一种基于模块化的多因素大气环境模拟试验装置及方法制造方法及图纸

本发明专利技术提供一种模块化设计的多因素大气环境模拟试验装置，可模拟温度、湿度、盐雾、光照、淋雨、污染性气氛等环境因素中的一种或多种耦合环境，其硬件系统包括环境因素调节系统、空气调节室系统、环境模拟试验工作仓体系统、装置整体控制系统、以及在以上四者间实现有效连接的硬件连接系统，各系统均采用相对独立的模块化设计，以合理的接口设计保障各系统间的硬件连接、指令传输、与数据采集。其特点在于软硬件接口灵活，可实现不同环境因素调节系统、空气调节室系统、及环境模拟试验工作仓体系统间相互切换与多样组合，实现更广泛的试验能力，提高高成本设备的利用效率，减少重复建设。

【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】本专利技术提供一种模块化设计的多因素大气环境模拟试验装置，可模拟温度、湿度、盐雾、光照、淋雨、污染性气氛等环境因素中的一种或多种耦合环境，其硬件系统包括环境因素调节系统、空气调节室系统、环境模拟试验工作仓体系统、装置整体控制系统、以及在以上四者间实现有效连接的硬件连接系统，各系统均采用相对独立的模块化设计，以合理的接口设计保障各系统间的硬件连接、指令传输、与数据采集。其特点在于软硬件接口灵活，可实现不同环境因素调节系统、空气调节室系统、及环境模拟试验工作仓体系统间相互切换与多样组合，实现更广泛的试验能力，提高高成本设备的利用效率，减少重复建设。【专利说明】
:本专利技术属于环境适应性测试领域，特别涉及一种模块化的环境适应性试验装置及设计方法。
技术介绍
:环境适应性试验作为验证和评价产品质量特性的重要手段，在产品研制和生产中具有重要的意义，而且是其它各种试验的前提和基础，贯穿于产品的全寿命周期。因而环境适应性试验的需求越来越大，并且试验环境逐渐由单一环境因素向多环境因素耦合过渡，对环境模拟试验装置的环境模拟能力提出了更高要求。环境模拟试验箱/仓分为根据现有环境适应性检测标准设计制造的标准实验箱/仓，以及根据用户特定的测试需求定制的非标准环境模拟试验箱/仓两大类。现有标准环境模拟试验装置功能相对单一，扩展能力弱，不能满足多环境因素耦合的试验需求，因而需要针对实际需求定制非标环境模拟试验装置。在非标准试验箱中，目前也有两箱、三箱、甚至更多试验箱并排设计，中间隔断在必要时可以打开、打通成为一个大尺寸试验箱的设计存在(也可认为是一个环境试验仓可分割成为多个部分单独控制)，但基本都是在设计之初就已经固定了环境试验箱与空调控制主机的连接关系，成为不可分割的一体。基于以上设计理念，现有环境模拟试验装置主要存在以下几个问题:O即使是定制的非标产品，目前设计的扩展能力弱，每个环境试验箱的环境条件及控制设备都是仅针对一次性建设，装置出厂后用户很难根据需要对环境模拟试验装置的功能进行增补，一套环境调节系统只能配合一套工作室系统使用，试验能力有限，灵活性不足。有时是因为环境仓体积过大，达不到批量样品，测试时试验能耗大、不经济。2)不同用户需求的非标环境模拟试验装置需要进行独立的设计工作，不仅设计、制造周期长，而且大型步入式环境仓单台套利用率低，但针对特定需求，仅为改动环境仓形状、尺寸、或个别指标、参数，就重新投资建设，造成浪费。单以工作室形状、尺寸为例，可能由于原有环境仓过于狭长，不适合方正样品的测试，反之亦然。
技术实现思路
:本专利技术主要目的是提供一种采用相对独立的模块化设计的环境模拟试验装置(或环境适应性试验装置)，由模块化设计的环境因素调节系统(即“调节系统”)、空气调节室系统(即“空气调节室”)、环境模拟试验工作仓体系统(即“工作仓”)、装置整体控制系统(即“控制系统”)、以及在以上四者间实现有效连接的硬件连接系统(即“连接系统”)组成，可模拟的环境因素包括温度、湿度、淋雨、光照、盐雾、污染性气氛等一种或多种的组合。其中，每种环境因素的模拟由与其相对应的模块组实现，如温湿度模块组(由于温湿度需要耦合控制，所以温度和湿度模拟由一个模块组实现)、淋雨模块组、光照模块组、盐雾模块组及污染气氛模块组等，上述各环境因素模块组由分布于环境模拟试验装置各系统中、具有特定功能的环境因素控制模块、环境因素调节模块以及必要的辅助设备、连接管路组成。特定模块组内的模块通过横向组合，可实现某种环境因素的模拟，同时更换其中的某一模块，可实现模拟环境因素能力的调整；不同模块组内的模块纵向组合，构成环境试验装置的硬件系统，构成装置的各硬件系统，实现装置的某一特定功能。这样通过不同模块间的自由组合，可实现模拟一种或多种环境因素的环境模拟试验装置高效、便捷的用户自搭建与重构。装置的硬件系统之间相对独立，采用连接界面以实现灵活拼接组合，各个模块之间的连接界面包括气路、水路、电路、传输数据线等的对接界面，但在控制系统中采用耦合控制设计，提高各环境因素模拟控制中的耦合性，节能环保，降低运行成本。耦合控制是指为实现装置运行中的节能、环保、降低运行成本，而需要将多种环境因素结合起来进行控制。因为有些强相关的因素如温度与湿度如果单独控制，那么可能出现大量结露、冷凝器结冰等现象，非常不节能；而在盐雾试验过程中，就一般不用送风方式来控温，而用仓壁加热的方式；在喷盐雾或淋浴的同时，不需要控制湿度……所以，这些环境因素控制中的相互关系，就需要所谓的耦合控制，避免完全独立的单独控制。为实现上述设计，装置各系统均采用模块化设计，具有可组合性和可互换性的特点，提高了在各硬件系统之间实现选择性匹配的灵活性，即用户可以根据试验需求将适合的工作仓、空气调节室和调节系统通过连接系统进行组合，通过不同功能模块组合或相同功能模块的互换等方式实现不同环境因素、不同工作仓体等环境模拟试验装置快速高效的集成搭建，并利用在控制系统中设定/选定相应的控制模块对装置整体进行耦合控制。具体而言，对于不同的工作仓与空气调节室的组合，以及工作参数的设置，需要选用与之相匹配的调节系统硬件模块。如:试验中需要模拟盐雾，则将盐雾模拟的调节系统模块与工作仓中的喷塔模块相连，同时在控制系统中开启盐雾控制模块，否则可以将喷塔接入口封闭；同理可通过移除或开启降雨管路、喷嘴，封闭或开启污染气氛进气孔，以实现部分环境因素模拟功能的启用或去除。从节能环保及控制稳定性考虑，控制系统的控制逻辑中，环境的温度和湿度一定是采用耦合控制的。用户根据参数范围，选定模拟能力与需求相匹配的调节系统硬件，如:需要模拟-60摄氏度的低温环境，则需要连接复叠式制冷机组(多用于大中型工作仓)或液氮辅助制冷单元(对于小型工作仓更经济，且更易实现更低温度的模拟、以及快速的温度冲击)。调节系统环境因素调 节能力分级可调，可根据工作仓有效试验空间配合控制系统对加热功率、制冷量、加湿量、光照面积、降雨强度、喷雾量及污染气氛量进行分段调节。所述的空气调节室采用模块化设计，在相应位置布置温度控制模块所需的加热器、换热器、湿度控制的蒸发器与冷凝器、以及通风设备等，污染性气氛的导入气嘴等环境模拟模块，通过合理组织风场实现温度、湿度和污染性气氛等环境因素的模拟。空气调节室可预留接口，以便同时满足几个工作室或不同试验空间工作室的环境模拟试验需求。所述的工作仓系统通过连接系统与调节系统和空气调节室对接，在其内部可完成温度、湿度、淋雨、光照、盐雾、污染性气氛等环境因素中一种或多种环境组合模拟；工作仓的主体仓板由内衬板、保温层(保温层内可设计支架，以保证仓板的稳定性)以及外部金属板构成，并可内置加热管(水热式或电热式)，以完成盐雾试验中的环境仓温度控制；仓内布置有温度、湿度及污染性气氛浓度的监测传感器，具体位置可依据试验需求布置在出风口、回风口、仓体中心点或被测试件表面等；工作仓内根据模拟的环境因素要求，包含淋雨系统的管路和喷嘴(可通过更换喷嘴进行雨滴直径的调节)、光照系统的光源、灯箱、灯架、冷却元件；盐雾的喷嘴/喷塔及气、液管路等；各子系统的选材应充分考虑到长期运行的可靠性，进行必要的腐蚀防护设计与处理，如选用耐蚀性好的金属材料、或在耐蚀性较差的主本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于模块化设计的环境模拟试验装置，其特征在于，所述试验装置包括环境因素调节系统、空气调节室系统、工作仓系统、装置整体控制系统，还包括在以上四者间实现有效连接的连接系统，所述装置能实现一种或多种环境因素的组合模拟。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：金莹，文磊，杨斌，孙冬柏，曹宗宝，陈洁，
申请(专利权)人：北京科技大学，
类型：发明
国别省市：