摘要：本文对基于LabVIEW虚拟仪器技术及线性插值理论，釆用红外线气体分析仪以及可编程控制器，设计能自学习经验数据进行插值运算，并精确控制测试气体浓度的检测系统进行试验研究。
关键词：一氧化碳报警器；LabVIEW；可编程控制器线性插值
1原理
试验控制程序采用线性插值函数，利用前面试验的经验数据推检测下一次试验所需的参数，并且把本次试验数据存入经验数组，作为下次试验依据。通过实验设定选定合适的经验数组长度，使检测系统达到合适的鲁棒性与快速适用性。
2实验系统与试验
EN50291-1及UL2034标准所规定没的检测浓度要求如表2-1所示，两份标准所规定的一氧化碳气体浓度检测点有所差异。为了实验方便，选定三个浓度点进行实验和评估，分别为30ppm±3ppm，150ppm±5ppm，400ppm±10ppm，这个三个检测点的误差范围比较小，相对而言控制精度要求更高。
表2-1检测气体标准要求
检测气体
一氧化碳浓度(EN50291)
一氧化碳浓度(UL2034)
A
10±5ppm
30±3ppm
B
33±3ppm
70±5ppm
C
55±5ppm
150±5ppm
D
110±10ppm
400±10ppm
E
330±30ppm
F
5000±100ppm
为了减少系统学习时间，可以根据箱体体积，气体流量，标准气体浓度计算大约的注气时间，并将此数据作为初始数据记录到系统中，由于只是粗略计算，没有考虑各参数的误差，及外界的影响，由此初始数据计算得到的第一次注入一氧化碳所得检测气体量往往超出检测所要求的范围，检测结果无效。这时系统可以根据第一次真实检测所得的经验数据进行推算下一次所需的注气时间，这一次由于有上一次的真实经验数据，所得结果应当会更加接近所需要检测浓度范围。依此类推，系统进行多次学习后，可以得到更多的经验数据，并精确实现所需的检测气体浓度。按照如上的理论设想，制定如下实验步骤来验证系统结果：
第一步，设定系统初值：根据不同检测气体浓度与注入时间的计算值确认两个参考点。
表2-2初始设定浓度与注气时间值
检测气体浓度
箱体体积
气体流量
标准浓度
注气时间计算值
0ppm
30L
10L/min
10%
0ms
400ppm
30L
10L/min
10%
720ms
第二步，设定检测浓度为400PPm，由系统根据参考值，进行插值计算得到所需注气时间，执行程序，系统控制电磁阀开启相应时间，记录注气开始到检测气体稳定的所需时间，以及稳定后的检测气体实验浓度。点击记录，存储这一组实验数据。第三步，重复第二步，直到检测气体浓度到过400±10ppm范围，记录实验次数以及数据。此时系统完成初步学习，可以一氧化碳报警器在400ppm气体浓度的检测。
第四步，为了进一步观察系统的稳定性及长期检测中最小误差，重复第二步，记录实验次数以及数据，验证系统稳定性及控制精度。
第五步，设定检测浓度为150ppm，由系统根据前面经验值，进行插值计算得到所需注气时间，执行程序，系统控制电磁阀开启相应时间，记录注气开始到检测气体稳定的所需时间，以及稳定后的检测气体实验浓度。点击记录，存储这一组实验数据。
第六步，设定检测浓度为30ppm，重复第五步操作。
完成以上400ppm，150ppm，30ppm三个基本检测点的验证，能够得到一氧化碳检测浓度控制的准确度，实现不同浓度检测气体的时间，达到不同检测气体浓度所需要的学习次数的重要结果。
经上述实验过程，得到表2-3实验结果。
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表2-3实验结果
实验次数
设定浓度
目标范围
实际浓度
有效检测
注气时间
1
400ppm
400±l0ppm
350ppm
否
40s
2
400ppm
400±10ppm
393ppm
是
50s
3
400ppm
400±l0ppm
398ppm
是
50s
4
400ppm
400±l0ppm
400ppm
是
50s
5
400ppm
400±l0ppm
402ppm
是
50s
6
400ppm
400±l0ppm
401ppm
是
50s
7
400ppm
400±l0ppm
401ppm
是
50s
8
150ppm
150±5ppm
143ppm
否
45s
9
150ppm
150±5ppm
149ppm
是
45s
10
150ppm
150±5ppm
149ppm
是
45s
11
30ppm
30±3ppm
31ppm
是
40s
12
30ppm
30±3ppm
32ppm
是
40s
3结果分析从实验结果可以看出，对系统进行简单设置，系统可以进行首次注气，并通过首次注入气体的所得经验数据进行学习，经过1-2次学习后，可使检测气体浓度到目标范围。
4结语
根据标准要求选定了三个典型检测气体对系统的控制的标准度，实现不同浓度检测气体的时间，以及达到不同检测气体浓度所需要的学习次数进行实验验证，整个自控系统实现了既定的标准要求，满足实验室检测要求。
论文作者:李竹芳 王光威 郗智伟 吕培欣 王晨 刘晓东
论文发表刊物:《知识-力量》2019年10月45期
论文发表时间:2019/10/18
标签：浓度论文; 气体论文; 氧化碳论文; 系统论文; 时间论文; 数据论文; 所需论文; 《知识-力量》2019年10月45期论文;