專利名稱：貯氫材料性能測試計算機控制設備的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種材料性能測試技術，特別是一種裝有計算機程序的貯氫材料性能測試計算機控制設備。
背景技術：
目前，隨著化石能源枯竭的日益臨近及人類對清潔環(huán)境的追求，氫能將會起著越來越重要的作用。近年來，各國政府競相投巨資用于氫能利用相關技術的研究。從目前的技術發(fā)展看來，氫的儲運是氫能利用技術瓶頸之一。其中，高性能貯氫材料的研究是目前的研究熱點。貯氫材料的研究過程中需要不斷地對材料相關的性能參數(shù)進行測量與評估。這些參數(shù)包括 反應焓、 反應熵、反應的平衡壓Peq、平臺寬度、平臺斜率dInP/d(H/M)、滯后系數(shù)In(Pa/Pd)、反應速率、吸放氫循環(huán)粉化后的粒徑分布及其對反應的平臺壓、平臺寬度、平臺滯后、吸放氫速率的影響等。但是現(xiàn)有的貯氫測試裝置自動化程度不高，基本上都是手動測試裝置，測量參數(shù)單一，系統(tǒng)的靈活性差，精確度不高，有的即使配有計算機控制系統(tǒng)也只能實現(xiàn)部分組成設備的計算機控制，自動化程度較低，抗干擾能力差，而且，設備的計算機控制系統(tǒng)大多采用工控機、可編程控制器等組成控制系統(tǒng)，硬件成本高?！断∮薪饘佟?，1997，21(1)，貯氫合金PCT曲線的簡易測定，報道的試驗設備為手動裝置，沒有配置任何計算機測控裝置。《中國有色金屬學報》，2003，13(3)，儲氫材料性能測試裝置及應用，報道的試驗設備雖然采用電腦進行數(shù)據(jù)采集，但是仍為手動裝置，而且不能用于貯氫材料的壽命測試。另外，在軟件方面，程序設計大多采用DOS下編程，人機交互界面不夠友好，擴展性、移植性及通用性較差。

發(fā)明內(nèi)容
為了克服上述不足，本發(fā)明的目的在于提供一種自動化程度高、測量參數(shù)全、測量精度高、成本低、具有友好界面，用戶可自定義的裝有計算機程序的貯氫材料性能測試計算機控制裝置。
本發(fā)明的目的是通過以下技術方案來實現(xiàn)的
由帶有控制程序的計算機主機、多功能數(shù)據(jù)采集卡、數(shù)據(jù)傳輸電纜、屏蔽導線、信號調(diào)理模塊、控制柜、繼電器、二極管、LED、開關電源、智能顯示控制儀、蜂鳴器、計數(shù)繼電器、電容、電動閥、電磁閥、溫度變送器、壓力變送器組成；所述信號調(diào)理模塊由精密電阻器、固態(tài)繼電器、續(xù)流二級管、電解電容組成；其中，信號調(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)流二級管構成，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)采集卡通過插入計算機主機的PCI插槽與計算機主機連接，然后多功能數(shù)據(jù)采集卡通過連接端口，數(shù)據(jù)傳輸電纜與信號調(diào)理模塊的68針端口連接，然后電動閥、電磁閥通過屏蔽導線與繼電器輸出端相連，繼電器輸入端通過屏蔽導線與信號調(diào)理模塊數(shù)字輸出部分端子相連接；另外，信號調(diào)理模塊數(shù)字輸出部分還與開關電源的接線端子相連，同時在繼電器輸入端并聯(lián)反向二級管。溫度變送器、壓力變送器通過屏蔽導線與智能顯示控制儀標準信號輸入端子連接，從智能顯示控制儀的變送輸出端子引出屏蔽導線與信號調(diào)理模塊的電流輸入部分的端子板連接，計數(shù)繼電器的信號輸入端口通過屏蔽導線與繼電器相連，計數(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?？刂瞥绦虿糠钟蒔CT曲線測試模塊、溫度和壓力歷史曲線模塊、動力學測試模塊、循環(huán)壽命測試模塊和退出模塊組成。
所述的PCT曲線測試模塊用于實現(xiàn)對電動閥、電磁閥開關的控制，顯示電動閥的當前狀態(tài)，顯示相應位置處溫度和壓力值；同時各數(shù)據(jù)可被拷貝到操作系統(tǒng)的剪貼板中，從而被其他應用程序調(diào)用，同時根據(jù)相應的計算公式最終獲得有用的PCT實驗曲線；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)相應位置處壓力溫度隨時間變化的曲線圖；所述動力學測試模塊通過控制多功能數(shù)據(jù)采集卡的模數(shù)轉換器A/D，模擬量輸入端口獲得相關溫度壓力值的顯示，另外用戶可定義貯氫材料動力學測試過程的采樣時間間隔和顯示動力學測試初始時間和當前時間，采集隨時間變化的壓力、溫度數(shù)據(jù)并以Excel可調(diào)用的LabView Measurement文件存儲，同時根據(jù)相應的計算公式最終獲得有用的動力學測試曲線；所述循環(huán)壽命測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閥、電磁閥按用戶定義的時間和次數(shù)循環(huán)運動，顯示當前已經(jīng)進行的次數(shù)，同步顯示各閥門的當前狀態(tài)，另外顯示該模塊開始動作的時間和當前時間；所述退出模塊流程為確認對話框，若為否定回答，置推出標志為假信息，當退出標志為假時，繼續(xù)運行程序；若肯定回答，置退出標志為真信息，當退出標志為真時，首先置各電動閥、電磁閥為關閉狀態(tài)，然后退出該應用程序。
本發(fā)明的優(yōu)點和積極效果為1、自動化程度高本發(fā)明采用計算機控制，配以NI PCI-6220低成本多功能數(shù)據(jù)采集卡，可自動控制設備運行和數(shù)據(jù)采集。
2、測量參數(shù)全面本發(fā)明可以精確的跟蹤測量合金氫化的反應溫度、室溫溫度、電爐溫度及反應過程的壓力變化。由此，可獲得可靠的合金氫化的PCT曲線、動力學及熱力學參數(shù)、合金多次吸放氫循環(huán)后的粉化粒徑及粉化對動力學及熱力學參數(shù)的影響程度。
3、測量精度高本發(fā)明采用精度為0.1％FS、長期穩(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、成本低本發(fā)明采用計算機作為輸出和控制終端，以低成本多功能數(shù)據(jù)采集卡實現(xiàn)高可靠性自動化控制。
5、使用靈活性強本發(fā)明計算機控制設備具有手動、自動切換功能，使用靈活性強，可對時間間隔參數(shù)、循環(huán)次數(shù)參數(shù)進行設定。
6、具有很好的擴展性該系統(tǒng)的控制程序是基于NI的最新軟件平臺LabView7.1和DAQ7.3板卡驅(qū)動程序開發(fā)的，因此用戶除使用提供的程序還可以自己開發(fā)相關應用程序，以滿足特定測試的要求。
7、空間占用小本發(fā)明采用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、安全性高本發(fā)明配有狀態(tài)顯示LED，及報警裝置，確保實驗安全進行。
9、本發(fā)明采用軟件與計數(shù)繼電器同時進行循環(huán)次數(shù)的計數(shù)，防止因電網(wǎng)的突然斷電而使重要數(shù)據(jù)丟失。


圖1為本發(fā)明的系統(tǒng)原理圖；圖2為本發(fā)明硬件系統(tǒng)結構示意圖；圖3為本發(fā)明信號調(diào)理模塊基本電路原理圖。
圖4為本發(fā)明PCT曲線測試模塊流程圖。
圖5為本發(fā)明動力學測試模塊流程圖。
圖6為本發(fā)明循環(huán)壽命測試模塊流程圖。
圖7為本發(fā)明退出模塊流程圖。
圖8為本發(fā)明測試獲得的LaNi5經(jīng)不同循環(huán)次數(shù)后吸放氫PCT曲線。
圖9為本發(fā)明測試獲得的LaNi5吸氫動力學曲線。
圖10為本發(fā)明測試獲得的LaNi5經(jīng)過300次循環(huán)后合金的粒徑分布圖。
具體實施例方式
下面結合附圖及實施例對本發(fā)明作進一步詳述如圖1所示，本發(fā)明的基本原理是通過壓力變送器、溫度變送器獲取真實的壓力及溫度變化并將其轉變?yōu)橹绷麟娏餍盘?。該信號被智能顯示控制儀顯示，同時變送輸出信號給多功能數(shù)據(jù)采集卡以便計算機進行溫度和壓力數(shù)據(jù)的動態(tài)采集。智能顯示控制儀變送輸出的電流信號經(jīng)信號調(diào)理模塊轉變?yōu)槎喙δ軘?shù)據(jù)采集卡可以接受的電壓信號，同時對電壓信號進行必要的低通濾波。另外，信號調(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)字輸出信號轉變?yōu)榭沈?qū)動普通繼電器的開關信號，然后用這些普通繼電器控制電磁閥、電動閥的開閉，以及狀態(tài)指示LED的通斷和計數(shù)繼電器的機械觸點信號輸入的中間繼電器。計數(shù)繼電器同時控制蜂鳴器的通斷電。信號調(diào)理模塊通過屏蔽數(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)動程序后，系統(tǒng)會同時安裝上基本配置軟件Measurement &Automation Explorer，通過該軟件對硬件與計算機的之間通訊接口進行配置，待調(diào)試正確后通過LabView 7.1編程環(huán)境進行編程形成測試系統(tǒng)的控制軟件和用戶自定義的測試軟件。
如圖2所示，本發(fā)明硬件部分由帶有控制程序的計算機主機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、計數(shù)繼電器11、LED 12、電動閥13(三個)、中間繼電器線圈14、電磁閥15、單刀雙擲(SPDT)開關16、直流電源17、交流電源18組成，其中計算機主機1與多功能數(shù)據(jù)采集卡2通過PCI總線進行通訊，然后多功能數(shù)據(jù)采集卡2通過屏蔽電纜3與信號調(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通過屏蔽導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通過導線與信號調(diào)理模塊的數(shù)字輸出相連，同時繼電器線圈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開關16分別控制電動閥13和電磁閥15的開閉，以及狀態(tài)顯示LED 12的亮暗，另外控制計數(shù)繼電器觸點信號輸入的中間繼電器線圈14與第三個電動閥13共用一路SPDT開關16，中間繼電器線圈14控制的SPDT開關16兩端并聯(lián)一電容9接入計數(shù)繼電器11信號輸入端，同時計數(shù)繼電器11的繼電器輸出端接一蜂鳴器10，計數(shù)繼電器11、蜂鳴器10、狀態(tài)顯示LED 12、電動閥13、電磁閥15、中間繼電器線圈14的動力源為220V交流電源18供給。本實施例中多功能數(shù)據(jù)采集卡2可以采用美國國家儀器公司生產(chǎn)的PCI-6220數(shù)據(jù)采集卡；本實施例中信號調(diào)理模塊4可以采用美國國家儀器公司生產(chǎn)的SC-2345信號調(diào)理模塊；本實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，本發(fā)明信號調(diào)理模塊的模擬量輸入基本原理電路是電流信號通過精密電阻器21轉變?yōu)殡妷盒盘?，另外提供一階RC濾波器濾除電路中的模擬信號中的噪聲。所述信號調(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的開關輸出，信號調(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)流二級管19構成，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曲線測試模塊、溫度和壓力歷史曲線模塊、動力學測試模塊、循環(huán)壽命測試模塊和退出模塊組成；計算機主機1通過多功能數(shù)據(jù)采集卡2模擬量輸入通道采集和模數(shù)轉換器A/D采集溫度、壓力信號。通過數(shù)字輸出通道D.O控制繼電器，進而控制電動閥和電磁閥的動作，和計數(shù)繼電器的次數(shù)記錄。
如圖4所示，所述的PCT測試模塊其流程為首先彈出對話框確認是否已關閉電動閥前的三個隔膜閥，如果沒有關閉則將其關閉，然后進入程序界面，如果已經(jīng)關閉則直接進入程序界面，然后選擇需要打開的電動閥和電磁閥，接著通過各閥體上的指示燈表示當前電動閥的狀態(tài)，然后顯示各位置處溫度、壓力的動態(tài)變化值，在需要獲得數(shù)值的溫度、壓力顯示值旁點擊COPY按鈕，則該數(shù)值進入系統(tǒng)剪貼板以供其他程序進行調(diào)用。
如圖5所示，所述的動力學測試模塊其流程為首先彈出對話框確認是否已關閉電動閥前的三個隔膜閥，如果沒有關閉則將其關閉，然后進入程序界面，如果已經(jīng)關閉則直接進入程序界面，然后選擇需要進行采樣的壓力及溫度變送器，然后填寫采樣頻率，點擊START按鈕開始采樣，顯示采樣開始的時間和當前時間，點擊STOP按鈕后結束采樣同時彈出數(shù)據(jù)存儲對話框，然后實驗者選擇數(shù)據(jù)存儲路徑，確認后以*.lvm的格式存儲數(shù)據(jù)，然后程序結束。
如圖6所示，所述的循環(huán)壽命測試模塊流程為首先彈出一對話框確定是否更改默認的循環(huán)狀態(tài)切換模式，默認為不更改，如果用戶選擇更改，則跳出狀態(tài)設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行切換和計數(shù)，如果不更改現(xiàn)有默認的循環(huán)狀態(tài)切換模式，則進入程序界面，同時將所有電動閥初始化為關閉狀態(tài)，然后用戶對各個狀態(tài)停留的時間、累計循環(huán)次數(shù)n以及狀態(tài)起始點進行設置。其中，t1＝t0(電動閥第二狀態(tài)維持的時間)，t2＝t0′(電動閥第三狀態(tài)維持的時間)，t3＝t0″(電動閥第四狀態(tài)維持的時間)，t4＝t0(電動閥第五狀態(tài)維持的時間)，然后計算機按照默認的狀態(tài)表向相應位置處的固態(tài)繼電器發(fā)出脈沖以控制相應電動閥相應的時段保持開狀態(tài)。設置一個累加數(shù)n1其初始值為0，然后計算機通過數(shù)字輸出D.O控制電動閥處于第二狀態(tài)并維持t1時間，t1時間消逝后間隔5秒鐘后，以保證足夠的電動閥切換時間，然后計算機通過數(shù)字輸出D.O控制電動閥處于第三狀態(tài)并維持t2時間，t2時間消逝后間隔5秒鐘后，電動閥進入到第四狀態(tài)并維持t3時間，如此進行到第五狀態(tài)結束后累加數(shù)加1，比較循環(huán)累加數(shù)n1和設置的循環(huán)終止數(shù)n之間的大小，如果n1＝n，則循環(huán)過程終止程序結束。如果n1＜n則繼續(xù)上述的循環(huán)過程，各電動閥又依次由第二狀態(tài)切換到第五狀態(tài)同時進行計數(shù)直到循環(huán)累加數(shù)n1＝設置終止數(shù)n，然后程序結束。其中，t0、t0′、t0″、t0純粹是一個帶有時間量綱的自變量，t1、t2、t3、t4為閥門維持某種狀態(tài)的時間比如，如果設定t0＝4min，那么t1＝4min，第一狀態(tài)維持4min，其他類似。
如圖7所示，所述的退出模塊其流程為確認對話框，若否定回答，置推出標志為假信息，當退出標志為假時，繼續(xù)程序運行；若肯定回答，置退出標志為真信息，當推出標志為真時，判斷循環(huán)壽命測試程序是否啟動；若沒有啟動，直接退出程序，若已經(jīng)啟動則關閉所有閥門，然后退出程序，判斷動力學測試程序是否啟動，若沒有啟動，直接退出程序，若已經(jīng)啟動則跳出對話框詢問是否退出該程序，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)運行程序。
本發(fā)明在WindowsXP平臺上，利用DAQ7.3板卡驅(qū)動程序完成對多功能數(shù)據(jù)采集卡進行驅(qū)動和基本接口設置，通過其中的DAQ assistant Express VI將已經(jīng)完成接口設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)源實施溫度及壓力的數(shù)據(jù)采集，當程序選擇PCT測試模塊時，需利用LabView7.1中Numeric Indicator.VI顯示相應通道的當前溫度或者壓力值，同時利用DAQmx Create Channel(DO-Digitaloutput).VI建立數(shù)字量輸出通道，調(diào)用DAQmx Start Task.VI用于啟動任務，利用For循環(huán)結構和DAQmx Write.VI向多功能數(shù)據(jù)采集卡的D.O通道進行脈沖輸出以最終控制固態(tài)繼電器通斷，利用DAQmx Clear Task.VI結束脈沖輸出任務，并釋放系統(tǒng)資源，如果有錯誤發(fā)生該脈沖輸出將終止同時利用Simple Error Handler.VI提取并顯示相關的錯誤信息。當程序選擇動力學測試模塊時，重復利用上面PCT測試模塊的基本通道設置部分，同時需利用LabView7.1中的Numeric Control.VI實現(xiàn)對采樣率的控制，另外利用Write LabView Measurement File Express VI將數(shù)據(jù)存成LabView Measurement文件，該文件同時可被Excel調(diào)用；所述的溫度、壓力歷史曲線的顯示是通過Waveform Chart.VI實現(xiàn)的；所述的循環(huán)壽命測試模塊其數(shù)字狀態(tài)的延時是通過Time Delay.VI來實現(xiàn)的，其延時時間的設置是通過Knob.VI實現(xiàn)，循環(huán)過程中的數(shù)字狀態(tài)順序是由Flat Sequence Structure結構實現(xiàn)。
實施例制備貯氫材料LaNi5合金紐扣錠，按設計成分配制，所用金屬純度(at％)為La99.3％，Ni99.9％。將上述原料用超聲振蕩器清洗，之后按設計成分配重，將配好的料置于水冷銅模中，在氬氣氣氛保護下，在電弧爐中熔煉，在熔煉過程中將合金翻面重熔五次，同時進行電磁攪拌，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個小時后淬火。然后在該綜合測試設備上進行LaNi5貯氫材料的貯氫性能測試，所用氫氣純度99.99999％。將1～2克被研碎的樣品放入反應器中，樣品在40℃用機械泵抽真空(至10-2Pa)50～60分鐘后進行性能測試。
如圖8所示為本發(fā)明測試獲得的LaNi5經(jīng)不同循環(huán)次數(shù)后吸放氫PCT曲線。如圖9所示為本發(fā)明測試獲得的LaNi5吸氫動力學曲線。圖10為本發(fā)明測試獲得的LaNi5經(jīng)過300次循環(huán)后合金的粒徑分布圖。
采用本發(fā)明可以作為貯氫材料性能試驗設備(中國發(fā)明專利申請，申請?zhí)?00410050594.3，申請日2004年10月15日)的計算機控制系統(tǒng)。
權利要求
1.一種貯氫材料性能測試計算機控制設備，其特征在于包括帶有控制程序的計算機主機(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)、計數(shù)繼電器(11)、LED(12)、電動閥(13)、中間繼電器線圈(14)、電磁閥(15)、SPDT開關(16)，其中計算機主機(1)與多功能數(shù)據(jù)采集卡(2)通過PCI總線進行通訊，然后多功能數(shù)據(jù)采集卡(2)通過屏蔽電纜(3)與信號調(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)通過屏蔽導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)通過導線與信號調(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開關(16)分別控制電動閥(13)和電磁閥(15)的開閉，以及狀態(tài)顯示LED(12)的亮暗，控制計數(shù)繼電器(11)觸點信號輸入的中間繼電器線圈(14)與一電動閥(13)共用一路SPDT開關(16)，中間繼電器線圈(14)控制的SPDT開關(16)兩端并聯(lián)一電容(9)接入計數(shù)繼電器(11)信號輸入端；同時計數(shù)繼電器(11)的繼電器輸出端接一蜂鳴器(10)；控制程序部分由PCT曲線測試模塊、溫度和壓力歷史曲線模塊、動力學測試模塊、循環(huán)壽命測試模塊和退出模塊組成。
2.按照權利要求1所述的貯氫材料性能測試計算機控制設備，其特征在于所述壓力變送器(6)、溫度變送器(8)通過屏蔽導線分別與智能壓力顯示控制儀(5)、智能溫度顯示控制儀(7)信號輸入端子連接，同時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線與信號調(diào)理模塊(4)的模擬量輸入端子相連。
3.按照權利要求1所述的貯氫材料性能測試計算機控制設備，其特征在于所述信號調(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)的開關輸出，信號調(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)流二級管(19)構成，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.按照權利要求1所述的貯氫材料性能測試計算機控制設備，其特征在于所述中間繼電器線圈(14)與一電動閥(13)共用一個SPDT開關(16)的Com端。
5.按照權利要求4所述的貯氫材料性能測試計算機控制設備，其特征在于所述的中間繼電器線圈(14)控制的SPDT開關(16)為計數(shù)繼電器(11)提供機械觸點信號輸入。
6.按照權利要求1所述的貯氫材料性能測試計算機控制設備，其特征在于所述PCT曲線測試模塊、溫度壓力歷史曲線模塊、動力學測試模塊、循環(huán)壽命測試模塊是利用LabView7.1編程環(huán)境和DAQ7.3驅(qū)動程序?qū)Χ喙δ軘?shù)據(jù)采集卡(2)的I/O進行數(shù)據(jù)采集和開關輸出。
7.按照權利要求1所述的貯氫材料性能測試計算機控制設備，其特征在于所述的PCT曲線測試模塊流程為首先彈出對話框確認是否已關閉電動閥前的三個隔膜閥，如果沒有關閉則將其關閉，然后進入程序界面，如果已經(jīng)關閉則直接進入程序界面，然后選擇需要打開的電動閥和電磁閥，接著通過各閥體上的指示燈表示當前電動閥的狀態(tài)，然后顯示各位置處溫度、壓力的動態(tài)變化值，在需要獲得數(shù)值的溫度、壓力顯示值旁點擊COPY按鈕，則該數(shù)值進入系統(tǒng)剪貼板以供其他程序進行調(diào)用；其程序?qū)崿F(xiàn)為利用LabView7.1中Numeric Indicator.VI顯示相應通道的當前溫度或者壓力值，同時利用DAQmx Create Channel.VI建立數(shù)字量輸出通道，調(diào)用DAQmx Start Task.VI用于啟動任務，利用一循環(huán)結構和DAQmx Write.VI向多功能數(shù)據(jù)采集卡的D.O通道進行脈沖輸出以最終控制固態(tài)繼電器通斷，利用DAQmxClear Task.VI結束脈沖輸出任務，并釋放系統(tǒng)資源，如果有錯誤發(fā)生該脈沖輸出將終止同時利用Simple Error Handler.VI提取并顯示相關的錯誤信息。
8.按照權利要求1所述的貯氫材料性能測試計算機控制設備，其特征在于所述的動力學測試模塊流程為首先彈出對話框確認是否已關閉電動閥前的三個隔膜閥，如果沒有關閉則將其關閉，然后進入程序界面，如果已經(jīng)關閉則直接進入程序界面，然后選擇需要進行采樣的壓力及溫度變送器，然后填寫采樣頻率，點擊START按鈕開始采樣，顯示采樣開始的時間和當前時間，點擊STOP按鈕后結束采樣，同時彈出數(shù)據(jù)存儲對話框，然后實驗者選擇數(shù)據(jù)存儲路徑，確認后以*.lvm的格式存儲數(shù)據(jù)，然后程序結束；其程序?qū)崿F(xiàn)為重復利用上面PCT測試模塊的基本通道設置部分，同時需利用LabView7.1中的Numeric Control.VI實現(xiàn)對采樣率的控制，另外利用Write LabView Measurement File Express.VI將數(shù)據(jù)存成LabViewMeasurement文件。
9.按照權利要求1所述的貯氫材料性能測試計算機控制設備，其特征在于所述的循環(huán)壽命測試模塊流程為首先彈出一對話框確定是否更改默認的循環(huán)狀態(tài)切換模式，默認為不更改，如果用戶選擇更改，則跳出狀態(tài)設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行切換和計數(shù)，如果不更改現(xiàn)有默認的循環(huán)狀態(tài)切換模式，則進入程序界面，同時將所有電動閥初始化為關閉狀態(tài)，然后用戶對各個狀態(tài)停留的時間、累計循環(huán)次數(shù)n以及狀態(tài)起始點進行設置；其中，t1＝t0電動閥第二狀態(tài)維持的時間，t2＝t0′電動閥第三狀態(tài)維持的時間，t3＝t0″電動閥第四狀態(tài)維持的時間，t4＝t0電動閥第五狀態(tài)維持的時間，然后計算機按照默認的狀態(tài)表向相應位置處的固態(tài)繼電器發(fā)出脈沖，以控制相應電動閥相應的時段保持開狀態(tài)；設置一個累加數(shù)n1其初始值為0，然后計算機通過數(shù)字輸出D.O控制電動閥處于第二狀態(tài)并維持t1時間，t1時間消逝后間隔5秒鐘后，以保證足夠的電動閥切換時間，然后計算機通過數(shù)字輸出D.O控制電動閥處于第三狀態(tài)并維持t2時間，t2時間消逝后間隔5秒鐘后，電動閥進入到第四狀態(tài)并維持t3時間，如此進行到第五狀態(tài)結束后累加數(shù)加1，比較循環(huán)累加數(shù)n1和設置的循環(huán)終止數(shù)n之間的大小，如果n1＝n，則循環(huán)過程終止程序結束；如果n1＜n則繼續(xù)上述的循環(huán)過程，各電動閥又依次由第二狀態(tài)切換到第五狀態(tài)同時進行計數(shù)直到循環(huán)累加數(shù)n1＝設置終止數(shù)n，然后程序結束；其程序?qū)崿F(xiàn)為其數(shù)字狀態(tài)的延時是通過Time Delay.VI來實現(xiàn)的，其延時時間的設置是通過Knob.VI實現(xiàn)，循環(huán)過程中的數(shù)字狀態(tài)順序是由FlatSequence Structure結構實現(xiàn)。
10.按照權利要求1所述的貯氫材料性能測試計算機控制設備，其特征在于其退出模塊流程為確認對話框，若否定回答，置推出標志為假信息，當退出標志為假時，繼續(xù)程序運行；若肯定回答，置退出標志為真信息，當推出標志為真時，判斷循環(huán)壽命測試程序是否啟動；若沒有啟動，直接退出程序，若已經(jīng)啟動則關閉所有閥門，然后退出程序，判斷動力學測試程序是否啟動，若沒有啟動，直接退出程序，若已經(jīng)啟動則跳出對話框詢問是否退出該程序，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)運行程序。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種裝有計算機程序的貯氫材料性能測試計算機控制設備，由帶有控制程序的計算機主機等組成。計算機主機通過程序和多功能數(shù)據(jù)采集卡實現(xiàn)對溫度變送器及壓力變送器的數(shù)據(jù)采集，以及對電動閥及電磁閥的開閉控制，同時給計數(shù)繼電器以觸點信號?？刂瞥绦虿糠钟蒔CT曲線測試模塊、溫度和壓力歷史曲線模塊、動力學測試模塊、循環(huán)壽命測試模塊和退出模塊組成。本發(fā)明自動化程度高、可靠性好、測量參數(shù)全、測量精度高、適用范圍廣、成本低、通用性強等特點。
文檔編號G05D27/02GK1658098SQ200510045960
公開日2005年8月24日 申請日期2005年3月2日 優(yōu)先權日2005年3月2日
發(fā)明者程宏輝, 陳德敏, 楊柯, 呂曼祺, 杜屏 申請人:中國科學院金屬研究所