可移动式多功能实验室及空调实验室的制作方法

本实用新型涉及电器检测实验技术领域，具体涉及一种可移动式多功能实验室及空调实验室。

背景技术：

目前，传统实验室建立成本昂贵，主要费用在于房间场地费用，而且传统实验室不可移动，实验室功能固定，不能随时增加项目，如遇紧急情况，由于缺乏实验室资源导致排队等侯，耗时耗力。此外，传统实验室一般都是针对单一试验工况环境建设，虽然模拟效果明显，但功能单一，无法模拟复杂环境下的实验要求，例如，高湿高温环形、高寒环境，真空环境、高压环境、高原环境、沙漠环境、雷雨天气环境等。

技术实现要素：

本实用新型提出一种可移动式多功能实验室，以解决上述现有实验室功能单一，无法模拟各种复杂实验条件的技术问题。

本实用新型提出一种可移动式多功能实验室，包括：

可移动房屋，包括主体框架和拼接板；

至少一种环境模拟装置，用于模拟实验环境；

至少一种实验检测装置，用于对设备的安全性能进行检测。

在一实施例中，所述环境模拟装置包括雨雾环境实验模拟装置，该装置包括设于移动房屋外部的供水系统，设于移动房屋内部顶层且均匀分布的支管，穿过所述拼接板，用于连接供水系统和所述支管的接管，各支管末端连接喷头，通过喷头小孔模拟雨雾环境。

进一步地，所述环境模拟装置还包括雷击放电模拟装置，该装置包括设于移动房屋顶部的放电电极、设于移动房屋底部的导电底座和电容矩阵，所述电容矩阵的正极与放电电极连接，负极通过导电杆与导电底座连接，模拟雷击放电环境。

进一步地，所述环境模拟装置还包括高温模拟装置，该装置包括设置在实验底座上的加热带，该加热带通过pwm波控制mos管开关，进而控制所述发热带的发热量。

进一步地，所述环境模拟装置还包括高寒模拟装置，该装置包括设置在实验室外部的制冷系统和穿过实验室拼接板与所述制冷系统连通的送风管道和回风管道。

进一步地，所述环境模拟装置还包括电磁干扰模拟装置，该装置包括振荡器、发射天线，接收天线、接收机和控制器用于产生频率幅值可调的电磁干扰波。

优选地，所述移动房屋的拼接板包括金属电磁屏蔽层。

进一步地，所述环境模拟装置还包括气压模拟装置，该装置包括设置在移动房屋外的气体充放回收设备和与室内连通的气体充放气端口，用于模拟真空、纯净气体、高二氧化碳，或高酸性气体环境。

优选地，所述移动房屋的拼装板包括透明的观察窗，房屋内设有与室外计算机连接，用于监控实验环境的电压电流监测模块、温湿度监测模块、气体压力监测模块、真空度监测模块、辐射接收天线模块、光谱监测模块、视频监控模块，和/或红外监测模块。

本实用新型中的实验检测装置包括：雨雾放电检测装置、雷击检测装置、高压击穿燃弧检测装置、绝缘检测装置、防爆检测装置、电磁干扰检测装置，和/或变频电机检测装置。

本实用新型中，移动房屋的主体框架上设有安装槽，所述拼接板卡接在所述安装槽内，所述拼接板上设有多种用于各种管道连通的接口，所述拼接板与主体框架的连接处，以及拼接板与管道接口的连接处均设有密封圈。

本实用新型提出的可移动式多功能实验室可应用于空调实验室。

本实用新型具有以下优点：

（1）本实用新型实验室具有组装方便，可拆解转运，方便灵活安装的特点，可以快速构建不同的实验场地；

（2）本实用新型实验室房屋预留有多种实验装备的接口，可模拟多种实验环境，满足各种复杂实验要求；

（3）本实用新型实验室配备多种监测系统和信息交互能力，可随时监控实验工况，掌握实验过程，并能对实验故障进行诊断、预警。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型提出的技术方案，下面将结合具体实施例和附图进行详细的说明。显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本实用新型可移动式多功能实验室的外部结构示意图；

图2为本实用新型雨雾模拟装置的示意图；

图3为本实用新型雷击模拟装置的结构示意图；

图4为本实用新型高温高寒实验模拟装置的结构示意图；

图5为本实用新型多工况实验模拟的结构示意图；

图6为本实用新型实验监测与控制系统示意图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例，对本实用新型作进一步的详细描述。特别指出的是，以下实施例仅用于说明本实用新型，不对本实用新型的保护范围构成限制。

图1为本实用新型提出的可移动式多功能实验室的外部结构示意图。可移动房屋由主体框架1和拼接板2组成。主体框架构成具有多个方格的框架结构，每个方格的四周上设有安装槽，拼接板2作为组装板块卡接在安装槽内拼装成一个可容纳实验设备的空间。拼接板上设有多种接口3，多种安装不同的接入管道，拼接板与主体框架的连接处，以及拼接板与管道接口的拼接处均设有密封圈。

拼接板的材料可以根据需要采用防护等级高的钢材板块、具有屏蔽电磁辐射的铁磁材料板块、具有一定厚度防护能力的透明亚克力板板块，或透光能力强的石英板块。平装板的厚度大于10mm，具有一定的抗爆能力。拼接板上设计有用于安装固定密封垫圈的半圆槽，密封垫圈夹在板块和框架之间，保证实验室具有有效的密封。特殊情况，例如需要实验室充入两倍以上标准大气压要求时，则密封垫圈处需结合密封胶使用，增加密封强度。

本实用新型实验室可以组装成可容纳被测试设备的空间，也可以组成可容纳人员与设备的房间，可根据实验工况需要，灵活组装，设定量化标准可供选择。实验室空间大小可由选择的拼装板数量进行组装，六块组装为最小组装空间。本实用新型具有灵活的组装模式，方便拆卸、转运及安装。安装时，根据需要选择大小合适的主体框架，将对应材料的拼装板安装在主体框架中，拼装板四周设有密封圈，使用主体框架上的安装槽逐一压合密封，然后通过紧固螺栓固定，为保证密封性，紧固螺栓孔固定孔位使用t型结构，并增加螺栓垫圈保证密封性。

部分拼装板上设有各种接口3，例如电源接口、气体充放回收接口、制冷与制热送风接口、雨雾接口、造雪接口、电磁发射接收天线接口等。实验室顶棚与侧壁内置有灯光照明系统，灯光照明采用储能电池供电，电池储能可使用实验室用电，户外可通过太阳能电池板和风力发电等新能源方式供电。

本实用新型实验室可选择自动控制，通过物理按键直接选择试验工况，开通关断所需控制的装置，例如可以通过按键选择雷击放电实验，则开始对雷击放电实验所需的充电储能间隙调整等实验条件进行控制。本实用新型实验室可选择信息交互系统，通过通讯接口和计算机控制界面选择，通讯功能集成无线通讯模块，方便数据传输、存储、分析及状态监控。

本实用新型实验室系统具有监测系统，监测系统具有全面的信息采集能力，包括电压电流监测模块、温度监测模块、湿度监测模块、气体压力监测模块、真空度监测模块、辐射接收天线模块、光谱监测模块、视频监控监测模块、和/或红外监测模块。

本实用新型实验室系统具有信息数据库收集及故障诊断预测能力，在计算机系统中及远程计算机系统中，集成该实验室系统信息数据库及故障诊断预测，因此，可实现现场数据收集及故障诊断分析预测，也可进行远程数据收集及故障诊断预测分析。

根据实验需要，移动房屋中可放置多种用于模拟实验条件的环境模拟装置，例如雨雾环境实验模拟装置、雷击放电模拟装置、高温高寒模拟装置、电磁干扰模拟装置、气压模拟装置等；以及多种用于对设备的安全性能进行检测的实验检测装置，例如雨雾放电检测装置、雷击检测装置、高压击穿燃弧检测装置、绝缘检测装置、防爆检测装置、电磁干扰检测装置和/或变频电机检测装置等。

图2是模拟雨雾环境的实施例。该雨雾环境实验模拟装置包括设于移动房屋外部的供水系统、设于移动房屋内部顶层的层板11、均匀分布的支管12、穿过拼接板上的接口用于连接供水系统和支管的接管13，与各支管末端连接的喷头14和固定喷头的固定板15。

雨雾环境实验模拟装置用于模拟潮湿环境，工作原理是外部供水系统通过泵类动力源将水输送到实验室顶部，通过接管13引入支管12构成的管路矩阵，然后经过带有直径细小的喷头14将雨雾喷洒到实验室内部空间，模拟雨雾环境。通过泵类动力源的控制可实现雨雾量化调节。模拟雷雨天气时，可通过雨雾模拟装置调整喷头的排水量。使用湿度传感器实时监测湿度值，以满足实验要求。

图3为雷击实验模拟装置的结构示意图。模拟雷击环境时，通过房屋顶层接口外接高压电源，该实施例中电源由外接电容矩阵提供。设计一个带螺纹的铜柱20，该铜柱穿过拼装板上的接口，伸出外面的一端打孔接高压线，铜柱内部设有螺纹，一放电电极21的一端使用螺纹接入铜柱内。放电电极可以根据工况需要选择针板、棒板、板板、针针、针球等多种电极对。

高压放电实验需要成对电极，上电极21固定于顶层，下电极与底部导电底座22连接，导电底座通过导电杆23连接实验室右下角电压负极接线端子24，上部电压正极端子26和下部电压负极端子24分别接高压电源正负极。导电底座22放置在绝缘底座25上。为了实验室的稳固性也可选择金属钢材的底座，此时，需在底座上安装绝缘底座隔离被测设备。需要做雷击模拟等实验时，在绝缘底座上部加导电底座进行电气连接。

高压电源使用电容矩阵串并联组成的电容矩阵27，充电使用交流电经整流桥、充电电阻等构成的电路向电容充电，横排电容并联，纵排电容串联，如此可以使用矩阵式结构，选择小电容实现高电压电源。高压正极连接放电电阻连接控制开关，向高压端子提供电荷放电。其中控制开关通过控制器控制驱动的开端间接控制，有效隔离高低压侧操作，可靠保护电路。

电容正负极电压通过电压传感器实时采集，反馈给控制器，控制器对电容的充电大小进行控制。放电回路电流通过电流传感器采集高压端电流，反馈回控制器，用于放电试验模拟工况的数据分析，并通过实验工况的需要，改变放电电阻间接控制放电电流的大小。

进行雨雾雷击模拟实验时，在以上模拟实验环境基础上，放电电极的顶部电压正极端子26和导电杆23连接电容矩阵27的电源正负极。被测设备5放置于与导电杆电连接的导电底座22上。被测设备壳体与导电底座22贴合，电容矩阵负极通过导电杆23连接导电底座，间接给壳体供电，实验室内部连接高压电极与壳体结构在雨雾潮湿环境下进行闪弧放电、电晕放电等，用于模拟雷雨天气电器设备运行实验。该实验方法尤其试用于常放置于户外的电器及电气设备的放电实验。

被测设备可以为空调外机、洗衣机、变频器、电机、高压开关等电气设备或电器，壳体通常接pe大地端，模拟实验即通过上部电极对壳体的放电，或者上部电极对电气设备或电器中凸起部分的放电，这些放电尖端类似针电极、球形电极、平板电极等形状，所以可以通过不同形状的放电电极进行模拟。

高压放电实验与气压有很大关系，所以实验室设计有气体充放端口32，如图4所示，该端口通过螺纹连接带有气压表和控制阀门的连接管路，连接管路另一端通过螺纹连接气体充放回收装置管路。根据实验需要，可以通过该充气放电回收系统向实验室进行抽真空、充气加压等操作。

如图4所示，气压模拟装置包括设置在移动房屋外的气体充放回收设备31和与室内连通的气体充放端口32，用于模拟真空、纯净气体、高二氧化碳，或高酸性气体环境。

气压模拟装置可以用于模拟低海拔平原地区、高海拔高原地区的实验环境。气体充放回收装置通过气体充放端口可以向实验室内部抽真空、抽低气压环境，使室内气压满足不同的气压要求；可以使用不同气体的储气瓶向实验室内充入空气、二氧化碳，或高酸性气体等气体介质，模拟多种工况下的实验条件。例如青藏高原环境模拟，通过气体充放回收系统向实验室主体内部抽取一定气体，保证实验室主体内部低气压状态，空气潮湿状态可通过雨雾实验系统控制。如果停止雨雾系统，仍不能降低潮湿度要求严格情况下，可通过气体充放回收系统储气罐根据高原环境空气成分比例，使用氧气和氮气、二氧化碳组合，潮湿度通过雨雾调节装置从最干燥情况慢慢加湿。

气体充放回收装置的气体充放回收接口要密封，接口设气压表，实时读取封闭实验室中的气压状况。根据实验工况需要，可以模拟0.1mpa低海拔气压，也可以使用气体充放回收装置回收封闭室内空气模拟高海拔地区，例如青藏高原等环境工况，用于对空调等电器在不同海拔气压环境下的实验。在极限情况下，例如制冷系统在太空中的应用，则可以对封闭实验室抽取真空环境模拟太空环境，进行真空环境下的各种空调等电器实验。也可以模拟几倍大气压环境下的环境工况，例如在高压氧仓等环境工况下的实验，因此，该实验室模拟功能可以有效的模拟不同环境下的气压对电器运行的影响，尤其对电器的电气绝缘性能的实验测试，电子元器件的运行性能的模拟实验。

移动房屋上可以设置观察窗4，观察窗使用石英玻璃或亚克力板材料，厚度根据需要选择，例如10mm，保证密封时的承压强度。石英玻璃透光性较好，在需要进行光谱数据采集时采用，只需要进行视频监控等观测条件下，选择亚克力板材料观察窗。

还可以设置摄像头视频实时监控实验动态，视频数据通过数据采集装置反馈给控制器；通过光学采集控制器监测放电实验时的光谱，即光电转换电路等采集并反馈给控制器。光谱数据的采集可以分析放电时所存在的材料成分、温度等参数，有利于从微观角度分析实验。

图4为本实用新型高温高寒实验模拟装置的结构示意图。对于高温、高寒地区的设备，例如沙漠高温、黑龙江冬天高寒环境使用的设备需要进行高温、高寒模拟实验。高温高寒模拟装置包括：高温环境模拟设备和低温环境模拟设备。

高温环境模拟设备包括设置在实验底座25上的加热带41，该加热带通过pwm波控制mos管开关42，进而控制加热带的发热量。通过温度传感器45采集被测设备5表面温度和环境温度，经过信号采样电路44反馈给控制器，进行温度调控。

低温环境模拟设备包括设置在实验室外部，由压缩机51、冷凝器52、节流装置53和蒸发器54组成的制冷系统和穿过实验室拼接板与所述制冷系统连通的送风管道55和回风管道56。外接制冷系统对实验室内部提供高寒天气的模拟工况。该制冷系统也可以采用热泵系统替代，通过四通阀换向对室内供热，提供高热工况。热泵系统可以将环境温度控制在零下50度到零上100度温度，模拟高寒、高温天气。

如图5所示，环境模拟装置还可以包括电磁干扰模拟装置，该装置包括振荡器61、发射天线62，接收天线63、接收机64和控制器65，用于产生频率幅值可调的电磁干扰波。

电磁干扰模拟装置用于模拟恶劣电磁实验环境。电磁干扰模拟装置的作用是通过对被测设备发出电磁干扰，实验验证被测设备是否具有较强的抗干扰能力。产生电磁干扰一般有两种发射电磁干扰的方法，第一种是使用放电间隙，模拟环境雷电放电环境、设备电路中放电打火等环境下产生的自然复杂的电磁环境，可以模拟低频50hz等感应电磁场，以及瞬态脉冲电磁脉冲电磁干扰等。第二种电磁干扰的发射是通过振荡器产生频率幅值可调的电磁干扰波，经发射天线发射电磁波干扰被测设备，该电磁波波长短，频率高。接收天线收集被测设备产生的电磁干扰，分析被测设备的电磁兼容能力。

使用电磁环境模拟实验系统时，移动房屋的拼接板包括金属电磁屏蔽层，可留有观察窗，如果对电磁泄漏要求较严格，则将摄像头安装于实验室内部，实验室使用全封闭金属层组装。

图6为本实用新型实验监测与控制系统示意图。监测系统包括电压监测、电流监测、红外监测、气压监测、温度监测、湿度监测、电磁监测、摄像监测、光电监测、电源监测等。控制系统包括：电磁系统控制，控制器发出控制信号，经振荡器形成谐振波，通过发射天线发出电磁波；控制器发出pwm信号，驱动mos驱动电路，给加热带加热；控制器发出信号，通过变频驱动给压缩机供给幅值、频率可调的电源，控制制冷系统；控制器发出信号，通过变频驱动给水泵供给幅值、频率可调的电源，控制雨雾系统；控制器分别发出开关量，控制功放驱动，分别控制断路器和电磁开关，断路器关合给电容矩阵充电，当电磁开关关合则进行高压放电实验。可通过软件控制和按键阵列向控制器发出指令，控制器数据可以通过显示屏显示。

本实用新型提出的实验检测装置包括但不限于：雨雾放电检测装置、雷击检测装置、高压击穿燃弧检测装置、绝缘检测装置、防爆检测装置、电磁干扰检测装置和/或变频电机检测装置。

本实用新型提出的可移动式智能化多功能安全防护实验室可模拟雨雾环境、雷雨天气环境、高原环境、沙漠环境等多种实验工况，满足不同实验对实验条件的要求，而且本实用新型提出的实验室除包含可移动、安全防护理念外，还有智能化理念，体现在实验室实验工况全覆盖，智能监测全覆盖，信息交互全覆盖等，建立了一套先进的实验室系统，针对电器等测试工况，都能有效进行，且满足实验要求。

本实用新型提出的多功能实验室可以应用到包括空调器、洗衣机等多种电器产品的实验中，符合多种工程实验等要求，也可作为传统实验室的升级实验系统。

以上所述仅为本实用新型的部分实施例，并非因此限制本实用新型的保护范围，凡是利用本实用新型说明书及附图内容所作的等效装置或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本实用新型的专利保护范围内。