[發(fā)明專利]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

有效

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• 申請日: 2013-09-03
• 公開（公告）號: CN103439246A
• 公開（公告）日: 2013-12-11
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 金瑩;文磊;楊斌;孫冬柏;曹宗寶;陳潔
• 申請（專利權(quán)）人: 北京科技大學(xué)
• 主分類號: G01N17/00
• 分類號: G01N17/00
• 代理公司: 北京金智普華知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11401
• 代理人: 巴曉艷

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。

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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。

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。現(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。?

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：?

1）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?zāi)芰τ邢蓿`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?zāi)芎拇蟆⒉唤?jīng)濟。

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。?

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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)。

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(fēng)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。?

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。?