Ivc系统笼盒环境检测设备及其标定方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种生物医疗领域的实验室设备，特别是涉及一种IVC系统笼盒环境检测设备。本发明还涉及一种利用所述IVC系统笼盒环境检测设备进行IVC系统笼盒环境参数标定的方法。
【背景技术】
[0002]独立通气笼(IVC，Indexed Vertex Cache)是指在封闭独立单元(笼盒或笼具)内，送入清洁空气，将废气集中排放出去的，可在超净工作台内操作和饲养SPF实验动物的饲养和实验设备。该设备由净化空气处理主机、通气笼架、几十至上百个饲养动物的密闭笼盒组成完整的动物饲养系统。根据国家实验动物环境标准GB17925-2010的要求，对实验动物的环境有着明确的参数指标要求，但由于笼盒是密闭结构，因此很难应用现有的测量仪器去采集到盒内的换气、压力、温湿度等对饲养动物密切有关的参数，导致了笼盒内动物微环境指标的反映不精确，活体实验标本的环境参数误差大等问题，现实中还缺乏一种专用检测设备采集测量盒内环境指标。
[0003]而随着一种具备(独立换气笼的控制系统中流量及笼盒对外压差测量方法及控制方法ZL201310488630.3)的系统主机的面市(简称IVC-MS)，其运行时所检测的换气次数与盒内对外压差数值准确表达，提升了实验动物饲养环境的质量，给用户应用与管理提供了一套便捷的实验设备。但是随着用户对IVC-MS系统的需求量逐步增大，智能化设备在使用前的运行参数的初始标定，运行一段时间后的参数校验的必要工作，具有复杂与繁琐的特征，需要采用多种标准测量仪器，耗费大量的时间和人力来进行系统标定或校验，如何对IVC系统进行快速、准确的初始化标定以及校验(运行期间)，变成了一个亟待解决的问题。
【发明内容】
[0004]本发明要解决的技术问题是提供的一种能精确采集IVC系统笼盒内微环境参数数据的IVC系统笼盒环境检测设备。所述环境参数至少包括空气流量、压力参数、温度和湿度。
[0005]本发明要解决的另一技术问题是提供一种IVC系统笼盒环境参数标定的方法。
[0006]为解决上述技术问题本发明提供的IVC系统笼盒环境检测设备，包括:笼盒外壳、操作面板模块、空气流量测量模块、压差测量模块、温湿度测量模块、电量储存模块、数据处理模块、盒内对外接线模块；
[0007]笼盒外壳是与被检测IVC系统笼盒完全一致的密封结构，笼盒外壳正面设置操作面板模块，笼盒外壳背面具有两个通气口，其中空气流量测量模块设置于进风通气口 ；
[0008]完全一致是指笼盒外壳的材质、尺寸等所有对环境产生影响的因素，与被检测IVC系统笼盒一致，笼盒外壳能完全模拟被检测IVC系统笼盒，对笼盒环境参数检测不产生影响。
[0009]压差测量模块包括:固定在笼盒外壳底部的压力测量装置通过软管和密封接头与笼盒外壳侧壁的通气孔连通；
[0010]温湿度测量模块，固定在笼盒外壳底部靠近笼盒外壳背面的一侧空气流量测量模块的下方，并与其他模块具有间隔距离；
[0011]电量储存模块，固定在笼盒外壳底部靠近笼盒外壳背面的一侧空气流量测量模块的下方；
[0012]数据处理模块，悬空固定在笼盒外壳底部靠近笼盒外壳正面的一侧，与操作面板模块、空气流量测量模块、压差测量模块、温湿度测量模块、电量储存模块和盒内对外接线模块进行数据通讯；
[0013]盒内对外接线模块与笼盒外壳形成密封结构，位于笼盒外壳正面操作面板模块下方。
[0014]其中，所述空气流量测量模块包括顺序固定连接的:笼盒连接部件、风阻调节部件和空气流量计。
[0015]其中，所述空气流量测量模块的内径与笼盒外壳背面的通气孔内径相同。
[0016]其中，所述笼盒外壳背面具有两个通气口均设置有空气流量测量模块。
[0017]其中，两个空气流量测量模块之间设置有排气流隔板。
[0018]其中，所述间隔距离为大于等于5CM。
[0019]其中，所述笼盒外壳分为固定密封连接的上盖和下盖。
[0020]本发明提供的IVC系统笼盒环境的标定方法，包括:
[0021]第一步，利用上述任意一项所述IVC系统笼盒环境检测设备对所有IVC系统笼位进行检测，测得各笼位的环境参数值；
[0022]第二步，IVC系统笼盒环境检测设备将测得的各笼位环境参数值取算数平均数获得环境参数基准值，选取环境参数实测值与环境参数基准值最接近的笼位作为代表笼位；
[0023]第三步，将IVC系统笼盒环境检测设备放置在代表笼位上，并与IVC系统主机建立数据通讯；
[0024]第四步，通过IVC系统笼盒环境检测设备控制IVC主机的进风机控制电压与排风机控制电压调整至最小值，IVC系统笼盒环境检测设备记录测量数据包括:进风机控制电压参数、排风机控制电压参数、进风箱对外压差参数、排风箱对外压差参数以及实际检测的笼盒换气流量和笼盒内对外压差；
[0025]第五步，通过IVC系统笼盒环境检测设备控制IVC主机的排风机控制电压上调第一预设伏值，并再次记录第四步中所述各项数据；
[0026]第六步，重复第五步直至排风机控制电压达到控制电压极值，并记录第四步所述各项数据后，将进风机控制电压上升第一预设伏值，并将排风机控制电压调为最低，再次记录第四步中所述各项数据；
[0027]第七步，重复第五步、第六步直至进风机与排风机的控制电压均到达控制电压极值；
[0028]第八步，IVC系统笼盒环境检测设备将第五?第七步记录的所有数据，根据伯努利原理，计算出上述各项数据的伯努利方程组，并将伯努利方程组系数传输入IVC主机中；
[0029]p+1/2 P v2+P gh = C，这个式子被称为伯努利方程。式中p为流体中某点的压强，V为流体该点的流速，P为流体密度，g为重力加速度，h为该点所在高度，C是一个常量。它也可以被表述为 Pi+1/2 p v^+p gh!= p 2+1/2 p v22+p gh2。
[0030]计算出关于进风机控制电压I、排风机控制电压V2、进风箱对外压差Pi、排风箱对外压差p2与笼盒内换气流量Q的二次方程组，以及前四个数据与笼盒内对外压差P的一次方程组，并将方程组系数传输入IVC主机中。
[0031]在公式？+1/2 0￥2+0 811 =(：中，我们认为P gh为一个常数，变化基本可以忽略，而C在整个IVC系统中仅仅由乂1与V 2影响，可以认为C = f(V p V2)。流量Q与风速V的关系式为Q = v*S，S对的IVC系统为一个不变的常数，所以V = Q/So
[0032]综上针对本发明计算进风箱的伯努利方程应该为：
[0033]P.+1/2P (Q/S)2= f(V!, V2)-P gh
[0034]计算排风箱的伯努利方程应该为：
[0035]P2+1 /2 P (Q/S)2 = f，（V !，V2) - P gh
[0036]两式相加得出；
[0037]P!+P2+ P (Q/S)2 = f (V !，V2) +f，(Vi，V2) _2 P gh。
[0038]由此可以看出（Pi+P2)与Q有二次关系，故可以通过调整I，V2来获得多组参数，通过线性回归法，得出（Pi+P2)与Q之间的二次方程组。标定结束后，只要将UPpP#入方程组就能得到换气量Q。
[0039]对于盒内对外压差，我们认为笼盒中的伯努利方程为
[0040]P+1/2P (Q/S)2= f” (Vi, v2)-p gh。
[0041]将笼盒方程乘以2减去进风箱与排风箱的方程和可以得出，
[0042]2P-(P!+P2) = 2f” (Vi, V2)-f^, V2)-f，(V^ V2)，
[0043]式中可以得知P与（Pi+P2)之间为一次关系，故可以通过调整VpV2来获得多组参数，通过线性回归法，得出（Pi+P2)与P之间的一次方程组。标定结束后，只要将Vi，V2，Pi，匕代入方程组就能得到笼盒内对外压差P。
[0044]第九步，断开检测笼盒与IVC主机的通讯，重启主机，完成标定工作。
[0045]其中，实施第一步时，对一个笼架的左上、左下、右上、右下及中间五笼位测量环境参数。
[0046]其中，第一预设伏值取值范围为排风机控制电压极值的1% _10%。
[0047]本发明的IVC系统笼盒环境