重力加速度传感器

经典测量是基于经典物理、化学原理，通过运用常规分析测量方法来实现对工业产品、仪器仪表、生活用品的准确测量，其测量对象是物体。量子测量是以量子力学为理论基础，通过运用相干叠加、量子纠缠等技术手段来实现对角速度、重力场、频率等的高精度测量，其测量对象是微观粒子。量子测量主要方式有三种：基于微观粒子能级的测量、基于量子相干性的测量、基于量子纠缠的测量。 　　近日，浙江省计量科学研究院力学计量研究所技术专家赴绍兴某公司开展基于量子力学的绝对重力加速度现场测试，并获得当地微伽级别的重力加速度数据，大大提升了该企业生产的力标准机准确度水平。 　　对于生产称重传感器及力标准机的厂家而言，当地重力加速度的测试数值准确与否，将直接决定产品出厂标定工作的精准度。以C3等级称重传感器举例，倘若以省内最高等级静重式力标准机对其进行千克力标定，则要求作为比例系数的重力加速度的扩展不确定度至少小于0.016%。目前我国仅有主要省会城市的重力加速度数值可供公开查询，而百公里距离即可令重力加速度在千分位上产生变化，高准确度的重力加速度数据是企业设计生产高精度传感器的必要条件。 　　浙江省计量院于2021年开始与浙江工业大学联合，致力于开展基于量子相干性原理的绝对重力加速度的测试和研究，测量准确度水平可达5.0×10-8m/s2，并在宁波、绍兴等多家称重传感器及力标准机生产厂家开展量子绝对重力加速度的测试和研究。浙江省计量院将继续与浙江工业大学深入开展基于量子力学的计量技术研究，并将量子测量技术服务于行业高端仪器仪表性能提升，为浙江省建设以量子计量为核心、符合国际化发展潮流的现代化先进测量体系添砖加瓦。

如果说振动控制仪是振动试验系统的大脑，那么加速度传感器就是人体的感官部分。本文主要介绍电荷型加速度传感器的原理和使用方法。※振动领域常用传感器加速度：压电型（电荷输出型或电压输出型IEPE）、动电型等。速度：激光测定器等。位移：LVDT（Linear Variable　Differential　Transformer）、Laser等。频率响应特性：加速度传感器 速度传感器 位移传感器（原因：相位关系），所以振动试验机系统多采用加速度传感器。※电荷输出型加速度传感器构造：原理：Q（电荷量） = C（电容） × V（电压）压力（F=mA）作用，压敏材料上产生电荷，对应电荷，输出电压变化。常见电荷型加速度传感器：※加速度传感器质量要求必须保证测定物质量的1/10以下。※加速度传感器频率使用范围避开传感器的共振点，使用直线形区域。在低频区域（1-5Hz）尤其要注意，由于频率响应特性的缘故，测得的加速度会有一定的偏差，对反馈控制有较大影响。也许这就是振动台厂家的设备产品目录中设备频率使用范围都是从5Hz开始标注的缘故吧。另外还要注意环境对传感器灵敏度的影响，比如，温度、湿度、电磁干扰等，别篇叙述。※加速度传感器的固定要求①用手测 ②磁铁（2点吸附） ③磁铁（平面吸附） ④垫片胶水粘贴 ⑤胶水粘贴 ⑥螺丝固定上图中，可以看出采用螺丝固定是最好的，但是由于实际情况，一般振动试验，能提供螺丝固定的螺孔基本上没有，所以通常采用胶水（502胶水等）粘贴或垫片（绝缘地线）胶水粘贴传感器。※加速度传感器的使用方法※加速度传感器的重要参数灵敏度、最大测定加速度、电容等。例：加速度传感器型号：2353B、灵敏度：0.209pC/（m/s²）传感器电容： 890pF，加速度500m/s²振动时，输出的电压是多少？（传感器低噪声电缆的电容已忽略。）Q=0.209×500=104.5[pC]V=Q/C=104.5/890=0.11742[V]= 11.742[mV]※前置功放（电荷放大器）将加速度传感器的电荷输出电压（mV级别）转换，通过增幅放大到±V级的电压信号，输出给振动控制仪。电压输出型（IEPE or ICP）加速度传感器也经常应用，稳定可靠，直接电压输出。内部含有微电子电路，受温度和湿度的影响比较大，一般使用上限在+125℃左右，建议在常温下采用。在三综合试验中，尤其需要特别注意试验条件的温度。备注：图片和部分文字等来源于网络，如有侵权，请联系作者本人。

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5月10日，天舟四号货运飞船成功发射。在太空中，飞船调整姿态时会产生微小的加速度，但在微重力环境下，要想测出这个加速度，并非易事。中国航天科工三院33所成功研制出适应太空测量需要的石英挠性加速度计，帮助天舟四号精准把握速度和位置。加速度计作为一种能够精准测量速度变化的仪器，本不是航天的“独门武器”，大到汽车的姿态感应，小到手机的运动传感，都有它的用武之地。但33所研制团队专家魏超介绍，随着航天器飞行高度的增加，周围环境的空气将越来越稀薄，最终接近于真空。在微重力环境下，测量航天器姿态调整所产生的细微加速度将十分艰难。“如果在地表重力环境下测量加速度的难度好比观察一个铁球落在地面产生的影响，那么在微重力环境下测量加速度，就相当于观察一根头发落在地面产生的影响。”魏超比喻道。除了精度更高的要求外，复杂的太空环境也会让敏感的加速度计“闹脾气”，温度、压力等条件不合适，都有可能导致任务失败。为此，每一支想要“上天”的石英挠性加速度计都必须经过千锤百炼。温度循环、振动冲击、低气压、离心实验等模拟太空苛刻环境下的实验验证必不可少。石英挠性加速度计既要穿上一套密不透风的“航天服”保证内部气体不会泄露，又要使用“电暖宝”精准控温，这些设计为其在真空环境中工作提供了坚实的屏障。中国航天科工所属各单位也为天舟四号的安全发射提供了有力支撑。航天江南所属航天电器提供的热控风机成为天舟四号的“中央空调”；二院23所为飞船配套高等级声表面波器件、LC滤波器、扼流圈等产品，在传输系统、通信分系统等关键部位中广泛应用；三院306所研制的真空绝热板应用在飞船“低温锁柜”上，为具有强温度敏感性的关键物资提供隔热保护；航天江南所属群建精密承担飞船精密齿轮传动零部件的研制生产任务，突破了空间环境下大传动比、耐冲击、极端环境适应等关键核心技术，满足空间条件下传动齿轮长寿命、高可靠、高强度、抗冲击、防腐蚀、适应高低温环境的要求；航天精工为飞船提供了成千上万的高性能紧固件，具有高稳定性、高质量、高强度、轻量化等特点。

从比萨斜塔上抛下两个不同大小的铁球，它们以相同的速度同时落地——400多年前，意大利科学家伽利略完成这个著名的自由落体实验后的感受，今天的中国计量科学研究院重力仪研究团队也能体会到。不过，与伽利略不同，他们观察的落体不是铁球，而是原子团。重力仪研究团队是中国计量院九个计量基础前沿研究团队之一，团队的工作是精准地测量重力加速度，建立国家重力加速度计量基标准体系，并为此研制自主可控的精密测量仪器——绝对重力仪。重力加速度的测量分为绝对重力测量和相对重力测量。中国计量院对绝对重力仪的研究已有半个多世纪。2013年以来，他们开展了新一代激光干涉型绝对重力仪和第一代原子干涉型绝对重力仪的集中攻关，突破十余项“卡脖子”技术，大幅提升了重力加速度的测量水平。这两种绝对重力仪测量结果的合成标准不确定度，分别达到3.0和4.6微伽。伽，即重力加速度的单位，其命名正是为了纪念伽利略。与伽利略那时候相比，3.0和4.6微伽的测量不确定度，相当于将重力加速度的测量精度提高了将近7个数量级，也就是10的7次方、上千万倍。这是时代的发展，是科技的进步。伽利略可能不会想到，几百年后的人们可以通过原子干涉绝对重力仪，将自由下落物体从宏观物体换成微观原子团，在超高真空环境下采用激光冷却和操控技术来测量重力加速度。不止于此。中国计量院还利用自主研制的激光干涉型和原子干涉型绝对重力仪，通过主办国际比对和超导重力观测技术，建立了不同技术体制相互旁证的国家重力加速度计量基准，其测量不确定度优于1微伽。2017年，14个国家的32台重力测量仪器齐聚中国计量院开展“大比武”——计量比对。中国计量院的绝对重力仪表现优异，使得全球重力计量基准原点落户中国。所谓原点，即全球重力加速度测量精度最高的点位，也是全球重力加速度量值的源头。此前，全球重力计量基准原点一直在欧洲。“这意味着中国成为全球重力加速度量值溯源地，为全世界开展重力加速度的量值溯源和传递，彰显了我国科技实力和在全球计量界的国际影响力。”中国计量院时间频率所副所长、重力仪研究团队带头人吴书清很自豪。科研人员总是追求极致，对更高精度的追求既是一种自我突破，也是一种现实需要。如此高精度的重力仪，在现实生活中大也有用处。受地球引力影响，物体下落时具有近乎相同的重力加速度，但在不同纬度、地层中矿藏变化等因素的影响下，重力加速度会有细微变化。这种变化是进行辅助导航、资源勘探、地震预报、海洋监测等的重要依据。比如，利用不同位置的重力信号与标准重力地图匹配，可以获取定位和导航手段。根据重力场的异常或突变，可以勘探资源并确定是何种资源。科研人员曾通过重力测量，探明北京明十三陵地下陵墓的形状、位置和埋深。我们生活中用的电子秤，其准确性也建立在精准的重力测量基础上… … 作为国家的基础数据、战略数据，重力加速度的精准测量从未停止。近年来，在“中国大陆科学钻探工程”“中国大陆构造环境监测网”“极地科学研究”“精密重力测量国家重大科技基础设施建设”等国家重大工程项目中，都可以看到绝对重力仪的身影。“它们正在给地球更加精准地‘做CT’，让我们愈发了解人类的家园。”中国计量院重力仪研究团队如此形容。

地面也可以做微重力实验了。19日，记者从中国科学院空间应用工程与技术中心获悉，由该中心研制建设的4秒电磁弹射微重力实验装置日前启动试运行。该装置采用电磁抛射的方式在地面构建微重力实验环境，即采用电磁弹射系统将实验舱垂直加速到预定速度后释放，实验舱在上抛和下落阶段为科学载荷提供微重力环境。目前，该装置可以维持的微重力时间可达4秒、微重力达10μg（十万分之一重力加速度）、过载加速度不超过5g（5个重力加速度）、实验间隔不超10分钟。电磁弹射微重力实验装置（4秒）效果图。中国科学院空间应用中心供图“与传统单程落塔、抛物线飞机等相比，该装置在实验效率、实验载荷力学强度要求、运行成本等方面具有较大的优势。”中国科学院空间应用中心副研究员张永康解释，在实验效率方面，传统落塔平均每天仅可以做2-3次实验，抛物线飞机每次可以飞行30架次以上，但实验准备周期约2-3个月，新装置每天可以开展近百次实验，准备时间1-2天，极大地提高了科学实验的效率。同时，在实验载荷强度要求方面，传统落塔在降落回收阶段，试验舱和实验载荷要承受20g（20个重力加速度）左右的冲击，很大程度上限制了常规科学仪器的使用。在新装置中，实验舱所受的电磁驱动力是全程可控的，无论是微重力、月球重力还是火星重力模拟实验，实验舱的回收加速度都可控制在3g（3个重力加速度）左右，因此常规科学仪器都可以用于实验。此外，在运行成本方面，该装置采用储能和电磁驱动技术，运行仅消耗电能，单次实验消耗电能仅1度左右，运行成本较低，便于开展大规模的科学实验。充分有效的地面验证是空间科学实验的前提和基础。地基研究能够大幅缩短实验周期、降低实验成本、提升空间实验成功率，是天基研究的重要补充手段。“电磁弹射微重力实验装置有效解决了探空火箭、失重飞机、落塔等传统地基微重力设施存在的实验成本高、准备时间长、过载较大等缺点。”张永康说。据悉，中国科学院空间应用中心正在规划建设20秒电磁弹射微重力实验装置，力争实现微重力时间20秒、载荷500千克的国际领先水平，构建国际微/低重力实验中心，为空间科学领域的科学家提供高效便捷的地基微/低重力研究平台，并为载人航天、深空探测等国家重大工程提供相关技术验证条件。

不久前，粟多武和他的同事们来到珠峰大本营。前方一块海拔5153.6米的高地，立着珠峰高程测量纪念碑。珠峰测高，正是从那里起算。不过，作为中国计量科学研究院的科研人员，粟多武他们此行的目的，不是为了登顶也不是为珠峰测高，而是要测量东经86.85度、北纬28.14度，海拔5153.6米的重力加速度。“物体下落时的重力加速度，在不同地方会有极其细微的变化。精准掌握这些变化，可以为大地测量、地质勘探、地震预报、卫星导航等提供重要参考。比如，当年修建青藏铁路时，就是依靠重力勘探技术，摸清了沿线地基的盐溶溶洞分布情况；通过重力测量，十三陵考古工作者探明了地下陵墓的形状、位置和埋深；通过测量重力场的变化，我们还可以找矿、进行地震预警……”粟多武对记者解释，“不过，重力场的变化很细微，甚至不超过平均值的百万分之一，对测量环境和仪器精度要求非常高。”珠峰，地理位置特殊，测量难度不言而喻。此前，没人在珠峰测过绝对重力加速度。稀薄空气，让一切都放慢了节奏。平时半个小时就能安装好仪器，在这儿足足花了两个多小时。终于，这个只有一米高却精密至毫巅的“小家伙”——中国计量院自主研制的绝对重力仪“站”了起来。当夜幕爬上珠峰，“小家伙”的每一个元件都经受着彻骨冰寒的考验。正当人们为它能否正常工作而揪心的时候，它却气定神闲地“吐”出一串长长的测量数字。“这是世界上海拔最高的绝对重力测量成果！而且是用咱自己的重力仪测出的数据，证明国产绝对重力仪完全可以在高海拔地区进行精准测量！”粟多武有一股冲动，想拥抱“小家伙”。这已经不是第一次让粟多武如此激动了。2019年，我国重力加速度现场校准关键技术取得重大突破。不久后，国产绝对重力仪就随“极区海洋重力校准技术研究”课题组去往南极！超高精度的测量，一丝一毫的干扰都不行。绝对重力仪最“怕”振动，振动可能来自地下，也可能来自天上——大风。课题组在南极中山站旁的一个山坡上，为绝对重力仪找到了落脚点——地下有基岩，振动小。同时，他们还在地面上浇筑了水泥墩，安上防风帐篷。在这个“办公室”，“小家伙”开始了连续45天的工作。这45天里，暴风雪说来就来，风力达到11级。狂风裹着冰雪，掀开帐篷，直冲“小家伙”！不过，它丝毫“不为所动”，有条不紊地输出精准数据。“这是我们首次在极地恶劣环境下获得第一手宝贵数据！”一名课题组成员在南极日记里写道，这些数据成为建设全球重力参考网的重要来源。这标志着我国成为全球第二个能够研发生产具有极高环境适应性的高端绝对重力仪的国家！万里之外的中国计量院重力团队，得到“喜讯”后互相拥抱。我国对绝对重力仪的研究已持续了50多年。“刚开始，精度不高，还笨重，仪器加上箱子，差不多两吨！”一位刚刚退休的老同志，亲眼见证了国产绝对重力仪的研制历程，“笨重归笨重，先出数！出了数据，就摆脱了对国外仪器的依赖！”此后，国产仪器不断改进，已经升级到第三代，有了“便携版”，不仅身子骨更小，而且更“皮实”，上珠峰下南极——走南闯北无所不能，从“华夏东极”黑龙江抚远，到漠河“北极村”，从山洞里的地震台、泰山上的气象站，到东海之滨的地质观测站……“小家伙”“步履”不停。大家都忘不了2017年10月23日那个特殊的时刻：那年10月，14个国家的32台绝对重力仪在北京昌平开展了持续一个月的同台竞技，中国计量院的绝对重力仪脱颖而出，使得全球重力计量基准原点落户中国，落在了协调世界时2017年10月23日8时，北纬40.2448度、东经116.2248度，海拔111.21米的测量点位上。啥是原点？就是全球重力加速度测量精度最高的点位。之前，这个原点一直在欧洲！

风速是天气监测中重要因素之一，用来测量风速的传感器被称为风速传感器，如我们常见的杯式风速传感器，超声波风速传感器，但有一种风速传感器虽不常见但应用广泛，这就是管道风速变送器。以前通风管道风压、风速、风量测定方法一、测定位置和测定点(一)测定位置的选择通风管道内风速及风量的测定，是通过测量压力换算得到。测得管道中气体的真实压力值，除了正确使用测压仪器外，合理选择测量断面、减少气流扰动对测量结果的影响很大。测量断面应尽量选择在气流平稳的直管段上。测量断面设在弯头、三通等异形部件前面(相对气流流动方向)时，距这些部件的距离应大于2倍管道直径。当测量断面设在上述部件后面时，距这些部件的距离应大于4～5倍管道直径。当测试现场难于满足要求时，为减少误差可适当增加测点。但是，测量断面位置距异形部件的最小距离至少是管道直径的1.5倍。测定动压时如发现任何一个测点出现零值或负值，表明气流不稳定，该断面不宜作为测定断面。如果气流方向偏出风管中心线15°以上，该断面也不宜作测量断面(检查方法：毕托管端部正对气流方向，慢慢摆动毕托管，使动压值大，这时毕托管与风管外壁垂线的夹角即为气流方向与风管中心线的偏离角)。选择测量断面，还应考虑测定操作的方便和安全。(二)测试孔和测定点由于速度分布的不均匀性，压力分布也是不均匀的。因此，必须在同一断面上多点测量，然后求出该断面的平均值。1圆形风道在同一断面设置两个彼此垂直的测孔，并将管道断面分成一定数量的等面积同心环，对于圆形风道，测点越多，测量精度越高。2矩形风道可将风道断面划分为若干等面积的小矩形，测点布置在每个小矩形的中心，小矩形每边的长度为200mm左右，圆风管测点与管壁距离系数(以管径为基数)。二、风道内压力的测定(一)原理测量风道中气体的压力应在气流比较平稳的管段进行。测试中需测定气体的静压、动压和全压。测气体全压的孔口应迎着风道中气流的方向，测静压的孔口应垂直于气流的方向。用U形压力计测全压和静压时，另一端应与大气相通(用倾斜微压计在正压管段测压时，管的一端应与大气相通，在负压管段测压时，容器开口端应与大气相通)。因此压力计上读出的压力，实际上是风道内气体压力与大气压力之间的压差(即气体相对压力)。大气压力一般用大气压力表测定。由于全压等于动压与静压的代数和，可只测其中两个值，另一值通过计算求得。(二)测定仪器气体压力(静压、动压和全压)的测量通常是用插入风道中的测压管将压力信号取出，在与之连接的压力计上读出，常用的仪器有毕托管和压力计。1 毕托管(1)标准毕托管它是一个弯成90°的双层同心圆管，其开口端同内管相通，用来测定全压；在靠近管头的外壁上开有一圈小孔，用来测定静压，按标准尺寸加工的毕托管校正系数近似等于1。标准毕托管测孔很小，易被风道内粉尘堵塞，因此这种毕托管只适用于比较清洁的管道中测定。(2)S型毕托管它是由两根相同的金属管并联组成，测量时有方向相反的两个开口，测定时，面向气流的开口测得的相当于全压，背向气流的开口测得的相当于静压。由于测头对气流的影响，测得的压力与实际值有较大误差，特别是静压。因此，S型毕托管在使用前须用标准毕托管进行校正，S型毕托管的动压校正系数一般在0.82～0.85之间。S型毕托管测孔较大，不易被风道内粉尘堵塞，这种毕托管在含尘污染源监测中得到广泛应用。2.压力计(1)U形压力计由U形玻璃管制成，其中测压液体视被测压力范围选用水、酒精或汞，U形压力计不适于测量微小压力。压力值由液柱高差读得换算，p值按下式计算：p=ρgh (Pa) (2.8－1)式中p—压力，Pa；h—液柱差，mm；ρ—液体密度，g/cm3；g—重力加速度，m/s2。(2)倾斜式微压计测压时，将微压计容器开口与测定系统中压力较高的一端相连，斜管与系统中压力较低的一端相连，作用于两个液面上的压力差，使液柱沿斜管上升，压力p按下式计算：p=KL(Pa)(2.8－2)式中L—斜管内液柱长度，mm；K—斜管系数，由仪器斜角刻度读得。测压液体密度，常用密度为0.1g/cm3的乙醇。当采用其他密度的液体时，需进行密度修正。(三)测定方法1.试前，将仪器调整水平，检查液柱有无气泡，并将液面调至零点，然后根据测定内容用橡皮管将测压管与压力计连接。毕托管与U形压力计测量烟气全压、静压、动压的连接方法。2测压时，毕托管的管嘴要对准气流流动方向，其偏差不大于5°，每次测定反复三次，取平均值。三、管道内风速测定常用的测定管道内风速的方法分为间接式和直读式两类。(一)间接式先测得管内某点动压pd，可以计算出该点的流速v。用各点测得的动压取均方根，可以计算出该截面的平均流速vp。式中pd—动压值，pdi断面上各测点动压值，Pa；vp—平均流速是断面上各测点流速的平均值。此法虽较繁琐，由于精度高，在通风系统测试中得到广泛应用。(二)直读式常用的直读式测速仪是热球式热电风速仪，这种仪器的传感器是一球形测头，其中为镍铬丝弹簧圈，用低熔点的玻璃将其包成球状。弹簧圈内有一对镍铬—康铜热电偶，用以测量球体的温升程度。测头用电加热。由于测头的加热量集中在球部，只需较小的加热电流(约30mA)就能达到要求的温升。测头的温升会受到周围空气流速的影响，根据温升的大小，即可测出气流的速度。仪器的测量部分采用电子放大线路和运算放大器，并用数字显示测量结果。测量的范围为0.05～19.0m/s(必要时可扩大至40m/s)。仪器中还设有P－N结温度测头，可以在测量风速的同时，测定气流的温度。这种仪器适用于气流稳定输送清洁空气，流速小于4m/s的场合。管道风速传感器测量风速、风量我们可以通过风速（V）算出风量（L）的大小，如1小时内通过风量的计算公式为L=F*V*3600秒，公式中：F——风口通风面积（m2），V——测得的风口平均风速（m/s）。通过配置软件设置风更方便我们的使用，将地址及波特率设置好，将管道截面积添加好之后，软件会自动计算出风速值和风量值。广泛应用在油烟管道、通风管道、暖通空调进出风口等地方来测量风速和风量。

党的二十大报告指出，经过十八大以来在理论和实践上的创新突破，我们党成功推进和拓展了中国式现代化，在此基础上，我们要继续奋斗，到本世纪中叶，把我国建设成为综合国力和国际影响力领先的社会主义现代化强国。高端产业前沿的不断深耕和拓展，是经济高质量发展、科技综合实力显著提升的中国式现代化的重要内容。计量作为高端精密制造业的质量守护者，与时俱进、提升科技水平和服务能力是计量人在新时代的发展底色。瞄准尖端科技前沿，省计量院正阔步行进在能力突破提升和科技创新发展的计量现代化先行大道上，以实际行动在计量领域贯彻落实党的二十大精神。攻克新兴领域计量难题，有力支撑高科技产业蓬勃发展浙江省计量院力值计量专业现有0.01级静重式测力机标准装置、0.1级叠加式测力机标准装置、0.05级静重式扭矩标准机标准装置等国家级/省级计量标准，在测量精度和量程范围等能力方面位列全国前茅。新建的30MN叠加式力标准机是全球范围内唯一具备拉压两用检测能力的计量标准装置，其设计参数达(0.3-30)MN量程范围下0.1级测量精度，处世界领先地位。随着科学技术的不断发展，涉及材料学、力学、电学等众多领域的传感器技术已然成为衡量国家综合国力、科技水平的重要指标。而生产力水平的提升，使得多分量力传感器在人工智能、机器人、航空航天、汽车工业、重型机械、智能制造、先进医疗等领域得到广泛的应用。当下全国仅304所和北京航天计量测试技术研究所具备校准300kN以上z向力测量能力，且仍存在一些技术难题未完全攻关突破。为填补我省在该领域的空白，同时进一步攻关多向力计量技术难题，为从事基础研究的高校和进行生产活动的企业提供技术服务。省计量院持续推进多分量力传感器校准装置的建设和技术难题科研攻关，在充分调研、研究的基础上，积极筹建多分量力标准装置，以满足高科技产业对多分量力值的计量需求。量子绝对重力仪是最近30年发展起来的一种新型绝对重力仪，其利用拉曼受激跃迁来操纵冷原子团，实现重力场作用下的物质波干涉，并提取相应的相位信息以获得绝对重力值，常用于基础物理研究、计量学等以绝对重力加速度作为观测量或参考量的应用领域。省计量院瞄准量子计量新兴空白领域，联合浙江工业大学开展《量子绝对重力仪在计量领域的应用研究》课题研究，持续推进量子重力加速度测试能力建设，为多家国内力传感器、力标准机生产领军企业提供微伽级别的当地重力加速度测试。图1 多分量力测试技术研究及量子重力加速度测试技术研究深化“产学研”科技合作，重大科研项目持续发力浙江省计量院力值计量专业依托自身在计量领域的领先优势，充分发挥团队科研力量，在积极开展横向课题服务校企各类计量需求的同时，与浙江大学、之江实验室等科研机构充分交流，优势互补、强强联合申报重大科研项目并获得立项。对四足特种机器人关键零部件多参数运动性能、非结构环境适应能力、定位精度及手足眼协调能力开展测试技术研究；对海底管道智能精准测绘关键技术开展研究，旨在研究形成一套可在海底进行高精度管道测绘的作业工装，以大幅提升我国近海海底管道的外检测水平，有效地识别检测海底管道缺陷，及时地发现管道泄漏，保障我国海洋油气资源运输安全。图2 四足特种作业机器人性能测试研究及海底管道精准测绘研究传承力学计量老一辈钻研精神，力学计量新秀笃定前行一路开拓进取，一路披荆斩棘，从无到有，从有到优。位居全国前列，与国家计量基准同等精度的1MN静重式力标准机等多项具有国内先进水平的检测装备见证了老一辈省计量院计量人的不断钻研。而在老一辈计量人的传承帮助携带下，力学新秀从初识计量到独当一面，再到现在能够独立思考和不断探索。2022年，浙江省计量院力值计量团队青年科技人员成功申报立项省局青年科技专项，分别对长期未能解决的多分量力传感器多因素引入误差和扭矩检测连接复杂繁琐影响检测效率等问题进行探索突破。青年一代在积极思考和实践中实现理论和实际的有效链接，进一步提升独当一面的科技尖兵力量。在充满使命和光荣的新征程里，省计量院将守护好老一辈计量人筚路蓝缕开创的计量火种，瞄准尖端科技前沿不断深耕，以高质量服务推进计量现代化，护航浙江经济的高质量发展，一张蓝图绘到底，书写浙江产业发展新时代的壮丽诗篇。“浙”里奋“力”争先，“浙”里“学”无止尽，“浙”里为全局“计”，“浙”里度“量”初心，“浙”里你我前行。

p style=" text-align:center" img src=" https://img1.17img.cn/17img/images/201901/uepic/c6cdcbc2-bdca-4d09-a9e8-e3b27b531473.jpg" title=" 1.jpg" alt=" 1.jpg" / /p p style=" text-indent: 2em text-align: center " 上图：离心机ZJU400，迷你版CHIEF /p p style=" text-align:center" img src=" https://img1.17img.cn/17img/images/201901/uepic/8bdc045f-b873-44a8-a63c-0b7568ae106e.jpg" title=" 2.jpg" alt=" 2.jpg" / /p p style=" text-indent: 2em text-align: center " 下图：陈云敏院士 /p p style=" text-indent: 2em text-align: justify " 最近，浙江大学牵头建设的国家重大科技基础设施——超重力离心模拟与实验装置（CHIEF）项目可行性研究报告获得了国家发展和改革委员会批复。这也是浙江省建设的首个国家重大科技基础设施项目。 /p p style=" text-indent: 2em text-align: justify " 该项目选址杭州余杭区未来科技城，建设时间为5年，占地约89亩，总投入将超过20亿人民币。 /p p style=" text-indent: 2em text-align: justify " 什么是超重力离心模拟与实验装置？它有什么作用？ /p p style=" text-indent: 2em text-align: justify " 为了揭开这高大上设备的庐山真面目，钱报记者来到浙大紫金港校区，专访了负责该项目的陈云敏院士团队，并独家参观了实验装置。陈院士是浙大建筑工程学院的教授，也是该项目的首席科学家。 /p p style=" text-indent: 2em text-align: justify " 原来，这套高科技设备具有“压缩时空”的神奇功能，它能让研究人员“跨越时间”，用一天模拟一千年，还能在实验室里“跑高铁”！ /p p style=" text-indent: 2em text-align: justify " 什么是超重力 /p p style=" text-indent: 2em text-align: justify " 它能压缩时空，一眼万年 /p p style=" text-indent: 2em text-align: justify " “浙大的这个CHIEF，是‘国家重大科技基础设施’，那是指大型复杂的科学研究装置或系统，是能推动国家科学和技术发展的‘国之重器’。和CHIEF同样级别的装置，还有北京正负电子对撞机、上海光源、天眼FAST射电望远镜等等。”陈云敏院士介绍。 /p p style=" text-indent: 2em text-align: justify " CHIEF项目是“十三五”时期优先建设的10项国家重大科技基础设施项目之一，也是在浙江省建设的首个国家重大科技基础设施项目。 /p p style=" text-indent: 2em text-align: justify " 朱斌教授是该项目的副总工程师，他向记者介绍了和超重力相关的知识。 /p p style=" text-indent: 2em text-align: justify " 地球表面的任何物体都会受到地球重力的作用，人能够站立在地面上，物体会下落，都是重力的原因。 /p p style=" text-indent: 2em text-align: justify " 科学家们把地球上的重力叫做常重力，用1g（重力单位）来表示，大于1个g的就叫超重力。比如航天员乘坐飞船返回地球时，会受到4个g的超重力，相当于承受了4个自己的重量。 /p p style=" text-indent: 2em text-align: justify " 在超重力环境下，会发生一些神奇效应。因为这些神奇效应，科学家们可以完成很多在常重力环境中难以完成的实验。 /p p style=" text-indent: 2em text-align: justify " 首先，超重具有“缩尺”作用。朱斌打了一个比方，“举个例子，想知道100层楼高的房子对地基的影响，那么我们只需要造1层楼高的模型，将它放在100个g的超重力作用下，这时，1层楼对地基的影响效果，就相当于常重力下100层楼对地基影响的效果。这就是缩尺作用。” /p p style=" text-indent: 2em text-align: justify " 超重力场中还存在“缩时”效应，科学家们可以利用这点极大地缩短实验时间。 /p p style=" text-indent: 2em text-align: justify " 陈云敏院士给记者举了一个例子。如果在超重力离心机上搭载土体污染物迁移实验装置，就可以模拟污染物在地下大尺度、长历时的运移。如果在现实中研究污染物的迁移，需要花费几千年，但在超重力场中模拟实验，可能只需要一天的时间，可谓“山中方一日，世上已千年”。 /p p style=" text-indent: 2em text-align: justify " 超重力有什么用 /p p style=" text-indent: 2em text-align: justify " 可以在实验室里“跑高铁” /p p style=" text-indent: 2em text-align: justify " 超重力的“缩时”和“缩尺”等效应，可以让研究者做很多现实中无法操作的实验。而想要产生一个超重力场，就需要超重力离心机。 /p p style=" text-indent: 2em text-align: justify " CHIEF就是这样一个超重力装置。在CHIEF预研阶段，浙大团队就利用超重力，做出了不少成果，比如“高速铁路列车运行动力效应试验系统”。 /p p style=" text-indent: 2em text-align: justify " 这个系统的设计是为了控制高铁在我国东南沿海深厚软土地区运行时的沉降。 /p p style=" text-indent: 2em text-align: justify " 怎么做实验呢？在现实中，不可能真的在东南沿海修一条轨道、造一辆高铁去研究，这需要花费巨大的金钱和时间成本。但是利用超重力环境中的缩尺、缩时等效应，便可以用一个小的模型来模拟现实中高铁的运行，来研究和验证各种方案。 /p p style=" text-indent: 2em text-align: justify " CHIEF预研实验就提供了这样的条件。这个“在实验室里跑高铁”的项目后来入选了2017年度“中国高等学校十大科技进展”。陈云敏院士说，“CHIEF研发出来可极大拓展我们的试验研究能力，做原来没法做的试验。” /p p style=" text-indent: 2em text-align: justify " 该项目选址杭州余杭区未来科技城，建设时间为5年，占地约89亩，总投入将超过20亿人民币。建成后，它将填补我国超大容量超重力装置的空白，成为世界领先、应用范围最广的超重力多学科综合实验平台。 /p p style=" text-indent: 2em text-align: justify " 目前，世界上离心机最大容量为1200g· t（重力加速度× 吨），而CHIEF容量将会达到1900g· t。它是一个构建从瞬态到万年时间尺度、从原子级到千米级空间尺度、从常温常压到高温高压等多相介质运动的实验环境的“大家伙”。 /p p style=" text-indent: 2em text-align: justify " 记者现场探访 /p p style=" text-indent: 2em text-align: justify " 超重力离心机长啥样 /p p style=" text-indent: 2em text-align: justify " 那么，CHIEF到底长什么样子？它是怎样产生超重力场的呢？ /p p style=" text-indent: 2em text-align: justify " 此前，浙大已经建成一个“迷你版”装置ZJU400，它在浙大建工实验大厅的地下室。陈云敏院士带钱报记者近距离触摸了这个装置。 /p p style=" text-indent: 2em text-align: justify " 这个圆形地下室占地约50平方米，里面有且仅有一个天平状的机器，并占据了整个房间。陈云敏院士指着机器向记者介绍，这就是ZJU400，它的“手臂”有4.5米长，两个转轴上各搭载了一个边长1米的正方体实验舱，实验舱的最大负荷有3吨。在它转动到一定速度后，实验舱在离心力的作用下，舱内的超重力场就生成了。这是一台离心加速度可达到150倍重力加速度的离心机。 /p p style=" text-indent: 2em text-align: justify " 未来的CHIEF的转臂半径可达9m，实验舱是3m，最大负荷可达32吨，是它的10倍。ZJU400可以说是一个微型CHIEF。 /p p style=" text-indent: 2em text-align: justify " 为什么要把机器放在地下室？这主要是出于安全考虑，“因为离心机上面搭载的吊篮会高速旋转。” /p p style=" text-indent: 2em text-align: justify " “不过，在高速旋转的环境中，人是不能在实验舱内操作实验的。”陈云敏院士解释，实验舱内有机械手臂，它们所有的动作都是在中央控制台的控制下进行的。在这个地下室里面安装了很多传感器，能把检测到的信号和数据传输到控制室。 /p p style=" text-indent: 2em text-align: justify " 既然已经有迷你版，为什么还要建设CHIEF这个如此庞大的超重力离心机呢？ /p p style=" text-indent: 2em text-align: justify " “日常生活中，我们用的洗衣机也有很大的离心力，在医学实验里使用的离心机设备的离心力更大，但是它们都有一个缺点：所能负荷的东西少，抗不平衡能力差。”陈云敏院士说，“所以我们研究的核心就是在高速的离心加速度上增加它所能承担的重量。” /p p style=" text-indent: 2em text-align: justify " 早在去年一月份，CHIEF项目建议书就获得了国家发展和改革委员会的批复。在这一年多里，浙大的科学家团队做的是“找茬”的预研工作，在正式开工之前，把可能碰到的技术难题都提出来。 /p p style=" text-indent: 2em text-align: justify " “如果把超重力离心机主机比作一个挑着扁担在转圈的人，那么如何让他不‘晕头转向’，就是在预研阶段要解决的难题。”陈云敏院士说。 /p

在对风力涡轮机的转子叶片进行加速度测量的任务中，往往存在一个主要困难：必须记录发生的振动并将其传输到系统进行评估。然而，由于现有的高电压和电流，电换能器无法提供可靠的数据。我们将向您展示此问题的虹科加速度测量解决方案，然后向您介绍适用于转子叶片加速度测量的产品。Part.01 风力涡轮机转子叶片加速度测量的问题在发电方面，风力涡轮机想要在激烈的竞争中脱颖而出，最大的挑战是尽可能减少风力发电带来的能源损失。克服这个问题的主要作用是转子叶片的设计。因此，目标是确保形成尽可能少地产生涡流的设计（因为这些会产生制动效果）。转子叶片在涡旋形成过程中开始振动，而这种涡流的形成可以通过转子叶片上的加速度测量来检测。使用测量数据，可以减少进一步的损耗。Part.02 虹科Micronor加速度系统解决方案光纤测量系统是可靠且不受破坏性因素影响对转子叶片进行加速度测量的理想选择。使用这样的测量系统，测量头粘在转子叶片上，而光纤电缆沿着它延伸到轮毂。 然后，带有激光源的控制器和相关评估电子设备位于集线器上。 通过对转子叶片进行这些加速度测量，可以确定可用于优化叶片形状的数据。 此外，您可以根据不同的风况调整转子叶片的位置。测量的核心是具有反射表面的MEMS。 入射光束通过棱镜引导到反射表面上，使反射光束以尽可能大的强度耦合到返回光纤中。 如果发生外部加速度，镜子会改变其轴。 这会偏转反射光束。 因此，在评估电子设备中测量的光强度会降低。 光强度的降低与外部加速度成正比。Part.03 所用产品在MICRONOR，我们提供的系统可以可靠地对转子叶片进行加速度测量。随着我们的单轴或多轴光纤加速度计系统，您可以测量风力涡轮机等高压环境中的振动和运动。您可以在产品类别中找到各种控制器和传感器。我们的虹科MR660控制器有单轴、双轴或三轴的不同版本。它们在电子或机电传感器失效的地方工作。为此，我们提供合适的传感器：圆形 1 轴传感器 HK-MR661 和单轴方形传感器 HK-MR662，以及两轴 HK-MR663 和三轴 HK-MR664。

1.引言 在研究晶体振荡器和原子钟的稳定性时，人们发现这些系统的相位噪声中不仅有白噪声，而且有闪烁噪声。使用传统的统计工具（例如标准差）分析这类噪声时统计结果是无法收敛的。为了解决这个问题，David Allan于1966年提出了Allan方差分析，该方法不仅可以准确识别噪声类型，还能精确确定噪声的特性参数，其最大优点在于对各类噪声的幂律谱项都是收敛的。该方法最初被用于分析晶振或原子钟的相位和频率不稳定性，比如，晶振的中心频率均采用Allan方差来表征时域内的稳定度。由于高端陀螺，气体传感等各类物理量测仪器本身也具有晶振的特征，因此该方法随后被广泛应用于各种物理传感器的随机误差辨识中。Allan方差允许你查看一段时间内信号中的噪声。通常，Allan方差的值显示在对数——对数图上。你之前可能已经看过这些图，并且可能有以下问题： • Allan方差图是如何制作的？ • 这些图如何帮助我在产品之间进行选择？ • 这些图在我使用产品时有什么作用？ 这些是本文即将涵盖的主题。 Allan方差是量化噪声的一种常用方法，尤其适合于鉴别测量数据中不同类型的噪声。分析实际测量获取的“信号”，并将数据中的噪声和系统漂移分开，这是一个复杂且通常由开发者自定义的过程。Allan方差图给出了在给定理想条件下，经过噪声校正的系统可以达到什么样的表现，是衡量系统稳定性的指标。下文中，我们首先将从整体上介绍传感器噪声的基础知识。有了噪声知识，我们将讨论Allan方差图的含义，帮助你在购买产品中使用这些数据进行决策以及在使用产品时校正传感器的噪声。 2.信号，噪声和数据 让我们以一个例子开始：有一个传感器——可以是加速度计，温度传感器或光传感器等——每秒可以进行多次测量，测量频率即为采样率。测量获取的数据流是我们的“信号”。信号中的每个数据点都是在实际环境中的测量值，噪声，干扰，漂移，偏置等的组合。如果我们仅通过观察信号中的一个数据点，而不知道其他点或者对传感器其他信息有任何了解，我们绝对无法知道这个信号的哪一部分是噪声，哪一部分是实际信号。2.1.噪声 噪声具有一个普遍的特征：在足够长的时间内，噪声的平均趋近于零。 这只是一个纯粹的定义，但将对我们的分析很有帮助。如果这个定义不正确，则信号中不趋近于零的部分就不是“噪声”，而是其他的东西。可能是某种干扰，可能是传感器的偏移量，甚至，可能就是你要测量的数据！信号中不是噪声又不是实际数据的部分通常称为“错误”。在现实世界中的数据流（即信号）中，所有这些因素和其他因素共同构成了传感器输出的值。以加速度计为示例：如果一个加速度计的噪声水平为10mg（注意这里g是重力加速度）。假设我们从加速度计上读取了“ 1.052g”，得到了一个数据点。让我们进一步假设（并且非常不正确），数据组成部分是： • 真实数据 • 噪声 即使这样，我们也无法使用单个数据点来很好地校正噪声。首先，噪声水平通常是“最大”噪声。这意味着噪声将偏离实际数据值约0.01g，但其幅度也可能更小。即使我们假设噪声始终为0.01g，该特定数据点上的噪声是叠加还是降低？换句话说，我们的测量值实际上是1.062还是1.042？没有办法知道。 为此我们需要更多的数据。让我们继续看下一个数据点，假设是1.059，下下一个是1.061，然后是1.057。我们似乎正在接近答案，这也印证了为什么平均噪声为零的定义实际上符合你的直觉。你现在可能会说：只要获得足够的数据并将其平均，并且如果加速度计没有移动，那么该平均值将非常非常接近正确的答案。这就是我们可以使用的噪声方法：随时间平均，最终根据噪声的本质将噪声平均为零，真正的信号就会“水落石出”。请留意“平均时间”的概念，后面我们会用得到。2.2测量噪声 那么，我们如何获得非常非常准确的测量结果呢？我们需要获得很多的数据点。这些数据点仅用于一次平均。就加速度计而言，它不应该移动。为此我们将加速度计固定在稳定的桌子上，然后开始记录它输出的数据。这种设置可以使我们从地球引力场中获得几乎恒定的加速度（可以想像一些等效的设置，如温度传感器周边的温度恒定，光传感器的光通量恒定，尽管重力相对容易保持恒定）。经过很多这样的假设——我们获得大约是250万个数据——如果绘制一个没有沿着重力方向的轴（例如通常是X或Y），则数据可能如下所示： 如果将所有这些值取平均值，我们将得到沿蓝线的值。它非常接近零，为-0.008。这里可能涉及到准确性的问题（我们将在今后的文章中介绍有关准确性Accuracy和分辨率Resolution的定义和应用）。但是由于该传感器已经过校准，因此上述偏差的原因更可能是由于加速度计相对于地球重力矢量略有倾斜引起的，这会导致加速度在X或Y方向上存在一定的分量。 该传感器的噪声水平为10 mg，实际上你可以看到几乎所有的偏差都包含在蓝色平均线两侧的0.01g以内。 但是，你可能会想：这种分析仅在我们不想测量任何变化的数据时才会有效。因为你买加速度计可不只是为了测重力，你实际上希望它能够移动——在真实应用环境中测量加速度随时间的变化。为此，我们需要表征噪声随时间变化的情况，因此需要找出能够校正噪声之前，要采集数据的时间长度。3.Allan方差 表征任何传感器性能的一种方法是测量该传感器随时间变化的程度。诀窍就是——你可以测量出方差变化的程度。下面我们仍然用上面的数据举例子，有了这些数据，我们可以找到测量噪声实际效果的方法，以及噪声随测量时间长短的变化特点。 对于许多传感器而言，存在一段理想的时间长度，在该时间长度上取平均值（或其他统计参数）可以获得噪声的最小值（至少对于某些类型的噪声）。以上面的250万个点为例，我们可以问一个问题：要以较高的信噪比达到-0.008的期望值，我们需要至少平均多少个点？这是一个很好的问题，但不幸的是，对于所获 取的数据集，直到获得很多数据点之后，我们才知道-0.008这个“答案”。 所以我们使用另一种测量噪声的方法，即方差。简而言之，这个量表征数据集离散的程度。一组数字（1、2、10）的方差小于一组（1、2、100）。要了解为何方差对我们有帮助，请想象将250万个数据点分成两半。平均前一半数据，你会得到什么值？大概是-0.008。现在平均后一半数据。又得到什么值？同样的，可能为-0.008。因此，上半部平均值（-0.008）和下半部平均值（-0.008）之间的差异实际上为零。现在，我们将每个单独的数据点视为一个“组”，而不是由125万个点组成的两组。也就是说，我们现在有250万个“组”。在这种情况下，我们做同样的事情——“平均”每个组（在这种情况下，每“组”只有一个数据），然后检查所有组平均值之间的方差。当将每个单独的点视为一个“组”时，组平均值的方差就等于传感器在以每个点的平均时间为间隔时的噪声。以上述传感器为例，两侧的平均值大约为0.01g（总计0.02g）。 因此，在这两种极端之间（125万个点组和单点组），存在“信噪比最强点或最高灵敏度点”。这个平衡点是我们需要收集的最少的“组”点数，可以最大程度地减少组平均值的方差（即，使每个组真正非常接近-0.008），但又不会太小，以至于组平均值像每个数据点为一组那样剧烈地波动。寻找Allan方差最小值，就是找到这个平衡点。 为此，我们不仅要有一个或125万个小组，而且要尝试所有组的规模。因此，我们可以遍历整个数据集，并将其分成由2个数据点构成的组，然后分别平均。然后以3，4，5 .... 10 .... 100 .... 1000等个数据点为组，分别进行平均。最后我们找到所有大小相等的数据组之间的方差。随着数据组变得越来越长，不同数据组之间的平均值会越来越接近，因为每个数据组的平均值会越来越接近“真实”的平均值。3.1.计算 幸运的是，网上已经有很多程序可以让我们做Allan方差计算。其文档和资源可在线获得。我们利用这些程序可得到如下图： 该图显示了我们期望的结果（即，确实存在一个非常明显的点，对足够大的一组数据求平均会使噪声水平比数据数量较少的组小）。但是，这个图并不是非常有用，有两个原因：• 这种变化过于剧烈，以至于很难说出理想的组数是多少 • 方差的单位是传感器值的平方，而“加速度平方”不是一个很直观的单位 还有一个奇怪的事实是，方差在下降之后会再次上升，我们稍后再来讨论这点。3.2.对数——对数图 不过，我们可以通过将数据放在对数——对数图上来解决第一个问题。下降之所以如此急剧，是因为方差在较短的横轴区间内下降了几个数量级。因此，对数——对数图将给较小的数字更大的权重，并加重变化。我们可以使用Origin或者Matlab将上述数据重新作图，将横轴和纵轴都更改成对数坐标，从而得到如下图： 现在，数量级的大幅度下降显示为一条优美的倾斜线，其最小值在100秒附近清晰可见（在对数——对数图上介于10到1000之间）。以每秒50个数据点的速度进行采样，这意味着当数组的数据个数为50 x 100 = 5,000个时，所获得的方差降至最小。 在第一个线性图中方差的平方增加对应对数——对数图中的显著转折。即使在线性图上，也可以清楚看到与初始的噪声降低相比，噪声也只是略有上升的趋势。

离心机是一种能产生旋转，使被旋转的物体由于离心力的作用做沉降运动，从而利用不同物质在离心力场中沉淀速度的差异，实现样品分离的仪器设备。广泛应用干生物细胞分离、制药、医学、石油化工、农业、食品卫生、核原料提纯等领域。高速离心机的转速都在1万转/分以上，通常把转速大于3万转/分以上的称为超速离心机。随着转速越快，离心力越大，样品分离的效果越好；特别是在生物医学工程、生物制药等领域，超速离心机是必不可缺的实验仪器和生产设备。目前，国际上先进的超速离心机转速可达15万转/分。长期以来，我国的超速离心机市场一直为贝克曼和日立这两家外国公司所垄断。而进口产品的价格昂贵，且维修极不方便。 从日前召开的CISILE 2014新产品发布会上传出好消息，湖南吉尔森科技发展有限公司经过多年努力，成功开发出我国首款商品化超速离心机(JE-80K)。据该公司代表介绍，该型离心机采用了电机直接驱动系统（专利技术），其最高转速可达10万转/分，最大相对离心力可达800000g(重力加速度)。由于不用齿轮箱增速，从而使得制造容易，并且降低了噪音。 湖南吉尔森科技发展有限公司彭璐先生在做新品介绍 众所周知，离心机当转速非常高以后，任何因素所导致的转子的运转不平衡，都可能会使转轴产生摆动，影响离心机寿命，严重时，会折断转轴，甚至炸头，造成机毁人亡的安全事故。因此转子的不平衡检测至关重要。为了解决这一问题，湖南吉尔森科技发展有限公司专门开发了一种基于光电传感器的超速离心机的保护设备（专利技术），从而实现了对离心机工作状态下的全程保护。 据这款离心机的试用单位介绍，该型离心机升、降速快，噪音低，使用安全可靠，并且对于生物样品的纯化的回收率高。非常适合于生物、微生物学实验室。 该公司代表透露，这款离心机的价格较之同类进口产品低30%左右。(主编当班) 湖南吉尔森展台

在精密测量领域，HBK品牌以其卓越的技术和创新的解决方案而闻名。HBK推出了全新超微型加速度计，它们是HBK产品家族中最小、最轻巧的成员——它们不仅在尺寸上令人印象深刻，更以其高性能和多功能性在各种测试应用中展现出色的表现。HBK产品中最小的单向和三向加速度6801系列超微型CCLD三向加速度计具有非常轻的质量和非常小的尺寸，适合于狭小空间或者轻质量结构的测试。测量频率上限到10kHz，底座绝缘，钛金属外壳。集成90cm线缆，4芯1/4-28接头，粘贴方式安装。6801-A-001型三向加速度计HBK产品中最小的三向加速度计，传感器质量为0.8g，非常适合于印刷电路板和消费电子器件等的振动测量。6801-I-003型三向加速度计HBK产品中最小的底座绝缘的三向加速度，传感器质量为1.84g，用阳极氧化铝隔离外壳焊接到加速度计钛外壳上，非常适合于电池测试等具有潜在的接地回路干扰的测试场景。6802系列超微型CCLD加速度计- 带集成线缆，传感器质量仅有0.2g，钛金属外壳，粘贴安装；- 测量频率上限到20kHz；- 测量动态范围：±500g，±25000g；适用于模态测试–——新款TEDS型力锤和加速度计HBK提供从传感器、力锤和激振器、数据采集仪到模态测试、仿真与测试相关性分析的一个完整的测量链。使用新款TEDS力锤和底座绝缘的TEDS加速度计，实现传感器的完全自动配置。6991系列力锤- 轻型- 高灵敏度- 优异的线性度- 6991-B-004和6991-B-005为TEDS型6803系列三向CCLD加速度计- 底座绝缘，非常适合于汽车车身、动力总成、机械结构的振动测试，有效避免接地回路的干扰- 钛金属外壳- 频响范围：6 – 5000Hz, ±5%- 6803-B-007型为TEDS传感器6804系列单向CCLD加速度计- 底座绝缘，有效避免接地回路的干扰- 钛金属外壳- 频响范围：0.3 – 5000Hz, ±5% 0.15 – 10kHz, ±15%- TEDSDC响应加速度计可变电容(VC)加速度计系列，包含密封的MEMS电容传感元件，定制集成电路放大器和低噪声电子器件封装在一个密封的钛外壳。具有极低噪声和低功耗。专门用于零频到中频的应用，例如飞行测试、颤振测试、道路载荷试验、地震监测、机器人、倾斜测试、安全气囊测试以及碰撞测试等。6951系列TEDS型单向DC响应加速度计- 灵敏度：800mV/g, 80mV/g- 满量程±5，±50g- 可承受2000g，5000g冲击6952系列单向DC响应加速度计- 灵敏度：1000mV/g, 80mV/g, 10mV/g- 满量程±2，±200g- 可承受5000g冲击6953系列三向DC响应加速度计- 灵敏度：800mV/g, 80mV/g, 40mV/g- 满量程±2，±100g- 可承受2000g冲击HBK的这些产品以其高精度、高灵敏度、轻巧设计和出色的动态范围，满足了从消费电子到工业应用的多样化测试需求。无论是在需要极小尺寸和重量的应用场景，还是在要求高频率响应和抗干扰能力的测试中，HBK都提供了相应的解决方案。通过TEDS技术，这些传感器和力锤实现了与数据采集系统的无缝集成，进一步提高了测试效率和准确性。

在精密测量领域，HBK品牌以其卓越的技术和创新的解决方案而闻名。HBK推出了全新超微型加速度计，它们是HBK产品家族中最小、最轻巧的成员——它们不仅在尺寸上令人印象深刻，更以其高性能和多功能性在各种测试应用中展现出色的表现。HBK产品中最小的单向和三向加速度6801系列超微型CCLD三向加速度计具有非常轻的质量和非常小的尺寸，适合于狭小空间或者轻质量结构的测试。测量频率上限到10kHz，底座绝缘，钛金属外壳。集成90cm线缆，4芯1/4-28接头，粘贴方式安装。6801-A-001型三向加速度计HBK产品中最小的三向加速度计，传感器质量为0.8g，非常适合于印刷电路板和消费电子器件等的振动测量。6801-I-003型三向加速度计HBK产品中最小的底座绝缘的三向加速度，传感器质量为1.84g，用阳极氧化铝隔离外壳焊接到加速度计钛外壳上，非常适合于电池测试等具有潜在的接地回路干扰的测试场景。6802系列超微型CCLD加速度计- 带集成线缆，传感器质量仅有0.2g，钛金属外壳，粘贴安装；- 测量频率上限到20kHz；- 测量动态范围：±500g，±25000g；适用于模态测试–——新款TEDS型力锤和加速度计HBK提供从传感器、力锤和激振器、数据采集仪到模态测试、仿真与测试相关性分析的一个完整的测量链。使用新款TEDS力锤和底座绝缘的TEDS加速度计，实现传感器的完全自动配置。6991系列力锤- 轻型- 高灵敏度- 优异的线性度- 6991-B-004和6991-B-005为TEDS型6803系列三向CCLD加速度计- 底座绝缘，非常适合于汽车车身、动力总成、机械结构的振动测试，有效避免接地回路的干扰- 钛金属外壳- 频响范围：6 – 5000Hz, ±5%- 6803-B-007型为TEDS传感器6804系列单向CCLD加速度计- 底座绝缘，有效避免接地回路的干扰- 钛金属外壳- 频响范围：0.3 – 5000Hz, ±5% 0.15 – 10kHz, ±15%- TEDSDC响应加速度计可变电容(VC)加速度计系列，包含密封的MEMS电容传感元件，定制集成电路放大器和低噪声电子器件封装在一个密封的钛外壳。具有极低噪声和低功耗。专门用于零频到中频的应用，例如飞行测试、颤振测试、道路载荷试验、地震监测、机器人、倾斜测试、安全气囊测试以及碰撞测试等。6951系列TEDS型单向DC响应加速度计- 灵敏度：800mV/g, 80mV/g- 满量程±5，±50g- 可承受2000g，5000g冲击6952系列单向DC响应加速度计- 灵敏度：1000mV/g, 80mV/g, 10mV/g- 满量程±2，±200g- 可承受5000g冲击6953系列三向DC响应加速度计- 灵敏度：800mV/g, 80mV/g, 40mV/g- 满量程±2，±100g- 可承受2000g冲击HBK的这些产品以其高精度、高灵敏度、轻巧设计和出色的动态范围，满足了从消费电子到工业应用的多样化测试需求。无论是在需要极小尺寸和重量的应用场景，还是在要求高频率响应和抗干扰能力的测试中，HBK都提供了相应的解决方案。通过TEDS技术，这些传感器和力锤实现了与数据采集系统的无缝集成，进一步提高了测试效率和准确性。

p style=" text-align: center " img src=" http://img1.17img.cn/17img/images/201704/noimg/0c0e9181-5795-4917-b7c1-da6d8f7cebaf.jpg" title=" 30.jpg" / /p p 　　4月20日19时41分，搭载天舟一号货运飞船的长征七号遥二运载火箭，在我国文昌航天发射场点火发射，约596秒后，飞船与火箭成功分离，进入预定轨道，发射取得圆满成功。 br/ /p p 　　作为“太空快递员”天舟一号的首单生意--华中科技大学物理学院引力中心“非牛顿引力实验检验的关键技术验证”，将于两天后到达天宫二号。这可需要“小哥” 在天上完成一系列科学实验!唉!这年头，不会做实验的快递小哥不是好飞船啊! /p p style=" text-align: center " img src=" http://img1.17img.cn/17img/images/201704/noimg/aec09df7-4e5a-4702-8200-6df7ac3ca9dd.jpg" title=" 31.jpg" / /p p 　　 strong 1，快递小哥何许人也? /strong /p p 　　天舟一号货运飞船作为中国载人空间站工程的重要组成部分， 它“只运货，不送人”，因此被形象地称为“太空快递员”，一亮相便成为了目前中国最受关注的“快递小哥”。 /p p 　　 strong 2，快递小哥送啥货? /strong /p p 　　快递小哥这次不仅要完成与天宫二号交会对接的任务，还要肩负一项重要的使命，那就是在天上完成一系列科学实验!其中，就包含来自华中科技大学物理学院引力中心的技术试验——“非牛顿引力实验检验的关键技术验证”。 /p p style=" text-align: center " img src=" http://img1.17img.cn/17img/images/201704/noimg/3fa35155-cdba-47b2-8ff4-b7b1313859ae.jpg" title=" 32.jpg" / /p p style=" text-align: center " 静电悬浮加速度计 /p p 　　“非牛顿引力实验检验”拟利用微重力环境检验微米作用距离下物体之间的引力是否仍然满足牛顿万有引力定律，这是一个纯基础物理实验，对于统一四种相互作用、探寻新的相互作用等研究具有重要意义，该实验必须首先发展高精度的微弱力测量技术。为此，项目组发展了基于皮米级电容传感和微伏级静电控制技术的加速度计，称之为静电悬浮加速度计，该加速度计是非牛顿引力实验的技术基础。本次空间实验目的就是利用天舟一号货运飞船的空间环境，对高精度静电悬浮加速度计进行在轨检验。 /p p style=" text-align: center " img src=" http://img1.17img.cn/17img/images/201704/noimg/d3dad26b-abdf-4765-b3d8-90420cceb966.jpg" title=" 33.jpg" / /p p style=" text-align: center " 静电悬浮加速度计装置 /p p style=" text-align: center " img src=" http://img1.17img.cn/17img/images/201704/noimg/dbe77882-0087-4148-9faf-82523766890d.jpg" title=" 34.jpg" / /p p 　　 strong 3，“用户体验”如何? /strong /p p 　　小科：为您接通正在现场的华中大物理学院引力中心白彦峥副教授 /p p 　　小科：白老师，您可是咱学校离网红“快递小哥“最近的人，快来谈谈您的感受吧! /p p 　　白彦峥：我也是第一次看现场，感觉很震撼也很激动，有两个感想，第一个就是我们国家的航天技术非常强大，包括这次的运载火箭和天舟一号飞船 第二个就是现场的气氛很热烈，我们学校一行四人现场观摩，不过在发射的时候我自己还是很紧张的，飞船整个升空的过程我也亲眼目睹了(好高大上啊!小科羡慕脸.jpg!)，我也期待并坚信后面的实验也会非常顺利。 /p p 　　我们课题组经过十几年的技术攻关，最终研发出了具有自主知识产权的静电悬浮加速度计，并于2013年首次成功完成了飞行验证，本次天舟一号实验加速度计水平进一步提高，希望通过空间实验进一步积累在轨数据(小目标汇成大成果!小科崇拜脸.jpg!)。 /p p 　　小科科普：白老师所在的技术攻关组三十多人，经过了十几年的课题攻关，终于让这项技术成功搭载天舟一号进行在轨试验。(为引力中心科研工作者的工匠精神点赞!小科自豪脸.jpg) /p p style=" text-align: center " img src=" http://img1.17img.cn/17img/images/201704/noimg/7797948a-945d-442a-84a5-5adce4c44f6f.jpg" title=" 35.jpg" / /p p br/ /p

前情回顾在本系列上一期关于电子天平水平调节的分享中，小编主要针对水平调节的必要性、原理、以及调节方法等方面进行了详细的梳理和通俗易懂的阐述，特别是就容易搞错的调节规则与手法为大家总结了详细的法则，相信小编手把手式的经验传授应该能为大家的实际操作起到实质性的帮助吧。水平调节的话题告一段落，本期小编将搬上天平的前期准备工作中最重要也是最有讲究的一环——校准，那么在天平的校准中，又有哪些值得关注的点呢？ 老司机也难免会混淆的微妙概念 早在中学物理课本里，我们就学过物体的重量G=mg（m为物体的质量，g为重力加速度），对于同一个物体，无论把它放置在地球上的任一位置，它的质量都是不会发生变化的。然而，重力加速度g的值在地球上的不同地方是会有微小差异的，因此同一物体在不同地方的重量是不相同的。而电子天平则是采用电磁力与被测物体的重力相平衡的原理来测量物体的重量，并经过内部程序计算和显示出物体的质量，这与托盘天平的称量原理是不同的，所以就会出现同一台电子天平在不同地方称量同一个物体会显示不同的质量结果。此外，诸如温度、湿度等环境因素也会影响电子天平的传感器，导致称量结果的误差。 为了避免不确定因素带来的不良影响，就需要在使用电子天平之前进行校准，并在使用周期中进行定期的校准，特别是在对称量结果准确度和精确度敏感的应用中。校准（Calibration），是通过一组称量活动，来检测天平的各项计量性能，包括误差和不确定度的分析等。作为一种良好的称量习惯，校准能够有效地保证称量的可靠性。通过校准，能够检测出天平的工作性能，避免物料浪费、返工、过渡使用后的产品召回，定期校准并执行日常测试是降低相关风险的最佳方法。 然而，对于一字之差的“校正”，含义却有微妙的差别。校正（Adjustment），又称标定，是在测量系统中进行的一组操作，提供与将要测量的数量的给定值一致的规定指示。天平在投入使用前、工作一段时间以后、或者变更位置后，都需要进行校正，以消除重力加速度、环境干扰因素等导致的称量误差。通常，需要使用高精度的标准砝码来对天平进行量程校正。综上所述，通过定期的校准和校正，可以减少天平的称量误差，并且对天平的计量性能有一个全面的把握，确保称量结果满足实验和生产的要求。 在日常工作中，大家往往比较容易混淆“校准”和“校正”的概念，对于这种严格意义上微妙差别，习惯上大家会有一定程度的通用性，校正也可以被认为是狭义上的校准，本文接下来的内容主要是在此基础上进行讨论。 走近极致考究的校准术A. 关于砝码的学问谈到校准，起到至关重要作用的就是砝码。砝码是具有一定物理特性和计量特性且能够复现质量值的一种实物量具，关于其形状、尺寸、材料、表面状况、密度、磁性、质量标称值、最大允许误差等指标都有非常严格的规定。作为标定、校验衡器的最普遍也是最重要的工具，国际法制计量组织（OIML）对砝码进行了明确的等级划分，共分为9个等级：E1、E2、F1、F2、M1、M1–2、M2、M2–3、M3，等是按照不确定度来分，等砝码有修正值；级是按照示值误差来分，级砝码没有修正值，只要其示值误差在此范围内都是认为合格的。在砝码的众多指标当中，和校准关联度最高的就是最大允许误差（MPE）了，国际相关法规条款对各个等级的砝码的MPE有明确的规定，以下表格是对电子天平所常用质量标称值砝码MPE的说明（误差值以毫克为单位）： 从上图可看出，在相同质量标称值的情况下，MPE的大小跟砝码等级的高低成反比；在相同砝码等级的情况下，MPE的大小跟质量标称值的大小成正比。 同时，在国家标准的相关规定里，根据检定分度值e和检定分度数n将电子天平分为四个准确度级别，由高到低依次为特种Ⅰ、高Ⅱ、中Ⅲ、普通Ⅳ准确度级。结合砝码MPE的变化趋势可得出，准确度越高的天平需要用越高等级的砝码进行校准，这样校准天平的数据就越精准。比如十万分之一和万分之一天平应选用E级系列砝码校准，千分之一天平应选用E2或F1级砝码进行校准，以此类推。B. 校准的分类从校准的用途上来讲分为“量程校准”和“线性校准”，在制造和维修过程中需要结合两种校准方式共同实施，而日常使用过程一般只需做量程校准。 量程校准主要是在当前称量环境下对天平进行赋值，通过称量一个已知质量的砝码，来获得实际值和显示值之间的比例关系，作为以后称量显示值计算的系数，目的是消除不同纬度及海拔高度对称量结果的影响、环境温度变化对称量结果的影响，以及天平使用一段时间后积累的误差。通常，量程校准采用比较简单的两点校准法，第一个点为零点，第二个点为天平的最大量程，日常操作起来比较容易，能够使天平快速适应当前的称量环境，保证整个量程范围内的称量准确，是实验室工作人员一种普遍的校准方法。 线性校准主要是通过对全量程范围内的多个点的称量结果的线性化来消除误差，使得显示称量结果与参考质量的比例接近相同。一般来说是在3个点设置电子天平，即零点、半量程和最大量程。天平经过线性校准后，其全量程线性误差通常表现为S型，即在零点、半量程、满量程3个校准点误差很小，在1/4，3/4满量程点误差相对较大。为获得更好的线性，可以采取多点修正的方式，比如制造过程中往往采用更科学的5点线性法。当然数学修正只是辅助的，天平的示值误差还是取决于其本身的真实性能。 以上两图描述了电子天平在实际载荷m和称量示值W之间的线性关系，左图的直线为理想线性特征曲线，右图为实测曲线（非线性曲线）与理想直线的对比，其中非线性就是指不按比例、不成直线的关系，且函数的一阶导数不为常数。m0处的NL为称量示值与实际负载间的非线性误差。在天平的称量规格说明书中，线性通常表述为在不断增加负载的测试中得到的最大误差值（以克为质量单位），误差值越小，说明线性度越高，称量越准确。 由于线性校准采用的是分段误差比较，节点越多，非线性误差就越小，实测曲线就越接近于理想的拟合直线，因此线性校准是保证每一个称量范围都做到最大程度的准确，从而对校准的条件会有更加严格的要求。通常，线性校准过程在恒温恒湿的环境下，由机械手自动完成。校准时需准备相应的多个砝码，非专业人员严禁私自进行操作，否则不能恢复原有程序，影响天平的正常使用。 综上所述，量程校准和线性校准各有各自的特点和用途，将二者结合能够有效提升校准的质量。 从校准的方法上来讲分为内校和外校。内校是指利用电子天平内部安装的校准砝码并遵循内部标准程序进行校准。校准时只需按一下校准键，电机会驱动带内置砝码的升降装置，对天平进行加载，从而实施并完成校准。 外校是指利用外部砝码对天平本身误差进行修正的方式进行校准。事先需检查外部砝码是否通过检定，并在检定有效期内，主要是为了确保砝码满足相关标准对实物量具的控制要求。开始校准时先按下校准键，再通过手动把指定量程的砝码放到电子天平秤盘上，来完成校准过程。 通常，外部砝码可能会受到灰尘沾染、日常磨损和酸碱腐蚀等自然因素的不良影响，所以为了保证计量工作的准确性，外部砝码也需要定期进行校准，常常需付费请省（市）级计量院做测试；再加上人为拿错砝码的可能性，因此外校型天平对人为操作的要求会更加苛刻。而内置砝码的天平一般不会出现这些情况，并可以通过修改天平的校正程序参数来修正偏差。综上所述，内校可以有效避免不确定因素所造成的误差，相比外校是一种更加节约成本的方法。 无论是内校还是外校，电子天平在使用之前都必须进行预热（万分之一位天平需要至少1个小时的预热），其次进行水平调节，之后就可以开始进行校准了（以下步骤为传统校准方法，具体不同品牌和型号的天平会有一定的差异）： 第一，确保秤盘上没有称量物品时应稳定地显示为零位。 第二，按“CAL”键，启动电子天平的校准功能。 第三，内校型天平的显示器由“C”变成零位时，表示校准结束；外校型天平的显示器上首先显示需要准备的砝码的质量值，其次将与天平准确度级别相对应等级的标准砝码放在天平的秤盘上。当屏幕显示值不变时，取出砝码，屏幕显示“Done”之后说明已经完成校准。 第四，如果在校准中出现错误，电子天平显示器将显示“Err”，或“Time out”，应重新进行校准。 校准术的变革——奥豪斯AutoCal™ 全自动校准技术怎么样，看过了上面的详细介绍，你有没有发现校准是一门相当有技术含量的学问呢？其实，随着称量技术日新月异的发展，校准手段也越来越趋于人性化。如果你还在为传统校准方法中麻烦的人为操作而发愁，那不妨来看看为天平校准带来全新变革的奥豪斯AutoCal™ 全自动校准技术吧！ 奥豪斯AutoCal™ 是针对环境温度漂移和时间触发的专业全自动校准技术，在传统的内校基础上进行了全新的改良，在温度漂移值超过±1.5℃或间隔3~11小时之间（用户可自定义内部校准时间）时，天平校准自动触发，避免了未进行定时校准或手动校准砝码不当等造成天平称量不准确的潜在因素。 目前，AutoCal™ 全自动校准系统在庞大的奥豪斯天平家族里有广泛的应用，特别是Explorer® 准微量天平采用了两组内置砝码，同时拥有量程校准和线性校准功能。在校准过程中，通过同时加载砝码m1和m2，以及分别加载砝码m1和m2校准半载点的方法，可测试天平的线性并自动进行线性校准。 此外，Explorer® 系列十万分之一以下的分析和精密天平以及Adventurer™ AX系列天平的AutoCal™ 通过配备的一个内置砝码，可进行量程校准功能，用户可根据具体的使用需求做灵活的选择！ 听了小编全面细致的讲解，你是不是摸到了校准的门道呢？是不是也想马上动手操作感受一下AutoCal™ 技术的强大之处？如果你有更多关于天平校准的疑难咨询，或正在寻求更专业细致的选型指导，请及时联系我们，我们的工程师们将会在第一时间为您提供专业的解答和建议。最后，小编再次祝大家在旺旺狗年生活幸福吉祥，工作顺心顺意！

大家好，欢迎来到葛老师话说实验室。上一期为大家介绍了电子天平的使用和维护，为保证天平灵敏度等处于最佳状态，需经常对电子天平进行自校或定期外校，那么在实际的维护中，电子天平的內校和外校有什么区别呢，本期就针对以上两点为大家做些介绍。电子分析天平在首次安装、移动位置、实验室温度明显变化等时，为保证电子天平适应本地的重力加速度和环境，最好对天平进行校准。电子天平的校准分为內校和外校两种。內校型电子天平是指校准砝码在电子天平内部，用电机驱动有内置砝码升降装置的电子天平，校准时只需按一下校准键就可以完成校准过程。外校型电子天平是指通过手动，校准时先按校准键，再把标准砝码放到电子天平秤盘上，来完成校准过程。砝码用单独的砝码盒保存。电子天平的准确性与內校和外校无关，主要看砝码的等级和电子天平传感器质量，一般新出厂的天平所带的外带砝码和内置砝码等级是相同的，所以没有区别，但随着使用时间的推移，外带砝码的损耗一般比内置砝码要大：会受灰尘、酸碱腐蚀等等影响，一个手指印就会有几十微克重，如果保管不当还有丢失的情况存在。所以每年的计量检验不合格的话，就需要更换砝码。内置砝码的天平一般不会出现上述情况，并可以通过修改天平的校正程序参数来修正偏差、虽然內校天平价格比外校天平价格贵20%左右。总的来说，外部校准的缺点是操作比较复杂，对砝码要求比较严格，如果砝码有灰尘或磨损现象，会对校准产生影响，但是外校方式可选择性强，用户可以用不同质量的砝码进行校准；内部校准方式操作简单，省略很多操作步骤，也避免了标准砝码不同而带来的误差，但价格上比外校型天平高很多。大家可根据自己的实际情况进行选择。以上就是本期人和《葛老师话说实验室》的全部内容，我们将陆续为您推送各类精彩定评与文章，希望能给您的实验室生活带来些许帮助。 更多详情欢迎来电咨询：400 820 0117 同时欢迎点击我司网站 www.renhe.net 查询更多产品优惠信息 扫描以下二维码或是添加微信号“renhesci”，加入人和科仪的微信平台，即刻成为人和大家庭中的一员。 现在加入更有好礼相送！ 上海人和科学仪器有限公司 上海市漕河泾新兴技术开发区虹漕路39号华鑫科技园区B座四楼（200233） 电话：021-6485 0099 传真：021-6485 7990 公司网址: www.renhe.net E-mail:info@renhesci.com 【上海人和科学仪器有限公司数十年来一直致力于提升中国实验室水平，从提供全球一流品质的实验室仪器、设备，到为客户度身定制系统的实验室整体解决方案，通过专业、细致和全面的技术支持服务实现“为客户创造更多价值”的承诺。主要代理品牌：DRAGONLAB、BROOKFIELD、BRUINS、GRABNER、EXAKT、ATAGO、ART、ILMVAC、IKA、MIELE、MEMMERT、KOEHLER、YAMATO、海洋光学、全谱科技等。】

前情回顾在本系列上一期中，小编主要针对电子天平的称量原理，校准的定义及分类，砝码的基础知识以及与天平准确度之间的关系等方面为大家做了科普式的讲解，特别是在校准的分类方面着重花了笔墨进行了详细的梳理，想必大家一定对严谨而又考究的天平校准技术留下了深刻的印象吧，不知道小编尽量将复杂的数学原理讲得通俗透彻的方法有没有让大家解开了心中的疑虑呢？其实在天平的称量中，还有一只无形的大手牢牢地掌控着称量的结果，这就是温度。本期小编将为你展现这只大手到底有哪些奇妙的魔力！ 称量原理的遗留问题 在上次关于校准的分享中，小编对电子天平的称量原理做了简要的介绍，同时也提到温度、湿度等环境因素也会影响电子天平的传感器，但至于是怎么影响的只是卖了个关子。那么今天我们就来走进电子天平的传感器内部，来一起探究温度是怎么影响称量的。 电子天平一般采用电磁力平衡传感器，其称量原理如下图所示： 电子天平在加载前，电磁力平衡传感器处于初始平衡状态。当被测物置于称量盘后，立柱和遮光板在被测物重力的作用下向下移动，光敏二级管D2检测到发光二极管D1发出的光，并产生电流信号，经过I/V变换电路、PID调节器，转变成与被测物重量相对应的电流并驱动动圈，在永磁体的磁场作用下，动圈产生向上的电磁力，使遮光片向上移动，D2输出的电流信号减小，直至遮光片重新回到初始平衡位置，D2的输出电流降为0。此时，动圈产生的电磁力F与被测物重力相当，即F=G=mg，其中m为被测物体的质量，g为重力加速度。【1】 同时，根据电磁力公式F=BLI sinθ，其中B为气隙磁场的磁感应强度，L为动圈（受力导线）的有效长度，I为动圈电流，θ为通电导体与磁场的夹角。由于传感器中动圈的规格尺寸已固定，所以其B和L均不再改变，而θ为90°，故sinθ=1，因此F 的大小与I成对应关系。综合之前的描述，即得出m=BLI / g。【2】 当温度恒定时，B和L是定值，g也是恒定值，则m与I成正比，通过检测动圈电流，就可以间接得到被测物体的质量。当环境温度变化或过流元件发热时，B和L均会发生改变，造成m与I不再成比例关系，使电子天平产生较大的非线性测量误差。 值得一提的是，当电子天平处于预热阶段时，随着内部温度升高，磁感应强度B会逐渐下降,同时I也会减小，这样就导致电磁力F变小，天平失去平衡，因此示值会呈现正的单方向漂移。而天平只有经过充分预热，使磁钢达到热平衡，这一变化过程结束，天平才达到平衡，再利用去皮功能，使显示置零，此时天平才处于真正的可使用状态。【2】 操纵天平的无形之手 电子天平会根据所在的环境而发生变化的，正常情况下，不同准确度级别的天平对温度范围和温度波动度的要求各不相同，准确度级别越高，对环境温度的要求就越苛刻。根据国家标准的相关规定，电子天平的正常工作条件需要满足以下表格的具体要求： 温度最主要的影响就是其变化会带来热胀冷缩，对电子天平就反映在传感器中细小而又精密的部件之间间隙的改变，这些变化会被灵敏的天平记录下来，从而影响读数的准确性。如果没有特定的工作温度范围，电子天平的正常温度条件为10℃~30℃，计量性能应符合国家标准对单次称量结果的示值误差，以及多次称量或在不同位置称量的示值误差（重复性和偏载）的相关规定。 温度变化是影响电子天平称量结果准确性的重要因素之一，而实验室由于早晨和中午会有一定的温差、以及电子天平设备发热、人员流动等原因，一天中最高温度与最低温度之间往往能够达到10℃。这对天平的影响是显而易见的，那么我们如何做才能消除温度对称量结果的影响呢？首先，天平在使用过程中，要尽可能地处于一个温度相对稳定的环境，当天平所处的环境温度有较大的变化时，天平的称量结果会发生漂移，比如从低温的仓库移到温暖的实验室，需要让天平在使用环境中通电预热一定的时间；其次，当温度变化超过一定范围时，我们可以通过校准将这种漂移消除。 通电时间的长短能够有效地避免温度变化对天平的影响。一般来说，天平的精度越高，需要预热的时间越长。小编在这里建议，十万分之一天平预热时间在4小时以上，万分之一天平预热时间在1小时以上。 玩转温度补偿，尽在奥豪斯电子天平 对于电子天平来说，一个良好的结构设计应该充分考虑到温度对称量系统的影响，并采取相关措施减少或消除温度变化所带来的影响。奥豪斯电子天平在设计中认真评估了温度对称重系统的影响，通过优化机械设计、零部件选型、以及智能算法，来消除温度带来的影响，保证天平在额定温度的变化范围内，计量性能符合如OIML等国际法规的要求。 从入门级的先行者CP系列及Adventurer AR系列，到进阶级的Adventurer AX系列，再到最高级的Explorer EX系列，最后到Explorer准微量天平（EX5）系列，均具有动态温度补偿功能，实时修正环境温度对称量结果的影响。特别是Explorer全系列和部分AX系列天平所拥有的AutoCal™ 全自动校准系统能够自动对温漂和时漂做出最实时的反应，当温漂值超过±1.5℃或间隔3~11小时之间（用户可自定义内部校准时间）时，天平校准自动触发，全面消除外界环境对天平所造成的不良因素。 怎么样，小编专业而又全面的讲解有没有让你对复杂而又深奥的温度“魔力”的理解变得清晰透彻了呢？如果你有更多关于温度对天平影响的疑难咨询，或正在寻求更专业细致的选型指导，请及时联系我们，我们专业的工程师们届时将会在第一时间联系您！ 参考文献： 【1】孙鹏龙，何开宇，卜晓雪，李鹏飞，石磊. 环境温度对高精度电子天平称量准确度的影响[J]. 计量与测试技术，2016，43(10)：34-35. 【2】唐辉，商洪涛，刘向兵. 如何提高电子天平称量的准确性[J]. 医疗装备

在最近发布在arXiv上的一篇预印本论文中[1]，法国国家科学研究中心的一个团队描述了一个量子加速度计，它使用激光和超冷铷原子；相较经典器件，可以以50倍的精度优越性测量三维运动。这项工作将量子加速计扩展到了第三维度，可以在没有GPS的情况下带来精确的导航。013D模式的原子干涉仪，测量物质的波状属性我们已经每天都在依赖加速度计。拿起一部手机，显示屏就会亮起来；把它转过来，正在阅读的页面就会转换方向。一个微小（基本上是一个连接在类似弹簧的机制上的质量）的机械加速度计与其他传感器，如陀螺仪一起使这些动作成为可能。每当手机在空间中移动时，它的加速计就会跟踪这一运动：甚至包括GPS掉线时的短暂时间，如在隧道或手机信号死角。尽管它们很有用，但机械加速度计往往会漂移失调。意思是，放置足够长的时间，它们就会积累成千米级的误差。这对与GPS短暂失联的手机来说并不重要，但当设备长期在GPS范围之外旅行时，这就成为了一个问题。对于工业和军事应用来说，精确的位置跟踪在潜艇上是非常有用的，因为潜艇在水下无法使用GPS；或者，在船舶失去GPS时作为备用导航。研究人员长期以来一直在开发量子加速度计，以提高位置跟踪的准确性：量子加速度计不是测量压缩弹簧的质量，而是测量物质的波状属性。这些设备使用激光来减缓和冷却原子云；在这种状态下，原子的行为就像光波一样，在它们移动时产生干扰模式。更多的激光器诱导并测量这些模式如何变化，以跟踪设备在空间中的位置。早期，这些被称为原子干涉仪的设备，是由遍布实验室长椅的电线和仪器组成的一团“乱麻”，只能测量一个维度。但随着激光和专业技术的进步，它们变得更小、更坚固：现在它们已经变成了3D模式。02首个3D量子加速度计：精度提升50倍由法国团队开发的新的三维量子加速度计，看起来像一个金属盒子，长度与一台笔记本电脑差不多。它使用激光沿着所有三个空间轴来操纵和测量被困在一个小玻璃盒中的铷原子云，并将其冷却到绝对零度。像早期的量子加速度计一样，这些激光器在原子云中引起涟漪，并通过解释由此产生的干扰模式来测量运动。这是首个量子加速度计三元组（Quantum Accelerometer Triad, QuAT），它沿三个互为正交的方向测量加速度。(a)量子加速度计三元组(QuAT)的设计概念和几何形状。加速度分量是沿垂直于波段kx、ky和kz的波段测量的。(b)安装在旋转平台上的传感器头的三维模型。为了提高稳定性和带宽，以适应在实验室外使用的要求，新设备在一个利用两种技术优势的反馈回路中结合了经典和量子加速度计的读数。由于该团队可以极其精确地控制原子，他们可以进行类似的精确测量。为了测试加速度计，他们将其连接到一个摇晃和旋转的桌子上，并发现该系统比经典的导航级传感器要精确50倍。在几个小时的时间里，由经典加速度计测量的设备的位置偏离了一公里；而量子加速度计将误差“钉”在了20米以内。量子和经典加速度计之间的混合方案。左边的开环方案描述了过滤后的经典加速度计如何用于修正量子加速度计的振动。静态时，量子加速度计提供了由于重力引起的投影g的离散测量。右边的闭环方案显示了经典加速度计是如何通过比较其输出和量子加速度计的输出而定期进行偏置校正的。这里，混合加速度计的输出是连续的，在静态和动态情况下都能发挥作用：提供重力和运动引起的加速度a的投影之和。033D传感器是工程化的进步尽管取得了重大成果，加速计仍然比较大、重，不会很快步入实用。但如果做得更小、更坚固，该团队说它可以被安装在船舶或潜艇上，用于精确导航；或者，它可以通过测量重力的细微变化，进入寻找矿藏的野外地质学家的手中。更多的量子传感器，如陀螺仪，可能会加入这个行列。尽管它们在离开实验室之前还需要进行几轮的收缩和加固。就目前而言，3D化是一个进步。澳大利亚国立大学的John Close对这一成果这样评价[2]：“三维测量是一件大事，是实现量子加速度计任何实际用途的一个必要和出色的工程步骤。”参考链接：[1] Tracking the Vector Acceleration with a Hybrid Quantum Accelerometer Triad[2] New 3D Quantum Accelerometer Is50 Times More Accurate Than Classical Sensors

振动试验使用的基本用语振动试验中使用的基本用语有：力（加振力）[N]、加速度[m/s2]、速度[m/s]、位移[mmp-p]。从力[加振力]开始说明，先了解牛顿第二定律，即一般质量m的物体施加加速度A，则下式成立，即1[kg]的物体施加1[m/s2]的加速度，产生1[N]的力。公式中单位g为重力加速度9.81[m/s2]。振动的描述还需要用频率和振动量级来指定。以前使用的是重力单位来描述，现在用SI单位比较普及。加速度、速度、位移的关系如下，物体正弦振动，位移表达式为：速度是位移的微分，加速度是速度的微分，将代入上几个式子，并取其最大值得到：实际的波形为：上面两个式子也可以用下面的形式表示：需要注意的是，这些公式里面的半位移值（位移半峰值），如果用振动试验中常用的位移峰峰值，单位mm的话，公式变化如下：可通过公式可以看出，四个量里面知道两个，即可求出其他两个。通过此公式还可以计算出无负载情况下，振动试验机的最大特性曲线中的频率交越点。【例】正弦波试验最早实施的振动试验方法，有很多的振动试验规格对应。和近来快速发展的随机试验和冲击试验相比，加振简单、基本上所有类型的振动试验机都能对应此试验方法。有定频和扫频两种方式，定频比较简单，下面以扫频方式进行主要说明。扫频试验是指频率按照一定的速度变化，对振动量级进行控制。【例】上述扫频试验条件，10Hz到58Hz以位移2[mmp-p]加振，58Hz到500Hz以加速度132.7[m/s2]加振，频率由10Hz-500Hz-10Hz-500Hz往返扫频进行，直到达到试验时间1小时。可以通过加速度和频率关系公式计算得到58Hz和2[mmp-p]处对应的加速度为132.7[m/s2]。在58Hz处振动量由位移变为加速度（一种振动量变为另一种振动量），这个频率点称为交越点。需要注意的是，在交越点处，必须满足上述四者之间的公式关系，如果58Hz处位移为2[mmp-p]且加速度为300[m/s2]，这种试验条件显然是有问题的，但是现在很多试验规格里经常有这样的定义方式，需要引起重视，在振动控制仪正弦波控制软件中输入试验条件时，都是经过特殊处理的，即58Hz输入位移2[mmp-p]，58.01Hz输入加速度300[m/s2]。最后对扫频速度进行说明。一般都是对数扫频，单位【oct/min】，频率一分钟内的变化量。oct即倍频程，2倍的意思，一分钟内相对起始频率，有几个两倍。用下面的关系式表示：【例】起始频率10Hz，终止频率500Hz，则这个频率范围内有5.64个倍频程。扫频速度1oct/min的话，即10Hz扫频到500Hz，可以判断出需要时间为5.64分钟。备注：图片和部分文字等来源于网络，如有侵权，请联系作者本人。

近日，中国电科产业基础研究院美泰科技微机电系统（MEMS）传感器市场拓展再获突破，自主研发的MEMS惯性器件与系统累计实现百万级装车，并获得多家重点新能源车企50多款新能源车型定点，MEMS压力传感器与芯片获得两百万只订单，安全气囊加速度传感器完成量产定型，正在国内主流车厂开展应用验证。万物互联时代，只要需要感知的领域，都需要传感器。MEMS惯性传感器应用到汽车上，就化身成汽车“五官”，实时检测和测量加速度、倾斜、旋转和多自由度运动，精确完成“全天候”定位定向。以MEMS惯性传感器为核心打造的惯性导航系统，能在GPS、北斗、5G等信号不佳时“挺身而出”，利用感知的道路信息和对汽车航迹的推演，提供即时定位和导航功能。作为国内MEMS惯性器件的先行者，美泰科技抢抓MEMS惯性器件在汽车领域的发展机遇，不断加大研发投入、持续提升产能、加强供应链建设，实现MEMS惯性器件与系统在自动驾驶市场的全覆盖，加快MEMS传感器产业化的全速发展，成功入围第四批国家级“专精特新”小巨人企业，并连续多年荣获中国半导体MEMS十强企业。面向未来，美泰科技将聚焦核心竞争力，借助感知力量，打造极致产品，持续提高自动化、智能化和可靠性水平，不断推动中国MEMS技术高质量发展。

p style=" text-indent: 2em " 目前，传感器产业已被国内外公认为具有发展前途的高技术产业，它以技术含量高、经济效益好、渗透力强、市场前景广等特点为世人所瞩目。我们国家工业现代化进程和电子信息产业20%以上速度高速增长，带动传感器市场快速上升。 /p p style=" text-indent: 2em " 企查查数据显示，目前我国共有传感器相关企业4.9万家，广东省以超过9700家的企业数量排名首位，江苏、浙江分列二三名。2019年，相关企业新注册超过7600家，同比增长17.22%，今年上半年新增企业数量为2369家。此外，全行业68%的企业注册资本低于500万。 /p p style=" text-indent: 2em " 接近传感器(也称为检测器)是电子设备，用于通过非接触方式检测附近物体的存在。因此，它们可以被用于多个行业，包括机器人技术，制造，半导体等。据工作原理，接近传感器可以分为：电感式接近传感器、电容式接近传感器、磁感应传感器等。 /p p style=" text-indent: 2em " br/ & nbsp & nbsp & nbsp 其实在智能化场景中常用的两种接近传感器是电感式接近传感器和电容式接近传感器。电感式接近传感器只能检测金属目标。这是因为传感器利用电磁场，当金属靶进入电磁场时，金属的电感特性改变了场的特性，从而警告接近传感器存在金属靶，根据金属的感应方式，可以在更大或更短的距离处检测目标。 br/ & nbsp br/ 　　电感式接近传感器也叫涡流式传感器，由三大部分组成：振荡器、开关电路及放大输出电路。电感式接近传感器是核心是振荡器和放大器，用于检测金属材质的物体。但是不同的金属的衰减，标准的检测物体是铁，但是不锈钢、铝合金、铝、铜等等都会有不同的衰减程度。由此可见，这种接近开关所能检测的物体必须是导电体。 br/ & nbsp br/ 　　电容式传感器是以各种类型的电容器作为传感元件，将被测转物理量或机械量换成为电容量变化的一种转换装置，实际上就是一个具有可变参数的电容器。电容式传感器结构简单，易于制造和保证高的精度，可以做得非常小巧，以实现某些特殊的测量；能工作在高温，强辐射及强磁场等恶劣的环境中，可以承受很大的温度变化，承受高压力，高冲击，过载等；能测量超高温和低压差，也能对带磁工作进行测量。 br/ & nbsp br/ 　　由于电容式传感器带电极板间的静电引力很小，所需输入力和输入能量极小，因而可测极低的压力、力和很小的加速度、位移等，可以做得很灵敏，分辨力高，能感应0.01μm甚至更小的位移。 br/ & nbsp br/ 　　据统计数据显示，2019年中国传感器市场规模达2188.8亿元，预计到2021年市场规模将达到2951.8亿元，行业将保持17.6%的快速增长速度。值得注意的是，随着物联网技术的发展，对传统传感技术又提出了新的要求，产品正逐渐向微机电系统(MEMS)技术、无线数据传输技术、红外技术、新材料技术、纳米技术、复合传感器技术、多学科交叉融合的方向发展。 br/ & nbsp br/ 　　传感器作为智能制造的重要设备，电子产品的发展已经进入到数字化时代，传感器的需求越来越广泛。如何在传感器领域实现突破？业内人士纷纷表示，原材料、技术、工艺等方面均存在“突破口”。 br/ & nbsp br/ 　　接下来，国内传感器企业需要从自身出发，加大科技创新投入力度，继续优化技术和工艺细节，实现这些领域与进口产品对比的突破。与此同时，发挥在国内市场应用、服务、渠道、价格、产业生态系统等领域的固有优势，实现整体实力提升，积极推进市场化应用。 br/ & nbsp br/ 　　在政策鼓励、资金扶持、技术进步等多种利好因素的作用下，相信国内传感器产业发展将取得更多成果，并造福于产业升级和社会民生。 br/ br/ /p

※频率（f）单位时间内（通常为1秒）振动的往返次数。单位：Hz5Hz即表示振动在1秒内往返5次。※振幅（D）振动位移的最大距离。单位：mm。单振幅（日语：片振幅）：Do-p双振幅（日语：两振幅）：Dp-p　※速度（V）　单位时间内振幅的变化率。单位：m/s。※加速度（A）单位时间内速度的变化率。单位：m/s2旧单位：G、gal1G = 9.80665m/s2 = 980gal1gal = 0.01m/s2 = 1cm/s2 (此单位在地震模拟试验中，经常出现。)1Gn = 10 m/s2（用于粗略计算中。）四者之间的关系式X = D0-psin(ωt+φ) φ：初始相位、 ω=2πf 角速度V0-p = dX/dt = ωD0-pcos(ωt+φ) = ωD0-psin(ωt+φ+π/2)A0-p = d²X/dt = dV/dt = -ω²D0-psin(ωt+φ) = ω²D0-psin(ωt+φ+π)相位关系速度超前位移90度，加速度超前速度90度（即超前位移180度）。这句话在理解冲击试验的加速度、速度、位移图中帮助很大，以后再述。※加速度（A）、速度（V）、振幅（D）、频率（f）的最大值关系式A0-p[m/s2] = 0.0394 D0-pf2 = 6.28 f VV0-p[m/s] = 0.00628 f D0-p= 0.159 A/fD0-p[mm] = 25.5 A/f2 = 159.2 V/f或者A0-p[m/s2] = (2πf)² × D0-p[m]V0-p [m/s] = ( 2πf ) × D0-p[m]四个量中，已知两个量，便知其他两个量。一般在振动控制仪中输入两个量，就会自动计算出其他两个量，所以，记不住这些公式关系也不大。但是，如果你在和客户商谈的时候，按照客户的要求，直接计算出来，按照这些参数，当场帮客户选定出能对应的振动试验机，相信客户一定对你另眼相看吧。这两套公式其实是同样的，下一套公式中的π=3.1416代入并将位移单位换成mm即可得到上一套公式。本人比较喜欢下一套公式，那么多数字记起来还是有点困难。另外，计算时，一定要注意单位。在振动控制仪的输入中，一定要注意振幅（位移）是全振幅还是单振幅。Dp-p = 2 D0-p。一般振动控制仪默认速度和加速度是单峰值，振幅（位移）是双振幅。如果搞错的话，那很有可能导致试验白做，试验体损坏等，造成经济损失，特别是长时间三综合试验（汽车零件的振动试验，一个方向300小时的三综合试验很多很多。）通过这些公式也可以推导出振动试验机的无负载或有负载最大能力特性曲线图，以后再述。※加振力（F）试验时，振动台需要加振的力，也称推力。单位：N、kN、kgf、tonf加振力的计算：单位N的场合：F[N] = m [kg] × A [m/s2]单位kgf的场合：F[kgf] = m [kg] × A [G]1kN = 1000N1kgf = 9.8N1tonf = 1000kgf ≑ 10kN公式中的m一般都是质量之和，即动圈质量、夹具质量（含垂直扩展台或水平滑台）、试验体质量之和。单位tonf就是我们行业常说的几吨推力中的吨，有人喜欢简写成t或ton，本人不是很喜欢这种不严谨的简写，t和ton是质量的单位，切不可混为一谈。备注：图片和部分文字等来源于网络，如有侵权，请联系作者本人。

12月21日至22日，中国科学院武汉物理与数学研究所承担的中国科学院重大科研装备研制项目——“等效原理实验用喷泉式高精度原子干涉仪”通过了由中科院计划财务局组织的现场测试和验收。来自中科院的管理专家和来自中科院上海光机所、中国计量院、华中科技大学、武汉大学、华中师范大学的专家参加了验收会。与会领导和专家在认真听取了项目负责人王谨研究员所作的仪器研制工作报告、财务报告以及测试专家组所作的测试报告后，对取得的成果表示了充分的肯定，并就下一步如何充分利用该科研装备开展研究工作提出了很好的建议。 　　“等效原理实验用喷泉式高精度原子干涉仪”研制项目综合运用了超高真空、磁屏蔽、激光、磁光阱、原子喷泉等多项复杂技术，实施方案具有创新性。经过三年多的不懈努力，课题组逐项攻克各单项技术难题，完成了方案设计、部件加工、单元测试、安装调试等一系列任务。整套仪器自2010年4月28日起在原子频标实验大楼安装调试，2010年12月8日完成全部安装调试任务。经过现场测试，原子喷泉上抛高度为6米，原子干涉条纹对比度为76%，主要技术指标达到项目任务书的要求，标志着喷泉式高精度原子干涉仪在武汉物理与数学所研制成功。该仪器的整体高度为12.6米，设计的原子最大上抛高度为10米，是目前国际上最高的喷泉式原子干涉仪。 　　验收专家组认为，喷泉式高精度原子干涉仪的研制成功，为基于自由下落微观原子的重力加速度精确测量和等效原理检验实验提供了平台，也为利用原子干涉仪开展精密测量物理实验研究创造了条件。 　　据悉，在武汉建设大型喷泉式高精度原子干涉仪研究平台的最初设想，是2007年5月在中科院武汉物理与数学所学科发展战略研讨会上由冷原子物理研究组提出的，该设想于2007年10月正式付诸实施，先后得到了中科院科研装备研制项目、中科院武汉物理与数学所前沿部署项目和国家自然科学基金委仪器研制重点项目的资助。 　　验收会议现场 　　现场测试 　　等效原理实验用喷泉式高精度原子干涉

2018年第26届国际计量大会上，七个计量基本单位已全部实现用自然物理常数定义。质量单位千克通过“质能公式”和电磁力与量子力学范畴下的普朗克常量联系在一起，说明量子力学已开始逐步渗入力学计量领域。 　　近日，浙江省计量科学研究院量子重力加速度及微小力值研究课题组一行赴京参加由中关村检验检测认证产业技术联盟国际合作专委会举办的“量子力学与计量关系研究”研讨会，积极参与国内量子计量、量子测量相关技术交流。研讨会云集国家、省级计量机构及其它单位计量相关人士共计80余位，其中不乏新加坡工程院洪明辉院士等著名专家学者。 　　会上，多位资深专家学者就量子力学的背景及其与计量发展的关系进行了介绍和探讨。会议同时公布了《量子力学与计量关系研究国际合作报告项目》项目组织及其实施方案，并征求编写意见。此次研讨会描绘了量子计量的发展远景，指明量子计量的先进性及其在未来计量发展中的核心地位，其发布的国际合作项目将借助CIPM平台，联合国际计量专家对量子力学和计量关系提出共识，具有深远的意义。 用于测量普朗克常数的能量天平装置 　　会后，省计量院一行前往中国计量科学研究院昌平园区参观学习用于测量普朗克常数的能量天平装置。该装置由真空隔离系统、主动气浮隔振系统、质量比较器、感应及主激励线圈、主激励线圈驱动系统、激光干涉测量系统等部分组成，对普朗克常数的测量不确定度可达10-8级别，处国际先进水平。期间，省计量院就量子力学在力学计量领域的应用研究与国家院能量天平研究团队、力声所力值计量团队展开合作意向交流，为后续标准装置研制、科研项目申报等方面深入合作奠定基础。

p 　　热重分析是在程序控温和一定气氛下，测量试样的质量与温度或时间关系的技术。使用这种技术测量的仪器就是热重分析仪(Thermogravimetric analyzer-TGA)，热重分析仪也被称为热天平。 /p p style=" text-align: center " span style=" color: rgb(255, 0, 0) " strong 热重分析仪基本结构 /strong /span /p p 　　热重分析仪的主要部件有热天平、加热炉、程序控温系统、气氛控制系统。 /p p strong 热天平 /strong /p p 　　热天平的主要工作原理是把电路和天平结合起来。通过程序控温仪使加热电炉按一定的升温速率升温(或恒温)，当被测试样发生质量变化，光电传感器能将质量变化转化为直流电信号。此信号经测重电子放大器放大并反馈至天平动圈，产生反向电磁力矩，驱使天平梁复位。反馈形成的电位差与质量变化成正比(即可转变为样品的质量变化)。 /p p style=" text-align: center " img src=" http://img1.17img.cn/17img/images/201807/insimg/d515a402-1f0a-4ba4-a12b-725e7f252d60.jpg" title=" 电压式微量热天平.png" / /p p style=" text-align: center " strong 电压式微量热天平 /strong /p p 　　热天平结构图如图所示。电压式微量热天平采用的是差动变压器法，即零位法。用光学方法测定天平梁的倾斜度，以此信号调整安装在天平系统和磁场中线圈的电流，线圈转动恢复天平梁的倾斜。另一解释为：当被测物发生质量变化时，光传感器能将质量变化转化为直流电信号，此信号经测重放大器放大后反馈至天平动圈，产生反向电磁力矩，驱使天平复位。反馈形成的电位差与质量变化成正比，即样品的质量变化可转变电压信号。 /p p 　　TGA有三种热天平结构设计：上置式(上皿式)设计—天平置于测试炉体下方，试样支架垂直托起试样坩埚 悬挂式(下皿式)设计—天平位于测试炉体上方，坩埚置于下垂支架上 水平式设计—天平与测试炉体处于同一水平面，坩埚支架水平插入炉体。 /p p 　　天平与炉体间须采取结构性措施防止天平受到来自炉体热辐射和腐蚀性物质的影响。 /p p 　　天平的主要性能指标有分辨率和量程。根据分辨率不同可分为半微量天平(10μg)、微量天平(1μg)和超微量天平(0.1μg)。 /p p 　　物体的质量是物体中物质量的量度，而物体的重量是质量乘以重力加速度所得的力，TGA测量的是转换成质量的力。由于气体的密度会随炉体温度的变化而变化，需要对测试过程中试样、坩埚及支架受到的浮力进行修正。可采用相同的测试程序进行空白样测试以得到空白曲线，再由试样测试曲线减去空白曲线即可进行浮力修正。 /p p strong 加热炉 /strong /p p 　　炉体包括炉管、炉盖、炉体加热器和隔离护套。炉体加热器位于炉管表面的凹槽中。炉管的内径根据炉子的类型而有所不同。 /p p style=" text-align: center " img src=" http://img1.17img.cn/17img/images/201807/insimg/08fe3180-30d2-44d5-9bb8-da75c8e8d5a6.jpg" title=" 炉体结构图.png" / /p p style=" text-align: center " strong 炉体结构图 /strong /p p 　　1-气体出口活塞，石英玻璃 2-前部护套，氧化铝 3-压缩弹簧，不锈钢 4-后部护套，氧化铝 5-炉盖，氧化铝 6-样品盘，铂/铑 7-炉温传感器，R型热电偶 8-样品温度传感器，R型热电偶 9-冷却循环连接夹套，镀镍黄铜 10-炉体法兰冷却连接，镀镍黄铜 11-炉休法兰，加工过的铝 12-转向齿条，不锈钢 13-收集盘，加工过的铝 14-开启样品室的炉子马达 15-真空和吹扫气体入口，不锈钢 16.保护性气体入口，不锈钢 17-用螺丝调节的夹子，铝 18-冷却夹套，加工过的铝 19-反射管，镍 20-隔离护套，氧化铝 21-炉子加热器，坎萨尔斯铬铝电热丝Al通路 22-炉管，氧化铝 23-反应性气体导管，氧化铝 24-样品支架，氧化铝 25-炉体天平室垫圈，氟橡胶 26-隔板、挡板，不锈钢 27-炉子与天平室间的垫圈，硅橡胶 28-反应性气体入口，不锈钢 29-天平室，加工过的铝 /p p strong 程序控温系统 /strong /p p 　　加热炉温度增加的速率受温度程序的控制，其程序控制器能够在不同的温度范围内进行线性温度控制，如果升温速率是非线性的将会影响到TGA曲线。程序控制器的另一特点是，对于线性输送电压和周围温度变化必须是稳定的，并能够与不同类型的热电偶相匹配。 /p p 　　当输入测试条件之后(温度起止范围和升温速率)，温度控制系统会按照所设置的条件程序升温，准确执行发出的指令。所有这些控温程序均由热电偶传感器(简称热电偶)执行，热电偶分为样品温度热电偶和加热炉温度热电偶。样品温度热电偶位于样品盘下方，保证样品离样品温度测量点较近，温度误差小 加热炉温度热电偶测量炉温并控制加热炉电源，其位于炉管的表面。 /p p strong 气氛控制系统 /strong /p p 　　气氛控制系统分为两路，一路是反应气体，经由反应性气体毛细管导入到样品池附近，并随样品一起进入炉腔，使样品的整个测试过程一直处于某种气氛的保护中。通入的气体由样品而定，有的样品需要通入参与反应的气体，而有的则需要不参加反应的惰性气体 另一路是对天平的保护气体，通入并对天平室内进行吹扫，防止样品加热时发生化学反应而放出的腐蚀性气体进入天平室，这样既可以使天平得到很高的精度，也可以延长热天平的使用寿命。 /p p style=" text-align: center " span style=" color: rgb(255, 0, 0) " strong 热重分析仪测量曲线 /strong /span /p p 　　热重分析仪测量得到的曲线有TGA曲线与DTG曲线。TGA曲线是质量对温度或时间绘制的曲线，DTG曲线是TGA曲线对温度或时间的一阶微商曲线，体现了质量随温度或时间的变化速率。 /p p 　　当试样随温度变化失去所含物质或与一定气氛中气体进行反应时，质量发生变化，反应在TGA曲线上可观察到台阶，在DTG曲线上可观察到峰。 /p p 　　引起试样质量变化的效应有：挥发性组分的蒸发，干燥，气体、水分和其他挥发性物质的吸附与解吸，结晶水的失去 在空气或氧气中的氧化反应 在惰性气氛中发生热分解，并伴随有气体产生 试样与气氛的非均相反应。 /p p 　　同步热分析仪STA将热重分析仪TGA与差示扫描量热仪DSC或差热分析仪DTA整合在一起。可在热重分析的同时进行DSC或DTA信号的测量，但灵敏度往往不及单独的DSC，限制了其应用。 /p

中国计量院与清华大学共建精密测量联合实验室签约仪式在京举行 强强联合 优势互补 共创一流 蒲长城陈希出席并讲话 1月14日，中国计量科学研究院（以下简称中国计量院）与清华大学共同建立精密测量联合实验室签约仪式在北京举行。这标志着中国计量院在交流合作、提升能力、凝聚人才、创新机制方面取得了新突破。国家质检总局副局长蒲长城、国家教育部副部长陈希出席签约仪式并讲话。 双方于2008年6月就启动了联合实验室的筹备调研工作。中国计量院是国家最高计量科学研究中心和国家级法定计量技术机构，具备了计量科学研究的综合优势和实验条件。清华大学是中国著名高等学府，是中国高层次人才培养和科学技术研究的重要基地之一。联合实验室建立的宗旨就是为了充分发挥双方的资源优势，建立开放共享的综合性研究平台、人才培养和交流平台、国际合作研究平台以及信息交流平台。联合实验室将聚集一流的技术、设施和人才，共同开展与计量科学有关的前瞻性、原创性和长期性基础研究和科研合作。通过研究项目培养计量科技人才，带动大学建立计量学科，有效促进大学重点学科和国家计量事业的可持续发展。 据介绍，联合实验室的合作领域将集中在精密测试技术研究和计量前沿科技研究上。具体的研究方向包括空气及组分气体折射率精密测量、重力加速度绝对测量、光钟、原子钟、离子钟的研究等。 蒲长城在签约仪式上表示，希望双方能将联合实验室建成机制创新的示范实验室，在人才培养机制、激励创新机制、交流合作机制、资源共享机制以及联合实验室管理运行机制等诸方面积极探索，为质检科技其他方面开展交流合作提供更多宝贵经验。 陈希认为，清华大学与中国计量院的这次合作是高等院校与国家级科研院所的一次强强联手，通过双方的共同努力，一定能培养一流的科研人才，创造一流的科研成果，建立具有国际水平的实验室。 中国计量院院长张玉宽、清华大学副校长康克军分别代表双方在协议上签字。

离心技术是一项很传统的技术，早在牛顿的《自然哲学的数学原理》一书中《向心力》部分就有介绍，做圆周运动的物体受到一个指向运动轨迹圆心的力，即为向心力，当向心力消失或者减小到不足以维持圆周运动时，物体会做远离圆心的运动。这是惯性使然，称为“离心运动”。 也就是说并不是因为受到了离心力作用，才做了远离圆心的运动。用反证法就可以推理出来：假设存在那么一个实实在在的离心力，它与向心力共同作用在运动物体，并与之相平衡，物体受力平衡，合力为零，根据牛顿定律，保持静止或者维持原有运动状态，就不可能做速度方向始终在变化的圆周运动了。 离心力虽然不是一个实实在在的力，不过作为效果力，对进行匀速圆周运动的物体来说至关重要。在离心运动分析中，通常以惯性系作为参照，将之与重力场做对比，构建一个新有因次量——相对离心力，虽然不严谨，但这样便于感性认识和理解。 实验室离心应用是利用相对离心力概念，依据混合物料中不同组分的沉降系数、扩散系数和浮力密度的差异而进行组分分离、浓缩和分析的一种专门技术。由于不同物体的质量、密度、大小及形状等彼此各不相同，在特定离心场中沉降速度会有所不同，由此便可以得到相互间的分离。 这种离心效果在混合物料的分离上有着很好的应用。离心机是利用离心力分开比重不同的固体或液体的机械。又分为工业用离心机与实验室离心机，本文聚焦于实验室离心机。在谈论到离心机时总是有各种各样的话题需要提及，一般来说，不会出如下几个方面的范畴： 一、 离心机的定义：GB/T 4774-2013 《过滤与分离 名词术语》:离心机是利用转鼓旋转产生的离心惯性力实现悬浮液、乳浊液及其他非均相物料的分离或浓缩的机器。GB/T 30099-2013 《实验室离心机通用技术条件》将实验室离心机定义为“可对样品材料施加离心作用的实验室用仪器“。JJF(冀) 167 2019《医用离心机校准规范》医用离心机（以下简称离心机）利用转子高速旋转产生的强大的离心力，加快液体中颗粒的沉降速度，把样品中不同沉降系数和浮力密度的物质分离开。用于分离、浓缩和提纯生物样品。二、 离心机的分类：按照不同的分类标准可以分为几类：按型式分为台式离心机和落地式（立式）离心机；按转速分为低速离心机、高速离心机和超速离心机；按功能分为冷冻离心机和非冷冻型离心机；按容量分为普通离心机和大容量离心机。 三、 离心机的评价指标：就实验室离心机而言，主要由台体、控制系统、试验参数测量显示系统及其附属设备组成。因此评价指标也围绕这些组件。转速N，一般来说以每分钟的转数RPM来表示，按照转速高低，低于10,000RPM的为低速离心机，高于30,000RPM的为超速离心机，介于二者之间的为高速离心机。转速稳定性是表征离心机稳定与否的重要参数，转速精度应在±1%范围内，转速相对偏差则有所区分，低速离心机转速最大允许误差≤±2.5%，高速离心机转速误差一般不超过±1%。相对离心力RCF(Relative Centrifugal Force)。由于离心过程还伴随着颗粒的沉降运动，因此，单纯使用转速还无法充分表征离心过程，需要引入另外一个量——相对离心机，又称为分离因数，是一个复合量，它是离心加速度与重力加速度的比值,也是离心沉降速度与重力沉降速度的比值，与转速以及物料密度差等均有一定的数量关系，单位是“×g“，离心机上一般能够设置，或者根据转头类型及转速自动换算。转子类型，又称转头，分为角转头和水平转头，固定角转头为运转过程中离心管与转轴呈固定角度不变，水平转头静止时与转轴平行，运转时离心管与转轴夹角会逐渐变大，直至90°，故又称为甩平转子（头）。离心机容量，或承载量上限，即在选定转子中所能用于放置某种规格离心管的孔位数量上限，与转子类型及单个离心管的容积均有关联。升、降速时间，转速从零升至转速上限所需的时间，为离心机的升速时间。从转速上限降至零所需的时间，为离心机的降速时间。试液温升。取蒸馏水作为检测样品放入离心管（瓶）中，测量蒸馏水温度，启动离心机，在最高转速下稳定运行15min，停机后迅速测量蒸馏水的温度，两次测量值之差即为试液温升。一般不超过10~12℃为宜。此外，运转噪声（不超过70dBA）、定时偏差、离心机振幅与位移，以及冷冻离心机的制冷速率等都是可以作为参考的表征参数，重要程度权重没有前述几种那么高。此外，每一种离心机都有其特性与适应范围，可根据相应需求，选择适宜的离心机及转头，必要时加装恰当的适配器。实验室离心机是实验室样品分离、提纯、制备中必不可少的基础仪器，具有广泛的应用，基于科学原理，结合相关标准要求对其进行详细分析，厘清其中涉及的关键概念，有助于优化实验室离心机配置，使之发挥出较高的效能，提高样品制备的效率。Aeolus Lab 依托德国设计优势，国内组装推出一系列低速离心机、高速离心及冷冻离心机，有多种规格可供选用，适应不同行业的各种需求。 参考文献：1.GB/T 30099-2013 《实验室离心机通用技术条件》2.GB/T 4774-2013 《过滤与分离 名词术语》3.JJF(冀) 167 2019《医用离心机校准规范》4. JJG 1066-2011 精密离心机5. YY_T 0657-2017医用离心机6. JJF（蒙）039-2019 实验室用离心机校准规范

骨架雪车比赛是一种高速的冬季滑行运动，选手以俯卧的姿势驾驶一个小型的雪橇，雪车速度往往高达145公里/小时。骨架雪车在19世纪发源于瑞士山区的小城圣莫里茨，并且越来越流行，2002年，骨架雪车成为奥运会比赛项目。便携计量技术的引入，使这一运动更具竞争性。 　　成为冰面博士 　　多料赛车冠军Kristan Bromley被称为是&ldquo 冰面博士&rdquo ，他凭借关于骨架雪车性能的论文而获得博士学位。他接受过专业机械工程师的训练，职业生涯开始于英国航空，由于对骨架雪车比赛的热情，他转为职业选手并在一年内在英国排名第一。1997年，他第一次赢得英国冠军，1999年，赢得他的第一个世界杯，2004年和2005年，他成为欧洲冠军，2008年获得世界锦标赛冠军。 　　在2000年，Kristan和他的哥哥Richard成立了Bromley技术公司，立志建造世界上最快的雪车并将这项运动推广到更大领域。 　　对于从赛道上快速滑下的雪车来说，各方面都需要足够强大。雪车没有主动的操舵，需要选手移动自己的身体重心、进行细微的身体移动来控制左右方向。任何的滑动、侧滑或者不必要的能量损失都会造成宝贵的哪怕十分之一秒的损失。&ldquo 坦率的说，当你在雪车上拐弯时，你的鼻子和地面很贴近，你几乎看不到什么。&rdquo Kristan Bromley说。&ldquo 重力加速度试图把你的头推到赛道上，你真的需要感觉到雪车是你身体的一部分。但获得那样紧密地关系是非常困难的，因为进行世界级赛道的机会受限，所以我们现在把很大的精力集中在分析和模拟上面。海克斯康计量让我们找到了为我们提供完美工具的合作伙伴。&rdquo Bromley公司使用ROMER内置激光绝对臂优化赛车 　　便携计量技术改进雪车 　　Bromley技术公司现在使用的是ROMER内置激光形绝对臂，用来进行雪车的设计优化。采用触发与非接触激光扫描，这台高精度的便携计量工具能够在几分钟内测量雪车的物理参数，用于各种应用。 　　&ldquo 关键在于了解决定雪车性能的因素&rdquo ，Kristan Bromley解释说。&ldquo 我们了解的越多，我们的设计就越有效，并使得选手和雪车更快。海克斯康计量的ROMER绝对臂是完成这一过程的基础，举例来说，采用关节臂的激光扫描头，我们可以扫描运动员的身体形状，在一个小时内创建用于完成流体动力学计算的网格数据。&rdquo 扫描赛车与运动员 　　此外，雪车下面的弯曲部分 (被称为是 &lsquo 盘子&rsquo )也可以被扫描以实现与原始CAD的比对、检查制造缺陷。&ldquo 更有用的地方是我们可以基于扫描数据进行逆向工程，从而基于流体动力学分析获取可能的最佳外形。&rdquo 　　Kristan继续说：&ldquo 关节臂的多功能是其能够满足我们的各项需要：我们马上可以发现雪车的哪些制造过程可以节省时间，而且很多应用我们之前没有想象到，比如说雪车装配，我们使用ROMER绝对臂的触发测头测量固定点，以便在雪车的装配过程中找正零部件，这意味着我们的制造精度更高，更加符合设计要求。细节决定性能。&rdquo 　　索契冬奥会的雪车比赛将在2014年2月13日至15日举行。在海克斯康计量与英国索契雪车赛车队 Bromley技术公司之间的合作中，以配置激光扫描测头的ROMER绝对臂优化的雪车将参赛。