專(zhuān)利名稱(chēng)：貯氫材料性能測(cè)試計(jì)算機(jī)控制裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種材料性能測(cè)試技術(shù)，特別是一種裝有計(jì)算機(jī)程序的貯氫材料性能測(cè)試計(jì)算機(jī)控制裝置。
背景技術(shù)：
目前，隨著化石能源枯竭的日益臨近及人類(lèi)對(duì)清潔環(huán)境的追求，氫能將會(huì)起著越來(lái)越重要的作用。近年來(lái)，各國(guó)政府競(jìng)相投巨資用于氫能利用相關(guān)技術(shù)的研究。從目前的技術(shù)發(fā)展看來(lái)，氫的儲(chǔ)運(yùn)是氫能利用技術(shù)瓶頸之一。其中，高性能貯氫材料的研究是目前的研究熱點(diǎn)。貯氫材料的研究過(guò)程中需要不斷地對(duì)材料相關(guān)的性能參數(shù)進(jìn)亍測(cè)量與評(píng)估。這些參數(shù)包括 反應(yīng)焓、 反應(yīng)熵、反應(yīng)的平衡壓Peq、平臺(tái)寬度、平臺(tái)斜率dInP/d(H/M)、滯后系數(shù)In(Pa/Pd)、反應(yīng)速率、吸放氫循環(huán)粉化后的粒徑分布及其對(duì)反應(yīng)的平臺(tái)壓、平臺(tái)寬度、平臺(tái)滯后、吸放氫速率的影響等。但是現(xiàn)有的貯氫測(cè)試裝置自動(dòng)化程度不高，基本上都是手動(dòng)測(cè)試裝置，測(cè)量參數(shù)單一，系統(tǒng)的靈活性差，精確度不高，有的即使配有計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)也只能實(shí)現(xiàn)部分組成設(shè)備的計(jì)算機(jī)控制，自動(dòng)化程度較低，抗干擾能力差，而且，設(shè)備的計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)大多采用工控機(jī)、可編程控制器等組成控制系統(tǒng)，硬件成本高。《稀有金屬》，1997，21(1)，貯氫合金PCT曲線的簡(jiǎn)易測(cè)定，報(bào)道的試驗(yàn)設(shè)備為手動(dòng)裝置，沒(méi)有配置任何計(jì)算機(jī)測(cè)控裝置?！吨袊?guó)有色金屬學(xué)報(bào)》，2003，13(3)，儲(chǔ)氫材料性能測(cè)試裝置及應(yīng)用，報(bào)道的試驗(yàn)設(shè)備雖然采用電腦進(jìn)行數(shù)據(jù)采集，但是仍為手動(dòng)裝置，而且不能用于貯氫材料的壽命測(cè)試。另外，在軟件方面，程序設(shè)計(jì)大多采用DOS下編程，人機(jī)交互界面不夠友好，擴(kuò)展性、移植性及通用性較差。
實(shí)用新型內(nèi)容為了克服上述不足，本實(shí)用新型的目的在于提供一種自動(dòng)化程度高、測(cè)量參數(shù)全、測(cè)量精度高、成本低、具有友好界面，用戶可自定義的裝有計(jì)算機(jī)程序的貯氫材料性能測(cè)試計(jì)算機(jī)控制裝置。
本實(shí)用新型的目的是通過(guò)以下技術(shù)方案來(lái)實(shí)現(xiàn)的由帶有控制程序的計(jì)算機(jī)主機(jī)、多功能數(shù)據(jù)采集卡、數(shù)據(jù)傳輸電纜、屏蔽導(dǎo)線、信號(hào)調(diào)理模塊、控制柜、繼電器、二極管、LED、開(kāi)關(guān)電源、智能顯示控制儀、蜂鳴器、計(jì)數(shù)繼電器、電容、電動(dòng)閥、電磁閥、溫度變送器、壓力變送器組成；所述信號(hào)調(diào)理模塊由精密電阻器、固態(tài)繼電器、續(xù)流二級(jí)管、電解電容組成；其中，信號(hào)調(diào)理模塊模擬量輸入部分又由精密電阻器和電解電容并聯(lián)構(gòu)成，其數(shù)字輸出部分主要由固態(tài)繼電器、繼電器線圈、續(xù)流二級(jí)管構(gòu)成，繼電器線圈并聯(lián)續(xù)流二極管，在多功能數(shù)據(jù)采集卡的數(shù)字輸出端和數(shù)字地并聯(lián)一固態(tài)繼電器，繼電器線圈的通斷電由固態(tài)繼電器控制。其中多功能數(shù)據(jù)采集卡通過(guò)插入計(jì)算機(jī)主機(jī)的PCI插槽與計(jì)算機(jī)主機(jī)連接，然后多功能數(shù)據(jù)采集卡通過(guò)連接端口，數(shù)據(jù)傳輸電纜與信號(hào)調(diào)理模塊的68針端口連接，然后電動(dòng)閥、電磁閥通過(guò)屏蔽導(dǎo)線與繼電器輸出端相連，繼電器輸入端通過(guò)屏蔽導(dǎo)線與信號(hào)調(diào)理模塊數(shù)字輸出部分端子相連接；另外，信號(hào)調(diào)理模塊數(shù)字輸出部分還與開(kāi)關(guān)電源的接線端子相連，同時(shí)在繼電器輸入端并聯(lián)反向二級(jí)管。溫度變送器、壓力變送器通過(guò)屏蔽導(dǎo)線與智能顯示控制儀標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)輸入端子連接，從智能顯示控制儀的變送輸出端子引出屏蔽導(dǎo)線與信號(hào)調(diào)理模塊的電流輸入部分的端子板連接，計(jì)數(shù)繼電器的信號(hào)輸入端口通過(guò)屏蔽導(dǎo)線與繼電器相連，計(jì)數(shù)繼電器的繼電器輸出端口與蜂鳴器相連，另外表示不同狀態(tài)的紅綠LED分別與繼電器的輸出端連接。控制程序部分由PCT曲線測(cè)試模塊、溫度和壓力歷史曲線模塊、動(dòng)力學(xué)測(cè)試模塊、循環(huán)壽命測(cè)試模塊和退出模塊組成。
所述的PCT曲線測(cè)試模塊用于實(shí)現(xiàn)對(duì)電動(dòng)閥、電磁閥開(kāi)關(guān)的控制，顯示電動(dòng)閥的當(dāng)前狀態(tài)，顯示相應(yīng)位置處溫度和壓力值；同時(shí)各數(shù)據(jù)可被拷貝到操作系統(tǒng)的剪貼板中，從而被其他應(yīng)用程序調(diào)用，同時(shí)根據(jù)相應(yīng)的計(jì)算公式最終獲得有用的PCT實(shí)驗(yàn)曲線；所述溫度和壓力歷史曲線模塊是由用戶選擇顯示的系統(tǒng)相應(yīng)位置處壓力溫度隨時(shí)間變化的曲線圖；所述動(dòng)力學(xué)測(cè)試模塊通過(guò)控制多功能數(shù)據(jù)采集卡的模數(shù)轉(zhuǎn)換器A/D，模擬量輸入端口獲得相關(guān)溫度壓力值的顯示，另外用戶可定義貯氫材料動(dòng)力學(xué)測(cè)試過(guò)程的采樣時(shí)間間隔和顯示動(dòng)力學(xué)測(cè)試初始時(shí)間和當(dāng)前時(shí)間，采集隨時(shí)間變化的壓力、溫度數(shù)據(jù)并以Excel可調(diào)用的Lab View Measurement文件存儲(chǔ)，同時(shí)根據(jù)相應(yīng)的計(jì)算公式最終獲得有用的動(dòng)力學(xué)測(cè)試曲線；所述循環(huán)壽命測(cè)試模塊控制多功能數(shù)據(jù)采集卡的數(shù)字輸出端口使各電動(dòng)閥、電磁閥按用戶定義的時(shí)間和次數(shù)循環(huán)運(yùn)動(dòng)，顯示當(dāng)前已經(jīng)進(jìn)行的次數(shù)，同步顯示各閥門(mén)的當(dāng)前狀態(tài)，另外顯示該模塊開(kāi)始動(dòng)作的時(shí)間和當(dāng)前時(shí)間；所述退出模塊流程為確認(rèn)對(duì)話框，若為否定回答，置推出標(biāo)志為假信息，當(dāng)退出標(biāo)志為假時(shí)，繼續(xù)運(yùn)行程序；若肯定回答，置退出標(biāo)志為真信息，當(dāng)退出標(biāo)志為真時(shí)，首先置各電動(dòng)閥、電磁閥為關(guān)閉狀態(tài)，然后退出該應(yīng)用程序。
本實(shí)用新型的優(yōu)點(diǎn)和積極效果為1、自動(dòng)化程度高本實(shí)用新型采用計(jì)算機(jī)控制，配以NI PCI-6220低成本多功能數(shù)據(jù)采集卡，可自動(dòng)控制設(shè)備運(yùn)行和數(shù)據(jù)采集。
2、測(cè)量參數(shù)全面本實(shí)用新型可以精確的跟蹤測(cè)量合金氫化的反應(yīng)溫度、室溫溫度、電爐溫度及反應(yīng)過(guò)程的壓力變化。由此，可獲得可靠的合金氫化的PCT曲線、動(dòng)力學(xué)及熱力學(xué)參數(shù)、合金多次吸放氫循環(huán)后的粉化粒徑及粉化對(duì)動(dòng)力學(xué)及熱力學(xué)參數(shù)的影響程度。
3、測(cè)量精度高本實(shí)用新型采用精度為0.1％FS、長(zhǎng)期穩(wěn)定性＜0.1％FS/年的壓力變送器和溫度變送器，以及分辨率為16位多功能數(shù)據(jù)采集卡。
4、成本低本實(shí)用新型采用計(jì)算機(jī)作為輸出和控制終端，以低成本多功能數(shù)據(jù)采集卡實(shí)現(xiàn)高可靠性自動(dòng)化控制。
5、使用靈活性強(qiáng)本實(shí)用新型計(jì)算機(jī)控制設(shè)備具有手動(dòng)、自動(dòng)切換功能，使用靈活性強(qiáng)，可對(duì)時(shí)間間隔參數(shù)、循環(huán)次數(shù)參數(shù)進(jìn)行設(shè)定。
6、具有很好的擴(kuò)展性該系統(tǒng)的控制程序是基于NI的最新軟件平臺(tái)LabView7.1和DAQ7.3板卡驅(qū)動(dòng)程序開(kāi)發(fā)的，因此用戶除使用提供的程序還可以自己開(kāi)發(fā)相關(guān)應(yīng)用程序，以滿足特定測(cè)試的要求。
7、空間占用小本實(shí)用新型采用NI尺寸小巧的多功能數(shù)據(jù)采集卡有利于節(jié)省空間。
8、安全性高本實(shí)用新型配有狀態(tài)顯示LED，及報(bào)警裝置，確保實(shí)驗(yàn)安全進(jìn)行。
9、本實(shí)用新型采用軟件與計(jì)數(shù)繼電器同時(shí)進(jìn)行循環(huán)次數(shù)的計(jì)數(shù)，防止因電網(wǎng)的突然斷電而使重要數(shù)據(jù)丟失。


圖1為本實(shí)用新型的系統(tǒng)原理圖；圖2為本實(shí)用新型硬件系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖；圖3為本實(shí)用新型信號(hào)調(diào)理模塊基本電路原理圖。
圖4為本實(shí)用新型PCT曲線測(cè)試模塊流程圖。
圖5為本實(shí)用新型動(dòng)力學(xué)測(cè)試模塊流程圖。
圖6為本實(shí)用新型循環(huán)壽命測(cè)試模塊流程圖。
圖7為本實(shí)用新型退出模塊流程圖。
圖8為本實(shí)用新型測(cè)試獲得的LaNi5經(jīng)不同循環(huán)次數(shù)后吸放氫PCT曲線。
圖9為本實(shí)用新型測(cè)試獲得的LaNi5吸氫動(dòng)力學(xué)曲線。
圖10為本實(shí)用新型測(cè)試獲得的LaNi5經(jīng)過(guò)300次循環(huán)后合金的粒徑分布圖。
具體實(shí)施方式
以下結(jié)合附圖及實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步詳述如圖1所示，本實(shí)用新型的基本原理是通過(guò)壓力變送器、溫度變送器獲取真實(shí)的壓力及溫度變化并將其轉(zhuǎn)變?yōu)橹绷麟娏餍盘?hào)。該信號(hào)被智能顯示控制儀顯示，同時(shí)變送輸出信號(hào)給多功能數(shù)據(jù)采集卡以便計(jì)算機(jī)進(jìn)行溫度和壓力數(shù)據(jù)的動(dòng)態(tài)采集。智能顯示控制儀變送輸出的電流信號(hào)經(jīng)信號(hào)調(diào)理模塊轉(zhuǎn)變?yōu)槎喙δ軘?shù)據(jù)采集卡可以接受的電壓信號(hào)，同時(shí)對(duì)電壓信號(hào)進(jìn)行必要的低通濾波。另外，信號(hào)調(diào)理模塊又需要將多功能數(shù)據(jù)采集卡低壓低功率的數(shù)字輸出信號(hào)轉(zhuǎn)變?yōu)榭沈?qū)動(dòng)普通繼電器的開(kāi)關(guān)信號(hào)，然后用這些普通繼電器控制電磁閥、電動(dòng)閥的開(kāi)閉，以及狀態(tài)指示LED的通斷和計(jì)數(shù)繼電器的機(jī)械觸點(diǎn)信號(hào)輸入的中間繼電器。計(jì)數(shù)繼電器同時(shí)控制蜂鳴器的通斷電。信號(hào)調(diào)理模塊通過(guò)屏蔽數(shù)據(jù)電纜與多功能數(shù)據(jù)采集卡的輸入輸出接口相連。安裝DAQ7.3板卡驅(qū)動(dòng)程序后，系統(tǒng)會(huì)同時(shí)安裝上基本配置軟件Measurement &Automation Explorer，通過(guò)該軟件對(duì)硬件與計(jì)算機(jī)的之間通訊接口進(jìn)行配置，待調(diào)試正確后通過(guò)LabView 7.1編程環(huán)境進(jìn)行編程形成測(cè)試系統(tǒng)的控制軟件和用戶自定義的測(cè)試軟件。
如圖2所示，本實(shí)用新型硬件部分由帶有控制程序的計(jì)算機(jī)主機(jī)1、多功能數(shù)據(jù)采集卡2、屏蔽數(shù)據(jù)傳輸電纜3、信號(hào)調(diào)理模塊4、智能壓力顯示控制儀5、壓力變送器6、智能溫度顯示控制儀7、溫度變送器8、電容9、蜂鳴器10、計(jì)數(shù)繼電器11、LED 12、電動(dòng)閥13(三個(gè))、中間繼電器線圈14、電磁閥15、單刀雙擲(SPDT)開(kāi)關(guān)16、直流電源17、交流電源18組成，其中計(jì)算機(jī)主機(jī)1與多功能數(shù)據(jù)采集卡2通過(guò)PCI總線進(jìn)行通訊，然后多功能數(shù)據(jù)采集卡2通過(guò)屏蔽電纜3與信號(hào)調(diào)理模塊4的輸入輸出端口連接，壓力變送器6和溫度變送器8通過(guò)屏蔽導(dǎo)線分別與智能壓力顯示控制儀5和智能溫度顯示控制儀7相連，智能壓力、溫度顯示控制儀的電源由直流電源17供給，智能壓力、溫度顯示控制儀的變送輸出與信號(hào)調(diào)理模塊的模擬量輸入(A.I)接口相連，中間繼電器線圈14通過(guò)導(dǎo)線與信號(hào)調(diào)理模塊的數(shù)字輸出相連，同時(shí)繼電器線圈20并聯(lián)續(xù)流二極管19，這些繼電器的電源由另一直流電源17供給。中間繼電器線圈14控制的SPDT開(kāi)關(guān)16分別控制電動(dòng)閥13和電磁閥15的開(kāi)閉，以及狀態(tài)顯示LED 12的亮暗，另外控制計(jì)數(shù)繼電器觸點(diǎn)信號(hào)輸入的中間繼電器線圈14與第三個(gè)電動(dòng)閥13共用一路SPDT開(kāi)關(guān)16，中間繼電器線圈14控制的SPDT開(kāi)關(guān)16兩端并聯(lián)一電容9接入計(jì)數(shù)繼電器11信號(hào)輸入端，同時(shí)計(jì)數(shù)繼電器11的繼電器輸出端接一蜂鳴器10，計(jì)數(shù)繼電器11、蜂鳴器10、狀態(tài)顯示LED 12、電動(dòng)閥13、電磁閥15、中間繼電器線圈14的動(dòng)力源為220V交流電源18供給。本實(shí)施例中多功能數(shù)據(jù)采集卡2可以采用美國(guó)國(guó)家儀器公司生產(chǎn)的PCI-6220數(shù)據(jù)采集卡；本實(shí)施例中信號(hào)調(diào)理模塊4可以采用美國(guó)國(guó)家儀器公司生產(chǎn)的SC-2345信號(hào)調(diào)理模塊；本實(shí)施例中智能壓力顯示控制儀5可以采用上海望源儀表公司生產(chǎn)的WP-C90智能壓力顯示控制儀；本實(shí)施例中智能溫度顯示控制儀7可以采用上海望源儀表有限公司生產(chǎn)的WP602智能溫度顯示控制儀。
如圖3所示，本實(shí)用新型信號(hào)調(diào)理模塊的模擬量輸入基本原理電路是電流信號(hào)通過(guò)精密電阻器21轉(zhuǎn)變?yōu)殡妷盒盘?hào)，另外提供一階RC濾波器濾除電路中的模擬信號(hào)中的噪聲。所述信號(hào)調(diào)理模塊4使用的是固態(tài)繼電器22作為多功能數(shù)據(jù)采集卡2的開(kāi)關(guān)輸出，信號(hào)調(diào)理模塊4模擬量輸入部分又由精密電阻器21和電解電容23并聯(lián)構(gòu)成，其數(shù)字輸出部分主要由固態(tài)繼電器22、繼電器線圈20、續(xù)流二級(jí)管19構(gòu)成，繼電器線圈20并聯(lián)續(xù)流二極管19，數(shù)字量輸出基本原理電路是在多功能數(shù)據(jù)采集卡2的數(shù)字輸出端和數(shù)字地并聯(lián)一固態(tài)繼電器22，繼電器線圈20的通斷電由固態(tài)繼電器22控制。本實(shí)施例中精密電阻器21可以采用南京718廠生產(chǎn)的精度為0.1％的249精密電阻器。
控制程序部分由PCT曲線測(cè)試模塊、溫度和壓力歷史曲線模塊、動(dòng)力學(xué)測(cè)試模塊、循環(huán)壽命測(cè)試模塊和退出模塊組成；計(jì)算機(jī)主機(jī)1通過(guò)多功能數(shù)據(jù)采集卡2模擬量輸入通道采集和模數(shù)轉(zhuǎn)換器A/D采集溫度、壓力信號(hào)。通過(guò)數(shù)字輸出通道D.O控制繼電器，進(jìn)而控制電動(dòng)閥和電磁閥的動(dòng)作，和計(jì)數(shù)繼電器的次數(shù)記錄。
如圖4所示，所述的PCT測(cè)試模塊其流程為首先彈出對(duì)話框確認(rèn)是否已關(guān)閉電動(dòng)閥前的三個(gè)隔膜閥，如果沒(méi)有關(guān)閉則將其關(guān)閉，然后進(jìn)入程序界面，如果已經(jīng)關(guān)閉則直接進(jìn)入程序界面，然后選擇需要打開(kāi)的電動(dòng)閥和電磁閥，接著通過(guò)各閥體上的指示燈表示當(dāng)前電動(dòng)閥的狀態(tài)，然后顯示各位置處溫度、壓力的動(dòng)態(tài)變化值，在需要獲得數(shù)值的溫度、壓力顯示值旁點(diǎn)擊COPY按鈕，則該數(shù)值進(jìn)入系統(tǒng)剪貼板以供其他程序進(jìn)行調(diào)用。
如圖5所示，所述的動(dòng)力學(xué)測(cè)試模塊其流程為首先彈出對(duì)話框確認(rèn)是否已關(guān)閉電動(dòng)閥前的三個(gè)隔膜閥，如果沒(méi)有關(guān)閉則將其關(guān)閉，然后進(jìn)入程序界面，如果已經(jīng)關(guān)閉則直接進(jìn)入程序界面，然后選擇需要進(jìn)行采樣的壓力及溫度變送器，然后填寫(xiě)采樣頻率，點(diǎn)擊START按鈕開(kāi)始采樣，顯示采樣開(kāi)始的時(shí)間和當(dāng)前時(shí)間，點(diǎn)擊STOP按鈕后結(jié)束采樣同時(shí)彈出數(shù)據(jù)存儲(chǔ)對(duì)話框，然后實(shí)驗(yàn)者選擇數(shù)據(jù)存儲(chǔ)路徑，確認(rèn)后以*.lvm的格式存儲(chǔ)數(shù)據(jù)，然后程序結(jié)束。
如圖6所示，所述的循環(huán)壽命測(cè)試模塊流程為首先彈出一對(duì)話框確定是否更改默認(rèn)的循環(huán)狀態(tài)切換模式，默認(rèn)為不更改，如果用戶選擇更改，則跳出狀態(tài)設(shè)置真值表供用戶更改，待保存后循環(huán)狀態(tài)切換方式按用戶自定義的方式進(jìn)行切換和計(jì)數(shù)，如果不更改現(xiàn)有默認(rèn)的循環(huán)狀態(tài)切換模式，則進(jìn)入程序界面，同時(shí)將所有電動(dòng)閥初始化為關(guān)閉狀態(tài)，然后用戶對(duì)各個(gè)狀態(tài)停留的時(shí)間、累計(jì)循環(huán)次數(shù)n以及狀態(tài)起始點(diǎn)進(jìn)行設(shè)置。其中，t1＝t0(電動(dòng)閥第二狀態(tài)維持的時(shí)間)，t2＝t0′(電動(dòng)閥第三狀態(tài)維持的時(shí)間)，t3＝t0″(電動(dòng)閥第四狀態(tài)維持的時(shí)間)，t4＝t0(電動(dòng)閥第五狀態(tài)維持的時(shí)間)，然后計(jì)算機(jī)按照默認(rèn)的狀態(tài)表向相應(yīng)位置處的固態(tài)繼電器發(fā)出脈沖以控制相應(yīng)電動(dòng)閥相應(yīng)的時(shí)段保持開(kāi)狀態(tài)。設(shè)置一個(gè)累加數(shù)n1其初始值為0，然后計(jì)算機(jī)通過(guò)數(shù)字輸出D.O控制電動(dòng)閥處于第二狀態(tài)并維持t1時(shí)間，t1時(shí)間消逝后間隔5秒鐘后，以保正足夠的電動(dòng)閥切換時(shí)間，然后計(jì)算機(jī)通過(guò)數(shù)字輸出D.O控制電動(dòng)閥處于第三狀態(tài)并維持t2時(shí)間，t2時(shí)間消逝后間隔5秒鐘后，電動(dòng)閥進(jìn)入到第四狀態(tài)并維持t3時(shí)間，如此進(jìn)行到第五狀態(tài)結(jié)束后累加數(shù)加1，比較循環(huán)累加數(shù)n1和設(shè)置的循環(huán)終止數(shù)n之間的大小，如果n1＝n，則循環(huán)過(guò)程終止程序結(jié)束。如果n1＜n則繼續(xù)上述的循環(huán)過(guò)程，各電動(dòng)閥又依次由第二狀態(tài)切換到第五狀態(tài)同時(shí)進(jìn)行計(jì)數(shù)直到循環(huán)累加數(shù)n1＝設(shè)置終止數(shù)n，然后程序結(jié)束。其中，t0、t0′、t0″、t0純粹是一個(gè)帶有時(shí)間量綱的自變量，t1、t2、t3、t4為閥門(mén)維持某種狀態(tài)的時(shí)間比如，如果設(shè)定t0＝4min，那么t1＝4min，第一狀態(tài)維持4min，其他類(lèi)似。
如圖7所示，所述的退出模塊其流程為確認(rèn)對(duì)話框，若否定回答，置推出標(biāo)志為假信息，當(dāng)退出標(biāo)志為假時(shí)，繼續(xù)程序運(yùn)行；若肯定回答，置退出標(biāo)志為真信息，當(dāng)推出標(biāo)志為真時(shí)，判斷循環(huán)壽命測(cè)試程序是否啟動(dòng)；若沒(méi)有啟動(dòng)，直接退出程序，若已經(jīng)啟動(dòng)則關(guān)閉所有閥門(mén)，然后退出程序，判斷動(dòng)力學(xué)測(cè)試程序是否啟動(dòng)，若沒(méi)有啟動(dòng)，直接退出程序，若已經(jīng)啟動(dòng)則跳出對(duì)話框詢(xún)問(wèn)是否退出該程序，選擇是的話則退出程序，選擇否的話則返回程序界面繼續(xù)運(yùn)行程序。
本實(shí)用新型在WindowsXP平臺(tái)上，利用DAQ7.3板卡驅(qū)動(dòng)程序完成對(duì)多功能數(shù)據(jù)采集卡進(jìn)行驅(qū)動(dòng)和基本接口設(shè)置，通過(guò)其中的DAQ assistant Express VI將已經(jīng)完成接口設(shè)置的模擬量物理通道作為數(shù)據(jù)源，然后利用該數(shù)據(jù)源實(shí)施溫度及壓力的數(shù)據(jù)采集，當(dāng)程序選擇PCT測(cè)試模塊時(shí)，需利用LabView7.1中Numeric Indicator.VI顯示相應(yīng)通道的當(dāng)前溫度或者壓力值，同時(shí)利用DAQmx Create Channel(DO-Digital output).VI建立數(shù)字量輸出通道，調(diào)用DAQmx Start Task.VI用于啟動(dòng)任務(wù)，利用For循環(huán)結(jié)構(gòu)和DAQmx Write.VI向多功能數(shù)據(jù)采集卡的D.O通道進(jìn)行脈沖輸出以最終控制固態(tài)繼電器通斷，利用DAQmx Clear Task.VI結(jié)束脈沖輸出任務(wù)，并釋放系統(tǒng)資源，如果有錯(cuò)誤發(fā)生該脈沖輸出將終止同時(shí)利用Simple ErrorHandler.VI提取并顯示相關(guān)的錯(cuò)誤信息。當(dāng)程序選擇動(dòng)力學(xué)測(cè)試模塊時(shí)，重復(fù)利用上面PCT測(cè)試模塊的基本通道設(shè)置部分，同時(shí)需利用LabView7.1中的NumericControl.VI實(shí)現(xiàn)對(duì)采樣率的控制，另外利用Write LabView Measurement File ExpressVI將數(shù)據(jù)存成LabView Measurement文件，該文件同時(shí)可被Excel調(diào)用；所述的溫度、壓力歷史曲線的顯示是通過(guò)Waveform Chart.VI實(shí)現(xiàn)的；所述的循環(huán)壽命測(cè)試模塊其數(shù)字狀態(tài)的延時(shí)是通過(guò)Time Delay.VI來(lái)實(shí)現(xiàn)的，其延時(shí)時(shí)間的設(shè)置是通過(guò)Knob.VI實(shí)現(xiàn)，循環(huán)過(guò)程中的數(shù)字狀態(tài)順序是由Flat Sequence Structure結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)。
實(shí)施例制備貯氫材料LaNi5合金紐扣錠，按設(shè)計(jì)成分配制，所用金屬純度(at％)為L(zhǎng)a 99.3％，Ni 99.9％。將上述原料用超聲振蕩器清洗，之后按設(shè)計(jì)成分配重，將配好的料置于水冷銅模中，在氬氣氣氛保護(hù)下，在電弧爐中熔煉，在熔煉過(guò)程中將合金翻面重熔五次，同時(shí)進(jìn)行電磁攪拌，以保證合金的均勻性。熔煉后將合金錠封在真空石英管中，放入熱處理爐，隨爐升溫至1100℃保溫8個(gè)小時(shí)后淬火。然后在該綜合測(cè)試設(shè)備上進(jìn)行LaNi5貯氫材料的貯氫性能測(cè)試，所用氫氣純度99.99999％。將1～2克被研碎的樣品放入反應(yīng)器中，樣品在40℃用機(jī)械泵抽真空(至10-2Pa)50～60分鐘后進(jìn)行性能測(cè)試。
如圖8所示為本實(shí)用新型測(cè)試獲得的LaNi5經(jīng)不同循環(huán)次數(shù)后吸放氫PCT曲線。如圖9所示為本實(shí)用新型測(cè)試獲得的LaNi5吸氫動(dòng)力學(xué)曲線。圖10為本實(shí)用新型測(cè)試獲得的LaNi5經(jīng)過(guò)300次循環(huán)后合金的粒徑分布圖。
采用本實(shí)用新型可以作為貯氫材料性能試驗(yàn)設(shè)備(中國(guó)發(fā)明專(zhuān)利申請(qǐng)，申請(qǐng)?zhí)?00410050594.3，申請(qǐng)日2004年10月15日)的計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)。
權(quán)利要求1.一種貯氫材料性能測(cè)試計(jì)算機(jī)控制裝置，其特征在于包括帶有控制程序的計(jì)算機(jī)主機(jī)(1)、多功能數(shù)據(jù)采集卡(2)、屏蔽數(shù)據(jù)傳輸電纜(3)、信號(hào)調(diào)理模塊(4)、智能壓力顯示控制儀(5)、壓力變送器(6)、智能溫度顯示控制儀(7)、溫度變送器(8)、電容(9)、蜂鳴器(10)、計(jì)數(shù)繼電器(11)、LED(12)、電動(dòng)閥(13)、中間繼電器線圈(14)、電磁閥(15)、SPDT開(kāi)關(guān)(16)，其中計(jì)算機(jī)主機(jī)(1)與多功能數(shù)據(jù)采集卡(2)通過(guò)PCI總線進(jìn)行通訊，然后多功能數(shù)據(jù)采集卡(2)通過(guò)屏蔽電纜(3)與信號(hào)調(diào)理模塊(4)的輸入輸出端口連接，壓力變送器(6)和溫度變送器(8)通過(guò)屏蔽導(dǎo)線分別與智能壓力顯示控制儀(5)和智能溫度顯示控制儀(7)相連，智能壓力、溫度顯示控制儀的變送輸出與信號(hào)調(diào)理模塊(4)的模擬量輸入接口相連，中間繼電器線圈(14)通過(guò)導(dǎo)線與信號(hào)調(diào)理模塊(4)的數(shù)字輸出相連；中間繼電器線圈(14)控制的SPDT開(kāi)關(guān)(16)分別控制電動(dòng)閥(13)和電磁閥(15)的開(kāi)閉，以及狀態(tài)顯示LED(12)的亮暗，控制計(jì)數(shù)繼電器(11)觸點(diǎn)信號(hào)輸入的中間繼電器線圈(14)與一電動(dòng)閥(13)共用一路SPDT開(kāi)關(guān)(16)，中間繼電器線圈(14)控制的SPDT開(kāi)關(guān)(16)兩端并聯(lián)一電容(9)接入計(jì)數(shù)繼電器(11)信號(hào)輸入端；同時(shí)計(jì)數(shù)繼電器(11)的繼電器輸出端接一蜂鳴器(10)。
2.按照權(quán)利要求1所述的貯氫材料性能測(cè)試計(jì)算機(jī)控制裝置，其特征在于所述壓力變送器(6)、溫度變送器(8)通過(guò)屏蔽導(dǎo)線分別與智能壓力顯示控制儀(5)、智能溫度顯示控制儀(7)信號(hào)輸入端子連接，同時(shí)又分別從智能溫度顯示控制儀(7)、智能壓力顯示控制儀(5)的變送輸出端口引出屏蔽導(dǎo)線與信號(hào)調(diào)理模塊(4)的模擬量輸入端子相連。
3.按照權(quán)利要求1所述的貯氫材料性能測(cè)試計(jì)算機(jī)控制裝置，其特征在于所述信號(hào)調(diào)理模塊(4)使用的是固態(tài)繼電器(22)作為多功能數(shù)據(jù)采集卡(2)的開(kāi)關(guān)輸出，信號(hào)調(diào)理模塊(4)模擬量輸入部分又由精密電阻器(21)和電解電容(23)并聯(lián)構(gòu)成，其數(shù)字輸出部分主要由固態(tài)繼電器(22)、繼電器線圈(20)、續(xù)流二級(jí)管(19)構(gòu)成，繼電器線圈(20)并聯(lián)續(xù)流二極管(19)，在多功能數(shù)據(jù)采集卡(2)的數(shù)字輸出端和數(shù)字地并聯(lián)一固態(tài)繼電器(22)，繼電器線圈(20)的通斷電由固態(tài)繼電器(22)控制。
4.按照權(quán)利要求1所述的貯氫材料性能測(cè)試計(jì)算機(jī)控制裝置，其特征在于所述中間繼電器線圈(14)與一電動(dòng)閥(13)共用一個(gè)SPDT開(kāi)關(guān)(16)的Com端。
5.按照權(quán)利要求4所述的貯氫材料性能測(cè)試計(jì)算機(jī)控制裝置，其特征在于所述的中間繼電器線圈(14)控制的SPDT開(kāi)關(guān)(16)為計(jì)數(shù)繼電器(11)提供機(jī)械觸點(diǎn)信號(hào)輸入。
專(zhuān)利摘要本實(shí)用新型涉及一種裝有計(jì)算機(jī)程序的貯氫材料性能測(cè)試計(jì)算機(jī)控制裝置，由帶有控制程序的計(jì)算機(jī)主機(jī)等組成。計(jì)算機(jī)主機(jī)通過(guò)程序和多功能數(shù)據(jù)采集卡實(shí)現(xiàn)對(duì)溫度變送器及壓力變送器的數(shù)據(jù)采集，以及對(duì)電動(dòng)閥及電磁閥的開(kāi)閉控制，同時(shí)給計(jì)數(shù)繼電器以觸點(diǎn)信號(hào)?？刂瞥绦虿糠钟蒔CT曲線測(cè)試模塊、溫度和壓力歷史曲線模塊、動(dòng)力學(xué)測(cè)試模塊、循環(huán)壽命測(cè)試模塊和退出模塊組成。本實(shí)用新型自動(dòng)化程度高、可靠性好、測(cè)量參數(shù)全、測(cè)量精度高、適用范圍廣、成本低、通用性強(qiáng)等特點(diǎn)。
文檔編號(hào)G05B19/00GK2766242SQ20052008951
公開(kāi)日2006年3月22日 申請(qǐng)日期2005年3月2日 優(yōu)先權(quán)日2005年3月2日
發(fā)明者程宏輝, 陳德敏, 楊柯, 呂曼祺, 杜屏 申請(qǐng)人:中國(guó)科學(xué)院金屬研究所