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LabVIEW在空气净化器性能测试中的应用http://www.jiuliangmei.com/
信息来源:http://www.jiuliangmei.com/ 发布时间:2019/5/13 TAGS:$cvcvtt$

1 背景

1.1 Lab VIEW简介

Lab VIEW是一种程序开发环境, 是由美国国家仪器 (NI) 公司研制开发的, 类似于C和BASIC开发环境, Lab VIEW与其他计算机语言的显著区别是:其他计算机语言都是采用基于文本的语言产生代码, 而Lab VIEW使用的是图形化编辑语言G编写程序, 产生的程序是框图的形式。

与C和BASIC一样, Lab VIEW也是通用的编程系统, 有一个完成编程任务的庞大函数库。Lab VIEW的函数库包括数据采集、GPIB、串口控制、数据分析、数据显示及数据存储等等。Lab VIEW也有传统的程序调试工具, 如设置断点、以动画方式显示数据及其子程序 (子VI) 的结果、单步执行等等, 便于程序的调试。利用Lab VIEW, 可产生独立运行的可执行文件, 像许多重要的软件一样, Lab VIEW提供了Windows、UNIX、Linux、Macintosh的多种版本。Lab VIEW主要优势在于图形化编程, 能够快速入门, 生成所需要的程序。

1.2 空气净化器性能测试简介

随着中国近年来工业化、现代化进程的加快, 工业污染成为一个日渐严重的问题, 人们在追求财富的同时, 更加关注生活质量, 空气净化器成了人们日常生活中越来越重要的一类家用电器。据统计仅2014年度中国空气净化器种类就增加了100多种, 为了有利于空气净化器产业的健康发展, 建立合理的空气净化器性能指标和测试方法则显得尤为重要。

目前国内采用的检测标准是GB/T 18801-2008《空气净化器》, 该标准规定了空气净化器的主要性能参数:洁净空气量、净化效率、净化能效、自然衰减系数和总衰减系数, 并详细介绍了空气净化器性能参数的试验方法和标准计算公式。空气净化器性能测试主要有:固态污染物测试、气态污染物测试、臭氧测试、寿命测试等测试种类。性能测试主要用来判定空气净化器在规定时间内清除污染物的能力。

1.3 背景分析

目前国内测试空气净化器的试验, 大多数为手动计数, 进而计算空气净化量等性能参数, 或者通过仪器记录数据, 试验结束后通过导出数据, 再进行人工计算。以上两种测试方法主要有以下缺点: (1) 由于人工手动计数, 试验间隔的不均匀性对最终计算值的精度将产生影响; (2) 甲醛等污染物的去除能力测试, 污染物本身对试验员伤害比较大, 试验员需要配备专业的防护服, 实验操作的危险系数增大; (3) 试验过程中需要记录多组数据, 大大增加了人员投入, 效率较低; (4) 有些空气净化器需要手动开启, 试验员需要进入试验舱内, 整个过程中会影响到试验舱内的浓度平稳, 影响测试结果的准确性; (5) 由于不能实时监控试验数据, 有时候出现不符合试验的情况, 试验员只能在本次试验完成后才能知道, 严重浪费时间, 影响试验员工作效率。针对以上缺点, 我们开发了一款上位机实时监控的测试软件, 通过该软件与试验设备实时通讯, 试验员能够在办公室内实时监控、记录、处理试验数据, 大大减轻实验员的时间投入, 保证试验过程的安全性, 提高测试结果的可靠性。

本软件主要使用Lab VIEW编程工具, 通过与试验测试设备的实时通讯, 读取和记录试验舱中污染源浓度、温度、湿度、试验机的功率、电压、电流等试验数据, 实时判断试验过程, 生成合适的试验报告, 通过曲线显示和表格显示, 试验员可以看到整个试验过程中的数据变化趋势。软件操作简单、性能稳定可靠。

本试验软件主要用于测试空气净化器针对0.3μm以上颗粒物、PM2.5和甲醛的去除能力以及臭氧浓度试验。

2 软件操作说明

2.1 软件界面

软件分为主界面、曲线显示和历史曲线共3个界面。启动空气净化器测试软件, 进入主测试界面, 如图1所示。

2.1.1 主界面

主界面主要包含实时显示区、操作按钮区、试验数据表格显示区、试验计算结果区以及试验状态区五大部分。各部分的功能如下:

(1) 实时显示区能够实时显示试验日期、工况参数、被测机电参数等;

(2) 操作按钮区用来进行试验过程中的各相操作, 根据测试需求选择按钮即可实现;

(3) 试验数据表格显示区可以在线显示不同试验的测试数据;

(4) 试验计算结果区将显示试验计算数据, 能够方便快捷的查看测试结果;

(5) 试验状态区能显示当前试验状态。

2.1.2 曲线显示界面

曲线显示区能够将各项测试数据以曲线的形式显示出来, 并根据测试需求进行相应的选择和设置, 曲线显示界面如图2所示。

2.1.3 历史曲线界面

历史曲线界面的操作与曲线显示界面一致, 能够将历史数据以曲线的形式显示出来。

图3 实验选择对话框   下载原图

图4 参数配置对话框   下载原图

2.2 试验操作

测试软件满足四类测试需求:PM2.5测试 (TSI 8530) 、0.3μm以上颗粒物测试 (TSI9306) 、甲醛测试和臭氧测试;其中0.3μm以上测试和PM2.5测试以及甲醛测试操作试验原理及步骤相同, 下面以甲醛测试及臭氧浓度测试为例进行说明。

图5 参数输入完成提示框   下载原图

图6 软件试验分支图示   下载原图

2.2.1 甲醛去除能力测试

启动测试软件, 点击【开始测试】按钮弹出如图3所示对话框。

进行试验选择, 请先选择进行颗粒物试验还是气体试验, 然后选择相应的试验仪器或试验类型;本次试验选择【气体试验】+【甲醛测试】, 然后点击【OK】, 进入下一个参数配置对话框, 如图4。

将相应参数设置完成之后, 按照标准规定的测试程序开展试验即可。

2.2.2 臭氧浓度测试

在本次试验中选择【气体试验】+【臭氧试验】, 将试验参数输入完毕后弹出如图5所示提示框。然后根据软件提示进行下一步操作, 即可完成臭氧浓度测试。测试结果将实时显示在软件界面上。

2.2.3 退出

测试完成之后, 点击【退出】按钮, 软件运行停止。

2.3 程序简介

针对空气净化器自然衰减和总衰减试验两个不同的试验过程, 软件主要采用状态机编程框架;主要工作状态由:初始化状态、参数配置状态、数据采集状态和数据处理状态组成;可以选择不同的试验类型, 试验方式, 软件可以自动识别测试仪器, 进行数据采集通讯。本软件试验分支如图6所示。

针对试验员手动开启空气净化器的情况, 软件默认状态下, 以开机后5秒钟采集数据为初始浓度, 尽量保证数据的真实性可靠性;为了排除通讯干扰造成的数据损失, 采用连续读取方式直至读到正确的数据, 程序框图如图7所示。

试验过程中, 需要实时判断实时浓度是否符合要求, 以及试验机的运行状况, 判断程序如图8所示。

软件通过调用VC生成的动态链接库, 计算衰减系数, 大大提高了软件计算速度。总之, 软件通过Lab VIEW开发环境, 中间运用VC生成动态链接库, 通过软件之间的接口, 扬长避短, 尽最大可能地让软件更人性化, 简洁化。

3 总结

本文主要描述了通过Lab VIEW开发出的空气净化器测试软件, 该软件根据目前国标要求, 能够使试验员通过简单操作完成空气净化器测试及数据处理。Lab VIEW是图形化编程工具, 程序员能够通过Lab VIEW快速开发出适合用户需要的软件, 本软件的主要难点是试验测试过程中的各个不同状态之间的转换。随着NI公司的大力宣传以及Lab VIEW编程工具不可替代的优势, Lab VIEW将会在中国试验室软件测试市场上占有重要地位。

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