一种太赫兹实验系统及方法_3

文档序号:9646165阅读:来源:国知局
故障情况,并在环境调节单元出现故障时,控制报警。
[0073]需要说明的是,密封罩1内放置有太赫兹探测装置2,太赫兹探测装置2的实验原理与现有的太赫兹电光取样探测原理相同,本发明不进行具体描述。在样品放置区上方设有一活动开口,即样品测定区,用于样品测试。在太赫兹实验前,样品测定区附近的环境因子对应的环境数据在预设环境因子阀值范围内时,才能提高实验结果的准确性。
[0074]实验环境调节装置具体实施时,环境因子的阀值是根据样品的测试要求进行设置的,包括但不限于固体颗粒物浓度阀值、温度阀值、湿度阀值。
[0075]判断模块对密封罩1内太赫兹探测装置中样品测定区的环境因子的达标情况进行判断的方法可以为:
[0076]将数据采集单元6实时采集的固体颗粒物浓度数据、温度数据、湿度数据与预设的固体颗粒物浓度阀值、温度阀值、湿度阀值进行比较,当采集的固体颗粒物浓度数据、温度数据、湿度数据中有至少一种数据未在预设的环境因子阀值范围内时,向环境调节控制模块反馈密封罩1内太赫兹探测装置中样品测定区的环境因子不达标的信息。
[0077]判断模块采用此种判断方式,为了提高判断太赫兹探测装置中样品测定区的环境数据达标情况的准确性,优选地,将环境传感器设置在密封罩1的空气出口 13附近,因为根据空气流动规律,空气入口 14附近的空气是最先实现替换的,而空气出口 13附近的空气是最后实现替换的,若空气出口 13附近空气的环境数据达标,太赫兹探测装置中样品测定区的环境数据也会达标。
[0078]环境调节控制模块根据判断模块的判断结果,进而控制环境调节单元8对所述密封罩1内的实验环境进行调节。对环境调节单元8的控制包括:控制气栗15的运转、控制第一电磁阀16、第二电磁阀17的开关等。
[0079]环境调节单元故障检测模块检测故障情况的具体方法为:在环境调节单元8对密封罩1内的实验环境进行调节的过程中,若某个环境传感器采集的某环境因子对应的环境数据在某个较长时间间隔t内持续保持不变或在环境传感器测量精度范围内,且未在预设的环境因子阀值范围内时,则说明环境调节单元中对该环境因子进行调节的子模块出现了故障,此时,环境调节单元故障检测模块控制自动报警,提醒操作者及时的更换相应的子模块。
[0080]由于密封罩1内空气处于流动状态,任何一处的空气湿度、固体颗粒物浓度、空气温度等环境因子的数值均可用流体力学模型进行分析,从而可以获得密封罩1内空气参数分布,优选地,判断模块对密封罩1内环境因子的达标情况进行判断还可以是:
[0081]根据流体力学模型,求出密封罩1内样品测定区空气的固体颗粒物浓度数据、温度数据和湿度数据;
[0082]将该样品测定区的环境数据与预设的固体颗粒物浓度阀值、温度阀值、湿度阀值进行比较,从而判断出达标情况。
[0083]根据流体力学模型,求出密封罩1内样品测定区空气的固体颗粒物浓度数据、温度数据和湿度数据的方法为:
[0084]首先,对密封罩1内空间区域进行网格化,并设置边界条件,该边界条件包括出口位置、入口位置、区域尺寸、抽取速率等;
[0085]然后,针对不同的环境参数,采用不同的数学模型进行建模,如单纯的空气流动使用湍流模型,温度传导、扩散计算需考虑热力学模型,固体颗粒物扩散需考虑两相流计算模型等,可计算出密封罩1内空间区域任一点的参数分布情况;
[0086]最后,根据参数分布情况和传感器布置点处实时采集的环境数据,可以反求出样品测定区处的空气湿度、固体颗粒物浓度、空气温度等环境因子对应的环境数据。
[0087]结合流体力学模型,根据环境传感器实时检测的数据,通过流体力学模型便能计算出密封罩内任一区域任一点的环境因子对应的环境数据,当然包括样品测定区的环境因子对应的环境数据,因此,此种方式,环境传感器的设置位置不再受到限制,即环境传感器可以设置在密封罩1内的任何位置处,且针对相同环境因子,只需设置一个该环境因子对应的环境传感器,如针对温度,只需在密封罩内设置一个温度传感器,而无需为了检测密封罩内多个位置的温度数据,而设置多个温度传感器。
[0088]以下通过具体实例说明智能控制单元7控制环境调节单元8对密封罩1内的实验环境进行调节的过程,以及智能控制单元7控制报警以提醒实验操作员更换环境调节单元8中某个过滤子模块的过程。
[0089]在环境调节单元8对密封罩1内的实验环境进行调节的过程中,假设实验操作者在太赫兹实验前对空气湿度、固体颗粒物浓度、空气温度等环境因子阀值分别设置为:氏,H2,H3,…,Hn,根据各环境因子对应环境传感器测得并依据流体力学模型计算出的样品测定区的上述环境因子实时数值分别为匕,h2,h3,…,hn,上述环境因子允许的测量值浮动范围分别为nk,m2,m3,…,mn,该测量值浮动范围由传感器本身性能(如环境传感器测量精度)和操作者对环境的特定要求来确定。根据以下式子进行判断:
[0090]Hj-hj < m!,|H2_h2| ^ m2, |H3_h3| ^ m3,…,|Hn_hn| <mn,当上述式子同时满足时,控制气栗关闭,即控制环境调节单元停止调节,可进行太赫兹实验,否则,控制气栗打开,即控制环境调节单元继续进行调节。
[0091]假设实验操作者在太赫兹实验前对空气湿度、固体颗粒物浓度、空气温度等环境因子阀值分别设置为也,!12,!13,…,Hn,在?\时刻根据各环境因子对应环境传感器测得并依据流体力学模型计算出的样品测定区的上述环境因子实时数值分别为匕,h2,h3,…,hn,在?\时刻后的1~2时刻根据各环境因子对应环境传感器测得并依据流体力学模型计算出的样品测定区的上述环境因子实时数值分别为h/,h2’,h3’,...,&’,上述环境因子对应的过滤子模块分别为…,Un,上述环境因子允许的测量值浮动范围分别为ηνηνην…,mn,根据以下式子进行判断:
[0092]h/ — h; ( m;, h/ — H; > m;,其中 i = 1,2,.",n,若在 1\与 T 2时间间隔内,该两式同时成立,则说明环境调节单元中与某个环境因子对应的过滤子模块A出现故障,智能控制单元控制报警,提醒实验操作员更换环境调节单元8中过滤子模块Ul0
[0093]图4为本发明实施例提供的太赫兹实验方法的流程图,如图4所示,该方法包括:
[0094]S1,通过实验环境调节装置对密封罩内的实验环境进行调节;
[0095]S2,当密封罩内太赫兹探测装置中样品测定区的环境因子对应的环境数据在预设环境因子阀值范围内时,进行太赫兹实验。
[0096]具体地,上述步骤S1具体包括:
[0097]S11,通过固体颗粒物浓度传感器、温度传感器、湿度传感器分别检测密封罩内空气中的固体颗粒物浓度、空气温度、空气湿度,得到固体颗粒物浓度数据、温度数据、湿度数据;
[0098]S12,数据采集单元采集步骤S11中的固体颗粒物浓度数据、温度数据、湿度数据,并将采集的数据转发至智能控制单元;
[0099]S13,智能控制单元中的判断模块根据采集的固体颗粒物浓度数据、温度数据、湿度数据,计算密封罩内太赫兹探测装置中样品测定区的固体颗粒物浓度数据、温度数据、湿度数据,并与预设的固体颗粒物浓度阀值、温度阀值、湿度阀值进行比较,当密封罩内太赫兹探测装置中样品测定区的固体颗粒物浓度数据、温度数据、湿度数据中有至少一种数据未在预设的环境因子阀值范围内时,控制环境调节单元中的气栗运行,结合空气过滤模块对密封罩内的实验环境进行调节。
[0100]反复执行上述步骤,直到密封罩内太赫兹探测装置中样品测定区的固体颗粒物浓度数据、温度数据、湿度数据全部都在预设的环境因子阀值范围内,此时,控制环境调节单元停止对密封罩内的实验环境进行调节,进行太赫兹实验。
[0101]具体地,上述步骤S13中,环境调节单元对密封罩内的实验环境进行调节包括:
[0102]S131,通过气栗对密封罩内的空气进行抽气,使密封罩内的空气从密封罩的罩体上的空气出口
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