连接，获取测试环境的湿度值、空气流速值以及气压值。

采集室4内还设置交换机，用于收集和传递实际电能参数、测试机的重量、测试机运行时的实际温度值、测试环境的湿度值、空气流速值以及气压值。

测试器主体1的底部设有四个可固定滚轮9，用于带动测试器主体1自由移动，且具有止动功能，确保测试器主体1正常放置时可以固定，测试器主体1的一侧安装有扶手10。

其中，测试器主体外壳由外到内依次为盐化乙烯树脂钢板、聚氨脂泡沫塑料保温层和不锈钢板。作用是隔阻室内空间与外部环境之间的热传递，减少冷热量的损失，具有明显的保温效果，在内部空间形成相对稳定的温度场，有利于温度测量的准确性。

其中，测试器主体内设置一横板，横板将测试器主体内部分为供电室、测试室和采集室，其中供电室和测试室分别位于横板的上下方；且供电室、测试室和采集室通过隐形铰链安装对应的室门。电能表3、插座5、温度传感器插口7、热电偶端子排8、串口服务器以及湿度传感器、风速传感器和压力传感器的插口可以集成在其室对应的室门上。

测试器还包括计算机数据处理模块，交换机与计算机数据处理模块连接，计算机数据处理模块通过PLC可控制测试器主体1上的开关动作，指示其动作状态，感知其报警状况和发出报警信号等。

计算机数据处理模块内安装有电冰箱能效计算软件，主要由一个主体计算软件和两个excel输入文件组成，不仅可以进行能效计算，还能计算并输出excel和word报告，当交换机将所测得的数据传输至计算机数据处理模块内，测试人员输入关于测试机的相关信息，主体计算软件即可对该测试机进行耗电量计算，并对计算结果进行合格与否的判定。

参见图3，为一种冰箱测试方法，包括：

测试前：

将被测样器按照标准规定的方式和要求置于试验室中，保证测试器与试验室墙壁的距离等符合标准要求。

将温度传感器、湿度传感器、风速传感器与压力传感器按标准要求布置到相应位置，并分别连接到温度传感器插口、湿度传感器插口、风速传感器插口与压力传感器插口。

若标准要求布置热电偶，则将热电偶布置到指定位置，再将热电偶端子与热电偶端子排相连接。

打开装置电源总开关，处于待运行状态。

切换三相/单相插座切换开关到指定位置，调节被测机参数，进入测试状态。

S100、对测试机进行预处理，使测试机的特性温度在规定范围内：

在测试机间室放置铜质圆柱，调整温控器，使测试机的特性温度落在规定范围内。理想状态=-18℃（三星级间室最热M包温度），TM=5℃(冷藏室平均温度)，因测试机各间室温度不能达到理想状态，需要检测人员需要调整温控器使间室的温度达到特性温度，调整方法包括：

S101，先稳定一个间室温度并尽量接近特性温度，其它间室在间室合格温度范围内，使测试机稳定运行，得出一个耗电量W1。

S102，根据第一次的测试结果调温控器，若第一次高于特性温度，则调强温控器，相反则调弱温控器，使该间室的特性温度落在两次试验得到的间室温度之间，测得另一个耗电量W2。

S103，用插值法求取测试机耗电量W。

其中，两个测量点的温度偏离特性温度范围为正负2K。电冰箱的耗电量测量方法要同时调整冷藏室及冷冻室的温度，使之接近各自特性温度。各用内插法求取特性温度的耗电量，取较大值为所需的耗电量，即Max（W1，W2）。

S200、采用所述冰箱测试器对测试机的耗电量进行测试并获取测试机运行时的相关参数。

S300、建立测试结果不确定度的分析模型。

其中，分析模型包括：

；

其中，为测试机的标准耗电量，/>为16℃环境下测得的日耗电量，为32℃环境下测得的日耗电量，/>为辅助装置年耗电量，/>天，天。

S400、识别和分析不确定度，并对不确定度的分量进行计算。

其中，不确定度的分量包括耗电量重复性测量引入的不确定度分量、电能测量误差引入的不确定度分量、测试机内部温度测量误差引入的不确定度分量、环境温度波动引入的不确定度分量和环境温度测量误差引入的不确定度分量。

其中，对不确定分度的分量进行计算，包括：

计算耗电量重复性测量引入的不确定度分量：对测试机进行重复测量，获取测试机多次独立测量的测量数据，利用贝塞尔公式计算测量数据，获取耗电量重复性测量引入的不确定度。

耗电量重复性测量引入的不确定度分量： ；

其中，和/>分别为16℃和32℃环境下的耗电量不确定度分量，/>为第i次测量测试机的标准耗电量，/>为n次测量测试机的标准耗电量的平均值。

通过下式计算电能测量误差引入的不确定度：；

其中，和/>分别为16℃和32℃环境下的电能的不确定度分量，由计量校准证书得/>，按正态分布估计，/>；/> ，按正态分布估计，/>；/>、/>分别为16℃和32℃下测试机标准耗电量的平均值。

通过下式计算测试机内部温度测量误差引入的不确定度分量：

；

其中，和/>分别为16℃和32℃环境下的测试机内部温度测量的不确定度分量，由计量校准证书得测量系统误差0.071℃，按反正弦分布估计，/>，取16℃环境下测试机耗电量随温度变化的线性度为/>，取32℃环境下测试机耗电量随温度变化的线性度为/>。

通过下式计算环境温度波动引入的不确定度分量：

；

其中，和/>分别为16℃和32℃环境下的环境温度波动的不确定度分量，测试系统试验环境温度波动范围为±0.52℃，按三角分布估计，/>；取16℃环境下冰箱耗电量随温度变化的线性度为/>，取32℃环境下冰箱耗电量随温度变化的线性度为/>。

通过下式计算环境温度测量误差引入的不确定度分量：

；

其中，和/>分别为16℃和32℃环境下的环境温度的不确定度分量，由计量校准证书得测量系统误差0.53℃，按梯形分布估计，/>，取16℃环境下冰箱耗电量随温度变化的线性度为/>，取32℃环境下冰箱耗电量随温度变化的线性度为/>。

S500、基于不确定度的分量合成标准不确定度。

分别计算16℃和32℃环境下耗电量的所述不确定的分量的加权平均值和：/> 。

基于所述所述不确定的分量的加权平均值，合成标准不确定度：

；

其中，，/>。

S600、基于所述标准不确定度计算扩展不确定度，并计算测试机的实际标准耗电量。

计算扩展不确定度：/>；

取包含因子；

利用所述分析模型计算实际标准耗电量，则最后的测定结果为（/>±/>）/>，包含因子/>，置信区间/>。

参见图4，基于上述冰箱测试方法，形成一种冰箱测试系统，包括：

测试机预处理模块100，用于对测试机进行预处理，使测试机的特性温度在规定范围内。

耗电量测试模块200，用于采用冰箱测试器对测试机的耗电量进行测试并获取测试机运行时的相关参数。

分析模型建立模块300，用于建立测试结果不确定度的分析模型。

不确定度的分量计算模块400，用于识别和分析不确定度，并对不确定度的分量进行计算。

标准不确定度合成模块500，用于基于不确定度的分量合成标准不确定度。

实际标准耗电量计算模块600，用于基于所述标准不确定度计算扩展不确定度，并计算测试机的实际标准耗电量。

最后说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管通过参照本发明的优选实施例已经对本发明进行了描述，但本领域的普通技术人员应当理解，可以在形式上和细节上对其作出各种各样的改变，而不偏离所附权利要求书所限定的本发明的精神和范围。

Claims (10)

1.一种冰箱测试器，其特征在于，包括测试器主体，所述测试器主体包括供电室、测试室和采集室；

所述供电室内设置电能表和与电能表连接的插座，所述插座用于给测试机进行供电，电能表获取测试机运行时的实际电能参数；

所述测试室内设置电子秤，用于采集测试机的重量；所述测试室内还设置空气处理器，用于对测试室内的空气的温度和湿度进行调节；

所述采集室内设置温度采集件、温度传感器插口和热电偶端子排，所述温度采集件与所述温度传感器插口和热电偶端子排连接，获取所述测试机运行时的实际温度值；

所述采集室内还设置串口服务器、湿度传感器、风速传感器和压力传感器，所述串口服务器与湿度传感器、风速传感器和压力传感器通过插口连接，获取测试环境的湿度值、空气流速值以及气压值；

所述采集室内还设置交换机，用于收集和传递实际电能参数、测试机的重量、测试机运行时的实际温度值、测试环境的湿度值、空气流速值以及气压值。

2.根据权利要求1所述的冰箱测试器，其特征在于，所述测试器主体的外壳由外到内依次为盐化乙烯树脂钢板、聚氨脂泡沫塑料保温层和不锈钢板。

3.根据权利要求1所述的冰箱测试器，其特征在于，所述测试器主体内设置一横板，所述横板将测试器主体内部分为供电室、测试室和采集室，其中供电室和测试室分别位于所述横板的上下方；且所述供电室、测试室和采集室通过隐形铰链安装对应的室门。

4.一种冰箱测试方法，其特征在于，包括：

对测试机进行预处理，使测试机的特性温度在规定范围内；

采用权利要求1-3任一所述冰箱测试器对测试机的耗电量进行测试并获取测试机运行时的相关参数；

建立测试结果不确定度的分析模型；

识别和分析不确定度，并对不确定度的分量进行计算；

基于不确定度的分量合成标准不确定度；

基于所述标准不确定度计算扩展不确定度，并计算测试机的实际标准耗电量。

5.根据权利要求4所述的冰箱测试方法，其特征在于，所述分析模型包括：

其中，/>为测试机的标准耗电量，/>为16℃环境下测得的日耗电量，/>为32℃环境下测得的日耗电量，/>为辅助装置年耗电量，/>天，/>天。

6.根据权利要求4所述的冰箱测试方法，其特征在于，所述不确定度的分量包括耗电量重复性测量引入的不确定度分量、电能测量误差引入的不确定度分量、测试机内部温度测量误差引入的不确定度分量、环境温度波动引入的不确定度分量和环境温度测量误差引入的不确定度分量。

7.根据权利要求6所述的冰箱测试方法，其特征在于，所述并对不确定度的分量进行计算，包括：

计算耗电量重复性测量引入的不确定度分量：对测试机进行重复测量，获取测试机多次独立测量的测量数据，利用贝塞尔公式计算测量数据，获取耗电量重复性测量引入的不确定度分量；

通过下式计算电能测量误差引入的不确定度分量：

其中，/>和/>分别为16℃和32℃环境下的电能的不确定度分量，由计量校准证书得/>，按正态分布估计，/>； ，按正态分布估计，/>；/>、/>分别为16℃和32℃下测试机标准耗电量的平均值；

通过下式计算测试机内部温度测量误差引入的不确定度分量：

其中，/>和/>分别为16℃和32℃环境下的测试机内部温度测量的不确定度分量，由计量校准证书得测量系统误差0.071℃，按反正弦分布估计，/>，取16℃环境下测试机耗电量随温度变化的线性度为，取32℃环境下测试机耗电量随温度变化的线性度为/>；

通过下式计算环境温度波动引入的不确定度分量：

其中，/>和/>分别为16℃和32℃环境下的环境温度波动的不确定度分量，测试系统试验环境温度波动范围为±0.52℃，按三角分布估计，/>；取16℃环境下冰箱耗电量随温度变化的线性度为，取32℃环境下冰箱耗电量随温度变化的线性度为/>；

通过下式计算环境温度测量误差引入的不确定度分量：

其中，/>和/>分别为16℃和32℃环境下的环境温度的不确定度分量，由计量校准证书得测量系统误差0.53℃，按梯形分布估计，/>，取16℃环境下冰箱耗电量随温度变化的线性度为/>，取32℃环境下冰箱耗电量随温度变化的线性度为/>。

8.根据权利要求7所述的冰箱测试方法，其特征在于，所述基于不确定度的分量合成标准不确定度，包括：

分别计算16℃和32℃环境下耗电量的所述不确定的分量的加权平均值和/>：

基于所述不确定的分量的加权平均值，合成标准不确定度/>：

其中，/>，/>。

9.根据权利要求8所述的冰箱测试方法，其特征在于，所述基于所述标准不确定度计算扩展不确定度，并计算测试机的实际标准耗电量，包括：

计算扩展不确定度：/>取包含因子/>；

利用所述分析模型计算实际标准耗电量，则最后的测定结果为（/>±/> ），包含因子/>，置信区间/>。

10.一种冰箱测试系统，其特征在于，包括：

测试机预处理模块，用于对测试机进行预处理，使测试机的特性温度在规定范围内；

耗电量测试模块，用于采用权利要求1-3任一所述冰箱测试器对测试机的耗电量进行测试并获取测试机运行时的相关参数；

分析模型建立模块，用于建立测试结果不确定度的分析模型；

不确定度的分量计算模块，用于识别和分析不确定度，并对不确定度的分量进行计算；

标准不确定度合成模块，用于基于不确定度的分量合成标准不确定度；

实际标准耗电量计算模块，用于基于所述标准不确定度计算扩展不确定度，并计算测试机的实际标准耗电量。