LabVIEW在空气净化器性能测试中的应用

凌 飞 范乃冲 葛 峰 吴晓磊

（1.国家家用电器产品质量监督检验中心 安徽合肥 230088；2.北京中家智锐科技有限公司 北京 100053）

LabVIEW在空气净化器性能测试中的应用

凌 飞1范乃冲2葛 峰1吴晓磊1

（1.国家家用电器产品质量监督检验中心 安徽合肥 230088；2.北京中家智锐科技有限公司 北京 100053）

随着空气净化器的应用越来越普遍，空气净化器性能测试需求尤为突出。针对空气净化器测试中的问题，我们利用LabVIEW开发了一款测试软件，使得试验员在针对空气净化器去除颗粒物、PM2.5和甲醛的能力以及产生臭氧浓度试验更加简单、易于操作。试验员只需设置好软件，就能取代传统空气净化器测试中的大量工作，经过验证本软件得到试验员的一致好评。

空气净化器；LabVIEW；测试

1 背景

1.1 LabVIEW简介

LabVIEW是一种程序开发环境，是由美国国家仪器（NI）公司研制开发的，类似于C和BASIC开发环境，LabVIEW与其他计算机语言的显著区别是：其他计算机语言都是采用基于文本的语言产生代码，而LabVIEW使用的是图形化编辑语言G编写程序，产生的程序是框图的形式。

与C和BASIC一样，LabVIEW也是通用的编程系统，有一个完成编程任务的庞大函数库。LabVIEW的函数库包括数据采集、GPIB、串口控制、数据分析、数据显示及数据存储等等。LabVIEW也有传统的程序调试工具，如设置断点、以动画方式显示数据及其子程序（子VI）的结果、单步执行等等，便于程序的调试。利用LabVIEW，可产生独立运行的可执行文件，像许多重要的软件一样，LabVIEW提供了Windows、UNIX、Linux、Macintosh的多种版本。LabVIEW主要优势在于图形化编程，能够快速入门，生成所需要的程序。

1.2 空气净化器性能测试简介

随着中国近年来工业化、现代化进程的加快，工业污染成为一个日渐严重的问题，人们在追求财富的同时，更加关注生活质量，空气净化器成了人们日常生活中越来越重要的一类家用电器。据统计仅2014年度中国空气净化器种类就增加了100多种，为了有利于空气净化器产业的健康发展，建立合理的空气净化器性能指标和测试方法则显得尤为重要。

目前国内采用的检测标准是GB/T 18801-2008《空气净化器》，该标准规定了空气净化器的主要性能参数：洁净空气量、净化效率、净化能效、自然衰减系数和总衰减系数，并详细介绍了空气净化器性能参数的试验方法和标准计算公式。空气净化器性能测试主要有：固态污染物测试、气态污染物测试、臭氧测试、寿命测试等测试种类。性能测试主要用来判定空气净化器在规定时间内清除污染物的能力。

图1 主界面

图2 曲线显示界面

图3 实验选择对话框

1.3 背景分析

目前国内测试空气净化器的试验，大多数为手动计数，进而计算空气净化量等性能参数，或者通过仪器记录数据，试验结束后通过导出数据，再进行人工计算。以上两种测试方法主要有以下缺点：（1）由于人工手动计数，试验间隔的不均匀性对最终计算值的精度将产生影响；（2）甲醛等污染物的去除能力测试，污染物本身对试验员伤害比较大，试验员需要配备专业的防护服，实验操作的危险系数增大；（3）试验过程中需要记录多组数据，大大增加了人员投入，效率较低；（4）有些空气净化器需要手动开启，试验员需要进入试验舱内，整个过程中会影响到试验舱内的浓度平稳，影响测试结果的准确性；（5）由于不能实时监控试验数据，有时候出现不符合试验的情况，试验员只能在本次试验完成后才能知道，严重浪费时间，影响试验员工作效率。针对以上缺点，我们开发了一款上位机实时监控的测试软件，通过该软件与试验设备实时通讯，试验员能够在办公室内实时监控、记录、处理试验数据，大大减轻实验员的时间投入，保证试验过程的安全性，提高测试结果的可靠性。

本软件主要使用LabVIEW编程工具，通过与试验测试设备的实时通讯，读取和记录试验舱中污染源浓度、温度、湿度、试验机的功率、电压、电流等试验数据，实时判断试验过程，生成合适的试验报告，通过曲线显示和表格显示，试验员可以看到整个试验过程中的数据变化趋势。软件操作简单、性能稳定可靠。

本试验软件主要用于测试空气净化器针对0.3μm以上颗粒物、PM2.5和甲醛的去除能力以及臭氧浓度试验。

2 软件操作说明

2.1 软件界面

软件分为主界面、曲线显示和历史曲线共3个界面。启动空气净化器测试软件，进入主测试界面，如图1所示。

2.1.1 主界面

主界面主要包含实时显示区、操作按钮区、试验数据表格显示区、试验计算结果区以及试验状态区五大部分。各部分的功能如下：

（1）实时显示区能够实时显示试验日期、工况参数、被测机电参数等；

（2）操作按钮区用来进行试验过程中的各相操作，根据测试需求选择按钮即可实现；

（3）试验数据表格显示区可以在线显示不同试验的测试数据；

（4）试验计算结果区将显示试验计算数据，能够方便快捷的查看测试结果；

（5）试验状态区能显示当前试验状态。

2.1.2 曲线显示界面

曲线显示区能够将各项测试数据以曲线的形式显示出来，并根据测试需求进行相应的选择和设置，曲线显示界面如图2所示。

2.1.3 历史曲线界面

历史曲线界面的操作与曲线显示界面一致，能够将历史数据以曲线的形式显示出来。

图4 参数配置对话框

2.2 试验操作

测试软件满足四类测试需求：PM2.5测试（TSI 8530）、0.3μm以上颗粒物测试（TSI 9306）、甲醛测试和臭氧测试；其中0.3μm以上测试和PM2.5测试以及甲醛测试操作试验原理及步骤相同，下面以甲醛测试及臭氧浓度测试为例进行说明。

图5 参数输入完成提示框

图6 软件试验分支图示

图7 通讯框图示例

图8 浓度判定框图

2.2.1 甲醛去除能力测试

启动测试软件，点击【开始测试】按钮弹出如图3所示对话框。

进行试验选择，请先选择进行颗粒物试验还是气体试验，然后选择相应的试验仪器或试验类型；本次试验选择【气体试验】+【甲醛测试】，然后点击【OK】，进入下一个参数配置对话框，如图4。

将相应参数设置完成之后，按照标准规定的测试程序开展试验即可。

2.2.2 臭氧浓度测试

在本次试验中选择【气体试验】+【臭氧试验】，将试验参数输入完毕后弹出如图5所示提示框。然后根据软件提示进行下一步操作，即可完成臭氧浓度测试。测试结果将实时显示在软件界面上。

2.2.3 退出

测试完成之后，点击【退出】按钮，软件运行停止。

2.3 程序简介

针对空气净化器自然衰减和总衰减试验两个不同的试验过程，软件主要采用状态机编程框架；主要工作状态由：初始化状态、参数配置状态、数据采集状态和数据处理状态组成；可以选择不同的试验类型，试验方式，软件可以自动识别测试仪器，进行数据采集通讯。本软件试验分支如图6所示。

针对试验员手动开启空气净化器的情况，软件默认状态下，以开机后5秒钟采集数据为初始浓度，尽量保证数据的真实性可靠性；为了排除通讯干扰造成的数据损失，采用连续读取方式直至读到正确的数据，程序框图如图7所示。

试验过程中，需要实时判断实时浓度是否符合要求，以及试验机的运行状况，判断程序如图8所示。

软件通过调用VC生成的动态链接库，计算衰减系数，大大提高了软件计算速度。总之，软件通过LabVIEW开发环境，中间运用VC生成动态链接库，通过软件之间的接口，扬长避短，尽最大可能地让软件更人性化，简洁化。

3 总结

本文主要描述了通过LabVIEW开发出的空气净化器测试软件，该软件根据目前国标要求，能够使试验员通过简单操作完成空气净化器测试及数据处理。LabVIEW是图形化编程工具，程序员能够通过LabVIEW快速开发出适合用户需要的软件，本软件的主要难点是试验测试过程中的各个不同状态之间的转换。随着NI公司的大力宣传以及LabVIEW编程工具不可替代的优势，LabVIEW将会在中国试验室软件测试市场上占有重要地位。

[1] GB/T 18801-2008, 空气净化器.

[2] GB 4706.45-2009, 家用和类似用途电器的安全 空气净化器的特殊要求.

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