LabVIEW在空氣凈化器性能測試中的應用

凌 飛 范乃沖 葛 峰 吳曉磊

（1.國家家用電器產品質量監督檢驗中心 安徽合肥 230088；2.北京中家智銳科技有限公司 北京 100053）

LabVIEW在空氣凈化器性能測試中的應用

凌 飛1范乃沖2葛 峰1吳曉磊1

（1.國家家用電器產品質量監督檢驗中心 安徽合肥 230088；2.北京中家智銳科技有限公司 北京 100053）

隨著空氣凈化器的應用越來越普遍，空氣凈化器性能測試需求尤為突出。針對空氣凈化器測試中的問題，我們利用LabVIEW開發了一款測試軟件，使得試驗員在針對空氣凈化器去除顆粒物、PM2.5和甲醛的能力以及產生臭氧濃度試驗更加簡單、易于操作。試驗員只需設置好軟件，就能取代傳統空氣凈化器測試中的大量工作，經過驗證本軟件得到試驗員的一致好評。

空氣凈化器；LabVIEW；測試

1 背景

1.1 LabVIEW簡介

LabVIEW是一種程序開發環境，是由美國國家儀器（NI）公司研制開發的，類似于C和BASIC開發環境，LabVIEW與其他計算機語言的顯著區別是：其他計算機語言都是采用基于文本的語言產生代碼，而LabVIEW使用的是圖形化編輯語言G編寫程序，產生的程序是框圖的形式。

與C和BASIC一樣，LabVIEW也是通用的編程系統，有一個完成編程任務的龐大函數庫。LabVIEW的函數庫包括數據采集、GPIB、串口控制、數據分析、數據顯示及數據存儲等等。LabVIEW也有傳統的程序調試工具，如設置斷點、以動畫方式顯示數據及其子程序（子VI）的結果、單步執行等等，便于程序的調試。利用LabVIEW，可產生獨立運行的可執行文件，像許多重要的軟件一樣，LabVIEW提供了Windows、UNIX、Linux、Macintosh的多種版本。LabVIEW主要優勢在于圖形化編程，能夠快速入門，生成所需要的程序。

1.2 空氣凈化器性能測試簡介

隨著中國近年來工業化、現代化進程的加快，工業污染成為一個日漸嚴重的問題，人們在追求財富的同時，更加關注生活質量，空氣凈化器成了人們日常生活中越來越重要的一類家用電器。據統計僅2014年度中國空氣凈化器種類就增加了100多種，為了有利于空氣凈化器產業的健康發展，建立合理的空氣凈化器性能指標和測試方法則顯得尤為重要。

目前國內采用的檢測標準是GB/T 18801-2008《空氣凈化器》，該標準規定了空氣凈化器的主要性能參數：潔凈空氣量、凈化效率、凈化能效、自然衰減系數和總衰減系數，并詳細介紹了空氣凈化器性能參數的試驗方法和標準計算公式。空氣凈化器性能測試主要有：固態污染物測試、氣態污染物測試、臭氧測試、壽命測試等測試種類。性能測試主要用來判定空氣凈化器在規定時間內清除污染物的能力。

圖1 主界面

圖2 曲線顯示界面

圖3 實驗選擇對話框

1.3 背景分析

目前國內測試空氣凈化器的試驗，大多數為手動計數，進而計算空氣凈化量等性能參數，或者通過儀器記錄數據，試驗結束后通過導出數據，再進行人工計算。以上兩種測試方法主要有以下缺點：（1）由于人工手動計數，試驗間隔的不均勻性對最終計算值的精度將產生影響；（2）甲醛等污染物的去除能力測試，污染物本身對試驗員傷害比較大，試驗員需要配備專業的防護服，實驗操作的危險系數增大；（3）試驗過程中需要記錄多組數據，大大增加了人員投入，效率較低；（4）有些空氣凈化器需要手動開啟，試驗員需要進入試驗艙內，整個過程中會影響到試驗艙內的濃度平穩，影響測試結果的準確性；（5）由于不能實時監控試驗數據，有時候出現不符合試驗的情況，試驗員只能在本次試驗完成后才能知道，嚴重浪費時間，影響試驗員工作效率。針對以上缺點，我們開發了一款上位機實時監控的測試軟件，通過該軟件與試驗設備實時通訊，試驗員能夠在辦公室內實時監控、記錄、處理試驗數據，大大減輕實驗員的時間投入，保證試驗過程的安全性，提高測試結果的可靠性。

本軟件主要使用LabVIEW編程工具，通過與試驗測試設備的實時通訊，讀取和記錄試驗艙中污染源濃度、溫度、濕度、試驗機的功率、電壓、電流等試驗數據，實時判斷試驗過程，生成合適的試驗報告，通過曲線顯示和表格顯示，試驗員可以看到整個試驗過程中的數據變化趨勢。軟件操作簡單、性能穩定可靠。

本試驗軟件主要用于測試空氣凈化器針對0.3μm以上顆粒物、PM2.5和甲醛的去除能力以及臭氧濃度試驗。

2 軟件操作說明

2.1 軟件界面

軟件分為主界面、曲線顯示和歷史曲線共3個界面。啟動空氣凈化器測試軟件，進入主測試界面，如圖1所示。

2.1.1 主界面

主界面主要包含實時顯示區、操作按鈕區、試驗數據表格顯示區、試驗計算結果區以及試驗狀態區五大部分。各部分的功能如下：

（1）實時顯示區能夠實時顯示試驗日期、工況參數、被測機電參數等；

（2）操作按鈕區用來進行試驗過程中的各相操作，根據測試需求選擇按鈕即可實現；

（3）試驗數據表格顯示區可以在線顯示不同試驗的測試數據；

（4）試驗計算結果區將顯示試驗計算數據，能夠方便快捷的查看測試結果；

（5）試驗狀態區能顯示當前試驗狀態。

2.1.2 曲線顯示界面

曲線顯示區能夠將各項測試數據以曲線的形式顯示出來，并根據測試需求進行相應的選擇和設置，曲線顯示界面如圖2所示。

2.1.3 歷史曲線界面

歷史曲線界面的操作與曲線顯示界面一致，能夠將歷史數據以曲線的形式顯示出來。

圖4 參數配置對話框

2.2 試驗操作

測試軟件滿足四類測試需求：PM2.5測試（TSI 8530）、0.3μm以上顆粒物測試（TSI 9306）、甲醛測試和臭氧測試；其中0.3μm以上測試和PM2.5測試以及甲醛測試操作試驗原理及步驟相同，下面以甲醛測試及臭氧濃度測試為例進行說明。

圖5 參數輸入完成提示框

圖6 軟件試驗分支圖示

圖7 通訊框圖示例

圖8 濃度判定框圖

2.2.1 甲醛去除能力測試

啟動測試軟件，點擊【開始測試】按鈕彈出如圖3所示對話框。

進行試驗選擇，請先選擇進行顆粒物試驗還是氣體試驗，然后選擇相應的試驗儀器或試驗類型；本次試驗選擇【氣體試驗】+【甲醛測試】，然后點擊【OK】，進入下一個參數配置對話框，如圖4。

將相應參數設置完成之后，按照標準規定的測試程序開展試驗即可。

2.2.2 臭氧濃度測試

在本次試驗中選擇【氣體試驗】+【臭氧試驗】，將試驗參數輸入完畢后彈出如圖5所示提示框。然后根據軟件提示進行下一步操作，即可完成臭氧濃度測試。測試結果將實時顯示在軟件界面上。

2.2.3 退出

測試完成之后，點擊【退出】按鈕，軟件運行停止。

2.3 程序簡介

針對空氣凈化器自然衰減和總衰減試驗兩個不同的試驗過程，軟件主要采用狀態機編程框架；主要工作狀態由：初始化狀態、參數配置狀態、數據采集狀態和數據處理狀態組成；可以選擇不同的試驗類型，試驗方式，軟件可以自動識別測試儀器，進行數據采集通訊。本軟件試驗分支如圖6所示。

針對試驗員手動開啟空氣凈化器的情況，軟件默認狀態下，以開機后5秒鐘采集數據為初始濃度，盡量保證數據的真實性可靠性；為了排除通訊干擾造成的數據損失，采用連續讀取方式直至讀到正確的數據，程序框圖如圖7所示。

試驗過程中，需要實時判斷實時濃度是否符合要求，以及試驗機的運行狀況，判斷程序如圖8所示。

軟件通過調用VC生成的動態鏈接庫，計算衰減系數，大大提高了軟件計算速度。總之，軟件通過LabVIEW開發環境，中間運用VC生成動態鏈接庫，通過軟件之間的接口，揚長避短，盡最大可能地讓軟件更人性化，簡潔化。

3 總結

本文主要描述了通過LabVIEW開發出的空氣凈化器測試軟件，該軟件根據目前國標要求，能夠使試驗員通過簡單操作完成空氣凈化器測試及數據處理。LabVIEW是圖形化編程工具，程序員能夠通過LabVIEW快速開發出適合用戶需要的軟件，本軟件的主要難點是試驗測試過程中的各個不同狀態之間的轉換。隨著NI公司的大力宣傳以及LabVIEW編程工具不可替代的優勢，LabVIEW將會在中國試驗室軟件測試市場上占有重要地位。

[1] GB/T 18801-2008, 空氣凈化器.

[2] GB 4706.45-2009, 家用和類似用途電器的安全 空氣凈化器的特殊要求.

Application of LabVIEW in the performance test of air cleaner

LING Fei1FAN Naichong2GE Feng1WU Xiaolei1
（1.National Center for Supervision & Inspection of household Electric Application Product Quality Hefei 230088；2.Beijing Chearizhirui Beijing 100053）

As air cleaners become more and more common, air cleaner performance testing becomes important. In view of the air cleaner test problems, we use LabVIEW software development, which makes the tester in the air cleaner removal particles, PM2.5 and formaldehyde and ozone concentration test is more simple and easy to operate. The tester only needs to set up the software, can replace the traditional air cleaner testing in a large number of work, after verification of the software to get the test of the agreement.

Air cleaner; LabVIEW; Test