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高精度薄膜测量设备

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高精度薄膜测量设备相关的论坛

  • 薄膜测厚仪的知识你知道吗?

    薄膜测厚仪的知识你知道吗?

    随着科技的发展,市场上出现了很多高科技的产品,随着各式各样的产品出现,对我们生活、工作中带来巨大的影响,下面小编要为大家普及薄膜测厚仪知识,希望能给您带来帮助!  薄膜测厚仪的应用范围很广,可以进行诸多产品的测量,所以,它被广泛应用于各个行业;在产品检测方面有着非常突出的应用,有时候可以超乎人们的想象,有些没有使用过它的工作者,从它的身上得到了非常多的好处。有了它,能够提高用户的检测效率,使得生产工作进一步加快,建议那些还没有尝试过的客户,可以去尝试一下,应该会得到很有效的帮助。 http://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2016/04/201604051141_589010_3085714_3.jpg  薄膜测厚仪帮助实现高精度的测量,就算是非接触式的测量也可以,大家都知道,在某些行业进行精确测量是非常重要的一件事情,更好的产品由此而生,测量出了偏差,一切就都不行了。大成精密薄膜测厚仪作为专门检测产品厚度的设备,它在这方面的能力就非常强,可以实现高效的检测服务。  薄膜测厚仪的出现,大大提高了产品的生产效益,尤其是在自动化生产线上,如此高科技又好用的设备,如果你的车间还没有配备相关的设备,建议大家为提高生产为检测车间配备一台测厚仪,时代在前进,使用高效的设备,打造更好的产品,这才是保证不落后的方法。

  • 短程分子蒸馏器的升级改造以实现高精度的真空控制

    短程分子蒸馏器的升级改造以实现高精度的真空控制

    [align=center][img=通过超高精度真空控制提高分子蒸馏分离纯度的方法,550,392]https://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2022/11/202211040202188410_3231_3221506_3.jpg!w690x492.jpg[/img][/align][color=#990000]摘要:为了提升蒸馏纯度,针对现有分子蒸馏中气体流量计式真空度控制系统存在精度较差和响应速度慢的问题,本文提出了更高精度的真空度控制解决方案。解决方案采用更直接、精密和快速的电动针阀来代替现有的气体质量流量计,并同时使用精度更高的薄膜电容规和24位AD、16位DA控制器,可实现任意设定真空度下±0.5%的控制精度,同时对温度等因素所带来的真空度变化有极快的响应,可保证分子蒸馏过程中真空控制的高精度和稳定性。[/color][align=center][color=#990000]~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~[/color][/align][color=#990000][size=18px]一、问题的提出[/size][/color]分子蒸馏是一种特殊的液-液分离技术,它不同于传统蒸馏依靠沸点差分离原理,而是靠不同物质分子运动平均自由程的差别实现分离。当液体混合物沿加热板流动并被加热,轻、重分子会逸出液面而进入[url=https://insevent.instrument.com.cn/t/Mp][color=#3333ff]气相[/color][/url],由于轻、重分子的自由程不同,因此,不同物质的分子从液面逸出后移动距离不同,若能恰当地设置一块冷凝板,则轻分子达到冷凝板被冷凝排出,而重分子达不到冷凝板沿混合液排出,由此达到物质分离的目的。短程蒸馏器是一个工作在0.001~1mbar(0.1~100Pa)绝对压力下热分离技术过程,它较低的沸腾温度,非常适合热敏性和高沸点物。在分子蒸馏工艺中,真空度的控制精度决定了分离物质的纯度,目前绝大多数分子蒸馏设备中真空度控制系统普遍还都采用液环真空泵与旋片式真空泵结合气体流量计的技术,这种通过气体流量计调节进气流量的方法无法实现高精度的真空度稳定控制,具体是以下几方面原因:(1)分子蒸馏过程的真空度变化范围一般为0.1~100Pa,这种高真空范围对气体流量计的真空漏率有较高要求,一般气体流量计很难满足要求,必须使用专门用于高真空的气体流量计。(2)气体流量计的调节精细度普遍较粗,如果要实现高精密的气体流量调节,同样要使用高档更精密的气体流量计。(3)通常气体流量计的响应速度比较慢,很难实现在1秒之内完成全闭到全关的动作时间。(4)多数分子蒸馏中的真空传感器普遍采用精度较差的数字皮拉尼电阻规和电热偶规等。(5)绝大多数调节气体流量计的PID控制器精度较差,多为12位AD和DA转换器,极少用到16位的AD和DA转换器,PID控制器的精度是决定分子蒸馏真空度控制精度的关键。为了提升蒸馏纯度,针对上述现有分子蒸馏中气体流量计式真空度控制系统存在的问题,本文提出了更高精度真空度控制的解决方案。解决方案将采用更直接、精密和快速的电动针阀来代替现有的气体质量流量计,并同时使用精度更高的薄膜电容规和24位AD、16位DA控制器,由此可实现分子蒸馏工艺中任意设定真空度下±0.5%的控制精度,并对温度等因素所带来的真空度变化有极快的响应,有效保证分子蒸馏过程中真空度的高精度和高稳定性。[size=18px][color=#990000]二、解决方案[/color][/size]通过上述分析可以看出,限制现有短程分子蒸馏工艺真空度控制精度的主要因素分别是:(1)气体质量流量计调节精度和响应速度。(2)真空度传感器的测量精度。(3)PID控制器的测量和控制精度。为解决上述问题,本文提出的具体解决方案是采用相应的三个替换装置,如图1所示。[align=center][color=#990000][img=短程分子蒸馏高精度真空度控制装置,690,282]https://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2022/11/202211040201378335_1412_3221506_3.jpg!w690x282.jpg[/img][/color][/align][align=center][color=#990000]图1 短程分子蒸馏高精度真空度控制装置[/color][/align]如图1所示,为提高蒸馏纯度,实现高精度真空度控制,解决方案采用了以下三个装置:[color=#990000](1)采用高速电动针阀代替气体质量流量计[/color]分子蒸馏高真空度控制的基本原理是调节蒸馏器的进气流量和出气流量并达到一个动态平衡,所以这里的技术关键是如何实现进气流量的精密调节。尽管气体质量流量计可以进行进气流量调节,但采用的是电磁阀技术,有着较大的迟滞现象和较慢的响应速度,这些都会影响真空度的控制精度。解决方案中所采用的高速电动针阀是一种高速步进电机驱动的纯机械式针型阀,在大幅度减少迟滞误差的同时,还将整体响应时间缩短到了800微秒,同时精细步长可实现阀门的快速精密调节。驱动控制只需采用0-10V的模拟电压,整体结构简单且可靠性强。多个规格的电动针阀具有不同的气体流量调节能力,可满足不同容积的蒸馏器的真空度控制,同时还可以采用FFKM全氟醚橡胶密封提高耐腐蚀性。[color=#990000](2)采用薄膜电容规代替皮拉尼电阻规和电热偶规[/color]薄膜电容规的测量精度要远高于皮拉尼电阻规和热偶规,在任意真空度下其精度都可以达到±0.25%。那么对于短程蒸馏器0.001~1mbar(0.1~100Pa)的真空度量程内,可直接选择一只1Torr的薄膜电容规即可满足全量程的真空度测量,如果为了保证0.1~1Pa范围内的测量精度,还可以再补充一只0.1Torr的薄膜电容规。这样,通过两只不同量程的薄膜电容规可覆盖全真空度范围内的准确测量。[color=#990000](3)采用超过精度真空控制器代替普通精度PID控制器[/color]在任何PID反馈式闭环控制系统中,无论传感器和执行器精度多高,最终的控制精度都需要控制器的精度予以保证,为此,在解决方案中采用了超高精度的PID真空控制器。此超高精度PID真空度控制器具有24位AD和16位DA,采用了双精度浮点运算可实现0.01%的最小输出百分比,这是目前国内外最高技术指标的工业用PID控制器。采用此真空控制器可充分发挥电动针阀执行器和薄膜电容规真空传感器的精度优势,而且此系列控制器具有单通道和双通道不同型号。单通道控制器是可编程PID控制器,突出特点是可以进行不同量程双真空计的自动切换来实现全量程自动控制。双通道控制器是一种定点控制器,两个通道可以分别独立控制真空度和温度。[size=18px][color=#990000]三、结论[/color][/size]新型的真空控制系统对短程分子蒸馏工艺的真空度控制过程进行了优化,对其中的真空度控制系统做出了以下三方面的改进:(1)采用电动针阀代替气体质量流量计,提高了进气流量调节执行器的精度。(2)采用薄膜电容规代替拉尼电阻规和电热偶规,提高了真空度测量的精度。(3)采用真空控制器代替传统的PID控制器,提高了PID控制精度,并扩展了控制功能,可实现双传感器自动切换和两个工艺参数同时控制。总之,通过以上改进可大幅提高短程分子蒸馏工艺的真空度控制水平,通过大量考核试验和实际应用已经证明,此解决方案成熟度很高,在全真空度范围内可轻松实现±0.5%的控制精度,如果采用更高精度的真空计,此解决方案可进一步达到±0.1%的控制精度。[align=center][/align][align=center]~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~[/align]

  • 谈谈薄膜真空计(3)

    谈谈薄膜真空计(3)

    http://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2011/10/201110211922_325615_1608408_3.jpg学习和引进国外先进核心技术,,根据我国真空设备配套测控仪表的特点,研制出的陶瓷薄膜真空计,其测量精度和稳定性已经完全可以与进口产品相媲美了。根据国内设备的习惯,控制柜上数字面板表,还是经常使用的,采用专门设计的具有真空测控特点的精密二次仪器仪表,借籍于现代智能仪表技术的科技成果,有利于提供测量的精度、分辨率、稳定性和可靠性,增加智能化的自动控制功能,(可以配接任何一种模拟量、数字量的接口,比进口的薄膜真空计更灵活、更方便)实践证明,陶瓷薄膜真空计使用到真空冷冻干燥机、真空单晶炉、气氛真空炉、真空精馏设备、真空镀膜机等设备,做真空测量和自动控制,带来极大地方便和性能提高,可以快速升级为智能型的真空应用设备。当然,也可以用到实验室、计量室作为相应的真空段的0.1级标准器,陶瓷芯片的优异性能使其年稳定度达到0.1%以上。

  • 谈谈薄膜真空计(2)

    现代真空应用技术的发展,涉及的应用范围越来越广泛、真空应用设备对仪器仪表的要求越来越高,特别是对测量精度、稳定性要求、以及自动控制性能要求也越来越高,这直接关系到真空设备的整体性能质量,关系到真空应用技术或应用工艺的应用效果,甚至于成功与否。在精细化工、真空冶炼、真空单晶炉、真空热处理、真空浸渍、真空冷冻干燥、真空绝缘处理、电真空器件、半导体材料生产、高特新材料、新能源设备等等行业中尤其特出。许多新设备、新工艺、新产品的开发之所以老是无法实现预想的技术指标和效果,往往就是因为真空测控仪表选型不当、其实际的测量控制精度无法达到设计要求所造成的。当然,薄膜真空计也不是没有缺点的,首先是价格高,国内一般是4-6千元,量限低的贵些;进口则1.6—2.5万元/只左右;其次,国内老式的薄膜规容易零漂,需要经常校正,要求高的经常校正。主要是技术陈旧,国内材料科学相对落后造成的,温度稳定性不好;还有一个量程跨度小,国内的不超过3个数量级。第三是国产规娇气,容易坏,有油污进去很难清洗,要用丙酮,清洗挽救13往往会报废,小量程的23会坏。所以,我们需要有一种具有国产价格、进口品质的、使用方便、经久耐用薄膜真空计。结合我国国情、学习国际先进的真空测量新技术,我们能够做得到的。分析国外的薄膜真空计与我们旧式国产产品的有什么不同呢?简单说一说,其核心技术一是陶瓷薄膜电容真空压力测量技术、二是现代智能仪表技术。首先是通过大规模厚膜电路(国内有些厂家还是20年前的007运放),将薄膜电容测量机构和传感器调理电路微型化,做在陶瓷基片上,另外,将智能仪表电路微型化,一次仪表和二次仪表合二为一,所以量程宽、精度高、体积小;(其典型代表如莱宝62x、英福康TCBG等等)。未完待续

  • 浅谈塑料薄膜拉力机用途及结构原理

    浅谈塑料薄膜拉力机用途及结构原理  塑料薄膜拉力机用途  塑料薄膜拉力机是专用于塑料材料力学试验的试验机,是结合电子万能试验机,拉力机而开发的全自动拉力机,计算机和触摸屏控制器都可单独试验,并实现数据保存,数据处理,数据打印,数据传输等功能,试验数据和导入EXCEL中,对试验数据进行优化处理,也可生成文本数据报告,直接打印,金属拉力机广泛用于科研院校,企业单位质检,研发部门的产品检测和产品开发试验中。  同时,塑料薄膜拉力机广泛应用于胶黏剂、橡胶、塑料、纺织物、防水材料、无纺布等非金属材料及金属丝、金属箔,金属片的力学性能试验。增加附件还可做压缩、弯曲试验。  塑料薄膜拉力机结构原理  塑料薄膜拉力机采用机电一体化设计,主要由测力传感器、变送器、微处理器、负荷驱动机构、计算机及彩色喷墨打印机构成。高精度电子调速电动机可设置无级试验速度。各集成构件间均采用插接方式联接。落地式机型,造型涂装均充分考虑了现代工业设计,人体工程学之相关原则。  计算机控制试验指令后,系统自动清零;试验结束后,自动判别断裂,夹具自动返回初始位置,可更换不同的夹具,可进行不同的试验;试验全程不换档;可任意设定试验速度,可选择试验力、试验速度、位移、应变等试验方法。单片机全程记录测试数据。提供保存、对比和追踪等功能服务可用鼠标任意找出试验曲线逐点的力值和变形数据分析,具有自动限位和超载,过流,欠压自动保护功能。  自动计算各种试验结果,配备高精度编码器,自动测量位移行程及标点间伸长量。高精度的软硬件技术及整合能力,充分体现精湛的制造工艺及灵巧的力度。

  • 高精度压强(真空度)和温度同时控制技术在光谱测量及光谱仪中应用的实施方案

    高精度压强(真空度)和温度同时控制技术在光谱测量及光谱仪中应用的实施方案

    [align=center][color=#990000][img=光谱仪压强控制,690,398]https://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2021/07/202107030808077473_8105_3384_3.png!w690x398.jpg[/img][/color][/align][color=#990000]摘要:光谱测量和光谱仪是检测监测中的重要技术手段,为了得到满意的测量精度,光谱仪要求配套高精度的压强和温度传感器、执行机构和PID控制器,并需具有适用范围广、精度高、易集成和成本低的特点。本文将针对光谱仪压强和温度控制的特点,结合上海依阳公司的创新性产品,给出高精度和高性价比的光谱测量和光谱仪温压测控方案。[/color][align=center]~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~[/align][size=18px][color=#990000]1. 问题的提出[/color][/size] 光谱测量作为定性、定量的科学分析方法,以其测量精度高、响应速度快的优势成为各种检测监测研究中的重要技术手段,但在实际应用中样品气体的压强和温度变化会对测量结果产生严重的影响,以下是光谱测量中的温压控制方面国内外所做的一些研究工作以及所表现出来的影响特征:[color=#990000](1)压强控制范围[/color] 不同的光谱测量和光谱仪对压强控制范围有着各自不同的要求,如使用气体吸收池的红外光谱仪,吸收峰的强度可以通过调整试样气体的压强(或压力)来达到,一般压强范围为0.5~60kPa。在采用可调谐二极管激光吸收光谱(TDLAS)技术测量大气中二氧化碳浓度时,就需要6~101kPa范围内的稳定压强。在X射线光谱分析仪检测器内压强的精确控制中,要使得工作气体的密度稳定来保证检测器的测量精度,一般压强控制在一个大气压附近或者更高,而激光诱导击穿光谱仪的工作压强最大可达275kPa。由此可见,光谱仪内工作气体的压强控制范围比较宽泛,一般在0.1~300kPa范围内,这基本覆盖了从真空负压到3倍大气压的4个数量级的压强范围。[color=#990000](2)压强控制精度[/color] 在光谱测试中,观察到的谱线强度与真实气体浓度之间的关系取决于气体样品的压强,所以压强控制精度直接决定了光谱测量精度。如美国Picarro公司的光谱分析仪中的压强控制精度±0.0005大气压(波动率±0.05%@1大气压)。文献[1]报道了设定压强为6.67kPa时对吸收池进行控制,经过连续四小时控制,压强波动为±3.2Pa,波动率为±0.047%。文献[2]报道了样品池内气体压强同样被控制在6.67kPa时压强长期波动幅度为7Pa,波动率为±0.047%。文献[3]报道了激光红外多通池压强控制系统的稳定性测量,目标压强设定为60Torr,在150~200s时间内最大波动为±0.04Torr,波动率为±0.067%。文献[4]专门报道了光谱测量仪器的高精度温压控制系统的设计研究,目标压强值为18.665kPa,42小时的恒压控制,最大偏差为5.33Pa,波动率为±0.014%。文献[5]介绍了X射线光谱仪中探测器的恒压控制结果,在工作气体恒压在940hPa过程中,波动小于±2hPa,波动率为±2%。文献[6]介绍了X射线光电光谱仪在0.05~30mbar压强范围内的恒压控制技术,在设定值为0.1mbar时,恒定精度可达±0.001mbar,波动率为±1%。[color=#990000](3)温度控制精度[/color] 在光谱测试中,谱线强度与真实气体浓度之间的关系还取决于气体样品的温度稳定性,而且温度的稳定性同时也会影响压强的稳定性。文献[2]报道了样品池内气体温度控制在室温(24℃)时,温度短期波动为±0.01℃,长期温漂为±0.025℃,波动率为±0.1%。文献[4]报道的光谱测量仪器的高精度温度控制系统中,温度控制在45℃,42小时内的温度波动为±0.0015℃,波动率小于±0.004%。 综上所述,由于样品气体的压强和温度变化是影响测量结果的主要因素,所以在光谱测量以及各种光谱仪中,对样品气体的压强和温度调节及控制有以下几方面的要求: (1)压强控制范围非常宽泛(0.1~300kPa),但相应的测量和控制精度则要求很高,这就对压强测量传感器、控制阀、真空泵和相应的控制器提出了很高的要求,并且这闭环控制系统中的四个组件必须相互匹配,否则很难得到满意的结果。 (2)同样,在温度的高精度控制过程中,也应选择合适的温度传感器、加热装置、电源和控制器,并在温度闭环控制系统中四者也必须相互匹配。 (3)在压强和温度这两个闭环控制系统中,都会用到高精度控制器,为了降低实验成本和光谱仪造价,希望能用一个具有2路同时PID自动控制功能的高精度控制器。 (4)针对不同的光谱测量和光谱仪,其测试结构并不相同,这就要求温压控制系统中的各个部件具有独立性,由此有利于测试装置和光谱仪结构和合理布局和集成。 总之,为了得到光谱测量的满意精度,要求配套高精度的压强和温度传感器、执行机构和PID控制器,并具有适用范围广、精度高、易集成和成本低的特点。本文将针对这些特点,结合上海依阳公司的创新性产品,给出高精度和高性价比的光谱测量和光谱仪温压测控方案。[color=#990000][size=18px]2. 光谱仪压强和温度一体化测控方案[/size]2.1. 控制模式设计(1)压强控制模式[/color] 针对光谱仪上述的压强测控范围(0.1~300kPa),最佳方案是针对具体使用的压强范围选择相应的测控模式,如图2-1所示,针对低压范围建议采用上游控制模式,针对高压范围建议采用下游测控模式,也可以采用上下游同时控制的双向控制模式。[align=center][color=#990000][img=光谱仪压强控制,690,217]https://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2021/07/202107030808325845_3021_3384_3.png!w690x217.jpg[/img][/color][/align][color=#990000][/color][align=center]图2-1 压强控制的三种模式[/align] 针对低压采用上游控制模式,可以重复发挥真空泵的抽速,使得真空腔体内的压强可以快速准确的实现恒定控制。针对高压(如1个大气压左右)采用下游控制模式,可以有效控制真空泵的抽速,使得真空腔体内的压强可以快速准确的实现恒定控制,同时还避免了进气口处的样品气体和其他工作气体的流量太大。 如果对进气流量和腔体压强有严格规定并都需要准确控制,则需要采用双向控制模式,双向控制模式可以在某一恒定压强下控制不同的进气流量,但双向控制模式需要控制器具有双向控制功能,这对控制器提出了更高的能力要求。以上三种控制模式的特点更详细介绍,请参考文献[7]。[color=#990000](2)温度控制模式[/color] 同样,温度测控模式也要根据不同的温度范围和控温精度要求进行选择,如在室温附近且控温精度较高的情况下,则需要具有加热和制冷功能的双向控制模式,只有这种模式才能保证足够高的控温精度。如果在高温范围内,也建议采用双向控制方式,即以加热为主同时辅助一定的冷却补偿,以提高控温精度和快速的温度稳定。[color=#990000]2.2. 传感器的选配[/color] 传感器的精度是保证压强和温度测控准确的关键,因此传感器的选择尤为重要。 对于上述范围的压强控制,强烈建议采用目前精度最高的薄膜电容真空计[8],这种真空计的测量精度可以达到其读数的0.2%,全量程内具有很好的线性度,非常便于连接控制器进行线性控制,并具有很高的分辨率和很小的温漂。在实际选型中,需要根据不同的压强范围选择合适量程的真空计,如对于上述0.1~300kPa的压强范围,可以选择2Torr和1000Torr两种规格的真空计,由此对相应压强量程实现准确的覆盖。 对于温度控制而言,当温度不高的范围内,强烈建议测量精度最高的热敏电阻温度传感器,较高温度时也建议采用高温型的热敏电阻或铂电阻温度传感器。如果加热温度超过了热敏电阻和铂电阻传感器的使用范围,则建议采用热电偶型温度传感器。这些温度传感器在使用前都需要进行计量校准。[color=#990000]2.3. 执行机构的选配[/color] 压强控制执行机构是决定能否实现高稳定性恒定控制的关键。如图2-2所示,强烈建议采用线性度和磁滞小的步进电机驱动的电动针阀,不建议采用磁滞和控制误差都较大的比例电磁阀。电动针阀可以布置在进气口和出气口处,也可以根据上游或下游控制模式的选择布置一个电动针阀。如果光谱仪的真空腔体庞大,电动针阀就需要更换为口径和流速更大的电控阀门,以便更快的实现压强恒定控制。详细指标可参见文献[8,9]。[align=center][color=#990000][img=电动针阀和电动调节阀,690,369]https://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2021/07/202107030808519287_4900_3384_3.png!w690x369.jpg[/img][/color][/align][color=#990000][/color][align=center]图2-2 小流量电动针阀和大流量电动阀门[/align] 温度控制的执行机构建议采用具有帕尔贴效应的半导体热电片,这种热电片具有加热制冷双向工作模式,配合高精度的热敏电阻和控制器可以实现超高精度的温度控制,非常适合光谱仪小工作腔室的控温。 如果光谱仪工作腔室较大且温度在300℃以下,建议采用具有加热制冷功能的外排式循环浴进行加热,这种循环浴同样具有加热制冷功能,可达到较高的控温精度。 如果光谱仪工作在更高温度,则建议采用电阻丝或光加热方式,同时配备一定的通风冷却装置以提高加热的热响应速度,从而保证温控的稳定性和速度。[color=#990000]2.4. 控制器的选配[/color] 控制器是实现高精度和高稳定性压强和温度测控的最终保障。在压强控制设计中,控制器需要根据所选真空计和执行机构进行选配,选配的详细介绍可参见文献[10]。根据文献的计算可得认为,如果要保证压强测控的精度,必须采用至少16位以上的A/D模数采集器。同样,温度测控的精度保证也是由模数采集器的位数决定。因此,对于光谱仪中压强和温度的控制,建议采用了目前上海依阳实业有限公司开发的精度和性价比最高,并结合了PID参数控制功能的24位A/D采集的控制器,详细内容可参见文献[11]。 按照上述的选型,最终压强和温度的测控方案如图2-3所示。[align=center][color=#990000][img=光谱仪压强和温度控制框图,690,291]https://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2021/07/202107030809355503_6326_3384_3.png!w690x291.jpg[/img][/color][/align][color=#990000][/color][align=center]图2-3 光谱仪压强和温度测控方案示意图[/align] 特别需要指出的是,上述的压强和温度控制,基本都采用了双向控制模式,而我们所开发的这款高精度控制器恰恰具有这个功能。另外,在光谱仪实际应用中,压强和温度需要同时进行控制,可以采用两台控制器分别进行控制,但相应的光谱仪整体体积增大、操作变得繁复并增加成本。而目前所建议使用的高精度控制器则是一台双通道的PID控制器,两个通道可以独立同时进行不同PID参数的控制和PID参数自整定,并且每个通道都具有双向控制功能,这有效简化了控制器并降低了仪器尺寸和成本。[size=18px][color=#990000]3. 总结[/color][/size] 综上所述,通过对光谱测量和光谱仪的压强和温度测控要求的分析,确定了详细的温压测控技术方案,并详细介绍了方案确定的依据以及相应所选部件的技术参数指标。 整个技术方案完全能满足光谱测量和光谱仪对压强和温度测控的要求,并具有测控精度高、功能强大、适用范围广、易集成和成本低的特点。除了薄膜电容真空计为进口产品之外(也可选国产真空计),方案中的所有选择部件和仪表都为国产制造。[color=#990000]4. 参考文献[/color](1)牛明生, 王贵师. 基于可调谐二极管激光技术利用小波去噪在2.008μm波段对δ13CO2的研究[J]. 物理学报, 2017(02):136-144.(2)孙明国, 马宏亮, 刘强,等. 参数主动控制的痕量气体实时在线测量系统[J]. 光学学报, 2018, v.38;No.434(05):344-350.(3)许绘香, 孔国利. 采用Ziegler-Nichols-PID算法的激光红外多通池压强控制系统研制[J]. 红外与激光工程, 2020(9).(4)周心禺, 董洋, 王坤阳,等. 用于光谱测量仪器的高精度温压控制系统设计[J]. 量子电子学报, 2020, v.37 No.194(03):14-20.(5)Elvira V H , Roteta M , A Fernández-Sotillo, et al. Design and optimization of a proportional counter for the absolute determination of low-energy x-ray emission rates[J]. Review of Scientific Instruments, 2020, 91(10):103304.(6)Kerherve G , Regoutz A , D Bentley, et al. Laboratory-based high pressure X-ray photoelectron spectroscopy: A novel and flexible reaction cell approach[J]. Review of Scientific Instruments, 2017, 88(3):033102.(7)上海依阳实业有限公司,“真空度(气压)控制:上游模式和下游模式的特点以及新技术“,知乎:https://zhuanlan.zhihu.com/p/341861844.(8)上海依阳实业有限公司,“真空压力控制装置:电动针阀(电控针型阀)”:http://www.eyoungindustry.com/2021/621/29.html.(9)上海依阳实业有限公司,“微波等离子体化学[url=https://insevent.instrument.com.cn/t/Mp]气相[/url]沉积(MPCVD)系统中真空压力控制装置的国产化替代”,知乎:https://zhuanlan.zhihu.com/p/377943078.(10)上海依阳实业有限公司,“彻底讲清如何在真空系统中实现压力和真空度的准确测量和控制”,知乎:https://zhuanlan.zhihu.com/p/343942420.(11)上海依阳实业有限公司,“高精度可编程真空压力控制器(压强控制器和温度控制器)”:http://www.eyoungindustry.com/2021/618/28.html.[align=center]=======================================================================[/align][align=center] [img=,690,345]https://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2021/07/202107030804374064_8626_3384_3.jpg!w690x345.jpg[/img][/align]

  • 板带与薄膜状态产品的动态非接触高精度激光在线测厚的方法与实现

    板带与薄膜状态产品的动态非接触高精度激光在线测厚的方法与实现

    [b]一、 概述 [/b]自从上世纪60年代激光产生以后,其高方向性和高亮度的优越性就一直吸引着人们不断探索它在各方面的应用,其中,工业生产中的非接触、在线测量是非常重要的应用领域,它可以完成许多用接触式测量手段无法完成的检测任务。普通的光学测量在大地测绘、建筑工程方面有悠久的应用历史,其中距离测量的方法就是利用基本的三角几何学。在上世纪80年代末90年代初,人们开始激光与三角测量的原理相结合,形成了激光三角测距器。它的优点是精度高,不受被测物的材料、质地、型状、反射率的限制。从白色到黑色,从金属到陶瓷、塑料都可以测量。[b]二、 激光三角测量的原理[/b]激光三角测量法是人们将激光与三角测量的原理相结合的产物,其原理如下图示:[img=,520,354]http://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2017/08/201708151451_01_2318341_3.gif[/img]它是将激光作光源,用线阵CCD作光电转换器,用玻璃透镜将被测物上的光斑聚焦成点,再成像到线阵CCD上,线阵CCD上的光电信号再移到计算机处理,从而得到距离信号。这就是激光三角测量的基本原理。[b]三、 第一代激光三角测厚仪的原理[/b]有了激光三角位移传感器,就为激光测厚仪垫定基础,其设计原理如下图所示,[img=,479,373]http://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2017/08/201708151452_01_2318341_3.jpg[/img][b][color=#333333]第一代激光测厚仪原理[/color][/b]从上图可得:厚度为:[img=,97,22]http://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2017/08/201708151519_01_2318341_3.jpg[/img][b][img=,12,23]http://bbs.instrument.com.cn/xheditor/xheditor_skin/blank.gif[/img][/b]公式中,[b]t[/b]表示厚度,[b]z[/b]是上下两个测头间的距离,[b]x[/b]是上测头到被测物上表面的距离,[b]y[/b]是下测头到被测物下表面的距离,只要[b]z[/b]是恒定的,则,上下测头测量出[b]x,y,[/b]就可以通过上面的公式算出厚度[b]t[/b],这样,用两个激光位移传感器就可以做出测厚仪。[b]四、 第一代激光三角测厚仪的误差分析[/b]1、上面的厚度公式中我们假设z是恒定的,则,在静止状态下系统误差就是上下测头的测量误差,我们令其表达式为:[img=,82,21]http://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2017/08/201708151523_01_2318341_3.jpg[/img]2、实际上,在高精度测量时,z并不是恒定的,因为,上下测头是装在U形支架上,而随着温度的变化,U形支架是会变形的,扫描宽度越宽其变形量就越大,所以,其在静止状态下的误差表达式应为:[img=,109,22]http://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2017/08/201708151523_02_2318341_3.jpg[/img],见下图示,当温度变化时。1)假若U形支架的上臂向上变形一微米,下臂向下变形一微米,则,[img=,109,22]http://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2017/08/201708151524_01_2318341_3.jpg[/img]2)假若U形支架的上臂向下变形一微米,下臂向上变形一微米,则,[img=,109,22]http://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2017/08/201708151524_02_2318341_3.jpg[/img]3)假若U形支架的上臂向上变形一微米,下臂向上变形一微米,则,[img=,109,22]http://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2017/08/201708151524_03_2318341_3.jpg[/img]4)假若U形支架的上臂向下变形一微米,下臂向上变形一微米,则,[img=,109,22]http://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2017/08/201708151525_01_2318341_3.jpg[/img]5) 假若U形支架的上下臂向其它方向变形,则,误差比较复杂。[img=,502,356]http://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2017/08/201708151500_01_2318341_3.jpg[/img]1、 上面分析是假设静止状态时的测量误差表达,而实际上激光测厚仪是要求能做到在线,动态扫描测量的,我们再来分析动态测量时的误差情况。我们知道,线阵测头的输出值是一段时间的测量结果的平均值。在动态测厚过程中,激光焦点在被测物表面扫描,由于激光散斑的原因,表面反射光强存在剧烈的起伏,导致一些采样点的信号强度过低,成为无效数据而[b][color=red]剔除[/color][/b],若单测头每次平均需m个数据,之间会剔除n个数据,则需要增加测n个数据,总数据量为m+n个,这可形象地用下图表示。[img=,224,164]http://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2017/08/201708151501_01_2318341_3.jpg[/img][img=,210,135]http://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2017/08/201708151501_02_2318341_3.jpg[/img]由于上下表面的数据是独立的,因此,上下表面数据序列中被剔除的数据也是独立的(见上图中的一个箭头表示一个剔除数据)。如果物体不动或高度不变,则剔除数据的位置没有什么影响,但当物体抖动量较大时,被剔除数据的位置对平均值的影响将立刻显现出来,例如当表面上升时(下图)[img=,265,178]http://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2017/08/201708151504_01_2318341_3.jpg[/img][img=,265,178]http://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2017/08/201708151506_01_2318341_3.jpg[/img]剔除数据的位置靠前则m个数据的平均值偏大,反之则偏小。由于上下两个测头内部对剔除数据的操作是独立的,无法进行协调,因此,物体抖动必然导致厚度测量结果的较大起伏!这种误差的统计估计如下:由上图可知,两个测头的数据错位范围为(-n,+n),处于各种错位情形的概率均等,则由概率论知,均方差为[img=,30,45]http://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2017/08/201708151526_01_2318341_3.jpg[/img]个数据,若物体移动速度为V,单次采样时间为T,则造成的上下两测头的厚度测量的概率误差为[img=,78,45]http://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2017/08/201708151527_01_2318341_3.jpg[/img],例如,若v=10mm/s, T=10ms, n=2, 则e=0.115mm!若上下测头组合仪取p个数平均,则厚度误差均方差下降为[img=,88,49]http://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2017/08/201708151527_02_2318341_3.jpg[/img],若p=20,则e=0.026mm!对于高精度测量仍然是无法容忍的!由于激光散斑是无法消除的,因此,被测物速度越大,误差越大,因此原理上,上下独立测头不适宜抖动物体的测厚![b]一、 结论[/b]从上面的分析,我们可以知道:用激光位移传感器构成的测厚仪存在着原理上的缺陷,其误差的产生都是随机的,所以,无法进行补偿,故,在高精度测量时不能满足测量要求。[b]二、 第二代激光测厚系统原理简介[/b]第二代激光三角测厚仪是重新设计发展而来,它克服了第一代由于U形支架变形、振动等导致测量精度不高,由于采用二个光电转换部件导致工作不同步而导致上下两测头的测量点不重合,及由此导致测量精度不高,测量精度不稳定等不足。第二代激光测厚仪从测量原理上做了重新设计,不再采用两个位移传感器分别测量上下测头到被测物的上下表面的距离来算出厚度,而是直接测量被测物的厚度,避免了U形支架变形、振动等导致测量误差,大大提高了测量精度,而且不怕振动,并且安装使用更简单,工作更稳定,测量精度更高(+/-0.0015mm),它无环境污染,对人无伤害,对被测物无污染无接触,同时第二代激光三角测厚仪有完整的数据输出接口,这为涂布机的日后闭环自动控制打下了基础,详见原理图[img=,619,391]http://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2017/08/201708151508_01_2318341_3.jpg[/img] [b][img=,195,20]http://bbs.instrument.com.cn/xheditor/xheditor_skin/blank.gif[/img] [color=#333333]第二代激光测厚仪原理[/color][/b]上述原理图的工作原理:上下二个激光器将激光束分别打在被测物的上下表面,形成二个光斑,无衍射光学系统将这二光斑成像到面阵CCD或DSP等光电转换部件上,则,这二个光斑在面阵CCD或DSP等光电转换部件上的光斑的像之间的距离就是被测物厚度的映射,通过图像处理技术就能算出被测物的厚度。[b] [/b]从上面的原理图可知,U形支架上安装的不是激光位移测头,而是激光器,仅作为光源用,上下激光器照射到被测物的上下表面形成上下二个光斑,将这两个光斑通过一个无衍射光学系统成像到面阵CCD上,则,这二个光斑之间的距离就是被测物的厚度,这样直接测量的是被测物的厚度,这就避免了由于U形支架的变形和上下测头的测量误差还有抖动等因素的影响,第二代系统只有一个误差,就是无衍射光学系统的测量误差,而这个误差不是随机产生的,是可以补偿的,同时我们的单镜头面阵ccd测厚仪,由于是上下光斑同时测量,若出现上下任一光斑太暗,则该组上下光斑数据作废,保证了用于厚度数据的上下光斑的一一对应性!从原理上避免了第一代测厚仪的多项误差。故,第二代激光测厚系统比第一代激光测厚系统有无比优异性能。

  • 高精度计数秤的参数有哪些?

    高精度计数秤的参数高精度计数秤型号最大称量分度值最大可读精度ACS-3-SC713kg0.05g1/60000ACS-6-SC716kg0.1g1/60000秤盘尺寸:275mm*220mm接口:DC接口,RS232接口(选配),RJ45以太网接口(选配)电源:4V/4A电子秤专用蓄电池http://www.xiangshanscale.com/uploads/sc71/sc71canshu.pnghttp://www.xiangshanscale.com/uploads/chanpinsucai/chanpinmiaoshu.png使用中航电测高精度130mm传感器,品质符合世界标准新款高精度计数秤ACS-SC71称重可读性高达1/60000精度;内部解析精度高达1/600000具有抗静电,高频干扰,读数稳定具有LCD三窗白色背光液晶显示,字幕清晰易读取计数秤ACS-SC71具有运送保护,过载保护设计高精度计数秤采用触摸式薄膜按键,容易操作,防水性能佳超低功耗,一次充电可使用180小时具有电池低电压报警功能,可降低电池过量放电损坏几率高精度计数秤ACS-SC71外壳采用ABS耐冲击塑料;秤盘采用ABS塑料载物盘和不锈钢材料托盘双盘结构,应对各种使用场合,经久耐用,使用寿命长

  • 彻底讲清如何实现各种单晶炉的0.1%超高精度真空压力控制

    彻底讲清如何实现各种单晶炉的0.1%超高精度真空压力控制

    [size=16px][color=#339999]摘要:针对晶体生长和CVD等半导体设备中对0.1%超高精度真空压力控制的要求,本文对相关专利技术进行了分析,认为采用低精度的真空度传感器、调节阀门和PID控制器,以及使用各种下游控制方法基本不太可能实现超高精度的长时间稳定控制。要满足超高精度要求,必须采用0.05%左右精度的传感器和相应精度的PID控制器,结合1s以内开合时间的高速电动针阀和电动球阀,同时还需采用上游进气控制模式。另外,本文提出的超高精度解决方案中,还创新性的提出了进气混合后的减压恒压措施,消除进气压力波动对超高精度控制的影响。[/color][/size][align=center][size=16px][img=彻底讲清如何实现各种单晶炉的0.1%超高精度真空压力控制,690,290]https://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2023/04/202304071124469579_383_3221506_3.jpg!w690x290.jpg[/img][/size][/align][size=18px][color=#339999][b]1. 问题的提出[/b][/color][/size][size=16px] 在晶体生长和CVD等半导体设备领域,普遍要求对反应腔室的真空压力进行快速和准确控制。目前许多半导体工艺设备的真空压力基本在绝对压力10~400Torr的真空度范围内,通过使用下游节流阀(电动球阀或电动蝶阀)的开度自动变化来调节抽气速率基本能达到1%以内的控制精度。但对于有些特殊晶体生长等生产工艺,往往会要求在0.1~10Torr真空度范围内进行控制,并要求实现0.1%的更高精度控制。[/size][size=16px] 最近有用户提出对现有晶体生长炉进行技术升级的要求,希望晶体炉的真空压力控制精度从当前的1%改造升级到0.1%,客户进行改造升级的依据是宁波恒普真空科技股份有限公司的低造价的压力控制系统,且技术指标是“公司研发的压力传感器和控制阀门及配套的自适应算法,可将压力稳定控制在±0.3Pa(设定压力在100~500Pa间)”。[/size][size=16px] 我们分析了宁波恒普在真空压力控制方面的两个相关专利,CN115113660A(一种通过多比例阀进行压力控制的系统及方法)和CN217231024U(一种碳化硅晶体生长炉的压力串级控制系统),认为采用所示的专利技术可能无法实现100~500Pa全量程范围内0.1%的长时间稳定的控制精度,最多只可能在个别真空点和个别时间段内勉强内达到。本文将对这两项专利所设计的控制方法进行详细技术分析说明无法达到0.1%控制精度的原因,并提出相应的解决方案。[/size][b][size=18px][color=#339999]2. 专利技术分析[/color][/size][/b][size=16px] 宁波恒普公司申报的发明专利“一种通过多比例阀进行压力控制的系统及方法”,其压力控制系统结构如图1所示,所采用的控制技术是一种真空压力动态平衡控制方法中典型的下游控制模式,即固定进气流量,通过调节排气流量实现真空压力控制。[/size][align=center][size=16px][color=#339999][b][img=01.通过双比例阀进行压力控制的系统的示意图,500,244]https://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2023/04/202304071128351485_5277_3221506_3.jpg!w690x338.jpg[/img][/b][/color][/size][/align][align=center][size=16px][color=#339999][b]图1 通过双比例阀进行压力控制的系统的示意图[/b][/color][/size][/align][size=16px] 在动态平衡法控制中,这种下游模式的特点是: (1)非常适用于10~760Torr范围内的高气压精确控制,抽气流量的变化可以很快改变真空腔体内部气压的变化,不存在滞后性,这对于高精度的高压气体控制非常重要,因此这种下游控制模式也是目前国内外绝大多数晶体炉的真空压力控制方法。 (2)并不适用于0.1~10Torr范围内低气压控制,这是因为在低气压控制过程中,抽气速率对低气压变化的影响较为缓慢,存在一定的滞后性,调节抽气速率很难实现低气压范围内的真空度高精度控制。因此,对于低气压高真空的精密控制普遍采用的是上游控制模式,即调节进气流量,利用了低气压对进气流量非常敏感的特性。 宁波恒普公司所申报的发明专利“一种通过多比例阀进行压力控制的系统及方法——CN 115113660A”,如图1所示,所采用的下游控制模式是通过分程(或粗调和细调)形式来具体实现,即通过次控制阀开度改变抽气口径大小后,再用主控制阀开度变化进行细调,本质还是为了解决抽气速率的精细化调节问题。 这种抽气速率分段调节的类似方法在国内用的比较普遍,较典型的如图2所示的浙江晶盛公司专利“一种用于碳化硅炉炉腔压力控制的控压装置——CN210089430U”,采用的就是多个分支管路进行下游模式控制,多个分支管路组合目的就是调节抽气口径大小。[/size][align=center][b][size=16px][color=#339999][img=02.下游控制整体结构示意图,500,450]https://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2023/04/202304071129101289_1324_3221506_3.jpg!w690x621.jpg[/img][/color][/size][/b][/align][align=center][b][size=16px][color=#339999]图2 下游多支路真空压力控制结构示意图[/color][/size][/b][/align][size=16px] 宁波恒普公司另一个实用新型专利CN217231024U(一种碳化硅晶体生长炉的压力串级控制系统),如图3所示,也是采用下游控制模式。[/size][align=center][b][size=16px][color=#339999][img=03.晶体生长炉的压力串级控制系统的结构示意图,450,361]https://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2023/04/202304071132344137_9996_3221506_3.jpg!w690x555.jpg[/img][/color][/size][/b][/align][align=center][b][size=16px][color=#339999]图3 下游串级控制系统结构示意图[/color][/size][/b][/align][size=16px] 在晶体生长和其他半导体工艺的真空压力控制中,国内外普遍都采用下游控制模式而很少用上游控制模式,主要原因如下:[/size][size=16px] (1)绝大多数工艺对气氛环境的要求是高气压(低真空)范围内控制,如10~500Torr(绝对压力),且控制精度能达到1%即可。这种要求,最适合的控制方法就是下游模式。[/size][size=16px] (2)绝大多数半导体工艺都需要输入多种工作气体,而且各种工作气体还要保持严格的质量和比例,所以进气控制基本都采用气体质量流量计。如果在质量和比例控制之后,再对进气流量进行控制,一是没有必要,二是会增加技术难度和设备成本。[/size][size=16px] (3)在下游控制模式中安装节流阀(电动蝶阀)比较方便,可以在真空泵和腔体之间的真空管路上安装节流阀,而且对节流阀的拆卸和清洗维护也较方便。[/size][size=16px] 国内有些厂家在下游模式中采用上述分程控制方法的动机主要是为了规避使用高速和高精度但价格相对较贵的下游节流阀(电动蝶阀),这种高速高精度下游节流阀主要是具有1秒以内的全程闭合时间,直接使用这种高速蝶阀就可以在高气压范围内实现低真空度控制。而绝大多数国产真空用电动球阀和电动蝶阀尽管价格便宜,但响应速度普遍在几十秒左右,这使得压力控制的波动性很大。所以为了使用国产慢速电动蝶阀,且保证控制精度,只能在下游管路上想办法。[/size][size=16px] 如果采用高速电动球阀或电动蝶阀,且真空计和控制器达到一定精度,则采用任何形式的下游模式控制方式都可以在低气压范围内轻松实现1%的控制精度,但无法达到0.1%的控制精度。而如果采用低速阀门和上述专利所述的控制方法,也有可能达到1%控制精度,但更是无法实现更高精度0.1%的真空压力控制。[/size][b][size=18px][color=#339999]3. 超高精度真空压力控制方法及其技术[/color][/size][/b][size=16px] 晶体生长炉的真空压力控制也是一种典型的闭环PID控制回路,回路中包括真空泵、真空计、电动阀门和PID控制器。其中真空泵提供真空源,真空计作为真空压力测量传感器,电动阀门作为执行器调节进气或出气流量,PID控制器接收传感器信号并与设定值进行比较和PID计算后输出控制信号给执行器。[/size][size=16px] 这里我们重点讨论在0.1~10Torr的低气压(高真空)范围内实现0.1%超高精度的控制方法和相关技术。依据动态平衡法控制理论以及大量的实际控制试验和成功应用经验,如果要实现上述低压范围内(0.1~10Torr)的高精度控制,必须满足以下几个条件,且缺一不可:[/size][size=16px] (1)真空泵要具备覆盖此真空度范围的抽取能力,并尽可能保持较大的抽速,由此在高温加热过程中的气体受热膨胀压力突增时,能及时抽走多余的气体。[/size][size=16px] (2)真空计和PID控制器要具有相应的测量和控制精度。[/size][size=16px] (3)采用上游控制模式,并需采用高速电动针阀自动和快速的调节进气流量大小。[/size][size=16px] 国内外晶体生长炉和半导体工艺的真空压力控制,普遍采用的是薄膜电容真空计,价格在一万元人民币左右的这种进口真空计,测量精度基本在0.25%左右。这种真空计完全可以实现0.5 ~ 1%的控制精度,但无法满足更高精度控制(如0.1%)中的测量要求,更高精度的真空度测量则需要采用0.05%以上精度的昂贵的薄膜电容真空计。[/size][size=16px] 同样,对于PID控制器,也需要相应的测量精度和控制精度。如对于0.25%精度的真空计,采用16位AD、12位DA和0.1%最小输出百分比的PID控制器,可以实现1%以内的控制精度,这在相关研究报告中进行过专门分析和报道。若要进行更高精度的控制,则在采用0.05%精度真空计基础上,还需采用24位AD、16位DA和0.01%最小输出百分比的PID控制器。[/size][size=16px] 宁波恒普公司在其官网的压力控制技术介绍中提到,采用恒普自己研发的压力传感器和控制阀门及配套的自适应算法,在绝对压力100~500Pa范围内可将国内外现有技术的±3Pa压力波动(控制精度在1%左右)提升到±0.3Pa(控制精度在0.1%左右),控制精度提高了一个数量级。我们分析认为:在绝对压力100~500Pa的低压范围内,如果不能同时满足上述的三个条件,基本不太可能实现0.1%的超高精度控制。[/size][b][size=18px][color=#339999]4. 超高精度真空压力控制技术方案[/color][/size][/b][size=16px] 对于超高精度真空压力控制解决方案,我们只关心前述条件的第二和第三点,不再涉及真空泵内容。[/size][b][color=#339999] (1)超高精度真空计的选择[/color][/b][size=16px] 目前国际上能达到0.05%测量精度的薄膜电容真空计有英福康和MKS两个品牌,如图4所示。这类超高精度的真空计都有模拟信号0~10V输出,数模转换是20位。[/size][align=center][b][size=16px][color=#339999][img=04.超高精度薄膜电容真空计,550,240]https://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2023/04/202304071130184466_8776_3221506_3.jpg!w690x302.jpg[/img][/color][/size][/b][/align][align=center][b][size=16px][color=#339999]图4 超高精度0.05%薄膜电容真空计 (a)INFICON Cube CDGsci;(b)MKS AA06A[/color][/size][/b][/align][size=16px][b][color=#339999] (2)超高精度PID控制器的选择[/color][/b] 从上述真空计指标可以看出,真空计的DAC输出是20位的0~10V模拟型号,那么真空压力控制器的数据采集精度ADC至少要20位。为此,解决方案选择了目前最高精度的工业用PID控制器,如图5所示,其中24位AD、16位DA和0.01%最小输出百分比。所选控制器具有单通道和双通道两种规格,这样可以分别用来满足不同真空度量程的控制,双通道控制器可以用来同时采集两只不同量程的真空计而分别控制进气阀和抽气阀实现真空压力全量程的覆盖控制。另外PID控制器还具有标准的RS485通讯和随机配套计算机软件。[/size][align=center][b][size=16px][color=#339999][img=05.高速电动阀门和超高精度PID调节器,650,237]https://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2023/04/202304071130375986_9640_3221506_3.jpg!w690x252.jpg[/img][/color][/size][/b][/align][align=center][b][size=16px][color=#339999]图5 超高精度PID真空压力控制器和高速电动阀门[/color][/size][/b][/align][size=16px][b][color=#339999] (3)高速电动阀门选择[/color][/b] 高速电动阀门主要包括了真空用电动针阀和电动球阀,都有极小的漏率。如图5所示,其中电动针阀用于微小进气流量的快速调节,电动球阀用于大排气流量的快速调节,它们的全程开启闭合速度都小于1s,控制电压都为0~10V模拟信号。[b][color=#339999] (4)超高精度0.1%压力控制技术方案[/color][/b] 基于上述关键部件的选择,特别是针对0.1~10Torr范围内的0.1%超高精度真空压力控制,本文提出的控制系统具体技术方案如图6所示。[/size][align=center][b][size=16px][color=#339999][img=06.超高精度真空压力控制系统结构示意图,600,325]https://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2023/04/202304071131004546_6716_3221506_3.jpg!w690x374.jpg[/img][/color][/size][/b][/align][align=center][b][size=16px][color=#339999]图6 超高精度真空压力控制系统结构示意图[/color][/size][/b][/align][size=16px] 如前所述,在0.1~760Torr的真空压力范围内,分别采用了量程分别为10Torr和1000Torr的两只超高精度真空计,并分别对应上游和下游控制模式来进行覆盖控制,真空源为真空泵。[/size][size=16px] 在10~750Torr范围内,采用下游控制模式,即控制器的第一通道用来控制电动针阀的进气开度保持固定,第二通道用来检测真空计信号,并根据真空压力设定值自动PID调节电动球阀的开度变化实现准确控制。[/size][size=16px] 在0.1~10Torr范围内,采用上游控制模式,即控制器的第二通道用来控制电动球阀的进气开度保持固定(一般为全开),第二通道用来检测真空计信号,并根据真空压力设定值自动PID调节电动针阀的开度变化实现准确控制。[/size][size=16px] 由于电动针阀调节的是总进气流量,所以在具体工艺中需要将多种工作气体先进行混合后再流经电动针阀,而且多种工作气体通过相应的气体质量流量计(MFC)来控制各种气体所占比例,然后进入混气罐。在0.1~10Torr范围内的超高精度控制中,进气压力的稳定是个关键因素。为此,解决方案中增加了一个减压恒压罐,并采用正压控制器对混合后的气体进行减压,使恒压罐内的压力略高于一个大气压且恒定不变。[/size][size=16px] 解决方案中的超高精度PID控制器具有RS485接口并采用标准的MODBUS通讯协议,可以通过配套的计算机软件直接对控制器进行各种设置和操作运行,并显示、存储和调用各种控制参数的变化曲线,这非常便于整个工艺控制过程的调试。工艺参数和过程调试完毕后,可连接PLC上位机进行简单的编程就能与工艺设备控制软件进行集成。[/size][size=16px] 综上所述,本文设计的解决方案,结合相应的超高精度和高速的传感器、电动阀门和PID控制器,能够彻底解决超高精度且长时间的真空压力控制难题,可以满足生产工艺需要。[/size][b][size=18px][color=#339999]5. 总结[/color][/size][/b][size=16px] 晶体生长和半导体材料的生产过程往往需要较长的时间,工艺过程中的真空压力控制精度必须还要考虑长时间的控制精度,仅仅某个真空度下或短时间内达到控制精度并不能保证工艺的稳定和产品质量。[/size][size=16px] 在本文的解决方案中,特别强调了一是必须采用相应高精度和高速的传感器、执行器和控制器,二是必须采用相应的上游或下游控制方式,否则,如果仅靠复杂PID控制算法根本无法通过低精度部件实现高精度控制,特别是在温度对真空压力的非规律性严重影响下更是如此,这在太多的温度和正压控制中得到过证明,也是一个常识性概念。[/size][size=16px] 对于超高精度的真空压力控制,本文创新性的提出了稳定进气压力的技术措施,其背后的工程含义也是先粗调后细调,尽可能消除外界波动对控制精度的影响,这在长时间内都要求进行超高精度稳定控制中尤为重要。[/size][size=16px] 这里需要说明的是,实现超高精度控制的代价就是昂贵的硬件装置,如超高精度的电容真空计。尽管在高速电动阀门和超高精度PID控制器上已经取得技术突破并降低了价格,但在薄膜电容真空计方面国内基本还处于空白阶段。除非在超高精度电容真空计上的国内技术取得突破,可以使得造价大幅降低,否则将不可避免使得真空压力控制系统的成本增大很多,而目前在国内还未看到这种迹象。[/size][align=center][size=16px]~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~[/size][/align]

  • 测量薄膜的紫外可见最大吸收波长的对薄膜的要求?

    测量薄膜的紫外可见最大吸收波长的对薄膜的要求?

    请问各位大侠,在测量薄膜的紫外可见最大吸收波长时,要求薄膜时透明的吗?乳白的的可以吗?我的是PET薄膜,通过不同的溶解方法再旋转涂膜得到两种完全不同的薄膜,见图,一种是乳白色不透明,一种无色透明我的实验目的是在PET薄膜中加入一种染料使其变色,以不加染料的PET薄膜作为参比,测量加染料薄膜的紫外可见最大吸收波长请问各位大侠前辈哪种才适用于我的目的呢?现在还没有做出加染料的薄膜。http://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2013/04/201304122026_435158_2341438_3.jpghttp://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2013/04/201304122026_435159_2341438_3.jpg

  • 谈谈薄膜真空计(1)

    薄膜真空计是迄今为止唯一得到公认的可作为低真空测量(0.01--100Pa)工作副标准的一种真空仪器,也是我国唯一具有法定计量校准检定规程的一种真空度计量器具(校准参照规程:Q/WHJ46-1998标准型电容薄膜真空计校准规程)电容薄膜真空计是一种绝压、全压测量的真空计,原理是把加于电容薄膜上的压力变化产生膜片间距离的变化,即产生了电容的变化,再通过鉴频器把电容变化转换成为电流或电压的变化,组成为输出信号,所以,它的测量是直接反映了真空压力的变化值,而且只与压力有关,与气体成分无关,即:薄膜真空计是一种直接测量式的、全压型的真空计。而我们的真空设备的真空度测量控制常用的真空计往往是电阻计、热偶计等等间接测量的真空计,是一种热传导型的真空测量方法,简单一点来说,就是通过测量感受气体温度的方法来间接测量气体压强(真空度),是一种类似于大家很熟悉热电阻、热电偶的测量方法,。由于测量原理上的先天不足,这类真空计的测量精度、测量稳定度是很不好的。其测量误差一般比薄膜真空计大1~2个以上数量级(误差大于30%,行业标准是50%),尤其是在低真空段,误差更大,另外,使用过电阻计、热偶计的度知道,这些仪表测量前还需要零点、满度校正,怎么能够用于在线测量控制呢?另外,遇到氢气等小质量的气体就无法测量了,如果要测,也查表换算,到底真空度是多少?猜吧。不过,它确实也有它的优点的:制造容易、价格低廉,在许多的要求较低真空设备上还普遍使用着,……用过电阻计的都领教过它的烦心。许多人抱怨花了3、4千元买到进口的真空传感器也误差大、毛病多?就是因为老外的这个价位的产品还是老的热传导测量机理的真空传感器。所以选择真空计、真空传感器、首先要看看什么原理、什么类型的,而不是数字、智能,测量机理陈旧,再怎么数字、怎么智能,也于事无补的。未完待续

  • 气象专用高精度数字压力计

    高精度压力数字压力计以其量程的灵活匹配,最大限度满足客户需求。此设备标配为单通道单模块,还可以选装大气压参考模块以模拟表压和绝压。可根据用户具体需求定制。这个特点使LPG2500特别适合用于需要对不同量程的压力装置进行数据比对的场合。应用领域:实验室,工业现场等LPG2500高精度数字压力计可测量当前压力。精确定度可达到:0.01%,解决现场测量标准,比如:实验室测量当前大气压力,达到高精度要求。解决风洞微压测量和高压风洞测量。产品特点. 精确度最高达到:0.01%FS. 支持多通道. 人性化智能设计. 支持外部通讯. 可用于差压表测试等. 多精度可选择:0.01%、0.02%、0.05%. 工作最大压力范围可订制应用客户:理化研究所、中国物理所等。服务理念:系统软件终身免费服务;定期进行用户回访;免费系统使用培训提供7X24小时服务,服务热线:13520277456选购配件l 工业级仪表箱:工业级仪表箱用于 LPG2500的运输,也可作为LPG2500空运容器。箱子由高强度抗冲击材料做成,外观为黑色,包含一个把手和一个伸缩拉杆;箱体内部专门根据LPG2500定制的高密度EVC泡沫,并且箱体内具有设备备件的储存空间。仪表箱体结实的特性和在恶劣环境的对设备的保护,非常适合成为LPG2500运输的保护箱体。l 校准证书每台LPG2500出厂时可溯源至计量院,可代送国家计量单位出具证书。

  • 泊肃叶压差法代高精度孔径测量中的压力控制解决方案

    泊肃叶压差法代高精度孔径测量中的压力控制解决方案

    [b][color=#3366ff]摘要:针对现有压力衰减法孔径测量中存在的基本概念不清和实施方法不明确等问题,本文详细介绍了压力衰减法的孔径测量基本原理,并重点介绍压差法测量中的高精度压力控制方法,为各种微小孔径和等效孔径的准确测量提供切实可行的解决方案。[/color][/b][align=center][img=压力衰减法孔径测量,550,294]https://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2022/12/202212230914562217_9430_3221506_3.jpg!w690x370.jpg[/img][/align][b][size=18px][color=#3366ff]1. 问题的提出[/color][/size][/b] 在工业生产和实验室研究中存在着大量管件内部孔径的测量需求,而且还要求具有较高的测量精度,常见的需要精密测量的几类孔径有: (1)毛细管内径。 (2)鲁尔接头或其他连接器母接头孔径。 (3)各种喷灯气孔孔径。 (4)栓环缝通道等效孔径。 (5)药用玻璃瓶或药品包装系统漏孔孔径。 通道孔径主要分为直接测量方法和间接测量方法。直接测量主要是通过精密的尺规等工具进行测量,如游标卡尺、圆锥尺、针规和塞规等,但直接测量方法并不适应于细长管和针栓环缝通道等的孔径或等效通径的测量。 间接测量法主要有光学法和流体标定法。光学法一般是利用像素为基本单位对各种形状的孔进行测量,适用于元件表面孔和裂纹的测量。但对于细长或者弯曲多变的孔径,光学法不适用。流体标定方法是一种基于压力衰减法的有效的等效通径标定方法,流体介质多以气体和液体为主,通过流量计和压力传感器分别测量流体流量和压力差。但在目前的压力衰减法中普遍存在以下几方面的问题: (1)在低于和高于一个标准大气压的负压和正压条件下,都可以采用压力衰减法进行孔径测量,但绝大多数文献和专利报道对此并没有明确的规定,正负压测试条件的使用显着非常随意和混乱。 (2)压力衰减法的核心是在被测孔径管道的两侧形成恒定压力差,并同时测量由此压差引起的流量变化,其中的恒定压力控制是建立试验条件和影响测量精度的最重要因素。对于精确的压力控制在各种文献和专利报道中很少看到,大多报道只是给出一个不完整的压力衰减法测试框图,对精确的压力控制以生成高精度的恒定压差还未见报道。 针对上述现有压力衰减法孔径测量中存在的问题,本文将详细介绍压力衰减法孔径测量的基本原理,重点介绍压差法测量中的高精度压力控制方法,为微小孔径和等效孔径的准确测量提供切实可行的解决方案。[b][size=18px][color=#3366ff]2. 压力衰减法基本原理——泊肃叶定律[/color][/size][/b] 在恒定压差条件下,在粗细均匀的水平刚性圆管中作层流流动的黏性流体,其体积流量满足如图1所示的泊肃叶(Poiseuille)公式。[align=center][img=泊肃叶定律,600,311]https://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2022/12/202212230917419388_2550_3221506_3.jpg!w690x358.jpg[/img][/align][align=center][color=#3366ff][b]图1 流体介质的泊肃叶定律[/b][/color][/align] 从泊肃叶公式中可以看出,体积流量与管孔半径的四次方成正比,孔径微小的变化都会对流量产生明显的影响。这就是压力衰减法孔径测量的依据,孔径的微小改变都会引起流量的显著变化,因此压力衰减法在孔径测量中具有很高的灵敏度,但前提是一要准确控制管道两端的压力,二是要准确测量体积流量。[b][size=18px][color=#3366ff]3. 孔径测量解决方案[/color][/size][/b] 依据泊肃叶定律,孔径测量的关键是实现准确的压力控制和流量测量。为此,本文针对高精度孔径测量提出的解决方案如图2所示。[align=center][b][color=#3366ff][img=压力衰减法孔径测量装置结构示意图,600,572]https://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2022/12/202212230918265466_3029_3221506_3.jpg!w690x658.jpg[/img][/color][/b][/align][align=center][b][color=#3366ff]图2 压力衰减法孔径测量装置结构示意图[/color][/b][/align] 如图2所示,被测孔径管件安装在两个压力腔室之间,整个装置的目的是精确控制这两个腔室的压力以形成稳定的压力差,在压力差稳定的装置下测量流进和留出两个腔室的气体流量,从而可计算得到被测孔径大小。 此孔径测量装置涉及以下几方面的主要内容: (1)此孔径测量装置采用了正压压力控制方案,这主要是因为正压控制同样可以达到很高的精度,而且,相对于负压真空环境下的测量和控制造价较低。正压控制过程中,采用纯净的高压气瓶和减压阀提供稳定的高压气源,高压气源同时供给两个压力控制阀以实现不同的正压压力控制。 (2)由于要测量进出两个腔室的气体流量,需要在两个腔室的进气口和出气口处分别安装气体质量流量计进行流量测量,因此压力控制阀无法直接对两个腔室的压力直接控制。为此,解决方案采用了串级控制方式,即在两个腔室上分别增加压力传感器,通过双通道PID压力控制器采集压力传感器信号,并两个通道分别设定不同的压力值,由此来驱动压力控制阀进行双回路的压力控制,由此实现两个腔室内的压力准确稳定在设定值上。 (3)压力控制阀是一个自带PID控制板和压力传感器的闭环压力控制装置,通过接收双通道PID压力控制器的控制信号,可以使压力控制阀出口处的压力准确恒定。压力控制阀自带泄压放气孔,由此两个压力控制阀组成的压差控制回路可使气体单向流过被测孔径管件。 (4)此解决方案中的孔径测量装置是一个对称装置,这种对称结构设计的目的是可以对被测孔径管件进行双向测试,这也是一种提高孔径测量精度的途径之一。 (5)压力控制器采用的是双通道高精度PID控制器,AD精度为24位,DA精度为16位,两个通道独立运行,可满足各种孔径精度测量中的压力控制需要。 (6)整个孔径测量装置的测量精度,除了受压力控制器精度影响之外,还会受到压力控制阀、压力传感器和气体质量流量计精度的影响,因此要针对不同的孔径测量精度要求选择合适精度的部件。 (7)由于此孔径测量装置是直接控制两个腔室的压力,所以在室温下运行时腔室温度的波动对压力变化没有影响,腔室压力控制自动会消除掉温度影响而保持腔室气压恒定。 (8)为了实现数据的自动采集和计算孔径测量结果,双通道压力控制器和两个气体质量流量计需要与计算机通讯连接(图2中并未绘出)。由此,通过计算机可设定控制压力,采集压力和流量变化曲线以监控压力和流量是否稳定,当达到稳态状态后可通过压力和流量采集数据并依据泊肃叶公式计算得到孔径测量值。[b][size=18px][color=#3366ff]4. 总结[/color][/size][/b] 综上所述,本文所提出的基于压力衰减法的孔径测量解决方案,具有很高的测量精度和广泛的适用性,整个测量过程自动运行,关键是可以满足多种形式的微小孔径测量,在替代传统塞规的前提下,是一种高精度的无损测量解决方案。特别是采用气体作为流体介质,非常适合微小尺寸(如毛细管等)和漏孔的等效口径测量。[align=center]~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~[/align]

  • 【求助】测量薄膜厚度

    我现在需要测量ITO薄膜的厚度,透明的薄膜,大概200纳米左右。用椭偏仪行不行?是不是还需要薄膜的折射率?希望各位大侠指导一下[em61] [em09]

  • 【求助】薄膜透射率测量

    测试薄膜的透射率是怎么测量的?用分光光度计测试的透射率包含基体的透射率吗?我在不同的实验室做薄膜透射率时,有的老师告诉我可以在参比池放一个空白的基板作参考,这样可以测出透射率为薄膜的透射率,有的老师告诉我不可以这样做,因为对于高反膜这样的后果是薄膜的透射率将高于1。我想问一下大家是怎么测试薄膜的透射率的!

  • 【讨论】椭偏仪测量薄膜厚度

    在si片上镀一层纳米碳膜,碳膜表面光洁如镜面,采用椭偏仪测量薄膜的厚度,测量时选择基底材料为si,将k设为0(透明薄膜,不知是否准确或透明薄膜如何定义?),根据SEM测量得到的薄膜厚度拟合得到一个n值(2.0921),采用此n值对类似情况下制备的薄膜进行厚度测量,测量得到的结果还行,基本与肉眼看到的薄膜厚度差别相当。不知此方法是否正确?1.是否能采用透明膜的测量方法测量碳膜?2.采用同一n值测量厚度是否合适?希望高手指点,谢谢!

  • 真空压力控制技术在低温恒温器高精度温度恒定中的应用

    真空压力控制技术在低温恒温器高精度温度恒定中的应用

    [color=#990000]摘要:针对低温恒温器中低温介质温度的高精度控制,本文主要介绍了低温介质减压控温方法以及气压控制精度对低温温度稳定性的影响,详细介绍了低温介质顶部气压高精度控制的电阻加热、流量控制和压力控制三种模式,以及相应的具体实施方案和细节。[/color][align=center]~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~[/align][align=left][size=18px][color=#990000]1. 引言[/color][/size][/align] 在低温恒温器中,低温介质(液氦和液氮等)温度波动产生的主要原因是沸腾的低温介质顶部气压(真空度)的变化。因此,为了实现低温介质内部的温度稳定,就需要对低温介质顶部的气压进行准确控制。 国内外针对低温恒温器的温度控制大多采用以下三种技术途径: (1)主动控制方式:在浸没于低温介质的真空腔里直接引入加热电路,利用温度计对真空腔温度的实时监测数据,与目标温度值进行比较后来控制加入到加热电路中的电流。 (2)被动控制方式:对低温介质顶部气压进行控制,使低温介质温度稳定。 (3)复合控制方式:复合了上述两种控制方式,在浸没于低温介质的真空腔里直接引入加热控制电路之外,还同时对低温介质上部的气压进行控制。 电阻加热控温方式已经是一种非常成熟的技术,本文将主要针对低温介质顶部气压控制方式,介绍气压控制精度对低温温度稳定性的影响,以及高精度气压控制的实现途径和具体方案。[align=center][img=真空度控制,690,396]https://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2021/12/202112080959307199_6660_3384_3.png!w690x396.jpg[/img][/align][align=center][color=#990000]图1 液氦饱和蒸气压与温度关系曲线[/color][/align][size=18px][color=#990000]2. 气压控制精度与温度稳定性关系[/color][/size] 以液氦为例,液氦的饱和蒸汽压与对应温度变化曲线如图1所示。 由图1可以看出,在很小的温度范围内,上述曲线可以用直线段来描述,所以可以得到4K左右的温度范围内,气压大约100Pa的波动可引起1mK左右的温度波动。由此可以认为,如果要实现1mK以下的波动,气压波动不能超过100Pa。[size=18px][color=#990000]3. 顶部气压控制的三种模式[/color][/size] 低温介质顶部气压控制一般采用三种模式:电阻加热、流量控制和压力控制。[size=16px][color=#990000]3.1 电阻加热模式[/color][/size] 在低温恒温器的恒温控制过程中,电阻加热模式是在低温介质中放置一电阻丝加热器,如图2所示,真空计检测顶部气压变化,通过PID控制器改变加热电流大小来调节和控制顶部气压,将顶部气压恒定在设定值上。从图2可以看出,电阻加热模式比较适合增加顶部气压的升温控温方式,但无法实现减压降温。[align=center][color=#990000][img=真空度控制,690,569]https://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2021/12/202112081000054776_8294_3384_3.png!w690x569.jpg[/img][/color][/align][align=center][color=#990000]图2 电阻加热模式示意图[/color][/align][size=16px][color=#990000]3.2 流量控制模式[/color][/size] 流量控制模式是一种典型的减压降温模式,如图3所示,真空泵按照一定抽速连续抽取低温恒温器来降低顶部气压,真空计、电动针阀和PID控制器构成闭环控制回路,通过电动针阀调节抽气流量使顶部气压准确恒定在设定真空度上。由此可见,流量控制模式比较适合降低顶部气压的降温控温方式,但无法实现增压升温。[align=center][color=#990000][img=真空度控制,690,504]https://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2021/12/202112081000399321_2525_3384_3.png!w690x504.jpg[/img][/color][/align][align=center][color=#990000]图3 流量控制模式示意图[/color][/align] 另外流量控制模式中,真空泵的连续抽气使得低温介质的无效耗散比较严重。[size=16px][color=#990000]3.3 压力控制模式[/color][/size] 压力控制模式是一种即可增压也可减压的控温模式,如图4所示,当采用真空泵抽气时为减压模式,当采用增压泵时为增压模式,由此可实现宽温区内温度的连续控制。所采用的调压器自带一路进气口(大气压),结合真空泵在对顶部气压进行恒压控制的同时,可有效避免低温介质的大量无效耗散。[align=center][color=#990000][img=真空度控制,690,518]https://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2021/12/202112081000533816_3012_3384_3.png!w690x518.jpg[/img][/color][/align][align=center][color=#990000]图4 压力控制模式示意图[/color][/align] 另外,这里的增压方式也可以采用低温介质中增加电加热器来实现。[size=18px][color=#990000]4. 其他实施细节[/color][/size] 在上述三种控制模式实施过程中,还需特别注意以下细节: (1)真空计的选择 真空计是测量顶部气压变化的传感器,是决定低温恒温器温度控制稳定性的关键,所以一定要选择高精度真空计。 目前高精度真空计一般为电容薄膜规,一般整体精度为0.2%。 如前所述,在液氦4K左右的恒温控制过程中,要求气压波动不超过100Pa,及±50Pa,如果对应于100kPa的气压控制,则真空计的精度要求需要高于±0.05%。由此可见,对于温度波动小于1mK的恒温控制,还需要更高精度的真空计。 (2)PID控制器的选择 在恒温控制过程中,PID控制器通过A/D转换器采集真空计的测量值,计算后再将控制信号通过D/A转换器发送给执行器(电动针阀、调压器和加热电源等)。为此,要保证能充分发挥真空计的高精度和控制的准确性,需要A/D和D/A转换器的精度越高越好,至少要16位,强烈建议选择24位高精度的PID控制器。 (3)调压器的配置 调压器是一种集成了真空压力传感器、控制器和阀门的压力控制装置,但真空压力传感器的精度远不如电容薄膜规,控制器精度也比较低。为此在使用调压器时,要选择外置控制模式,即采用电容薄膜规作为控制传感器。 另外,需要特别注意的是,调压器中控制器的A/D和D/A转换器精度较低,因此对于高精度和高稳定性的顶部气压控制而言,不建议采用控压模式,除非采用特殊订制的高精度调压器。[hr/]

  • 玻璃生产窑内压力高精度控制解决方案

    玻璃生产窑内压力高精度控制解决方案

    [align=center][img=玻璃窑炉精密压力控制解决方案,600,293]https://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2023/10/202310131721313475_1541_3221506_3.jpg!w690x338.jpg[/img][/align][size=16px][b][color=#333399]摘要:在玻璃生产中对玻璃窑炉中窑压的要求极高,通常需要控制微正压[/color][color=#333399]4.7Pa(表压),偏差控制在±0.3Pa,而窑炉压力还会受到众多因素的影响,所以实现高稳定性的熔窑压力控制具有很大难度,为此本文提出了新的解决方案对现有玻璃窑炉压力控制系统进行改进。解决方案采用不同口径双蝶阀并联结构进行排气,并通过使用高速蝶阀、高精度压力传感器和超高精度分程式压力控制器,可大幅度提高窑炉压力的控制精度和稳定性。[/color][/b][/size][align=center][size=16px][color=#333399][b]=====================[/b][/color][/size][/align][size=18px][color=#333399][b]1. 问题的提出[/b][/color][/size][size=16px] 窑炉是玻璃生产制造过程使用的重要设备之一,担负着熔化原材料、调节玻璃液气泡等缺陷。在玻璃生产中对玻璃窑炉中窑压的要求极高,通常需要控制微正压4.7Pa(表压),偏差控制在±0.3Pa,因此需要极其精确的窑压检测和灵敏准确的窑压控制。在玻璃生产中,影响窑炉压力主要有以下几方面的因素:[/size][size=16px] (1)窑炉温度需控制在上千摄氏度的高温环境才能使原材料熔制成均匀、无气泡的玻璃液,如此高温环境往往使部分原材料在窑炉熔化时易产生大量气体,导致窑炉内的玻璃液位波动大,使得窑炉内的压力不稳定,进而干扰生产工艺,影响玻璃液的品质。[/size][size=16px] (2)玻璃熔窑由于采用的热源不同,结构形式有较大差别,如火焰熔窑、电熔窑和火焰?电熔窑具有不同的结构,而且玻璃液与生产窑内部顶侧壁之间留有气体空间,受玻璃液进液量的影响,也会引起玻璃窑内气体空间的压力时常变化。[/size][size=16px] (3)在实际生产中,受外界天气变化、窑炉外部环境变化以及窑炉内部温度变化等多种的影响,导致窑炉内外的压力差产生波动,导致玻璃液位波动进而影响窑炉压力变化。[/size][size=16px] (4)此外,从玻璃窑炉中排出的烟气带有较高的热量,且国家对玻璃窑废气的环保标准越来越高,为了充分利用此部分热量和减少环境污染,达到节能减排的目的,现有的玻璃窑炉一般都连接有余热回收装置和除尘装置,这些装置对于玻璃窑炉中的压力稳定也会产生影响。[/size][size=16px] 目前,国内常用玻璃窑炉压力控制系统的典型结构如图1所示,其工作原理是通过控制器采集压力传感器与压力设定值进行比较后输出控制信号,控制信号分别驱动引风机改变功率和调节闸板开度来实现熔窑内的压力稳定。但这种引风机和闸板在排气烟道内的串联结构很难实现高稳定性的压力控制,为此本文提出了改进的解决方案,以更好实现玻璃熔窑内压力的长时间的稳定控制,并快速降低各种影响因素对压力稳定的影响。[/size][align=center][size=16px][color=#333399][b][img=现有玻璃窑炉的典型压力控制系统结构,600,333]https://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2023/10/202310131722577919_8122_3221506_3.jpg!w690x383.jpg[/img][/b][/color][/size][/align][align=center][size=16px][color=#333399][b]图1 现有玻璃窑炉的典型压力控制系统结构[/b][/color][/size][/align][size=18px][color=#333399][b]2. 解决方案[/b][/color][/size][size=16px] 改进后的解决方案将采用以下几方面的技术措施来实现窑炉压力的稳定控制:[/size][size=16px] (1)图1所示的风机和调节闸板的串联结构使得烟道内的排气速率完全受到风机和闸板两者之一的最小流量限制,很难实现既要保持正压、又要控制压力微小波动。为此,解决方案将采用如图2所示的并联结构,即在主烟道上并联一个小口径的旁路烟道,这样既能保证以较大抽速使高温下的窑炉压力快速回归至微正压附近,同时又能采用旁路的较小抽速进行精细调节使压力稳定。[/size][align=center][color=#333399][b][img=改进后的玻璃窑炉高精度压力控制系统结构,600,350]https://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2023/10/202310131724197314_7449_3221506_3.jpg!w690x403.jpg[/img][/b][/color][/align][b][/b][align=center][b][color=#333399]图2 改进后的玻璃窑炉高精度压力控制系统结构[/color][/b][/align][size=16px] (2)使风机处于全速工作状态,而在主烟道和旁路烟道上分别增加不同口径、且具有较快响应速度(1秒以内)的电动通风蝶阀。这样,通过不同口径高速蝶阀的快速开度变化,可以对窑炉压力进行快速调节并达到稳定。[/size][size=16px] (3)压力传感器的测量精度是决定玻璃窑炉内部压力稳定控制的关键要素之一,因此本解决方案采用了0.1%的高精度压力传感器,压力测量范围尽可能的小,如0~100Pa(表压)。[/size][size=16px] (4)决定窑炉压力稳定控制的另一个关键因素是压力控制器的测量精度、控制精度和控制模式,为此本解决方案选择了VPC2021系列超高精度压力控制器,其具有24位AD、16位DA和最小输出百分比为0.01%,这是目前工业用PLC根本无法实现的测控精度。另外,VPC2021系列压力控制器具有分程控制功能,可同时对两个不同口径通风蝶阀进行快速控制,且控制器同时还具有PID参数自整定功能、标准的MODBUS通讯协议和相应的计算机测控软件。[/size][size=18px][color=#333399][b]3. 总结[/b][/color][/size][size=16px] 综上所述,解决方案通过采用不同口径双蝶阀并联结构,可在排气方式上既能实现大流量排气,又能进行微小排气流量的调节,从结构上保证了窑炉压力的稳定性控制。另外,通过采用高速蝶阀、高精度压力传感器和超高精度分程式压力控制,从自动控制方面更进一步的保证了压力控制精度,比传统的PLC控制具有更好的控制精度和稳定性。[/size][size=16px][/size][align=center][size=16px][color=#333399][b]~~~~~~~~~~~~~~~[/b][/color][/size][/align]

  • 气体质量流量传感器实现空气净化高精度测量

    [color=#333333]近年来,环境污染一直都是大家关注的话题,环境污染的严重化导致了空气净化等相关市场的快速发展,而且到目前为止净化产品市场已逐渐趋于饱和状态,但是对于产品性能依然是用户最主要的选择,而在性能方面,[/color][url=http://www.isweek.cn/category_5.html]传感器[/url][color=#333333]则占据了核心地位。环保需求日益迫切,气体传感器的环境监测成为环保的迫切需求,加之传感器技术本身的不断发展,正推动环境监测有望成为物联网垂直领域中率先落地的亮点应用之一。气体传感器除了监测环境以外还广泛应用于工业、生活的各个领域,如石油、化工、钢铁、冶金、矿山、市政、医疗、食品等诸多领域。近年来,随着互联网与物联网的高速发展,气体质量流量传感器在新兴的智能家居、可穿戴设备、智能移动终端等领域的应用突飞猛进,大幅扩展了应用空间,需求量也发生数量级的改变。[/color][color=#333333][url=http://www.isweek.cn/category_12.html]气体质量流量传感器[/url]是一种常用的流量测量仪器,主要针对于空气、氮气、氢气、天然气、过氧化氢、甲烷、丁烷、氯气等进行测量。对蒸汽、氮气、二氧化碳、氢气等测量的 气体流量计的校准要求在不断增加。由于采用这些气体进行大规模校准的设施并不多,因此采用另一种流体进行校准几乎是唯一的选择,且在许多情况下是一种合理的、可替代的选择。如果流动条件可以估算出来,那么就可以在与操作条件不同的条件下对气体流量计进行校准,估算流动条件所采用的参数通常为关于该气体流量计入口直径的雷诺数。针对空气净化监测问题工釆网推出来了专为普通气体流量监测开发的产品:[url=http://www.isweek.cn/82.html]气体质量流量传感器 - FS4000[/url]。气体质量流量传感器FS4000系列是采用世界领先的微机电系统流量传感器技术和智能电子控制MEMS技术,具有灵敏度高、零点稳定度高、全量程高稳定性、高精度、优良重复性、低功耗、低压损、响应时间快等特点,不仅适用于净化空气或氮气流量监控,还可用于环境采样器(如色谱分析仪器等),其中FS4003气体质量流量传感器管道内径为3mm,成本低测量范围最大到5SLPM适用于粒子计数器和各类分析仪器。而管道内径为8mm,测量范围最大到50SLPM可用于麻醉设备、洁净气体检测,如:空气采样机,气体分析仪等。另一方面采用多种模式输出RS232/RS485/模拟电压0.5V~4.5V,用户可以随意对输出信号进行获取开发,快速的响应时间10ms同时可以实时监测瞬时流量,其中最大工作压力可达5bar,能应用到许多场合,机身质量也只有70g,方便用户做进一步开发利用。关于气体传感器的发展也将和其它传感器一样,[url=http://www.isweek.cn/category_11.html]气体传感器[/url]的发展的趋势也将是微型化、智能化和多功能化。其中纳米、薄膜技术等新材料制备技术的成功应用为气体传感器实现新功能提供了条件。利用MEMS技术帮助实现传感器尺寸小型化,进而研究多气体传感器的集成以实现多功能化。而气体传感器与数字电路的集成则将成为实现智能化的必然途径。小型化智能化的气体传感器将成为激活市场的新亮点。转载本站文章请注明出处:仪器仪表应用_传感器应用_智能硬件产品 - 工采资讯 http://news.isweek.cn/?p=4605[/color]

  • 食品快检设备如何校准高精度的传感器

    食品快检设备如何校准高精度的传感器

    [size=16px]  食品快检设备如何校准高精度的传感器  食品快检设备校准高精度的传感器的方法包括以下步骤:  准备标准溶液:选择合适的标准溶液,如已知浓度的食品样品溶液或标准物质,用于校准高精度的传感器。  插入电极:将用纯化水清洗过的电极插入标准溶液中,等待读数稳定。  定位标定:在读数稳定后,按“定位”键(此时pH指示灯慢闪烁,表明仪器在定位标定状态),使读数为该溶液当时温度下的pH值。  确认标定:按“确认”键,仪器进入测量状态,pH指示灯停止闪烁。  斜率标定(如果需要):如果标准溶液的pH值不在仪器可测范围内,需要使用斜率标定功能。将电极插入另一个标准溶液中,待读数稳定后,按“斜率”键(此时pH指示灯闪烁,表明仪器在斜率标定状态),使读数为该溶液当时温度下的pH值。然后按“确认”键,完成斜率标定。  重复标定:根据需要,可以重复以上步骤,对多个标准溶液进行标定,以验证传感器的准确性和稳定性。  数据记录与分析:记录每个标准溶液的标定结果,包括读数、温度和时间等信息。根据记录的数据进行分析,如计算误差、偏差等指标,以评估传感器的准确性和可靠性。  校准证书:根据标定结果,可以生成校准证书或报告,用于记录传感器的校准结果和性能指标。  维护与保养:定期对传感器进行维护和保养,如清洗、更换部件等,以保持其良好的性能和准确性。  需要注意的是,具体的校准方法和步骤可能会因食品快检设备的型号、品牌和用途而有所不同。因此,在进行校准时,应遵循设备说明书或相关操作规程,以确保准确性和可靠性。[img=,690,690]https://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2023/11/202311201015280285_6173_6098850_3.jpg!w690x690.jpg[/img][/size]

  • 【资料】高精度数字失真度测量仪的设计

    引言   通信系统中采用的许多算法和技术都是在线性系统的前提下研究和设计的,一定频率的信号通过这些网络后,往往会产生新的频率分量,称之为该网络的线性失真。失真度分析采取的常用方法有基波抑制法和谐波分析法两种。  基波抑制法通常用在模拟失真度测量仪中,原理是采用具有频率选择性的无源网络(如谐振电桥、双T陷波网络等)抑制基波,由信号总功率和抑制基波后的信号功率计算出失真度。理想的基波抑制器应完全滤除基波,又不衰减任何其他频率。但实际上,基波抑制器对基波衰减抑制只能达到-60 dB~-80 dB,对谐波却损耗0.5 dB~1.0 dB。这种方式的失真度仪的性能主要依赖于硬件设计,调试和校准工作烦琐,一般只能实现固定1个或几个频率的失真度测量,其测量误差随着失真度降低而加大,并且随着器件老化,电路的稳定性和可靠性降低。  谐波分析法类似于频谱分析,通常是借助数字方式的以FFF(快速傅里叶变换)为基础的算法,或者采用模拟方式的选频测量方法,从而获得基波和各次谐波的功率,计算出失真度。模拟选频方式的失真度分析仪性能高,但硬件电路复杂。数字方式的失真度分析对硬件的设计要求降低,其性能主要决定于A/D转换的精度和数字信号处理算法。仅仅采用FFT来分析失真度是远远不够的,因为测量精度与其运算量、存储空间的大小和测量速度存在明显的矛盾。 针对以上失真度测量方法的不足,本文以数字谐波分析法为基础,提出了基于DFT(离散傅里叶变换)和过零检测法的失真度分析算法,不仅可满足高精度和任意频率的测试需求,还可降低硬件设计复杂度。  1失真度算法研究  1.1算法分析  失真度定义为: http://www.vihome.com.cn/class/UploadFiles_4704/200909/2009092213540898.jpg  式中:u1,u2,…,uM分别为被测频率的基频、二次谐波、…、M次谐波分量的幅度有效值;E1,E2,…,EM为基频和谐波分量的能量,一般M=5或7。 从失真度定义来分析,要测量信号的失真度,只须设法将被测信号的基波与谐波分离,分别测出它们各自的功率或电压有效值,代入式(1)即可。  DFT在DSP中通常用于对平稳信号的频谱估计,在应用中,将输入信号截短,得到的行向量X=x(n)与一个相同长度的正弦信号W=w(n)相乘积分,可得到向量X中含有正弦信号W的分量。所以,如果向量W的频率等于失真度测量的各个频率分量和它们的正交分量,则可以计算出输入信号中包含第m次谐波的能量Em: http://www.vihome.com.cn/class/UploadFiles_4704/200909/2009092213540809.jpg  将式(2)值代人式(1)就可得到失真度值。   在工程测量中,被测信号的频率往往未知,而DFT计算时是确定的频率,所以应给W提供准确的频率,而且W的频率预测越准确,能量计算也越精确。  为了准确找到基频,对采样信号采用过零检测法来测量频率,为避免噪声干扰,设置零幅度带,每通过零幅度带即为过零一次。被测信号频率由fx=N/T得到,T为时间基准,N为T内过零点数。过零检测法测频虽准确度较高,但是在标准的时间基准T中如10 ms、0.1 s、1 s等,由于被测信号与门控信号不可能同步锁定,所以存在固有的±1量化误差。本系统中如果选用1 s做时间基准的话,实时性不够。因此综合考虑实时性、存储量、处理速度之间的关系,选择T=0.1 s作为时间基准。这时±1误差被扩大10倍,为±10 Hz。为解决±1量化误差,使用以过零测频为中心,固定带宽(30 Hz)内最大值能量搜索办法(二分法)寻找基频能量最大值,经过5~7次迭代可得到准确的基频。然后直接使用此基频得到各次谐波的准确频率,并将基频和谐波频率提供给W,使用DFT就可直接估计基频和各高次谐波能量,完成失真度计算。  1.2仿真结果分析  使用MATLAB对上述算法进行仿真。设输入信号基频为1 kHz,并在±30 Hz范围内随机变动,信噪比20 dB,采样速率为44×103次采样/s,计算到7次谐波能量,基频能量二分法搜索带宽为30 Hz。最大值搜索时,当能量变化小于0.1%时终止,序列运算长度1 024个采样点,使用平方汉宁(Hanning)窗减少频谱泄漏。按这些条件,对500次具有随机频偏和失真特性的输入信号进行算法仿真。结果如图1所示。  仿真结果表明,采用上述条件时,频率计算误差控制在1 Hz以下(见图1(a));失真度误差能控制在1%以下(见图1(b))。如果终止条件更严格,测量精度可以更高。通过仿真还发现,当基频搜索时能量变化小于0.01%时终止,失真度测量误差可小于0.1%(见图1(d))。为使失真度算法更有效率,本系统采用能量变化小于0.1%时终止。  2数字失真度测量仪硬件结构  该系统硬件结构如图2所示。测量仪主要由信号调理、低通滤波、数据采集系统、主控制器AVR单片机(Atmega64L)、DSP(数字信号处理器)等模块组成。  2.1信号调理和低通滤波模块  信号调理和低通滤波的功能是对信号的幅度进行调理和滤波。信号的输入范围是不定的,小信号信噪比较低,大信号会引起A/D转换器对信号进行限幅而失真,所以采用数控可变增益放大器对信号输出电压范围进行调整,将信号的幅度控制在A/D转换器的满幅度附近。保证A/D转换器采集到的波形数据最大值仅占A/D转换器不失真输入范围的80%。低通滤波为20 kHz低通滤波器,其0.1 dB带宽为18 kHz,能有效滤除高频信号,同时保证较好的带内平坦度。  2.2数据采集模块  作为电子测量仪器要得到高精度的测量结果,要求A/D转换器的精度必须足够高。系统采用了TI公司的24 bit工业A/D转换器ADS1271,它可以得到低的漂移、极低的量化噪声。经ADS1271采样后的数据由DOUT引脚串行输出,与TMS320C6713的多通道缓冲串口McBSP直接相连。McBSP可支持字长为24 bit的数据,可直接接收A/D转换器输出的24 bit串行数据,并自动将接收数据中的数据位调整为DSP需要的格式。A/D转换器采样速率为44×103次采样/s。A/D转换器的采样脉冲信号由DSP的定时器提供。  2.3数据处理模块  DSP模块以TMS320C6713芯片为核心。该芯片是TI公司推出的一款高性能浮点DSP,内核包含了8个功能单元,采用先进的VLIW(甚长指令字)结构,使得DSP在单周期内能够执行多条指令。在225 MHz的时钟频率下,其最高执行速度可以达到1350×106次浮点运算/s。它还集成了丰富的片内外设单元,本系统主要用到的有HPI、EDMA和定时器。  主机接口为HPI,外部主机可以直接访问内部的存储器和存储器映像存储器,TMS320C6713的HPI通过EDMA控制器实现对DSP存储空间的访问,本系统中Atmega64L是主机,可以直接配置TMS320C6713的EDMA定时器,节省TMS320C6713的查询周期。ED-MA(增强型直接存储器访问)是C621x/C671x/C64x系列DSP特有的访问方式,其启动可以由内部或外部事件触发,本系统采用外部触发。  2.4外围设备  失真度测试系统的控制和结果显示通过标准RS-232接口完成。因此该数字失真度测量仪可以作为一个独立测量模块集合在其他综合测试仪中。  2.5控制模块  主控制器使用Atmega64L单片机,完成系统的控制。DSP的处理结果由主控制器通过HPI接口获得,并缓存在内存中;当外部命令读取测试结果时,再通过RS-232接口发送出去。控制模块还完成系统的低功耗控制、DSP运行模式等控制。  3软件实现  图3是TMS320C6713芯片的软件流程图。该芯片受Atmega64L控制。Atmega64L根据RS-232接口获得指令,然后根据指令参数来控制仪器的运行。TMS320C6713可执行两种操作:一种是自动测量,首先对采集数据使用过零法粗测频率,然后把粗测频率作为参数传递给失真度测量程序,由失真度计算程序完成测量;另一种是定频测量,把Atmega64L传递来的频率参数直接传递给失真度测量程序完成失真度的测量,而不需要事先测量频率。  失真度测量程序设有一个入口参数fmiddle,以此参数为中心频率在带宽30 Hz内使用最大值搜索法找寻准确的基频频率并完成失真度计算,返回值是实际测量的基频频率、信号电平、失真度。  DSP处理完数据后,把测试结果缓存在内存中,单片机根据指令通过HPI接口读取测试结果。  4性能分析  测量速度是决定仪器实用性的重要因素。每计算一次失真度,基频能量二分法最大值搜索时一般需要5~7次迭代,每次迭代含3次向量乘法(2次乘法,2次加法),取10次迭代需要30次向量乘累加操作、生成30个W向量;剩余6次谐波计算需要6个W向量,合计36个W向量。  W向量的生成如果采用直接调用库函数,运送量太大,而

  • 【原创大赛】薄膜材料磁电阻效应实验讲义

    薄膜材料磁电阻效应实验 王立锦 编 用巨磁电阻(GMR)和各向异性磁电阻(AMR)磁性薄膜材料制作计算机硬盘读出磁头和各种弱磁传感器,已经广泛应用于信息技术、工业控制、航海航天导航等高新技术领域。通过本实验能够使同学们对磁性薄膜材料的知识和磁电子学有所了解,并由此引起对纳米磁性薄膜材料研究和应用的浓厚兴趣。本实验仪器由我校教师设计搭建,采用高精度纳伏表和数控恒流源,计算机自动采集和显示数据,具有结实牢固、操作简便等优点,适用于大专院校教学和科研使用。以下略,详细内容请看附件。

  • 高精度测量气象六要素传感器

    高精度测量气象六要素传感器

    高精度测量气象六要素传感器气象观测是一项十分严谨又相当繁琐的工作,气象六要素传感器是基础的工作之一,但却是相当重要的,因为气象六要素传感器的质量直接影响气象预报的准确程度。对一定范围内的气象状况及变化进行观察和测定,然后把观测得到的数据结果进行采集和上传,为天气预 报、气候分析及气象研究提供依据,观测工作要系统和连续 地进行,对测得的数据要及时、准确上报。气象六要素传感器服务于多种生态和自然资源环境领域,可以监测和记录气象学、水文学和土壤与建筑活动、以及人为活动对自然的影响。传感器包括但不仅限于风速、风向、太阳辐射、空气温度、水温、土壤温度、相对湿度、降水、雪深、大气压力、土壤含水量、土壤电导率,以及土壤热通量。还可测量水环境因子,和空气环境因子。气象六要素传感器可观测温度、湿度、气压、风速、风向、降水等气象要素,并可获取实景观测图像。采用4G/LoRa/WiFi多种通信方式,保证气象与实景观测数据高频次上传云端。可通过手机APP、dashboard、API接口等方式提供多种形式的气象服务。可实现多设备组网联动,提供稳定可靠的气象数据采集及预报服务。[img=气象六要素传感器,400,400]https://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2022/04/202204280917012954_9705_4136176_3.jpg!w690x690.jpg[/img]气象六要素传感器是专门为农业、水文、气象、生态考察研究等开发生产的多要素气象六要素传感器。可测量雨量、风向、风速、温度、大气压力、湿度等常规气象要素,也可根据用户需求定制其它测量要素。气象六要素传感器系统特点:具有性能稳定,检测精度高,无人值守等特点。测量精度高,无须人工参与。节能设计,可选配太阳能电池板,适合无市电地区常年使用。监测要素:环境温度、相对湿度、风速、降水量、光照强度、土壤温度、土壤墒情、水面蒸发、大气压力、风向、太阳辐射。气象站信息处理软件介绍,气象六要素传感器信息处理软件,操作简单、管理方便、集成度高、实时显示,支持数据查询、曲线查询、校正时间等极大方便用户使用,使自动气象信息管理变的方便可靠。[img=气象六要素传感器,400,400]https://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2022/04/202204280917260421_6672_4136176_3.jpg!w690x690.jpg[/img]

  • 【求助】请问如何测量多层薄膜的紫外可见吸收

    请教各位,我想测量一个不透光薄膜的光吸收,但薄膜很难与基底分离。我是利用积分球,扫描完光吸收曲线后,再扫一遍薄膜生长的基底的吸收曲线,然后将其做为背底直接扣掉,这样得到的薄膜光吸收曲线数据可以用么?不对的话,应该怎么做?或者一般大家是怎么处理类似的数据的。谢谢了

  • 求XRD测量薄膜残余应力问题

    不知道有没有用XRD测量过薄膜残余应力朋友,求指点一下,我的薄膜是TiAlN/CrN多层膜,厚度只有1um,本人采用sin2(fai)法的方法测过,但是过程由于薄膜太薄,没有薄膜的峰信息,只有基底峰,不知有没有人遇到过类似情况,求指导!!或者能告诉我北京哪里可以做这方面的测试?谢谢!!

  • 中国科大率先实现高精度量子测量术

    精度可达到纳米量级2013年04月19日 来源: 中国科技网 作者: 吴长锋 杨保国 最新发现与创新 中国科技网讯 记者从中国科大获悉,该校郭光灿院士领导的中科院量子信息重点实验室孙方稳研究组,在国际上首次利用量子统计测量技术实现不受传统光学散射极限限制的相邻发光物体的测量和分辨,其精度可以达到纳米量级。研究成果近日发表在国际权威刊物《物理评论快报》上。 如何提高测量精度,数百年来一直是科学研究的主要课题和技术发展的主要追求目标。因此,新型的测量技术不断被开发,而其中最有吸引力的就是利用量子力学基本原理实现的量子测量方法。随着量子力学的发展以及相关量子信息技术的开发和应用,量子测量一方面可以实现超过经典测量极限的高精度测量,另一方面可以实现经典方式无法完成的各种测量。 孙方稳研究组利用物体发光的量子统计属性,设计并实验实现了不受经典光学散射极限限制的量子统计测量技术,其精度可达纳米量级。实验中,他们用氮原子取代金刚石材料中的一个碳原子,与近邻的空穴形成氮—空穴色心——一种极其微小的发光体。然后,他们巧妙地利用简单的光学收集装置,通过探测色心所发出的光子数,基于它们的量子统计属性,成功实现了两个相距8.5纳米的氮—空穴色心独立成像和分辨,同时测量了每个色心的结构,测量精度达2.4纳米。如果通过增加收集光子数,可以把精度提高到1纳米以内。实验中所需的光路简单,测量系统稳定,不受量子消相干效应的影响。 量子统计测量技术除了适用于相邻物体的光学成像,还可以测量和分辨发光体的其他光学属性,如发光寿命、波长等。同时,该测量技术可实时测量近邻物体的动力学演化以及它们之间的相互作用,为实现进一步的量子信息技术提供了新的测量技术,也将在化学、材料、生物医学等方向得到应用。(记者吴长锋 通讯员杨保国) 《科技日报》(2013-04-19 一版)

  • 高精度测厚仪哪个好

    在选择高精度测厚仪这样大型的机械设备时,往往都通过比较做出选择,知名品牌也是参考的一点,但是设备的质量也尤为重要。大成精密高精度测厚仪就符合这两点的厂家,在国内来说,他们做的是相当不错的,自主研发生产,质量高,得到了得到了消费者的大力认可,下面我们就来介绍一下,它好在哪些方面吧:   1、操作简单方便  简单方便的设备仪器不管是谁,都会非常喜欢的。如果设备仪器的操作比较繁琐或是需要专业人员来操作。厂家就会考虑很多方面,一来操作繁琐要对工作人员进行一系列的培训,二来请来的专业人员所需要的成本就会有所上升,利益就会相应减少。高精度测厚仪操作十分简单方便,这是厂家选择他们的其中一个理由。  2、能连接数据进行打印  测厚仪有电脑连接接口,在使用的时候可以购买相关软件,从而实现对测两次数据的储存打印,而且相关的软件还能够对测量数据进行统一,用专业的方式显示出来,从而让我们更加简单的了解测量数据机器所具有的特点。  http://www.dcprecision.cn/Uploads/201601/56a1a0aa23fb3.jpg  3、采用国外进口的优质元件  专业的测厚仪传感器部件通常采用的都是国外进口的优质元件,这些优质传感器元件能够让测厚仪的测厚分辨率比普通测厚仪增加很多,这种仪器对于零点一微米的距离都能精准的测量。然而测厚仪里面的优质传动元件也是确保测厚仪工作稳定性和准确性的重要因素。  激光测厚仪是近年来开发出的高科技实用型设备,是用于热轧生产线上实时在线式连续测量成材厚度的非接触式测量设备。它有效地改善了工作环境,具有测量准确、精度高、实用性好、安全可靠、无辐射、非接触式测量等人工测量及其它测量方法无法比拟的优点,并为轧制钢材厚度控制提供了准确的信息,从而提高了生产效率和产品质量,降低了劳动强度。  使用大成精密激光测厚仪以来,具不完全统计,因板厚误差造成的废品率下降了50%以上,创经济效益近千万元,受到各级部门和工作人员的肯定与赞赏。

  • 高精度涂层测厚仪的测量原理

    [url=http://www.dscr.com.cn/show.asp?id=175]涂层测厚仪[/url]是一种常用的检测仪器,具有测量误差小、可靠性高、稳定性好、操作简便等特点,被广泛用于制造业、金属加工业、化工业等领域中。特曾测厚仪的原理是什么呢?下面小编就来具体介绍一下,希望可以帮助到大家。  磁感应测量原理  采用磁感应原理时,利用从测头经过非铁磁覆层而流入铁磁基体的磁通的大小,来测定覆层厚度。也可以测定与之对应的磁阻的大小,来表示其覆层厚度。覆层越厚,则磁阻越大,磁通越小。利用磁感应原理的测厚仪,原则上可以有导磁基体上的非导磁覆层厚度。一般要求基材导磁率在500以上。如果覆层材料也有磁性,则要求与基材的导磁率之差足够大(如钢上镀镍)。当软芯上绕着线圈的测头放在被测样本上时,仪器自动输出测试电流或测试信号。早期的产品采用指针式表头,测量感应电动势的大小,仪器将该信号放大后来指示覆层厚度。近年来的电路设计引入稳频、锁相、温度补偿等地新技术,利用磁阻来调制测量信号。还采用专利设计的集成电路,引入微机,使测量精度和重现性有了大幅度的提高(几乎达一个数量级)。现代的磁感应测厚仪,分辨率达到0.1um,允许误差达1%,量程达10mm。  磁性原理测厚仪可应用来精确测量钢铁表面的油漆层,瓷、搪瓷防护层,塑料、橡胶覆层,包括镍铬在内的各种有色金属电镀层,以及化工石油待业的各种防腐涂层。  电涡流测量原理  高频交流信号在测头线圈中产生电磁场,测头靠近导体时,就在其中形成涡流。测头离导电基体愈近,则涡流愈大,反射阻抗也愈大。这个反馈作用量表征了测头与导电基体之间距离的大小,也就是导电基体上非导电覆层厚度的大小。由于这类测头专门测量非铁磁金属基材上的覆层厚度,所以通常称之为非磁性测头。非磁性测头采用高频材料做线圈铁芯,例如铂镍合金或其它新材料。与磁感应原理比较,主要区别是测头不同,信号的频率不同,信号的大小、标度关系不同。与磁感应测厚仪一样,涡流测厚仪也达到了分辨率0.1um,允许误差1%,量程10mm的高水平。  采用电涡流原理的测厚仪,原则上对所有导电体上的非导电体覆层均可测量,如航天航空器表面、车辆、家电、铝合金门窗及其它铝制品表面的漆,塑料涂层及阳极氧化膜。覆层材料有一定的导电性,通过校准同样也可测量,但要求两者的导电率之比至少相差3-5倍(如铜上镀铬)。虽然钢铁基体亦为导电体,但这类任务还是采用磁性原理测量较为合适。  迪斯凯瑞GT-100高精度涂层测厚仪可无损地直接测量磁性材料(如钢、铁、合金和硬磁性钢)等物体表面上的非磁性覆盖层厚度(如:油漆、塑料,陶瓷,橡胶,铜,锌、铝、铬、铜等)。非磁性金属基体上非导电覆盖层的厚度(如铜、铝、锌、锡等基底上的珐琅、橡胶、油漆镀层)。

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