CN110686824B - 智能面罩用排风装置管网阻力的测试方法 - Google Patents

智能面罩用排风装置管网阻力的测试方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及个人防护装置控制方法领域，提供了一种智能面罩用排风装置管网阻力的测试方法，包括以下步骤：S1、智能面罩使用时，测得排风装置在不同运动模式下的电流和转速；S2、对单独的排风装置进行转速调节，利用气动性能检测装置通过改变负载的方式获得排风装置在不同转速下的压力‑流量曲线和电流‑流量曲线；S3、将压力‑流量曲线和电流‑流量曲线结合起来，通过多点拟合法绘制出智能面罩用排风装置的管网阻力曲线。通过该方法获得管网阻力曲线后，可确定排风装置在任何呼吸状态下的工作流量和压力，从而为不同工作模式下排风装置的选型提供技术参数或者为排风装置的气动设计提供设计目标。

Description

智能面罩用排风装置管网阻力的测试方法
技术领域
本发明涉及个人防护装置控制方法领域，更具体地说，涉及一种智能面罩用排风装置管网阻力的测试方法。
背景技术
随着空气中雾霾和污染的恶化，智能面罩得到了越来越多消费者的青睐。目前市场上智能面罩的选型均采用人体感受的方式，即通过人在不同的运动模式下感受是否呼吸顺畅来衡量排风装置的排风量是否满足人体的需求，这种感觉因人体差异往往结果不尽相同，从而对排风装置的选型及设计优化造成困扰。
因此需要一种新的智能面罩用排风装置管网阻力测试方法，在获得了管网阻力曲线和所需工作流量的前提下，可确定排风装置在任何呼吸状态下的工作压力，从而为不同工作模式下排风装置的选型提供技术参数或者为排风装置的气动设计提供设计目标。
发明内容
本发明的目的在于提供一种智能面罩用排风装置管网阻力测试方法，旨在解决现有技术中针对不同的面罩佩戴者或不同用途下排风装置选型困难的问题。
本发明提供了一种智能面罩用排风装置管网阻力测试方法，所述方法包括以下步骤：
S1、智能面罩使用时，测得排风装置在不同运动模式下的电流和转速；
S2、对单独的排风装置进行转速调节，利用气动性能检测装置通过改变负载的方式获得排风装置在不同转速下的压力-流量曲线和电流-流量曲线；
S3、将压力-流量曲线和电流-流量曲线结合起来，通过多点拟合法绘制出智能面罩用排风装置的管网阻力曲线。
进一步地，所述S1包括以下步骤：
S11、通过电流测试仪和转速测试仪测量使用者在n种运动模式下排风装置的转速(N1、N2、N3…Nn)和对应的电流(A1、A2、A3…An)。
进一步地，所述转速(N1、N2、N3…Nn)和对应的电流(A1、A2、A3…An)均为保持所述运动模式下2min内进行15次呼气采样的平均值。
进一步地，所述S2包括以下步骤：
S21、对单独的排风装置通过调节升降压电路改变电机频率的方式实现转速N1、N2、N3…Nn调节；
S22、利用气动性能检测装置测试排风装置分别在定转速N1、N2、N3…Nn下压力P、电流A和流量Q的变化，以Q为横坐标，P、A为纵坐标，描绘出n种转速下的P-Q曲线和A-Q曲线。
进一步地，所述S3包括以下步骤：
S31、A-Q曲线中电流为A1、A2、A3…An时所对应的流量为Q1、Q2、Q3…Qn，从而获得P-Q曲线中的拟合点B1(Q1，P1)、B2(Q2，P2)、B3(Q3，P3)…Bn(Qn，Pn)；
S32、连接B1、B2、B3……Bn，获得管网阻力曲线。
进一步地，所述n≥3。
进一步地，所述气动性能检测装置为风洞测试仪。
进一步地，所述运动模式包括但不限于静坐、慢走、慢跑、快跑。
本发明智能面罩用排风装置管网阻力测试方法，通过多点拟合法绘制出智能面罩用排风装置的管网阻力曲线，在获得了管网阻力曲线和所需工作流量的前提下，可确定排风装置在任何呼吸状态下的工作压力，从而为不同工作模式下排风装置的选型提供技术参数或者为排风装置的气动设计提供设计目标。
附图说明
图1为本发明第一实施例中智能面罩用排风装置管网阻力测试的具体步骤。
图2为本发明第一实施例中智能面罩用排风装置在转速N1下的P(Pa)-Q曲线和A(mA)-Q曲线。
图3是本发明第一实施例中智能面罩用排风装置在转速N2下的P(Pa)-Q曲线和A(mA)-Q曲线。
图4是本发明第一实施例中智能面罩用排风装置在转速N3下的P(Pa)-Q曲线和A(mA)-Q曲线。
图5是本发明第一实施例中管网阻力曲线拟合图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。
本说明书中，术语“管网”是指通风机所工作的***，包括通风管道及其附件，如过滤器、换热器、调节器、调节阀等的总和；“管网阻力”是指通风机通风管道及其附件，如过滤器、换热器、调节器、调节阀等阻力的总称；每一种管网都有自己的特性曲线，即为“管网阻力曲线”。
本发明第一实施方式提供了一种智能面罩用排风装置管网阻力的测试方法，所述方法包括以下步骤：
S1、智能面罩使用时，测得排风装置在不同运动模式下的电流和转速；
S2、对单独的排风装置进行转速调节，利用气动性能检测装置通过改变负载的方式获得排风装置在不同转速下的压力-流量曲线和电流-流量曲线；
S3、将压力-流量曲线和电流-流量曲线结合起来，通过多点拟合法绘制出智能面罩用排风装置的管网阻力曲线。
本实施例中，通过多点拟合法绘制出智能面罩用排风装置的管网阻力曲线，在获得了管网阻力曲线和所需工作流量的前提下，可确定排风装置在任何呼吸状态下的工作压力，从而为不同工作模式下排风装置的选型提供技术参数或者为排风装置的气动设计提供设计目标。
本实施例中，由于各个年龄段的人群在不同运动模式下的呼吸量是已知的(见下表：我国居民短期呼吸量参照表)，因此即可获得排风装置的工作流量数据。
Figure GDA0002957667580000031
图1示出了智能面罩用排风装置管网阻力测试的具体步骤。
首先在额定电压下，通过电流测试仪和转速测试仪测得使用者在第一运动模式下排风装置的电流为A1，转速为N1，然后取下排风装置，通过调节升降压电路改变电机频率的方式将其转速调节为N1，利用风洞测试仪通过改变负载的方式获得排风装置在转速N1下压力P和流量Q、电流A和流量Q的变化，以Q为横坐标，P、A为纵坐标，描绘出转速N1下的P(Pa)-Q曲线和A(mA)-Q曲线(如图2所示)。当电流为A1时，排风装置的流量为Q1，此时对应的压力为P1，在P(Pa)-Q曲线上所处的位置为拟合点B1。
额定电压不变，通过电流测试仪和转速测试仪测得使用者在第二运动模式下排风装置的电流为A2，转速为N2，然后取下排风装置，通过调节升降压电路改变电机频率的方式将其转速调节为N2，利用风洞测试仪通过改变负载的方式获得排风装置在转速N2下压力P和流量Q、电流A和流量Q的变化，以Q为横坐标，P、A为纵坐标，描绘出转速N2下的P(Pa)-Q曲线和A(mA)-Q曲线(如图3所示)。当电流为A2时，排风装置的流量为Q2，此时对应的压力为P2，在P(Pa)-Q曲线上所处的位置为拟合点B2。
额定电压不变，通过电流测试仪和转速测试仪测得使用者在第三运动模式下排风装置的电流为A3，转速为N3，然后取下排风装置，通过调节升降压电路改变电机频率的方式将其转速调节为N3，利用风洞测试仪通过改变负载的方式获得排风装置在转速N3下压力P和流量Q、电流A和流量Q的变化，以Q为横坐标，P、A为纵坐标，描绘出转速N3下的P(Pa)-Q曲线和A(mA)-Q曲线(如图4所示)。当电流为A3时，排风装置的流量为Q3，此时对应的压力为P3，在P(Pa)-Q曲线上所处的位置为拟合点B3。
最后，连接B1、B2、B3，获得一抛物线曲线(如图5所示)，该曲线即为管网阻力曲线。
需要说明的是，第一运动模式中测得的电流A1和转速N1、第二运动模式中测得的电流A2和转速N2、第三运动模式中测得的电流A3和转速N3均为面罩使用者在保持所述运动模式2min内进行15次呼气采样的平均值。
第一运动模式、第二运动模式和第三运动模式可以是静坐、慢走、快跑、登山、骑行等等，为了使最终获得的管网阻力曲线更加准确，三种运动模式下排风装置的转速要有较大的差异。
为了完整的绘制出管网阻力曲线，至少需要选择三种以上的运动模式，每种运动模式下测得一种转速和电流。理论上选择的运动模式越多，获得的拟合点越多，绘制的管网阻力曲线越精确。本实施例中，为了简化步骤，选了三个运动模式，即通过三点拟合的方法获得管网阻力曲线。
获得管网阻力曲线后，可获得面罩佩戴者在固定运动模式(慢走、快走、快跑等)下排风装置的工作压力和流量数据，以此为参数设计出相应的带有排风装置的面罩，同时在排风装置上设置几个档位，每个档位对应一种运动模式，当佩戴者处于某一运动模式时，将排风装置调到相应的档位，即可使面罩佩戴者获得较好的呼吸体验，方便且节省资源。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种智能面罩用排风装置管网阻力的测试方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：
S1、智能面罩使用时，测得排风装置在不同运动模式下的电流和转速；
S2、对单独的排风装置进行转速调节，利用气动性能检测装置通过改变负载的方式获得排风装置在不同转速下的压力-流量曲线和电流-流量曲线；
S3、将压力-流量曲线和电流-流量曲线结合起来，通过多点拟合法绘制出智能面罩用排风装置的管网阻力曲线。
2.根据权利要求1所述的智能面罩用排风装置管网阻力的测试方法，其特征在于，所述S1包括以下步骤：
S11、通过电流测试仪和转速测试仪测量使用者在n种运动模式下排风装置的转速N1、N2、N3…Nn和对应的电流A1、A2、A3…An。
3.根据权利要求2所述的智能面罩用排风装置管网阻力的测试方法，其特征在于，所述转速N1、N2、N3…Nn和对应的电流A1、A2、A3…An均为保持所述运动模式下2min内进行15次呼气采样的平均值。
4.根据权利要求1所述的智能面罩用排风装置管网阻力的测试方法，其特征在于，所述S2包括以下步骤：
S21、对单独的排风装置通过调节升降压电路改变电机频率的方式实现转速N1、N2、N3…Nn调节；
S22、利用气动性能检测装置测试排风装置分别在定转速N1、N2、N3…Nn下压力P、电流A和流量Q的变化，以Q为横坐标，P、A为纵坐标，描绘出n种转速下的P-Q曲线和A-Q曲线。
5.根据权利要求1所述的智能面罩用排风装置管网阻力的测试方法，其特征在于，所述S3包括以下步骤：
S31、电流-流量曲线中电流为A1、A2、A3…An时所对应的流量为Q1、Q2、Q3…Qn，从而获得压力-流量曲线中的拟合点B1(Q1，P1)、B2(Q2，P2)、B3(Q3，P3)…Bn(Qn，Pn)；
S32、连接B1、B2、B3……Bn，获得管网阻力曲线。
6.根据权利要求2所述的智能面罩用排风装置管网阻力的测试方法，其特征在于，所述n≥3。
7.根据权利要求1所述的智能面罩用排风装置管网阻力的测试方法，其特征在于，所述运动模式包括静坐、慢走、慢跑、快跑。
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