高精密电控升降台

分享一下有关精密电阻的知识何为精密电阻，一般指精度高（万分之一以上）、温漂低（10ppm以下）及长期稳定性（年变化率小于50ppm）。从品种上讲可以有金属膜电阻、线绕电阻、金属箔电阻。但从整体指标上看，金属箔电阻明显要比其它几类电阻精密得多。第一只金属箔电阻是1962年由物理学家 FelixZandman博士发明的，在随后发展的五十多年间，金属箔电阻在要求高精度、高稳定性、高可靠性的应用方面远远超越其他电阻技术，满足了各种行业的高端应用需求，如航空航天、军用装备、精密测量、医疗设备等领域。目前世界上有三家公司掌握着这种电阻的生产技术，分别是以色列的Vishay（威世精密测量集团，包括被Vishay收购的AE）、中国的山东航天正和电子有限公司（原济宁元器件三厂）、中国的北京718友晟电子有限公司（原北京718厂）。从金属箔电阻的整体技术水平上来说，威士精密测量集团占有绝对的优势。尤其是新研发的Z-Foil金属箔电阻技术，使各项技术指标又有了大幅提高，如在-55℃～+125℃温度范围内、+25℃参考温度下，Z箔电阻具有±0.2 ppm/°C 典型TCR。 下面讲一讲其作为精密电阻的一些主要技术参数n 温度系数(TCR)l ±5 ppm/oC 典型(-55 oC to +125 oC, +25 oC ref.)n 额定功率l 1W at +125 oCn 负载寿命稳定性: ±0.005 %(50ppm) at +70 oC, 5000 小时n 精度: 0.005 % (十万分之五)n 阻值范围: 0.5Ω to 1 MΩn 静电放电负荷 (ESD) 至少25, 000 Vn 无感无容设计n 上升时间: 1 ns 无振铃n 热稳定时间 1sec (常规阻值的稳态值在10ppm以内)n 电流噪声: 0.010 μV (RMS)/Volt加载电压( - 40 dB)n 热EMF: 0.05μV/oCn 电压系数: 0.1 ppm/V

纺织品恒温室高精密空调检查，查什么？ 纺织品检测实验室，有一个标准环境是必须配备的，就是恒温恒湿环境，一般的要求是达到三级大气压的标准要求，需要的温度20±2℃，相对湿度65%±3%；一般需要专业恒温恒湿设施才能达到这个标准要求，这样的恒温恒湿室从装修到设备都是很专业级的。 恒温恒湿室，其主要控制系统就是高精密恒湿恒湿机系统，它的运作是通过三个相互联系的系统：制冷剂循环系统、空气循环系统、电器自控系统。其中电器自控系统是对压缩机、风扇、电加热器，加湿器等供应电源自动控制部分，自动运行压缩机(降温、除湿)，加湿器，电加热(升温)等元件，实现恒温恒湿的自动控制。高精密恒湿恒湿机制冷原理为蒸发器中的液态制冷剂吸收空气的热量并开始蒸发，最终制冷剂与空气之间形成一定的温度差，液态制冷剂亦完全蒸发变为气态，后被压缩机吸入并压缩,气态制冷剂通过冷凝器吸收热量，凝结成液体。通过膨胀阀节流后变成低温低压制冷剂进入蒸发器，完成制冷剂循环过程。 高精密恒湿恒湿机和简单空调机原理差不多，但又不一样，是更精密的控制室内的温度和湿度，内部构造比一般空调复杂，又因一般恒温恒湿室都是24小时不间断的作业，那么其内部零件的损耗和磨损也是比较严重的，特别是每年的七八月份是一年气温最高的时候，因为室内外温度的温差大，湿度相差也大，所以这两个月是高精密空调故障频发期，一般这两个月我们都会出钱要求仪器供应商每个月来巡检一次，以防止仪器故障，出现不必要的麻烦。纺织品恒温室高精密空调巡检，要查什么呢，现在厂家工程师来了，但我们却不知道要检查什么项目，为了搞清楚决定跟着看看，大家也一起来看看，看看恒温恒湿高精密空调‘体检’要查什么？[img=,690,920]https://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2018/09/201809130921542347_8583_2154459_3.jpg!w690x920.jpg[/img][img=,690,920]https://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2018/09/201809130922129361_1495_2154459_3.jpg!w690x920.jpg[/img][img=,690,920]https://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2018/09/201809130921407887_946_2154459_3.jpg!w690x920.jpg[/img][img=,690,920]https://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2018/09/201809130922037357_2092_2154459_3.jpg!w690x920.jpg[/img][img=,690,1226]https://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2018/09/201809130921326497_9234_2154459_3.jpg!w690x1226.jpg[/img] 厂家工程师一般首先看温湿度历史记录，曲线图，没有异常就开始检查主机过滤网，这个是每次巡查都要清洗的，然后再看风机的皮带磨损情况，接着就是风机电压电流；制冷系统主要就是高压低压，膨胀阀，冷凝器和过滤器，最后就是外机，外机是每次都会清洗，一般巡查没有提示故障的话，清洗一下外机就算差不多结束工作了。加湿系统主要就是看漏不漏水，加湿灌脏不脏等，整个过程一般2-3个小时就可以完成一台高精密空调的全部巡检。 其实仪器的没有故障之前的检查是很有必要的；不仅仅是为了各种规定要求，主要目的就是做一个维护和保养，仪器故障前的检查，成本低，这个是隐形成本控制；并且可以避免突然地仪器故障造成工作的耽误和业务的损失，仪器的状态也会更好，比如清洗过滤网，检查电压，电容等，能初步判定精密空调配件磨损程度，预计故障的可能，更重要一点是安全检查，仪器24小时运转，晚上没有人值班，如果因为仪器故障，短路出现事故就得不偿失了，虽然不一定能完全杜绝这样的现象，但排查还是可以发现一些隐患的，一些建议性的意见还是要引起注意的。

纺织品实验室‘高精密空调’的小脾气纺织品实验室是纺织品行业健康发展的一个保障，对纺织品行业起到一个保护神的作用，随着人们对纺织品的认识不断加强，对纺织品的需求也逐渐增高，纺织品不但要美观，保暖，而且还要有一些功能性的功能，用来满足大家对纺织品多元化的要求。说起纺织品实验室，就不得不说一下纺织品的恒温恒湿室，恒温恒湿室是一个标准的检测空间，对环境的要求特别高，是一般的空调设备达不到的试验条件，其标准要求为温度20±2℃，相对湿度65%±3%，整个空间都要求达到这个标准要求，这样的高精密空调是什么样的呢！大家看看!http://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2014/09/201409251559_515599_2154459_3.jpg纺织行业检测实验室常用的恒温恒湿空调一般有两种，一种是采用恒温恒湿空调机对实验室的温湿度进行调节，另一种则是用水喷淋空调系统将空气处理至设定状态然后送入实验室进行调控我们实验室恒温恒湿室就是采用恒温恒湿空调机对实验室的温湿度进行调节，控制室内温度稳定，持续保持标准的温度湿度环境，为实验室的检测工作的提供标准的环境。这样的恒温恒湿空调机也叫‘高精密空调’，就是能严格控制湿度和温度，对其运行的空间进行精确地控制，使之能准确的保证使用空间内为有效试验环境，但是每天24小时不停地运作，在好的空调，也会有不正常的时候，这不，我们的实验室‘高精密空调’的小脾气又来了。‘高精密空调’不能制冷，和设定的温度差别很大，只能和厂家联系，厂家售后工程师给的答复是让我们自己先试试，首先先关机，然后切断电源十分钟以上，然后再开机，根据厂家售后工程师的指导，重新开机后，温度依然很高，我们耐心在在炎热的环境下，等待，一个小时后，温度几乎没有降低，经我们用温度计测试，室内温度和显示温度一致，说明‘高精密空调’机并没有制冷，此次尝试失败这种情况我们自己是无法解决，只能继续联系厂家售后工程师，厂家售后工程师答应后天来进行检修第三天厂家售后工程师终于到来，看看带来的‘武器’，很平常的嘛，能行吗？http://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2014/09/201409251600_515600_2154459_3.jpg http://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2014/09/201409251600_515601_2154459_3.jpghttp://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2014/09/201409251600_515602_2154459_3.jpg经过一上午的测试，检查终于找出原因了，看看这个是什么，压力控制器，控制器的作用是限制制冷系统的压缩机排气压力不超过一定的限度,以保障安全。当压缩机的排气压力超过调定值时,高压控制器切断电动机的电路,使压缩机停止工作,以起保护作用。由于它是属于事故停止,应发生报警信号(通常为警铃响及红色指示灯亮),停止后不再自动复位启动,待查出原因及消除故障后,再用手启动。中压控制器的作用是限制双级压缩机的中间压力不超过一定限值,以保障压缩机安全运转 http://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2014/09/201409251601_515603_2154459_3.jpghttp://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2014/09/201409251601_515604_2154459_3.jpg 制冷原理为蒸发器中的液态制冷剂吸收空气的热量并开始蒸发，最终制冷剂与空气之间形成一定的温度差，液态制冷剂亦完全蒸发变为气态，后被压缩机吸入并压缩,气态制冷剂通过冷凝器吸收热量，凝结成液体。通过膨胀阀节流后变成低温低压制冷剂进入蒸发器，完成制冷剂循环过程。 小结：实验室精密空调，使用时间长，除了假期，基本上24小时不间断工作，对仪器的各部件损伤都是比较严重的，这就需要我们平时多多的进行维护保养，主动的进行基本的检查，对一些电气部分，可以要求电工进行检查，使仪器的状态一直处于正常状态下，以免带病作业，这样就可以一定程度的减少仪器故障的次数，也能减少我们的维修成本，希望大家一起行动，爱惜仪器，维护仪器 [/fo

高精密恒温恒湿空调箱外包服务怎么选择[size=13px][b] 实验室有些试验需要在恒定的温湿度下操作，这就是要有一个恒温恒湿室，希望能精密的控制温度和湿度，并且恒温恒温室内任何一个点都要是稳定的温湿度，素衣要求比较严格，一般的设备达不到这么精密，维修维护的成本也高，过了保质期怎么办，这是我们现在最头疼的事情。[/b][/size] 最开始公司想在本市找一个空调维修的售后部门来做我们的精密空调的维护保养和故障维修服务，但是他们看了之后，很多配件和他们常用的型号都不对，也比一般空调复杂，可以接受空调维护，比如清洗外机，清洗过滤网等，他们不愿意包维修，说维修要单独购买配件，价格较高，报价太多，我们也承受不了。最后公司临高决定，还是和厂家联系，让他们报价，包给他们算了，因为他们在外地，唯一要求是要24小时内给与反应，维修速度和效率要快。把这个要求转达给厂家，厂家很快发来了报价单，分为两种包的方式。[table][tr][td][align=center]序号[/align][/td][td][align=center]项目[/align][/td][td][align=center]规格型号[/align][/td][td][align=center]数量[/align][/td][td][align=center]单价[/align][align=center]（人民币元）[/align][/td][td][align=center]总价[/align][align=center](人民币元)[/align][/td][td][align=center]备注[/align][/td][/tr][tr][td][align=center]1[/align][/td][td][align=center]一年小包[/align][/td][td][align=center]JOV[/align][/td][td][align=center]1台[/align][/td][td][align=center]￥15000.00[/align][/td][td][align=center]￥15000.00[/align][/td][td]a)免无限次人工费，配件另算b)每年巡检4次，遇到紧急情况24小时内到达现场，[/td][/tr][tr][td][align=center]2[/align][/td][td][align=center]一年大包[/align][/td][td][align=center]JOV[/align][/td][td][align=center]1台[/align][/td][td][align=center]￥25000.00[/align][/td][td][align=center]￥25000.00[/align][/td][td]无费用 每年定期到现场巡检4次，遇到紧急情况24小时内到达现场[/td][/tr][/table]接下来有采购部和他们先谈价格，经过采购的努力，最终确定价格[table][tr][td][align=center]序号[/align][/td][td][align=center]项目[/align][/td][td][align=center]规格型号[/align][/td][td][align=center]数量[/align][/td][td][align=center]单价[/align][align=center]（人民币元）[/align][/td][td][align=center]总价[/align][align=center](人民币元)[/align][/td][td][align=center]备注[/align][/td][/tr][tr][td][align=center]1[/align][/td][td][align=center]一年小包[/align][/td][td][align=center]JOV[/align][/td][td][align=center]1台[/align][/td][td][align=center]￥13000.00[/align][/td][td][align=center]￥13000.00[/align][/td][td]a)免无限次人工费，配件另算b)每年巡检4次，遇到紧急情况24小时内到达现场， [/td][/tr][tr][td][align=center]2[/align][/td][td][align=center]一年大包[/align][/td][td][align=center]JOV[/align][/td][td][align=center]1台[/align][/td][td][align=center]￥23000.00[/align][/td][td][align=center]￥23000.00[/align][/td][td]无费用 [align=center]每年定期到现场巡检4次，遇到紧急情况24小时内到达现场[/align][/td][/tr][/table] 因为采购部门这方面也不懂具体细节方面由我去谈，然后由我决定是大包还是小包，首先我要求看一下他们维护和维修都有哪些项目[img]https://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2020/09/202009241445268873_2060_2154459_3.png[/img]然后明确哪些方面他们是免责的对下列条款不管大包还是小包他们不负责1.高精密空调的耗材，易磨损配件2.高精密空调如外壳掉漆，刮花3.我们实验室自己之前换过的其他品牌的配件4.违规操作造成的损坏5.发生过火灾或水淹的高精密空调外机或内机最后双方确定并同意以上这些情况下高精密空调如果要维修需要另外报价付钱。最后他们又提出两个补充；1.签合同前要去实验室检查一下仪器，如果有主要配件损坏或者近期内肯定会坏掉，要先维修再签合同。2.如果关键部件损坏，而他们仓库有没有这种配件，需要进口，这些维修时间要延长到15天，并且运费要我们另外付款。最后经过商议，我们公司同意我提出的意见，1签订大包合同，高精密空调全包。2.不统一第二项不同要求，要他们在仓库一定要合理备件，不接受15天维修情况，不接受国外订货我们付运费。3.仪器故障要能及时维修，24小时到现场，最迟3天内必须维修完成，包括换配件。4.所有配件都要有备货，不能我们报修了才采购配件。最后交流后，双方各退一步，签订了合同。

纺织品实验室高精密空调‘小问题，大毛病’空调，我们印象中一般都是和夏天连接在一起的，也就是说一般都是为了降温，但在北方地区很多人，夏天不舍得开空调，但冬天必须开，太冷了的缘故，所以说北方的空调不仅制冷还能升温，但在南方，特别是广东地区大部分空调只能制冷，不能升温，这里一年大部分时间都是热天，几乎没有冷天，这就是不同地区，对空调不同的需求。但是有一种空调，无论南方北方都是一样功能的，需求也是一样，那就是实验室高精密空调，很多行业的实验室都有恒温恒湿室，这是一个标准的试验环境，对以实验室来说，是非常重要的，也是实验室标准化作业的需要正是有了这样的标准化的空间环境，我们对产品的检验检测，全国性统一的标准才能有效地实施，形成了各行业产品有相关的检测方法，相关的要求，这样对产品的检验判定，才能有效，准确，公平，公正我们是纺织品行业，实验室有恒温恒湿室，有标准化的操作要求，标准的试验环境，也是我们能自信的和其他检测机构进行定期实验对比，能力验证的资本人们常说，人吃五谷杂粮，难免生病，纺织品实验室高精密空调也是一样，虽然不会说话，但他会罢工，会乱发‘脾气’，这不今天就是这样，刚上班就感觉室内很热，看显示屏温湿度显示竟然是温度30.5℃，湿度45%，做过纺织品行业的朋友都知道，纺织品实验室恒温室的标准温室环境是GB/T6529二级标准大气压标准，温度为20±2℃，相对湿度为65%±3%，这真的是太温暖了，马上关机，关闭电源，，此时显示屏温湿度显示已经有所降低，应该是室内温度的影响，显示是温度25.7℃，湿度74.9%，等了15分钟，正常开机，此时如果是正常状态，那么显示屏会出现加湿和制冷符号，但是都没有出来，反而不断升温28℃,28.3℃,28.5℃,28.9℃,29.2℃29.5℃，没有办法又关机，等待半个小时，开机，还是重复第一次的状态，温度不降反升，彻底没辙了，打电话给厂家，厂家问了一下我的操作，然后就答应尽快派人过来看看。等待是漫长的，幸亏现在不太热，人还能受的了，但是所有检测项目几乎停滞http://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2017/10/2015072410413944_01_0_3.jpghttp://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2017/10/2015072410414566_01_2154459_3.jpg很是郁闷，第三天上午，厂家来人首先就是基本的线路检查，关机，清洗加湿罐，清洗过滤网，没有发现异常，于是开机，温度倒是没有升，但是也没有降多少，很慢的制冷，但是至少制冷符号和加湿符号出现了，厂家工程师二话没说，去了外面一楼，看了一下空调外机，让我帮忙摘个水管冲洗一下，太脏了，这个外机在一楼的杂物处，很容易吸尘，冲了十五分钟左右，基本上冲洗干净，收回水管，回到实验室，恒温室温度在慢慢下降，已经从29.6℃下降到25.1℃了，等待了半小时，显示屏稳定显示在温度20±2℃，相对湿度65%±3%范围内，继续观察，下午3:点，温度依然正常，看温湿度曲线，也是正常的http://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2017/10/2015072410424421_01_0_3.jpghttp://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2017/10/2015072410424989_01_0_3.jpghttp://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2017/10/2015072410425530_01_0_3.jpghttp://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2017/10/2015072410430222_01_0_3.jpghttp://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2017/10/2015072410430790_01_2154459_3.jpg小结： 纺织品实验室恒温恒湿系统是实验室的标准环境，一旦出现问题，很多测试项目都要停下来，影响工作安排，且影响实验室的正常计划，对实验室的各个环节都有影响，所以我们对待这样损耗比较大的仪器要进行多观察，多学习，象这样的小故障要是自己知道怎么排查，不但能及时有效的解决问题，不影响检测工作，还能提升自己的动手能力，何乐而不为呢!

[align=center][img=冷热台真空度控制,690,451]https://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2022/03/202203071147131858_3924_3384_3.png!w690x451.jpg[/img][/align][color=#990000]摘要：针对气密真空冷热台目前存在的真空度控制精度差和配套控制系统价格昂贵的问题，本文介绍采用国产产品的解决方案，介绍了采用数控针阀进行上游和下游双向控制模式的详细实施过程。此方案已经得到了应用和验证，可实现宽范围内的真空度精密控制，真空度波动可控制在±1%以内，整个控制系统具有很高的性价比。[/color][align=center]~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~[/align][size=18px][color=#990000]一、问题的提出[/color][/size]气密真空冷热台是同时可用于真空和气密环境的精密温控冷热平台，具有加热和制冷功能，适合显微镜和光谱仪等应用对样品在可控的真空度环境下进行精确加热或制冷。根据用户要求，针对目前的各种气密真空冷热台，在真空度控制方面，还需要解决以下几方面的问题：（1）无论是进口还是国产真空冷热台，真空度测量和控制还采用皮拉尼真空计，使得配套的控制系统无法实现真空度的精密控制，如无法满足研究和模拟冷冻干燥过程的精度要求。（2）气密真空冷热台普遍体积较小，在宽泛的真空度范围内，实现精确控制一直存在较大难度，真空度的波动性较大，而真空度的波动性又反过来影响温度的稳定性。（3）进口配套的真空度控制系统，不仅控制精度达不到要求，而且价格昂贵。针对气密真空冷热台存在的上述问题，本文将介绍采用国产产品并具有高性价比的解决方案，并介绍了详细的实施过程。[size=18px][color=#990000]二、解决方案[/color][/size]气密真空冷热台真空度精密控制系统的整体结构如图1所示，整个系统主要包括真空计、数控针阀、PID控制器和真空泵。[align=center][color=#990000][img=冷热台真空度控制,690,396]https://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2022/03/202203071148328248_6901_3384_3.png!w690x396.jpg[/img][/color][/align][align=center][color=#990000]图1 冷热台真空度精密控制系统结构示意图[/color][/align]为提高真空度测控精度，采用了测量精度更高（可达满量程0.2%）的电容式真空计，可覆盖0.01~760Torr的真空度区间。如果需要更高真空度环境，也可以同时采用皮拉尼真空计进行测控。为实现全宽量的真空度控制，将两只数控针阀分别安装在冷热台的进气口和排气口。通过分别采用上游和下游控制模式，可实现全量程波动率小于±1%的精密控制。控制器是精密控制的关键，方案中采用了24位A/D和16位D/A的高精度PID控制器，独立的双通道便于进行上游和下游气体流量调节和控制。总之，通过此经过验证的真空度控制方案，可实现高性价比的精密控制。[align=center]~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~[/align]

[align=center][img=真空冷热台,500,326]https://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2022/03/202203060829340674_8408_3384_3.png!w690x451.jpg[/img][/align]摘要：针对气密真空冷热台目前存在的真空度控制精度差和配套控制系统价格昂贵的问题，本文介绍采用国产产品的解决方案，介绍了采用数控针阀进行上游和下游双向控制模式的详细实施过程。此方案已经得到了应用和验证，可实现宽范围内的真空度精密控制，真空度波动可控制在±1%以内，整个控制系统具有很高的性价比。[align=center]~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~[/align][size=18px]一、问题的提出[/size]气密真空冷热台是同时可用于真空和气密环境的精密温控冷热平台，具有加热和制冷功能，适合显微镜和光谱仪等应用对样品在可控的真空度环境下进行精确加热或制冷。根据用户要求，针对目前的各种气密真空冷热台，在真空度控制方面，还需要解决以下几方面的问题：（1）无论是进口还是国产真空冷热台，真空度测量和控制还采用皮拉尼真空计，使得配套的控制系统无法实现真空度的精密控制，如无法满足研究和模拟冷冻干燥过程的精度要求。（2）气密真空冷热台普遍体积较小，在宽泛的真空度范围内，实现精确控制一直存在较大难度，真空度的波动性较大，而真空度的波动性又反过来影响温度的稳定性。（3）进口配套的真空度控制系统，不仅控制精度达不到要求，而且价格昂贵。针对气密真空冷热台存在的上述问题，本文将介绍采用国产产品并具有高性价比的解决方案，并介绍了详细的实施过程。[size=18px]二、解决方案[/size]气密真空冷热台真空度精密控制系统的整体结构如图1所示，整个系统主要包括真空计、数控针阀、PID控制器和真空泵。[align=center][img=真空冷热台,690,396]https://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2022/03/202203060828037872_2582_3384_3.png!w690x396.jpg[/img][/align][align=center]图1 冷热台真空度精密控制系统结构示意图[/align]为提高真空度测控精度，采用了测量精度更高（可达满量程0.2%）的电容式真空计，可覆盖0.01~760Torr的真空度区间。如果需要更高真空度环境，也可以同时采用皮拉尼真空计进行测控。为实现全宽量的真空度控制，将两只数控针阀分别安装在冷热台的进气口和排气口。通过分别采用上游和下游控制模式，可实现全量程波动率小于±1%的精密控制。控制器是精密控制的关键，方案中采用了24位A/D和16位D/A的高精度PID控制器，独立的双通道便于进行上游和下游气体流量调节和控制。总之，通过此经过验证的真空度控制方案，可实现高性价比的精密控制。[align=center]~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~[/align]

[align=center][size=16px][img=压敏涂层特性校准实验中的温度、真空压力和氧浓度控制,600,393]https://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2023/10/202310311112470328_817_3221506_3.jpg!w690x453.jpg[/img][/size][/align][size=16px][color=#990000][b]摘要：针对客户提出的在温度-10℃~80℃、绝对压力1Pa~600kPa、氧浓度0~80%范围内实现对压力敏感涂料静态特性校准测试腔室的精密自动控制要求，本文提出了相应的解决方案。解决方案的主要技术内容是采用TEC半导体制冷器进行温度控制、采用动态平衡法和电控针阀进行真空压力控制、采用气体质量流量控制器和混气罐进行氧浓度控制。整个解决方案具有很高的控制精度和易实现性，且无需编程即可进行系统搭建和控制的特点。[/b][/color][/size][align=center][size=16px][color=#990000][b]================[/b][/color][/size][/align][size=18px][color=#990000][b]1. 项目背景[/b][/color][/size][size=16px] 压力敏感涂料（Pressure Sensitive Paint：PSP）表面压力测量技术是二十世纪八十年代后期发展起来的气动力光学测量技术，相比基于离散测压孔的测量技术，PSP作为一种非接触式测压技术，可在远距离获得测量表面的全场压力分布，避免破坏模型及干扰流场，并具有空间分辨率和数据采集率高的特点，在航空航天、汽车制造和叶轮机械等领域具有极广的应用前景，被视为二十一世纪世纪最具发展潜力的风洞试验技术之一。[/size][size=16px] 压敏涂料或涂层的性能评价分为静态和动态以下两种方法：[/size][size=16px] （1）静态特性测试：这是指在静止或非常缓慢变化的压力条件下，对压力敏感涂层的性能进行测试。这种测试通常用于评估涂层的灵敏度，即施加压力后涂层的响应程度。静态特性测试还包括测试在不同温度下涂层的灵敏度。[/size][size=16px] （2）动态特性测试：这是指在动态或快速变化的压力条件下，对压力敏感涂层的性能进行测试。这种测试通常用于评估涂层的响应速度，即涂层对快速变化压力的响应能力。[/size][size=16px] 最近，有用户提出了压力敏感涂料的静态特性测试需要，要求在静态特性测试仪器上实现真空压力和温度的精确控制，为压敏涂层提供可控的真空压力、氧浓度和温度环境，指标如下：[/size][size=16px] （1）对一正方形金属薄板进行单面加热，金属薄板上涂覆有压敏涂层。整个薄板样品放置在一顶部具有光学窗口的密闭腔体内，要求腔体内的真空压力可准确控制。[/size][size=16px] （2）样品尺寸：50mm×50mm×5mm。[/size][size=16px] （3）样品温度：-10~80℃，控温精度±0.1℃。[/size][size=16px] （4）真空压力：绝对压力1Pa~600kPa，精度为读数的±1%。[/size][size=16px] （5）氧浓度：0~80%，精度为±1%。[/size][size=16px] 本文将针对上述用户提出的技术要求，提出压敏涂层静态特性测试装置的温度、气压和气氛环境精密控制解决方案，为测试装置提供各种温度和可变真空压力的准确控制。[/size][size=18px][color=#990000][b]2. 解决方案[/b][/color][/size][size=16px] 从上述技术要求可以看出，压敏涂层静态特性测试所要求的环境控制变量分别为温度、真空压力（正负压）和氧浓度三个变量，而且这三个变量都要求具有可调的不同数值。为此，本解决方案将分别采用以下三种独立的技术实现这三个变量的精确控制：[/size][size=16px] （1）温度控制：采用基于帕尔贴原理的TEC半导体制冷技术，这种温控技术是目前比较适合-10~80℃温度范围的加热制冷技术，具有精度高、响应速度快、便于实施和结构简单的特点。[/size][size=16px] （2）真空压力控制：采用动态平衡法技术，通过控制进入和排出测试腔体的气体流量，使进气和排气流量达到动态平衡从而实现1Pa~600kPa（绝对压力）宽域范围内任意设定真空压力的准确恒定控制。[/size][size=16px] （3）氧浓度控制：采用气体质量流量控制技术，分别控制氧气和其他环境气体的流量，由此来实现混合气体中的氧浓度精密控制。[/size][size=16px] 采用上述三种控制技术所设计的控制系统结构如图1所示。[/size][align=center][size=16px][color=#990000][b][img=01.压敏涂料静态特性测试仪器的真空压力温度和氧浓度控制系统结构示意图,690,321]https://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2023/10/202310311113547719_3272_3221506_3.jpg!w690x321.jpg[/img][/b][/color][/size][/align][align=center][size=16px][color=#990000][b]图1 压敏涂料静态特性测试仪器的真空压力温度和氧浓度控制系统结构示意图[/b][/color][/size][/align][size=16px] 如图1所示，压敏涂料的温度控制回路由铂电阻温度传感器、TEC制冷片、TEC电源换向器和TEC温度控制器构成。其中样品的快速加热和冷却采用了TEC半导体制冷片，通过TEC电源换向器改变加载到TEC片上的电流方向来分别进行加热和制冷，由此可实现-10~80℃范围内的快速精确的温度控制。为了保证涂层样品的温度均匀性，在样品和TEC制冷片之间布置了一个紫铜板，紫铜板内还镶嵌了一只铂电阻温度传感器以用来测量和控制样品温度。为了在真空环境内给TEC制冷片提供很好的散热能力，图1中设计了水冷板冷却方式，外部循环冷却水进入校准用的密闭腔体对水冷板提供冷却。压敏涂料样品的温度程序控制采用了VPC2021-2型号的TEC温度控制器，此控制器具有加热和制冷双向控制功能，具有程序控制功能，可根据设置的一些列温度点和升降温速率进行程序控制。此控制器自带计算机软件，可通过上位机进行远程设置和操作。[/size][size=16px] 如图1所示，真空压力控制回路由进气电动针阀、真空压力传感器、排气电动针阀、双通道真空压力控制器和真空泵组成。其中真空压力传感器由一些列不同量程的薄膜电容真空计和正压压力传感器构成（图1中并未全部汇出），以满足不同量程范围内的真空压力准确测量，一般的配备是0.1、10、1000Torr三只不同量程的电容真空计和一只硅压阻式压力计，这些真空计和压力计都可以很轻松的达到0.5%的测量精度。真空压力计所采集的气压信号传输给真空压力控制器，控制器根据设定值与测量信号比较后，经PID算法计算后输出控制信号驱动电动针阀来改变进气或排气流量，由此来实现校准腔室内气压的精密控制。[/size][size=16px] 这里需要说明的是，在动态平衡法真空压力控制过程中，对于绝对压力在1kPa~600kPa范围的较高气压区间，需要采用下游控制模式才能获得较高的控制精度，即固定进气电控针阀的开度保持进气流量恒定，通过快速自动调节下游排气电控针阀的开度来进行真空压力控制。对于绝对压力在1kPa以下的低压高真空区间，则需要采用上游控制模式才能实现较高精度的控制，即完全打开排气电控针阀，使真空泵全速抽取校准腔室内的气体，通过快速自动调节上游进气电控针阀的开度来进行真空度控制。[/size][size=16px] 为了实现两只电控针阀的单独调节，解决方案中配备了VPC2021-2系列的双通道真空压力控制器，两个独立的控制通道可分别用来进行上游和下游控制模式的运行，并进行独立的PID自动控制或手动控制。此控制器同样自带计算机软件，可通过上位机进行远程设置和操作。[/size][size=16px] 对于氧浓度的控制，如图1所示，采用了多个气体质量流量控制器来对进气进行精密的流量调节，以精确控制氧气浓度或氧气所占比例。通过精密测量后的多种工作气体在混气罐内进行混合，然后再进入校准腔室，由此可以准确控制校准腔室内的氧分压。在氧浓度控制过程中，还特别需要注意以下两点：[/size][size=16px] （1）对于某一种单独的工作气体，需要配备相应气体的气体质量流量控制器。[/size][size=16px] （2）混气罐压力要进行恒定控制或在混气罐的出口处增加一个减压阀，以保持混气罐的出口压力稳定，这对准确控制校准腔室内的真空压力非常重要。[/size][size=18px][color=#990000][b]3. 总结[/b][/color][/size][size=16px] 综上所述，本解决方案可以很好的实现用户提出的各项技术要求指标，并具有很高的控制精度和自动控制能力。另外，此解决方案还具有以下特点：[/size][size=16px] （1）本解决方案具有很强的适用性，通过改变其中的相关部件参数指标就可适用于不同控制范围的压敏涂料静态特性测试需要。[/size][size=16px] （2）解决方案中所采用的温度和真空压力控制器自带计算机软件，可直接通过计算机的屏幕操作进行整个控制系统的调试和运行，且控制过程中的各种过程参数变化曲线自动存储，这样就无需再进行任何的控制软件编写即可很快搭建起温度和真空压力控制系统，极大方便了压敏涂料静态特性的校准。[/size][size=16px][/size][align=center][size=16px][color=#990000][b][/b][/color][/size][/align][align=center][size=16px][color=#990000][b]~~~~~~~~~~~~~~~[/b][/color][/size][/align]

[color=#990000]摘要：在迈克尔逊激光干涉仪微位移和倾角的精密测量中，需要对真空度进行准确控制，否则会因变形、折射率和温度等因素的影响带来巨大波动，甚至会造成测量无法进行。本文介绍了真空度的自动化控制技术，详细介绍了具体实施方案。[/color][size=18px][color=#990000]一、问题的提示[/color][/size] 作为一种高精密光学仪器，迈克尔逊激光干涉仪得到了非常广阔应用，它可用于测量波长、气体或液体折射率、厚度、位移和倾角，具备对长度、速度、角度、平面度、直线度和垂直度等的高精密测量。但在高精密测量中，迈克尔逊干涉仪会受到气氛环境的严重影响，为此一般将被测物放置在低压真空环境中，如图1所示，并对真空度进行精密控制，否则会带来以下问题：[align=center][color=#990000][img=激光干涉仪真空度控制,500,315]https://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2022/01/202201270813137507_5730_3384_3.jpg!w690x435.jpg[/img][/color][/align][color=#990000][/color][align=center]图1 迈克尔逊激光干涉仪典型测试系统结构[/align] （1）测试环境的气体折射率波动，会对高精密测量带来严重影响。如果采用专门的气体折射率修正装置，测量精度也只能达到微米或亚微米量级，而无法实现更高精度的测量。 （2）如果真空腔室内有温度变化，腔室内的气压也会剧烈变化，相应折射率也会发生剧烈波动而严重影响干涉仪测量。 （3）在抽真空过程中，内外压差会造成真空腔室的微小变形，同时也会造成光学窗口产生位移和倾斜，从而改变测量光路的光程。 （4）在有些变温要求的测试领域，要求被测物能尽快的被加热和温度均匀，这就要求将真空度控制在一定水平，如100Pa左右，由此来保留对流和热导热传递能力。 总之，在迈克尔逊激光干涉仪微位移和倾角的精密测量中，需要对真空度进行准确控制。本文将介绍真空度的自动化控制技术以及具体实施方案。[size=18px][color=#990000]二、实施方案[/color][/size] 迈克尔逊激光干涉仪测试过程中，真空度一般恒定控制在100kPa左右，并不随温度发生改变。为此，拟采用如图2所示的真空度控制系统进行实施，具体内容如下：[align=center][color=#990000][img=激光干涉仪真空度控制,690,411]https://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2022/01/202201270813484950_7314_3384_3.jpg!w690x411.jpg[/img][/color][/align][align=center][color=#990000]图2 迈克尔逊激光干涉仪测试真空度控制系统结构[/color][/align] （1）采用1torr量程的电容真空计进行真空度测量，其精度可达±0.2%。 （2）采用24位A/D采集的高精度PID真空压力控制器，以匹配高精度真空压力传感器的测量精度，并保证控制精度。 （3）在真空腔室的进气口安装步进电机比例阀以精密调节进气流量。 （4）控制过程中，真空泵开启后全速抽取并保持抽速不变。然后对控制器进行PID参数自整定，使控制器自动调节比例阀的微小开度变化实现腔室真空度的精确控制。[align=center]~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~[/align]

[align=center][b][img=显微镜探针冷热台的真空压力和气氛精密控制解决方案,600,484]https://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2023/11/202311021102101876_7960_3221506_3.jpg!w690x557.jpg[/img][/b][/align][size=16px][color=#333399][b]摘要：针对目前国内外显微镜探针冷热台普遍缺乏真空压力和气氛环境精密控制装置这一问题，本文提出了解决方案。解决方案采用了电动针阀快速调节进气和排气流量的动态平衡法实现0.1~1000Torr范围的真空压力精密控制，采用了气体质量流量计实现多路气体混合气氛的精密控制。此解决方案还具有很强的可拓展性，可用于电阻丝加热、TEC半导体加热制冷和液氮介质的高低温温度控制，也可以拓展到超高真空度的精密控制应用。[/b][/color][/size][align=center][size=16px][color=#333399][b]====================[/b][/color][/size][/align][size=16px][color=#333399][b][/b][/color][/size][size=18px][color=#333399][b]1. 问题的提出[/b][/color][/size][size=16px] 探针冷热台允许同时进行样品的温控和透射光/反射光观察，支持腔内样品移动、气密/真空腔、红外/紫外/X光等波段观察、腔内电接线柱、温控联动拍摄、垂直/水平光路、倒置显微镜等，广泛应用于显微镜、倒置显微镜、红外光谱仪、拉曼仪、X射线等仪器，适用于高分子/液晶、材料、光谱学、生物、医药、地质、 食品、冷冻干燥、 X光衍射等领域。[/size][size=16px] 在上述这些材料结构、组织以及工艺过程等的微观测量和研究中，普遍需要给样品提供所需的温度、真空、压力、气氛、湿度和光照等复杂环境，而现有的各种探针冷热台往往只能提供所需的温度变化控制，尽管探针冷热台可以提供很好的密闭性，但还是缺乏对真空、压力、气氛和湿度的调节及控制能力，国内外还未曾见到相应的配套控制装置。为了实现探针冷热台的真空压力、气氛和湿度的准确控制，本文提出了相应的解决方案，解决方案主要侧重于真空压力和气氛控制问题，以解决配套装置缺乏现象。[/size][size=18px][color=#333399][b]2. 解决方案[/b][/color][/size][size=16px] 针对显微镜探针冷热台的真空压力和气氛的精密控制，本解决方案可达到的技术指标如下：[/size][size=16px] （1）真空压力：绝对压力范围0.1Torr~1000Torr，控制精度为读数的±1%。[/size][size=16px] （2）气氛：单一气体或多种气体混合，气体浓度控制精度优于±1%。[/size][size=16px] 本解决方案将分别采用以下两种独立的技术实现真空压力和气氛的精确控制：[/size][size=16px] （1）真空压力控制：采用动态平衡法技术，通过控制进入和排出测试腔体的气体流量，使进气和排气流量达到动态平衡从而实现宽域范围内任意设定真空压力的准确恒定控制。[/size][size=16px] （2）气氛控制：采用气体质量流量控制技术，分别控制多种工作气体的流量，由此来实现环境气体中的混合比。[/size][size=16px] 采用上述两种控制技术所设计的控制系统结构如图1所示。[/size][align=center][size=16px][color=#333399][b][img=显微镜探针冷热台真空压力和气氛控制系统结构示意图,690,329]https://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2023/11/202311021103195907_6925_3221506_3.jpg!w690x329.jpg[/img][/b][/color][/size][/align][align=center][size=16px][color=#333399][b]图1 真空压力和气氛控制系统结构示意图[/b][/color][/size][/align][size=16px] 如图1所示，真空压力控制系统由进气电动针阀、高真空计、低真空计、排气电动针阀、高真空压力控制器、低真空压力控制器和真空泵组成，并通过以下两个高低真空压力控制回路来对全量程真空压力进行精密控制：[/size][size=16px] （1）高真空压力控制回路：真空压力控制范围为0.1Torr~10Torr（绝对压力），控制方法采用上游控制模式，控制回路由进气电动针阀（型号：NCNV-20）、高真空计（规格：10Torr电容真空计）和真空压力程序控制器（型号：VPC20201-1）组成。[/size][size=16px] （2）低真空压力控制回路：真空压力控制范围为10Torr~1000Torr（绝对压力），控制方法采用下游控制模式，控制回路由排气电动针阀（型号：NCNV-120）、低真空计（规格：1000Torr电容真空计）和真空压力程序控制器（型号：VPC20201-1）组成。[/size][size=16px] 由上可见，对于全量程真空压力的控制采用了两个不同量程的薄膜电容真空计进行覆盖，这种薄膜电容真空计可以很轻松的达到0.25%的读数精度。真空计所采集的真空度信号传输给真空压力控制器，控制器根据设定值与测量信号比较后，经PID算法计算后输出控制信号驱动电动针阀来改变进气或排气流量，由此来实现校准腔室内气压的精密控制。[/size][size=16px] 在全量程真空压力的具体控制过程中，需要分别采用上游和下游控制模式，具体如下：[/size][size=16px] （1）对于绝对压力0.1Torr~10Torr的高真空压力范围的控制，首先要设置排气电控针阀的开度为某一固定值，通过运行高真空度控制回路自动调节进气针阀开度来达到真空压力设定值。[/size][size=16px] （2）对于绝对压力10Torr~1000Torr的低真空压力范围的控制，首先要设置进气针阀的开度为某一固定值，通过运行低真空度控制回路自动调节排气针阀开度来达到真空压力设定值。[/size][size=16px] （3）全量程范围内的真空压力变化可按照设定曲线进行程序控制，控制采用真空压力控制器自带的计算机软件进行操作，同时显示和存储过程参数和随时间变化曲线。[/size][size=16px] 显微镜探针冷热台内的真空压力控制精度主要由真空计、电控针阀和真空压力控制器的精度决定。除了真空计采用了精度为±0.25%的薄膜电容真空计之外，所用的NCNV系列电控针阀具有全量程±0.1%的重复精度，所用的VPC2021系列真空压力控制器具有24位AD、16位DA和0.01%最小输出百分比，通过如此精度的配置，全量程的真空压力控制可以达到很高的精度，考核试验证明可以轻松达到±1%的控制精度，采用分段PID参数，控制精度可以达到±0.5%。[/size][size=16px] 对于探针冷热台内的气氛控制，如图1所示，采用了多个气体质量流量控制器来对进气进行精密的流量调节，以精确控制各种气体的浓度或所占比例。通过精密测量后的多种工作气体在混气罐内进行混合，然后再进入探针冷热台，由此可以准确控制各种气体比值。在气氛控制过程中，需要注意以下两点：[/size][size=16px] （1）对于某一种单独的工作气体，需要配备相应气体的气体质量流量控制器。[/size][size=16px] （2）混气罐压力要进行恒定控制或在混气罐的出口处增加一个减压阀，以保持混气罐的出口压力稳定，这对准确控制校准腔室内的真空压力非常重要。[/size][size=18px][color=#333399][b]3. 总结[/b][/color][/size][size=16px] 综上所述，本解决方案可以彻底解决显微镜探针冷热台的真空压力控制问题，并具有很高的控制精度和自动控制能力。另外，此解决方案还具有以下特点：[/size][size=16px] （1）本解决方案具有很强的适用性和可拓展性，通过改变其中的相关部件参数指标就可适用于不同范围的真空压力，更可以通过在进气口增加微小流量可变泄漏阀，实现各级超高真空度的精密控制。[/size][size=16px] （2）本解决方案所采用的控制器也可以应用到冷热台的温度控制，如帕尔贴式TEC半导体加热制冷装置的温度控制、液氮温度的低温控制。[/size][size=16px] （3）解决方案中的控制器自带计算机软件，可直接通过计算机的屏幕操作进行整个控制系统的调试和运行，且控制过程中的各种过程参数变化曲线自动存储，这样就无需再进行任何的控制软件编写即可很快搭建起控制系统，极大方便了微观分析和测试研究。[/size][size=16px] 在目前的显微镜探针冷热台环境控制方面，还存在微小空间内湿度环境的高精度控制难题，这将是我们后续研究和开发的内容之一。[/size][size=16px][/size][align=center][size=16px][color=#333399][b]~~~~~~~~~~~~~~~[/b][/color][/size][/align]