凌 飛 范乃沖 葛 峰 吳曉磊

（1.國(guó)家家用電器產(chǎn)品質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)中心 安徽合肥 230088；2.北京中家智銳科技有限公司 北京 100053）

LabVIEW在空氣凈化器性能測(cè)試中的應(yīng)用

凌 飛1范乃沖2葛 峰1吳曉磊1

（1.國(guó)家家用電器產(chǎn)品質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)中心 安徽合肥 230088；2.北京中家智銳科技有限公司 北京 100053）

隨著空氣凈化器的應(yīng)用越來越普遍，空氣凈化器性能測(cè)試需求尤為突出。針對(duì)空氣凈化器測(cè)試中的問題，我們利用LabVIEW開發(fā)了一款測(cè)試軟件，使得試驗(yàn)員在針對(duì)空氣凈化器去除顆粒物、PM2.5和甲醛的能力以及產(chǎn)生臭氧濃度試驗(yàn)更加簡(jiǎn)單、易于操作。試驗(yàn)員只需設(shè)置好軟件，就能取代傳統(tǒng)空氣凈化器測(cè)試中的大量工作，經(jīng)過驗(yàn)證本軟件得到試驗(yàn)員的一致好評(píng)。

空氣凈化器；LabVIEW；測(cè)試

1 背景

1.1 LabVIEW簡(jiǎn)介

LabVIEW是一種程序開發(fā)環(huán)境，是由美國(guó)國(guó)家儀器（NI）公司研制開發(fā)的，類似于C和BASIC開發(fā)環(huán)境，LabVIEW與其他計(jì)算機(jī)語言的顯著區(qū)別是：其他計(jì)算機(jī)語言都是采用基于文本的語言產(chǎn)生代碼，而LabVIEW使用的是圖形化編輯語言G編寫程序，產(chǎn)生的程序是框圖的形式。

與C和BASIC一樣，LabVIEW也是通用的編程系統(tǒng)，有一個(gè)完成編程任務(wù)的龐大函數(shù)庫。LabVIEW的函數(shù)庫包括數(shù)據(jù)采集、GPIB、串口控制、數(shù)據(jù)分析、數(shù)據(jù)顯示及數(shù)據(jù)存儲(chǔ)等等。LabVIEW也有傳統(tǒng)的程序調(diào)試工具，如設(shè)置斷點(diǎn)、以動(dòng)畫方式顯示數(shù)據(jù)及其子程序（子VI）的結(jié)果、單步執(zhí)行等等，便于程序的調(diào)試。利用LabVIEW，可產(chǎn)生獨(dú)立運(yùn)行的可執(zhí)行文件，像許多重要的軟件一樣，LabVIEW提供了Windows、UNIX、Linux、Macintosh的多種版本。LabVIEW主要優(yōu)勢(shì)在于圖形化編程，能夠快速入門，生成所需要的程序。

1.2 空氣凈化器性能測(cè)試簡(jiǎn)介

隨著中國(guó)近年來工業(yè)化、現(xiàn)代化進(jìn)程的加快，工業(yè)污染成為一個(gè)日漸嚴(yán)重的問題，人們?cè)谧非筘?cái)富的同時(shí)，更加關(guān)注生活質(zhì)量，空氣凈化器成了人們?nèi)粘Ｉ钪性絹碓街匾囊活惣矣秒娖?。?jù)統(tǒng)計(jì)僅2014年度中國(guó)空氣凈化器種類就增加了100多種，為了有利于空氣凈化器產(chǎn)業(yè)的健康發(fā)展，建立合理的空氣凈化器性能指標(biāo)和測(cè)試方法則顯得尤為重要。

目前國(guó)內(nèi)采用的檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn)是GB/T 18801-2008《空氣凈化器》，該標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定了空氣凈化器的主要性能參數(shù)：潔凈空氣量、凈化效率、凈化能效、自然衰減系數(shù)和總衰減系數(shù)，并詳細(xì)介紹了空氣凈化器性能參數(shù)的試驗(yàn)方法和標(biāo)準(zhǔn)計(jì)算公式?？諝鈨艋餍阅軠y(cè)試主要有：固態(tài)污染物測(cè)試、氣態(tài)污染物測(cè)試、臭氧測(cè)試、壽命測(cè)試等測(cè)試種類。性能測(cè)試主要用來判定空氣凈化器在規(guī)定時(shí)間內(nèi)清除污染物的能力。

圖1 主界面

圖2 曲線顯示界面

圖3 實(shí)驗(yàn)選擇對(duì)話框

1.3 背景分析

目前國(guó)內(nèi)測(cè)試空氣凈化器的試驗(yàn)，大多數(shù)為手動(dòng)計(jì)數(shù)，進(jìn)而計(jì)算空氣凈化量等性能參數(shù)，或者通過儀器記錄數(shù)據(jù)，試驗(yàn)結(jié)束后通過導(dǎo)出數(shù)據(jù)，再進(jìn)行人工計(jì)算。以上兩種測(cè)試方法主要有以下缺點(diǎn)：（1）由于人工手動(dòng)計(jì)數(shù)，試驗(yàn)間隔的不均勻性對(duì)最終計(jì)算值的精度將產(chǎn)生影響；（2）甲醛等污染物的去除能力測(cè)試，污染物本身對(duì)試驗(yàn)員傷害比較大，試驗(yàn)員需要配備專業(yè)的防護(hù)服，實(shí)驗(yàn)操作的危險(xiǎn)系數(shù)增大；（3）試驗(yàn)過程中需要記錄多組數(shù)據(jù)，大大增加了人員投入，效率較低；（4）有些空氣凈化器需要手動(dòng)開啟，試驗(yàn)員需要進(jìn)入試驗(yàn)艙內(nèi)，整個(gè)過程中會(huì)影響到試驗(yàn)艙內(nèi)的濃度平穩(wěn)，影響測(cè)試結(jié)果的準(zhǔn)確性；（5）由于不能實(shí)時(shí)監(jiān)控試驗(yàn)數(shù)據(jù)，有時(shí)候出現(xiàn)不符合試驗(yàn)的情況，試驗(yàn)員只能在本次試驗(yàn)完成后才能知道，嚴(yán)重浪費(fèi)時(shí)間，影響試驗(yàn)員工作效率。針對(duì)以上缺點(diǎn)，我們開發(fā)了一款上位機(jī)實(shí)時(shí)監(jiān)控的測(cè)試軟件，通過該軟件與試驗(yàn)設(shè)備實(shí)時(shí)通訊，試驗(yàn)員能夠在辦公室內(nèi)實(shí)時(shí)監(jiān)控、記錄、處理試驗(yàn)數(shù)據(jù)，大大減輕實(shí)驗(yàn)員的時(shí)間投入，保證試驗(yàn)過程的安全性，提高測(cè)試結(jié)果的可靠性。

本軟件主要使用LabVIEW編程工具，通過與試驗(yàn)測(cè)試設(shè)備的實(shí)時(shí)通訊，讀取和記錄試驗(yàn)艙中污染源濃度、溫度、濕度、試驗(yàn)機(jī)的功率、電壓、電流等試驗(yàn)數(shù)據(jù)，實(shí)時(shí)判斷試驗(yàn)過程，生成合適的試驗(yàn)報(bào)告，通過曲線顯示和表格顯示，試驗(yàn)員可以看到整個(gè)試驗(yàn)過程中的數(shù)據(jù)變化趨勢(shì)。軟件操作簡(jiǎn)單、性能穩(wěn)定可靠。

本試驗(yàn)軟件主要用于測(cè)試空氣凈化器針對(duì)0.3μm以上顆粒物、PM2.5和甲醛的去除能力以及臭氧濃度試驗(yàn)。

2 軟件操作說明

2.1 軟件界面

軟件分為主界面、曲線顯示和歷史曲線共3個(gè)界面。啟動(dòng)空氣凈化器測(cè)試軟件，進(jìn)入主測(cè)試界面，如圖1所示。

2.1.1 主界面

主界面主要包含實(shí)時(shí)顯示區(qū)、操作按鈕區(qū)、試驗(yàn)數(shù)據(jù)表格顯示區(qū)、試驗(yàn)計(jì)算結(jié)果區(qū)以及試驗(yàn)狀態(tài)區(qū)五大部分。各部分的功能如下：

（1）實(shí)時(shí)顯示區(qū)能夠?qū)崟r(shí)顯示試驗(yàn)日期、工況參數(shù)、被測(cè)機(jī)電參數(shù)等；

（2）操作按鈕區(qū)用來進(jìn)行試驗(yàn)過程中的各相操作，根據(jù)測(cè)試需求選擇按鈕即可實(shí)現(xiàn)；

（3）試驗(yàn)數(shù)據(jù)表格顯示區(qū)可以在線顯示不同試驗(yàn)的測(cè)試數(shù)據(jù)；

（4）試驗(yàn)計(jì)算結(jié)果區(qū)將顯示試驗(yàn)計(jì)算數(shù)據(jù)，能夠方便快捷的查看測(cè)試結(jié)果；

（5）試驗(yàn)狀態(tài)區(qū)能顯示當(dāng)前試驗(yàn)狀態(tài)。

2.1.2 曲線顯示界面

曲線顯示區(qū)能夠?qū)⒏黜?xiàng)測(cè)試數(shù)據(jù)以曲線的形式顯示出來，并根據(jù)測(cè)試需求進(jìn)行相應(yīng)的選擇和設(shè)置，曲線顯示界面如圖2所示。

2.1.3 歷史曲線界面

歷史曲線界面的操作與曲線顯示界面一致，能夠?qū)v史數(shù)據(jù)以曲線的形式顯示出來。

圖4 參數(shù)配置對(duì)話框

2.2 試驗(yàn)操作

測(cè)試軟件滿足四類測(cè)試需求：PM2.5測(cè)試（TSI 8530）、0.3μm以上顆粒物測(cè)試（TSI 9306）、甲醛測(cè)試和臭氧測(cè)試；其中0.3μm以上測(cè)試和PM2.5測(cè)試以及甲醛測(cè)試操作試驗(yàn)原理及步驟相同，下面以甲醛測(cè)試及臭氧濃度測(cè)試為例進(jìn)行說明。

圖5 參數(shù)輸入完成提示框

圖6 軟件試驗(yàn)分支圖示

圖7 通訊框圖示例

圖8 濃度判定框圖

2.2.1 甲醛去除能力測(cè)試

啟動(dòng)測(cè)試軟件，點(diǎn)擊【開始測(cè)試】按鈕彈出如圖3所示對(duì)話框。

進(jìn)行試驗(yàn)選擇，請(qǐng)先選擇進(jìn)行顆粒物試驗(yàn)還是氣體試驗(yàn)，然后選擇相應(yīng)的試驗(yàn)儀器或試驗(yàn)類型；本次試驗(yàn)選擇【氣體試驗(yàn)】+【甲醛測(cè)試】，然后點(diǎn)擊【OK】，進(jìn)入下一個(gè)參數(shù)配置對(duì)話框，如圖4。

將相應(yīng)參數(shù)設(shè)置完成之后，按照標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的測(cè)試程序開展試驗(yàn)即可。

2.2.2 臭氧濃度測(cè)試

在本次試驗(yàn)中選擇【氣體試驗(yàn)】+【臭氧試驗(yàn)】，將試驗(yàn)參數(shù)輸入完畢后彈出如圖5所示提示框。然后根據(jù)軟件提示進(jìn)行下一步操作，即可完成臭氧濃度測(cè)試。測(cè)試結(jié)果將實(shí)時(shí)顯示在軟件界面上。

2.2.3 退出

測(cè)試完成之后，點(diǎn)擊【退出】按鈕，軟件運(yùn)行停止。

2.3 程序簡(jiǎn)介

針對(duì)空氣凈化器自然衰減和總衰減試驗(yàn)兩個(gè)不同的試驗(yàn)過程，軟件主要采用狀態(tài)機(jī)編程框架；主要工作狀態(tài)由：初始化狀態(tài)、參數(shù)配置狀態(tài)、數(shù)據(jù)采集狀態(tài)和數(shù)據(jù)處理狀態(tài)組成；可以選擇不同的試驗(yàn)類型，試驗(yàn)方式，軟件可以自動(dòng)識(shí)別測(cè)試儀器，進(jìn)行數(shù)據(jù)采集通訊。本軟件試驗(yàn)分支如圖6所示。

針對(duì)試驗(yàn)員手動(dòng)開啟空氣凈化器的情況，軟件默認(rèn)狀態(tài)下，以開機(jī)后5秒鐘采集數(shù)據(jù)為初始濃度，盡量保證數(shù)據(jù)的真實(shí)性可靠性；為了排除通訊干擾造成的數(shù)據(jù)損失，采用連續(xù)讀取方式直至讀到正確的數(shù)據(jù)，程序框圖如圖7所示。

試驗(yàn)過程中，需要實(shí)時(shí)判斷實(shí)時(shí)濃度是否符合要求，以及試驗(yàn)機(jī)的運(yùn)行狀況，判斷程序如圖8所示。

軟件通過調(diào)用VC生成的動(dòng)態(tài)鏈接庫，計(jì)算衰減系數(shù)，大大提高了軟件計(jì)算速度?？傊?，軟件通過LabVIEW開發(fā)環(huán)境，中間運(yùn)用VC生成動(dòng)態(tài)鏈接庫，通過軟件之間的接口，揚(yáng)長(zhǎng)避短，盡最大可能地讓軟件更人性化，簡(jiǎn)潔化。

3 總結(jié)

本文主要描述了通過LabVIEW開發(fā)出的空氣凈化器測(cè)試軟件，該軟件根據(jù)目前國(guó)標(biāo)要求，能夠使試驗(yàn)員通過簡(jiǎn)單操作完成空氣凈化器測(cè)試及數(shù)據(jù)處理。LabVIEW是圖形化編程工具，程序員能夠通過LabVIEW快速開發(fā)出適合用戶需要的軟件，本軟件的主要難點(diǎn)是試驗(yàn)測(cè)試過程中的各個(gè)不同狀態(tài)之間的轉(zhuǎn)換。隨著NI公司的大力宣傳以及LabVIEW編程工具不可替代的優(yōu)勢(shì)，LabVIEW將會(huì)在中國(guó)試驗(yàn)室軟件測(cè)試市場(chǎng)上占有重要地位。

[1] GB/T 18801-2008, 空氣凈化器.

[2] GB 4706.45-2009, 家用和類似用途電器的安全 空氣凈化器的特殊要求.

Application of LabVIEW in the performance test of air cleaner

LING Fei1FAN Naichong2GE Feng1WU Xiaolei1
（1.National Center for Supervision & Inspection of household Electric Application Product Quality Hefei 230088；2.Beijing Chearizhirui Beijing 100053）

As air cleaners become more and more common, air cleaner performance testing becomes important. In view of the air cleaner test problems, we use LabVIEW software development, which makes the tester in the air cleaner removal particles, PM2.5 and formaldehyde and ozone concentration test is more simple and easy to operate. The tester only needs to set up the software, can replace the traditional air cleaner testing in a large number of work, after verification of the software to get the test of the agreement.

Air cleaner; LabVIEW; Test