[發明專利]一種基于模塊化的多因素大氣環境模擬試驗裝置及方法

有效

• 申請號: 201310395329.8
• 申請日: 2013-09-03
• 公開（公告）號: CN103439246A
• 公開（公告）日: 2013-12-11
• 發明（設計）人: 金瑩;文磊;楊斌;孫冬柏;曹宗寶;陳潔
• 申請（專利權）人: 北京科技大學
• 主分類號: G01N17/00
• 分類號: G01N17/00
• 代理公司: 北京金智普華知識產權代理有限公司 11401
• 代理人: 巴曉艷

1.一種基于模塊化設計的環境模擬試驗裝置，其特征在于，所述試驗裝置包括環境因素調節系統、空氣調節室系統、工作倉系統、裝置整體控制系統，還包括在以上四者間實現有效連接的連接系統，所述裝置能實現一種或多種環境因素的組合模擬。

2.??根據權利要求1所述的試驗裝置，其特征在于，所述環境因素調節系統、空氣調節室系統、工作倉系統、裝置整體控制系統均采用相對獨立的模塊化設計，各系統間的通過連接界面實現硬件連接、指令傳輸與數據采集。

3.根據權利要求1所述的試驗裝置，其特征在于，所述環境因素模擬通過相應的環境模塊組實現，環境模塊組由環境因素控制模塊、環境因素調節模塊以及必要的輔助設備組成，模擬環境因素包括溫度、濕度、淋雨、光照、鹽霧、污染性氣氛等，相應地，環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.??根據權利要求1所述的試驗裝置，其特征在于，所述連接系統包括所述工作倉系統與環境因素調節系統間的連接子系統、所述環境因素調節系統與裝置整體控制系統間的連接子系統、以及所述工作倉系統與裝置整體控制系統間的連接子系統。

5.根據權利要求4所述的連接系統，其特征在于，其中所述工作倉系統與環境因素調節系統間的連接子系統包括風道系統、淋雨模塊組的水管路連接系統、鹽霧模塊組的鹽水管路和壓縮空氣管路的連接系統，以及光照模塊組的冷卻水管路連接系統等；所述工作倉系統與裝置整體控制系統間的連接子系統包括溫度、濕度及污染性氣氛濃度的監測傳感器、光照模塊組中的光源功率控制連接系統等；所述環境因素調節調節系統與裝置整體控制系統間的連接子系統之間通過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節與控制。

6.??根據權利要求1所述的試驗裝置，其特征在于，所述工作倉系統的主體倉板由內襯板、保溫層以及外部金屬板構成，并可內置加熱管，以完成鹽霧試驗中的環境倉溫度控制；倉內布置有溫度、濕度及污染性氣氛濃度的監測傳感器，具體位置可依據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；工作倉內根據模擬的環境因素要求，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.??根據權利要求1所述的試驗裝置，其特征在于，所述環境因素調節系統包括溫度控制模塊、濕度控制模塊、淋雨調節模塊、光照模塊、鹽霧調節模塊和污染性氣氛調節模塊；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；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境試驗倉，溫濕度應采取耦合控制，由溫濕度控制模塊實現；淋雨調節模塊包括給水系統、水質過濾系統、雨量調節閥，必要時可設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節單元、冷卻元件、燈箱等；鹽霧調節模塊主要包括空氣壓縮機、壓力調節閥、鹽溶液控溫元件、兩個可切換使用的儲液箱、純水制備設備等，同時為提高自動化程度，可采用鹽液水化學監控及鹽液自動調配裝置等；污染性氣氛調節模塊主要包括氣源、氣氛導入閥等。

8.??根據權利要求1所述的試驗裝置，其特征在于，在空氣調節室系統中布置溫度控制所需的加熱器、換熱器、濕度控制的蒸發器出口與冷凝器、以及通風設備等，污染性氣氛的導入氣嘴布置于空氣調節室系統的溫濕度調節元件的下游、通風設備的上游；空氣調節室系統可預留接口，以便同時滿足幾個工作室或不同試驗空間工作室的環境模擬試驗需求。

9.??根據權利要求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.??一種基于模塊化設計的環境模擬試驗方法，所述方法是基于權利要求1-9之一的試驗裝置設計的，所述方法能實現多種環境因素的組合模擬，其特征在于，所述模擬包括：

1）溫濕度環境因素模擬：溫濕度模擬通過溫濕度模塊組實現，溫濕度控制模塊在裝置整體控制系統中為強耦合設計，在環境調節系統中布置加熱元件、制冷機組及其冷卻系統、加濕水箱、水位控制器、加濕器、冷凝控制元件等，而在空氣調節室中布置加熱器、換熱器、蒸發器出口、冷凝器等，并通過通風設備合理組織送風，在工作室中布置溫濕度傳感器及信號反饋模塊，形成工作倉內溫濕度的閉環反饋、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，在裝置整體控制系統中有污染性氣氛控制模塊，在環境調節系統中布置氣源、氣氛導入閥，氣氛導管出口布置于空氣調節室中，同時配合工作倉內的氣氛濃度傳感器及信號反饋模塊，實現污染性氣氛的準確模擬；

3）鹽霧環境的模擬：鹽霧環境模擬通過鹽霧模塊組實現，在裝置整體控制系統中內置鹽霧控制模塊，在環境調節系統中布置兩個鹽水槽、控溫元件、空氣壓縮機、氣壓調節閥、純水制備設備、鹽浴水化學監控及鹽液自動調配裝置等，不需要通過空氣調節室系統，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恒溫鹽霧，在倉板內布置加熱元件；

4）光照模擬：光照模擬通過光照模塊組實現，通過在裝置整體控制系統中內置光照控制模塊，在環境調節系統中布置光源及功率調節單元、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、或燈架及相關密封防護元件等，完成光照環境的模擬；

5）?淋雨環境模擬：淋雨模擬通過淋雨模塊組實現，通過在裝置整體控制系統中的淋雨控制模塊，環境調節系統中的給水系統、水質過濾單元、雨量調節閥、水溫控制元件、淋雨水箱等，以及工作倉中的噴嘴、水管實現淋雨環境模擬。