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大角度闭环微型振镜

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  • 高速电主轴冷却系统中的电控针阀流量闭环控制解决方案

    高速电主轴冷却系统中的电控针阀流量闭环控制解决方案

    [b][color=#990000][size=16px]摘要:为解决电主轴热误差影响大以及预热和冷却响应速度慢的问题,本文基于改变冷却介质热容可调节散热量的原理,提出了高速和高精度冷却液流量调节的闭环控制解决方案。解决方案中的反馈式闭环控制系统主要包括非接触式位移传感器、高速电控针阀和高精度[/size][size=16px]PID[/size][size=16px]控制器,通过高速和高精度电控针阀对冷却介质流量进行实施调节,可快速改变作用在主轴上的散热量,使主轴轴向热变形快速达到最小值并始终保持稳定状态。[/size][/color][/b][align=center][size=16px][img=高速电主轴冷却系统中的电控针阀流量闭环控制解决方案,600,392]https://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2023/07/202307060506528065_863_3221506_3.jpg!w690x451.jpg[/img][/size][/align][size=18px][color=#990000][b]1. 问题的提出[/b][/color][/size][size=16px] 对于高速数控机床而言,热误差是机床最主要误差,而电主轴则是热误差的主要误差源之一。为有效降低电主轴发热的影响,研究工作主要集中在电主轴冷却结构和冷却控制方面,但仍存在以下两方面的技术难点需要攻克:[/size][size=16px] (1)冷却效果差:还需根据电主轴内部温度场的分布进行冷却结构设计以及差异化冷却。[/size][size=16px] (2)响应速度慢:缺乏主动热误差控制技术手段,需实现电主轴温度的自动闭环控制。[/size][size=16px] 目前国际上电主轴热误差控制的最高水平是瑞士FISCHER公司的电主轴及其主动式冷却技术,其关键是将冷却回路集成在主轴中而大幅降低了热误差,使轴向膨胀减少了70%。特别是响应速度极快,预热和冷却时间大幅减少,等待时间缩短五倍。其热误差控制效果如图1所示。[/size][align=center][size=16px][color=#990000][b][img=01.瑞士FISCHER公司电主轴冷却效果示意图,650,288]https://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2023/07/202307060509497004_7930_3221506_3.jpg!w690x306.jpg[/img][/b][/color][/size][/align][align=center][size=16px][color=#990000][b]图1 瑞士FISCHER公司电主轴冷却效果示意图[/b][/color][/size][/align][size=16px] 为解决国内电主轴热误差影响大以及预热和冷却响应速度慢的问题,本文基于改变冷却介质热容以调节散热的原理,提出了高速和高精度冷却液流量调节的闭环控制解决方案。[/size][size=18px][color=#990000][b]2. 解决方案[/b][/color][/size][size=16px] 在电主轴冷却过程中,除了需要电主轴具有合理的冷却结构之外,还要求能将主轴所产生的热量及时带走,并使主轴受热引起的膨胀量快速达到最小值且保持恒定。[/size][size=16px] 针对国内电主轴冷却响应速度慢的问题,本文的解决方案是基于改变冷却介质热容的原理,即改变冷却介质流量来改变冷却介质热容,这意味着快速改变了作用在主轴上冷却量,由此来主动调节主轴温度并快速达到稳定。解决方案的实施采用闭环控制系统,闭环控制系统包括检测电主轴热膨胀位移量的非接触位移探测器、接收主轴热膨胀变形信号的高精度PID控制、受PID控制器驱动并对恒温冷却介质流量进行高速精密调节的电子针阀,此闭环控制系统结构如图2所示。[/size][align=center][size=16px][color=#990000][b][img=02.电主轴主动冷却闭环控制系统结构示意图,500,287]https://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2023/07/202307060510119009_2558_3221506_3.jpg!w690x397.jpg[/img][/b][/color][/size][/align][align=center][size=16px][color=#990000][b]图2 电主轴主动冷却闭环控制系统结构示意图[/b][/color][/size][/align][size=16px] 在此解决方案中,闭环控制系统中每一个部件的精度和响应速度等技术指标都会影响到电主轴最终热误差的控制精度。[/size][size=16px] 对于非接触位移探测器而言,需要具有几个微米的测量精度和一秒量级的响应速度,对于高速高精度机场的电主轴则可能需要更高位移测量精度和响应速度。位移探测器一般选择激光式或电容式位移传感器。[/size][size=16px] 对于冷却介质流量的调节,需根据电主轴规格、发热量和冷却介质最大输出流量选择相应流量调节范围的电控针阀,但无论流量调节是什么范围,都要求电控针阀具有小于一秒的响应速度,并具有很好的线性度,为此在本解决方案中选择采用了NCNV系列电动针阀,可直接采用模拟信号0~10V进行控制,响应速度800ms,线性度0.1~11%,孔径范围为0.95~6.7mm,液体水的最大流量范围是0.94~62.4L/min,流量调节分辨率为0.1~2L/min,完全可以满足各种规格电主轴的快速冷却调节。[/size][size=16px] 对于PID控制器,解决方案选择了VPC2021系列超高精度PID控制器,此PID控制器具有24位AD、16位DA和0.01%最小输出百分比,可充分发挥位移探测器和电控针阀的高精度优势。同时此系列PID控制器还具有独立双通道控制、PID自整定、RS485通讯接口、串行控制和计算机软件等高级功能,可对两个冷却回路进行同时控制,便于进行调试以及后续的上位机通讯。[/size][size=18px][color=#990000][b]3. 总结[/b][/color][/size][size=16px] 综上所述,通过此解决方案所使用的直接冷却流量调节的闭环控制系统,结合合理的冷却结构设计,可大幅度减少电主轴的轴向膨胀,使预热和冷却速度更快,可大幅缩短等待时间。更重要的是采用了闭环控制方式,使电主轴始终处于稳定的热条件下,保证了加工精度的重复性,使得废品率更低。另外这种主动式冷却方案可有效散发主轴中产生的热量,提高了电机过载能力。[/size][size=16px][/size][align=center][size=16px][b][color=#990000]~~~~~~~~~~~~~~~~~[/color][/b][/size][/align]

  • 大角度反射率测量疑问

    为什么使用可见光谱仪测量大角度倾斜入射光的反射率时,得到的测量结果会不准确呢?我知道S,P分量的反射率随着角度不同会有变化,但光谱仪应该是两个分量都检测,偏振对测量的影响具体是在哪里呢?加上偏振片,为什么能使得测量结果得到准确的修正呢?

  • 【讨论】闭环扫描的概念

    在很多AFM介绍中看到闭环扫描的概念,感觉非常奇怪,闭环在这里是指得什么意思呢?难道还有开环的AFM不成?

  • 金属硬度计的力传感器闭环系统是怎么回事?

    [font=arial, helvetica, sans-serif]在工业化初期,测量机械结构的试验力至关重要。大约在1940年,一种应变式称重传感器被发明出来。用于测量试验力并将该力值以电信号形式输出的力传感器,大部分使用应变片来将材料变形/力转换成电信号。[/font][back=transparent][font=arial, helvetica, sans-serif]19世纪50年代,力传感器应用于拉伸和压缩试验机。力传感器理想[/font][/back]的安装位置,是在与工件的连接处的前端或尽量靠近的区域。电子系统利用反馈信号来调节加载装置,进而得到设定的试验力。[font=arial, helvetica, sans-serif][back=transparent]基于闭环系统的优越性能,如今,所有电子拉伸压缩试验机都只采用闭环控制。闭环系统可以连续测量加载试验力,且闭环系统中使用的组件比砝码式要简单得多。正如上文提到的砝码式系统,为确保运行正常,砝码式系统要求杠杆、轴点和零部件间的摩擦(相互配合)。[/back][/font][back=transparent][font=arial, helvetica, sans-serif]对于一台硬度计,压头是测试系统与样品接触的一[/font][/back]部分,它是获得正确硬度值最重要的一个因素。为了消除结构缺陷的影响,机械方面的移动或其他干扰都会影响试验力,因此力传感器需与压头尽可能靠近。[back=transparent][font=arial, helvetica, sans-serif][back=transparent]只有这样,基于力传感器的优势,闭环系统才能获得[/back]较高的[/font][/back][font=arial, helvetica, sans-serif][back=transparent]试验力精度。如将力传感器安装在硬度计其他位置,它相对于传统砝码式系统的优势将不复存在。[/back][/font][img=闭环控制,544,622]https://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2022/02/202202280925498150_4925_3317_3.jpg!w544x622.jpg[/img][font=arial, helvetica, sans-serif][back=transparent][b]闭环系统的优势:[/b][/back]高精度试验力力反馈系统确保加载试验力的准确性宽泛的试验力且不受限于机械结构简便的测试流程对比砝码系统,简化机械结构简单的校正程序[/font][font=arial, helvetica, sans-serif][back=transparent][b]闭环系统的缺点:[/b][/back]对比砝码系统,价格更贵需要供电系统[/font]

  • 硬度计的力传感器闭环系统是怎么回事呢?

    硬度计的力传感器闭环系统是怎么回事呢?

    [font=arial, helvetica, sans-serif]在工业化初期,测量机械结构的试验力至关重要。大约在1940年,一种应变式称重传感器被发明出来。用于测量试验力并将该力值以电信号形式输出的力传感器,大部分使用应变片来将材料变形/力转换成电信号。[/font][size=14px][back=transparent][font=arial, helvetica, sans-serif]19世纪50年代,力传感器应用于拉伸和压缩试验机。力传感器理想[/font][/back]的安装位置,是在与工件的连接处的前端或尽量靠近的区域。电子系统利用反馈信号来调节加载装置,进而得到设定的试验力。[/size][font=arial, helvetica, sans-serif][size=14px][back=transparent]基于闭环系统的优越性能,如今,所有电子拉伸压缩试验机都只采用闭环控制。闭环系统可以连续测量加载试验力,且闭环系统中使用的组件比砝码式要简单得多。正如上文提到的砝码式系统,为确保运行正常,砝码式系统要求杠杆、轴点和零部件间的摩擦(相互配合)。[/back][/size][/font][size=14px][back=transparent][font=arial, helvetica, sans-serif]对于一台硬度计,压头是测试系统与样品接触的一[/font][/back]部分,它是获得正确硬度值最重要的一个因素。为了消除结构缺陷的影响,机械方面的移动或其他干扰都会影响试验力,因此力传感器需与压头尽可能靠近。[/size][back=transparent][font=arial, helvetica, sans-serif][back=transparent]只有这样,基于力传感器的优势,闭环系统才能获得[/back]较高的[/font][/back][font=arial, helvetica, sans-serif][back=transparent]试验力精度。如将力传感器安装在硬度计其他位置,它相对于传统砝码式系统的优势将不复存在。[/back][/font][img=闭环控制,544,622]https://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2022/02/202202280925498150_4925_3317_3.jpg!w544x622.jpg[/img][font=arial, helvetica, sans-serif][size=14px][back=transparent][b]闭环系统的优势:[/b][/back]高精度试验力力反馈系统确保加载试验力的准确性宽泛的试验力且不受限于机械结构简便的测试流程对比砝码系统,简化机械结构简单的校正程序[/size][/font][font=arial, helvetica, sans-serif][size=14px][back=transparent][b]闭环系统的缺点:[/b][/back]对比砝码系统,价格更贵需要供电系统[/size][/font]

  • 【资料】六自由度-单自由度/振动台闭环数控程序(以下简称:VibControl控制系统)

    【资料】六自由度-单自由度/振动台闭环数控程序(以下简称:VibControl控制系统)

    振动台闭环数控程序(以下简称:VibControl控制系统)是基于系统非线性迭代补偿理论来对控制信号和响应信号进行修正的。1.1 单自由度系统构成[img]http://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2009/11/200911230112_185926_1634361_3.jpg[/img]1.2 六自由度系统构成[img]http://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2009/11/200911230113_185927_1634361_3.jpg[/img]液压振动台其实就是电液伺服技术的进一步扩展,不过在高性能和大吨位的技术上远远高于电磁台的水平,如大型地震模拟系统和整个装甲车的振动模拟系统都是液压振动台.

  • 【分享】三闭环电子万能材料试验机介绍

    三闭环电子万能材料试验机具有常规电子万能类试验机的速度范围宽,试验行程大,配置灵活的特点,又具有电液伺服类试验机力、位移、变形控制的优点。因而是性能较好的一种试验机,但由于做力控制与变形控制时机器稳定性与主机的刚性、试样的刚性有密切的关系。一般塑料用试验机吨位较小,因此主机刚性较低,且试样本身的刚性也不会太大,所以该类试验机很少有10KN以下的机型,而10KN以下机型却是塑料类最常用的。三闭环电子万能材料试验机的稳定性与试样有关,若试样单一,试验方法也较为单一,还可选用,否则就需要随时调整试验机的控制参数(亦即常规的P、I、D参数),这对非自动控制专业的试验员来说,几乎是很难想象的事。因此从整体看,除对控制方式有特定的要求,还不易选择做塑料材料的试验。

  • 微型近红外光谱仪关键技术研究进展

    [color=#555555]微型[url=https://insevent.instrument.com.cn/t/1p][color=#3333ff]近红外光谱仪[/color][/url](Near Infrared Microspectrometer, NIM)是一种运用光学原理对物质的组分和含量进行定性、定量分析的微型无损检测仪器,具有小体积、低功耗、低成本、可现场在线分析、便于二次开发等优点,在农业生产、食品安全、生物医药、石油化工、航空航天以及国防安全等众多领域获得了广泛的应用。例如,Zeltex公司的手持式近红外粮食分析仪可直接显示出蛋白质等成分的含量。[/color][color=#555555]传统的[url=https://insevent.instrument.com.cn/t/1p][color=#3333ff]近红外光谱仪[/color][/url]体积大、功耗高、价格昂贵、难以二次开发,这极大地限制了其应用范围。直到上世纪90年代,随着微光机电系统(MOEMS)技术的兴起,微型化的[url=https://insevent.instrument.com.cn/t/1p][color=#3333ff]近红外光谱仪[/color][/url]器逐渐出现并不断发展,开启了[url=https://insevent.instrument.com.cn/t/1p][color=#3333ff]近红外光谱仪[/color][/url]器的微型化进程。[/color][color=#555555]不论哪种类型的光谱仪,都需要将复色光色散为单色光,所以分光是光谱仪最基本的功能。文章根据不同的分光技术,主要介绍了光栅扫描型、傅里叶变换型和阿达玛变换型三种类型微型[url=https://insevent.instrument.com.cn/t/1p][color=#3333ff]近红外光谱仪[/color][/url],并进行了分析及总结。[/color][align=center][color=#333333] [img=,650,234]http://www.gdkjfw.com/images/image/95851544146319.jpg[/img][/color][/align][align=center][color=#888888]图1 典型的微型[url=https://insevent.instrument.com.cn/t/1p][color=#3333ff]近红外光谱仪[/color][/url][/color][/align][color=#ffffff]光栅扫描型微型[url=https://insevent.instrument.com.cn/t/1p][color=#3333ff]近红外光谱仪[/color][/url][/color][color=#555555]为了降低微型[url=https://insevent.instrument.com.cn/t/1p][color=#3333ff]近红外光谱仪[/color][/url]的成本,德国夫朗禾费光学微系统研究所(IPMS)率先提出了以MOEMS扫描光栅为核心元器件的光栅扫描型微型[url=https://insevent.instrument.com.cn/t/1p][color=#3333ff]近红外光谱仪[/color][/url],以集分光与扫描于一体,可以用价格低廉的单管探测器取代昂贵的阵列探测器,仪器的性能不再取决于阵列探测器而主要取决于扫描光栅(如图2所示)。[/color][align=center][color=#333333][img=,650,207]http://www.gdkjfw.com/images/image/9751544146319.jpg[/img] [/color][/align][align=center][color=#888888]图2 MOEMS扫描光栅型微型[url=https://insevent.instrument.com.cn/t/1p][color=#3333ff]近红外光谱仪[/color][/url]工作原理[/color][/align][color=#555555]随着MEMS技术的发展,微型[url=https://insevent.instrument.com.cn/t/1p][color=#3333ff]近红外光谱仪[/color][/url]向超小型、宽光谱发展的趋势越来越大。[/color][color=#555555]2016年IPMS报道了一种体积只有方糖大小,可集成于手机的光栅扫描型微型[url=https://insevent.instrument.com.cn/t/1p][color=#3333ff]近红外光谱仪[/color][/url],如下图所示,光谱范围950~1900 nm,分辨率10 nm,其核心元器件为集成了入射狭缝和出射狭缝的MOEMS扫描光栅芯片。扫描光栅面大小为3 mm×3 mm,采用静电梳齿驱动,并集成了压电式角传感器进行闭环控制,以实现高精度扫描。但由于镜面厚度只有数十微米,在扫描过程中,镜面容易出现动态变形的问题,影响光谱仪的信噪比。基于IPMS的核心技术,德国HiperScan公司在市场上推出了相应商品化的光栅扫描型微型[url=https://insevent.instrument.com.cn/t/1p][color=#3333ff]近红外光谱仪[/color][/url]。[/color][align=center][color=#333333] [img=,650,226]http://www.gdkjfw.com/images/image/45711544146319.jpg[/img][/color][/align][align=center][color=#888888]图3 德国IPMS研究所研制的超小型[url=https://insevent.instrument.com.cn/t/1p][color=#3333ff]近红外光谱仪[/color][/url][/color][/align][color=#555555]国内相关科研团队也进行了光栅扫描型微型[url=https://insevent.instrument.com.cn/t/1p][color=#3333ff]近红外光谱仪[/color][/url]的研究。[/color][color=#555555]西北工业大学乔大勇团队研制的MOEMS扫描光栅,采用SOI制作,静电梳齿方式驱动,但同样存在镜面动态变形的问题,且静电驱动方式所需驱动电压较高。[/color][color=#555555]重庆大学温志渝团队提出的MOEMS扫描光栅,利用偏晶向硅片制作大面积闪耀光栅,具有较高的衍射效率和分辨率,采用较厚的光栅面能够有效地解决动态变形的问题,但同时带来了稳健性较弱的问题。扫描光栅采用电磁式驱动和传感,便于一体化集成,且所需驱动电压较低,但存在电磁干扰的问题。[/color][color=#555555]由于光栅扫描型微型[url=https://insevent.instrument.com.cn/t/1p][color=#3333ff]近红外光谱仪[/color][/url]有MOEMS扫描光栅这一可动部件,抗震性较差,因此开发出高性能的MOEMS扫描光栅是光栅扫描型仪器发展所需突破的关键技术问题,而且在拓宽光谱范围的同时需考虑解决二级光谱重叠的问题。[/color][color=#ffffff]傅里叶变换型[url=https://insevent.instrument.com.cn/t/1p][color=#3333ff]近红外光谱仪[/color][/url][/color][color=#555555]傅里叶变换型微型[url=https://insevent.instrument.com.cn/t/1p][color=#3333ff]近红外光谱仪[/color][/url]是基于光干涉和傅里叶变换原理设计的,一般采用迈克尔逊干涉仪为核心部件。迈克尔逊干涉仪主要由定镜、分束器和动镜组成,而其中的动镜尤为关键。动镜主要做活塞式运动,其可动行程(即扫描位移)的大小直接决定了仪器性能。[/color][align=center][color=#333333] [img=,650,286]http://www.gdkjfw.com/images/image/80411544146319.jpg[/img][/color][/align][align=center][color=#888888]图4 迈克尔逊干涉仪工作原理及MOEMS工艺制成的干涉仪[/color][/align][color=#555555]2[/color][color=#555555]015年,德国夫朗禾费ISIT研究所提出了基于PZT薄膜的压电驱动MOEMS活塞镜,在163Hz谐振频率下扫描位移最大可达±800 μm ,但在扫描位移较大时存在镜面倾斜的问题。镜面倾斜限制了可用的扫描范围,而且会影响干涉信号,因此降低了分辨率。[/color][color=#555555]美国佛罗里达大学谢会开团队对电热驱动MOEMS活塞镜进行了深入研究,其采用双闭环控制的方法不仅有效减小了大位移扫描过程中的镜面倾斜幅度,同时实现了恒定速度的线性扫描,降低了信号处理的难度,使得光谱分辨率和抗干扰能力等性能大为提升。[/color][color=#555555]另一种类型的微型傅里叶变换[url=https://insevent.instrument.com.cn/t/1p][color=#3333ff]近红外光谱仪[/color][/url]则是以层状光栅干涉仪为核心元件,利用单管探测器对零级光谱进行探测。相较于迈克尔逊干涉仪,层状光栅干涉仪不需要分束器、定镜等光学元件,结构更加简单、紧凑。[/color][color=#555555]土耳其科克大学Urey团队提出了一种基于垂直梳齿驱动器的层状光栅干涉仪,同时梳齿电极作为驱动器和可动光栅,产生的位移达到106 μm。[/color][color=#555555]随后,该团队又提出了稳健性更好的基于FR4板材的电磁驱动层状光栅干涉仪,及基于MOEMS技术更大位移的静电驱动层状光栅干涉仪,后者可动光栅的最大位移可扩展至±356 μm,并引入机械闭锁装置以提高抗冲击能力。新加坡国立大学周光亚团队也做了相应的研究。[/color][color=#555555]微型傅里叶变换[url=https://insevent.instrument.com.cn/t/1p][color=#3333ff]近红外光谱仪[/color][/url]具有结构紧凑、光通量大、波长精度高、高分辨率等优势,适用于对分辨率要求较高的场合,但仍存在抗震性差的固有缺陷以及仪器性能受限于动镜或可动光栅所能实现的活塞位移等问题。目前,瑞士Arcoptix公司、日本滨松、埃及的Si-Ware Systems和国内的无锡微奥公司均推出了商品化的微型傅里叶变换[url=https://insevent.instrument.com.cn/t/1p][color=#3333ff]近红外光谱仪[/color][/url]。[/color][color=#ffffff]阿达玛变换型[url=https://insevent.instrument.com.cn/t/1p][color=#3333ff]近红外光谱仪[/color][/url][/color][color=#555555]阿达玛变换型微型[url=https://insevent.instrument.com.cn/t/1p][color=#3333ff]近红外光谱仪[/color][/url]是一种在色散光谱仪中引入阿达玛变换的数字变换型仪器,通过光的多路复用提高信噪比,而且一般采用单管探测器使成本较低,无移动部件使抗冲击能力也优于傅里叶变换型光谱仪。[/color][align=center][color=#333333] [img=,650,214]http://www.gdkjfw.com/images/image/76961544146320.jpg[/img][/color][/align][align=center][color=#888888]图5 微型阿达玛变换光谱仪工作原理及数字阵列微镜[/color][/align][color=#555555]基于数字微镜阵列的微型阿达玛变换[url=https://insevent.instrument.com.cn/t/1p][color=#3333ff]近红外光谱仪[/color][/url]通过控制微镜单元的选通实现对光信号的开关调制,既减小了光谱能量损失,也抑制了杂散光的干扰,是近年来研究的热点。[/color][color=#555555]为了进一步减小光能量损失,重庆大学张智海等人结合H矩阵与S矩阵的优点,提出了一种互补S矩阵编码调制方案,在S矩阵的基础上将信噪比提升约1.4倍。[/color][color=#555555]2014年,长春光学精密机械与物理研究所刘华团队设计了一种光谱折叠式微型阿达玛变换[url=https://insevent.instrument.com.cn/t/1p][color=#3333ff]近红外光谱仪[/color][/url],采用两个子光栅使光谱范围有效拓宽为800~2000 nm,光谱分辨率也得到了提升,但杂散光较大。为了避免这一缺陷并降低光谱仪的复杂度,该团队又提出了一种采用自由曲面透镜准直的光谱折叠式光谱仪来拓宽光谱,光谱范围达800~2400 nm,可覆盖几乎整个近红外波段,仿真结果显示分辨率优于10 nm,提升了光能利用率,降低了消除二次光谱的难度。[/color][color=#555555]微型阿达玛变换[url=https://insevent.instrument.com.cn/t/1p][color=#3333ff]近红外光谱仪[/color][/url]具有光通量大、信噪比高、成本低、抗震性较好等优点,适用于微弱光谱信号的检测,编码技术和光谱拓宽仍是近年研究的热点。目前,Polychromix公司、Aspectrics公司和国内的北京华夏科创仪器公司均有相应的商品化仪器出现在市场上。[/color][color=#555555]由于近红外探测器在整台微型[url=https://insevent.instrument.com.cn/t/1p][color=#3333ff]近红外光谱仪[/color][/url]成本中占的比重较大,所以采用单管探测器的微型[url=https://insevent.instrument.com.cn/t/1p][color=#3333ff]近红外光谱仪[/color][/url]成本较低。在MOEMS技术的推动下,微型[url=https://insevent.instrument.com.cn/t/1p][color=#3333ff]近红外光谱仪[/color][/url]的体积也大为缩小。因此,微型[url=https://insevent.instrument.com.cn/t/1p][color=#3333ff]近红外光谱仪[/color][/url]可以走出实验室,应用到越来越多的领域中。如近年来出现的SCIO、TellSpec等廉价小巧的专用型微型[url=https://insevent.instrument.com.cn/t/1p][color=#3333ff]近红外光谱仪[/color][/url]。[/color][color=#555555]微型[url=https://insevent.instrument.com.cn/t/1p][color=#3333ff]近红外光谱仪[/color][/url]一直朝着宽光谱、高分辨率、高信噪比、高集成度、小体积、低成本、快速检测等方向发展,国内外的科研机构一直在新原理、新工艺、新材料等方面进行着不懈的探索和努力。今后,微纳技术的发展势必会给微型[url=https://insevent.instrument.com.cn/t/1p][color=#3333ff]近红外光谱仪[/color][/url]的发展提供有力的技术支撑,而且随着对微型[url=https://insevent.instrument.com.cn/t/1p][color=#3333ff]近红外光谱仪[/color][/url]的二次开发和应用领域的拓宽,光谱与人类生产生活的联系将会更加密切。[/color]

  • 【资料】微型真空泵、微型气泵选型说明

    随着我国的仪器仪表工业的蓬勃发展,体积小巧、无油环保的微型真空泵、微型气泵、微型水泵得到越来越广泛的使用。如何才能在规格繁多的微型泵中选择最适合您的产品呢? 根据微型泵的用途,可以分为几类来讨论: 一、如果只是用微型气泵输出压缩空气。 简单地说,就是只用它来打气、充气,泵的抽气口基本不用。这种情况比较简单,按输出压力从大到小依次可选: PCF5015N 、 FAA8006 、 FAA6003 、 FAA4002 、 FM2002 、 FM1001, 当然还要参考流量指标等相关技术参数。 二、如果是用微型泵抽气,情况稍微复杂些,大致可从以下两个方面来决定选型: 1、判断微型泵抽气端工况 用于抽气的微型泵分为两类:气体采样泵和微型真空泵。虽然通常总是不加区分地把它们简单统称为微型真空泵,但从技术角度二者是有区别的,选型时更要特别注意。 简而言之,气体采样泵只能带小负载(即:泵抽气端阻力不能太大),但价格便宜;严格意义上的微型真空泵可以带大负载(抽气端允许大阻力,甚至完全堵塞),但价格稍贵。二者具体区别可以详见我公司网站上“试验数据”中的文章《关于微型真空泵与气体采样泵的区别》,不再复述。 气体采样泵有: PM 系列(具体型号如: PM950.2 、 PM850.5 、 PM8001 、 PM7002 、 PM6503 );微型真空泵有: VM 系列、 VAA 系列、 PK 系列、 PC 系列、 VCA 系列、 VCC 系列、 VCH 系列、 PH 系列、 FM 系列、 FAA 系列、 PCF 系列,这些系列下的所有规格都是真正的微型真空泵,如 VM7002 、 VAA6005 、 PC3025 等。 对于微型泵抽气端阻力的大小可以用仪器测定,把它与泵的技术参数“进气口允许最大阻力” Por 值(“进气口Por”的定义参见VM系列详细参数)比较就可以知道选型是否合适。通常根据经验采用简便的方法确定,比如下述几种情况都属于负载较大(即泵的抽气端阻力较大),只能在微型真空泵范围内选型:• 在泵的抽气端要接很长的管道,或管道弯曲点多、弯曲厉害甚至会阻塞封闭,或管道内孔很小(比如小于∮2毫米);• 在管路上有节流阀、电磁阀、气路开关、过滤器等元件;• 泵抽气口与密闭容器连接,或该容器虽未密闭但进气量较小;• 泵抽气口与吸盘连接,用于吸附物体(如集成块、精密工件等);• 泵的抽气端与过滤容器相连,容器口放置滤网,用于加速液体过滤。 2、判断微型泵排气端工况 以上都是在讨论微型泵抽气端阻力的问题,根据这些判断条件已经缩小了选型的范围,但还必须考虑排气端阻力问题,这样才能最终确定可选范围。 在实际应用中,微型真空泵面临的排气状况是不一样的: 一类是排气很顺畅,直通大气; 另一类是排气阻力较大,比如在排气管路上有阀、细小弯管、大阻尼传感器、非专用的消音器、在液面以下排气、气体排往密闭或半密闭容器等。在现代设计制造中,把面对不同排气条件的微型真空泵区别对待。“排气口允许最大阻力 Por 值”(“排气口Por”的定义参见VM系列详细参数)这一参数就是标定泵的排气能力,让我们可以用严格的技术手段确定选型是否恰当。 简单地说,对于排气阻力大的系统,我们的选型范围是: FM 系列、 FAA 系列、 PCF系列;对于排气阻力小的系统,选型范围是: VM 系列、 VAA 系列、 PK 系列、 PC 系列、 VCA 系列、 VCC 系列、 VCH 系列、 PH 系列。 根据以上几个步骤,我们已经可以确定微型泵的选型范围了。在划定的几个可选系列中,再根据我们对流量和真空度的要求就可以确定具体的型号了。 注意参数选择要留有余量,特别是流量参数。泵接入气路系统后,由于管道、阀门等气路元件要造成压力损失,会衰减流量,因此得到的流量小于泵的标称流量。 三、以下是其他与微型气泵选型相关的问题,请根据使用情况考虑: 1、带负载启动问题。 如果微型气泵在启动前它的抽气口就已经存在真空或排气口已经存在压力,则要考虑泵的另一技术参数:进气口最大启动负载 Pis 值,排气口最大启动负载 Pos 值(这两个值的定义参见VM系列详细参数)。典型应用事例就是使用微型气泵维持容器内的真空或正压状态,当容器内的真空或正压低于设定值时,需要泵通电启动,高于设定值时停机。 可以在自身能达到的极限真空度下启动的产品有: VM 系列、 VAA 系列、 PK 系列、 PC 系列、 VCA 系列、 VCC 系列、 VCH 系列、 PH 系列; 可以在自身能达到的最大输出压力下启动的产品有: FM 系列、 FAA 系列、 PCF 系列。 该性能对制造商的技术水平要求较高。 2、微型泵的介质温度问题。 根据通过泵的介质气体的温度,选择要普通型的还是要高温型的。 3、微型泵的可靠性问题。 根据微型泵出故障后产生后果的严重性而定,完全根据自己的要求。优质品的平均无故障连续运行时间都大于 1000 小时,有的高到数千小时。特别注意,这项参数是在满负荷、不间断的运行状态下测定的,是最恶劣的工况,如果实际使用不是满载或连续运行,该数值会高一些,高多少视泵的工况而定。该性能完全是考验制造商的技术实力,从产品外观上可以看出一些,如采用特制电机而非普通低价电机、体积相当的情况下重量较重等。根据产品价格也可略知一二。 4、微型泵的电磁干扰问题。 如果有精密电路控制微型泵,视电路抗干扰能力而定,可能需要订购低电磁干扰的微型泵[URL=http://www.weichengkj.com/pm.htm]http://www.weichengkj.com/pm.htm[/URL][URL=http://www.weichengkj.com/pc.htm]http://www.weichengkj.com/pc.htm[/URL]

  • 【讨论】微型真空泵对密闭容器抽真空的时间问题

    微型真空泵对密闭容器抽真空的时间问题 对于微型真空泵对密闭容器抽真空的时间不是一个简单的算数问题,不少同事对此问题都有误解。比如,用一台5L/min的微型真空泵对一个10升的容器抽真空,并不是2分钟就可以使容器内的真空度达到泵的极限真空。当泵在抽气时,开始的一瞬间抽速确实是5L/min,但一旦容器内有了真空,抽气速率就下降了,随着容器内的真空度不断升高,抽气速率也不断下降,这不是一个简单的线性变化过程,而是一个呈指数函数变化的过程。在成都气海机电制造公司(是国内最早开始生产微型真空泵、微型气泵的一家企业)的网站上有这个函数关系式和计算程序。但各位同事在计算时要注意,其中的“抽气速率”应该用泵的有效值代入运算,而非峰值流量。还有,计算结果是理论值,没有考虑实际情况(比如气体泄露),因此实际时间比计算值要长些。参考资料:www.ruiyi,net (BH)

  • 多功能PID控制器和耐腐蚀高速数控针阀在化学药品注入双闭环比值控制中的应用

    多功能PID控制器和耐腐蚀高速数控针阀在化学药品注入双闭环比值控制中的应用

    [size=16px][color=#339999][b]摘要:在目前的流体比值混合控制系统中,普遍采用的是多通道闭环PID控制系统对各路流量进行准确控制后再进行混合,这种控制方式普遍存在的问题是对流量调节阀的响应速度、耐腐蚀性和线性度有很高要求。为此本文提出的第一个解决方案是采用NCNV系列强耐腐蚀的高速和高线性度电控针阀,第二个解决方案则是不再使用流量调节阀,改用压力控制器通过调节流体进口压力来实现流量的精密控制,而第二种方案更适用于微流量的精密控制。[/b][/color][/size][align=center][b][color=#339999]~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~[/color][/b][/align][size=18px][color=#339999][b]1. 问题的提出[/b][/color][/size][size=16px] 在医药实验室、燃烧系统和化工领域的生产过程中,常需要将两种或两种以上的流体物料保持一定的比例进行混合,如比例一旦失调,将影响质量甚至造成事故,因此这种多种流体精密混合的控制需要采用精密的PID比值控制系统。一个比较典型的两种流体混合的双闭环PID比值控制系统如图1所示,但这种比值控制系统存在以下几方面的问题和注意事项:[/size][align=center][size=18px][color=#339999][b][img=常用双回路比值控制系统示意图,600,354]https://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2023/08/202308231002390515_7752_3221506_3.jpg!w690x408.jpg[/img][/b][/color][/size][/align][align=center][size=16px][color=#339999][b]图1 常用化学药品注入双回路比值控制系统示意图[/b][/color][/size][/align][size=16px] (1)图1所示结构是一种典型的流量调节方式的控制系统,即通过两个控制阀同时调节两路流体流量,并使两路流量达到设定比值,以实现混合后的准确比率。但这种流量调节方式的前提是其中的两路液体必须有相应的压力进行驱动,且要求相应的驱动压力尽可能稳定。[/size][size=16px] (2)流量调节方式要求控制阀具有较快的调节速度,如果流量调节速度慢于驱动压力的波动速度,则很难实现准确控制。[/size][size=16px] (3)在很多流体比值混合中,流体介质往往都带有腐蚀性,这就要求液体流动管路中的所有装置都需要具有耐腐蚀性,特别是对内部带有运动机构的控制阀,其耐腐蚀性尤为关键。[/size][size=16px] (4)PID控制是一种典型的线性控制技术,为了保证比值控制的准确性,除了要求流量计和PID控制器具有相应的测量控制精度之外,更要求控制阀开度与控制信号之间具有很好的线性关系,否则很难实现较高精度的流量控制,从而也无法实现高精度的比值控制。[/size][size=16px] 上述的快速调节能力、耐腐性以及线性度往往是对流量控制阀的严峻挑战,很少有控制阀能同时满足这些要求,而且口径越大的控制阀越难实现。[/size][size=16px] 为了解决比值控制中控制阀中存在的响应速度、耐腐蚀性和线性度问题,本文提出了两种解决方案。第一种方案是在流量调节的基础上,采用耐腐蚀的线性度好的高速数控针阀;第二种方案是采用压力控制方式来实现流量调节,省略掉流量控制阀,同样可以实现高精度比值控制。[/size][size=18px][color=#339999][b]2. 解决方案[/b][/color][/size][size=16px] 本文在这里设计了两套解决方案,第一套方案还是采用流量调节技术,只是对控制阀和比值控制器进行了明确,关键是将流量控制阀采用了NCNV系列步进电机驱动的高速高线性度的数控针阀来代替,整个控制系统结构如图2所示。[/size][align=center][size=16px][color=#339999][b][img=采用高速数控针阀的比值控制系统,600,341]https://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2023/08/202308231003088266_938_3221506_3.jpg!w690x393.jpg[/img][/b][/color][/size][/align][align=center][size=16px][color=#339999][b]图2 采用高速数控针阀的比值控制系统[/b][/color][/size][/align][size=16px] 所用的NCNV数控针阀的通经范围为0.9~4.1mm(甚至更大),全量程响应时间小于1秒,可实现高速流量调节。由于采用了步进电机驱动,从而具有很小的磁滞和优于±2%的线性度,全量程的重复精度可以达到±0.1%。另外此系列数控针阀还具有极低的漏率,可用于对真空密封要求苛刻的使用场合。数控针阀的控制除了可以直接采用0~10V模拟电压控制之外,也可采用RS485信号进行通讯控制。[/size][size=16px] 图2所示的流量调节比值控制系统中,比值控制器采用了VPC2021系列多功能PID控制器。此控制器具有两路独立通道进行比值控制。重要的是这两路PID控制通道都具有24位AD采集精度和16位DA控制精度,由此可进行高精度的比值控制,还可以满足微小流量变化的控制要求。[/size][size=16px] 在第二套解决方案中,采用了压力控制器、流量计和比值控制器构成的双闭环控制回路来进行每个独立管路中的流量控制,由此最终实现比值控制。由于每个管路中的管径保持不变,那么通过改变进液压力就可以调节流量。这种采用压力控制方式的比值控制系统如图3所示。进液压力控制可以采用对进液容器内部的气压控制方式将流体压出,这时的气压控制就相当于一个气压泵,此流量控制方式可以实现很高的控制精度。[/size][align=center][size=16px][color=#339999][b][img=采用压力控制器的比值控制系统,600,338]https://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2023/08/202308231003293037_3318_3221506_3.jpg!w690x389.jpg[/img][/b][/color][/size][/align][align=center][size=16px][color=#339999][b]图3 采用压力控制器的比值控制系统[/b][/color][/size][/align][size=18px][color=#339999][b]3. 总结[/b][/color][/size][size=16px] 综上所述,通过上述的两套解决方案,可以很好的解决目前流体混合中比值控制在响应速度、耐腐蚀性和线性度等方面存在的问题,可以实现流体比值混合的高精度控制。特别在第二套解决方案中所采用的压力控制技术,去掉了流量控制阀,但增加了压力控制来调节流量,由此可以实现超高精度的流量控制,特别适用于微流量的快速控制,可推广应用于微流控领域。[/size][align=center][size=16px][/size][/align][align=center][b][color=#339999]~~~~~~~~~~~~~~~[/color][/b][/align][size=16px][/size]

  • 微型光谱仪的知识介绍

    1 引言  微型光谱仪具体模块化和高速采集的特点,在系统集成和现场检测的场合得到了广泛的应用。结合光源、光纤、测量附件,可以搭配成各种光学测量系统。  光谱仪器是应用光学技术、电子技术及计算机技术对物质的成分及结构等进行分析和测量的基本设备,广泛应用于环境监测、工业控制、化学分析、食品品质检测、材料分析、临床检验、航空航天遥感及科学教育等领域。由于传统的光谱仪存在着结构复杂、使用环境受限、不便携带及价格昂贵等不足,不能满足现场检测和实时监控的需求。因此,微型光纤光谱仪成为光谱仪器发展的一个重要的研究方向。近年来,由于光纤技术、光栅技术及阵列式探测器技术的发展和成熟,使得光谱检测系统形成了光源、采样单元及摄谱单元相分离的结构形式,整个系统结构更具模块化,使用更加方便灵活,从而使微型光纤光谱仪成为现场检测和实时监控的首选仪器。  2 微型光谱仪结构  传统的光谱仪光学系统结构复杂,需通过旋转光栅对整个光谱进行扫描,测量速度慢,并且对某些样品还需经过特定的预处理,并要放在仪器的固定样品室内进行测量。与此相比,微型光纤光谱仪有很多优点,如:速度快、价格低、体积小、重量轻及全谱获取,而且通过光纤传导可以脱离样品室测量,适用于在线实时检测。  光谱仪微型化设计的实现得益于摄谱结构的优化。微型光纤光谱仪使用非对称交叉式Czerny-Turner分光结构,此光学结构的设计是在Czerny- Turner结构基础上进行光路的改进,使光谱仪内部构件布局更紧凑,可进一步小型化。摄谱结构光学平台的优化设计使微型光纤光谱仪内部无移动部件,光学元件都采用反射形式,可在一定程度上减少像差,并使工作光谱范围不受材料影响。微型光谱仪的固定化光学平台适合于震动及窄空间等复杂的工作环境。  3 微型光谱仪特点  光纤传导技术:光纤技术的发展,使待测物脱离了固定样品池的限制,采样方式变得更加灵活,适合于远距离样品品质监控。由于光纤对光信号的传输作用,使得光谱仪可以远离外界环境的干扰,保证光谱仪的长期可靠运行。  CCD阵列探测器技术:将经光栅分光后的作用光在探测器上同时瞬间采集,而不必移动光栅,因此样品光谱采集速度及快,并通过计算机实时输出。  光栅技术:全息光栅具有较小的杂散光,而机械刻划光栅具有更高的反射率和灵敏度。  计算机技术:电子计算技术的发展极大地提高了光谱仪的智能控制和处理能力。  4 微型光谱仪应用  随着微型光谱仪应用测量系统的不断拓展,其快速高效分析及便携式实时应用的优势逐渐显现出来,光谱分析技术正逐步从实验室分析走向现场实时检测。依据现阶段实际应用现状,微型光纤光谱仪在以下领域得到广泛的应用。  透射吸收测量:透射吸收测量用于测定液体或气体中介质对作用光的吸收,依据比耳定律,吸光度正比于摩尔吸收率、光程和样品介质浓度。  反射测量:反射测量方式分为镜面反射和漫反射测量,在实际测量中,可以采用不同的参考白板和测量角度来进行区分。反射测量用于测定样品的化学成分及表面颜色相关信息。  发光二极管(LED)测量:LED测量系统用于LED光源的绝对光谱强度及颜色指标测量。  激光测量:根据激光光谱的特征,检测系统配置高分辨率微型光纤光谱仪,同时可用积分球或余弦校正器来衰减入射光,以避免CCD探测器的饱和。  荧光测量:荧光测量因其光谱信号特别弱,因此需要一个高灵敏的探测器及一个高效率的滤光片,将样品激发出的微弱信号光和高强度的激发光区别开来。  氧含量测量:氧含量是通过光纤探头尖端荧光团的荧光强度的衰减来进行测量,应用荧光淬灭原理可以测量溶解氧或气态氧的分压,从而探测出环境的氧含量。  拉曼光谱测量:拉曼光谱与红外吸收光谱同为研究物质的分子振动能级从而分析物质的组成,但相对于红外吸收光谱,拉曼光谱的谱线较为简单且具有独特性,而且被测物不需进行前处理,因此在判断物质组成成分时有明显的优势。拉曼光谱测量系统特别适用于反应过程监控、产品识别、遥感及介质中高散射粒子的判定。  激光诱导击穿光谱(LIBS)测量:LIBS是一种用于固体、液体及气体中进行实时、定性及半定量的光谱元素分析技术,其工作原理是高强度的脉冲激光聚焦在样品表面,脉宽为10ns的激光脉冲蒸发样品产生等离子体,随着等离子体的冷却,处于激发态的原子发射出元素的特征光谱,这个光谱被光纤探头收集并传送到光谱仪,通过光谱分析软件中预存的样品特征光谱进行比对分析。  5 结论  微型光谱仪具有系统模块化和搭建灵活性的优势,因此在实际生产研究中,仅需配一套光谱仪,应用不同的测试附件就可以对各种不同的样品进行实时检测。同时,微型光纤光谱仪具有内部结构紧凑、无移动部件、波长范围宽、测量速度快、价格低的特点,在工业在线监控及便携式检测系统开发等领域提供了广阔的应用发展空间。(选自网络)

  • 【资料】微型真空泵VMC系列与VM系列的比较

    1、VMC的安装方式更好。VMC自带减震脚,避免了泵安装在机壳内引起机壳共振而产生更多噪音。由于该减震脚可以旋转,使得客户的安装尺寸更灵活多变,可以方便地适应不同的安装位置。2、VMC有两个安装面可供客户自由选用。除上述带减震脚的那个安装面外,客户还可以选择泵的前端面安装,泵的前端面提供了三个安装螺钉孔。3、气阻方向改在了电机的同侧。VMC的进气咀、排气咀都布置于电机机身上方,与电机在同一侧,大大节省了客户的安装尺寸。4、VMC泵的电机内部增加了柔性降噪结构。运行时电机更平稳、更安静。5、电机的安装、泵腔内阀的安装(最新专利技术)作了很大改进,大幅提高了生产效率,适应了现在大批量出货的市场需求。6、泵腔、隔膜、压环等零件的结构和尺寸进一步优化,更符合气体的流动特性,进一步提高了泵在恶劣负载下的可靠性。 综上所述,VMC系列微型真空泵比VM系列在品质上更好,使用也更方便,虽然成本增加了,但仍然保持与VM同样的价格,选型时应该优先考虑VMC。(S201106)

  • 锁相红外热成像无损检测中的正弦波温度闭环控制解决方案

    锁相红外热成像无损检测中的正弦波温度闭环控制解决方案

    [size=16px][color=#339999][b]摘要:针对目前锁相红外热成像无损检测中存在被检物温度偏离标准正弦波形式的检测模型,以及被检物温度无法准确控制和快速达到稳定的问题,本文提出了改进解决方案。解决方案的核心是将现有的激励光源开环控制模式改进为闭环控制,具体采用了具有远程设定点功能的PID温度控制器,将现有光源的正弦波功率调制改进为直接的被检物表面温度正弦波调制,由此更符合理论模型,且可使被检物平均温度快速达到稳定而大幅缩短检测时间。[/b][/color][/size][align=center][size=18px][color=#339999][b]~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~[/b][/color][/size][/align][size=18px][color=#339999][b]1. 问题的提出[/b][/color][/size][size=16px] 如图1所示,锁相红外热成像无损检测技术使用周期性调制热源,对待测物体进行周期加热。若待测物体内部有缺陷,该缺陷对其上方表面温度分布会产生周期性的影响,因此有缺陷和无缺陷地方会产生幅值差和相位差的热特征,这些特征通过红外热像仪成像捕获。采集到的热图序列中存在着各种干扰信号,通过锁相技术可以将微弱的有用信号从众多干扰信号中分离出来,可大幅提高检测的灵敏度。但这种红外锁相或其他光激励热成像法存在以下严重问题:[/size] [align=center][size=18px][color=#339999][b] [img=红外锁相热成像检测原理及其系统,500,611]https://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2023/07/202307031442140543_4031_3221506_3.jpg!w622x761.jpg[/img][/b][/color][/size][/align][align=center][size=16px][color=#339999][b]图1 红外锁相热成像检测原理及其系统[/b][/color][/size][/align][size=16px] (1)因为现有技术只能对激励热源的加载功率进行正弦波调制,但并不能真正保证被测物体内部的温度变化也是真正的正弦波形式,这使得热像仪获得的热波波形与检测理论模型存在较大偏差,这是目前造成此方法误差的最大原因。[/size][size=16px] (2)目前锁相法调制光源加热被测物体时的温度时间变化曲线如图2所示,要经过较长时间温度才能达到稳定状态,对于较大或较厚物体用时将会更长,其中最大的问题是温度升高多少无法准确控制,只能靠经验或多次试验来确定调制光源的加热功率以实现所希望的温度变化。[/size][align=center][size=18px][color=#339999][b][img=红外锁相法加热过程中的时间-温度变化曲线图,500,379]https://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2023/07/202307031442434774_7846_3221506_3.jpg!w472x358.jpg[/img][/b][/color][/size][/align][align=center][size=16px][color=#339999][b]图2 红外锁相法加热过程中的时间-温度变化曲线图[/b][/color][/size][/align][size=16px] 由此可见,目前的红外锁相法还较粗狂,整个控制还是一个开环控制过程,这使得在实际无损检测中边界条件无法准确匹配测试模型,温度变化波形和大小也无法做到准确控制。为了解决这些问题,本文提出了如下一种闭环控制解决方案。[/size][b][size=18px][color=#339999]2. 解决方案[/color][/size][/b][size=16px] 为使被检物体内部的温度变化符合测试模型中正弦波形式的要求,本文提出的解决方案是采用闭环控制加热模式,即在被检物体的表面或内部安装温度传感器,与PID控制器和激励光源组成闭环控制回路,通过正弦波形式的设定点输入,最终将被检物体表面或内部温度准确控制并与正弦波温度设定曲线吻合。整个闭环控制系统结构如图3所示。[/size][align=center][size=16px][color=#339999][b][img=正弦波温度加热光源控制系统结构示意图,650,387]https://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2023/07/202307031443195882_6318_3221506_3.jpg!w690x411.jpg[/img][/b][/color][/size][/align][align=center][size=16px][color=#339999][b]图3 正弦波温度加热光源控制系统结构示意图[/b][/color][/size][/align][size=16px] 从图3可以看出,由增加的温度传感器、卤素灯加热光源和控制器组成的闭环控制回路,可以对被检物表面温度进行任意设定点下的精确控制。但为了使表面温度能够严格按照所希望幅值和周期的正弦波形式进行变化,解决方案中采用一种多功能的高级PID控制器VPC2021。此控制器具有外部设定点功能,即通过外接周期信号发生器,可以使VPC2021控制器的温控设定值严格按照信号发生器的输出进行改变,即温控设定值可以设计为一个随时间变化的周期性正弦波。由此可以实现以下两个功能:[/size][size=16px] (1)可任意设定加热正弦波的频率和幅值,以满足不同无损检测对象的需要。[/size][size=16px] (2)可任意设定加热正弦波的平均值大小,由此可实现任意温度下的正弦波热波控制,并能很快达到稳定状态而开始进行无损检测,有效缩短检测时间。[/size][size=16px] VPC2021系列超高精度PID调节器是具有远程设定点功能的控制器,具有两个输入通道,第一主输入通道作为过程传感器输入,第二辅助输入通道用来作为远程设定点输入。与主输入信号一样,辅助输入的远程设定点也能接受47种类型的输入信号,其中包括10种热电偶温度传感器、9种电阻型温度传感器、3种纯电阻、10种热敏电阻、3种模拟电流和12种模拟电压,即任何探测信号只要能转换为上述47种类型型号,都可以直接接入第二辅助输入通道作为远程设定点源。在红外锁相法无损检测中使用远程设定值功能时的具体接线如图4所示。[/size][align=center][size=16px][color=#339999][b][img=远程设定点功能使用接线图,690,247]https://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2023/07/202307031443467549_5148_3221506_3.jpg!w690x247.jpg[/img][/b][/color][/size][/align][align=center][size=16px][color=#339999][b]图4 远程设定点功能使用接线图[/b][/color][/size][/align][size=16px] 在使用远程设定值功能前,需要对控制器辅助输入通道参数进行设置,以满足以下要求:[/size][size=16px] (1)辅助通道上接入的远程设定点信号类型要与主输入通道完全一致。[/size][size=16px] (2)辅助通道的显示上下限也要与主输入通道完全一致。[/size][size=16px] (3)显示辅助通道接入的远程设定点信号大小的小数点位数要与主输入通道保持一致。[/size][size=16px] 完成辅助输入通道参数的设置后,开始使用远程设定点功能时,还需要激活远程设定值功能。远程设定值功能的激活有以下两种方式:[/size][size=16px] (1)仅使用远程设定点,不使用本地设定点:在PID控制器中,设置辅助输入通道2的功能为“远程SV”,相应数字为3。[/size][size=16px] (2)可进行远程和本地设定点之间切换:在PID控制器中,设置辅助输入通道2的功能为“禁止”,相应数字为0。然后设置外部开关量输入功能DI1为“遥控设定”,相应数字为2。通过这种外部开关量输入功能的设置,就可以采用图4中所示的纽子开关实现远程设定点和本地设定点之间的切换,开关闭合是为远程设定点功能,开关断开时为本地设定点功能。[/size][size=16px] 需要注意的是,无论采用哪种远程设定点激活和切换方式,在输入信号类型、显示上下限范围和小数点位数这三个参数选项上,辅助输入通道始终要与主输入通道保持一致。[/size][size=18px][color=#339999][b]3. 总结[/b][/color][/size][size=16px] 综上所述,通过此解决方案所使用的具有远程设定点功能的PID控制器,结合外置周期信号发生器,可很好实现锁相红外热成像无损检测中的正弦波温度闭环控制,使得被检物体内部的稳态正弦温度波更符合无损检测模型,并使得被检物温度快速达到所希望的测试温度而缩小检测时间,最终可使得锁相红外成为更精密化的无损检测技术。[/size][align=center][size=16px][color=#339999][b][/b][/color][/size][/align][align=center][size=16px][b][color=#339999]~~~~~~~~~~~~~~~~~[/color][/b][/size][/align][size=16px][/size]

  • 卫星拍的中国地图让人震惊(图)转来的

    卫星拍的中国地图让人震惊(图)转来的

    卫星拍摄到的中国地图让人震惊! 这是2张让我感到震惊和沉痛的图片,是太空卫星拍摄的并加以分析的图片,图片给我的印象就是:沙漠化的中国!从图片上我们可以清晰看到我国大部分土地没有被绿色植被所覆盖,而是以赤裸裸的黄色直接面向宇宙,多年的干旱和毫无节制的滥砍滥伐使我们的绿色极度匮乏![img]http://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2005/11/200511061740_9682_1645750_3.jpg[/img][img]http://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2005/11/200511061741_9683_1645750_3.jpg[/img]

  • 在津感染者系入境闭环管控人员,中国内地首次发现新冠病毒奥密克戎变异株。

    天津市疾病预防控制中心对12月9日天津市境外输入新冠病毒无症状感染者呼吸道标本进行新冠病毒全基因组测序和序列分析,经中国疾病预防控制中心复核,均确认检出新冠病毒奥密克戎变异株(B.1.1.529进化分支)。在津感染者系入境闭环管控人员,目前于定点医院隔离治疗。据悉,这是中国内地首次发现新冠病毒奥密克戎变异株。(国是直通车)

  • 【原创】微型光纤光谱仪在检测领域中的应用实例

    【原创】微型光纤光谱仪在检测领域中的应用实例

    微型光谱仪/光纤光谱仪在检测领域中的应用实例http://www.NewOpto.com摘要:微型光谱仪/光纤光谱仪以其系统模块化和搭建灵活性的特点,在要求现场检测和实时监控的场合得到了广泛的应用。本文以美国Ocean Optics微型光纤光谱仪为例,介绍其结构和特点,并且详细介绍了微型光纤光谱仪在实际检测领域中的应用方案。http://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2011/10/201110242341_326114_1638458_3.jpg ScanSci Spectrometerhttp://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2011/10/201110242339_326113_1638458_3.jpg Maya2000pro Spectrometer1 引言光谱仪器是应用光学技术、电子技术及计算机技术对物质的成分及结构等进行分析和测量的基本设备,广泛应用于环境监测、工业控制、化学分析、食品品质检测、材料分析、临床检验、航空航天遥感及科学教育等领域。由于传统的光谱仪存在着结构复杂、使用环境受限、不便携带及价格昂贵等不足,不能满足现场检测和实时监控的需求。因此,微型光纤光谱仪成为光谱仪器发展的一个重要的研究方向。近年来,由于光纤技术、光栅技术及阵列式探测器技术的发展和成熟,使得光谱检测系统形成了光源、采样单元及摄谱单元相分离的结构形式,整个系统结构更具模块化,使用更加方便灵活,从而使微型光纤光谱仪成为现场检测和实时监控的首选仪器。现以全球首家微型光纤光谱仪的制造商美国Ocean Optics公司的微型光纤光谱仪为例,介绍微型光纤光谱仪的结构及特点,并且重点介绍其在实际检测领域中的应用方案。2 微型光纤光谱仪结构及特点传统的光谱仪光学系统结构复杂,需通过旋转光栅对整个光谱进行扫描,测量速度慢,并且对某些样品还需经过特定的预处理,并要放在仪器的固定样品室内进行测量。与此相比,微型光纤光谱仪有很多优点,如:速度快、价格低、体积小、重量轻及全谱获取,而且通过光纤传导可以脱离样品室测量,适用于在线实时检测。2.1 微型光纤光谱仪结构光谱仪微型化设计的实现得益于摄谱结构的优化。全球首家光纤光谱仪生产商美国Ocean Optics公司的Michael J. Morris等人研制的USB系列微型光纤光谱仪使用非对称交叉式Czerny-Turner分光结构,此光学结构的设计是在Czerny-Turner结构基础上进行光路的改进,使光谱仪内部构件布局更紧凑,可进一步小型化(如USB4000系列光谱仪的尺寸规格仅为89.1 mm×63.3 mm×34.4mm)。摄谱结构光学平台的优化设计使微型光纤光谱仪内部无移动部件,光学元件都采用反射形式,可在一定程度上减少像差,并使工作光谱范围不受材料影响。微型光谱仪的固定化光学平台适合于震动及窄空间等复杂的工作环境。2.2 微型光纤光谱仪特点低损耗光纤、高效率光栅及低噪声高灵敏CCD阵列探测器等相关技术的发展,使微型光纤光谱仪在性能上有了很大的改进,具有如下技术特点:光纤传导技术:光纤技术的发展,使待测物脱离了固定样品池的限制,采样方式变得更加灵活,适合于远距离样品品质监控。由于光纤对光信号的传输作用,使得光谱仪可以远离外界环境的干扰,保证光谱仪的长期可靠运行。CCD阵列探测器技术:将经光栅分光后的作用光在探测器上同时瞬间采集,而不必移动光栅,因此样品光谱采集速度及快(测量时间为3.8ms~10min),并通过计算机实时输出。光栅技术:全息光栅具有较小的杂散光,而机械刻划光栅具有更高的反射率和灵敏度。计算机技术:电子计算技术的发展极大地提高了光谱仪的智能控制和处理能力。3 微型光纤光谱仪应用方案随着微型光纤光谱仪应用测量系统的不断拓展,其快速高效分析及便携式实时应用的优势逐渐显现出来,光谱分析技术正逐步从实验室分析走向现场实时检测。依据现阶段实际应用现状,微型光纤光谱仪在以下领域得到广泛的应用。3.1 透射吸收测量系统透射吸收测量用于测定液体或气体中介质对作用光的吸收,依据比耳定律,吸光度正比于摩尔吸收率、光程和样品介质浓度。透射吸收测量系统由以下部件组成:USB4000-UV-VIS光谱仪、DH2000-BAL光源、QP400-025-SR光纤、CUV-UV样品池、CV-Q-10比色皿及电脑。3.2 反射测量系统反射测量方式分为镜面反射和漫反射测量,在实际测量中,可以采用不同的参考白板和测量角度来进行区分。反射测量用于测定样品的化学成分及表面颜色相关信息。反射测量系统由以下部件组成:USB4000光谱仪、DH2000-BAL光源、R400-7-UV-VIS反射探头、RPH-1探头支架、标准参考板WS-1及电脑。 3.3 发光二极管( LED)测量系统LED测量系统用于LED光源的绝对光谱强度及颜色指标测量。LED测量系统由以下部件组成:USB4000-VIS-NIR光谱仪、FOIS-1积分球、LS-1-CAL-INT校准光源、QP400-2-VIS-NIR光纤、LED-PS电源及电脑。3.4 激光测量系统[/fon

  • 哈佛大学展示可垂直飞行微型机器人

    哈佛大学展示可垂直飞行微型机器人

    http://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2011/09/201109221521_318625_1609805_3.jpg这是研制实验室对外展示的一段录像中的截图,显示一台微型飞行机器人正振翅执行垂向飞行测试,系统采用了闭合线路控制

  • 【讨论】电控调节微型气泵、微型真空泵流量的方法

    电控调节微型气泵、微型真空泵流量的方法(如何用电路调节微型气泵、微型真空的流量?)因仪器生产需要,我们希望能通过电调的方式调节我们仪器内微型气泵的流量。我们采用了改变微型真空泵工作电压的方式来调节流量。当然,只能在让泵的工作电压低于额定电压,而不能升高,否则可能烧坏电机。通过在成都气海公司生产的微型泵上测试,我们发现,降低工作电压,流量也随之降低,而且比较接近线性关系。但这种方法只能小幅度调节流量,大范围调节还是需要使用流量调节阀。而且,当工作电压低于额定值时,泵可能无法启动。试验发现,负载越大,泵所需要的启动电压越高,直至额定值,负载小的时候在欠压情况下可启动。泵欠压运行时有很多好处,噪音明显降低、寿命明显延长,长时间测试证明,电压越低,这两个优点越显著。缺点是当电压低到一定程度时流量脉动性就显现了,这点可用转子流量计监测到。我们把成都气海的泵昼夜不停地连续运转了三个月,试验中,泵的表现非常稳定可靠,并未发现欠压运行带来的其它弊端。其它国产品牌在同样试验中表现较差,或有些泵几天就坏了,或是工作不稳定、频繁故障。欠压运行有一点要千万注意:在挂负载的情况下,泵一定要能够正常启动!否则,输入的电能不能转化为动能,而全部转化成热能,使电机不断升温直至烧毁。当然不同的负载会有不同的启动电压,启动电压的最低值要根据自己的负载情况确定。

  • 【求助】请教各位怎样拍出大角度的SEM图(附图)

    【求助】请教各位怎样拍出大角度的SEM图(附图)

    我在光刻胶上做了个微透镜阵列,想用SEM拍出来,可是拍的全是俯视的图,把样品台旋转了很大的角度还是俯视图,不知道怎么回事,所以请教各位!我想照出斜视的图,例如下面[img]http://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2010/01/201001201442_197933_1972981_3.jpg[/img]

  • 【讨论】用微型真空水泵直接抽水和用微型真空泵间接抽水的对比试验

    用微型真空水泵直接抽水和用微型真空泵间接抽水的对比试验我们是生产医疗设备的,现在要作一个尿液收集仪器,解决卧床病人排尿后的尿液转移收集问题。在研发中,我们面临两种方案选择:一种是选用微型真空水泵直接把尿液转移到收集瓶中,第二种方案是选用微型真空泵,让真空泵对密闭的尿液收集瓶抽真空,从收集瓶上引管子连接到病人的尿液袋上间接抽液。试验中,我们发现间接抽水的效率特别高,耗电特省。具体情况如下:我们选用成都气海公司的微型泵作了对比试验。型号PM7002,把该泵按下图连接,作间接抽水试验。泵通电后,软管A内即开始有水流入密封容器,当达到550ml时,所需时间为23秒,换算成抽水速度约为1.4L/min,而这款泵的功耗约1w(12V DC,负载电流<80mA)。如果直接抽水,我们选用WKA1300-24V微型水泵,功耗约3.4w(24V DC,负载电流<140mA),而抽水速度为1.3L/min。这并非WKA1300微型水泵耗电,而是方案使然。如果是直接抽水,要功耗1w、抽水速度为1.4L/min的泵可能找不到。(上述两款泵的详细技术参数可见www.ruiyi.net,不再此复述。) 两种方案比较,考虑到电池续航时间问题、卫生问题等,我们最终采用了间接抽水的方案。该仪器至今已量产,未见此方案的明显弊端。(BH)

  • NASA公布罕见照片 土星环“横穿”两卫星似珠链

    NASA公布罕见照片 土星环“横穿”两卫星似珠链http://www.people.com.cn/mediafile/pic/20120113/55/10959077784056629419.jpg土星环同时穿过土卫六(左)和土卫三。  据英国《每日电讯报》1月10日报道,美国国家航空航天局(NASA)日前公布了“卡西尼”号飞船发回的土星环“横切”两颗土星的卫星、形成“一环穿两珠”奇景的照片。  从“卡西尼”号飞船发回的图片中可以看到,“土卫三”以及土星最大的卫星“土卫六”都正好处在土星环的位置,就如被土星环串起来的珠子一般。  “卡西尼”号飞船于1999年发射升空。在探索之旅的头五年,它拍摄了火星和木星的照片,直到2004年6月30日才靠近土星。“卡西尼”号对土星第一次近距离研究在去年6月结束,研究结果为NASA的科学家提供了探索和发现土星秘密的重要信息。(任奇)

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