一种臭氧开度测试系统及方法与流程
本发明涉及臭氧开度测试领域，特别是涉及一种臭氧开度测试系统及方法。
背景技术：
在臭氧量值传递系统中，当多元气体校准仪中不配有光度计时，就需要对多元气体校准仪输出的臭氧值进行开度测试，以确定输出的臭氧浓度值为目标浓度值。用检定合格的臭氧校准仪对多元气体校准仪进行臭氧开度测试时，当前的技术局限于传统的人工方法。下面举例说明人工测试的过程：以多元气体校准仪输出臭氧浓度为100ppb为目标进行多元气体校准仪的开度测试。臭氧校准仪与多元气体校准仪正确连接后，多元气体校准仪输出5％的臭氧开度，臭氧校准仪显示浓度为67ppb，需增大臭氧开度；多元气体校准仪输出8％的臭氧开度时臭氧校准仪显示浓度为90ppb，需进一步增大臭氧开度；多元气体校准仪输出11％的臭氧开度时臭氧校准仪显示浓度为108ppb，需减小臭氧开度；多元气体校准仪输出10.6％的臭氧开度时臭氧校准仪显示浓度为101ppb，101ppb相对于100ppb这一目标浓度在允许误差范围内，那么确定10.6％的开度值为期望的与100ppb对应的开度值。然而采用人工方法对目标浓度值对应的开度值进行测试时需要耗费大量的时间与精力。
技术实现要素：
本发明的目的是提供一种臭氧开度测试系统及方法，减小时间与精力的投入。
为实现上述目的，本发明提供了如下方案：
一种臭氧开度测试系统，用于对多个缺少光度计的多元气体校准仪中内置的臭氧发生器进行臭氧开度测试；该测试系统包括：臭氧校准仪、工控机和多串口通信卡；
所述臭氧校准仪的气体入口与各个所述多元气体校准仪中内置的臭氧发生器的气体出口连通；在每个所述臭氧发生器与所述臭氧校准仪的连通管道上均设置有一个电磁阀；
所述工控机的通信接口与所述多串口通信卡的总线接口连接，所述多串口通信卡的多个端口分别与所述臭氧校准仪、数字量采集器和多个所述臭氧发生器电连接；所述数字量采集器的多个输出接口分别与多个所述电磁阀电连接；
所述臭氧校准仪用于采集臭氧浓度值；所述工控机用于向所述臭氧校准仪输出控制指令并采集所述臭氧校准仪检测的浓度值，还用于调整待测试臭氧发生器所对应的电磁阀的开度值，关闭除待测试臭氧发生器所对应的电磁阀以外的电磁阀；在同一时刻，最多只有一个电磁阀处于打开状态。
可选的，所述数字量采集器还连接有开关电源。
可选的，所述多串口通信卡的型号为moaxcp-168u。
可选的，所述多串口通信卡的com3接口与所述臭氧校准仪的232通讯接口连接，所述臭氧发生器的数量为5个，所述多串口通信卡的com4～com8接口分别连接一个臭氧发生器；所述多串口通信卡的com10接口通过接口转换器与所述数字量采集器连接。
可选的，所述数字量采集器的型号为c2000md88。
一种臭氧开度测试方法，应用于上述的臭氧开度测试系统，该测试方法包括：
获取目标浓度值；
获取待测试臭氧发生器的待测试开度值；
根据所述待测试开度值向所述待测试臭氧发生器所对应的电磁阀发送打开指令，向除所述待测试臭氧发生器所对应的电磁阀以外的电磁阀发送关闭指令，所述打开指令用于指示待测试臭氧发生器所对应的电磁阀的开度调整为所述待测试开度值，所述关闭指令用于指示除所述待测试臭氧发生器所对应的电磁阀以外的电磁阀处于关闭状态；
启动所述待测试臭氧发生器产生臭氧；
在所述臭氧校准仪的浓度值稳定后获取所述臭氧校准仪的实测浓度值；
判断所述实测浓度值与所述目标浓度值的差值是否在预设范围内，得到第一判断结果；
若所述第一判断结果表示否，则根据浓度与开度的线性关系更新所述待测试开度值，并返回步骤“根据所述待测试开度值向所述待测试臭氧发生器所对应的电磁阀发送打开指令，向除所述待测试臭氧发生器所对应的电磁阀以外的电磁阀发送关闭指令，使待测试臭氧发生器所对应的电磁阀的开度调整为所述待测试开度值，使除所述待测试臭氧发生器所对应的电磁阀以外的电磁阀处于关闭状态”；
若所述第一判断结果表示是，则确定所述待测试开度值为所述待测试臭氧发生器的所述目标浓度值对应的开度值。
可选的，所述在所述臭氧校准仪的浓度值稳定后获取所述臭氧校准仪的实测浓度值，具体包括：
在启动所述待测试臭氧发生器之后经过第一预设时长开始实时并连续获取所述臭氧校准仪的浓度值；
判断当前时刻前的第二预设时长的时间段内获取的浓度值是否均在预设浓度范围内，得到第二判断结果；
若所述第二判断结果表示否，则获取下一时刻的浓度值，并更新当前时刻为下一时刻；
判断更新后的当前时刻距离启动所述待测试臭氧发生器的时刻之间的时长是否大于第三预设时长，得到第三判断结果；所述第三预设时长大于所述第一预设时长；
若所述第三判断结果表示是，则确定浓度测量异常，发出故障报警；
若所述第三判断结果表示否，则返回步骤“判断当前时刻前的预设时长的时间段内获取的浓度值是否均在预设浓度范围内，得到第二判断结果”；
若所述第二判断结果表示是，则确定浓度稳定，并计算稳定状态下多个浓度值的平均值作为实测浓度值。
可选的，所述根据浓度与开度的线性关系更新所述待测试开度值，具体包括：
根据公式y待＝yn+1＝kn(x待-xn)+yn更新所述待测试开度值y待，
根据本发明提供的具体实施例，本发明公开了以下技术效果：本发明所公开的臭氧开度测试系统及方法，利用工控机实现与臭氧校准仪浓度值的获取以及利用工控机实现对臭氧发生器对应的电磁阀的开度大小调控，实现了臭氧开度测试的机械化和自动化，减少时间和精力的投入。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明实施例2臭氧开度测试方法的方法流程图；
图2为本发明实施例3所采用的臭氧开度测试系统的结构图；
图3为本发明实施例3中数字量采集器的连接结构图；
图4为本发明实施例3中三次开度给定后的开度-浓度曲线图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
本发明的目的是提供一种臭氧开度测试系统及方法，减小时间与精力的投入。
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
实施例1：
该实施例提供一种臭氧开度测试系统，用于对多个缺少光度计的多元气体校准仪中内置的臭氧发生器进行臭氧开度测试；臭氧发生器：臭氧由空气经185nm的紫外线照射生成，通过改变光强或流量改变臭氧的浓度。臭氧开度：即臭氧发生器的开启程度，计量单位为0％至100％，当气体进入臭氧发生器时，通过调节臭氧发生器的功率或通过调节与臭氧发生器连接的阀门来控制臭氧发生器的开启程度。在臭氧传递过程中，当多元气体校准仪中不配有光度计时，就需要对多元气体校准仪中臭氧发生器输出的臭氧值进行开度测试，以确定输出的臭氧浓度值为目标浓度值。
该测试系统包括：臭氧校准仪、工控机和多串口通信卡。
所述臭氧校准仪的气体入口与各个所述多元气体校准仪中内置的臭氧发生器的气体出口连通；在每个所述臭氧发生器与所述臭氧校准仪的连通管道上均设置有一个电磁阀。
所述工控机的通信接口与所述多串口通信卡的总线接口连接，所述多串口通信卡的多个端口分别与所述臭氧校准仪、数字量采集器和多个所述臭氧发生器电连接；所述数字量采集器的多个输出接口分别与多个所述电磁阀电连接。
所述臭氧校准仪用于采集臭氧浓度值；所述工控机用于向所述臭氧校准仪输出控制指令并采集所述臭氧校准仪检测的浓度值，还用于调整待测试臭氧发生器所对应的电磁阀的开度值，关闭除待测试臭氧发生器所对应的电磁阀以外的电磁阀；在同一时刻，最多只有一个电磁阀处于打开状态。
所述数字量采集器还连接有开关电源。
所述多串口通信卡的型号为moaxcp-168u。
所述多串口通信卡的com3接口与所述臭氧校准仪的232通讯接口连接，所述臭氧发生器的数量为5个，所述多串口通信卡的com4～com8接口分别连接一个臭氧发生器；所述多串口通信卡的com10接口通过接口转换器与所述数字量采集器连接。
所述数字量采集器的型号为c2000md88。
利用本发明的臭氧开度测试系统可以逐个对各个多元气体校准仪中的臭氧发生器的输出浓度值进行单点多次测试，最终达到目标浓度值。
实施例2：
该实施例2公开一种臭氧开度测试方法，臭氧开度测试的目的在于明确确定在某一目标浓度值下臭氧发生器的对应开度值，从而在臭氧发生器应用时只需按照该开度值释放臭氧即可得到目标浓度值的臭氧。该测试方法应用于上述的臭氧开度测试系统。
图1为本发明实施例2臭氧开度测试方法的方法流程图。
参见图1，该测试方法包括：
步骤201：获取目标浓度值。
步骤202：获取待测试臭氧发生器的待测试开度值。
步骤203：根据所述待测试开度值向所述待测试臭氧发生器所对应的电磁阀发送打开指令，向除所述待测试臭氧发生器所对应的电磁阀以外的电磁阀发送关闭指令，所述打开指令用于指示待测试臭氧发生器所对应的电磁阀的开度调整为所述待测试开度值，所述关闭指令用于指示除所述待测试臭氧发生器所对应的电磁阀以外的电磁阀处于关闭状态。
步骤204：启动所述待测试臭氧发生器产生臭氧。
步骤205：在所述臭氧校准仪的浓度值稳定后获取所述臭氧校准仪的实测浓度值。该步骤205具体包括：
a：在启动所述待测试臭氧发生器之后经过第一预设时长开始实时并连续获取所述臭氧校准仪的浓度值。
b：判断当前时刻前的第二预设时长的时间段内获取的浓度值是否均在预设浓度范围内，得到第二判断结果。
c：若所述第二判断结果表示否，则获取下一时刻的浓度值，并更新当前时刻为下一时刻。
d：判断更新后的当前时刻距离启动所述待测试臭氧发生器的时刻之间的时长是否大于第三预设时长，得到第三判断结果；所述第三预设时长大于所述第一预设时长。
e：若所述第三判断结果表示是，则确定浓度测量异常，发出故障报警。
f：若所述第三判断结果表示否，则返回步骤b。
g：若所述第二判断结果表示是，则确定浓度稳定，并计算稳定状态下多个浓度值的平均值作为实测浓度值。
步骤206：判断所述实测浓度值与所述目标浓度值的差值是否在预设范围内，得到第一判断结果。
步骤207：若所述第一判断结果表示否，则根据浓度与开度的线性关系更新所述待测试开度值，并返回步骤203。该步骤207中开度更新的过程为：
根据公式y待＝yn+1＝kn(x待-xn)+yn更新所述待测试开度值y待，
步骤208：若所述第一判断结果表示是，则确定所述待测试开度值为所述待测试臭氧发生器的所述目标浓度值对应的开度值。
在执行完步骤208后，还可以重复上述步骤针对该待测试臭氧发生器进行其他目标浓度值的开度测试，也可以针对其他臭氧发生器进行其目标浓度值的开度测试。
实施例3：
图2为本发明实施例3所采用的臭氧开度测试系统的结构图。
参见图2，该臭氧开度测试系统包括臭氧校准仪101、工控机103和多串口通信卡105。
所述臭氧校准仪101的气体入口与各个所述多元气体校准仪中内置的臭氧发生器102的气体出口连通；在每个所述臭氧发生器102与所述臭氧校准仪101的连通管道上均设置有一个电磁阀104。
所述臭氧发生器102的数量为5个，编号分别为1#、2#、3#、4#、5#，对应5个电磁阀的编号分别为d1、d2、d3、d4、d5。
所述工控机103的通信接口与所述多串口通信卡105的总线接口连接，所述多串口通信卡105的多个端口分别与所述臭氧校准仪101、数字量采集器106和多个所述臭氧发生器102电连接；所述数字量采集器106的多个输出接口分别与多个所述电磁阀104电连接。
所述臭氧校准仪101用于采集臭氧浓度值；所述工控机103用于向所述臭氧校准仪101输出控制指令并采集所述臭氧校准仪101检测的浓度值，还用于调整待测试臭氧发生器所对应的电磁阀的开度值，关闭除待测试臭氧发生器所对应的电磁阀以外的电磁阀。在同一时刻，最多只有一个电磁阀104处于打开状态。
所述数字量采集器106还连接有开关电源107。开关电源107选用导轨式开关电源，型号为dr-45-12。
所述多串口通信卡105的型号为moaxcp-168u。
所述多串口通信卡105的com3接口与所述臭氧校准仪101的232通讯接口连接，所述多串口通信卡105的com4～com8接口分别连接一个臭氧发生器102；所述多串口通信卡105的com10接口通过接口转换器与所述数字量采集器106连接。
所述数字量采集器106的型号为c2000md88。
多串口通信卡105有8个接口，分别为com3、com4、com5、com6、com7、com8、com9、com10。8个接口中，com3接口与臭氧校准仪101的232通讯接口连接，从而完成对臭氧校准仪101的写入操作(向臭氧校准仪101发送数据txd：供气时长等)和读取操作(读取臭氧校准仪101的浓度值)。多串口通信卡105的com4～com8接口依次连接1#臭氧发生器、2#臭氧发生器、3#臭氧发生器、4#臭氧发生器和5#臭氧发生器的232通讯口，用于工控机控制各臭氧发生器的启动与停止。多串口通信卡105的com10接口通过接口转换器108与数字量采集器106连接。
图3为本发明实施例3中数字量采集器的连接结构图。
参见图3，该接口转换器108的485接口的t/r-引脚连接到数字量采集器106的485-引脚，该接口转换器108的485接口的t/r+引脚连接到数字量采集器106的485+引脚。所述数字量采集器106的gnd引脚与开关电源107的4号接口(直流输出端的负极)连接，数字量采集器106的+12v电源引脚与开关电源107的6号接口(直流输出端的正极)连接。数字量采集器106的docom引脚连接到+12v电源，数字量采集器106的输出引脚do0～do4依次连接到d1电磁阀、d2电磁阀、d3电磁阀、d4电磁阀、d5电磁阀的一端，用于向各电磁阀104输出开关量信号，控制电磁阀104的通断与开度；d1电磁阀、d2电磁阀、d3电磁阀、d4电磁阀、d5电磁阀的另一端接地。
开关电源107的1号接口(火线接口)和2号接口(零线接口)分别与220v电源插头的正负极连接。
本发明的臭氧开度测试系统的测试原理如下：
1、当需要对1#臭氧发生器进行测试时，通过工控机com10口打开1#臭氧发生器的电磁阀d1、关闭2#、3#、4#、5#臭氧发生器的电磁阀d2～d5。当需要对其他臭氧发生器发生器进行测试时，原理相同。各个电磁阀具有互锁逻辑，通过图标显示阀门开关状态。
2、先测试1#臭氧发生器的开度值(一般情况下需要测试在100ppb和400ppb两个目标浓度下的开度值)，然后再分别测试2#、3#、4#、5#臭氧发生器的开度值。通过软件判稳，确认臭氧浓度稳定时(浓度保持在预设范围内一段时间)，通过com3口连续读取臭氧校准仪的浓度(读取5个点，进行加权平均)，并存入数据库中；
3、建立待测臭氧发生器信息档案，包括设备唯一编号、设备型号以及最近一次检测目标浓度值对应的开度值(如最近一次检测浓度值为100ppb的开度、最近一次检测浓度值为400ppb的开度)。其中最近检测值，在每次检测时自动更新对应的开度值。
4、检测时，系统默认提供最近一次检测目标浓度值对应的开度值，并将最近一次检测目标浓度值对应的开度值作为初始开度值。初始开度值也可以在添加任务时修改；如果无该设备信息档案或还没有之前检测值，则需要人工设定初始开度值。
5、以1#臭氧发生器为例说明测试过程：系统先设定1#待测臭氧发生器的开度为100ppb对应的初始开度值(开度1)，设定完成后启动臭氧发生器，等待20分钟，在浓度稳定后，读取臭氧标准仪的浓度值得到实测值(每15秒钟读取一个，读取5个值，加权平均计算为对应的实测浓度值)，根据臭氧标准仪的实测值(实测值1)，计算与100ppb的偏差，如果偏差在-5ppb—+5ppb之间，则取当前开度作为100ppb对应的开度；如果偏差过大，则按照线性比例计算新的100ppb对应的开度值(开度2)，设定完成后，等待20分钟，读取臭氧标准仪的浓度值计算实测值(实测值2)，计算实测值2与100ppb的偏差，如果偏差在-5ppb—+5ppb之间，则取当前开度作为100ppb对应的开度；如果偏差过大，则按照线性比例(开度1、实测1、开度2、实测2)计算新的开度值……直到偏差在-5ppb—+5ppb之间。之后按照同样的方法，测定1#待测臭氧发生器对应400ppb的开度值。
下面以1#臭氧发生器作为待测试臭氧发生器，以100ppb作为目标浓度值为例说明测试过程：
首先给定待测臭氧发生器的开度值y1＝35％、供气时长25min；在供气时长达到20min以后且臭氧浓度稳定时，读取臭氧标准仪的浓度值(每15秒读取一个数，读取5个值，进行加权平均)，从而获得第一点数据p1(x1，y1)；y1为给定的开度值，x1为给定开度值下的浓度值。判断第一点数据中的x1与100ppb的差值是否在偏差范围内(-5ppb～+5ppb之间)。由于臭氧发生器关键部件性能的衰减，即便给定待测臭氧发生器的开度值y1为上次测试得到的臭氧开度值，臭氧发生器产生的臭氧浓度依然可能会小于100ppb且相差较多从而导致差值不在偏差范围内。若不在偏差范围内则通过斜率计算，预估浓度为100ppb时，臭氧发生器开度值y2(斜率k1＝y1/x1；y2＝k1·x2)。
第二次给定待测臭氧发生器的开度值y2、供气时长25min；在供气时长达20min以后，读取臭氧标准仪的浓度值(每15秒读取一个数，读取5个值，进行加权平均)，获得第二点数据p2(x2，y2)；y2为第二次给定的待测臭氧发生器的开度值，x2为y2开度值下的浓度值。判断第二点数据中的x2与100ppb的差值是否在偏差范围内(-5ppb～+5ppb之间)。若不在偏差范围内则通过斜率计算进行第二次斜率计算，并预估浓度为100ppb时，臭氧发生器的开度值y3[斜率k2＝(y2-y1)/(x2-x1)；y3＝k2(x2-x1)+y2]。
第三次给定待测臭氧发生器的开度值y3、供气时长25min；在供气时长达20min以后，读取臭氧标准仪的浓度值(每15秒读取一个数，读取5个值，进行加权平均)，获得第三点数据p3(x3，y3)。
当臭氧标准仪实测浓度在100ppb偏差范围时(-5ppb-+5ppb之间)，完成本次测试，并将数据存入数据库(100，yn)；否则进行第三次斜率计算、第四次开度给定，直至实测浓度在100ppb偏差范围内。
图4为本发明实施例3中三次开度给定后的开度-浓度曲线图。
参见图4，开度与浓度之间的关系接近于线性关系。当两次开度之差较小时更加接近于线性关系。因此采用线性关系更新开度的方式能够较快的更新到目标开度值，提高运算效率和准确度。
其他目标浓度(例如400ppb)和其他臭氧发生器的测试过程与上述过程相同。
在测试完成后，将测试结果导入表格以便于查看和下次测试调用。
根据本发明提供的具体实施例，本发明公开了以下技术效果：本发明所公开的臭氧开度测试系统及方法，利用工控机实现与臭氧校准仪浓度值的获取以及利用工控机实现对臭氧发生器对应的电磁阀的开度大小调控，实现了臭氧开度测试的机械化和自动化，减少时间和精力的投入。
本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。
本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处。综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。
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