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基于半导体制冷片的高精度温度控制系统成果简介半导体制冷片是利用特殊半导体材料构成的PN结产生Peltier效应制成,具有无噪声、体积小、结构简单、加热制冷切换方便、冷热转换具有可逆性等优点。化工安全组对基于半导体制冷片温控系统的影响因素进行了全面、系统分析和实验研究,设计完成了大功率、高可靠性的半导体制冷片驱动电路,并积累了半导体制冷片加热制冷切换双向温控算法的丰富经验,形成了半导体制冷片整套的研究方法和应用手段。目前,半导体制冷片的高精度温度控制系统已应用在产品中。系统组成http://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2016/05/201605302259_595308_3112929_3.png 图1 基于半导体制冷片的温度控制单元结构http://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2016/05/201605302259_595309_3112929_3.jpg图2 高精度温度控制系统硬件组成技术指标(1)温度范围:0~120℃;(2)控温精度:±0.05℃;(3)半导体制冷片驱动电路能够最大支持20V 15A输出。http://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2016/05/201605302314_595310_3112929_3.jpg 图3 0℃和120℃温度控制曲线图http://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2016/05/201605302314_595311_3112929_3.jpg 图4 37.8℃温度控制过程曲线图 http://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2016/05/201605302315_595312_3112929_3.jpg 图5 37.8℃稳态控制精度曲线图技术特点(1)高精度温度采集电路:创新性采用比率法和激励换向技术,系统温度分辨力达到0.001℃,检测精度达到±0.01℃。(2)大功率高可靠性的半导体制冷驱动:采用H桥电路形式实现半导体制冷片加热制冷方式的切换,解决了该类驱动电路无死区防护、功率小等问题;设计引入滤波和保护电路,大大增强了半导体制冷片的寿命及驱动电路的可靠性。(3)双向多模式温控:温控策略充分考虑半导体制冷片加热制冷输出功率差异、功率随温度变化以及系统加热制冷方式切换的随机性等因素,综合采用了单点与扫描结合、高低温分段处理、随环境温度变化动态调节等多重温控调节方式。获得研发资助情况浙江省公益项目前期应用示范情况已用于微量蒸气压测定仪产品中的温度控制,温度范围为0~120℃,控温精度为±0.05℃,驱动电路输出12V/10A。相关产品已通过批量试产,温控系统运行稳定可靠,可复制性强,实现成本低,适合于批量生产。转化应用前景半导体制冷片因加热制冷切换方便、结构简单、系统噪音小、控温精确度高以及成本低等优点,有望在科学仪器温度控制、温度发生和电气设备散热等领域获得广泛应用。特别是随着仪器仪表尤其是生命科学仪器、化学分析仪器等逐渐向高精度、小型化方向快速发展,高精度的小型温度控制系统需求越来越旺盛,因此半导体制冷片具有良好的应用前景。合作方式(1)技术转让;(2)委托开发;(3)双方联合开发。应用领域分析仪器、医疗仪器、生命科学测试仪器、家用电器等领域中高精度的恒温、匀速升降温等多模式的温度控制,以及电气装置散热等。联系人:杨遂军;联系电话:0571- 86872415、0571-87676266;Email: yangsuijun1@sina.com。微信公众号:中国计量大学工贸所工贸所网站:itmt.cjlu.edu.cn中国计量大学工业与商贸计量技术研究所中国计量大学是以“计量、测试、标准”为特色的院校,主要培养测试技术、仪器开发方向的专属人才。中国计量大学工业与商贸计量技术研究所是学校为进一步推动高水平研究团队的建设而在2014年设立的两个学科特区之一,主要针对工业生产与贸易往来中关乎国计民生的计量测试问题,以新方法、技术、设备及评价为研究对象,主要研究方向为化工产品及工艺安全测试技术与仪器、零部件无损检测技术与设备、光栅信号处理与齿轮精密测量,涉及的单元技术有高精度温度检测技术、快速热电传感技术、高稳态温度场发生技术、低热惰性高压容器制备工艺、激光和电磁加热、非稳态传热反演、基于幅值分割原理的光栅信号数字细分、光栅信号短周期误差补偿、机器视觉高精度尺寸测量。研究所同时是化工产品安全测试技术及仪器浙江省工程实验室,先后承担国家重大科学仪器设备开发专项、国家公益性行业科研专项、国家自然基金、973等国家级项目,科研经费超千万。现有专职科研人员9人、工程技术人员2人、在读研究生30余人、行政与科研管理人员3人。“应用驱动、产研融合”是研究所的标签,以应用驱动为前提,通过方法技术化、技术产品化、产品市场化,将科研成果落脚于实际应用,为经济与社会发展提供推动力,同时为研究所提供持续发展所需资金、影响力、信息等各类资源的支撑,目前研究所已拥有2家产业化公司。
孔隙度 - 渗透率测试仪的使用心得 一、仪器准备阶段 1.熟悉仪器结构和原理 刚接触这台仪器的时候,一定要花时间好好了解它的结构。就像认识一个新朋友,你得知道它各个部分是干啥的。孔隙度 - 渗透率测试仪有很多阀门、传感器和测量腔室,不搞清楚的话,操作起来就会手忙脚乱。而且要明白它的测量原理,知道是通过什么方式来测定孔隙度和渗透率的,这样在使用过程中如果出现问题,也能大概知道是哪个环节出了差错。 2.检查仪器状态 在每次使用前,我都会仔细检查仪器的状态。看看各个连接部位有没有松动,就像检查自行车的链条有没有掉链子一样。如果连接不紧,在测试过程中可能会漏气或者漏液,那测量结果肯定就不准了。还要检查传感器是不是正常工作,我一般会按照仪器的操作手册进行简单的校准测试,确保传感器能够准确地读取数据。 二、样品准备与安装 1.样品的采集和处理 样品的质量对测试结果影响很大。采集样品的时候要特别小心,得保证样品具有代表性。如果是从岩芯上取样,要尽量避免破坏样品的原始结构。在把样品放进测试仪之前,还得对样品进行一些处理。比如说,要把样品切割成合适的尺寸,这个尺寸得符合仪器测量腔室的要求,太大了放不进去,太小了又可能影响测量的准确性。而且要把样品表面清理干净,不能有杂质附着在上面,不然就像在干净的管道里塞了个小石子,会干扰测试结果。 2.样品安装 安装样品的时候可得小心翼翼的。要按照正确的步骤把样品放入测量腔室,确保样品放置得平稳、牢固。有一次我没把样品放好,在测试过程中样品稍微移动了一下,结果测量出来的数据就很奇怪。而且在安装过程中,要注意密封,不能让空气或者其他物质从样品周围泄漏出去,这就需要正确使用密封装置,像密封圈之类的,要保证它能有效地起到密封作用。 三、测试过程中的注意事项 1.参数设置 在进行测试之前,要根据样品的类型和预期的测量范围设置合适的参数。这就像做饭的时候要根据食材和口味调整调料的用量一样。比如说,对于不同孔隙度和渗透率的样品,需要设置不同的压力范围、流量范围等参数。如果参数设置得不合理,要么测量结果不准确,要么可能会对仪器造成损坏。我刚开始使用的时候,不太清楚参数的设置,总是按照默认值来,结果有些特殊样品的测量结果就不太理想。后来慢慢摸索,根据不同的样品调整参数,测量结果就准确多了。 2.观察测试过程 在测试过程中,不能就把仪器扔在那儿不管了。要时刻盯着仪器的显示屏,观察数据的变化。如果数据出现异常的波动,比如说突然变得很大或者很小,那可能是样品或者仪器出了问题。这时候要及时停止测试,检查是哪里出了故障。就像开车的时候要注意仪表盘一样,一有异常就得采取措施。我有一次看到渗透率的数据突然飙升,检查发现是样品在测试过程中产生了裂缝,导致液体流动异常,重新换了个样品再测就正常了。 四、数据处理与结果分析 1.数据记录与整理 在测试过程中,要准确地记录下每一个数据。我会准备一个专门的本子,把测试的时间、样品编号、测量的孔隙度和渗透率数据都详细地记录下来。而且要注意数据的单位,不能搞混了。在记录完数据之后,要对数据进行整理,看看有没有明显的错误或者不合理的数据。如果有,要分析是测试过程中的问题还是记录错误,必要的时候要重新测试。 2.结果分析与判断 得到测试结果之后,要对结果进行分析。要考虑结果是否符合样品的地质特征或者预期。如果结果与预期相差很大,要从样品的采集、处理、测试过程等多个方面去寻找原因。比如说,如果测试出来的孔隙度比预期的要低很多,可能是样品在处理过程中被压实了,或者是测试过程中存在未被发现的泄漏情况。而且要结合其他相关的测试结果或者地质知识来综合判断,不能孤立地看待孔隙度和渗透率的结果。
现在市面上用林上手机镜片透过率测试仪的客户越来越多,也会出现这样或那样的使用方法和操作方法的误区,为了防止客户在使用中出现类似问题而手足无措,现将新老客户在使用中常出现的一些问题列举如下,出现类似问题时能及时处理。 1、仪器插电,三个数据显示100%,但一直在闪烁。那是因为客户把5v的适配器插到9v的仪器里面了(PS:千万注意不能把9v的适配器插到5v的仪器里面,会烧毁)。这个问题一般是出现在老客户身上,老版的LS108A手机ir孔透过率测试仪是9v供电,2014年8月经过改版,供电方式更改为5v供电,拥有新旧两种仪器的客户就有可能出现这种问题。 2、仪器通不过自校准,数据一直往上走。这个是仪器在使用中外界光线太强造成的,如放在太阳直射的窗台上或者距离日光灯太近。 3、仪器测出的数据跟大型光谱仪测出的数据偏差大。这个需了解便携式手机ir孔透过率测试仪测出的是单波长的值,光谱仪是以加权平均的方法测出的平均值,以这两种方法对比是没有意义的,可以单点对比,一般误差不超过2个点。 客户在遇上以上问题是第一反应就是仪器坏了,其实不然,这只是操作方法和理解上的一些误区,通过我的解说,再遇到类似问题的您就轻而易举就解决了。