中型多功能氡室温湿度控制系统设计

　　目前在用的氡室从结构上可分为两大类,一类是密闭式,即氡室箱体为相对气密结构,流气式氡源置于外部,连接循环气泵向箱体内补氡;另一类是换气式,氡源直接放置在箱体内,通过控制流进和流出箱体的空气比率(换气率)来调节氡浓度。氡室的这两种不同结构决定了其控制系统差别巨大,不仅是氡浓度控制方式上的差别,在对箱体内温湿度调节控制方面也必须采取不同的方案。

　　中小型氡室一般采取密闭式结构,其优点是控制系统相对简单。大型氡室(容积十立方以上)多采用换气式结构,内部设置多个氡源和大型温湿度调节装置,可实现氡浓度和温湿度的动态稳定。本文以一套4立方米多功能氡室的研发过程为例,阐述密闭式中型氡室温湿度控制系统设计。

　　1　氡室系统简介

　　中型多功能氡室整体上由4立方箱体、流气式氡源、氡浓度监控系统、温湿度控制系统、气溶胶发生/采样系统、废气排控系统和计算机控制系统等构成。具备自动调节箱体内氡浓度、温湿度的功能,并能够产生给定浓度的气溶胶与箱体内气体混合,形成箱内放射性气溶胶环境。该氡室主要用于对各种测氡仪器设备、氡及其子体收集装置的检测、检定,并且可模拟多种大气环境条件,进行氡、氡子体以及放射性气溶胶的实验研究。

　　温湿度控制系统采用计算机控制自动调节箱体内部温湿度。用户设定目标温湿度值后,启动温湿度调节控制,系统开始自动箱体温湿度调节。待到达设定值后,系统进入温湿度恒定模式,维持箱体内温湿度的稳定。

　　2　温湿度控制系统设计

　　2·1　控制目标要求

　　该氡室的主要任务是进行测氡仪检定和气溶胶实验,因此根据用户要求确定的温湿度控制总体指标为

　　温度控制:

　　温度调控范围:10℃~35℃;

　　温度控制精度:±1℃。

　　湿度控制:

　　湿度调控范围:20%RH~95%RH;

　　湿度控制精度:±5%

　　2·2　控制方案

　　根据氡室温湿度控制要求,在控制方案上采用模糊分区控制和智能自适应分级递进相结合的方式,底层控制采用PID控制算法,在不同的状态下,输出不同的控制分量,对温湿度进行精确控制。控制系统由温度调节和湿度调节两部份组成。温度调节采用计算机控制的分体式空调,分别进行制冷和制热操作,以实现箱体内温度的降低和升高;湿度调节采用超声雾化装置将纯净水雾化成细水滴,经循环气泵送入箱体内,细水滴快速蒸发后便能增加箱体内湿度。湿度的降低由空调的除湿功能附带完成。

　　控制模型为较典型的闭环反馈控制,如图1所示。