一種基于模塊化的多因素大氣環(huán)境模擬試驗裝置及方法
【專利摘要】本發(fā)明提供一種模塊化設(shè)計的多因素大氣環(huán)境模擬試驗裝置，可模擬溫度、濕度、鹽霧、光照、淋雨、污染性氣氛等環(huán)境因素中的一種或多種耦合環(huán)境，其硬件系統(tǒng)包括環(huán)境因素調(diào)節(jié)系統(tǒng)、空氣調(diào)節(jié)室系統(tǒng)、環(huán)境模擬試驗工作倉體系統(tǒng)、裝置整體控制系統(tǒng)、以及在以上四者間實現(xiàn)有效連接的硬件連接系統(tǒng)，各系統(tǒng)均采用相對獨立的模塊化設(shè)計，以合理的接口設(shè)計保障各系統(tǒng)間的硬件連接、指令傳輸、與數(shù)據(jù)采集。其特點在于軟硬件接口靈活，可實現(xiàn)不同環(huán)境因素調(diào)節(jié)系統(tǒng)、空氣調(diào)節(jié)室系統(tǒng)、及環(huán)境模擬試驗工作倉體系統(tǒng)間相互切換與多樣組合，實現(xiàn)更廣泛的試驗能力，提高高成本設(shè)備的利用效率，減少重復建設(shè)。
【專利說明】一種基于模塊化的多因素大氣環(huán)境模擬試驗裝置及方法
[0001]【技術(shù)領(lǐng)域】:
本發(fā)明屬于環(huán)境適應(yīng)性測試領(lǐng)域，特別涉及一種模塊化的環(huán)境適應(yīng)性試驗裝置及設(shè)計方法。
[0002]【背景技術(shù)】:
環(huán)境適應(yīng)性試驗作為驗證和評價產(chǎn)品質(zhì)量特性的重要手段，在產(chǎn)品研制和生產(chǎn)中具有重要的意義，而且是其它各種試驗的前提和基礎(chǔ)，貫穿于產(chǎn)品的全壽命周期。因而環(huán)境適應(yīng)性試驗的需求越來越大，并且試驗環(huán)境逐漸由單一環(huán)境因素向多環(huán)境因素耦合過渡，對環(huán)境模擬試驗裝置的環(huán)境模擬能力提出了更高要求。
[0003]環(huán)境模擬試驗箱/倉分為根據(jù)現(xiàn)有環(huán)境適應(yīng)性檢測標準設(shè)計制造的標準實驗箱/倉，以及根據(jù)用戶特定的測試需求定制的非標準環(huán)境模擬試驗箱/倉兩大類?，F(xiàn)有標準環(huán)境模擬試驗裝置功能相對單一，擴展能力弱，不能滿足多環(huán)境因素耦合的試驗需求，因而需要針對實際需求定制非標環(huán)境模擬試驗裝置。在非標準試驗箱中，目前也有兩箱、三箱、甚至更多試驗箱并排設(shè)計，中間隔斷在必要時可以打開、打通成為一個大尺寸試驗箱的設(shè)計存在(也可認為是一個環(huán)境試驗倉可分割成為多個部分單獨控制)，但基本都是在設(shè)計之初就已經(jīng)固定了環(huán)境試驗箱與空調(diào)控制主機的連接關(guān)系，成為不可分割的一體。
[0004]基于以上設(shè)計理念，現(xiàn)有環(huán)境模擬試驗裝置主要存在以下幾個問題:
O即使是定制的非標產(chǎn)品，目前設(shè)計的擴展能力弱，每個環(huán)境試驗箱的環(huán)境條件及控制設(shè)備都是僅針對一次性建設(shè)，裝置出廠后用戶很難根據(jù)需要對環(huán)境模擬試驗裝置的功能進行增補，一套環(huán)境調(diào)節(jié)系統(tǒng)只能配合一套工作室系統(tǒng)使用，試驗能力有限，靈活性不足。有時是因為環(huán)境倉體積過大，達不到批量樣品，測試時試驗能耗大、不經(jīng)濟。
[0005]2)不同用戶需求的非標環(huán)境模擬試驗裝置需要進行獨立的設(shè)計工作，不僅設(shè)計、制造周期長，而且大型步入式環(huán)境倉單臺套利用率低，但針對特定需求，僅為改動環(huán)境倉形狀、尺寸、或個別指標、參數(shù)，就重新投資建設(shè)，造成浪費。單以工作室形狀、尺寸為例，可能由于原有環(huán)境倉過于狹長，不適合方正樣品的測試，反之亦然。
[0006]
【發(fā)明內(nèi)容】
:
本發(fā)明主要目的是提供一種采用相對獨立的模塊化設(shè)計的環(huán)境模擬試驗裝置(或環(huán)境適應(yīng)性試驗裝置)，由模塊化設(shè)計的環(huán)境因素調(diào)節(jié)系統(tǒng)(即“調(diào)節(jié)系統(tǒng)”)、空氣調(diào)節(jié)室系統(tǒng)(即“空氣調(diào)節(jié)室”)、環(huán)境模擬試驗工作倉體系統(tǒng)(即“工作倉”)、裝置整體控制系統(tǒng)(即“控制系統(tǒng)”)、以及在以上四者間實現(xiàn)有效連接的硬件連接系統(tǒng)(即“連接系統(tǒng)”)組成，可模擬的環(huán)境因素包括溫度、濕度、淋雨、光照、鹽霧、污染性氣氛等一種或多種的組合。其中，每種環(huán)境因素的模擬由與其相對應(yīng)的模塊組實現(xiàn)，如溫濕度模塊組(由于溫濕度需要耦合控制，所以溫度和濕度模擬由一個模塊組實現(xiàn))、淋雨模塊組、光照模塊組、鹽霧模塊組及污染氣氛模塊組等，上述各環(huán)境因素模塊組由分布于環(huán)境模擬試驗裝置各系統(tǒng)中、具有特定功能的環(huán)境因素控制模塊、環(huán)境因素調(diào)節(jié)模塊以及必要的輔助設(shè)備、連接管路組成。特定模塊組內(nèi)的模塊通過橫向組合，可實現(xiàn)某種環(huán)境因素的模擬，同時更換其中的某一模塊，可實現(xiàn)模擬環(huán)境因素能力的調(diào)整；不同模塊組內(nèi)的模塊縱向組合，構(gòu)成環(huán)境試驗裝置的硬件系統(tǒng)，構(gòu)成裝置的各硬件系統(tǒng)，實現(xiàn)裝置的某一特定功能。這樣通過不同模塊間的自由組合，可實現(xiàn)模擬一種或多種環(huán)境因素的環(huán)境模擬試驗裝置高效、便捷的用戶自搭建與重構(gòu)。
[0007]裝置的硬件系統(tǒng)之間相對獨立，采用連接界面以實現(xiàn)靈活拼接組合，各個模塊之間的連接界面包括氣路、水路、電路、傳輸數(shù)據(jù)線等的對接界面，但在控制系統(tǒng)中采用耦合控制設(shè)計，提高各環(huán)境因素模擬控制中的耦合性，節(jié)能環(huán)保，降低運行成本。耦合控制是指為實現(xiàn)裝置運行中的節(jié)能、環(huán)保、降低運行成本，而需要將多種環(huán)境因素結(jié)合起來進行控制。因為有些強相關(guān)的因素如溫度與濕度如果單獨控制，那么可能出現(xiàn)大量結(jié)露、冷凝器結(jié)冰等現(xiàn)象，非常不節(jié)能；而在鹽霧試驗過程中，就一般不用送風方式來控溫，而用倉壁加熱的方式；在噴鹽霧或淋浴的同時，不需要控制濕度……所以，這些環(huán)境因素控制中的相互關(guān)系，就需要所謂的耦合控制，避免完全獨立的單獨控制。
[0008]為實現(xiàn)上述設(shè)計，裝置各系統(tǒng)均采用模塊化設(shè)計，具有可組合性和可互換性的特點，提高了在各硬件系統(tǒng)之間實現(xiàn)選擇性匹配的靈活性，即用戶可以根據(jù)試驗需求將適合的工作倉、空氣調(diào)節(jié)室和調(diào)節(jié)系統(tǒng)通過連接系統(tǒng)進行組合，通過不同功能模塊組合或相同功能模塊的互換等方式實現(xiàn)不同環(huán)境因素、不同工作倉體等環(huán)境模擬試驗裝置快速高效的集成搭建，并利用在控制系統(tǒng)中設(shè)定/選定相應(yīng)的控制模塊對裝置整體進行耦合控制。
[0009]具體而言，對于不同的工作倉與空氣調(diào)節(jié)室的組合，以及工作參數(shù)的設(shè)置，需要選用與之相匹配的調(diào)節(jié)系統(tǒng)硬件模塊。如:試驗中需要模擬鹽霧，則將鹽霧模擬的調(diào)節(jié)系統(tǒng)模塊與工作倉中的噴塔模塊相連，同時在控制系統(tǒng)中開啟鹽霧控制模塊，否則可以將噴塔接入口封閉；同理可通過移除或開啟降雨管路、噴嘴，封閉或開啟污染氣氛進氣孔，以實現(xiàn)部分環(huán)境因素模擬功能的啟用或去除。
[0010]從節(jié)能環(huán)保及控制穩(wěn)定性考慮，控制系統(tǒng)的控制邏輯中，環(huán)境的溫度和濕度一定是采用耦合控制的。用戶根據(jù)參數(shù)范圍，選定模擬能力與需求相匹配的調(diào)節(jié)系統(tǒng)硬件，如:需要模擬-60攝氏度的低溫環(huán)境，則需要連接復疊式制冷機組(多用于大中型工作倉)或液氮輔助制冷單元(對于小型工作倉更經(jīng)濟，且更易實現(xiàn)更低溫度的模擬、以及快速的溫度沖擊)。調(diào)節(jié)系統(tǒng)環(huán)境因素調(diào) 節(jié)能力分級可調(diào)，可根據(jù)工作倉有效試驗空間配合控制系統(tǒng)對加熱功率、制冷量、加濕量、光照面積、降雨強度、噴霧量及污染氣氛量進行分段調(diào)節(jié)。
[0011]所述的空氣調(diào)節(jié)室采用模塊化設(shè)計，在相應(yīng)位置布置溫度控制模塊所需的加熱器、換熱器、濕度控制的蒸發(fā)器與冷凝器、以及通風設(shè)備等，污染性氣氛的導入氣嘴等環(huán)境模擬模塊，通過合理組織風場實現(xiàn)溫度、濕度和污染性氣氛等環(huán)境因素的模擬。空氣調(diào)節(jié)室可預留接口，以便同時滿足幾個工作室或不同試驗空間工作室的環(huán)境模擬試驗需求。
[0012]所述的工作倉系統(tǒng)通過連接系統(tǒng)與調(diào)節(jié)系統(tǒng)和空氣調(diào)節(jié)室對接，在其內(nèi)部可完成溫度、濕度、淋雨、光照、鹽霧、污染性氣氛等環(huán)境因素中一種或多種環(huán)境組合模擬；工作倉的主體倉板由內(nèi)襯板、保溫層(保溫層內(nèi)可設(shè)計支架，以保證倉板的穩(wěn)定性)以及外部金屬板構(gòu)成，并可內(nèi)置加熱管(水熱式或電熱式)，以完成鹽霧試驗中的環(huán)境倉溫度控制；倉內(nèi)布置有溫度、濕度及污染性氣氛濃度的監(jiān)測傳感器，具體位置可依據(jù)試驗需求布置在出風口、回風口、倉體中心點或被測試件表面等；工作倉內(nèi)根據(jù)模擬的環(huán)境因素要求，包含淋雨系統(tǒng)的管路和噴嘴(可通過更換噴嘴進行雨滴直徑的調(diào)節(jié))、光照系統(tǒng)的光源、燈箱、燈架、冷卻元件；鹽霧的噴嘴/噴塔及氣、液管路等；各子系統(tǒng)的選材應(yīng)充分考慮到長期運行的可靠性，進行必要的腐蝕防護設(shè)計與處理，如選用耐蝕性好的金屬材料、或在耐蝕性較差的主體材料表面復合耐蝕性高的表面層制成復合材料，燈箱及冷卻系統(tǒng)可采用表面防腐處理，或以特殊玻璃板(保證透過玻璃的光譜能夠滿足試驗要求)隔離的方式將光源、燈箱及冷卻系統(tǒng)外置于環(huán)境倉之外。
[0013]裝置整體控制系統(tǒng)具有溫度、濕度、淋雨、光照、鹽霧、污染性氣氛中一種或多種環(huán)境因素的控制及耦合控制功能模塊；控制系統(tǒng)包括試驗程序設(shè)置界面、PLC系統(tǒng)檢測與控制模塊、環(huán)境參數(shù)顯示子系統(tǒng)等，能夠?qū)崿F(xiàn)以上各環(huán)境因素的耦合控制。
[0014]所述環(huán)境因素調(diào)節(jié)系統(tǒng)包括溫度調(diào)節(jié)模塊、濕度調(diào)節(jié)模塊、淋雨調(diào)節(jié)模塊、光照調(diào)節(jié)模塊、鹽霧調(diào)節(jié)模塊和污染性氣氛調(diào)節(jié)模塊；其中的溫度調(diào)節(jié)模塊包括加熱元件、制冷機組(根據(jù)制冷能力要求，采取單級制冷或復疊式制冷系統(tǒng)、或液氮輔助制冷系統(tǒng))及其冷卻系統(tǒng)；濕度調(diào)節(jié)模塊包括加濕水箱、水位控制器、加濕器、冷凝控制元件；對于同時包含溫度和濕度模擬的環(huán)境試驗倉，溫濕度應(yīng)采取耦合控制，通過溫濕度調(diào)節(jié)模塊實現(xiàn)；淋雨調(diào)節(jié)模塊包括給水系統(tǒng)、水質(zhì)過濾系統(tǒng)、雨量調(diào)節(jié)閥，必要時可設(shè)置淋雨水箱及控溫元件來更加精確地控制淋雨溫度；光照模塊包括光源及功率調(diào)節(jié)單元、冷卻元件、燈箱等；鹽霧調(diào)節(jié)模塊主要包括空氣壓縮機、壓力調(diào)節(jié)閥、鹽溶液控溫元件、兩個可切換使用的儲液箱、純水制備設(shè)備等，同時為提高自動化程度，可采用鹽液水化學監(jiān)控及鹽液自動調(diào)配裝置等；污染性氣氛調(diào)節(jié)模塊主要包括氣源、氣氛導入閥。
[0015]所述的連接系統(tǒng)，包括工作倉與調(diào)節(jié)系統(tǒng)間的連接子系統(tǒng)、調(diào)節(jié)系統(tǒng)與裝置整體控制系統(tǒng)間的連接子系統(tǒng)、以及工作倉與裝置整體控制系統(tǒng)間的連接子系統(tǒng)。其中，工作倉與調(diào)節(jié)系統(tǒng)間的連接子系統(tǒng)中包括風道系統(tǒng)、淋雨模擬模塊組的水管路連接系統(tǒng)、鹽霧模擬模塊組的鹽水管路和壓縮空氣管路的連接系統(tǒng)，以及光照模擬模塊組中的冷卻水管路連接系統(tǒng)等，該子系統(tǒng)采用柔性設(shè)計、或可轉(zhuǎn)換的多通路設(shè)計，以可拆卸、可更換的硬件形式進行連接，以保證一套空氣調(diào)節(jié)室可與多個環(huán)境模擬測試工作室實現(xiàn)連接，反之亦然；工作倉與裝置整體控制系統(tǒng)間的連接子系統(tǒng)包括溫度、濕度及污染性氣氛濃度的監(jiān)測傳感器、光照模擬中的光源功率控制連接系統(tǒng)等；工作倉與裝置整體控制系統(tǒng)間的連接子系統(tǒng)采用通用接口形式，采用屏蔽線避免信號干擾，同時對于暴露與環(huán)境試驗倉模擬環(huán)境之內(nèi)的部分要做好隔熱、隔濕、防腐處理，保證設(shè)備長期運行的可靠性與穩(wěn)定性；調(diào)節(jié)系統(tǒng)與裝置整體控制系統(tǒng)間的連接子系統(tǒng)中，裝置整體控制系統(tǒng)通過合理的控制邏輯(PLC)，以有線或無線的方式調(diào)控各環(huán)境因素控制單元，完成空氣的溫度、濕度、污染性氣氛的耦合調(diào)節(jié)與控制。
[0016]根據(jù)環(huán)境倉的具體環(huán)境指標參數(shù)范圍，合理地選用制造材料及防護技術(shù)方法，保障設(shè)備的使用壽命及長期穩(wěn)定性。如，對于直接與模擬環(huán)境直接接觸的工作倉、調(diào)節(jié)室及連接部分的內(nèi)襯材料，可選用非金屬內(nèi)襯板(適用于無光照老化模擬、且溫度可調(diào)范圍不超過80攝氏度的環(huán)境箱)、304不銹鋼(適用于僅模擬溫、濕、光照、淋雨等環(huán)境，不含鹽霧等強腐蝕環(huán)境模擬)、高質(zhì)量316L不銹鋼(模擬環(huán)境中不含鹽霧模擬條件)等，對于環(huán)境溫度范圍寬、腐蝕和老化環(huán)境模擬條件苛刻的環(huán)境箱，更可采用鈦合金(復合)內(nèi)襯板；對于密封部位的選材，也是依據(jù)環(huán)境模擬的溫度范圍，選取適當?shù)牟牧稀?br> [0017]本發(fā)明由于采取以上技術(shù)方案，具有以下優(yōu)點:
I)實現(xiàn)環(huán)境模擬試驗裝置的模塊化設(shè)計，提高了在各硬件系統(tǒng)之間實現(xiàn)選擇性匹配的靈活性；可根據(jù)用戶不同的試驗需求，基于有限的修改和補充購置，在環(huán)境調(diào)節(jié)系統(tǒng)硬件模擬能力范圍內(nèi)快速、合理地搭建出環(huán)境模擬試驗裝置，支撐試驗方案設(shè)計的優(yōu)化，有效提高試驗效率；
2)充分滿足了環(huán)境模擬試驗裝置的可擴展性，提高相關(guān)硬件設(shè)備的積累性，可大大提高現(xiàn)有硬件的利用率，最大限度避免重復建設(shè)，節(jié)約建設(shè)成本，可對已有部組件、已有設(shè)計經(jīng)驗、以及整個產(chǎn)品生命周期中的采購、物流、制造和服務(wù)資源等加以更充分的利用。
[0018]【專利附圖】

【附圖說明】:
圖1為本發(fā)明的模塊化設(shè)計的環(huán)境模擬試驗裝置構(gòu)成圖；
圖2為本發(fā)明的綜合環(huán)境模擬試驗裝置實例示意圖。
[0019]【具體實施方式】:
以下內(nèi)容將結(jié)合說明書附圖對本發(fā)明的【具體實施方式】作詳細描述:
圖1為本發(fā)明涉及的環(huán)境模擬試驗裝置構(gòu)成圖，該裝置采用模塊化設(shè)計，其中以橫向位于同一排的方塊組合表不模擬某種環(huán)境因素的模塊組，分別為溫濕度模塊組、污染氣氛模塊組、鹽霧模塊組、光照模塊組和淋雨模塊組；其中以縱向的位于同一列的方塊組合分別表示裝置中的四個系統(tǒng)，具體為工作室系統(tǒng)、空氣調(diào)節(jié)室系統(tǒng)、環(huán)境因素調(diào)節(jié)系統(tǒng)及整體控制系統(tǒng)，每個系統(tǒng)之間的連接部分為連接系統(tǒng)。對于每一環(huán)境因素的模擬，其中的硬件模塊及軟件模塊分別合理穿插布置于前四個系統(tǒng)中，通過連接系統(tǒng)實現(xiàn)有效連接、監(jiān)測與控制交互。
[0020]溫濕度環(huán)境因素模擬通過溫濕度模塊組實現(xiàn)，其中溫濕度控制模塊在裝置整體控制系統(tǒng)中為強稱合設(shè)計，在環(huán)境調(diào)節(jié)系統(tǒng)中加熱兀件、制冷機組及其冷卻系統(tǒng)、加濕水箱、水位控制器、加濕器、冷凝控制元件等，而在空氣調(diào)節(jié)室中布置加熱器、換熱器、蒸發(fā)器出口、冷凝器等，并通過通風設(shè)備合理組織送風，在工作室中(出風口、回風口、倉中心點、或用戶指定點)布置溫濕度傳感器及信號反饋模塊，形成工作倉內(nèi)溫濕度的閉環(huán)反饋、耦合控制。
[0021]污染性氣氛模擬通過污染氣氛模塊組實現(xiàn)，在裝置整體控制系統(tǒng)中有污染性氣氛控制模塊，在環(huán)境調(diào)節(jié)系統(tǒng)中布置氣源、氣氛導入閥，氣氛導管出口布置于空氣調(diào)節(jié)室中，同時配合工作倉內(nèi)的氣氛濃度傳感器及信號反饋模塊，實現(xiàn)污染性氣氛的準確模擬。
[0022]鹽霧環(huán)境的模擬由鹽霧模塊組實現(xiàn)，在裝置整體控制系統(tǒng)中內(nèi)置鹽霧控制模塊，在環(huán)境調(diào)節(jié)系統(tǒng)中布置兩個鹽水槽、控溫元件、空氣壓縮機、氣壓調(diào)節(jié)閥、純水制備設(shè)備、(鹽浴水化學監(jiān)控及鹽液自動調(diào)配裝置)等，不需要通過空氣調(diào)節(jié)室系統(tǒng)，在工作倉中布置噴嘴/噴塔及氣、液管路等，同時為在不送風的條件下實現(xiàn)恒溫鹽霧，在倉板內(nèi)布置加熱元件。
[0023]光照模擬由光照模模塊組實現(xiàn)，通過在裝置整體控制系統(tǒng)中內(nèi)置光照控制模塊，在環(huán)境調(diào)節(jié)系統(tǒng)中布置光源及功率調(diào)節(jié)單元、冷卻元件、燈箱等，在工作倉中布置光照強度傳感器、特種玻璃、或燈架及相關(guān)密封防護元件等，完成光照環(huán)境的模擬。根據(jù)光譜范圍及強度要求，可選用不同種類的光源，如最接近自然太陽光的全光譜光源、強化紫外區(qū)光強度的紫外光源、以及強調(diào)熱效應(yīng)的紅外光源等。
[0024]淋雨環(huán)境模擬由淋雨模塊組實現(xiàn)，包含在裝置整體控制系統(tǒng)中的淋雨控制模塊，環(huán)境調(diào)節(jié)系統(tǒng)中的給水系統(tǒng)、水質(zhì)過濾單元、雨量調(diào)節(jié)閥、(水溫控制元件、淋雨水箱)等，以及工作倉中的噴嘴、水管等。[0025]圖2為模塊化設(shè)計的綜合環(huán)境模擬試驗裝置設(shè)計圖，該裝置由工作室系統(tǒng)5、空氣調(diào)節(jié)室系統(tǒng)2、環(huán)境因素調(diào)節(jié)系統(tǒng)3、整體控制系統(tǒng)I及連接系統(tǒng)4構(gòu)成，其中工作室系統(tǒng)5包括a)光照模擬單元、b)淋雨模擬單元、c)鹽霧模擬單元。
[0026]各系統(tǒng)采用可移動式模塊化設(shè)計，相互之間采用可反復、方便的拆卸和連接設(shè)計。本實例中的設(shè)備可實現(xiàn)溫濕度、光照、淋雨、鹽霧等環(huán)境因素的耦合控制，根據(jù)需要可在空氣調(diào)節(jié)室內(nèi)的通風設(shè)備前段引入污染性氣氛氣管出口，進一步增加污染性氣氛模擬模塊;同時也可在不需要模擬某些因素的情況下，采用斷開相應(yīng)的連接、封閉相應(yīng)接口、在控制系統(tǒng)中不勾選相關(guān)環(huán)境因素控制的方式實現(xiàn)對該環(huán)境因素調(diào)控系統(tǒng)的剝離。
[0027]在裝置整體控制系統(tǒng)中，內(nèi)置對應(yīng)于各硬件系統(tǒng)/子系統(tǒng)的軟件模塊，根據(jù)硬件選取情況相應(yīng)地自動識別或手動選擇控制模塊，并選取先進的PLC控制模塊，在充分保障節(jié)能環(huán)保條件下實現(xiàn)環(huán)境的耦合控制；同時，對于環(huán)境適應(yīng)性試驗過程中的工作倉內(nèi)的環(huán)境參數(shù)、被測樣品的過程參數(shù)等均可實現(xiàn)實時采集、存儲、顯示和傳輸。
[0028]圖2中，環(huán)境因素調(diào)節(jié)系統(tǒng)中各子系統(tǒng)(包括溫度、濕度、光照、鹽霧、淋雨模擬子系統(tǒng))放置于同一箱體內(nèi)，但實際上可以將各子系統(tǒng)完全單獨入箱布置，只在需要使用時移至裝置近前，進行連接使用。
[0029]應(yīng)當理解，以上借助圖1各系統(tǒng)、模塊組之間為連接系統(tǒng)優(yōu)選實施例對本發(fā)明的技術(shù)方案進行的詳細說明是示意性的而非限制性的。本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員在閱讀本發(fā)明說明書的基礎(chǔ)上可以對各實施例所記載的技術(shù)方案進行修改，或者對其中部分技術(shù)特征進行等同替換；而這些修改或者替換,并不使相應(yīng)技術(shù)方案的本質(zhì)脫離本發(fā)明各實施例技術(shù)方案的精神和范圍。
【權(quán)利要求】
1.一種基于模塊化設(shè)計的環(huán)境模擬試驗裝置，其特征在于，所述試驗裝置包括環(huán)境因素調(diào)節(jié)系統(tǒng)、空氣調(diào)節(jié)室系統(tǒng)、工作倉系統(tǒng)、裝置整體控制系統(tǒng)，還包括在以上四者間實現(xiàn)有效連接的連接系統(tǒng)，所述裝置能實現(xiàn)一種或多種環(huán)境因素的組合模擬。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的試驗裝置，其特征在于，所述環(huán)境因素調(diào)節(jié)系統(tǒng)、空氣調(diào)節(jié)室系統(tǒng)、工作倉系統(tǒng)、裝置整體控制系統(tǒng)均采用相對獨立的模塊化設(shè)計，各系統(tǒng)間的通過連接界面實現(xiàn)硬件連接、指令傳輸與數(shù)據(jù)采集。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的試驗裝置，其特征在于，所述環(huán)境因素模擬通過相應(yīng)的環(huán)境模塊組實現(xiàn)，環(huán)境模塊組由環(huán)境因素控制模塊、環(huán)境因素調(diào)節(jié)模塊以及必要的輔助設(shè)備組成，模擬環(huán)境因素包括溫度、濕度、淋雨、光照、鹽霧、污染性氣氛等，相應(yīng)地，環(huán)境因素模塊組包括溫濕度模塊組、污染氣氛模塊組、淋雨模塊組、鹽霧模塊組和光照模塊組等。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的試驗裝置，其特征在于，所述連接系統(tǒng)包括所述工作倉系統(tǒng)與環(huán)境因素調(diào)節(jié)系統(tǒng)間的連接子系統(tǒng)、所述環(huán)境因素調(diào)節(jié)系統(tǒng)與裝置整體控制系統(tǒng)間的連接子系統(tǒng)、以及所述工作倉系統(tǒng)與裝置整體控制系統(tǒng)間的連接子系統(tǒng)。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的連接系統(tǒng)，其特征在于，其中所述工作倉系統(tǒng)與環(huán)境因素調(diào)節(jié)系統(tǒng)間的連接子系統(tǒng)包括風道系統(tǒng)、淋雨模塊組的水管路連接系統(tǒng)、鹽霧模塊組的鹽水管路和壓縮空氣管路的連接系統(tǒng)，以及光照模塊組的冷卻水管路連接系統(tǒng)等；所述工作倉系統(tǒng)與裝置整體控制系統(tǒng)間的連接子系統(tǒng)包括溫度、濕度及污染性氣氛濃度的監(jiān)測傳感器、光照模塊組中的光源功率控制連接系統(tǒng)等；所述環(huán)境因素調(diào)節(jié)調(diào)節(jié)系統(tǒng)與裝置整體控制系統(tǒng)間的連接子系統(tǒng)之間通過PLC以有線或無線的方式連接，完成空氣的溫度、濕度、污染性氣氛的耦合調(diào)節(jié)與控制。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的試驗裝置，其特征在于，所述工作倉系統(tǒng)的主體倉板由內(nèi)襯板、保溫層以及外部金屬板構(gòu)成，并可內(nèi)置加熱管，以完成鹽霧試驗中的環(huán)境倉溫度控制；倉內(nèi)布置有溫度、濕度及污染性氣氛濃度的監(jiān)測傳感器，具體位置可依據(jù)試驗需求布置在出風口、回風口、倉體中心點或被測試件表面；工作倉內(nèi)根據(jù)模擬的環(huán)境因素要求，包含淋雨模塊組的管路和噴嘴、光照模塊組的光源、燈箱、燈架、冷卻元件；鹽霧模塊組的噴嘴/噴塔及氣、液管路等。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的試驗裝置，其特征在于，所述環(huán)境因素調(diào)節(jié)系統(tǒng)包括溫度控制模塊、濕度控制模塊、淋雨調(diào)節(jié)模塊、光照模塊、鹽霧調(diào)節(jié)模塊和污染性氣氛調(diào)節(jié)模塊；其中的溫度控制模塊包括加熱元件、制冷機組及其冷卻系統(tǒng)；濕度控制模塊包括加濕水箱、水位控制器、加濕器、冷凝控制元件；對于同時包含溫度和濕度模擬的環(huán)境試驗倉，溫濕度應(yīng)采取耦合控制，由溫濕度控制模塊實現(xiàn)；淋雨調(diào)節(jié)模塊包括給水系統(tǒng)、水質(zhì)過濾系統(tǒng)、雨量調(diào)節(jié)閥，必要時可設(shè)置淋雨水箱及控溫元件來更加精確地控制淋雨溫度；光照模塊包括光源及功率調(diào)節(jié)單元、冷卻元件、燈箱等；鹽霧調(diào)節(jié)模塊主要包括空氣壓縮機、壓力調(diào)節(jié)閥、鹽溶液控溫元件、兩個可切換使用的儲液箱、純水制備設(shè)備等，同時為提高自動化程度，可采用鹽液水化學監(jiān)控及鹽液自動調(diào)配裝置等；污染性氣氛調(diào)節(jié)模塊主要包括氣源、氣氛導入閥等。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的試驗裝置，其特征在于，在空氣調(diào)節(jié)室系統(tǒng)中布置溫度控制所需的加熱器、換熱器、濕度控制的蒸發(fā)器出口與冷凝器、以及通風設(shè)備等，污染性氣氛的導入氣嘴布置于空氣調(diào)節(jié)室系統(tǒng)的溫濕度調(diào)節(jié)元件的下游、通風設(shè)備的上游；空氣調(diào)節(jié)室系統(tǒng)可預留接口，以便同時滿足幾個工作室或不同試驗空間工作室的環(huán)境模擬試驗需求。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的試驗裝置，其特征在于，所述裝置整體控制系統(tǒng)包括溫濕度控制模塊、污染性氣氛控制模塊、鹽霧控制模塊、光照控制模塊、淋雨控制模塊。
10.一種基于模塊化設(shè)計的環(huán)境模擬試驗方法，所述方法是基于權(quán)利要求1-9之一的試驗裝置設(shè)計的，所述方法能實現(xiàn)多種環(huán)境因素的組合模擬，其特征在于，所述模擬包括:1)溫濕度環(huán)境因素模擬:溫濕度模擬通過溫濕度模塊組實現(xiàn)，溫濕度控制模塊在裝置整體控制系統(tǒng)中為強耦合設(shè)計，在環(huán)境調(diào)節(jié)系統(tǒng)中布置加熱元件、制冷機組及其冷卻系統(tǒng)、加濕水箱、水位控制器、加濕器、冷凝控制元件等，而在空氣調(diào)節(jié)室中布置加熱器、換熱器、蒸發(fā)器出口、冷凝器等，并通過通風設(shè)備合理組織送風，在工作室中布置溫濕度傳感器及信號反饋模塊，形成工作倉內(nèi)溫濕度的閉環(huán)反饋、耦合控制；2)污染性氣氛模擬:污染性氣氛模擬通過污染性氣氛模塊組實現(xiàn)，在裝置整體控制系統(tǒng)中有污染性氣氛控制模塊，在環(huán)境調(diào)節(jié)系統(tǒng)中布置氣源、氣氛導入閥，氣氛導管出口布置于空氣調(diào)節(jié)室中，同時配合工作倉內(nèi)的氣氛濃度傳感器及信號反饋模塊，實現(xiàn)污染性氣氛的準確模擬；3)鹽霧環(huán)境的模擬:鹽霧環(huán)境模擬通過鹽霧模塊組實現(xiàn)，在裝置整體控制系統(tǒng)中內(nèi)置鹽霧控制模塊，在環(huán)境調(diào)節(jié)系統(tǒng)中布置兩個鹽水槽、控溫元件、空氣壓縮機、氣壓調(diào)節(jié)閥、純水制備設(shè)備、鹽浴水化學監(jiān)控及鹽液自動調(diào)配裝置等，不需要通過空氣調(diào)節(jié)室系統(tǒng)，在工作倉中布置噴嘴/噴塔及氣、液管路等，同時為在不送風的條件下實現(xiàn)恒溫鹽霧，在倉板內(nèi)布置加熱元件；4)光照模擬:光照模擬通過光照模塊組實現(xiàn)，通過在裝置整體控制系統(tǒng)中內(nèi)置光照控制模塊，在環(huán)境調(diào)節(jié)系統(tǒng)中布置光源及功率調(diào)節(jié)單元、冷卻元件、燈箱等，在工作倉中布置光照強度傳感器、特種玻璃、或燈架及相關(guān)密封防護元件等，完成光照環(huán)境的模擬；5)淋雨環(huán)境模擬:淋雨模 擬通過淋雨模塊組實現(xiàn)，通過在裝置整體控制系統(tǒng)中的淋雨控制模塊，環(huán)境調(diào)節(jié)系統(tǒng)中的給水系統(tǒng)、水質(zhì)過濾單元、雨量調(diào)節(jié)閥、水溫控制元件、淋雨水箱等，以及工作倉中的噴嘴、水管實現(xiàn)淋雨環(huán)境模擬。
【文檔編號】G01N17/00GK103439246SQ201310395329
【公開日】2013年12月11日 申請日期:2013年9月3日 優(yōu)先權(quán)日:2013年9月3日
【發(fā)明者】金瑩, 文磊, 楊斌, 孫冬柏, 曹宗寶, 陳潔 申請人:北京科技大學