面向家电产品的宽量程空气性能检测系统及其方法
【技术领域】
[0001] 本发明属家用电器类产品的空气性能检测技术范畴,尤其涉及自由进气、管道出 气类电器产品的空气性能检测装置系统及其方法。
【背景技术】
[0002] 在家用电器产品中有一些产品主要用于房间室内或局部烟气的转换,典型产品例 如吸油烟机、换气扇等。最近几年,集成灶,就是将燃气灶或者电磁灶、下排式的吸油烟机、 消毒柜之类的厨房电器产品集成一体的电器类产品,迅速发展。目前,在我国这些电器产 品的年产量和销量都非常大。换气扇的年销量约1亿台,吸油烟机销量约1000万台,集成 灶年销量月100万台,产量和销量均为世界第一。然而,这类产品都有一个共同的特点:其 都采用了自由进气、管道出气的气流流通形式,因此这类产品的空气性能指标是评价其性 能、效果优劣的最主要指标。为规范此类产品的行业有序的健康发展,统一对空气性能的技 术指标的检测方法,国家和行业的主管部门先后制定和颁布了一系列的技术规范和标准: GB/T17713-2101《吸油烟机》、GB/T14806-2003《家用和类似用途的交流换气扇及调速器》、 GB16410《家用燃气灶具》、GB29529-2103《吸油烟机能效限定值及能效等级》。
[0003] 技术规范和标准明确规定了这些家用电器产品的空气性能技术指标主要包括产 品的最大静压、最大风量、全压效率和风压、风量以及这些指标的检测方法。依据标准规定, 上述产品的空气性能指标检测方法都必须通过一个空气性能测试装置通过孔板流量法来 实现。试验时,气流依次通过空气性能测试装置的连接器、十字整流器和扩散段后进入减压 筒,通过变换减压筒下游孔板的开孔直径,而测得每一个工况点下的减压筒静压而组成的 动态测试数据,并结合环境温度、环境大气压情况换算出标准状态下的静压值,即为工况点 下的风压值,然后通过公式计算得出每一个工况点下的风量,将每个工矿点下的风压、风量 值用最小二乘法在二维坐标系中形成空气性能曲线图,并计算出最终的各空气性能技术指 标:最大静压、最大风量、全压效率等。因此,对减压筒静压的测量是整个家电产品空气性能 技术指标检测的关键和基础。目前,几乎所有制造企业和检验单位都采用这样的标准方法 进行空气性能技术指标的检测。
[0004] 如果采用其它测量方法,例如用孔板、喷嘴和文丘里管测量充满圆管内流量法等, 则显然违背了标准统一检测法方法、让测量结果能有合理的置信度的意图,实不可取。
[0005] 在现有技术条件下,差压变送器主要是利用内部弹性组件的压缩和弹出来实现对 差压的感知。目前较为先进的技术是利用外壳内设有一个由柱体和头部凸缘构成的活塞, 由活塞的头部凸缘将大腔分割为高、低压区域,弹性组件设置在活塞上,形成同时有效使用 两个压差测量模块工作的情况,加大测量量程(参阅专利"一种装有双差压传感器的流量 变送器及压差测量方法"、授权公告号CN101819052B)。但是,差压变送器的测量值的线性保 持依赖于内部弹性组件的伸缩线性情况。由于弹性组件的弹性系数受到材质、结构、等多种 因素的影响,因此造成了差压变送器的测量值线性度较差的现实状况,而导致单一使用差 压变送器进行电器产品空气性能测量值偏差较大的情况,同时也增大了测量结果的不稳定 性。从目前各试验室和企业之间的测量数据比对情况看也反映出测量值偏差大的情况,偏 差可以达到10%以上。因此,传统现有的测量方法存在着系统性的缺陷,亟待改进。当然从 设备投入成本、静压的取压都存在的可以进一步改进的空间。下面就将现有测量方案的缺 陷、缺陷原因和改进举措逐一列举如下:
[0006] 1、减压筒静压测量不准确。在利用标准规定的空气性能测试方法进行测量过程 中,变换减压筒下游的开孔,测量不同开孔下减压筒的静压。在这个过程中,随着开孔的增 大,减压筒的静压随即变小。一般情况下一个电器产品的空气性能进行测量,减压筒的测得 的静压会从几百Pa到几Pa的变化,而差压变送器的测量线性度决定了在整个测量过程中 的准确性。差压变送器的测量是通过内部的差压传感器来实现的。内部差压传感器是通 过弹性材料的伸缩来感知压力的变化,因此弹性材料的弹性系数在弹性材料的伸缩范围内 能够保持良好的一致性是保证差压变送器线性度的关键因素。而实际上弹性材料受到材 质、结构的影响,使得其整个伸缩范围内,特别是在零点附近和满量程区域附近,弹性系数 存在一定的变化。但是弹性材料在伸缩范围的中间段,弹性系数能保持较好的一致性。这 样便使得差压变送器在零位附近和满量程区域附近的测量线性度不好。即时采用了具有双 差压传感器的流量差压变送器也无法解决此系统问题,因为其本身的弹性材料也同样承受 着材质、结构的影响,弹性系数也无法保持一致。目前普遍使用的差压传感器在满量程的 15% -80%具有比较好的线性度,而15%以下和80%以上则线性度比较差。虽然进口差压 变送器的测量线性度明显优于国产差压变送器,但是其价格确几乎是国产差压变送器的10 倍之多,大大增加设备的投入成本,实不可取。因此如果能够解决差压变送器两端的线性度 问题,则可以大大提高测量的准确性。
[0007] 2、设备投入成本过大。用空气性能测量装置在对换气扇产品进行测量时,随着减 压筒下游段开孔直径由小到大的变化,各开孔情况下的风量和风压值也随着变化。通常,换 气扇产品的风量值在〇_4m3/min之间,吸油烟机产品的最大风量在0-30m3/min之间,集成灶 产品的风量在〇_35m3/min之间。在对换气扇产品进行测量时,减压筒静压值一般从200Pa 左右到几Pa的变化;在对吸油烟机产品进行测量时,减压筒静压值一般从400多Pa到十 几Pa的变化;在对集成灶产品时,减压筒静压值一般从600Pa左右到20Pa左右的变化。因 此,在现有技术条件下,由于各种电器产品在测量过程中减压筒静压变化的范围比较大,很 难在同一台装置上实现对不同产品的检测需求。检验机构或有需求的制造企业只能购买多 台空气性能测量装置分别用于对换气扇、吸油烟机和集成灶的检测。如果能购实现在同一 台装置上完成对不同产品的检测,则将大大减少检验设备的硬件成本投入,也能大大降低 资源的浪费,同时提高检测设备的使用效率。
[0008] 3、取压点设置的不合理,导致测试结果的偏离。现有的空气性能测试装置在减压 筒上,距离下游开孔0. 375倍减压筒直径的距离,设有静压取压孔。减压筒上游端分别用水 平和垂直的金属板将其隔开,设置成网格状以均匀试验时装置内的气流。显然,沿减压筒内 壁一圈的网格围城的形状都不相同,这样通过不同形状网格的气体流量、流速、压力都不相 同。因此,仅通过单个静压取压孔是不能足以反映减压筒内表面平均静压情况,导致测试结 果与真值得偏尚。
[0009] 针对现有空气性能测试装置存在的缺陷,本发明逐一提出改进措施。首先,采用三 个不同量程的差压变送器组合替代原有的一个差压变送器,系统性解决单一差压变送器测 量值线性度不好而导致测量结果不准确的根本问题。不同电器产品测量值变化范围大,因 此分别选取量程为l〇〇〇Pa、200Pa和50Pa的三个差压变送器。定期对三个差压变送器测量 点进行校准,将校准点与测量值形成的二维数据表录入上位机,将每次的测量值在相邻测 量值之间进行插值运算,获取相应校准点的插值作为最终的输出测量值,并且通过一定的 取值规则较好解决不同差压变送器之间的取值关系问题。这样便解决了单一差压变送器测 量值线性度不佳而带来的测试结果不准的问题;同时,利用校准点对测量值进行修正,让测 试结果更确准。
[0010] 其次,在解决差压变送器测量线性度和准确度不佳的基础上,将在空气性能测试 装置的扩散段的上游设置一个可替换法兰,实现用同一台测量空气性能测量装置对不同电 器产品进行测量。由于换气扇、吸油烟机、集成灶产品的出风管道口的直径都不同,换气扇 一般为120_,吸油烟机一般为160_,集成灶为180_,因此需要采用不同直径的连接器和 十字整流器进行试验。在扩散段的上游设置可替换的法兰,根据不同的被测产品,选取不同 的连接器和十字整流器利用可替换法兰接入测量装置,同时在上位机种选取合适的系统参 数,便可进行实际测量,实现用一台测试装置对不同电器检测设备进行测量的要求。
[0011] 第三,在现有减压筒上将静压取压孔增加到8个,分别位于减压筒的正上、正下、 正左、正右以及与水平方向各成45°角的地方各设置一个静压取压孔,并用一个圆形均匀 环管将8个取压孔连通。这样大大减小了减压筒均压网格的设置带来的影响,正确反应减 压筒内壁的压力情况。
【发明内容】
[0012] 本发明的目的是克服现有技术的不足,提供一种面向家电产品的宽量程空气性能 检测系统及其方法。
[0013] 基于面向家电产品的宽量程空气性能检测系统包括空气性能测量装置,第一差压 变送器、第二差压变送器、第三差压变送器、第一保护电磁阀、第二保护电磁阀、第一继电器 控制电路、第二继电器控制电路、大气压变送器、温度传感器、6通道A/D转换数显表、上位 机、待测电器以及连接管路;
[0014] 第一差压变送器高压输入口、第一保护电磁阀进气口、第二保护电磁阀的进气口 并联,与空气性能测量装置的取压管相连,第一差压变送器低压输入口与大气相通,第一保 护电磁阀出气口、第二保护电磁阀出气口分别与第二差压变送器高压输入口、第三差压变 送器的高压输入口相连;待测电器的出气口与空气性能测量装置的连接器相连;
[0015] 6通道A/D转换数显表的模拟量输入模块分别与第一差压变送器、第二差压变送 器、第三差压变送器、大气压变送器、温度传感器相连,6通道A/D转换数显表的485传输接 口与上位机800的第一 485传输接口相连,实现由6通道A/D转换数显表与上位机的单向 数据传输,上位机的第二485传输接口、第三485传输接口分别与第一继电器控制电路的信 号接收电路、第二继电器控制电路的信号接收电路相连接,实现电路控制信号由上位机到 第一继
电器控制电路、第二继电器控制电路的单向传输,第一保护电磁阀、第二保护电磁阀 分别接入第一继电器控制电路的继电器触点电路和第二继电期控制电路的继电器触点电 路;
[0016] 所述的第一差压变送器、第二差压变送器、第三差压变送器均为双向差压变送器; 第一差压变送器用于大量程差压变送器,用于测量空气性能测量装置高速段气体产生的静 压,量程为〇-l〇〇〇Pa;第二差压变送器用于中量程差压变送器,用于测量空气性能测量装 置中速段气体产生的静压,量程为0_200Pa;第三差压变送器用于小量程差压变送器,用于 测量空气性能测量装置低速段气体产生的静压,量程为0_50Pa。
[0017] 所述的空气性能测量装置包括顺次相连的变换孔板、减压筒、固定扩散段、可替换 连接法兰、十字整流器、连接器、可替换扩散段,减压筒上设有取压管;
[0018] 所述的变换孔板有21块开孔直径不同的孔板,开孔直径为0-200mm,以10mm为步 长。
[0019] 所述的空气性能测量装置中的减压筒有8个静压取压孔,分别为:第一静压取压 孔、第二静压取压孔、第三静压取压孔、第四静压取压孔、第五静压取压孔、第六静压取压 孔、第七静压取压孔、第八静压取压孔,8个静压取压孔分别位于减压筒的正上、正下、正左、 正右以及与水平方向各成45°角的地方,并用8根金属管接入均压环管,均压环管与空气 性能测量装置中的取压管的一端相连。
[0020] 所述的面向家电产品的宽量程空气性能检测系统的方法包括测量装置准备流程、 测量准备流程、检测流程、软件计算测量流程;
[0021] 测量装置准备流程:分别将第一差压变送器、第二差压变送器、第三差压变送器进 行校准,
[0022] 将第一差压变送器、第二差压变送器、第三差压变送器校准后的校准点和测量值 形成的校准二维数据表录入上位机软件系统,
[0023]对上位机软件系统中第一差压变送器、第二差压变送器、第三差压变送器的校准 二维数据进行设定:第一差压变送器的160Pa校准点为第一差压变送器校准修正值线接入 点M1,第二差压变送器的校准点150Pa、校准点40Pa分别为第二差压变送器的校准修正值 线高接入点N1与低接入点M2,第三差压变送器(230)的校准点30Pa为第三差压变送器的 校准修正值线接入点N2,Ml、Nl、M2、N2的测量值分别为PM1、PN1、PM2、PN2,
[0024]根据第一差压变送器、第二差压变送器、第三差压变送器的校准二维数据表,在 对应的二维坐标系中确定一条连续的校准修正值线:〇-N2-M2-Nl-Ml-第三差压变送器的 800Pa校准点,在二维坐标系中线段0-N2、M2-Nl、Ml-第三差压变送器的800Pa校准点分别 为第一差压变送器、第二差压变送器、第三差压变送器在〇-N2、M2-Nl、Ml-第三差压变送器 的800Pa校准点范围内的各校准二维数据点在二维坐标系中的的连接线,N2-M2、N1-M1分 别为年N2与M2、N1与Ml在二维坐标系中的连接线;
[0025] 测量准备流程:根据待测电器的出气口直径选择合适的连接器、十字整流器和可 替换扩散段通过可替换连接法兰接入空气性能测量装置的固定扩散段,
[0026]在上位机的测量软件上选择合适系统参数,
[0027] 手动设置关闭第一保护电磁阀和第二保护电磁阀,
[0028] 在连接器接入待测电器,并将待测电器开机,充分运行至稳定状态;
[0029] 检测流程:用数字0到20将21块变换孔板编号,数字与变换孔板的开孔直径相对 应:数字〇对应开孔直径〇mm的孔板、数字1对应开孔直径l〇mm的孔板、数字2对应开孔直 径20mm的孔板,以此类推,得到数字3-20对应的孔板,
[0030] 测量开始,步骤一:在减压筒下游段装取数字第i号的变换孔板进行试验,试验开 始i = 0,
[0031] 步骤二:如果上位机软件判断第一差压变送器测量值PA多200Pa,则上位机软件 计算测量取值,并进入步骤三,如果PA〈200Pa,开启第一保护电磁阀使第二差压变送器进入 测量状态,
[0032] 如果上位机软件判断第二差压变送器测量值PB< 50Pa,则上位机软件计算测量 取值,并进入步骤三,如果PB< 50Pa,开启第二保护电磁阀使第三差压变送器进入测量状 态,并且上位机软件计算测量取值,并进入步骤三,
[0033] 步骤三:i=i+1,上位机软件判断i辛21,则关闭第一保护电磁阀和第二保护电 磁阀,并返回步骤一,如果i= 21,试验结束,上位机输出测量结果;
[0034] 软件计算测量取值流程:上位机通过第一 485传输接口获取测量数据进行计算测 量取值,第一差压变送器、第二差压变送器、第三差压变送器的测量值分别为PA、PB、PC,对 应二维坐标系的点A、点B、点C,
[0035]*PA>第一差压变送器校准点800Pa对应的测量值,或者PA<第一差压变送器校 准点150Pa对应的测量值,同时PB>第二差压变送器校准点160Pa对应的测量值,又或者 PB<第二差压变送器校准点30Pa对应的测量值,同时PC>第三差压变送器校准点40Pa对 应的测量值,系统出现超量程报警,停止测试,
[0036] *PA彡PM1,取测量值PA,并通过第一差压变送器的校准二维数据表用插值法计算 PA的校准修正值P'A,输出P'A为减压筒静压值,
[0037] *PA<PM1,或PB>PN1,分别通过第一差压变送器和第二差压变送器的校准二维 数据表用插值法计算PA、PB的校准修正值P'A、P'B,利用二维坐标交点法在校准修正值 线上计算出交点F1的校准修正值P'F1,输出P'F1为减压筒静压值,
[0038] ?PB彡PN1,且PB彡PM2,取测量值PB,并通过第二差压变送器的校准二维数据表 用插值法计算PB的校准修正值P'B,输出P'B为减压筒静压值
[0039] *PB<PM2,或PC>PN2,分别通过第二差压变送器和第三差压变送器的校准二维 数据表用插值法计算PB、PC的校准修正值P'B、P'C,利用二维坐标交点法在校准修正值 线上计算出交点F2的校准修正值P'F2,输出P'F2为减压筒静压值,
[0040] *PC<PN2,取测量值PC,并通过第三差压变送器的校准二维数据表用插值法计算 PC的校准修正值P'C,输出P'C为减压筒静压值,
[0041] 变换21块变换孔板,测得所有的21各减压筒静压值,计算被测样机的各个空气性 能指标,并绘制空气性能特性曲线,输出结果。
[0042] 本发明与【背景技术】相比,具有的有益效果是:
[0043] 借助三个不同量程的差压变送器,充分利用了各差压变送器的测量线性区间,系 统的解决了由于差压变送器在测量范围测量值线性度不高、偏移厉害的问题,提高了家用 电器空气性能测量装置的测量准确度,拓展了测量量程;
[0044] 借助三个不同量程的差压变送器,实现测量范围的增大,在空气性能测量装置的 扩散段增加可替换法兰,将扩散段一分为二为可替换扩散段和固定扩散段,使得测试人员 可以根据不同产品的出风口直径选择不同空气性能测量装置的连接器和十字整流器的组 合,实现在一个空气性能测量装置对不同家用电器产品的检测,大大降低测量设备的硬件 投入;
[0045] 空气性能检测装置中减压筒的静压取压孔增加到8个,并用一个均压环管将8个 静压取压孔连通,大大减小了减压筒均压网格的设置带来的影响,正确反应减压筒内壁的 压力情况。
【附图说明】
[0046]图1 (a)是面向家电产品的宽量程空气性能检测系统结构图;
[0047] 图1 (b)是家电产品空气性能检测系统的空气性能测量装置结构图;
[0048]图1 (c)是家电产品空气性能检测系统的空气性能测量装置减压筒结构图;
[0049] 图2 (a)是家电产品空气性能检测方法的装置准备流程图;
[0050] 图2 (b)是家电产品空气性能检测方法的测量准备流程图;
[0051] 图2(c)是家电产品空气性能检测方法的测量流程图;
[0052]图2 (d)是家电产品空气性能检测方法的软件计算测量取值流程图;
[0053] 图3是家电产品空气性能检测方法的测量校准修正值线图。
【具体实施方式】
[0054] 如图1所示,基于面向家电产品的宽量程空气性能检测系统包括空气性能测量装 置100、第一差压变送器210、第二差压变送器220、第三差压变送器230,第一保护电磁阀 310、第二保护电磁阀320、第一继电器控制电路410、第二继电器控制电路420、大气压变送 器500、温度传感器600、6通道A/D转换数显表700、上位机800、待测电器800以及连接管 路;
[0055] 第一差压变送器210高压输入口、第一保护电磁阀310进气口、第二保护电磁阀 320的进气口并联,与空气性能测量装置100的取压管110相连,第一差压变送器210低压 输入口与大气相通,第一保护电磁阀310出气口、第二保护电磁阀320出气口分别与第二差 压变送器220高压输入口、第三差压变送器230的高压输入口相连;待测电器900的出气口 910与空气性能测量装置100的连接器150相连;
[0056] 6通道A/D转换数显表700的模拟量输入模块710分别与第一差压变送器210、第 二差压变送器220、第三差压变送器230、大气压变送器500、温度传感器600相连,6通道A/ D转换数显表700的485传输接口 720与上位机800的第一 485传输接口 810相连,实现 由6通道A/D转换数显表700与上位机800的单向数据传输,上位机800的第二485传输 接口 820、第三485传
输接口分别与第一继电器控制电路410的信号接收电路411、第二继 电器控制电路420的信号接收电路421相连接,实现电路控制信号由上位机到第一继电器 控制电路410、第二继电器控制电路420的单向传输,第一保护电磁阀310、第二保护电磁阀 320分别接入第一继电器控制电路410的继电器触点电路412和第二继电期控制电路420 的继电器触点电路422;
[0057] 本发明的第一差压变送器210、第二差压变送器220、第三差压变送器230均为双 向差压变送器;第一差压变送器210用于大量程差压变送器,用于测量空气性能测量装置 100高速段气体产生的静压,量程为〇-l〇〇〇Pa;第二差压变送器220用于中量程差压变送 器,用于测量空气性能测量装置100中速段气体产生的静压,量程为0_200Pa;第三差压变 送器230用于小量程差压变送器,用于测量空气性能测量装置100低速段气体产生的静压, 量程为0-50Pa。
[0058] 本发明的空气性能测量装置100包括顺次相连的变换孔板180、减压筒170、固定 扩散段120、可替换连接法兰130、十字整流器140、连接器150、可替换扩散段160,减压筒 170上设有取压管110 ;
[0059] 本发明的变换孔板180有21块开孔直径不同的孔板,开孔直径为0-200mm,以 10mm为步长。
[0060] 本发明的空气性能测量装置100中的减压筒170有8个静压取压孔,分别为:第一 静压取压孔171、第二静压取压孔172、第三静压取压孔173、第四静压取压孔174、第五静压 取压孔175、第六静压取压孔176、第七静压取压孔177、第八静压取压孔178,8个静压取压 孔分别位于减压筒的正上、正下、正左、正右以及与水平方向各成45°角的地方,并用8根 金属管接入均压环管179,均压环管179与空气性能测量装置100中的取压管110的一端相 连。
[0061] 如图2所示,面向家电产品的宽量程空气性能检测系统的方法包括测量装置准备 流程、测量准备流程、检测流程、软件计算测量流程;
[0062] 测量装置准备流程:分别将第一差压变送器210、第二差压变送器220、第三差压 变送器230进行校准,
[0063] 将第一差压变送器210、第二差压变送器220、第三差压变送器230校准后的校准 点和测量值形成的校准二维数据表录入上位机800软件系统,
[0064] 为避免由第一差压变送器210、第二差压变送器220、第三差压变送器230的校准 二维数据形成的校准线存在重合区域,而导致校准修正值取值重合的情况,对上位机800 软件系统中第一差压变送器210、第二差压变送器220、第三差压变送器230的校准二维数 据进行设定:第一差压变送器210的160Pa校准点为第一差压变送器210校准修正值线接 入点M1,第二差压变送器220的校准点150Pa、校准点40Pa分别为第二差压变送器220的 校准修正值线高接入点N1与低接入点M2,第三差压变送器230的校准点30Pa为第三差压 变送器230的校准修正值线接入点N2,M1、N1、M2、N2的测量值分别为PM1、PN1、PM2、PN2,
[0065] 根据第一差压变送器210、第二差压变送器220、第三差压变送器230的校准二维 数据表,在对应的二维坐标系中确定一条连续的校准修正值线:〇-N2-M2-Nl-Ml-第三差压 变送器的800Pa校准点,在二维坐标系中线段0-N2、M2-Nl、M1-第三差压变送器的800Pa校 准点分别为第一差压变送器210、第二差压变送器220、第三差压变送器230在0-N2、M2-Nl、 Ml-第三差压变送器的800Pa校准点范围内的各校准二维数据点在二维坐标系中的的连接 线,N2-M2、N1-M1分别为年N2与M2、N1与Ml在二维坐标系中的连接线;
[0066] 测量准备流程:根据待测电器900的出气口 910直径选择合适的连接器150、十字 整流器140和可替换扩散段160通过可替换连接法兰130接入空气性能测量装置100的固 定扩散段120,
[0067] 在上位机800的测量软件上选择合适系统参数,
[0068] 手动设置关闭第一保护电磁阀310和第二保护电磁阀320,
[0069] 在连接器150接入待测电器900,并将待测电器900开机,充分运行至稳定状态;
[0070] 检测流程:用数字0到20将21块变换孔板180编号,数字与变换孔板180的开孔 直径相对应:数字0对应开孔直径〇mm的孔板、数字1对应开孔直径10mm的孔板、数字2对 应开孔直径20mm的孔板,以此类推,得到数字3-20对应的孔板,
[0071] 测量开始,步骤一:在减压筒下游段装取数字第i号的变换孔板进行试验,试验开 始i= 〇,
[0072] 步骤二:如果上位机800软件判断第一差压变送器210测量值PA彡200Pa,则上 位机软件计算测量取值,并进入步骤三,如果PA〈200Pa,开启第一保护电磁阀310使第二差 压变送器220进入测量状态,
[0073] 如果上位机800软件判断第二差压变送器220测量值PB< 50Pa,则上位机软件计 算测量取值,并进入步骤三,如果PB< 50Pa,开启第二保护电磁阀320使第三差压变送器 230进入测量状态,并且上位机软件计算测量取值,并进入步骤三,
[0074] 步骤三=i+1,上位机800软件判断i辛21,则关闭第一保护电磁阀310和第 二保护电磁阀320,并返回步骤一,如果i= 21,试验结束,上位机800输出测量结果;
[0075] 软件计算测量取值流程:上位机800通过第一 485传输接口 810获取测量数据进 行计算测量取值,第一差压变送器210、第二差压变送器220、第三差压变送器230的测量值 分别为PA、PB、PC,对应二维坐标系的点A、点B、点C,
[0076]*PA>第一差压变送器210校准点800Pa对应的测量值,或者PA<第一差压变送 器210校准点150Pa对应的测量值,同时PB>第二差压变送器220校准点160Pa对应的测 量值,又或者PB<第二差压变送器220校准点30Pa对应的测量值,同时PC>第三差压变 送器230校准点40Pa对应的测量值,系统出现超量程报警,停止测试,
[0077] *PA彡PM1,取测量值PA,并通过第一差压变送器210的校准二维数据表用插值法 计算PA的校准修正值P'A,输出P'A为减压筒170静压值,
[0078].PA<PM1,或PB>PN1,分别通过第一差压变送器210和第二差压变送器220的 校准二维数据表用插值法计算PA、PB的校准修正值P'A、P'B,利用二维坐标交点法在校 准修正值线上计算出交点F1的校准修正值P'F1,输出P'F1为减压筒170静压值,
[0079] ?PB彡PN1,且PB彡PM2,取测量值PB,并通过第二差压变送器220的校准二维数 据表用插值法计算PB的校准修正值P'B,输出P'B为减压筒170静压值
[0080] .PB<PM2,或PC>PN2,分别通过第二差压变送器220和第三差压变送器230的 校准二维数据表用插值法计算PB、PC的校准修正值P'B、P'C,利用二维坐标交点法在校 准修正值线上计算出交点F2的校准修正值P'F2,输出P'F2为减压筒170静压值,
[0081] *PC彡PN2,取测量值PC,并通过第三差压变送器230的校准二维数据表用插值法 计算PC的校准修正值P'C,输出P'C为减压筒170静压值,
[0082] 变换21块变换孔板180,测得所有的21各减压筒静压值,计算被测样机的各个空 气性能指标,并绘制空气性能特性曲线,输出结果。
[0083] 举例说明软件计算取值方法:
[0084] 表一、表二、表三分别为第一差压变送器210、第二差压变送器220、第三差压变送 器230的校准二维数据表,
[0085]表一
[0087]表二
[0089] 表三
[0091] 如图3所示,由表一、表二、表三的校准二维数据形成家电产品空气性能检测方法 的测量校准修正值线图,
[0092] ?第一差压变送器210测量值PA= 165. 2Pa,
[0093] 通过插值计算,输出减压筒静压值:
[0095] ?第一差压变送器210测量值PA= 154. 8Pa,第二差压变送器220测量值PB= 155. 3Pa,
[0096] 首先,通过差值计算测量值PA、PB的校准P'A、P'B:
[0099] 接着,利用二维坐标交点法计算出点A与点B形成的直线与点M1、点N1形成直线 的交点F1的校准修正值P'F1 :
[0101] 输出减压筒静压值155Pa,
[0102] ?第一差压变送器210测量值PA= 148. 8Pa,第二差压变送器220测量值PB= 161. 2Pa,
[0103] 系统出现超量程报警,停止测试,
[0104] 同理,可以得到在第一差压变送器210、第二差压变送器220、第三差压变送器230 的各种测量值情况下的经过校准修正的减压筒静压值。
【主权项】
1. 一种面向家电产品的宽量程空气性能检测系统,其特征在于系统包括空气性能测 量装置(100)、第一差压变送器(210)、第二差压变送器(220)、第三差压变送器(230)、第 一保护电磁阀(310)、第二保护电磁阀(320)、第一继电器控制电路(410)、第二继电器控制 电路(420)、大气压变送器(500)、温度传感器(600)、6通道A/D转换数显表(700)、上位机 (800)、待测电器(800)以及连接管路; 第一差
压变送器(210)高压输入口、第一保护电磁阀(310)进气口、第二保护电磁阀 (320)的进气口并联,与空气性能测量装置(100)的取压管(110)相连,第一差压变送器 (210)低压输入口与大气相通,第一保护电磁阀(310)出气口、第二保护电磁阀(320)出气 口分别与第二差压变送器(220 )高压输入口、第三差压变送器(230 )的高压输入口相连;待 测电器(900)的出气口(910)与空气性能测量装置(100)的连接器(150)相连; 6通道A/D转换数显表(700)的模拟量输入模块(710)分别与第一差压变送器(210)、 第二差压变送器(220)、第三差压变送器(230)、大气压变送器(500)、温度传感器(600)相 连,6通道A/D转换数显表(700)的485传输接口( 720)与上位机800的第一 485传输接口 (810)相连,实现由6通道A/D转换数显表(700)与上位机(800)的单向数据传输,上位机 (800)的第二485传输接口(820)、第三485传输接口分别与第一继电器控制电路(410)的 信号接收电路(411 )、第二继电器控制电路(420)的信号接收电路(421)相连接,实现电路 控制信号由上位机到第一继电器控制电路(410)、第二继电器控制电路(420)的单向传输, 第一保护电磁阀(310 )、第二保护电磁阀(320 )分别接入第一继电器控制电路(410 )的继电 器触点电路(412)和第二继电期控制电路(420)的继电器触点电路(422); 所述的第一差压变送器(210)、第二差压变送器(220)、第三差压变送器(230)均为双 向差压变送器;第一差压变送器(210)用于大量程差压变送器,用于测量空气性能测量装 置(100)高速段气体产生的静压,量程为O-1000 Pa;第二差压变送器(220)用于中量程差压 变送器,用于测量空气性能测量装置(100)中速段气体产生的静压,量程为0_200Pa;第三 差压变送器(230)用于小量程差压变送器,用于测量空气性能测量装置(100)低速段气体 产生的静压,量程为0_50Pa。2. 根据权利要求1所述的面向家电产品的宽量程空气性能检测系统,其特征在于所 述的空气性能测量装置(100)包括顺次相连的变换孔板(180)、减压筒(170)、固定扩散段 (120)、可替换连接法兰(130)、十字整流器(140)、连接器(150)、可替换扩散段(160),减压 筒(170)上设有取压管(110); 所述的变换孔板(180)有21块开孔直径不同的孔板,开孔直径为0-200mm,以IOmm为 步长。3. 根据权利要求1所述的面向家电产品的宽量程空气性能检测系统,其特征在于所述 的空气性能测量装置(100)中的减压筒(170)有8个静压取压孔,分别为:第一静压取压孔 (171)、第二静压取压孔(172)、第三静压取压孔(173)、第四静压取压孔(174)、第五静压取 压孔(175)、第六静压取压孔(176)、第七静压取压孔(177)、第八静压取压孔(178),8个静 压取压孔分别位于减压筒的正上、正下、正左、正右以及与水平方向各成45°角的地方,并 用8根金属管接入均压环管(179),均压环管(179)与空气性能测量装置(100)中的取压管 (110)的一端相连。4. 一种使用如权利要求1所述的面向家电产品的宽量程空气性能检测系统的方法,其 特征在于包括测量装置准备流程、测量准备流程、检测流程、软件计算测量流程; 测量装置准备流程:分别将第一差压变送器(210)、第二差压变送器(220)、第三差压 变送器(230)进行校准, 将第一差压变送器(210)、第二差压变送器(220)、第三差压变送器(230)校准后的校 准点和测量值形成的校准二维数据表录入上位机(800)软件系统, 对上位机(800)软件系统中第一差压变送器(210)、第二差压变送器(220)、第三差压 变送器(230)的校准二维数据进行设定:第一差压变送器(210)的160Pa校准点为第一差压 变送器(210)校准修正值线接入点Ml,第二差压变送器(220)的校准点150Pa、校准点40Pa 分别为第二差压变送器(220)的校准修正值线高接入点NI与低接入点M2,第三差压变送器 (230)的校准点30Pa为第三差压变送器(230)的校准修正值线接入点N2,M1、N1、M2、N2的 测量值分别为PMl、PNl、PM2、PN2, 根据第一差压变送器(210)、第二差压变送器(220)、第三差压变送器(230)的校准二 维数据表,在对应的二维坐标系中确定一条连续的校准修正值线:〇-N2-M2-Nl-Ml-第三差 压变送器的800Pa校准点,在二维坐标系中线段0-N2、M2-Nl、Ml-第三差压变送器的800Pa 校准点分别为第一差压变送器(210)、第二差压变送器(220)、第三差压变送器(230)在 0-N2、M2-N1、Ml-第三差压变送器的800Pa校准点范围内的各校准二维数据点在二维坐标 系中的的连接线,N2-M2、Nl-Ml分别为N2与M2、Nl与Ml在二维坐标系中的连接线; 测量准备流程:根据待测电器(900)的出气口(910)直径选择合适的连接器(150)、十 字整流器(140)和可替换扩散段(160)通过可替换连接法兰(130)接入空气性能测量装置 (100)的固定扩散段(120), 在上位机(800)的测量软件上选择合适系统参数, 手动设置关闭第一保护电磁阀(310)和第二保护电磁阀(320), 在连接器(150)接入待测电器(900),并将待测电器(900)开机,充分运行至稳定状 态; 检测流程:用数字0到20将21块变换孔板(180)编号,数字与变换孔板(180)的开 孔直径相对应:数字0对应开孔直径Omm的孔板、数字1对应开孔直径IOmm的孔板、数字2 对应开孔直径20mm的孔板,以此类推,得到数字3-20对应的孔板, 测量开始,步骤一:在减压筒下游段装取数字第i号的变换孔板进行试验,试验开始 i=〇, 步骤二:如果上位机(800)软件判断第一差压变送器(210)测量值PA彡200Pa,则上 位机软件计算测量取值,并进入步骤三,如果PA〈200Pa,开启第一保护电磁阀(310)使第二 差压变送器(220)进入测量状态, 如果上位机(800)软件判断第二差压变送器(220)测量值PB< 50Pa,则上位机软件 计算测量取值,并进入步骤三,如果PB< 50Pa,开启第二保护电磁阀(320)使第三差压变送 器(230)进入测量状态,并且上位机软件计算测量取值,并进入步骤三, 步骤三:i=i+l,上位机(800)软件判断i辛21,则关闭第一保护电磁阀(310)和第二 保护电磁阀(320),并返回步骤一,如果i=21,试验结束,上位机(800)输出测量结果; 软件计算测量取值流程:上位机(800)通过第一 485传输接口(810)获取测量数据 进行计算测量取值,第一差压变送器(210)、第二差压变送器(220)、第三差压变送器(230) 的测量值分别为PA、PB、PC,对应二维坐标系的点A、点B、点C, ?PA>第一差压变送器(210)校准点800Pa对应的测量值,或者PA<第一差压变送器 (210)校准点150Pa对应的测量值,同时PB>第二差压变送器(220)校准点160Pa对应的 测量值,又或者PB<第二差压变送器(220)校准点30Pa对应的测量值,同时PC>第三差 压变送器(230)校准点40Pa对应的测量值,系统出现超量程报警,停止测试 ?PA彡PM1,取测量值PA,并通过第一差压变送器(210)的校准二维数据表用插值法计 算PA的校准修正值FA,输出FA为减压筒(170)静压值, ?PA<PM1,或PB>PN1,分别通过第一差压变送器(210)和第二差压变送器(220)的 校准二维数据表用插值法计算PA、PB的校准修正值FA、P'B,利用二维坐标交点法在校准 修正值线上计算出交点Fl的校准修正值FF1,输出FFl为减压筒(170)静压值, ?PB彡PN1,且PB彡PM2,取测量值PB,并通过第二差压变送器(220)的校准二维数据 表用插值法计算PB的校准修正值FB,输出FB为减压筒(170)静压值 ?PB<PM2,或PC>PN2,分别通过第二差压变送器(220)和第三差压变送器(230)的 校准二维数据表用插值法计算PB、PC的校准修正值FB、P'C,利用二维坐标交点法在校准 修正值线上计算出交点F2的校准修正值FF2,输出FF2为减压筒(170)静压值, ?PC<PN2,取测量值PC,并通过第三差压变送器(230)的校准二维数据表用插值法计 算PC的校准修正值FC,输出FC为减压筒(170)静压值, 变换21块变换孔板(180),测得所有的21各减压筒静压值,计算被测样机的各个空气 性能指标,并绘制空气性能特性曲线,输出结果。
【专利摘要】本发明公开了一种面向家电产品的宽量程空气性能检测系统和方法,家电产品的宽量程空气性能检测系统包括空气性能测量装置,第一差压变送器、第二差压变送器、第三差压变送器,第一保护电磁阀、第二保护电磁阀、第一继电器控制电路、第二继电器控制电路,大气压变送器,温度传感器,6通道A/D转换数显表,上位机,待测电器以及连接管路。家电产品的宽量程空气性能检测系统采用三个不同量程的差压变送器进行组合测量,并用校准修正值线对测量值进行校准修正,提高了测量的准确度、加大了测量量程;采用可替换扩散段的设计,实现同一个对不同家电产品的检测,降低了硬件投入成本;采用多点静压取压孔,减小了均压网格设置的结构影响。
【IPC分类】G01L7/02, G01L19/00
【公开号】CN104897331
【申请号】CN201510320326
【发明人】童朱珏, 孙玮, 顾航
【申请人】浙江省质量检测科学研究院
【公开日】2015年9月9日
【申请日】2015年6月11日