波特率发生器

[align=center][b]函数发生器与示波器组合使用捕捉波形[/b][/align] 函数发生器是当前业内流行的信号发生器结构，它基于数字结构，支持灵活的编程能力和杰出的精度。过去，AFG使用模拟振荡器和信号调节创建输出信号，而最新的AFG依赖直接数字合成(DDS)技术，确定样点从存储器中输出时钟的速率，生成几乎任何波形形状和噪声信号等等。 虽然AFG提供的波形变化要少于AWG同等仪器，且不能像AWG那样创建想得到的几乎任何波形，但它成本低，能生成稳定的标准形状的波形，特别是最重要的正弦波和方波，且能够快速响应频率变化。与此同时，AFG能够生成世界各地实验室、维修设施和设计部门中最常用的测试信号，因而通常是完成工作最经济的方式。 函数发生器作为一种为无线电工作提供了所需带宽的通用仪器，常常需和示波器搭配使用。示波器是数字存储示波器，拥有完善的触发功能，当然也拥有足够的带宽，可以准确地捕获无线电 RF段和IF频段中的信号。[img=,900,323]https://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2019/03/201903150940535370_1501_3517076_3.png!w900x323.jpg[/img][img=,900,336]https://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2019/03/201903150940593746_7313_3517076_3.png!w900x336.jpg[/img] 举例说，我们使用泰克TDS2024B示波器，可以使函数发生器为AM/FM无线电测试和校正提供通用方便的解决方案。泰克TDS2024B示波器是一种数字存储示波器 (DSO)，它提供了200 MHz的带宽，足以满足AM/FM无线电应用。尽管TDS2024B拥有四条输入通道，但两通道仪器同样能够完成这一工作。在提供了必要的频率范围(高达108 MHz)及内置调制功能的多功能信号源的帮助下，设置或调试FM无线电的任务变得轻松得多。多通道信号源可以加快开发测试信号的速度，包括音频带宽、RF灵敏度和IF校正。 函数发生器与示波器组合的简便易用性受到无线电设施人员、技术人员和服务人员的广泛欢迎。一旦熟悉了此组合的使用方式，他们就可以快速进入经常使用的控制功能和菜单，提高工作效率。场景链接：https://www.tek.com.cn/application/wireless-and-rf任意函数发生器产品界面：[url=https://www.tek.com.cn/arbitrary-function-generator][color=#0563c1]https://www.tek.com.cn/arbitrary-function-generator[/color][/url]

空气发生器和有规律波动基线　　气相色谱中常用的FID、FPD、NPD检测器都会用到空气源和氢气源。这几个检测器对于空气和氢气源质量的要求不太相同。包括气体的流量、洁净程度、压力和流量范围和稳定性对于检测器的工作影响也不太相同。　　氢气和空气发生器，由于使用的便利，现在越来越多的被大家所使用。由气体发生器带来的系列问题，也慢慢变得比较常见。　　（其实就目前国内的气源情况而言，我个人还是比较推荐使用气体钢瓶。虽然使用不便，气体的管路需要严格铺设。但是对一般的地区而言，钢瓶的质量还是有保证的。不过这是题外话了。）　　我们常见的所谓无油空气发生器，其实不是严格意义上的无油。只是出口增加了气体净化装置而已。（摇摆式的气体发生器不太常见。体积较大，工作噪声也较大，限制了它的使用。）　　下面给出一个常见空气发生器的结构图 http://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2013/07/201307082213_450300_1604036_3.jpg　　图1 空气发生器的结构　　气源部分是空气压缩机，将空气压缩，然后由初级压力控制单元控制压缩机的运行。初级压力控制单元给出上限和下限压力（例如0.4MPa和0.8MPa），当压缩机输出压力大于0.8MPa，则压缩机电源被切断；压缩机压力低于0.4MPa，压缩机上电。　　那么初级压力控制单元输出端的压力就是不稳定的，需要次级压力控制单元稳定发生器的输出压力。次级压力控制单元一般是稳压阀。　　那么，空气发生器最重要的特点是间歇、有规律的工作。这个工作周期一般是几分钟或者十几分钟，视输出流量大小而定。　　色谱仪的有规律基线变化（周期在分钟级别），往往与气体发生器有关。例如正弦状或者锯齿波状的基线波动。　　我在2012年写过一个基线不良分析的案例，里面有典型的锯齿波基线。　　一般原因是次级压力控制不良的问题。前面提过，次级压力控制一般是稳压阀。稳压阀的特点是，其输入输出压力需要保持一定差异，才能保证工作状态良好。　　（诊断的时候，简单常用的方法是关闭发生器，利用发生器内余压，看看基线是否变化。或者降低输出压力。）　　像刚才的例子，稳压阀输入压力为0.4-0.8MPa（这个参数，其实使用者是不知道的），那么空气发生器的输出压力就不宜太高。最好设定低于0.3MPa。　　或者简单一点说，降低输出压力，对于基线稳定是有帮助的。　　下面看一个例子，如图。该空气发生器的面板上有一个输出压力调节旋钮，降低压力到0.2MPa，基线有规律波动的情况得到了改善。 http://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2013/07/201307082214_450302_1604036_3.jpg

[size=16px][color=#ff0000]摘要：针对动态法热释电系数测试中的交变温度控制，特别是针对帕尔贴半导体制冷片正弦波温度控制中存在的稳定性差问题，本文提出了改进的解决方案。解决方案的核心是采用外部设定点技术的双向PID控制器以及外置信号发生器，此方案可很好的实现帕尔贴制冷片正弦波温度的精确控制，保证了热释电系数测量的准确性。依此方案所构成的闭环控制回路可形成独立的温控装置，也可配套集成到上位机控制的中央控制系统。[/color][/size][align=center][size=16px][img=帕尔帖半导体制冷片正弦波温度发生器,550,353]https://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2023/03/202303311156549281_3555_3221506_3.jpg!w690x444.jpg[/img][/size][/align][size=18px][color=#ff0000][b]1. 问题的提出[/b][/color][/size][size=16px] 热释电系数是表征热释电材料性能的重要参数，代表了热释电材料极化随温度的变化率。按照被测样品的加热方式，热释电系数测试主要分为动态法和静态法两种。[/size][size=16px] （1）动态法是采用调制方法使被测样品的温度发生变化，温度变化形式是正弦波。动态法所加载的变温范围较小，反应的是某一基准温度下的热释电系数。[/size][size=16px] （2）静态法是用连续加热方式使被测样品升温，通过测量热释电电荷与温度关系来求得热释电系数。静态法测量的热释电系数反映的是一个温度范围内的平均响应。[/size][size=16px] 由于动态法是在某一较窄的温度范围内测量热释电系数，所以热释电系数测试常用动态法。[/size][size=16px] 在动态法测量中，样品温度的正弦波调制一般会采用帕尔贴半导体制冷片、黑体辐射和激光等方式，但能产生正弦温度波的最佳调制方式是帕尔贴制冷片，且有温度波生成装置简单和可对较大样品进行温度调制的突出特点。[/size][size=16px] 采用帕尔贴半导体制冷片进行热释电系数测量的典型装置如图1所示[1]。[/size][align=center][size=16px][color=#ff0000][img=01.热释电系数典型测量装置结构示意图,550,306]https://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2023/03/202303311200462046_6083_3221506_3.jpg!w690x384.jpg[/img][/color][/size][/align][align=center][size=16px][color=#ff0000][b]图1 热释电系数典型测量装置结构示意图[1][/b][/color][/size][/align][size=16px] 与黑体和激光形式的温度调试方法相比，帕尔贴制冷片的温度调制相对比较准确，理论上采用帕尔贴制冷片可以将温度准确控制在某一设定点处上下波动生产正弦温度波，但目前采用帕尔贴半导体制冷片还无法进行完美的控制来产生准确和标准的正弦温度波。[/size][size=16px] 如文献[1]中所报道的热释电系数测量装置，尽管采用了正弦波信号发生器，但信号发生器只能控制帕尔贴制冷片的驱动电流按照正弦波变化，并未真正按照正弦波控制温度变化，如图2所示，因此使得所形成的正弦温度波形很难达到稳定，这主要是装置散热所造成的影响。[/size][align=center][size=16px][img=02.帕尔贴制冷片温度调制测试波形,500,397]https://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2023/03/202303311201113772_3144_3221506_3.jpg!w604x480.jpg[/img][/size][/align][align=center][size=16px][color=#ff0000][b]图2 帕尔贴制冷片温度调制测试波形[1][/b][/color][/size][/align][size=18px][color=#ff0000][b]2. 问题分析[/b][/color][/size][size=16px] 对于帕尔贴半导体制冷片的温度控制，若要实现准确、稳定、可任意设定和调节的正弦波温度输出，需要解决以下两方面的问题：[/size][size=16px] （1）直接对温度进行控制，能按照所设定幅度和频率变化直接输出正弦形式的温度波，即控制器设定值是一个幅度随时间变化的正弦波。[/size][size=16px] （2）需要解决反馈控制问题，即能根据正弦温度波设定曲线以及反馈的温度信号自动调节加热和制冷电流，使输出的温度变化与设定曲线始终一致，由此主动消除系统中的散热以及环境温度变化带来的影响，最终使得所输出的正弦温度波始终长时间保持稳定。[/size][size=18px][color=#ff0000][b]3. 解决方案[/b][/color][/size][size=16px] 针对上述热释电系数测试中存在的正弦波温度控制问题，特别是为了解决帕尔贴半导体制冷片输出准确和稳定的正弦温度波难题，本文提出了如图3所示的解决方案。[/size][align=center][size=16px][color=#ff0000][b][img=03.帕尔帖正弦波温度发生器结构示意图,690,248]https://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2023/03/202303311201347099_4235_3221506_3.jpg!w690x248.jpg[/img][/b][/color][/size][/align][align=center][size=16px][color=#ff0000][b]图3 帕尔帖正弦波温度发生器结构示意图[/b][/color][/size][/align][size=16px] 图3所示的解决方案包括以下几项技术内容：[/size][size=16px] （1）采用具有PID自动调节功能的闭环控制技术和相关仪器，能根据设定波形和测量得到的温度传感器信号进行反馈控制，同时具有PID参数自整定能力。[/size][size=16px] （2）PID自动调节技术和相关仪器采用了双通道调节和自动切换技术，以能对加热和制冷进行自动控制，实现对TEC半导体制冷器进行正反向控制。[/size][size=16px] （3）关键技术是PID调节器具备外部设定点功能，即PID调节器能接收外部任意波形信号作为设定值，使得PID调节器能始终按照随时间快速变化的设定值（如正弦波）进行控制而形成准确和稳定的正弦温度波。[/size][size=16px] （4）为配合具有外部设定点功能的PID控制器，配套了一个函数信号发生器，以外置形式为PID控制器提供和传输所需的正弦波信号。[/size][size=16px] （5）对于PID控制器和外置函数信号发生器，配套有相应的计算机软件，可通过上位机以通讯方式操作软件进行各种参数设置和运行操作。[/size][size=16px] （6）对于TEC半导体制冷片，配备的双向电源驱动器。驱动器可有不同的功率配置以满足不同加热制冷能力的TEC制冷片要求。双向电源驱动器直接与PID控制器的加热和制冷通道连接。[/size][size=18px][color=#ff0000][b]4. 总结[/b][/color][/size][size=16px] 本文提出的解决方案，可以彻底解决帕尔贴半导体制冷片正弦波温度输出中存在的问题，而且使用简便和门槛较低。通过外置正弦波信号发生器，无需再进行复杂的设定值程序编写，即可实现正弦温度波的准确和稳定输出。[/size][size=16px] 本解决方案中的高精度PID控制器配备了相应的计算机软件，采用了具有标准MO D B U S协议的RS485通讯，与计算机一起可以组成独立的测控系统，通过计算机运行软件可非常方便的远程运行PID控制器以及进行控制器的各种参数设置，同时还可以采集、存储和曲线形式显示PID控制器的过程参数。[/size][size=16px] 此解决方案的另外一个特点是具有很强的灵活性和拓展性，可通过外置不同传感器和信号发生器实现各种温度和压力波形的准确控制，可连接上位机直接与中央控制器进行集成。[/size][size=18px][color=#ff0000][b]5. 参考文献[/b][/color][/size][size=16px][1] Fedorov K, Ivashchuk O, Karataev P, et al. Application of Thermoelectric Oscillations in a Lithium Niobate Single Crystal for Particle Generation[C]//8th International Beam Instrumentation Conference （IBIC'19）, Malm?, Sweden, 08-12 September 2019. JACOW Publishing, Geneva, Switzerland, 2019: 620-623.[/size][align=center][color=#ff0000]~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~[/color][/align]