小型人工气候室的设计与开发

摘要

热湿舒适性的测量是表征织物和服装舒适性的重要方法，服装拥有良好的热湿舒适性可以让穿着者更加舒适。目前对于织物和服装热湿舒适性测量仪器普遍存在不能实现同时进行温度、湿度以及风速在大范围高精度的情况下进行调节的测量，所以本论文针对温度、湿度以及风速的性能指标结合热湿舒适性测量的要求进行小型人工气候室的设计与开发。
　　论文介绍了国内外热阻和湿阻测量仪器的研究背景和现状，总体来看热阻和湿阻测量仪器发展的还不是很完善，测试仪器只能完成单独的热阻或者湿阻测试，少量的测试仪器可以完成热湿阻同时测试，目前热湿舒适性测试仪器发展的趋势是利用暖体假人测试。结合热湿阻测量仪器发展的需求提出本论文所研究的小型人工气候室测量仪器的性能指标:温度在-40～60℃，精确度±0.5℃，分辨率0.01℃;湿度在20～98％RH，精确度±3％RH，分辨率0.01％RH;风速0～11 m/s，精确度±0.5 m/s，分辨率0.01m/s的范围内可调节。基于Solid Works2012三维设计软件对小型人工气候室进行机械结构设计，对其中出风口和测试室部分运用ANSYS Fluent15.0流体模拟，优化其机械结构使气候室内的空气流动更加均匀。控制系统软件在VS2013平台上利用C++ MFC进行界面化编程，实现温度、湿度和风速数据的采集，结合PID算法完成对温度、湿度和风速的精确控制，数据的波动以曲线和数字的形式动态显示，实验结果多选择性以数据表格或报表的形式保存。
　　基于该小型人工气候室，开展了仪器的温度、湿度和风速控制实验。验证了仪器的测量精度、稳定性、可靠性等关键性能指标，实验过程中实现了数据的采集和处理，得到的结果准确。达到了仪器的设计要求，可以应用于织物和服装的热湿舒适性测试。

目录

声明

摘要

第一章 绪论

1．1 研究背景与意义

1．2 研究方法和发展现状

1．3 本论文的主要研究目的和研究内容

1．3．1 研究目的

1．3．2 研究内容

第二章 系统分析和总体结构设计

2．1 性能指标

2．2 热湿阻测试原理

2．2．1 热阻测试

2．2．2 湿阻测试

2．3 系统总体结构

2．3．1 机械结构设计

2．3．2 硬件设计概要

2．3．3 软件设计概要

第三章 系统硬件的设计

3．1 硬件选型

3．1．1 控制系统主控板的设计

3．1．2 环境采集系统硬件的设计

3．1．3 制冷系统硬件的选型

3．1．4 制热系统硬件的选型

3．1．5 加湿系统硬件的设计

3．1．6 风场系统硬件的设计

3．2 硬件电路的设计

3．2．1 小型人工气候室总体硬件结构图

3．2．2 主体的接线图

3．2．3 ADAM-4015-CE模块接线图

3．2．4 ADAM 4017+ CE模块接线图

3．2．5 PCI-1730 DB37端子板接线图

3．2．6 压缩机和风机接线图

3．2．7 MB4AI4AO模拟量输入输出模块

第四章 系统软件设计

4．1 软件开发环境介绍

4．2 控制系统软件的总体设计

4．3 织物测试界面设计

4．3．1 测试环境的设定

4．3．2 RS485串口通信

4．2．3 实时数据曲线显示

4．2．4 数据的保存

4．2．5 打印测试报表

4．4 服装测试界面

4．5 其它测试界面

第五章 系统总体运行

5．1 性能指标测试

5．1．1 精确度

5．1．2 稳定性

5．2 控制系统软件优化

第六章 总结与展望

6．1 总结

6．2 展望

参考文献

发表论文和参加科研情况说明

附录

致谢