凸轮走刀仪

[B][center]作者:anping nemoium [/center][/B]绪：anping老师又提供了一种新的波长扫描机构---凸轮机构，原来的贴名---[B]正弦机构[/B]就不合适了，所以此帖就作为波长扫描机构有关资料的整理贴，大家讨论一下。最后，感谢anping老师的帮助。[color=#00008B][B]关键词[/B]: [/color]波长扫描机构 正弦机构 余割机构 凸轮机构 波长扫描机构 光栅方程[size=4][B]正文[/B][/size] [color=#6495ED][B] 波长扫描机构介绍[/B][/color] 波长扫描机构用于将分光系统分离出来的单色光依序输出并显示其波长值。[B]对波长扫描机构的要求是：使输出光束的波长按线性变化，以获得波长坐标为均匀刻度的谱图。[/B] 常用的波长扫描机构有凸轮机构、正弦机构、余割机构等。扫描机构与光栅座连接，可使光栅工作面绕其中心轴转动。一.正弦机构介绍(一)正弦机构简介 正弦机构是波长扫描机构的一种。 [B]正弦机构能令与单色光衍射角正弦成正比的波长输出读数变成简单的线性。[/B]目前多数[url=https://insevent.instrument.com.cn/t/Wp][color=#3333ff]原子吸收光谱仪[/color][/url]器的波长扫描使用正弦机构。 正弦机构是[B]机械系统中杠杆传动[/B]中的一种。正弦机构具有精密度和可靠性高的特点。[color=#00008B][B]（二）正弦机构图示[/B][/color][B]正弦机构的实物图[/B] 图1是上海精科的AA320的背部图。[center][img]http://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2009/01/200901132122_128796_1786353_3.gif[/img][/center][center]图1-a[/center][center][img]http://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2009/01/200901212234_130115_1786353_3.jpg[/img] [/center][center]图1-b anping老师提供[/center]注：图1-b并不是图1-a的内部图。正弦尺的结构示意图如图2、3.[center][img]http://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2009/01/200901132122_128797_1786353_3.gif[/img][/center][center]图2[/center][center][img]http://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2009/01/200901132122_128798_1786353_3.gif[/img][/center][center]图3-a[/center][center][img]http://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2009/01/200901212235_130116_1786353_3.jpg[/img] [/center][center]图3-b anping老师提供[/center][color=#6495ED][B]（三）正弦机构的工作原理[/B][/color] 如图3-a，光栅平面转动中心与一被称为正弦尺的金属杆的A端连接，杆的B端装有滚动轴承， 正弦尺的A点到B点距离，即光栅平面转动中心与轴承转动中心间距离，设为L。滚动轴承靠近丝母C的端面，当精密丝杆转动时，使螺母沿丝杆移动，X值（丝母沿丝杆移动的距离）变化，最终推动正弦杆带着光栅绕其中心轴转动，从而AB线和CA线间的夹角即光栅的衍射角β随之改变。以图1-b为例来说明：波长马达通过传动皮带驱动精密丝杆转动，丝杆带动滑块移动，由于正弦臂杆是靠在滑块上的，所以正弦臂杆也跟着转动，从而带动光栅转动。 [color=#00008B][B]（四）波长的线性化[/B][/color] 图3-a的简化图如图4。为了便于说明，以下的说明基于李特洛型光栅单色器或者闪耀光栅。[center][img]http://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2009/01/200901132122_128799_1786353_3.gif[/img][/center][center]图4[/center] [B]光栅型单色器依据的原理是光栅方程 mλ=d（sinα+sinβ）。[/B] [B]光栅方程[/B] [color=#DC143C] mλ=d（sinα+sinβ）[/color] m为光谱级次，λ为衍射光波长，d光栅常数，α为入射角，β为衍射角。 入射角α和衍射角β的正负号规定为：衍射光和入射光在法线的同一侧时，入射角和衍射角同号，否则异号。 m=0为零级光，零级光两侧均有光谱，m0的为正级光谱，m0的为负级光谱。光栅方程mλ=d（sinα+sinβ），可以写成 mλ = 2 * d * sin[(α+β)/2] * cos[(α-β)/2] 式1-1设计单色器系统以使上式简化，对于正弦机构，设计机构，使 （α-β）为一常数。 [color=#6495ED][B]对于李特洛型光栅单色器或者闪耀光栅，衍射角β和入射角α相等，即α=β。[/B][/color][center][img]http://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2009/01/200901132123_128800_1786353_3.gif[/img][/center][center]图5[/center] 式1-1简化为： [center] mλ=2d（sinβ） 式1-2[/center] 根据图4可以看出， [center]sinβ = X / L 式1-3[/center] 得 [center]mλ = 2d（X/L） 式1-4[/center] 对于一定的光谱级次m和固定的正弦杆长度L；对于固定的光栅，d固定。 可以看到 [color=#00008B][center]λ = KX 式1-5[/center][/color] [color=#DC143C] 衍射波长λ和丝母沿丝杆移动的距离X成正比。[/color]这意味着波长随丝杆转动而线性变化，从而使波长读数值呈线性变化成为可能，如图1-b, 7.5nm/周，波长被线性化了。 现代仪器一般采用精密步进电机驱动丝杆，如图1-b，步进电机转动的角度由微处理器计算，这样也就可以算出相应的波长。 参考文献：1. [url=https://insevent.instrument.com.cn/t/Wp][color=#3333ff]原子吸收光谱仪[/color][/url] 章诒学 何华焜 陈江韩2. 光学原理与应用 廖延彪3. 精密机械设计 徐峰4. WGD-8A多功能光栅光谱仪结构和原理5. 上海精科AA320使用说明书6. 光谱仪器原理 后记：现在想想以前看见别的师傅在做[url=https://insevent.instrument.com.cn/t/Wp][color=#3333ff]原子吸收[/color][/url]波长校正时，调节正弦尺，用游标卡尺量距离，我想是确定光栅的初始角度。如图1-b中的12.667,用游标卡尺就是确定这个距离。有了这个距离，仪器在初始化时，可以确定各个波长时光栅要转过的角度，如图1-b左下角表格。为了确定波长和角度的关系，必须有个参考位置，参考位置可以是零级光或者闪耀波长处，有了参考位置，由于光路、光学组件固定，光谱图中各个波长的间距是可以计算出来的。当然，前提是必须找到参考位置，仪器驱动步进电机必须在某个步数内找到零级光或者闪耀处，用游标卡尺量就是使光栅的初始角度能使仪器在指定步数内找到零级光或闪耀处。另附分光光度计723的波长自动定位原理。[center][img]http://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2009/01/200901141807_128919_1786353_3.gif[/img][/center][center]图6[/center]注，由于723中未采用正弦机构，所以，723计算机输出与波长成正弦关系的脉冲步进数。[center][img]http://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2009/01/200901141807_128920_1786353_3.gif[/img][/center][center]图7[/center][size=3][B]二.凸轮机构介绍[/B][/size][color=#6495ED][B]（一）凸轮机构简介[/B][/color] 作为一种机械构件，凸轮机构的特点是：只要选择合适的凸轮轮廓曲线，就可以使从动件（这里可以简单理解为光栅）的位移、速度、加速度严格的按照预订的规律变化，而机构却比较简单紧凑。 尤其在主动件（驱动凸轮机构）作连续运动，而从动件必须做重复往复运动时，用凸轮机构实现预定的运动规律最简单。[color=#6495ED][B]（二）凸轮机构示意图[/B][/color][center][img]http://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2009/01/200901201936_129997_1786353_3.gif[/img][/center][center]图8 凸轮机构简视图[/center][center][img]http://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2009/01/200901201940_129999_1786353_3.gif[/img][/center][center]图9 凸轮波长扫描机构未加注释 anping老师提供[/center][center][img]http://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2009/01/200901201941_130000_1786353_3.gif[/img][/center][center]图10 凸轮波长扫描机构加了注释 anping老师提供[/center]图10中的光电断续器一般由发光二极管和光敏三极管组成，这样，当凸轮旋转时，挡光板不断的遮住光，微处理器就可以检测到一串脉冲串了，就是图中所说的pulse。如图中的，0~200nm，355pulse ，可能是指凸轮转到200nm时，光电断续器输出355个脉冲。200nm~900nm,3500pulse，就是输出3500个脉冲了。图中的,cam : 0.2nm/nm 、4.800 pulse(one rotation) ，其中 0.2nm/nm不知道什么意思。是凸轮曲线每走1nm,波长变化0.2nm吗？？ 4.800pulse是不是应该为4800pulse？？是说凸轮转动一圈（one rotation）光电断续器输出4800个脉冲？？Gear ratio :1/6就是指，大小齿轮的齿轮数比。[center][img]http://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2009/01/200901201941_130001_1786353_3.gif[/img][/center][center]图11 凸轮机构实物图 anping老师提供[/center]具体的凸轮机构的波长线性方法，请参考《光谱仪器原理》这个附件的第211页。[size=3][B]三.余割机构介绍[/B][/size]待整理.......

一北京瑞利VIS-722N近紫外分光光度计，波长不能调节，即使调到670多纳米，仍输出的是紫光。打开外盖（见下图）仔细观察发现：http://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2012/05/201205040259_364851_1626275_3.jpg在400多纳米时压轮能压在凸轮上随波长调节，带动光栅的轴使光栅转动改变波长。当波长调节盘波长调到大于400多纳米时，压轮脱离了凸轮，不能带动光栅的轴使光栅转动改变波长。我感觉到是拉住压轮的弹簧弹力不足所致，因为现场无法找到合适的弹簧，为应急将原弹簧去掉几圈装上后，问题得到解决，且经检定被除数检分光光度计合格。

高压恒流泵如何实现高压恒流高压恒流泵是高效液相色谱中的一大核心部件，在高效液相色谱发展和应用中起着非常重要的作用。它的主要特点就是高压、恒流，也就是它能在很高的背压下提供平稳的流速，在色谱分离技术中提供一个高压稳定的动力，为实现高效、高压、高准确度、高灵敏度的分离检测系统奠定了基础。高压恒流泵在高效及超高效液相色谱中起着不可或缺的作用，那它究竟是怎么实现高压恒流的呢？下面静听一一分解。首先来看看高压恒流泵的运行情况。http://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2014/12/201412142013_527141_2498430_3.pnghttp://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2014/12/201412142013_527142_2498430_3.png 现在的高压恒流泵大多采用电机带动凸轮，凸轮推动柱塞杆做往复式活塞运动，由单向阀控制吸液和上液，从而达到泵的功能。这有几点关键的地方需注意。1.凸轮很重要，在这个运动过程中起着非常重要的作用，它可以把圆周运动转化为直线运动，并且是匀速运动。液相发展早期用的是偏心轮，效果不理想。当然凸轮也是偏心轮的一种，但由于它的性能优于早期的偏心轮，现在独立给它命名凸轮。2.驱动、控制电路也是这个过程中的一个关键点。由于凸轮等关键部件加工、设计或安装等某个环节产生的误差，导致高压恒流泵系统供液不稳定，从而可以通过程序调整电机转速来调整泵流速，使之趋于稳定，这个技术也被很多人称之为电子脉动补偿技术（电子抑制驱动技术）。3.双柱塞往复结构。单柱塞结构无论怎么完美，它都是间歇式的，很难实现稳定效果。双柱塞或多柱塞结构柱塞运动过程中可以相互补充，实现稳流效果相对容易的多。由于多柱塞结构结构相当复杂，造价很高，所以很少被应用。双柱塞往复运动结构现在被广泛应用，它分为双柱塞并联式和双柱塞串联式两种。4.柱塞运动方式也是一个比较重要的环节。这个环节把握不好有可能会缩短柱塞杆、密封圈等部件的寿命，也经常可能会导致系统漏液。5.单向阀、密封圈、柱塞杆等关键部件的性能和质量也很重要，没有这些部件性能的保证，泵系统很有可能会产生复杂多样的不稳定因素，影响稳流效果。6.如果泵系统流速不稳定，通过改变其它方式或是难度大或是费用高，很多厂家选择了在系统中加入一个压力（流速）脉动阻尼器，来消解流速波动。 高压实现起来相对简单，只要控制某些关键件性能和质量，比如凸轮等相关部件硬度，密封圈、柱塞杆、单向阀的性能及质量（一定是能耐高压的），实现起来一般不会有大的问题，当然稳定、合理机构及设计也不必不可少的。http://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2014/12/201412142027_527153_2498430_3.png高压恒流泵整个系统涉及到的技术很多，有些也很精密、高端，但为了达到高压、恒流目的，每个细节都不可小视，都得认真对待。凸轮技术尤为关键，现在大家大多采用阿基米德螺线原理（方程）或是阿基米德螺线原理推导出的新公式设计加工而成。这个技术深不可测，回味无穷，应用很广，这也成为每个生产厂家研究和攻克的重点。http://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2014/12/201412142015_527143_2498430_3.png http://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2014/12/201412142016_527146_2498430_3.pnghttp://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2014/12/201412142016_527147_2498430_3.pnghttp://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2014/12/201412142016_527144_2498430_3.pnghttp://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2014/12/201412142016_527145_2498430_3.png下面是一些关于阿基米德螺线的知识，可供参考。http://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2014/12/201412142020_527148_2498430_3.pnghttp://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2014/12/201412142020_527149_2498430_3.pnghttp://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2014/12/201412142020_527150_2498430_3.pnghttp://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2014/12/201412142021_527151_2498430_3.png另外电子脉动补偿技术也是非常理想的一种技术，实现起来也相对简单。它是通过改变凸轮转速来实现恒流，只要凸轮走出的原始流速数据准确，就可以计算出一条相反的拟合曲线，把这条拟合曲线数据输入控制驱动程序中即可。http://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2014/12/201412142037_527154_2498430_3.png高压恒流泵是一较复杂的设备，涉及到的技术点较多，需研究和注意的地方也较多，但这都不是问题，只要我们抓住设备和技术的核心点，抓住每一个细节，相信再难的问题也不是问题，相信我们一定能研究和生产出高压恒流泵，超高压超恒流泵等等。以上是本人的一点小小见识，希望能给同仁们一点帮助。

[img=,690,452]https://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2022/07/202207120821198847_6229_1614716_3.jpg!w690x452.jpg[/img][img=,216,456]https://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2022/07/202207120821201679_8782_1614716_3.jpg!w690x1456.jpg[/img]这台仪器这个泵为啥要设计成凸轮推动+弹簧往复啊，是曲杆连接太占空间了吗？昨天我一打开里面全是两个金属轮子动摩擦下来的铁屑，都把凸轮的活动空间堵死了。凸轮都要磨成圆轮了