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随着生产和科学技术的发展,对电测技术提出了更高的要求,一般的电工指示仪表、已不能满足某些测量的需要。数字式仪表、晶体管电压表等电子测量仪器具有高精确度、高灵敏度、高速度以及易于实现自动化等优点,因此得到了迅速的发展和广泛的应用。数字式仪表是利用半导体脉冲数字电路自动地将被测量数值用数字形式直接显示出来的一种电子仪表。 和电工指示仪表相比,数字仪表有以下的优点: (1)准确度高,如六位数字电压表测直流电压的误差可低于10—s数量级。 (2)灵敏高度,如积分式数字电压表的分辨率可达1微伏。 (3)测量速度快,一秒内可测多次,有些数字电压表可达每秒几万次。 (4)输入阻抗高、仪表功耗小。如数字电压表的基本量程的输入阻抗提高达2500兆欧。而消耗功率只有4×10 瓦,这是一般指示仪表根本达不到的。 (5)读数方便,没有读数误差这是由于测量结果直接用数字给出,所以不会由于使用者读数时站立角度不同而产生视差。数字仪表的缺点是:由于采用了大量的电子元件和其它部件,所以结构比较复杂,成本也较高。但是由于大规模集成电路的发展,现已有可能制造出价格低廉的数字式仪表。不同数字仪表的工作原理和测试功能是各不相同的,但都是由模拟一数字变换系统(简称模/数变换或A/D变换)和计数系统两部分组成。模拟一数字变换系统的作用是将被测的模拟量,如电压、电阻等变换为数字量,即将被测信号变换成与之成比例的脉冲参量,而计数系统的作用是对转换成的数字量进行计数和显示。由于数字仪表具有以上特点,它主要应用于:精密测量;对大批生产的精密指示仪表进行刻度与校验;对大量生产的元件进行分选;远距离测量;生产过程自动检测系统和控制等方面。常用的数字仪表有计数器、数字频率表、数字电压表、数字相位表和数字功率表等。
最近有朋友对导热系数测试方法如何选择想进行一些讨论,这里就我们在导热系数测试中的经验,以及导热系数测试设备研制和测试方法研究中的体会谈一些感受,欢迎大家批评指正。 材料的导热系数一般采用两类测试方法,一类是稳态法,主要包括护热板法、护热板热流计法和护热式圆筒法等;另一是非稳态法,主要包括激光脉冲法、热线法、热探针法和平面热源法等。这些方法国内外都有相应的测试标准,是比较成熟和经典测试方法。 对于稳态护热板法和激光脉冲法来说,这两种测试方法基本上属于互补性关系,即分别覆盖不同导热系数范围的测量。通常,稳态法的导热系数测试范围为0.005~1 W/mK;非稳态激光脉冲法的导热系数测试范围为1~400 W/mK。在满足测试条件的前提下,稳态法的测量精度可以达到±3%以内,激光脉冲法的测量精度可以达到±5%以内。 材料的导热系数一般采用两类测试方法,一类是稳态法,主要包括护热板法、护热板热流计法和护热式圆筒法等;另一是非稳态法,主要包括激光脉冲法、热线法、热探针法和平面热源法等。这些方法国内外都有相应的测试标准,是比较成熟和经典测试方法。 低导热材料一般泛指导热系数在0.1~1W/mK 范围的隔热材料。这类材料由于导热系数低常被用作工程隔热材料,如各种玻璃钢类材料、树脂基类复合材料和陶瓷材料等。在这类低导热材料的导热系数测量中,测试方法的选择常常容易出现偏差,很多测量机构由于只有激光脉冲法测试设备,而就用激光脉冲法测量这类低导热材料,测量结果往往出现比稳态法准确测量值低15%~20%的现象。采用氟塑料(导热系数0.2 W/mK 左右)和纯聚酰亚氨树脂材料Vespel SP1(导热系数0.4W/mK 左右),用稳态法和瞬态激光脉冲法进行的比对试验也证明激光脉冲法的测试结果确实偏低。有些材料研制机构也利用这种现象来证明研制的材料达到了验收标准,这样很容易误导材料设计和使用部门的正常使用。 对于低导热材料的测试,造成激光脉冲法测量结果总是要低于稳态法测量结果的主要原因是由测量装置的固有因素造成,主要体现在以下两个方面:一、激光脉冲法测量装置的影响 激光脉冲法测试设备的试样支架,一般都是采用导热系数较低的陶瓷材料做成,其目的是在固定试样的同时尽可能减少传导热损失,以保证激光脉冲加热试样后,试样内的热流沿着试样厚度方向以一维形式传递。如果被测试样的导热系数小于1W/mK,基本上与陶瓷支架相近,这样必然会引起较大的侧面热失,破坏一维传热模型。如图 1 所示,侧面热损会使得试样背面的最大温升Tm 降低,从而造成较大的测量误差。而这些热损情况在稳态测量方法中不会出现。 如图 1 所示,采用激光脉冲法测量材料热扩散时,导热系数越大,背面温升达到一半最高点的时间t0.5 越短,背面温升采集时间10t0.5 也越短。一般金属材料背面温升达到一般最大值的时间t0.5 大约在50 毫秒以内,而对低热导率材料,背面温升达到一半最大值时间t0.5 就需要上百毫秒以上,同时总的采集时间10t0.5 也将相应的增大很多,如此长的传热时间,必然会引起强烈的侧面热损。http://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2015/03/201503202143_539038_3384_3.png图1 激光脉冲法典型背面温升曲线 激光脉冲法一般都是采用间接测量方式获得被测材料的导热系数,即激光脉冲法测量材料的热扩散率,然后与其它方法测得的密度和比热容数据相乘后得到被测材料的导热系数。这样得到的导热系数数据势必会叠加上其它方法测量误差,特别是比热容的测试误差一般较大。这样获得的导热系数测量精度就势必要比稳态法直接测量的热导率误差偏大。二、激光脉冲法试验参数的影响 如图 1 所示,激光脉冲法在测试过程中,试样在激光脉冲加热后,试样背面温升快速升高,最大温升也仅1 ~ 5℃之间。但对于低导热材料,由于材料导热系数比较低,要使背面温度达到可探测的幅度很困难。为了解决背面温升的可探测性,必须通过两种途径:一是采用很薄的试样,约为1mm 厚,否则很难探测到有效信号;二是在采用薄试样的同时增大激光脉冲的能量,也就是提高脉冲加热试样的功率,使得试样前表面达到更高的温度。这两种途径都会对低导热材料的测量结果带来影响: (1)低导热材料多为复合材料,密度一般都很小。激光脉冲法的试样直径(10mm ~ 12mm)本来就很小,如果试样厚度再很薄,对于复合材料来说很难具有代表性。并且密度分布的不均匀,会使得测量结果的离散性比较大。而稳态法测量所用的试样一般较大,代表性强。 (2)激光脉冲法认为激光脉冲加热试样前表面时,前表面热量的吸收层相比试样总体厚度越小越好。而一般低导热材料的热分解温度和熔点较低,高功率脉冲激光很容易使得试样表面产生高温加热而带来化学反应,反应层厚度相比试样总体厚度较大,破坏了激光脉冲法测试模型的要求,带来测量结果的不真实性。而在稳态法测量过程中,测试过程中的温度变化都严格控制在被测材料热分解温度点以下,就是为了避免热分解现象的产生带来测量结果的不真实性。 (3)一般导热系数测量过程都带有温度变化和一定的温度梯度。激光脉冲法测量如果在静止气氛中进行,背面温升的变化会受到辐射和对流的影响。所以,激光脉冲法在测量过程中,一般需要抽真空测试,以消除对流影响。而对一般复合材料来说,密度越低,在真空下发生真空质量损失的现象也越强烈。如果被测材料密度较低,真空质量损失会使得试样厚度和质量发生变化,如果再加上激光脉冲加热更会加剧质量损失过程,对测量结果带来影响。 (4)由于低密度材料内部容易存在着空隙和气孔,如果在真空中测量这类材料,真空环境将严重的改变试样内部的传热方式,基本上不再有对流传热。因此真空下测量的热导率会比在常压大气环境的测量值明显偏低。而稳态法测试设备绝大多数是在常压大气下进行,通过特别的护热装置使得在试样外部不存在温度梯度以消除对流,传热现象只发生在试样内部,因此稳态法测量结果代表的是常压大气环境下材料的热导率。个别变真空稳态法测量装置,也是专门用来测量评价材料在不同真空度下的热导率,以用于准确表征材料在不同真空度下的隔热性能。 因此,对于低导热材料热导率的测量,如果条件允许,尽量采用稳态测量方法,并明确试验条件,建议不采用激光脉冲法测量低导热材料热导率。 目前在国内的军工系统中都普遍采用稳态的保护热流计法导热系数测定仪来进行树脂基复合材料的导热系数测试,并已经做为工艺考核标准。多数采用的是美国TA公司的MODEL 2022导热仪,圆片状试样直径有1英寸(25.4mm)和2英寸(50.8mm)两种规格,最高测试温度为300℃。同时,美国TA公司的MODEL 2022导热仪也是该公司的主流产品,由此也可以看出这种稳态测试方法的应用十分广泛。
[b]导读:[/b]中智科仪(北京)科技有限公司最近成功自主研发出STC810八通道数字延迟脉冲发生器,该产品以10ps延迟精度和35ps超低抖动性能脱颖而出,打破了国外技术垄断,为我国高端科研仪器自主创新树立了里程碑。STC810拥有8个独立高精度延时通道,采用了软件、触屏和旋钮操控模式相结合,同时配备多功能接口以适应多元化需求。这一技术突破填补了国内关键设备空白,极大提振了我国自主创新信心。STC810的成功为我国科技自主发展树立了榜样,鼓舞着更多企业积极从事科技创新,共同推动我国科研装备产业向更高层次迈进。[b]正文:[/b]在当前信息化、智能化社会中,精准的时间和信号控制技术作为众多高科技领域发展的基石,在通信、雷达探测、医学成像等重要应用中发挥着不可或缺的作用。然而,在我国市场上,高端数字延时脉冲发生器这一关键设备长期以来被美国厂家的数字延迟脉冲发生器所主导。虽然国内部分企业也投入研发同类型产品,但在核心技术指标上,如延时精度与外触发抖动等方面仍难以达到与该厂家相媲美的水平。然而,为打破国际垄断局面,实现高端数字仪器设备国产化替代的目标,中智科仪(北京)科技有限公司的研发团队历经艰辛攻关,成功推出了自主研发的台式数字延迟脉冲发生器——STC810。这款专为科研工作者精心打造的产品,在性能和人机交互体验方面都取得了显著的进展。中智科仪自主研发的STC810八通道数字延迟脉冲发生器,内置八个独立可调延时输出通道,使用户能够轻松灵活地调节延迟时间、脉冲宽度以及频率等多种参数,以满足多元化应用场景需求。在核心性能方面,STC810以卓越的10ps延时精度挑战,同时将外触发抖动降低至35ps,达到了国际一流水准,充分体现了我国在该领域的自主研发实力和技术进步。STC810摒弃了传统的数码管显示模式,采用了先进的彩色触摸屏界面设计,大大提升了操作便捷性和直观性,使得实验过程中的参数设置更为高效、准确。通过自主研发的智能软件控制系统,STC810进一步简化了实验操作流程,无论是调整延迟、设置脉冲宽度还是频率,都能迅速响应,从而极大地提高了科研工作的效率。值得一提的是,STC810还具备分频处理功能,能在外部触发模式下实现70纳秒内的超短内置延迟,并支持低至0.25V的触发阈值,兼容上升沿和下降沿触发,同时适应高阻抗和低阻抗环境下的稳定运行。通过多功能输出端口的设计,确保了STC810能够在各种复杂的应用场景下发挥出色作用,真正实现了与国际标准比肩的精准同步延时能力。为了全面剖析“STC810”八通道数字延迟脉冲发生器的研发历程、技术创新及市场前景,我们特意与中智科仪(北京)科技有限公司的研发部负责人进行了一场深度对话,共同探讨了国产同类产品目前所遭遇的挑战以及蕴含的发展机遇。通过深入挖掘“STC810”的研发故事及其关键技术突破,我们揭示了这款产品如何成功应对国际竞争压力,实现对高端市场的突破,并为我国科研领域的自主可控提供了强有力的支撑,同时也展示了国产科学仪器在追求卓越性能与便捷操控上的不懈努力与创新成果。[b][color=#ff0000]以下视频链接是与研发负责人探讨STC810数字延迟发生器发展历程与背后故事的对话:[/color][/b][color=#ff6428][/color][align=center][img]https://5-img.bokecc.com/comimage/D9180EE599D5BD46/2024-02-26/80AAE928A6F7E3C83F35109F9F77F2A8-1.jpg[/img][/align][back=url(&][/back][font=Arial, Helvetica, sans-serif][size=12px][color=#ffffff]00:00[/color][/size][/font][font=Arial, Helvetica, sans-serif][size=12px][color=#ffffff]/[/color][/size][/font][font=Arial, Helvetica, sans-serif][size=12px][color=#ffffff]05:50[/color][/size][/font][back=url(&]B[/back][font=web][size=24px][color=#ffffff]T[/color][/size][/font][size=12px][color=#dddddd][back=rgba(51, 51, 51, 0.5)]高清[/back][/color][/size][size=12px][color=#dddddd][back=rgba(51, 51, 51, 0.5)]正常[/back][/color][/size][font=&]以下链接是华中科技大学强电磁工程与新技术国家重点实验室借助中智科仪STC810数字延迟脉冲发生器用于等离子体诊断的时序系统控制的应用分享的文章:[/font][url=https://www.cis-systems.com/newsinfo/6601160.html]STC810数字延迟脉冲发生器用于等离子体诊断的时序系统控制-中智科仪(北京)科技有限公司 (cis-systems.com)[/url][font=&]以下链接是上海交通大学航空航天学院光学精细成像实验室借助中智科仪STC810数字延迟脉冲发生器用于测试激光器触发与火焰动态拍摄的应用分享的文章:[/font][url=https://www.cis-systems.com/newsinfo/6795239.html]STC810八通道数字延迟脉冲发生器用于激光同步触发与火焰动态拍摄-中智科仪(北京)科技有限公司 (cis-systems.com)[/url][b]结论[/b]:通过深入听取研发工程师对STC810数字延迟脉冲发生器从最初构思到最终实现的全程回顾,以及分享的产品在开发过程中所遭遇的各种技术难关及其克服经历,结合当前我国高端设备自主研发所面临的挑战与机遇,我们有充分理由认为,国产数字延迟脉冲发生器未来的发展路径将尤为强调核心技术的自主突破、市场疆域的有力拓展和应用领域的深层次挖掘,具体体现在以下几个核心层面:1. 核心技术自主可控: 持续投入研发,提升脉冲产生、精确延时等关键技术的自主研发能力,实现核心部件和整机系统的全面自主可控。2. 高性能产品持续创新: 瞄准国际先进水平,研制更高精度、更稳定、更具灵活性和智能化的新型数字延迟脉冲发生器产品,满足不同行业领域对精密时序控制的高端需求。3. 应用场景不断拓宽: 不断探索并进入新的应用场景,如量子计算、超快激光、高速通信、粒子加速器等领域,提供定制化解决方案和服务。4. 市场竞争力增强: 通过技术创新与品质升级,提高国产设备在国内外市场的份额和影响力,积极参与国际竞争,树立国产品牌形象。5. 产学研深度融合: 加强与高校、科研院所及产业界的协同合作,推动科技成果快速转化,共同构建完善的产业链条,支撑行业的长远健康发展。[来源:仪器信息网] 未经授权不得转载[align=right][/align]