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原子氧空间环境模拟测量系统

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  • 探空仪检定用低压环境模拟舱压力控制系统的升级改造

    探空仪检定用低压环境模拟舱压力控制系统的升级改造

    [color=#990000]摘要:针对上一代探空仪检定用低压环境模拟舱压力控制系统控制精度和稳定性差、压力传感器和控制系统配置不合理等问题,用户提出升级改造要求。本文介绍了新一代低压环境模拟舱压力控制系统的实施方案,采用了双向控制模式,进行了方案验证试验,试验结果证明控制精度和稳定性都大幅提高。关键词:低压模拟舱,探空仪,压力控制,电动针阀,电动球阀,上游模式,下游模式,PID控制器[/color][align=center]~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~[/align] [size=18px][color=#990000]一、问题的提出[/color][/size]检定探空仪的重要手段之一是在地面进行低压环境模拟舱的测试,在用的低压环境模拟舱结构如图1所示。[align=center][color=#990000][img=低气压环境模拟舱压力控制,550,376]https://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2022/01/202201061504557090_7216_3384_3.jpg!w690x472.jpg[/img][/color][/align][align=center][color=#990000]图1 低压环境模拟舱结构示意图[/color][/align]此低压环境模拟舱使用过程中存在压力控制波动较大的问题,越靠近1个大气压时波动越大,通过分析认为主要是以下几方面原因引起:(1)压力传感器选择不合理,在全量程压力范围内传感器误差所占比例并不相同,从而显示出靠近1个大气压时波动大和远离1个大气压时波动小的现象,但实际上整体都存在较大波动,只是压力传感器在1个大气压附近精度最高,而在远离1个大气压处压力传感器误差已经完全涵盖了压力波动范围。(2)压力控制采用的是开关控制模式,真空泵和电磁阀根据压力设定值大小同时开启或关闭,尽管增加了储气罐作为缓冲,但这种半自动控制模式很难实现压力的准确恒定。(3)控制器并没有采用PID自动控制方式,也是影响压力控制精度的主要原因。综上分析,针对上一代探空仪检定用低压环境模拟舱压力控制系统控制精度和稳定性差、压力传感器和控制系统配置不合理等问题,用户提出升级改造要求。本文将介绍新一代低压环境模拟舱压力控制系统的实施方案,拟采用双向控制模式,并进行方案验证试验,由此证明控制精度和稳定性能大幅提高。[size=18px][color=#990000]二、压力控制系统升级改造方案[/color][/size]探空仪检定用低压环境模拟舱工作的绝对压力范围为1torr~760torr,要求在此范围内模拟舱的压力可以在任意设定点上准确恒定,甚至要求可以按照设定变压速率进行控制。为此,具体的升级改造方案是在原压力控制系统的基础上,保留真空泵和真空电磁阀,更换压力传感器和控制器,去掉储能罐,增加数控的进气阀和排气阀,具体方案如下:(1)采用10torr和1000torr两个不同量程的电容压力计来覆盖整个低气压范围的测量,从而保证全量程的测量精度。(2)采用高精度PID真空压力控制器,以匹配电容压力计的测量精度和保证控制精度。(3)分别真空腔体的进气口和排气口安装电动针阀和电动球阀,电动针阀直接安装在进气口处,电动球阀安装在排气口和真空泵的电磁阀之间。(4)控制方式分别采用上游模式和下游模式,上游模式用来控制10torr以下气压,下游控制用来控制10~760torr范围气压。(5)如图2所示,上游模式是维持上游压力和出气口流量恒定,通过调节进气口流量控制仓室压力。(6)如图3所示,下游模式是维持上游压力和进气口流量恒定,通过调节排气口流量控制仓室压力。[align=center][color=#990000][img=低气压环境模拟舱压力控制,400,421]https://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2022/01/202201061506055621_2789_3384_3.jpg!w400x421.jpg[/img][/color][/align][align=center][color=#990000]图2 低气压上游控制模式[/color][/align][align=center][color=#990000][img=低气压环境模拟舱压力控制,450,393]https://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2022/01/202201061506206214_771_3384_3.jpg!w450x393.jpg[/img][/color][/align][align=center][color=#990000]图3 低气压下游控制模式[/color][/align][size=18px][color=#990000]三、方案验证试验[/color][/size]针对上述两种控制模式,分别采用1torr和1000torr两只电容压力计、电动针阀、电动球阀和24位高精度压力控制器进行了考核试验,试验用的真空腔体内部空间为400×400×500mm,试验装置如图4和图5所示。[align=center][color=#990000][img=低气压环境模拟舱压力控制,550,369]https://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2022/01/202201061506318858_3696_3384_3.jpg!w690x464.jpg[/img][/color][/align][align=center][color=#990000]图4 低气压上游控制模式考核试验装置[/color][/align][align=center][color=#990000][img=低气压环境模拟舱压力控制,550,339]https://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2022/01/202201061506474377_3818_3384_3.jpg!w690x426.jpg[/img][/color][/align][align=center][color=#990000]图5 低气压下游控制模式考核试验装置[/color][/align]在上游模式试验过程中,首先开启真空泵后使其全速抽气,然后在 68Pa 左右对控制器进行 PID参数自整定。自整定完成后,分别对 12、27、40、53、67、80、93 和 107Pa共8个设定点进行了控制,整个控制过程中的气压变化如图6所示。在下游模式试验过程中,首先开启真空泵后使其全速抽气,并将进气阀调节到微量进气的位置,然后在300torr左右对控制器进行PID参数自整定。自整定完成后,分别对 70、 200、 300、450 和 600Torr 共5个设定点进行了控制,整个控制过程中的气压变化如图7所示。 [align=center][color=#990000][img=低气压环境模拟舱压力控制,550,333]https://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2022/01/202201061507110485_1025_3384_3.jpg!w690x418.jpg[/img][/color][/align][align=center][color=#990000]图6 上游模式低气压定点控制考核试验曲线[/color][/align][align=center][color=#990000][img=低气压环境模拟舱压力控制,550,327]https://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2022/01/202201061507246957_2391_3384_3.jpg!w690x411.jpg[/img][/color][/align][align=center][color=#990000]图7 下游模式低气压定点控制考核试验曲线[/color][/align]将上述不同低气压恒定点处的控制效果以波动率来表示,则得到图8和图9所示的整个范围内的波动率分布。从波动率分布图可以看出,在整个低气压的全量程范围内,波动率可以精确控制在±1%范围,在12Pa处出现的较大波动,是因为采用 68Pa处自整定获得的PID参数并不合理,需进行单独的PID参数自整定。 [align=center][color=#990000][img=低气压环境模拟舱压力控制,550,309]https://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2022/01/202201061507435250_4590_3384_3.jpg!w690x388.jpg[/img][/color][/align][align=center][color=#990000]图8 上游模式低气压定点控制考核试验曲线[/color][/align][align=center][color=#990000][img=低气压环境模拟舱压力控制,550,340]https://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2022/01/202201061507565906_1701_3384_3.jpg!w690x427.jpg[/img][/color][/align][align=center][color=#990000]图9 下游模式低气压定点控制考核试验曲线[/color][/align]从上述考核试验结果可以看出,升级改造后的控制方法可以将压力控制精度和稳定性提高五倍以上,并大幅提高了低压环境模拟仓自动化水平和可靠性。[align=center]=======================================================================[/align]

  • 热真空环境模拟试验箱主要部件说明

    热真空环境模拟试验箱中的零件部件是比较多的,比如:压缩机、冷凝器、蒸发器、膨胀阀、过滤器等设备,这些设备构成了热真空环境模拟试验箱,那么,热真空环境模拟试验箱主要部件有哪些呢?  压缩机是整个热真空环境模拟试验箱制冷系统的核心,也是系统动力的源泉。整个系统的动力,全部由压缩机来提供,压缩机就相当于把一个实物由低势位搬到高势位地方去,在系统中它的目的就是把低温的气体通过压缩机压缩成高温的气体,最后气体在换热器中和其他的介质进行换热。所以说压缩机的好坏会直接影响到整个水冷箱式冷水机的制冷效果。  无锡冠亚热真空环境模拟试验箱中冷凝器的作用是将压缩机排出的高温高压的制冷剂过热蒸汽冷却成液体或气液混合物。制冷剂在冷凝器种放出的热量由冷却介质(水或空气)带走。水冷箱式冷水机的冷凝器是以水作为冷却介质,水的温升带走冷凝热量。蒸发器的作用是利用液态低温制冷剂在低压下易蒸发,转变为蒸气并吸收被冷却介质的热量,达到制冷目的。水冷箱式冷水机一般选用水箱盘管式蒸发器,制冷剂在管内蒸发,整个蒸发器管组沉浸在盛满载冷剂的箱体内。  热力膨胀阀是通过感受蒸发器出口气态制冷剂的过热度来控制进入蒸发器的制冷剂流量。使冷凝器出来的高压液体节流降压,使液态制冷剂在低压(低温)下汽化吸热。在工业冷却设备中,一般采用外平衡式热力膨胀阀。  过滤器的作用是:为了防止制冷剂里含有水份或由于不可减少的元素等原因使系统里进入水份,当从冷凝器出来的高温液体进入膨胀阀后,液体的温度会大幅度的下降,一般都在零度以下,这时如果系统里含有水分的话,由于膨胀阀通过的截面很小,就会易出现冰堵的现象,影响系统的正常的运行。压差控制器用作压力差的控制,当压力差到达调定值时,开关自动切断(或接通)电路。温度控制器用作机组的控制或保护,当温度到达调定值时,开关自动切断(或接通)电路。在我们的产品上,温度的控制常用到,用水箱温度来控制机组的开停机情况。还有些象防冻都需要用到温度控制器。  压力控制器用作压力控制和压力保护之用,机组有低压和高压控制器,用来控制系统的压力的工作范围,当系统压力到调定值时,开关自动切断(或接通)电路。  热真空环境模拟试验箱的部件的重要性不言而喻,这些配件在热真空环境模拟试验箱中都有着独特的作用,我们不能忽视。

  • 原子氧模拟设备

    走访了目前同行实验室,发现都在用加拿大SimulTek 的原子氧模拟设备,而且还有月球环境模拟。他们联系方式有人有么?

  • 月表尘埃和月表综合环境模拟设备

    据北京领宇天际科技提供,加拿大SimulTek公司用于进行对月表尘埃和月表综合环境模拟试验设备,包括高真空低温、紫外线辐照、月表尘埃带电环境模拟、月尘环境下真空摩擦磨损测试,可以进行航天材料的降尘策略有效性和材料结构进行寿命评估和研究,也可以进行月尘环境材料带电地面模拟试验,

  • 人工气候模拟系统由什么组成

    人工气候模拟系统是一种综合性的多功能气候模拟试验设备,其功能是在一定空间内模拟一种或多种气候条件状态,可进行高温干燥试验、低温冻融试验、湿热寒潮试验、温度循环试验、湿度循环试验、冻融循环试验、盐雾试验、淋雨试验、结露试验、日照试验、C02和S02的酸性气体腐试验及有盐类及化学物质浸的海水浸润试验等。 为试验样品提供多种环境条件和不同的测试手段,并实现多种耦合环境的模拟,包括气候环境与力学荷载作用的综合、气候环境与腐工业环境的综合等,且充分考虑试验的综合环境设置、荷载施加反力架的布置、腐环境下加载方式和设备防护等多种综合因素。  而人工气候模拟系统是由集成多功能气候试验室和环境模拟试验室两部分组成,两个试验室既可以独立进行试验,也可以移动充气密封分隔门来实现试验空间的加大或缩小,直至合并成一间的最大空间,以便做大型构件的加载试验。

  • 模拟月球表面环境研究月尘降尘机制和除尘方法

    模拟月球表面环境研究月尘降尘机制和除尘方法

    北京领宇天际和加拿大SimulTek研制了月球表面环境综合模拟系统,可以用于评估月表尘埃和其它月表综合环境因素对材料性能的影响,提供了包括高真空环境、高低温热循环、真空紫外线辐射、近紫外线辐射、可见光辐射、近红外辐射、质子辐射,电子辐射,月表尘埃环境、月尘悬浮,月尘带电环境,月尘沉降,以及月尘环境下真空摩擦磨损测试,并验证空间材料的降尘策略和技术的有效性,对空间材料和结构进行测试和寿命评估进行实验研究。月面环境模拟系统: 航天器故障的70%是由于空间环境的影响造成的, 为了验证设计的合理性, 充分的空间环境模拟试验是必不可少的, 月球表面环境的独特性和复杂性给空间环境模拟技术提出新的要求,为了研究月球表面的环境对登月飞船、月球车的环境适应性及可靠性,SimulTek研制的月面环境模拟系统可为登月飞船及月球车的设计、优化以及最终的系统验证提供试验平台。月尘悬浮系统:月球土壤 (尘埃) 具有极强的表面粘附能力、材料磨损能力和穿透能力,月球土壤电导率极低, 所以易于带电, 并可以在相当长的时间内保持带电。因此, 月壤颗粒在光电效应、太阳风辐照作用下带电之后, 可以长时间漂浮并移动月尘沉降及清除系统: 根据Apollo宇航员的纪录, 飞舞的月球尘埃及月表土壤颗粒会很快附着在与其接触的各类表面上, 无法清除干净, 而且会进一步引起热控系统性能下降、机械机构卡死、密封失效、光学系统灵敏度下降、部件磨损等一系列故障[img=,690,515]https://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2023/04/202304241605108482_9376_1620854_3.jpg!w690x515.jpg[/img][img=,690,515]https://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2023/04/202304241606424574_2996_1620854_3.jpg!w690x515.jpg[/img]

  • 模拟月球表面环境研究月尘降尘机制和除尘方法

    模拟月球表面环境研究月尘降尘机制和除尘方法

    北京领宇天际和加拿大SimulTek研制了月球表面环境综合模拟系统,可以用于评估月表尘埃和其它月表综合环境因素对材料性能的影响,提供了包括高真空环境、高低温热循环、真空紫外线辐射、近紫外线辐射、可见光辐射、近红外辐射、质子辐射,电子辐射,月表尘埃环境、月尘悬浮,月尘带电环境,月尘沉降,以及月尘环境下真空摩擦磨损测试,并验证空间材料的降尘策略和技术的有效性,对空间材料和结构进行测试和寿命评估进行实验研究。月面环境模拟系统: 航天器故障的70%是由于空间环境的影响造成的, 为了验证设计的合理性, 充分的空间环境模拟试验是必不可少的, 月球表面环境的独特性和复杂性给空间环境模拟技术提出新的要求,为了研究月球表面的环境对登月飞船、月球车的环境适应性及可靠性,SimulTek研制的月面环境模拟系统可为登月飞船及月球车的设计、优化以及最终的系统验证提供试验平台。月尘悬浮系统:月球土壤 (尘埃) 具有极强的表面粘附能力、材料磨损能力和穿透能力,月球土壤电导率极低, 所以易于带电, 并可以在相当长的时间内保持带电。因此, 月壤颗粒在光电效应、太阳风辐照作用下带电之后, 可以长时间漂浮并移动月尘沉降及清除系统: 根据Apollo宇航员的纪录, 飞舞的月球尘埃及月表土壤颗粒会很快附着在与其接触的各类表面上, 无法清除干净, 而且会进一步引起热控系统性能下降、机械机构卡死、密封失效、光学系统灵敏度下降、部件磨损等一系列故障[img=,690,515]https://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2023/04/202304241608031696_7595_1620854_3.jpg!w690x515.jpg[/img]

  • 模拟月球表面环境研究月尘吸附特性和降尘机制与除尘策略

    北京领宇天际科技与加拿大SimulTek提供可以用于评估月表尘埃和其它月表综合环境因素对材料性能的影响,提供了包括高真空环境、高低温热循环、真空紫外线辐射、近紫外线辐射、可见光辐射、近红外辐射、质子辐射,电子辐射,月表尘埃环境、月尘悬浮,月尘带电环境,月尘沉降,以及月尘环境下真空摩擦磨损测试,并验证空间材料的降尘策略和技术的有效性,对空间材料和结构进行测试和寿命评估进行实验研究。月面环境模拟系统: 航天器故障的70%是由于空间环境的影响造成的, 为了验证设计的合理性, 充分的空间环境模拟试验是必不可少的, 月球表面环境的独特性和复杂性给空间环境模拟技术提出新的要求,为了研究月球表面的环境对登月飞船、月球车的环境适应性及可靠性,SimulTek研制的月面环境模拟系统可为登月飞船及月球车的设计、优化以及最终的系统验证提供试验平台。月尘悬浮系统:月球土壤 (尘埃) 具有极强的表面粘附能力、材料磨损能力和穿透能力,月球土壤电导率极低, 所以易于带电, 并可以在相当长的时间内保持带电。因此, 月壤颗粒在光电效应、太阳风辐照作用下带电之后, 可以长时间漂浮并移动月尘沉降及清除系统: 根据Apollo宇航员的纪录, 飞舞的月球尘埃及月表土壤颗粒会很快附着在与其接触的各类表面上, 无法清除干净, 而且会进一步引起热控系统性能下降、机械机构卡死、密封失效、光学系统灵敏度下降、部件磨损等一系列故障[img]https://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2023/04/202304241430121719_7752_5258772_3.png[/img]

  • 【原创大赛】实验室环境模拟测试箱之我见

    【原创大赛】实验室环境模拟测试箱之我见

    大多数工厂为了验证产品在模拟环境下的性能,会添置一些环境模拟试验箱,作为一个非专业人士,就从自己接触的试验箱常见故障说说自己的看法,有不对的地方,还希望专业人士给予指正。每个公司因产品性质不同,添购的环境模拟试验箱功能有差异,常见的有以下几种:1. 只有加热功能的如高温烘箱;2. 有低温、高温和湿度功能的如恒温恒湿,高低温湿热交变箱。3. 有高温,低温功能如冷热冲击箱。功能不同,价格也存在很大差异,冷热冲击箱价格相对比恒温恒湿箱,高低温湿热交变箱,烘箱贵。功能不同,故障率也相对不同,功能单一,相对故障率也就低。目前公司可靠性实验室高温烘箱有4台,高低温湿热交变箱有6台,冷热冲击箱有两台:图一:高温烘箱http://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2015/07/201507021201_553005_1678646_3.png图二:高低温湿热交变箱http://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2015/07/201507021201_553006_1678646_3.png图三:冷热冲击箱http://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2015/07/201507021202_553007_1678646_3.png从使用情况来看,常见故障如下:1. 高温烘箱工作原理单一,故障率相对是最低的,经常发生的故障就是散热风扇故障,一般是由于长期工作,风扇寿命的问题,可以自己买相同型号的更换即可(关于风扇更换,之前有发过相关帖子,有兴趣的版友欢迎查看)。2. 其次故障率相对较高的是冷热冲击箱,由于有高温,低温功能,高温段故障率比较低,常见的故障就是低温段,会经常发生无法降至所设置的低温。而原因大多是管路漏气,这比较麻烦,需要设备厂家查漏检修,如果是板换里漏气,那是最麻烦的。3. 故障最高的就是高低温湿热交变箱,由于有高温,低温,湿度功能,而三者常见的故障就是湿度和低温段。低温段无法降至低温,主要原因也是管路漏气。湿度段常见故障有水箱水位无法控制导致漏水,无法升至所设置湿度。加湿管如果漏电的话,设备会跳闸保护,这方面故障发生的话,还是需要厂家专业人士维修。总结:大多公司在采购设备的时候,往往是注重设备价格而将设备质量放在其次,如果设备买来是摆设不用,那坏的可能性是比较低,如果是长期使用的话,质量好坏就很重要,当初选购的时候,过于选择低价格的设备,后续维护成本增大的可能性非常大,也会延误产品试验进度。所以作为使用部门,在设备选购时,可以发表下自己的意见,最好要求和采购实地看下厂商生产车间,以免被皮包公司蒙蔽,给后续设备维护留下很大隐患。

  • 总结高低温试验箱需加强模拟环境功能测验

    总结高低温试验箱需加强模拟环境功能测验

    科技一直是社会发展的主题,公司亦如此。使用规模涉及到食物、电子、电器、通讯、汽车等要点行业的[b]高低温试验箱[/b]类的环境模拟产品更需求技能上的立异,检查功能安稳,保证数据准确,方能有利于其他使用行业的产品技能立异。[align=center][img=,348,348]https://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2021/08/202108031110052814_8309_1037_3.jpg!w348x348.jpg[/img][/align]  高低温试验箱设备主要是在设备依照行业,标准要求或客户自定要求,在低温、高溫、温度湿度以及循环系统更改标准下,对商品的物理学及其其他相关特点开展环境模拟测试,根据测试,来辨别设备的作用,是否依然能够切合预订要求,便于供产品设计方案、改进、评定及原厂检查用。与我们关联亲密接触的,比如食材制造行业,过去各种新闻媒体都报道过“舌尖上的美味”,食材安全性已经深受提出质疑。全球是运转的,而自然环境气候也是不断更改的。地域的更改,季节的更改,气候的变幻莫测,都是导致温度湿度的差别,而这类温度湿度的更改差别是否会影响到食材的成长,这就要求技术专业的高低温试验箱等技术专业的环境模拟实验设备去检查,持续的做实验,持续的改进,方能生产制造出达标的商品。别的行业应用也是这般。  因此高低温试验箱类的环境模拟试验仪产品,需求提升其作用则验,检查设备的测试专业技能关联到别的行业商品的质量。实验仪器类的企业全是要靠专业技能适用,高新科技强企依然是企业发展的主题风格。现如今不可是企业中间的比赛,也是两国之间中间的比赛。由于前史留传等原因,很多科学研究专业技能都挺大水平上小于其他制造商,勤奋好学竭尽全力、标新立异全是我们坚持不懈要求做的工作。

  • 人工气候模拟系统的主要技术参数

    仪器设备名称:多功能人工气候模拟系统,型号:JL-QHB 人工气候模拟系统的功能是在一定空间内模拟一种或多种气候条件状态,可进行高温干燥测试、低温冻融测试、湿热寒潮测试、温度循环测试、湿度循环测试、冻融循环测试、盐雾测试、腐蚀介质淋雨测试、结露测试、日照试验和CO2气体腐蚀测试及具有盐类及化学物质浸蚀的海水浸润测试等,为建筑工程材料提供多种模拟环境条件和不同的测试手段。  人工气候模拟系统的主要技术参数  工作室内尺寸:定制;  温度范围:-20℃~+70℃;  温度波动度:≤±1℃;  温度范围:20%RH~98%RH;  温度波动度:±5%RH;  人工雨方向:垂直向下;  CO2气体浓度可调范围:0~20% ,控制精度 ±2%,选用进口红外型CO2浓度传感器进行直接测量和控制;  SO2气体浓度可调范围:0~20%,控制精度±3%,因为目前没有高浓度SO2传感器,所以SO2气体浓度是利用计算机采用流量法计算出浓度来进行控制;  光源:按照国标GB/T 18244-2000和GB/T 14522-93的要求,选用老化试验专用的UVA-340型荧光紫外灯,其辐照光谱能量能够很好地模拟通常日光的整个紫外光等的的全部区域;  辐照强度:最大辐照强度1.12±10%KW·m-2;  淋雨量调节:可调;  淋雨周期控制:既可手工控制淋雨/喷雾,也可自行设定淋雨/喷雾时间,自动控制周期淋雨/喷雾,且循环周期可自由设定和控制,循环次数设定范围1~1000次。

  • 星际空间环境地面模拟:气氛、气压或真空度的精确模拟及控制

    [quote][color=#ff0000]摘要:针对星际空间气氛环境,介绍了地面模拟试验中的气氛、气压或真空度的精确模拟及控制技术,特别介绍了美国标准化技术研究所NIST和上海依阳实业有限公司在这方面所做的研究工作。[/color][/quote][align=center][img]http://p3.pstatp.com/large/5e830001f98c5d356c2a[/img][/align][align=center][color=#ff0000]美国NASA火星探测器[/color][/align][color=#ff0000][b]1. 前言[/b][/color] 航天飞行器和探测器在星际空间中会遇到各种气氛环境,有在深空中的高真空环境,也有在火星大气层中的低压二氧化碳气氛环境。飞行器和探测器中大量使用的防隔热材料在不同气氛和不同气压条件下都会呈现不同特性,因此在隔热材料选择时要准确了解相应气氛条件的材料性能。 防隔热材料经过多年的研究已经初步具备了比较成熟的各种模拟、测试和表征技术,但随着新型高效隔热材料技术的发展,特别是多种阻断传热技术的应用以及低气压使用环境,使得新型绝热材料及元件的热导率更低。如何准确测试评价这些隔热材料在1000℃以上高温和100Pa以上气压环境条件下的有效热导率就成为了目前国内外的一个技术难点。 由于新型高温隔热材料的传热形式是固体导热、气体导热和对流换热以及热辐射等多种形式的耦合传热,传热形式十分复杂,通过理论分析计算获得的有效热导率计算结果往往与实验结果存在很大的偏差,因此对于新型隔热材料的有效热导率测试主要还是依据实验测试结果。 纵观国内外对高温隔热材料有效热导率测试所采用的测试方法基本都集中在稳态热流计法,这主要是因为它是目前可以实现1000℃以上有效热导率测试的唯一成熟有效的技术。美国兰利研究中心1999年研制了一套变气氛压力高温有效热导率测试系统,测试中采用了薄膜热流计测试流经试样的热流密度,试样的冷面温度为室温,试样热面最高温度可达1800℉(约982℃),环境气压控制范围为0.0001~760Torr,正方形试样最大尺寸为边长8in(约203mm)。整个测量装置的有效热导率测量不确定度范围为5.5%~9.9%,在常压环境下对NIST标准参考材料测试的不确定度在5.5%以内。美国兰利研究中心的这篇研究报告给出了几种典型材料随温度和气压变化的有效热导率测试结果,证明了在不同气氛压强范围内对热导率的影响程度的不同。 通过美国兰利研究中心的研究工作从试验上证明了气压对材料热导率有明显的影响,气压(真空度)的控制误差是主要测量误差源,所以在材料热导率测试中要对气压进行准确控制。由此,这就在稳态热流计法热导率测试过程引入了两个控制变量,即除了达到温度恒定条件外,还需要达到气压压强的稳定。 因为温度和气压之间存在相互影响,一般情况下是气压随着温度升降而升降,同时气压下降使得被测试样热导率降低而延长了达到热平衡所需时间,这样就造成整个稳态法热导率测试过程中参数控制的复杂性。 由此可见,在稳态法热导率测量过程中,需要对气压控制的稳定性就行试验研究,摸清气压波动对温度恒定的影响,确定气压的恒定控制精度,并在可易实现的气压控制精度条件下尽可能的缩短气压对温度稳定周期的影响。 我们所研制的热流计法隔热材料高温热导率测试系统就是一个可在变温和变气压环境进行隔热材料热导率测试的设备,可以对温度和气压压强进行控制,因此针对气压对材料热导率测试的影响进行了研究。在气压波动性对材料热导率测试影响方面国内外几乎没有研究工作报道,在我们开展此工作的后期,美国NIST的Zarr等发表了一篇会议论文,文中介绍了NIST在开展直径500mm高温保护热板法热导率测试系统研制过程中所进行的一些气压对热导率影响方面的工作。 本文将对NIST和上海依阳实业有限公司的研究工作做一介绍,尽管两者研究工作的技术指标要求有很大不同,但通过这些研究可以获得很多的借鉴。另外,气压对热导率影响的试验研究,也可以作为其它热导率影响因素(如湿度)测试研究的技术借鉴。[color=#ff0000][b]2. 美国NIST在气压对材料热导率测试影响方面的研究工作2.1. 美国NIST护热板法热导率测试系统简介[/b][/color] 美国NIST多年来一直进行着护热板法热导率测试技术的研究工作,并研制了多套不同尺寸和不同测试温度的护热板法热导率测试系统。最近的研究工作是研制变温变气压环境下试样直径500mm的护热板法高温热导率测试系统,测试系统已经研制完成,如图 2‑ 1所示,正开展一系列的设备考核和试样测试评价工作。 在图 2‑ 1所示的NIST试样直径500mm的护热板法高温热导率测试系统中,热板(1)和冷板(2)由一个圆筒状护热装置(3)包裹,这些部件都悬挂在一个悬臂支撑结构(A)上,整个热导率测量装置放置在一个气氛压强可控的真空试验腔内,真空试验腔体包括一个直立式焊接基座(C)和放置在滚轮支撑架上的一个卧式圆筒腔体(B),(D)为扩散泵,整个测试系统的试验温度范围为280K~340K,真空试验腔的气压控制范围为4Pa至100.4kPa(1个大气压)。NIST研制此设备的目的主要是用于对低热导率标准参考材料进行校准测试。[align=center][img]http://p1.pstatp.com/large/5e7b0003ebf23bc410b6[/img][/align][align=center][color=#ff0000]图 2‑ 1 美国NIST 500mm保护热板法热导率测试系统[/color][/align][b][color=#ff0000]2.2. 气压控制系统[/color][/b] 图 2‑ 2所示的热导率测量装置气压控制系统包含的主要部件有:(a)干燥空气净化发生器(供气系统);(b)真空腔;(c)三个独立可控真空泵系统(11油扩散泵、13机械泵和15隔膜泵)。每个真空泵都由独立的计算机串口控制。[align=center][color=#ff0000][img]http://p3.pstatp.com/large/5e7c00038563ce740831[/img][/color][/align][align=center][color=#ff0000]图 2‑ 2 NIST 测试试样直径500mm护热板法热导率测量装置气压控制结构示意图[/color][/align] 真空系统中采用了三个机械泵来覆盖不同的气压压强范围。在NIST的这套测量装置中,并没有使用到用于超低气压控制的第三级泵(扩散泵)。根据气压范围,真空腔内的气压测量采用了3个薄膜电容规(CDGs)。这些电容薄膜规的三个基本量程为:133kPa(1000torr)、1.33kPa(10torr)和0.0133kPa(0.1torr)。 (1)中等气压:指3.3kPa~107kPa(25torr ~ 800torr)气压范围,可通过采用一个可变速隔膜泵和一个专用控制器将真空腔内的气压控制在此气压范围内。使用隔膜泵将不会使用到气源。 (2)低气压:指0.004kPa~3.3kPa(0.03torr ~ 25torr)气压范围,可通过采用一个机械泵(叶片旋转泵)和一个专用PID控制蝶阀以下游控制形式将真空腔内的气压控制在此气压范围内。 (3)超低气压:指低于0.004kPa(0.03torr)的气压范围,可通过采用一个扩散泵/初级泵系统和一个专用PID控制插板阀以下游控制形式将真空腔内的气压控制在此气压范围内。[b][color=#ff0000]2.3. 控制稳定性[/color][/b] 整个热导率测试系统的控制稳定性是通过图形分析量热计板温度响应来进行考察。图 2‑ 3和图 2‑ 4分别绘出了量热计板温度和真空腔气压随时间的变化曲线,其中左边Y轴为温度坐标轴,右边Y轴为气压坐标轴,X轴表示经历时间(以小时计),图 2‑ 3和图 2‑ 4所示的图中选定了相同的X时间轴(50h)以便于观察对比,量热计温度和真空腔气压的数据采集间隔时间为60s。 量热计板的温度测量采用扩展不确定度(k=2)为0.001K的长杆标准铂电阻温度计(SPRT),真空腔气压测量采用133kPa或1.33kPa量程的薄膜电容规。铂电阻温度计和薄膜电容规以及相应的数据采集系统都分别经过了NIST温度和气压计量部门的校准。 图 2‑ 3显示了从初始温度305.15K(前一个试验温度)到当前控制温度320.15K整个过程中温度随时间的变化过程和稳定性。从图 2‑ 3中可以看出,约在4小时处,在经历一个约0.9K的轻微过冲和近10小时的单调降温过程后,在经历了总共约15个小时后量热计温度达到稳定。在量热计温度稳定测量阶段,即从第24小时到第28小时期间,量热计温度的波动范围为320.1474K~320.1524K,波幅为0.005K,此期间的温度平均值为320.1497K。[align=center][img]http://p3.pstatp.com/large/5e7a00041fc5400d3f33[/img][/align][align=center][color=#ff0000]图 2‑ 3 未进行压强控制情况下,量热计板温度从305.15K控制到320.15K时的温度响应曲线[/color][/align] 在图 2‑ 3中所显示的真空腔气压是未经控制的环境大气气压,从图中可以看出气压有很小的变化。在量热计温度达到稳定测量阶段后,真空腔内的气压平均值为99.53kPa,气压波动范围为99.46kPa~99.58kPa,波幅为0.12kPa。 图 2‑ 4显示了当真空腔气压从前一试验气压突然降低到低气压后整个的量热计温度相应过程和控制稳定性,图中所示的量热计温度控制设定点未发生改变一致控制在320.15K。在开始测试的初期,真空腔气压被抽取到一个固定值0.013kPa,用时15分钟。[align=center][img]http://p1.pstatp.com/large/5e810001cbb901cbaf64[/img][/align][align=center][color=#ff0000]图 2‑ 4 在控制温度为320.15K,气压从0.035kPa控制到0.013kPa过程中温度响应曲线[/color][/align] 需要注意的是在6小时处的气压有一个扰动,但这个气压扰动对量热计温度的影响很小。另外还需要注意的是图 2‑ 4的左边Y坐标轴,与图 2‑ 3相比,图 2‑ 4中放大了温度差,由此可以更清晰的观察量热计温度的变化。 随着气压的突然降低,由于空气导热的减小,通过被测试样的热流量也随之降低,由此造成量热计温度逐渐升高并约在4小时后达到最高点320.8K,这与图 2‑ 3中的温度过冲相似。随后,量热计温度在一个约为22小时的时段内发生了围绕设定点320.15K附近的收敛式振荡,这种振荡现象有些令人惊讶。在43小时到47小时时间段内达到了热平衡,这比图 2‑ 3中所达到的热平衡时间段晚了近20小时。在稳态测量时间范围内,量热计温度的波动范围为320.1476K~320.154K,波幅为0.006K,此期间的温度平均值为320.1506K。[b][color=#ff0000]3. 上海依阳公司对材料热导率测试中实现气氛和气压精确控制[/color][/b] 依阳公司的热导率测试系统采用的是稳态热流计法,试样的热面温度最高为1000℃,试样的冷面温度最低为20℃,气压控制范围为6Pa至100.4kPa(1个大气压)。依阳公司的热流计法热导率测试系统主要应用于防隔热材料在高温和高空环境下的等效热导率测试评价。 在各种稳态法热导率测试设备中会经常用到冷却液冷却的冷板,如果冷板温度低于环境温度,且环境湿度比较大,则会在冷板上形成冷凝水,这将会严重的影响热导率的测量。因此,对于稳态法热导率测量装置来说,不论是不是需要进行气氛压力控制,试验环境中必须是干燥气体则是一个必要试验条件。[b][color=#ff0000]3.1. 气压控制系统[/color][/b] 在依阳公司的热流计法热导率测试系统的气压控制系统中,气压控制系统的整体设计思路与NIST的完全相同,但还是有以下三方面的微小区别:[quote] (1)气压控制范围为6Pa至100.4kPa(1个大气压),所以采用了INFICON公司的两个薄膜电容规气压传感器来覆盖这个气压范围,一个覆盖0.133~133.3Pa,另一个覆盖133.3Pa~133.3kPa。而不是像NIST那样采用了三个气压传感器。 (2)这两个传感器连接到一个INFICON VCC500真空控制器上控制一个数字真空阀INFICON VDE016,数字真空阀与干燥气体系统连接,根据不同的要求自动选择传感器进行气压的定点控制。而不是像NIST那样采用多路控制器进行控制。由于INFICON VCC500真空控制器在定点精确控制上有明显不足,气压控制波动较大,后改用自行研制的气压控制器。 (3)抽气系统仅仅采用了一个机械泵,真空腔体的极限真空度可以达到6Pa,并没有像NIST那样采用了隔膜泵和机械泵。[/quote][color=#ff0000][b]3.2. 气压控制3.2.1. 极限真空时的真空试验腔体的漏率[/b][/color] 真空腔空载情况下开启机械泵,约15分钟后真空腔体内的气压从大气常压降低到6Pa左右后将不再改变。达到极限气压后,此时关闭抽气管路并关闭机械泵,使得真空腔体处于自然状态,同时用数字真空计系统检测真空腔体内真空度的变化情况,由此来确定和考核真空腔体的漏率,检测结果如图 3‑ 1所示。[align=center][img]http://p1.pstatp.com/large/5e7d0002c895b6405a60[/img][/align][align=center][color=#ff0000]图 3‑ 1 停止抽气后真空腔体内的气压变化[/color][/align] 从图 3‑ 1所示的测试结果可以看出,关闭抽气管路后腔体内的气压基本按照线性规律缓慢上升,上升的速度为2.28Pa/h,经过14小时后腔体内的气压从6Pa左右上升到了38Pa左右,整个真空腔体的漏率为0.59m^3Pa/h。[b][color=#ff0000]3.2.2. 真空腔气压控制[/color][/b] 因为采用了两个薄膜电容规气压传感器来覆盖整个气压范围,一个覆盖0.133~133.3Pa,另一个覆盖133.3Pa~133.3kPa,所以针对不同的气压范围进行了相应的控制试验。但在实际压强控制过中发现,INFICON压强控制器的控制效果并不好,气压的波动性较大,因此最终我们采用了自行研制的压强控制系统来进行控制。[color=#ff0000]3.2.2.1.低气压压强控制试验[/color] (1)采用英富康真空控制系统进行低气压压强控制 所谓低气压是指真空腔内的真空度小于133Pa以下的气氛环境,133Pa也是其中一个电容薄膜真空计的最大真空度测量量程。整个低气压压强控制变化过程如图 3‑ 2所示。 试验开始阶段,首先全速抽真空,使得真空腔内的气压快速降低到15Pa左右,然后改变压强设定点为20Pa,控制参数设置为98,此时气压开始在20Pa上下大幅波动,后改变控制参数为1,气压开始逐渐收敛并恒定到20Pa左右。 为了检验加载氮气后对气压控制的影响,当真空腔内气压控制到20Pa后在控制阀的进气口处加载输出的氮气,由于加载的氮气会产生带有一定的压力,减压阀门调整最小刻度,加载后真空腔内的气压在20Pa上下波动较大,无论如何改变控制参数也很难控制稳定。 去除掉加载的氮气后,从新进行恒定气压控制,气压设定点分别为20Pa和10Pa,从图 3‑ 2中的控制曲线可以看出,真空腔内的气压在20Pa上下0.5Pa范围内波动,波动性较小,波动性基本在±2.5%以内。 通过以上试验可以说明为了达到很好的低气压控制的稳定性,加载的氮气压力越低越好。[align=center][img]http://p3.pstatp.com/large/5e7d0002c9e04033cafe[/img][/align][align=center][color=#ff0000]图 3‑ 2 低气压(100Pa以下)控压试验曲线[/color][/align] (2)采用自制真空控制系统进行低气压压强控制 采用自制的真空控制系统进行了初步的气压压强控制试验以后,专门针对低气压(采用1Torr真空计)并接通氮气供气系统进行了进一步考核试验。由于真空腔体的最低气压只能达到0.1Torr左右,所以设计了0.1Torr、0.3Torr、0.6Torr 和0.9Torr 四个气压控制点,整个气压控制过程如图 3-3 所示。[align=center][img]http://p3.pstatp.com/large/5e830001d23bbdd38b1d[/img][/align][align=center][color=#ff0000]图 3‑ 3 压缩氮气接通后的低气压恒定控制曲线[/color][/align] 所从图 3‑ 3所示的气压控制过程可以看出,气压从低点向高点进行恒定控制时,每次向上改变设定点时,都会由于充气使得气压产生超出量程范围的突变,然后再逐渐下降恒定在设定点上。这种现象的产生是由于导入的氮气为带有一定流量和压力的氮气,这个压力容易产生过量的氮气气体导入。 当气压恒定在0.9Torr后,逐渐向下设定气压控制点,气压向下恒定控制变化曲线如图 3‑ 3所示。[color=#ff0000]3.2.2.2.高气压压强控制试验[/color] (1)采用英富康真空控制系统进行高气压压强控制 采用了全开式真空泵抽取外加控制阀控制气压方式,控制阀外接大气,气压控制设定点分别为500Pa和300Pa,整个控制过程的气压变化曲线如图 3-4 所示。[align=center][img]http://p3.pstatp.com/large/5e7b0003f7a4c50b7695[/img][/align][align=center][color=#ff0000]图 3-4 高气压压强控制试验曲线[/color][/align] 从以上高气压控制试验可以看出,采用富士康的VCC 500 真空度的控制是台阶式的变化,而且并不一定能恒定在设定点上,实际恒定点与设定点有一定的偏差,但恒定点的气压很稳定。这种现象需要在实际使用过程中注意。 (2)采用自制真空控制系统首次进行各种气压压强控制试验 采用自制的压强控制器来控制气压变化,首先在控制器上设定5.5Torr进行了PID参数的自整定,自整定完成后分别对设定了17Torr、50Torr、500Torr和100设定点进行控制,整个控制过程中气压随时间变化曲线如图 3‑ 5所示,图 3‑ 6为局部放大后便于观察的变化曲线。 对整个控制过程数据进行分析后得到的结论是:在所有的气压控制点上,气压波动性都小于1%以下。[align=center][img]http://p1.pstatp.com/large/5e7b0003f8579daea883[/img][/align][align=center][color=#ff0000]图 3‑ 5 控制全过程中气压变化曲线[/color][/align][align=center][img]http://p3.pstatp.com/large/5e7a000429b4c4c92e0d[/img][/align][align=center][color=#ff0000]图 3‑ 6 控制过程中部分气压变化曲线(纵坐标缩小后)[/color][/align][b][color=#ff0000]3.2.3. 热流计法高温热导率测试[/color][/b] 为了研究气压波动性对热导率测试的影响,我们在热流计法热导率测试系统上进行了相应的考核试验。被测试样选用耐高温隔热材料,试样热面温度控制在1000℃,水冷板温度控制在20℃,真空腔内的气压控制在50Pa。试验过程中的各个测试参数的响应曲线如图 3‑ 7和图 3‑ 8所示。[align=center][img]http://p3.pstatp.com/large/5e7b0003fc058a0d2773[/img][/align][align=center][color=#ff0000]图 3‑ 7 试样热面和冷面温度响应曲线[/color][/align] 在试验的前4小时,试样热面温度处于恒定控制的初期还没有稳定,而腔体内部气压也没有处于稳定状态,在4.5小时时做了一次控制参数整定后,腔体内部气压很快进入恒定阶段,气压长时间的在50±0.5Pa区间内波动,波动率为±1%。 在控制参数整定过程中,气压波动剧烈,对冷面温度和热流密度的影响严重,从曲线中可以看到有明显的尖峰,但对试样热面温度影响并不大。[align=center][img]http://p3.pstatp.com/large/5e7d0002d4759aee6365[/img][/align][align=center][color=#ff0000]图 3‑ 8 试样厚度方向热流密度和腔体气压响应曲线[/color][/align] 在测试过程进入19个小时后,气压在50Pa处保持±1%的波动,冷面温度和热流密度达到了稳定,这时试样的热面温度为1000.2℃,波动率小于±0.1%;冷面温度为88.9℃,波动率小于±0.5%;热流密度为7928.3W/m^2,波动率小于±0.8%,计算获得的试样有效热导率为0.2611W/mK。[b][color=#ff0000]4. 结论[/color][/b] 通过以上试验可以得出以下结果: (1)两个结构的气压控制研究和试验证明,气氛压强对材料的热导率性能会产生明显的影响。 (2)在变温和变真空测试过程中,优先控制的是热面温度,正确的操作顺序是先在超过100Pa以上的气氛下将热面温度控制恒定在设定温度上,然后再进行不同气压设定点下的测量。因为气压可以很快的达到平衡,如果在热面温度还未恒定前先恒定了气压,则热面温度的恒定会需要很长时间。 (3)将气压波动控制在±1%,气压的波动将对材料的热导率影响不大,而且气压控制也不需要昂贵的控制设备。[b][color=#ff0000]5. 参考文献[/color][/b] (1) Kamran Daryabeigi. Effective Thermal Conductivity of High Temperature Insulations for Reusable Launch Vehicles. NASA/TM-1999-208972, 1999 (2)R. R. Zarr and W. C. Thomas, Initial Measurement Results of the NIST 500mm Guarded Hot Plate Apparatus Under Automated Temperature and Pressure Control. 31st International Thermal Conductivity Conference & 19th International Thermal Expansion Symposium, Proceedings: Thermal Conductivity 31/ Thermal Expansion 19, pp. 195 - 204[img=,640,20]http://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2018/02/201802011921102118_2230_3384_3.gif!w640x20.jpg[/img]

  • 海洋光学发布 RaySphere系列测量系统用于太阳光模拟器的质量检测

    海洋光学(www.oceanopticSChina.cn)近日推出一款 RaySphere 光学测量系统,用以测量太阳光模拟器和其他辐射源的绝对辐照度。RaySphere系统可测量从紫外线到近红外光谱(380-1700nm)的不同光谱范围的绝对辐照度(mW/cm2/nm)。作为一种用于验证已安装的太阳能闪光灯输出的工具,RaySphere 特别适用于太阳光模拟器制造商以及研发实验室。太阳光模拟器的闪光可用于目的为根据光谱反应组合细胞像素的光电制造流程、以及目的为测量最终光电效能的光电制造流程。RaySphere 的系统具有必要的精确度和分辨率,以测量和分析闪光器的性能和稳定性,并通过高级的低频抖动方式触发电子设备为闪光测量计时。RaySphere 的刻度经过公认的认证实验室的确认,以确保精确的探测,并使太阳能闪光灯和太阳光模拟器的评估和资格认证符合由 ASTM 和 IEC(IEC60904-9 2007)等标准制定机构制定的标准。两台热电冷却探测器使太阳能闪光灯的光谱分析(380-1700nm)可复验性高且准确。第二种型号的 RayShere 含有一个冷却探测器,以测量最多 1100nm 的光谱。该系统同时包含高级、高速的电子设备,以及直观、强大的软件界面。极少的测量次数可实现在闪光期间,甚至于闪光间隔期间的完整光谱检测。此外,测量还可以由一个快速反应的发光二极管促发。该二极管可在百万分之一秒内通过增加闪光强度而做出反应。

  • 电池热失控试验中精确模拟大气环境压力变化的解决方案

    电池热失控试验中精确模拟大气环境压力变化的解决方案

    [size=16px][color=#990000][b]摘要:针对目前新能源电池热失控和特性研究以及生产中缺乏变环境压力准确模拟装置、错误控制方法造成环境压力控制极不稳定以及氢燃料电池中氢气所带来的易燃易爆问题,本文提出了相应的解决方案。方案的关键一是采用了低漏率电控针阀作为下游控制调节阀实现压力可编程精密控制,二是采用高压气体型真空源避免机械式真空泵的电火花造成引燃,三是在压力控制的同时也对电池加热温度进行自动控制。整个装置控制精度和自动化程度较高。[/b][/color][/size][align=center][size=16px][color=#990000][b]==================[/b][/color][/size][/align][size=18px][color=#990000][b]1. 问题的提出[/b][/color][/size][size=16px] 随着现代新能源行业的飞速发展,各种新能源电池在经济社会中发挥着越来越重要的作用,由此对低压环境下新能源电池的使用、储存和运输也提出更高技术要求。例如高原地区和飞机运输中新能源电池的性能变化特征以及热失控传播特性,都是电池发展极其重要的一个环节。目前新能源电池在低压环境下的热失控特性和性能变化特性研究主要存在以下几方面的问题:[/size][size=16px] (1)目前的新能源电池热失控的测试设备主要集中在研究常压下的热失控行为,环境压力对电池热失控特征的研究较为缺失,对压力变化影响热失控行为的研究仍需进行更深入研究。[/size][size=16px] (2)研究变环境压力下电池燃烧爆炸行为的特性与特征,对于新能源电池的前期研发、中期使用以及后期预防热失控都有着尤为重要的参考意义。但目前缺乏变环境压力的准确模拟装置,控制方法存在严重问题而造成环境压力控制极不稳定,难以准确观察压力室内电池特性的变化,实验的可信度较差。[/size][size=16px] (3)另外,氢燃料电池作为一种新能源电池同样存在上述问题,同样需要在不同海拔工况下验证电池的运行性能和可靠谱。但由于氢燃料电池的特殊性,特别是由于氢气属于易燃易爆气体,在环境压力模拟设备运行时流道内的旋转机械有可能在高速运转情况下产生火花,继而引燃氢气形成爆炸,这对于环境模拟实验设备而言是绝对不允许的。同时,氢气与空气在燃料电池内反应生成水,故而在排气中含有液滴,这部分液滴在进入设备时可能对旋转部件造成损害,影响设备可靠性。因此,对于氢燃料电池的环境压力模拟装置,需要避免这些问题的出现。[/size][size=16px] 针对上述新能源电池以及氢燃料电池中环境压力准确控制方面存在的问题和需求,本文提出了相应的解决方案,解决方案主要包括以下两方面的内容:[/size][size=16px] (1)针对现有的锂电池环境压力模拟装置进行技术改造,采用下游控制模式实现模拟箱内环境压力的可编程准确控制,以满足绝大多数新能源电池的环境压力模拟需要。[/size][size=16px] (2)针对氢燃料电池的环境压力模拟,提出更安全的环境压力准确控制解决方案。[/size][size=18px][color=#990000][b]2. 解决方案[/b][/color][/size][size=16px] 锂离子电池在高温环境下容易发生热失控,具有一定危险性,会发生着火甚至爆炸。为了给电池的测试试验同时提供高温和环境压力的模拟条件,解决方案是将电池放置在密闭的测试环境箱内,并对环境箱内部进行气压控制,使电池处于所需环境压力。然后通过对锂离子电池外部加热的方式给予电池达到热滥用的条件,再通过热电偶、数字天平等装置研究温度与质量等参数的变化。热电偶测量热失控过程中的温度变化,数字天平测量热失控过程中电池质量参数的变化,整个测试装置的控制系统如图1所示。[/size][align=center][size=16px][color=#990000][b][img=电池环境压力和高温温度模拟控制系统结构示意图,690,394]https://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2023/10/202310161757014248_9888_3221506_3.jpg!w690x394.jpg[/img][/b][/color][/size][/align][align=center][size=16px][color=#990000][b]图1 电池环境压力和高温温度模拟控制系统结构示意图[/b][/color][/size][/align][size=16px] 如图1所示,整个控制系统主要由环境压力控制回路、电池加热温度控制回路、质量测量装置和数据采集装置构成,它们的各自功能和技术内容如下:[/size][size=16px] (1)环境压力控制回路:其功能是对测试环境箱进行可编程气体压力控制,可对一系列不同的设定压力进行自动控制。控制回路由数控针阀、真空计、真空泵、真空压力控制器和真空管路组成,其中一个数控针阀控制进气流量、另一个数控针阀控制排气流量,真空计测量环境箱内的真空度并传输给控制器,控制器将接收到的真空度信号与设定值比较后驱动数控针阀的开度变化,并快速使得环境箱内的真空压力达到设定值。需要说明的是,这里的控制采用了固定进气针阀开度而改变排气针阀开度的下游控制模式,这样可以实现更高精度和稳定性的环境压力控制。[/size][size=16px] (2)电池加热温度控制回路:其功能是对电池进行加热和温度控制,以模拟电池热失效过程中的温度变化。控制回路由加热器、电池组件、固定夹板、热电偶温度传感器和双通道控制器组成,其中热电偶采集电池温度并传输给控制器,控制器将接收到的温度信号与设定值比较后驱动加热器通电加热,并使电池温度快速达到设定值。[/size][size=16px] (3)质量测量装置:其功能是测量电池本体在热失控过程中的质量损失。质量测量装置主要是悬挂式数字天平,放置在环境箱外部的数字天平通过悬丝测量电池质量。[/size][size=16px] (4)数据采集装置:其功能是同时采集电池温度、环境压力和质量测量数据,并以曲线形式进行显示和存储。数据采集装置主要由多通道数据采集器和计算机组成,多通道数据采集器连接相应的温度压力传感器和数字天平,计算机与采集器进行通讯并用软件显示和存储采集结果。[/size][size=16px] 需要说明的是,在解决方案中,计算机或上位机也可以与真空压力控制器和温度控制器进行通讯,并通过各自的软件对控制器进行参数设置、运行控制和控制过程参数变化曲线的显示。[/size][size=16px] 图1所示的电池环境压力模拟控制系统并不适合氢燃料电池的性能测试,这主要是机械式旋转型的真空泵有可能在高速运转情况下产生火花而引燃氢气形成爆炸,同时氢燃料电池测试过程中会在真空管路内形成水滴而造成阀门和真空泵旋转部件的损伤。为了解决这两个问题,本文所提出的解决方案采用了以下两项技术:[/size][size=16px] (1)将真空泵更换为真空发生器,即通过高压气体来形成真空,这样可以避免机械式旋转部件所带来的火花引燃危害。[/size][size=16px] (2)环境压力的调节还是采用前面所述的电动针阀,因为这种NCNV系列具有非常好的真空密封性能,电机转动部分与所通气体完全隔离,不会带来引燃隐患。[/size][size=18px][color=#990000][b]3. 总结[/b][/color][/size][size=16px] 综上所述,解决方案通过改进后的环境压力下游控制技术、高压气体真空发生技术和温度自动控制技术,可以很好的实现各种新能源电池在可变环境压力和高温温度下的热失控特性和运行特性变化测试和试验考核,解决方案具有以下几方面的突出特点:[/size][size=16px] (1)可实现环境压力和温度的高精度控制,更有利于电池特性的精密研究和测试考核。[/size][size=16px] (2)环境压力和温度控制可按照不同设定值进行编程控制,可自动实现电池特性测试的全过程。[/size][size=16px] (3)通过使用控制器和数据采集器自带的计算机软件,可快速搭建起电池特性测试装置,无需再专门编写计算机程序,大幅减小了装置组建的工作量。[/size][align=center][size=16px][color=#990000][b][/b][/color][/size][/align][align=center][size=16px][color=#990000][b][/b][/color][/size][/align][align=center][size=16px][color=#990000][b]~~~~~~~~~~~~~~~[/b][/color][/size][/align]

  • 说说氙灯老化试验箱模拟环境的原理

    氙灯老化试验箱是的氙弧灯来模拟阳光中的破坏性光波,本设备可以为科研、产品开发和质量控制提供相应的环境模拟和加速试验。  氙灯的光通常是要经过过滤来产生一个合适的光谱,氙灯老化试验箱必须能够控制光的辐照强度来达到加速试验和重现试验结果的目的,光辐照度的变化是会影响到材料质量恶化的一个速度,然而光波波长的变化则同时会对材料降解的速度和类型产生一定的影响。  氙灯老化试验箱可以用于新材料的选择,改进现有材料或者评估材料组成变化后耐用性的变化等试验,设备通过将材料曝露在紫外线,可见光和红外光下,对材料的耐光性进行评测,它采用经过了过滤处理氙弧灯来产生与阳光具有最大吻合性的全阳光光谱,测试产品透过玻璃的阳光中的较长波长的紫外线和可见光的敏感度的最佳方式。

  • 氙灯老化试验箱模拟环境气候实力强大

    氙灯老化试验箱模拟环境气候实力强大

    [b] [url=http://www.meryou.cn/html/products/nqhl/47.html]氙灯老化试验箱[/url][/b]可分为风冷式氙灯耐候老化试验箱、水冷式氙灯老化试验箱和台式氙灯耐气候老化试验箱,是模拟阳光、雨水和露水对材料造成的危害的最佳环境试验设备,试验结果可用于改善材料质量、延长材料使用寿命研究的参考。 [b]氙灯老化试验箱[/b]选用能模拟全阳光光谱的氙弧灯来再现不同环境下存在的破坏性光波;耐候试验箱可以为科研、产品开发和质量控制提供相应的环境模拟和加速试验,可用于新材料的选择、改进现有材料或者评估材料组成变化后耐用性的变化等试验;适用于塑料、橡胶、涂料、油墨、纸张、药品、食品、化妆品、纺织品、汽车零部件、包装材料、建筑材料、电子电工产品等。[align=center][img=,420,400]http://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2017/07/201707271138_01_2936678_3.jpg[/img][/align] [b]氙灯老化试验箱[/b]是一种综合气候装置,除进行气候老化试验外,还可进行高分材料的耐旋光性测试,即高分子材料暴露于模拟透过玻璃的日光光谱,是人造光源下评价材料的耐旋光性能。从光能、温度这几种主要气候因素进行模拟和强化的试验。 试验箱利用氙灯模拟阳光照射的效果,利用冷凝湿气模拟雨水和露水,被测材料放置在一定温度下的光照和潮气交替的循环程序中进行测试,用数天或数周的时间即可重现户外数月乃至数年出现的危害。 同时,设备对温度和湿度较宽的调试范畴供调试,淋雨接纳独立循环体系,在必要时可以在淋雨的供水源处参加有害气体物质。转变样架冷却水温,可以调解样品外貌的凝露量及试样外貌温度,因此,氙灯试验箱可做多因素耐天气的组合试验。

  • 紫外老化试验箱要模拟哪三个环境

    紫外老化试验箱要模拟哪三个环境

    通过使用[b][url=http://www.linpin.com/]紫外老化试验箱[/url][/b]可以检测物件在紫外线等环境下的性能参数,在试验的过程中设备可以模拟多个自然环境,今天小编为大家分享的是冷凝、紫外辐射、淋雨等是三个环境。[align=center][img=,690,690]https://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2022/04/202204281605488279_8853_1037_3.jpg!w690x690.jpg[/img][/align]  一、冷凝环境:很多物品会长时间处于户外的潮湿环境中,引发这种长期户外潮湿的原因通常并不是雨水而是露水造成的。使用紫外老化试验箱可以通过其冷凝功能来模拟室外潮湿侵蚀的情况,在试验运行环节的冷凝循环中,设备底部蓄水池中的水通过加热之后会产生热蒸气,然后充满这个试验室,热蒸汽会让检测室内的相对湿度维持在足够标准,同时维持在一个高温的状态,因为试验样品是固定在测试室的侧壁,所以物品的测试面会在箱体内环境空气中暴露,暴露在自然环境中的一面就具有冷凝效果,从而会让物品的内外产生一定的温差,从而在整个冷凝循环过程中,物品试验面会一直有冷凝生成的液体水。  二、紫外辐射:这是这类试验箱的基本功能,该设备就是主要检测物件在紫外环境下的耐性,该模拟环境主要是通过使用紫外灯进行模拟的,在该环境模拟中,想要达到不同的紫外辐射能量,需要选择不同的紫外线灯,这是因为各种灯得到紫外波长和辐射量有差异,客户还是要根据物料试验需求选择适合的灯管。  三、紫外老化试验箱的淋雨试验:在日常生活中会有阳光下,聚集的热量因为突然的下雨而快速消散的情况,这个时候材料温度会突然变化从而产生热冲击,而设备的水喷淋可以很好的模拟由于温度剧变和雨水冲刷所造成的热冲击或腐蚀等,能够检测物件在此环境下的耐候性。

  • 紫外老化试验箱要模拟哪三个环境

    紫外老化试验箱要模拟哪三个环境

    通过使用[b][url=http://www.linpin.com/]紫外老化试验箱[/url][/b]可以检测物件在紫外线等环境下的性能参数,在试验的过程中设备可以模拟多个自然环境,今天小编为大家分享的是冷凝、紫外辐射、淋雨等是三个环境。[align=center][img=,690,690]https://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2022/06/202206101710112116_1781_1037_3.jpg!w690x690.jpg[/img][/align]  一、冷凝环境:很多物品会长时间处于户外的潮湿环境中,引发这种长期户外潮湿的原因通常并不是雨水而是露水造成的。使用紫外老化试验箱可以通过其冷凝功能来模拟室外潮湿侵蚀的情况,在试验运行环节的冷凝循环中,设备底部蓄水池中的水通过加热之后会产生热蒸气,然后充满这个试验室,热蒸汽会让检测室内的相对湿度维持在良好湿度情况下,同时维持在一个高温的状态,因为试验样品是固定在测试室的侧壁,所以物品的测试面会在箱体内环境空气中暴露,暴露在自然环境中的一面就具有冷凝效果,从而会让物品的内外产生一定的温差,从而在整个冷凝循环过程中,物品试验面会一直有冷凝生成的液体水。  二、紫外辐射:这是这类试验箱的基本功能,该设备就是主要检测物件在紫外环境下的耐性,该模拟环境主要是通过使用紫外灯进行模拟的,在该环境模拟中,想要达到不同的紫外辐射能量,需要选择不同的紫外线灯,这是因为各种灯得到紫外波长和辐射量有差异,客户还是要根据物料试验需求选择适合的灯管。  三、紫外老化试验箱的淋雨试验:在日常生活中会有阳光下,聚集的热量因为突然的下雨而快速消散的情况,这个时候材料温度会突然变化从而产生热冲击,而设备的水喷淋可以很好的模拟由于温度剧变和雨水冲刷所造成的热冲击或腐蚀等,能够检测物件在此环境下的耐候性。

  • 在线语音研讨会——符合国际标准的太阳能模拟器测量系统(主讲:熊利民老师)

    报名地址: http://webinar.ofweek.com/activityDetail.action?activity.id=4555178&user.id=2在线研讨会介绍研讨会主题:符合国际标准的太阳能模拟器测量系统举行公司:海洋光学亚洲分公司研讨会简介: 1、 熊利民老师太阳模拟器等级评定测试技术。2、 Michael Matthews作为海洋光学(Ocean Optics)引进的新型光学测量方案——RaySphere,主要用于太阳光模拟器和其他辐射源的绝对辐照度测量。作为一款用于检验太阳能闪光灯输出、太阳光过滤器功效、以及新型活性材料性能的工具,该款便携式RaySphere光谱仪对于太阳光模拟器和光电研发实验室的生产商和终端用户来说特别实用。 太阳能闪光灯尤其被广泛用于根据光谱反应设计的光生伏打电池以及关键光电模组功效测量设备的光电制造流程。为了取得IEC、JIS和ASTM等行业标准颁发的太阳能闪光灯认证,以及为了分析闪光灯的性能和稳定性,需要一款高度准确和精确的测量系统。RaySphere光谱仪将光学测量性能与先进的超低频振动式光学/电气触发电子元件相结合,用于关联闪光灯的光学和电气测量。德国物理技术研究院(PTB)的认证实验室对RaySphere的校准进行了确认,并授予太阳能闪光灯和模拟器光谱分布合格证书,证明其准确性和可靠性达到了前所未有的水平。研讨会议题安排 会议时间 会议内容 演讲嘉宾 会前 预先提问环节 网友可自行在线预先提问 有专家在线解答 09:50-10:00 会议即将开始 主持人介绍演讲专家和演讲内容情况 OFweek 杨秋妮 10:00-10:15 太阳模拟器等级评定测试技术。 演讲专家:熊利民 专家职务:中国计量科学研究院光学所 光通信与光探测实验室主任 10:15-10:45 符合国际标准的太阳能模拟器测量系统 演讲专家:Michael Matthews 专家职务: 10:45-11:00 现场提问互动环节 答疑专家: 丁海峰 专家职务: 光学工程师 11:00 研讨会结束 主讲人介绍http://webinar.ofweek.com/upload/users/ofweek/image/xiongliming.jpg演讲专家: 熊利民专家职务: 中国计量科学研究院光学所光通信与光探测实验室主任专家简介: 1996年哈尔滨工业大学工程热物理专业硕士毕业,其后分配到中国计量科学研究院光学所工作至今,长期从事光电探测器及太阳电池光谱响应度研究。已完成并正主持承担多项科技部项目、国家质检总局科研项目。曾获国家质检总局一等奖二项,二等奖一项,中国计量科学研究院一等奖一项;并被评为2003年国家质检总局岗位能手、2006年国家质检总局优秀青年。被誉为“国内太阳能模拟器计量第一人”。http://webinar.ofweek.com/upload/users/ofweek/image/michael.jpg演讲专家: Michael Matthews专家职务: 专家简介: Michael Matthews作为2009届凯洛格商学院生产管理硕士(MMM)研究生,除了拥有罗拉-密苏里大学非金属工艺学的学士和硕士学位外,他还在美国西北大学凯洛格商学院和麦考克工程学院取得工商管理和工程管理双学位。Michael现定居德国,带领海洋光学相关团队,致力于发展用于太阳光模拟器和其他辐射源的绝对辐照度测量新型光学测量方案——RaySphere。答疑人介绍http://webinar.ofweek.com/upload/users/ofweek/image/dinghaifeng.jpg演讲专家: 丁海峰专家职务: 光学工程师专家简介: 1982年出生,2008年毕业于上海交通大学 光学工程专业,硕士; 2010年3月加入海洋光学以来,一直致力于光学传感、光度测量及光谱分析方面的工作,侧重于技术研发及应用支持,尤其在LED光度、颜色测量及荧光粉测量方面。奖品介绍http://webinar.ofweek.com/upload/users/ofweek/image/j1.jpghttp://webinar.ofweek.com/upload/users/ofweek/image/j2.jpghttp://webinar.ofweek.com/upload/users/ofweek/image/j3.jpg参加预先提问活动人员里面抽5个幸运奖(限量纪念版4G U盘,价值100元)参加现场提问活动人员里面抽5个幸运奖(限量纪念版4G U盘,价值100元)研讨会结束后 再抽3个大奖(精美真皮钱包,价值500元)公司介绍 美国海洋光学作为微型光纤光谱仪的发明者,一直致力于光纤光谱仪,化学传感器的研究,是全球领先的光传感解决方案提供商,自1989年来在全球共售出近200,000套光谱仪,为OEM客户提供灵活多样的产品选择,为工业科研用户提供性能优越的系统解决方案,涉及领域涵盖生物,环保,医药,光电,化工,教育等。 海洋光学是英国豪迈(Halma)集团的分公司,豪迈集团主要经营用于探测潜伏危险和保护人们生命安全的产品,是专业性电子、安全和环

  • avantes太阳模拟器光谱测量

    太阳模拟器作为光源,在某种意义上说,可以等同于太阳光源,可以模拟太阳光照射。太阳模拟器广泛应用于太阳能电池特性测试,光电材料特性测试,生物化学相关测试,光学催化降解加速研究,皮肤化妆用品检测,环境研究等。 随着太阳能光伏产业的蓬勃发展,太阳能模拟器的光谱匹配性能测试也越趋重要。针对大多数采用脉冲氙灯作为光源的设备,最理想的测试状态是采集一个脉冲周期内不同时间点的绝对辐射光谱,进而判断该太阳能模拟器的光谱等级。目前采用微小型的光纤光谱技术是实现太阳能模拟器光谱测量最简单可靠的方法。设备和方法 1、稳态光谱采集 根据IEC60694-9标准要求,太阳模拟器有效光谱范围是400-1100nm,这就需要光谱测试设备可同时采集到400-1100nm范围的绝对光谱数据,并且在整个波段范围内都具有较高的信噪比,以保证测试数据的可靠性。荷兰Avantes公司的AvaSolar光纤光谱仪,采用高信噪比的薄型背照式CCD探测器,其在200-1100nm均具有良好的光谱响应,以确保得到高质量的光谱数据。同时该套系统出厂时就进行了NIST可溯源的绝对辐射标定,可直接得到稳态的模拟器的辐照度光谱信息。 2、 瞬态光谱采集 基于AvaSolar光谱仪特有的快速采集功能,也可应用在瞬态模拟器的光谱检测中。AvaSolar最多可实现每秒钟450幅光谱的采集,不管模拟器的工作模式是单次脉冲、多次频闪,无论脉冲弛豫时间是小到2ms,还是较长的6s,AvaSolar系统均可得到真实可靠的辐照度数据。 3、光谱匹配度太阳模拟器的光谱匹配度是指在6个指定光谱范围内强度积分的百分比。任何与标准光谱的偏离百分比都必须在一定的范围内,这也正是衡量太阳模拟器等级的一项标准。对于A类太阳模拟器,光谱匹配度必须在75% - 125%之间。Ideal Spectral Match Defined by IEC StandardsSpectral MatchSpectral Range (nm) Ideal %400 - 500 18.4500 - 600 19.9600 - 700 18.4700 - 800 14.9800 - 900 12.5900 - 1100 15.9 利用AvaSoft-Solar软件特有的能量积分功能,可得到不同光谱范围内的辐照度总和(单位:µW/cm2),从而帮助判断该太阳能模拟器的光谱等级。如下图所示,同时对上述6个指定光谱范围的辐照强度进行能量积分计算。 4、 模拟器等级判断 AvaSoft-Solar软件可按照IEC60694-9标准上所述要求,根据测试得到的模拟器辐照度光谱数据直接给出模拟器的等级,可给出不同波段范围内的匹配度,以帮助用户更好的判断模拟器的性能。 5、 扩展功能 ⑴紫外老化仪光谱测量 对于设有可靠性试验室的用户来说,紫外老化也是检测光伏产品性能必不可少的环节,这也就需要针对紫外老化仪的光谱及辐照度进行有效的检测。由于AvaSolar主机可覆盖200-1100nm的光谱范围,因此AvaSolar该套系统可以直接用来进行紫外老化仪的光谱检测。 ⑵光伏组件玻璃板透过率测量 AvaSolar光谱仪不但可进行绝对辐照光谱的检测,同时可对光伏组件厂所用的大面积玻璃进行透过率的测量。仅需要在原有AvaSolar系统的基础上额外配置照射光源、积分球及光纤即可。对于工业用大尺寸的玻璃的透过率的检测,需要用户根据不同的现场测试要求自行设计积分

  • 盐雾腐蚀试验方法之天然环境与人工加速模拟的区别

    产品的耐盐雾腐蚀试验方法可分成两大类:天然环境暴露试验和人工加速模拟盐雾环境试验。 天然环境暴露试验是将样品放在某一典型气候区域, 在贮存环境下考察样品的耐盐雾腐蚀性情况。天然环境暴露试验的周期一般很长,需要几年甚至十几年,同时,需要试验人员长期进行检查和记录,所需人力、财力、物力较大。其试验结果也只适用部分地区,在另一些地区则可能不适用。 人工加速模拟环境试验是利用具有一定容积空间的盐雾试验箱,在其容积空间内用人工方法造成盐雾环境,对元器件的耐盐雾腐蚀性能质量进行考核。它弥补了天然环境暴露试验的不足,通过提高盐雾环境中氯化物的浓度,使腐蚀速度大大提高,得出结果的时间也缩短了很多。人工模拟盐雾环境试验,使样品的耐盐雾腐蚀质量不受自然环境条件的影响,因此得到了较快的发展,从单一的氯化钠盐雾试验发展成为多种类型试验。常见的盐雾试验箱试验可分为四类:中性盐雾试验,醋酸盐雾试验,铜加速醋酸盐雾试验,交变盐雾试验。

  • 月壤环境地面模拟试验装置中的真空度精密控制技术方案

    月壤环境地面模拟试验装置中的真空度精密控制技术方案

    [size=14px][color=#ff0000]摘要:在探月工程中需要在月面真空环境下采集月壤样品,需要建立地面试验装置来模拟月面的真空热环境,以测试采样器在真空热环境下的性能,由此要求真空度能实现精密控制。本文针对真空热环境地面模拟试验装置,提出了真空度精密控制的技术方案,真空度控制范围为0.1Pa~0.1MPa,全量程的控制精度为±1%。[/color][/size][size=14px][color=#ff0000][/color][/size][align=center][size=14px][color=#330033]~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~[/color][/size][/align][size=18px][color=#330033]一、问题的提出[/color][/size]在探月工程中需要在月面真空环境下采集月壤样品,由此需要建立地面试验装置来模拟月面的真空热环境,以测试采样器在真空热环境下的性能,并要求真空度能实现精密控制。由于月壤的特殊性,目前的月壤地面模式试验装置中的真空度控制还需要解决以下几方面的问题:[size=14px](1)月壤和模拟月壤样品,一般为粉末状颗粒,因此在开始阶段的抽气速率要进行严格控制以避免产生扬尘。[/size](2)目前的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,造成试验结果的重复性很差。[size=14px](3)月壤地面模拟试验装置普遍体积较小,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,也是造成试验结果重复性差的原因之一。[/size][size=14px]针对月壤地面模式试验装置中存在的上述问题,本文提出了相应的技术方案,并介绍了详细的实施过程。[/size][size=18px][color=#330033]二、技术方案[/color][/size][size=14px]月壤环境地面模拟试验设备真空度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、电动球阀、PID控制器和真空泵。为了进行真空度全量程的精密控制,一般需要配备三只电容真空计,真空计的测量精度为0.25%。为配合电容真空计的测量精度,控制器采用了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数控针阀和下游电动球阀的气体流量调节和控制。[/size][align=center][size=14px][img=真空度控制好,500,489]https://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2022/04/202204191021365551_7090_3384_3.png!w690x676.jpg[/img][/size][/align][size=14px][/size][align=center]图1 真空度精密控制系统结构示意图[/align][size=14px]真空度的精密控制使用了动态控制模式,即在低真空条件下调节电动球阀,在高真空条件下调节数控针阀,这是一种典型的正反向控制方法,可有效保证真空度的控制精度。[/size]总之,通过此经过验证的真空度控制方案,可实现全量程范围内真空度的控制精度优于1%。[size=14px][/size][align=center]~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~[/align][size=14px][/size][size=14px][/size][size=14px][/size]

  • 【原创】除尘系统中风流的数值模拟,也可用专用测量仪器。

    本文在分析风流数值模拟基本过程的基础上,介绍了商业化流体计算软件LUENT,并以静电-布袋除尘器为例,对其内部风流的流线、速度场、穿孔板以及内部压力分布进行了模拟,其结果可用以指导除尘器的设计或系统改造。  从现场应用的角度看,系统阻力是决定除尘系统成功的关键因素之一,它涉及到能源消耗的多少。除尘系统的阻力与管道、除尘器内部结构、风流速度、进出口形状等许多因素有关。尽管人们已经积累了一些除尘器设计的经验和常用的除尘器降阻措施,但对于除尘器内部风流形状、阻力、静压分布等参数的掌握还仅停留在经验的水平或实验测试的阶段,而实验测试通常要投入很多的人力、物力与时间。对于旧系统的改造,由于需要考虑现有条件,设计时会存在更大的针对性,在缺少经验的前提下,如何保证系统风流分布的合理性,使系统阻力最小成为设计者的重要任务。  风流的数值模拟是以风流运动的质量、动量和能量守恒微分方程为基础、借助于计算机数值分析的手段对风流在限定的物理模型和运动边界下的流动情况进行模拟的方法。通过对新设计或需改造的系统进行风流模拟,可以提前发现风流的涡流区和速度、压力分布情况,从而通过修改系统形状、尺寸使系统更优。该方法被广泛用于系统的前期设计和结构优化方面。  2、风流数值模拟的过程  对流体的流动进行数值计算模拟的方法称为计算流体动力学(CFD),该方法通常包括如下步骤:(1)确定研究对象的几何模型  针对所要模拟的管道、除尘器、通风系统或现场的实际情况,使用特定的计算机图形软件或一些CFD 的专业前处理器软件,在二维或三维坐标系中,按照现场的实际尺寸来建立精确的几何模型。(2)建立物理模型  以流体力学、热力学、传热传质学、燃烧等学科的基本原理为出发点,建立基本的守恒程组,包括连续方程、动量方程、能量方程、组分方程、湍能方程等,这些方程构成非线性偏微分方程组。并根据实际情况设定边界,边界条件可分为两类,一类是确定物理过程所必需的物理边界条件,另一类是在数值计算中需要给定的辅助数值边界条件,CFD 模拟的基本边界条件包括流体进口边界,流体出口边界,给定压力边界、对称边界,壁面边界、周期性边界。(3)几何模型网格化  对所建立的方程组,目前还无法通过解析方法求解,只能使用数值方法。为求解所建立的数学模型,通常需要借助网格使用有限差分法、有限元法、有限体积法来建立针对控制方程的数值离散。网格是CFD 模型的几何表达形式,是模拟与分析过程的关键部分,而且网格质量对CFD 计算精度和计算效率有重要影响。网格划分通常使用工具进行。(4)求解过程  求解器使用适当的初始数值和边界条件的输入以及控制参数来对方程组进行迭代,并计算参差,如果误差较大则重新计算,直到精度满足要求。求解需要对离散方程进行某种调整,并对各未知量(如速度、压力、温度等)的求解顺序及方式进行特殊处理。经常使用的两种数值求解方法为分离解法和耦合解法。均可以求解守恒型积分方程,其中包括动量、能量、质量以及其它标量如湍流和化学组分的守恒方程。(5)报告  解算的结果可以使用报告形式来表示,如速度、压力和温度的参差,以及气流摩擦因子、压力降等,也可在XY 二维坐标系中显示该结果。(6)后处理  数值模拟的优点在于可以使用计算机来直观的表示最终结果,根据所求量的不同,可以有流体的速度矢量图、流线图、压力等值线图、等温线、等浓度线等图形和动画。系统的阻力主要来源于流线的涡流,直观的显示有助于发现缺陷,不断修改设计,使系统的结构最优。  3 模拟软件  复杂的 CFD 模型和计算过程使流体的数值仿真的应用存在一定难度,所幸一些通用的商业软件使其成为可能,如FLUENT、PHOENICS、CFX、STAR-CD、FIDIP 等专业化软件。  FLUENT 是应用最广的软件。它提供了灵活的网格特性,用户可以方便地使用结构网格和非结构网格对各种复杂区域进行网格划分,对于具有较大梯度的流动区域,FLUENT 提供的网格自适应特性可让用户在很高的精度下得到流场的解。其通用求解器,适用于低速不可压流动、跨音速流动乃至可压缩性强的超音速和高超音速流动等各种复杂的流场。FLUENT富的物理模型使得用户能够精确的模拟无粘流、层流、湍流、化学反应、多相流等其它复杂的流动现象。由于采用了多种求解方法和多重网格加速收敛技术,因而FLUENT 能达到最佳的收敛精度,使其在层流、湍流、传热、化学反应、多相流等领域取得了显著的成效。FLUENT家族很庞大,FLUENT6.0 各软件包之间的关系如图2 所示:

  • 【资料】模拟传感器的抗干扰措施

    模拟传感器的抗干扰措施来源:测试仪器网 摘要:本文分析了影响模拟传感器小信号处理精度的干扰根源、干扰种类以及干扰现象,给出了实际应用中的各种抗干扰措施。 关键词:模拟传感器;小信号处理;抗干扰措施 一、前言 模拟传感器的应用非常广泛,不论是在工业、农业、国防建设,还是在日常生活、教育事业以及科学研究等领域,处处可见模拟传感器的身影。但在模拟传感器的设计和使用中,都有一个如何使其测量精度达到最高的问题。而众多的干扰一直影响着传感器的测量精度,如:现场大耗能设备多,特别是大功率感性负载的启停往往会使电网产生几百伏甚至几千伏的尖脉冲干扰;工业电网欠压或过压(涉县钢铁厂供电电压在160V~310V波动),常常达到额定电压的35%左右,这种恶劣的供电有时长达几分钟、几小时,甚至几天;各种信号线绑扎在一起或走同一根多芯电缆,信号会受到干扰,特别是信号线与交流动力线同走一个长的管道中干扰尤甚;多路开关或保持器性能不好,也会引起通道信号的窜扰;空间各种电磁、气象条件、雷电甚至地磁场的变化也会干扰传感器的正常工作;此外,现场温度、湿度的变化可能引起电路参数发生变化,腐蚀性气体、酸碱盐的作用,野外的风沙、雨淋,甚至鼠咬虫蛀等都会影响传感器的可靠性。模拟传感器输出的一般都是小信号,都存在小信号放大、处理、整形以及抗干扰问题,也就是将传感器的微弱信号精确地放大到所需要的统一标准信号(如1VDC~5VDC或4mADC~20mADC),并达到所需要的技术指标。这就要求设计制作者必须注意到模拟传感器电路图上未表示出来的某些问题,即抗干扰问题。只有搞清楚模拟传感器的干扰源以及干扰作用方式,设计出消除干扰的电路或预防干扰的措施,才能达到应用模拟传感器的最佳状态。 二、干扰源、干扰种类及干扰现象 传感器及仪器仪表在现场运行所受到的干扰多种多样,具体情况具体分析,对不同的干扰采取不同的措施是抗干扰的原则。这种灵活机动的策略与普适性无疑是矛盾的,解决的办法是采用模块化的方法,除了基本构件外,针对不同的运行场合,仪器可装配不同的选件以有效地抗干扰、提高可靠性。在进一步讨论电路元件的选择、电路和系统应用之前,有必要分析影响模拟传感器精度的干扰源及干扰种类。 1、主要干扰源 (1)静电感应 静电感应是由于两条支电路或元件之间存在着寄生电容,使一条支路上的电荷通过寄生电容传送到另一条支路上去,因此又称电容性耦合。 (2)电磁感应 当两个电路之间有互感存在时,一个电路中电流的变化就会通过磁场耦合到另一个电路,这一现象称为电磁感应。例如变压器及线圈的漏磁、通电平行导线等。 (3)漏电流感应 由于电子线路内部的元件支架、接线柱、印刷电路板、电容内部介质或外壳等绝缘不良,特别是传感器的应用环境湿度较大,绝缘体的绝缘电阻下降,导致漏电电流增加就会引起干扰。尤其当漏电流流入测量电路的输入级时,其影响就特别严重。 (4)射频干扰 主要是大型动力设备的启动、操作停止的干扰和高次谐波干扰。 如可控硅整流系统的干扰等。 (5)其他干扰 现场安全生产监控系统除了易受以上干扰外,由于系统工作环境较差,还容易受到机械干扰、热干扰及化学干扰等。 2、干扰的种类 (1)常模干扰 常模干扰是指干扰信号的侵入在往返2条线上是一致的。常模干扰来源一般是周围较强的交变磁场,使仪器受周围交变磁场影响而产生交流电动势形成干扰,这种干扰较难除掉。 (2)共模干扰 共模干扰是指干扰信号在2条线上各流过一部分,以地为公共回路,而信号电流只在往返2个线路中流过。共模干扰的来源一般是设备对地漏电、地电位差、线路本身具有对地干扰等。由于线路的不平衡状态,共模干扰会转换成常模干扰,就较难除掉了。 (3)长时干扰 长时干扰是指长期存在的干扰,此类干扰的特点是干扰电压长期存在且变化不大,用检测仪表很容易测出,如电源线或邻近动力线的电磁干扰都是连续的交流50Hz工频干扰。 (4)意外的瞬时干扰 意外瞬时干扰主要在电气设备操作时发生,如合闸或分闸等,有时也在伴随雷电发生或无线电设备工作瞬间产生。 干扰可粗略地分为3个方面: (a)局部产生(即不需要的热电偶); (b)子系统内部的耦合(即地线的路径问题); (c)外部产生(Bp电源频率的干扰)。 3、干扰现象 在应用中,常会遇到以下几种主要干扰现象: (1)发指令时,电机无规则地转动; (2)信号等于零时,数字显示表数值乱跳; (3)传感器工作时,其输出值与实际参数所对应的信号值不吻合,且误差值是随机的、无规律的; (4)当被测参数稳定的情况下,传感器输出的数值与被测参数所对应的信号数值的差值为一稳定或呈周期性变化的值; (5)与交流伺服系统共用同一电源的设备(如显示器等)工作不正常。 干扰进入定位控制系统的渠道主要有两类:信号传输通道干扰,干扰通过与系统相联的信号输入通道、输出通道进入;供电系统干扰。 信号传输通道是控制系统或驱动器接收反馈信号和发出控制信号的途径,因为脉冲波在传输线上会出现延时、畸变、衰减与通道干扰,所以在传输过程中,长线的干扰是主要因素。任何电源及输电线路都存在内阻,正是这些内阻才引起了电源的噪声干扰,如果没有内阻,无论何种噪声都会被电源短路吸收,线路中也不会建立起任何干扰电压;此外,交流伺服系统驱动器本身也是较强的干扰源,它可以通过电源对其它设备进行干扰。

  • 模拟测试系统使用系统

    模拟使用系统标准和定制的“交钥匙”模拟系统,包括用于开发和培训的临床相关血管通路和血液动力学。[img]https://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2023/03/202303010742054545_1492_1602049_3.png[/img][img]https://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2023/03/202303010742059010_7782_1602049_3.png[/img][img]https://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2023/03/202303010742059303_8488_1602049_3.png[/img][img]https://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2023/03/202303010742059322_7749_1602049_3.png[/img][img]https://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2023/03/202303010742059732_9693_1602049_3.png[/img]

  • 请教电子光学系统模拟软件(Cosy infinity)

    不知道哪位大牛用过这个电子光学模拟软件,家里穷,买不起MEBS,只能用免费的Cosy先凑合算算看,不知道有没有人用过,能否介绍一下经验和优缺点。我们要模拟的系统比较简单,一个热发射源加对中线圈,聚焦采用一个强激励的磁透镜,模拟精度到微米,不知道一般采用什么样的模拟软件比较合适,不要太贵啊!!!!

  • 血管模拟使用系统

    模拟使用系统标准和定制的“交钥匙”模拟系统,包括用于开发和培训的临床相关血管通路和血液动力学。[img]https://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2023/03/202303010740095743_148_1602049_3.png[/img][img]https://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2023/03/202303010740091522_8574_1602049_3.png[/img][img]https://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2023/03/202303010740095844_7797_1602049_3.png[/img][img]https://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2023/03/202303010740091795_4796_1602049_3.png[/img][img]https://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2023/03/202303010740095723_5662_1602049_3.png[/img]

  • 中国拟投资5亿建世界最大雾霾实验室

    媒体近日报道,中科院将在北京怀柔建设世界最大的“烟雾箱”以解决污染难题,该项目已得到发改委批准。初步预算5亿元。  “烟雾箱”只是一个庞大的大气环境模拟系统研究计划的组成部分之一,其在2010年便依据“十二五规划”提出建设申报,但此后至今一直仅被列为备选项目。  “中科院这边已经论证好几回了,内部已经通过了,若建成将向各国科学家开放。在当前研究大气污染的科学界,基本有两种研究方式,一种是直接对现实中的大气污染进行研究,如2008年期间,因为减排措施而污染物骤然下降的这个过程,成为了全球大气物理科学家重点研究的“天然实验室”。  另一种方式则是在封闭的空间进行模拟实验,这被称为“烟雾箱”,即在一个密闭的容器内,通过注入不同的污染气体,研究其在日照作用下的各种化学反应。将可以通过这个项目做很多的模拟实验,如颗粒物的形成,光化学烟雾和灰霾的产生原因等。  科学家预想中设在怀柔的新的“大气环境模拟系统”,其中最大的两个“箱子”都是300立方米,如建成,将是具有世界先进水平的大气环境模拟实验室,优先用于灰霾模拟与控制研究。他说,我国已有一些“烟雾箱”用于科学研究,比较大的有环科院和中科院的两个烟雾箱。目前世界上主要的大型室外环境烟雾箱分别在德国地质化学和动力学研究所(370立方米),欧洲光化学实验室(204立方米)和美国北卡罗来纳州立大学(300立方米)。   北京一位高校研究大气污染的科学家对新京报记者表示,烟雾箱可以模拟环境空气中发生的化学反应过程,而且和现实中的大气环境不同,可以人为对压入的污染气体进行控制,对于研究来讲是很好的手段,而且,理论上,烟雾箱越大,模拟效果越好。但是,这位科学家同时表示,对于政府来说,不能等到烟雾箱这样的科研设备出来再寻找治理空气污染的答案。“我们身边的大气环境就是一个大的烟雾箱,而且我们已经做了很多天然的实验。”

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