CN202562512U

CN202562512U - 步入式可变环境模拟装置

Info

Publication number: CN202562512U
Application number: CN2011205015753U
Authority: CN
Inventors: 姚小兵; 赵普俊; 张海锭; 陈廷云; 杨修杰; 尹宝来
Original assignee: Flow Institute Of National Institute Of Measurement & Testing Technology
Current assignee: NATIONAL INSTITUTE MEASUREMENT AND TESTING TECHNOLOGY
Priority date: 2011-12-06
Filing date: 2011-12-06
Publication date: 2012-11-28
Anticipated expiration: 2021-12-06

Abstract

本实用新型公开了一种步入式可变环境模拟装置，包括内设有温度传感器、湿度传感器和压力变送器的试验箱、PLC、温控系统、空气循环系统、加湿除湿系统和低气压系统，所述加湿除湿系统自带蒸发器A，PLC获取温度传感器、湿度传感器及压力变送器的数据信息控制温控系统、空气循环系统、加湿除湿系统和低气压系统工作。本实用新型提供一种能够同时满足产品环境适应性与可靠性测试、工业在线测试与现场测试、生命科学研究测试的带有低气压系统的步入式可变环境模拟装置，因为它带有新风补给系统能够保证实验人员的人身安全、有生命的试验对象的生命安全、又不影响试验箱的温湿度指标、同时还能减少蒸发器的结霜。

Description

步入式可变环境模拟装置

技术领域

本实用新型涉及一种步入式可变环境模拟装置。

背景技术

目前的可变环境模拟装置一般都是用于产品环境适应性与可靠性测试，通常会使用到可编程逻辑控制器PLC等，如英国皇家陆军科学研究院车辆环境试验室允许882.6kW的坦克在开车状态下模拟低气压/温度环境；陕西华阴兵器试验中心建成了常规兵器大型环境模拟设施，模拟温度范围一100℃～十80℃的高低温环境，以考查如坦克、伞兵战车、弹药等常规兵器在恶劣环境下的性能。

随着生命科学技术的发展，需要模拟低气压气候环境条件以满足生命科学研究的要求。

当在做低气压试验时，空气稀薄，氧气消耗较快，对试验人员的人身安全构成威胁，需要在试验过程中不断的补充新鲜空气。但是补入的新鲜空气的温湿度跟试验箱内试验要求的温湿度指标不同，对试验环境影响较大，此外湿度大的空气进入试验箱会加剧试验箱内蒸发器的结霜，影响除湿降温功能。

另外，通常仪器仪表的检定校准都是在规程、规范规定的标准环境下进行的，而企业在使用其仪表时，其环境条件通常比标准环境恶劣得多，因而目前越来越多的企业对现场测试环境提出更多的需求。

发明内容

本实用新型的目的是为了提供一种能够同时满足产品环境适应性与可靠性测试、工业在线测试与现场测试、生命科学研究测试的带有低气压系统的步入式可变环境模拟装置，它带有新风补给系统能够保证实验人员的人身安全、有生命的试验对象的生命安全、又不影响试验箱的温湿度指标、同时还能减少蒸发器的结霜。

为实现上述目的，本实用新型采用的技术方案是：一种步入式可变环境模拟装置，包括内设有温度传感器、湿度传感器和压力变送器的试验箱、PLC、温控系统、空气循环系统、加湿除湿系统和低气压系统，所述加湿除湿系统自带蒸发器A，PLC获取温度传感器、湿度传感器及压力变送器的数据信息控制温控系统、空气循环系统、加湿除湿系统和低气压系统工作。

还包括氧气浓度传感器、二氧化碳浓度传感器和自带蒸发器B及温度控制器的新风补给系统，所述新风补给系统的输出端、氧气浓度传感器、二氧化碳浓度传感器、蒸发器B和温度控制器位于试验箱内，PLC获取氧气浓度传感器、二氧化碳浓度传感器及压力变送器的数据信息控制新风补给系统的送风量；蒸发器A和蒸发器B共用制冷剂。

作为优选：还包括一输出端位于试验箱内的光照系统，所述PLC与光照系统相连控制其辐照强度。

作为优选：还包括一输出端位于试验箱内的雾化系统，PLC与雾化系统相连，控制雾化系统水路和气路的开关。

作为优选：试验箱下方还设有一与其内部连通的蓄水罐，所述蓄水罐上设有一水泵。

作为优选：还包括流量传感器和喷淋系统，所述喷淋系统输出端位于试验箱内，流量传感器位于试验箱外，PLC获取流量传感器的数据信息控制喷淋系统的喷淋量。

本实用新型较现有技术相比，具有以下优点及有益效果：

1.参数多、应用广

本装置实现了在同一个箱体内集温度、湿度、光照、低气压、淋雨、雾等气候因素为一身，能最大限度模拟各种气候环境条件。为开展生命科学研究、新材料环境适应性测试、产品及设备环境适应性和可靠性测试、工业现场非标准环境下进行现场测试或在线测试及相关技术研究提供基础条件。

2.没有特定的试验对象，开放性好

通常的环境试验箱都是只针对某类或某几类特定产品进行试验的，依据相应的规程规范，试验曲线相对固定。本装置由于参数较多，没有特定的试验对象，可以根据具体的试验对象编制试验曲线。

3.具有新风补给功能

新风补给系统具有降温除湿功能，可以保障实验人员的安全同时不影响实验环境对温湿度指标的要求。

4.首次提出用环境试验箱模拟工业现场测试条件，为工业现场测试及相关技术研究提供基础条件。

本装置能够模拟工业现场测试环境，从而可以在工业现场要求的非标准环境条件下进行测试或展开非标准环境条件下的技术研究。

附图说明

图1为本实用新型的功能模块图。

具体实施方式

如图1所示，一种步入式可变环境模拟装置，包括内设有温度传感器、湿度传感器和压力变送器的试验箱、PLC、温控系统、空气循环系统、加湿除湿系统和低气压系统，所述加湿除湿系统自带蒸发器A，PLC获取温度传感器、湿度传感器及压力变送器的数据信息控制温控系统、空气循环系统、加湿除湿系统和低气压系统工作。

还包括一输出端位于试验箱内的光照系统，所述PLC与光照系统相连控制其辐照强度。

还包括一输出端位于试验箱内的雾化系统，PLC与雾化系统相连，控制雾化系统水路和气路的开关。

试验箱下方还设有一与其内部连通的蓄水罐，所述蓄水罐上设有一水泵。

还包括流量传感器和喷淋系统，所述喷淋系统输出端位于试验箱内，流量传感器位于试验箱外，PLC获取流量传感器的数据信息控制喷淋系统的喷淋量。

所需整体功能描述：

温控系统包括加热系统和制冷系统，加湿除湿系统包括加湿系统和除湿系统。

温度

加热系统由固态继电器、加热管等组成。由固态继电器的通断时间控制加热管的加热量，固态继电器的通断时间由PLC输出脉冲宽度受到调制的脉冲控制。

制冷系统由压缩机、蒸发器、冷凝器、热膨胀阀等组成。由PLC控制压缩机起停、热膨胀阀、冷却循环水。根据主动获取到的回气压力、排气压力控制气旁通、夜旁通等。

温度由制冷系统、加热系统、除湿系统共同控制。根据设定温度和采集到的温度由PLC根据PID算法采用脉宽调制输出控制加热系统的热量输出，对系统进行热补偿恒温控制。恒温空气经空气循环系统送入试验箱内，在箱内进行热量交换，热交换后的空气重新回到风道中，在蒸发器、加热器处进行热量交换，再进入下一个循环。

控制方案：

高温段：只开启加热系统进行热补偿，以平衡温度，调用高温PID参数；

中温段：只开启加热系统和低功率的除湿系统，调用中温PID参数；

低温段：只开启加热系统和制冷系统，调用低温PID参数。

在综合模拟时：比如温湿度二综合、温湿度气压三综合、温湿度光照三综合、温湿度气压光照淋雨五综合等需调用各自的PID参数进行控制。

注：除湿和制冷系统都是采用制冷原理，只是制冷机组采用二元复叠制冷系统（两级压缩机），其制冷量大和制冷温度低。

温湿度（湿度在特定的温度下才有意义）

采用外置电热式蒸汽加湿器加湿、制冷机组冷凝除湿。其控制方式分别和加热系统、制冷系统类似。

温湿度由加热系统、加湿除湿系统共同控制。根据设定温湿度和采集到的温湿度由PLC根据PID算法采用脉宽调制输出控制加热系统的热量输出和加湿系统的加湿量输出，除湿系统的冷量输出，对系统进行热/湿补偿恒温/恒湿控制。

低气压系统

由水环真空泵、挡板阀、绝压变送器及自锁机构等组成。由PLC控制真空泵、挡板阀，输出模拟信号控制比例阀开度。

低气压工作时PLC控制抽气与进气，根据压力设定值和显示值对系统进行压力控制。进入气体为经过干燥后的自然空气，由PLC根据PID算法输出电流信号调节比例阀开度，控制进气量。

光照系统

太阳辐射模拟采用金属卤素灯为光源，其发光机理决定了不能采用PID调节，只能用数据逼近方法，根据设定的辐照度由PLC选择开启灯的组数、调整试品与灯的距离来实现辐射强度的调节。

喷淋系统

由水泵、电动比例调节阀、喷淋列管、喷头、等部分组成。由PLC控制水泵、淋雨开关等，输出模拟信号控制比例阀开度。

根据降雨量设定值和显示值，由PLC输出电流信号调节比例阀的开度，调节到需要的降雨量。

雾化系统

雾的模拟采用高压微雾装置实现，由高压产生超细雾化水。由于雾不能量化，只能由肉眼观察，所以只由PLC控制水路和气路开关。

新风补给系统

由转轮除湿机、氧气浓度传感器、二氧化碳浓度传感器和比例阀组成，比例阀是低气压的进气阀。由PLC控制转轮除湿机。

空气循环系统

由四台风机、风道、风栅等组成，风道夹层内，分布加热器、制冷蒸发器等。有PLC控制风机。当做低气压试验时，由PLC控制变频器加大风机转速，从而减小低气压下空气密度降低，质量流量下降对热传导的影响。

新风补给系统具体描述：

试验箱内的低气压环境使得箱外的新鲜空气自动流入箱体。新鲜空气经蒸发器降温并初步除湿后，再垂直通过一个装满蜂窝状吸湿剂的缓慢转动的转轮除湿机进一步除湿，最后经过比例阀进入试验箱内。为了避免吸湿剂在持续的吸湿后吸湿能力下降，把风道分成两个区域——除湿区和恢复区，吸湿剂在除湿区吸收空气中的湿气，在恢复区中恢复除湿能力。随着转轮除湿机的缓慢转动，在除湿区中吸收空气中水汽的吸湿剂慢慢的转到恢复区；在恢复区中，热空气把恢复区吸湿剂吸收的水分汽化并排出。经恢复区恢复除湿能力的吸湿剂随着转轮除湿机转到除湿区继续新一轮的吸湿。这样吸湿剂随着转轮除湿机的转动经历吸湿——恢复——吸湿这样一个循环过程，长久保持吸湿能力。

新风补给系统用比例阀调节补充的新鲜空气量，保障实验人员在低气压试验环境下的安全；用蒸发器对空气进行降温和初步除湿，再通过装满蜂窝状吸湿剂的转轮除湿机进一步除湿，保证进入试验箱的空气是低温低湿的，从而避免影响试验箱内的温湿度指标、增加试验箱内蒸发器结霜。

如上所述，便可以很好的实现本实用新型。

Claims

1. 一种步入式可变环境模拟装置，包括内设有温度传感器、湿度传感器和压力变送器的试验箱、PLC、温控系统、空气循环系统、加湿除湿系统和低气压系统，所述加湿除湿系统自带蒸发器A，PLC获取温度传感器、湿度传感器及压力变送器的数据信息控制温控系统、空气循环系统、加湿除湿系统和低气压系统工作，其特征在于：

2.根据权利要求1所述的步入式可变环境模拟装置，其特征在于：还包括一输出端位于试验箱内的光照系统，所述PLC与光照系统相连控制其辐照强度。

3.根据权利要求2所述的步入式可变环境模拟装置，其特征在于：还包括一输出端位于试验箱内的雾化系统，PLC与雾化系统相连，控制雾化系统水路和气路的开关。

4.根据权利要求3所述的步入式可变环境模拟装置，其特征在于：试验箱下方还设有一与其内部连通的蓄水罐，所述蓄水罐上设有一水泵。

5.根据权利要求4所述的步入式可变环境模拟装置，其特征在于：还包括流量传感器和喷淋系统，所述喷淋系统输出端位于试验箱内，流量传感器位于试验箱外，PLC获取流量传感器的数据信息控制喷淋系统的喷淋量。