南京明瑞检测技术有限公司徐凌云获国家专利权
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龙图腾网获悉南京明瑞检测技术有限公司申请的专利一种生物安全柜质量检测仪的自动校正方法获国家发明授权专利权,本发明授权专利权由国家知识产权局授予,授权公告号为:CN119882848B 。
龙图腾网通过国家知识产权局官网在2025-09-30发布的发明授权授权公告中获悉:该发明授权的专利申请号/专利号为:202510364090.0,技术领域涉及:G05D7/06;该发明授权一种生物安全柜质量检测仪的自动校正方法是由徐凌云;陈浩;刘娜;许海东;李波;刘伟设计研发完成,并于2025-03-26向国家知识产权局提交的专利申请。
本一种生物安全柜质量检测仪的自动校正方法在说明书摘要公布了:本发明公开了一种生物安全柜质量检测仪的自动校正方法,属于检测技术领域,包括压力检测单元A、压力检测单元B、压力检测单元C、压力检测单元D、压力检测单元E、风速检测单元A、风速检测单元B、风速检测单元C、风速检测单元D、风速检测单元E、风机控制电路、主控制器、蝶阀驱动电路A、蝶阀驱动电路B、蝶阀驱动电路C、蝶阀驱动电路D、触摸屏、通信模块和电源模块,解决了自动调节4个支路风道的流量的技术问题,本发明能够根据不同的运行状态自动优化控制策略,有效提升系统的响应能力和调节精度,还能有效补偿系统的非线性和动态特性,从而更好地应对环境变化和干扰。
本发明授权一种生物安全柜质量检测仪的自动校正方法在权利要求书中公布了:1.一种生物安全柜质量检测仪的自动校正方法,其特征在于:生物安全柜质量检测仪包括压力检测单元A、压力检测单元B、压力检测单元C、压力检测单元D、压力检测单元E、风速检测单元A、风速检测单元B、风速检测单元C、风速检测单元D、风速检测单元E、风机控制电路、主控制器、蝶阀驱动电路A、蝶阀驱动电路B、蝶阀驱动电路C、蝶阀驱动电路D、触摸屏、通信模块和电源模块,压力检测单元A、压力检测单元B、压力检测单元C和压力检测单元D均通过第一I2C总线与主控制器连接,压力检测单元E通过第二I2C总线与主控制器连接,风速检测单元A、风速检测单元B、风速检测单元C和风速检测单元D均通过第三I2C总线与主控制器连接,风速检测单元E通过第四I2C总线与主控制器连接; 风机控制电路是由场效应管Q1和场效应管Q2构成的3.3V转12V电平驱动电路,场效应管Q1的G极与主控制器的一个IO口连接,场效应管Q1的S极驱动场效应管Q2,场效应管Q2用于控制风机的开启或关闭; 蝶阀驱动电路A包括隔离驱动电路A和电机驱动器A,隔离驱动电路A的输入端分别与主控制器的一组IO口连接、输出端驱动电机驱动器的输入端,电机驱动器的输出端连接并驱动外部用于控制第一蝶阀开启或关闭的第一驱动电机; 蝶阀驱动电路B、蝶阀驱动电路C和蝶阀驱动电路D的电路原理均与蝶阀驱动电路A的相同,蝶阀驱动电路B、蝶阀驱动电路C和蝶阀驱动电路D分别与主控制器的不同的IO口连接,并且分别驱动外部用于控制第二蝶阀的第二驱动电机、用于控制第三蝶阀的第三驱动电机、用于控制第四蝶阀的第四驱动电机;触摸屏和通信模块均与主控制器连接; 电源模块为所有压力检测单元、所有风速检测单元、风机控制电路、主控制器、触摸屏、通信模块和所有蝶阀驱动电路供电; 自动校正方法包括如下步骤: 步骤1:将生物安全柜质量检测仪放置在检测空间内,对生物安全柜质量检测仪进行市电通电后,通过触摸屏选择矫正模式,主控制器控制生物安全柜质量检测仪进入矫正模式; 矫正模式的具体流程如下: 步骤1‑1:初始化阶段: 启动系统:主控制器通过风机控制电路首先启动设置在主风道内的风机,通过风速检测单元E采集设置在主风道内的第五风速传感器的数据,从而获取到主风道内的风速;同时通过压力检测单元E采集设置在主风道内的第五压力传感器的数据,从而获取到主风道内的压力值; 同理,主控制器分别通过第一风速传感器、第二风速传感器、第三风速传感器、第四风速传感器分别获取4个支路风道内的风速; 主控制器分别通过第一压力传感器、第二压力传感器、第三压力传感器、第四压力传感器分别获取4个支路风道内的压力值; 根据获取到的风速,计算每个风道内的流量: Qi=Ai×vi; 其中,Q为流量;A为风道的截面积,为预设值;v为风速;i表示风道的编号,i=1,2,3,4,5,其中i=5表示主风道; 记录各个支路风道的初始流量:Q1,Q2,Q3,Q4; 步骤1‑2:主控制器计算每个支路风道当前流量与目标流量之间的误差,目标流量为预期的流量: ei0=Qi0‑Qtarget; 其中,ei0为计算得到的初始误差,Qi0表示初始流量;Qtarget是目标流量: Qtarget=Q5÷4; Q5表示了主风道的流量; 步骤1‑3:主控制器对每个支路风道,分别设计一个PID控制器,目标是调整蝶阀开度θj使每个支路风道的流量Qj始终保持在设定的目标值附近,j与i的取值保持一致: PID控制器的控制方程如下: 其中,ejt=Qjt‑Qtarget,表示风道j的当前流量误差;Kp、Ki、Kd分别为比例、积分和微分增益;Δumt为由风道和风机动态模型计算出的修正量,用来补偿系统响应的非线性或动态特性;Δuct是由干扰补偿计算出的调整量; Δumt=α×Qpred1t‑Qmeasuredt; 其中,α是一个系数,用来调节模型修正量对蝶阀开度的影响;Qpred1t是根据动态建模得到的预测流量;Qmeasuredt是实际测量的流量; Δuct=β×Qpred2t‑Qmeasuredt; 其中,β是一个系数,用来调节干扰补偿的强度,Qpred2t是通过流量预测模型得到的预测流量;Qmeasuredt是实际测量的流量; 步骤1‑4:根据PID计算的调整量更新每个支路风道的蝶阀开度θit: θit=θprev+Δθit; 其中,θprev是之前的蝶阀开度,Δθit是根据PID控制器计算的调整量; 步骤1‑5:在执行步骤1‑1到步骤1‑4时,需要等待气流稳定,即,在每次调整蝶阀后,等待一定时间twait以确保气流稳定,twait通过风道长度和气体声速来估算: 其中,L2是支路风道的长度,为预设值;vsound是气体的声速,固定为343ms;τ是系统的惯性时间常数; 在等待twait时间后,重新测量每个支路风道的流量,计算误差: eitnew=Qitnew‑Qtarget; 将eitnew与预设的误差允许阈值∈threshold进行对比,如果eitnew在阈值∈threshold内,即,eitnew≤∈threshold,则表示支路风道i已经达到预期; 步骤1‑6:重复步骤1‑1到步骤1‑5的流程,继续迭代调节,直到所有支路风道的流量都在设定的阈值内,即满足条件Qi在Qtarget±∈threshold内,认为调节过程完成; 步骤1‑7:记录每个支路风道的最终蝶阀开度,作为默认的调节策略,保存为系统默认配置; 步骤2:在实际使用过程中,首选调用默认的调节策略进行调节,若调节后无法满足条件Qi在Qtarget±∈threshold内,则调用步骤1中矫正模式的方法进行重新调节。
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