测量仪器（共12篇）
测量仪器 篇1
摘要：电子测量仪器在我国科技进步、国民教育、经济建设以及国防工程等领域发挥着巨大作用。论述了国产电子测量仪器发展的过去与现状, 并在分析发展过程中存在问题的基础上, 指出其当前发展的机遇与挑战。最后给出当今世界电子测量仪器发展趋势以及我国电子测量仪器发展的建议和对策。
关键词：电子测量仪器,VXI总线,LXI总线,模块化,数字化,虚拟化
二次世界大战以来, 随着科学技术进步, 特别是电子技术的发展, 电子测量技术成为了一门独立的专业, 电子仪器也已成为一个独立的产业。新中国成立后, 国家十分重视电子工业, 并十分重视电子测量仪器的发展。经过50多年的努力, 已形成一个较完整的电子仪器产业体系, 为我国科技进步、科学教育、经济建设及国防工程等做出了重要贡献。
近年来, 国际IT企业、汽车制造业等纷纷将生产基地移向中国。另外, 我国通信、广播电视等事业也有了巨大发展, 从而带动了国内电子仪器需求大幅增长。随着国家信息产业规模进一步扩大, 以及军队、企业、学校的需求, 电子仪器更新换代也在不断加快, 电子测量仪器产业将具有良好前景。因此, 对国产电子测量仪器发展状况及趋势的讨论与研究具有十分重要的意义。
1 国内电子测量仪器发展的过去与现状
我国电子测量仪器大致经历了“模拟式-数字式-智能式、程控式”的发展历程[1]。20世纪50年代, 新中国第一个五年计划在重点发展电子产业中就规划了电子测量仪器。经过50多年的发展, 我国不但具有一个较为完整的电子仪器产业体系, 还有一大批电子测量技术人才。最近几年, 随着世界高新技术的不断发展, 我国电子测量仪器在一些重大科技领域取得了突破性进展, 主要表现在以下几个方面[2,3]:
(1) 调制域分析仪研究成功。调制域测试技术是20世纪末出现的十分重要且技术难度很高的一门新兴测试技术, 它是用来测量输入信号随时间变化的频率值, 所产生的显示图形代表信号调制域, 是信号频率值与时间的关系。这种方法非常适合测量定时信号, 相位编码信号或频率编码信号, 必将对众多测试问题的解决做出突出贡献。
(2) VXI总线技术取得重大进展。VXI总线技术是二十世纪末出现的一种新的母线技术。它将VME总线和GPIB结合起来构成一个新的行业标准接口母线, 是一个完全开放的适应多厂家仪器产品 (模块、插卡式) 的行业标准。这种总线技术具有便携性、测试速度高、适应性和灵活性强、价格适中以及有利于充分发挥计算机作用的优点。我国经过几年的探索, 已在这一领域取得较大进展, 并在若干方面实现了具体应用。
(3) 微波毫米波矢量网络分析仪开发成功。矢量分析仪能同时获得被测对象的幅度、相位和群时延特性, 成为现代电子装备必备的、关键的测试设备。另外, 它还在非线性、大功率网络的测试和分析中发挥着重要作用。国产矢量分析仪的研制成功, 使我国掌握了多种以矢量分析仪为核心的自动测量技术和自动测试系统。
(4) 电子测量仪器向毫米波推进。众多民用和军用电子装备都在向毫米波发展, 特别是在军事方面, 其发展更为迅速。近几年, 我们十分重视电子仪器向毫米波发展。我国最近研制完成的AV3615三毫米S参数测试装置及校准件, 与主机一起可以进行三毫米波段的幅度和相位精确测量;频谱仪的毫米波扩频模块与该所研制的高性能频谱分析仪一起组成系统可实现9 kHz～110 GHz 频段的频谱分析;毫米波功率计探头系列与主机一起实现了微波/毫米波功率的直接测量。
(5) 通信测量仪器水平达到新的高度。通信产业的发展十分迅速, 为适应通信产业的发展, 我国加快发展通信电子测量仪器。近年来研制成功的误码测试仪、数字传输/数据通信分析仪、七号信令测试仪、数字微波通信测试仪等产品都达到了20世纪末国际先进水平。
(6) 数字化仪器迅速发展。近几年, 数字化仪器在迅速发展, 我国也在不断研制并推出各种新型数字化仪器, 譬如数字示波器、数字调制装置、数字化函数/任意波形发生器、数字化频率计数器等众多产品。
2 我国电子测量仪器发展过程中存在的问题
电子测量仪器在国民经济、国计民生、国防、科研生产、教育等领域中都发挥着非常重要的作用。在经历了一段时间的发展之后, 我国的电子测量技术和仪器水平虽然取得一些进步, 但是由于种种原因, 国产电子仪器在发展过程中还存在一些问题[4]。
(1) 我国电子测量仪器的可靠性和外观设计存在一定问题。
在电子仪器用户的概念里, 国产电子仪器可靠性差, 经常修理不但影响工作, 而且费时费力。在近几年有所改进, 但与国外仪器仍然有差距。针对这一问题, 可以在装配仪器时采用贴装技术提高可靠性。
仪器造型美观对于国产电子仪器来说仍然是个大问题。现在国内主要是仿制国外产品外观, 这就牵涉到知识产权的问题。因此, 在进行仪器设计的时候要注意仪器的外观设计, 讲究美观。
(2) 自行设计才是成功之路。
在过去, 由于多方面原因, 我国的电子测量仪器以仿制为主。从长远发展来看, 仿制并不是一件不好的事, 关键要看怎么去仿。对于技术难度大的产品来说, 仿制也是促进电子测量仪器进步的一种重要手段, 要仿制就必须老老实实去仿, 要解剖, 要分析, 只有仿好了, 成了产品了, 才能去想改进。一般情况下, 边仿边改进很难成功。
我国电子测量技术及其产业的水平已经有很大提高, 基本从过去跟着国外走的状况到自行开发设计的局面, 电子测量仪器开发设计人员应该结合用户的实际需要和要求去改进, 并可以创新, 设计出具有自主知识产权的产品, 推进我国电子测量仪器的发展。
(3) 测量仪器人才培养观念应该转变。
过去, 我国的测量仪器人才培养主要集中在开发设计人员, 但是在仪器用户中有大批使用仪器的工程师, 有必要对他们进行培训, 使他们懂得测量方法, 使用测量仪器, 了解仪器发展动态方向。这样, 才能有利于先进电子仪器的推广和我国电子测量仪器行业的发展与进步。
据调研, 目前我国60%以上的高档仪器用户没有充分了解仪器性能, 使得这些高档仪器的很多功能没有被利用起来, 更是很少利用仪器进行二次应用开发, 对资源是一种浪费。另外, 由于信息闭塞, 对新技术不太了解, 不少用户提出购买过时仪器。因此, 对仪器用户的培训非常重要, 可以通过仪器行业媒体大力宣传推广新产品, 新技术。
(4) 科研成果没有迅速转化为批量生产。
虽然我国电子测量仪器产业走入低谷, 高档仪器长期需要进口, 但我国高校、研究所电子测量的科研成果累累, 令人遗憾的是这些成果中有许多没有转化成大批量的产品生产。例如中国电子科技集团公司第41研究所的每个系列产品在世界同行业都算得上是中高档产品, 但是所占市场份额太少, 其主要原因就是科研成果产业化问题。科研成果产业化从技术上来说仍有诸如结构设计、工艺加工、调试、生产、市场等课题需要去做。再则就是转化合作的关系问题, 要平等互利, 这些不仅要靠法制去解决, 更加需要电子测量仪器相关人员改变传统的理念。
3 国产电子测量仪器发展的机遇与挑战
随着科学技术的不断发展, 新产品新技术日新月异, 对电子测量仪器提出很多新需求, 由于测量仪器的先导作用, 所有电子技术的应用热点都会成为测量测试技术的生长点, 国内仪器企业研制并成功向市场推出了大量新技术、新型仪器产品, 适应市场需要。同时, 以新型产业发展为契机带动电子仪器产业发展。数字电视、新一代移动通信和下一代互联网等新兴产业、新的生产工艺和技术要求也为仪器发展创造了新的发展机遇。目前, 我国制造业发达、服务业兴旺, 各种电器产品的研制生产维修服务、各种用户需求都用到越来越多、划分细致的各种电子测量仪器, 市场前景乐观、产品开发大有作为。
目前, 虽然国产电子测量仪器发展面临着前所未有的机遇, 但是由于多种原因, 使得在这一行业发展过程中还存在着许许多多的挑战。为此, 需要在以下几个方面积极采取措施, 推进我国仪器产业发展[5]:
(1) 提倡国内电子仪器企业与科研院所、高校合作;
(2) 重视基础技术的研发、基础件的加工制造, 不断提高仪器的稳定性和可靠性;
(3) 仪器企业应以满足用户需求为目标, 开发出能够最大限度满足用户需求的产品, 并提供系统工程配套服务;
(4) 加强对国外先进技术的跟踪研究, 及时掌握技术的发展趋势和动态, 借鉴国外先进技术, 缩小与国际先进水平差距。
4 电子测量仪器发展趋势
随着科学技术和工业生产的发展, 测量范围日益扩大, 测量任务越来越复杂, 测量工作量随之加大, 对测量精度和速度的要求也越来越高。在实际测量中, 不仅要求连续实时显示, 而且要求实时处理大量的测试数据。传统仪器很难满足这些要求, 这就迫使仪器朝着数字化、智能化、多功能、小型化、模块化、虚拟化、标准化和开放型方向发展[1,6,7,8,9,10], 随着技术进步和应用领域的扩大, 这种演进的趋势也在明显加强。因此出现了以计算机或微处理器为核心, 将检测技术、自动控制技术、通信技术和网络技术等技术完美地结合起来的现代电子测量仪器 (系统) 。它主要有以下几种类型:
(1) 以通用微处理器为核心构成的智能化电子仪器。智能仪器又称为灵巧仪器 (Smart Instrument) , 它是将人工智能的理论、方法和技术应用于仪器, 使其具有类似人的智能特性或功能的仪器。它的硬件组成通常包括微处理器与存储器、键盘开关与显示输出、测试功能模块或测试信号源、总线与标准接口等部分。
(2) 以通用微型计算机为基础构成的个人仪器系统。个人仪器 (Personal Instrument) 系统将若干仪器的测试功能模块并联接入个人计算机 (PC) 的内部总线, 借助于测试软件, 各仪器模块与计算机灵活地结合起来, 实现计算机辅助测试 (CAT) 、程控操作、数据采集和运算处理, 以及多种方式输出测试结果。其硬件由个人计算机、多个测试功能模块及接口、仪用标准接口等组成。
(3) 以通用计算机为核心, 以国际上标准化的仪器接口总线为基础, 由可程控的通用电子仪器构成的现代自动测试系统。所谓自动测试系统 (Automatic Test System, ATS) , 就是在计算机的控制和管理下, 很少需要人工参与, 由各种测量仪器对电量、非电量进行自动测量、数据处理, 并以显示、打印等适当的方式给出测量结果的系统。自动测试系统的组成包括控制器、程控仪器设备、总线与接口、测试软件、被测对象5部分。
(4) 以通用计算机 (PC) 为基础建立的可编程虚拟仪器。虚拟仪器 (Virtual Instrument, VI) 是指以通用计算机作为核心的硬件平台, 配以相应测试功能的硬件作为信号输入/输出接口, 利用仪器软件开发平台在计算机的屏幕上虚拟出仪器的面板和相应的功能, 通过鼠标或键盘操作的仪器。
5 结 语
经过50多年从无到有的发展历程, 我国的电子测量仪器产业已形成一个完备的产业体系。但国产电子测量仪器在发展过程中还存在一些问题, 在对其发展现状进行分析基础上, 指出了当前我国电子测量仪器发展的机遇与挑战。
另外, 随着社会信息化程度不断加强, 测量需求也在不断改变, 例如测量范围不断扩大, 测量精度要求越来越高, 要求测量数据实时化处理等。为了满足这些改变的用户需求, 我国电子仪器工程师不断地在原有电子测量技术及仪器水平的基础上改革创新, 赶追世界先进水平, 使得国产电子测量仪器向以计算机为基础的功能越来越多, 处理信息量越来越大, 应用领域越来越广泛的现代电子测量仪器方向发展。
总之, 经过广大电子测量仪器人员的共同努力, 我国电子技术和电子产业水平有很大提高。目前与国外相比虽然还有些差距, 但已经基本改变过去跟着国外走的状况。针对这一情况, 还应该在研究国外电子测量仪器发展趋势的同时, 深入到我国仪器用户中去, 了解他们的需求, 研制出适合我国国情的电子测量仪器, 推进国产电子测量仪器向国际先进水平迈进。
参考文献
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测量仪器 篇2
一、保管、维护制度
1、测量仪器设备应由专人维护和保管，并建立仪器台账，并根据仪器使用和检定情况及时更新。
2、测量仪器贮存必须保持干燥，通风良好，做好防晒、防潮、防震、防腐，防压工作。
3、在夏天和车里，保证温度在一定仪器正常使用温度范围内，未经许可的人员禁止接触仪器。
4、测量仪器使用实行登记制度，使用前领用人必须在确认仪器及设备完好后才能签字领取，使用后确保仪器及设备状态完好后，才能入库存放。
5、各种测量仪器使用前后必须做好清洁保养，保持仪器外观干净。
6、测量仪器及通信用的电子设备等，使用前后要开箱检查电量，以防电量不足影响测量作业。
二、自检与检定制度
1、测量仪器及设备根据使用情况，要定期对测量仪器自检，例如水准仪i角检验，全站仪校正及常规检验、对中杆圆水准气泡等。
2、测量仪器必须按相关规定要求定期检定，严禁使用不在检定有效期内的测量仪器及工具。
3、经检定合格的仪器要贴有检定合格标识，标识上要标明仪器型号和有效期起止日。
4、对于检定不合格的测量仪器及设备，要停止使用并要有相应的标识。
5、对于未取得检定合格报告及检定不合格的仪器及设备严禁带入施工现场。
三、测量仪器及设备操作规定
1、仪器开箱前，应将仪器箱平放在地上，严禁手提或怀抱仪器开箱，以免仪器在开箱时落地损坏，开箱后应注意看清楚仪器在箱中安放的状态，用完后按原样 放回。
2、测量仪器在箱中取出前，应松开各制动螺旋，提取仪器时，要用手托住仪器的基座，别一手握持支架，将仪器轻轻取出，严禁用手提望远镜和横轴。
3、测量仪器应安置在地势平坦，施工干扰小的位置，安置时要注意脚架是否可靠，确认后方可松手
4、仪器开箱使用时应当观察仪器的角螺旋位置、电量状态、轻转望远镜等，以检测仪器工作状态是否异常。
5、观测结束后应将脚螺旋和制动、微动螺旋退回到正常位置，仪器使用时要轻拿轻放。
6、全站仪、水准仪等测量仪器禁止将望远镜直接对准太阳，以免伤害眼睛和损害测量仪器。
7、在强烈阳光、雨天或潮湿环境下作业，必须配备遮阳伞。
8、测量作业时，作业人员禁止离开测量仪器及设备，确保仪器安全。
四、测量仪器及设备超期、损坏、丢失、报废、封存制度
1、测量仪器及设备严禁超期使用，超出有效期的要及时送至相关计量部门进行检定，检定合格后方可使用，如果不能及时送检的必须贴不合格标识贴，封存处理。
2、测量仪器及设备在作业时损坏不能自己修复的，要按照公司相关规定送到生产厂家或有修理资质的单位进行修理，修好后要需要送检的，要送 到国家计量检定部门进行检定，检定合格后方可进场使用。
3、测量仪器及设备丢失后，要及时上报，并及时补充相关的测量仪器及设备，以防影响施工测量作业。
4、对于测量仪器老化、机械损伤无法修复的测量仪器及设备要申请报废，并及时与公司测量仪器管理部门补充。
近年来齿轮测量仪器的发展 篇3
关键词：齿轮测量仪 测量 精度 误差
中图分类号：TG86 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2015）05（c）-0241-01
伴随我国经济迅猛发展，齿轮测量行业也在与时俱进，新的发展为齿轮测量带来了新的挑战，但是同时也为齿轮测量带来了新的机遇。
一般来讲齿轮测量仪器的组成部分是主机、传感器、测量探头、测量滑板数控驱动系统、电气装置以及电脑等关键部分组成。随着科技的进步，齿轮测量仪器的关键部件越来越趋向标准化、精密化、产业化，越来越多的关于齿轮测量技术被不断发明、革新以顺应时代的要求。
1 CNC齿轮测量中心
齿轮测量仪器生产开发商很早以前就特别重视齿轮测量中心的发展与研究，最初形成产品是在90年代，并逐步被人们认识。CNC齿轮测量中心是结合先进的电脑技术与数控技术与数控技术共同研制出来的，在整个齿轮测量仪器发展过程中有着举足轻重的作用。CNC测量中心实际上是一个圆坐标测量机，一般情况下用于简单的几何精密度测量，同时也适用于齿轮整体误差的测量。
我国的齿轮测量中心在近些年也有了新的发展，可是在一起的紧密度与准确度上还有着相当大的进步空间，尤其是在软件开发、故障诊断方面与国际先进水平相比较还相对落后。其实齿轮测量仪器生产商也早就注意到了这一点，所以早早达成共识，结合高等院校共同研制，提高国产齿轮测量仪器的核心竞争力，越来越多地占领了国内生产、销售市场，国产齿轮测量中心发展空间一片大好。
2 齿轮啮合检查仪
（1）类似齿轮单面啮合滚动点扫描测量仪这种这类测量仪器在国得到了大力的开发与生产，此种齿轮测量仪器特别适合机动车生产现场质量工艺监控。目前成都工具研究所研发的CNC蜗杆式齿轮整体误差测量仪得到了国内试产的认可并有部分还销往了国外。原因是它有着测量信息全面、丰富的特点，它的测量原理是应用跳牙磨薄测量蜗杆与北侧齿轮呎和啮合，对齿轮的齿面进行滚动点扫面测量。德国最近推出了一款uRM齿轮误差滚动扫描测量仪，它的测量原理与我国齿轮整体误差测量技术相同，它使用了高精密的圆光栅用作角度传感器，测量原件是由特殊的测量齿轮组成的，该生产产品已经在德国汽车生产过程中得到了充分的应用。成都工具研究所生产的 CSZ500A、B型锥齿轮整体误差测量仪，是采用滚动点扫描测量技术在锥齿轮测量上的典型。测量锥齿轮的齿廓、齿向测量棱线的制作，采用了自行车的专利技术。仪器测量重复性可以达到一定标准，可测量锥齿轮的齿形、齿向、齿距偏差，齿面形貌偏差，切向综合偏差以及接触区。测量时间取决于大小锥齿轮齿数，通常5～10 min。（2）随着计算机以及数控技术的普遍应用齿轮双面啮合检查仪在技术上也有了突飞猛进的进步，各项功能都有了质的变化。我国哈尔滨量具刃具厂生产的智能双面啮合齿轮测量仪配有专用笔记本电脑以及专用传感器、电动机和数据采集器，可以对齿轮的径向综合偏差、径向跳动进行测量，并且可以对齿轮的毛刺、轻伤等等较小缺陷进行有效判定。信息化技术的普遍应用为办公用品、相机、玩具等小型齿轮甚至所料齿轮的生产带来巨大的生产空间。在零三的上海展览会上大家第一次见到了由日本生产的齿轮双面啮合检查仪，具介绍TF—40NC是世界上第一台CNC齿轮双面啮合检查仪，它除了具有零点自动校准、显示大、误差小的特点更重要的是它可以对测量齿轮的振动进行自动补差。（3）齿轮副传动精度检查仪、齿轮滚动检验机都可以认为是齿轮单面啮合检查仪，在它的内部有高精密的圆光栅，可以准确测量锥齿轮、圆齿轮的切向综合偏差，并对齿轮加速时的三维、齿面接触点进行有效分析，评定齿轮的质量。
3 齿轮在线测量分选机
测量分析被广泛应用于汽车齿轮质量的检测中，由英国与美国生产的齿轮在线自动分选机是一种改良双面啮合在线检测分选机这种仪器不仅可以有效测量齿轮综合偏差、厚度、以及毛边等较小缺陷，更重要的是它独有的二维齿向测量机构可以准确测量齿向偏差、齿向锥度偏差。这种仪器合适在汽车生产现场检测汽车齿轮的质量，仪器配备不同的工具夹具，可以对内外齿轮、轴 齿、盘齿进行有效测量，配备的软件处理器可以齿轮生产流程进行有效监督。并且它具有故障修复功能。世界有许多汽车生产厂都配备这种仪器。
4 激光齿轮测量仪
近些年日本报道了大量的关于机关齿轮测量仪器的文章。日本大阪精机近年开发用于基准传递、渐开线样板检测的CNC高精度齿轮测量仪，采用了高精度气浮主轴，气浮导轨，高精度长、圆编码器的同时，还采用了激光测长系进行齿面精度检测，据报道日本AMTEC公司的G3—SYSTEM 50非接触式齿轮测量仪，采用了激光全息技术，实现了精确、高速测量。该仪器如是一台由伺服电动机驱动XYZC轴运动的四轴（圆柱）坐标测量机。G3|—SY STEM50仪器配置了CONOPROBE激光全息测量头，CONO激光测头），当其物镜为HD25 mm时，测头的绝对精度<1 m，重复性1a<0.2 m，工作区域为0.65 ram。该仪器可测量渐开线直、斜齿轮，花键，螺纹等，今后还将测蜗杆、锥齿轮等。齿轮模数小至0.1 mm，直径1～50 mm，齿宽0.1～100 mm，齿数4～200。由于采用激光非接触测量方式，仪器可以测量齿面上非渐开线齿根部分几何形状。专门开发的仿真软件可以模拟求得被测齿轮和其配对齿轮啮合时的传动误差和相应的FFT频谱分析；所测数据和分析数据还可通过LAN共享。
5 超精密三坐标测量机
日本松下电器产业开发了采用原子力测头的超精密三坐标测量机，精度为0.01/zm。当使用超精密三坐标测量机测量齿轮的过程中，因为探测头只可以沿着竖直方向运动，导致齿轮运动受到约束，可是当被测样品是限定齿数的样本时，测量的精度能够实现纳米级的齿轮齿面的粗糙程度也可以进行测量因为由三维渐开线样板误差所用测针的顶端曲率半径为2/zm。
6 结语
随着科学技术、经济建设的迅猛发展，我国齿轮测量技术与齿轮测量仪器有了更加鲜明的发展方向，那就是与国际标准统一，生产出更优质、更精准的产品。消费者对齿轮的要求在不断提高，我们就应该与时俱进在技术创新、专业制造方面推陈出新在满足消费者购買需求的同时创造更高的经济效益。相信通过不断的努力中国的齿轮测量仪器定会被世界认可，为人们带来更多的福利。
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矿井瓦斯浓度测量仪器的设计 篇4
一般情况下瓦斯爆炸必须具备3个条件[1] 。一是瓦斯浓度:瓦斯的爆炸界限为5%~16%, 瓦斯体积分数低于5%时, 遇火不爆炸, 但能在火焰外围形成燃烧层;当瓦斯体积分数为9.5%时, 其爆炸威力最大 (O2和瓦斯完全反应) ;瓦斯体积分数在16%以上时, 失去爆炸性, 但在空气中遇火仍会燃烧。二是高温源的存在:井下抽烟、电气火花、违章放炮、煤炭自燃、明火作业等都易引起瓦斯爆炸。三是O2浓度:实践证明, 空气中的O2体积分数降低时, 瓦斯爆炸界限随之缩小, 当O2体积分数减小到12%以下时, 瓦斯混合气体就会失去爆炸的可能性。
1 硬件系统设计
图1为瓦斯浓度检测系统结构图。微处理器控制采用ATmage16L单片机, 其高性能、低功耗的 8 位AVR微处理器, 采用先进的RISC 精简指令算法, 16 KB的系统内可编程Flash, 512 B的在线可编程EEPROM, 集成了10位逐次逼近型模数转换器ADC, 转换时间在65~260 μs, 能够满足设计要求。工作电压为2.7~5.5 V, 因而采用具有三端稳压器LM7805CT的电压模块对其供电。井下瓦斯浓度一旦超标, 甲烷传感器便会将其转换为电信号, 经放大器、比较器得到一个稳定的电压信号, 此时经单片机的D/A转换, 将电压信号转化为音频信号, 经多谐振荡器解调滤波放大后即可得到音质较好的报警信号。
1.1 惠斯登电桥检测模块
图2为甲烷传感器检测原理图[2] 。传感器由气室、黑白元件组成。黑元件R1是一种对瓦斯非常敏感的载体催化元件, 而白元件R2是补偿元件, 与瓦斯不起反应。将黑白元件置于同一气室, 当空气中不含瓦斯成分时, 电桥处于平衡, 电压为0。
对黑元件R1中的铂丝通电流, 使检测元件保持高温 (300~400 ℃) , 此时若与可燃气体接触 (如甲烷气体) , 甲烷就会在催化剂层上燃烧, 其实质是元件表面吸附的甲烷与吸附的氧离子之间的反应, 其完成后生成CO2和水, 而气室中的氧被元件吸附并解离, 重新补充元件表面上的氧离子。甲烷燃烧反应放出的热量, 使铂丝线圈的温度升高, 线圈的电阻值就上升。其中R1的阻值与瓦斯体积分数关系由静态热平衡方程决定。其热平衡方程[3] 如下:
I2R1+μY=αS (T-T0) +δAS (T4-T40) (1)
式中:I为通过热催化组件的电流;μ为热催化组件的燃烧系数;R1为黑元件的阻值;T为热催化组件的工作温度;T0为周围环境温度;Y为瓦斯体积分数;α, S, A, δ是由催化剂本身性质决定的一些参数。
当瓦斯体积分数在较小范围内增加时, 反应生成的热量也是线性增加的, 输出电压与瓦斯体积分数呈线性关系;但随着热催化组件的温度升高, 传导热损失αS (T-T0) 和辐射热损失δAS (T4-T40) 也增加, 其产生的负面因素不能忽略, 输出电压与瓦斯体积分数呈非线性变化。如图3 所示, 在瓦斯体积分数为0~5%时, 在AB两点的输出电压正比于瓦斯体积分数, 通过电压信号的测量就可知井下的瓦斯体积分数。这种检测装置[4] 在测量低浓度瓦斯时, 输出信号较大, 不受其他可燃气体和粉尘的影响, 精度较高, 信号处理与显示较简单, 易于实现报警。但催化剂与硫、铅、磷等化合物长期接触使得催化剂性能逐渐降低, 另外铂在还原介质中, 特别是在高温下很容易被还原出来的蒸汽污染, 使铂丝变脆, 并改变其温度系数, 使仪器输出信号的精确度、灵敏度降低, 从而可能产生错误的信号。因此, 需要不断地检验催化剂的功效, 以确保其安全可靠性。
1.2 放大电路模块
图4为分立器件直流放大器电路, 为了降低噪声、提高输入阻抗, 放大电路的第一级用场效应管T1来代替, 调整T1静态漏电流, 以获得较大的跨导;R6为负反馈电阻, 反馈信号通过R6直接加到T1的源级上。这种放大器的电压增益、频率特性、工作点都非常稳定。改变R6可以调节放大器的增益。经EWB仿真软件, 得出当输入为1 μV时, C端的输出电压为35.28 mV。放大倍数高, 且稳定, 但是当输入电压较大时, 输出便会产生饱和现象, 故这种放大器适用于输入较小的电压信号放大。
1.3 声音报警电路的设计
图5为声音报警电路。由NE555芯片、R1、R2、C1组成100 kHz可控多谐振荡器, 占空比为50%, 当单片机端口输出直流电压信号时, 经EWB电路仿真软件仿真后得到如图6所示的近似脉冲信号, 该输出脉冲的脉宽与输入信号的幅值成正比, 当输入信号的频率变大时, 脉冲会更明显, 而且波特图显示的幅频与相频特性非常稳定, 输出再经电感L, 电容C3解调、滤波后可以通过BD端接的扬声器输出, 音质效果非常好。
1.4 电源稳压模块
电源稳压模块采用锂电池, 可以在其放电周期内任一点充电, 有效地保持电荷, 其性能稳定, 质量轻, 可重复利用[5] 。对于其保护电路的设计, 采用
UCC3957集成锂电池保护电路。由于井下瓦斯防爆的要求, 合理地控制好锂电池, 使其免于过充电和过放电, 以免产生过大的放电电流而损坏电池组。锂电池的输入电压经过三端稳压器LM7809CT、LM7805CT的稳压和电容的滤波后, 能够输出的5, 9 V电压较稳定, 而且不容易受外界干扰, 有利于单片机ATmage16L的平稳操作运行。图7为电源稳压电路, 为了获得较大又平稳的电流, 采用稳压过滤电路, 2个并联的三端稳压器LM7809CT中间需要加二极管防止内部环流, 当出现干扰时, 电路仍能稳定有效地输出5, 9 V的电压, 只是到达稳态时间稍微延长, 这也正凸显了稳压器的优越性。
1.5 单片机控制模块
系统加电初始化时, 单片机ATmage16L先读取EEPROM存储的参数, 建立以1条瓦斯标准体积分数与输出电压的标准线性拟合曲线, 如图8所示。对标准瓦斯体积分数进行10次采样和其所对应的电压线性拟合, 拟合系数为0.999 8, 接近于1;单片机ATmage16L内部集成10位逐次逼近型ADC, 通过对端口PA0—PA7共8路单端输入电压信号的采集[6] , 并根据标准线性拟合曲线, 计算显示出井下的瓦斯体积分数, 若井下测量的电压所对应的瓦斯体积分数大于5%时, 则瓦斯体积分数已超标, 发出指令启动报警系统。此时说明若在同一电压情况下, 所对应的瓦斯体积分数大于标准情况下的瓦斯体积分数。
2 软件系统设计
基于AVR单片机C语言编程的瓦斯浓度检测系统软件流程[7] 如图9所示。
3 结语
重点研究了瓦斯浓度传感器、声控报警系统、稳 压电路和单片机控制模块之间的相互关系, 将ATmage16L单片机作为主控制芯片, 利用其强大的数据采集系统功能, 具有低成本、高精度、高稳定安全性的特点。采用C语言的程序编写, 方便灵活、便于计算, 效率高、移植性强、调试简单, 完成了能够智能可控、结构模块化、抗干扰能力强的瓦斯测量仪器的设计。特别适合于矿井中对低浓度瓦斯的检测, 具有一定的经济效益和市场潜力。
参考文献
[1]支学艺, 何锦龙.矿井通风与防尘[M].北京:化学工业出版社, 2009.
[2]李学诚.安全仪器检测工[M].北京:煤炭工业出版社, 1994.
[3]钱毅, 童敏明.恒温瓦斯检测输出非线性的动态调校[J].仪器仪表学报, 2001, 22 (5) :462-465.
[4]储重苏, 方裕璋.瓦斯[M].北京:煤炭工业出版社, 1999.
[5]康华光.电子技术基础模拟部分[M].北京:高等教育出版社, 2008.
[6]祝常红.数据采集与处理技术[M].北京:电子工业出版社, 2008.
测量仪器买卖合同 篇5
卖方;
买方：
双方议定买卖货物详见后附清单。
一、合同总价格：元，大写：。
二、交货日期：2010年月日前。
三、交货地点：
四、付款期限：验收合格后一次性付清全款
五、技术支持服务
卖方应积极为买方提供技术培训，派技术人员到买方指定场地进行免费培训一周。
六、保修、维修服务
1.卖方在销售产品时同时向买方提供保修卡。保修期以买方收到仪器之日起生效。
2.买方所购之设备，主机保修期为壹年。保修不包括由买方使用、操作、保管不当造
成的损坏。在保修期间，如因产品主机频繁出现质量问题，买方有权选择无条件退
货。
3.厂方为加大对中国区域的支持力度，特许为中国用户提供壹年免费的软件升级服
务，保修之日起壹年内如厂方设备软件有更新，免费为用户提供升级服务。
4.设备出现故障，送至卖方的售后服务部维修；如主机壹星期内不能修复，在修理期
间卖方应当免费提供同等精度设备供买方使用。
5.超出保修期的仪器，卖方将继续为买方提供良好周到的服务,并收取适当维修费用。
6.卖方为买方提供终身技术支持，免费电话咨询服务。
七、本合同自双方盖章之日生效。
八、本合同正本一式两份，双方各执一份。
九、合同未尽事宜双方协商解决。
十、附件：
1、测量仪器清单。
2、卖方企业资质材料、授权委托书、被授权人身份证复印件。
卖方合同章(盖章)：买方合同章(盖章)：
地址：地址
联系电话：联系电话：
邮政编码：邮政编码：
委托代理人签名：委托代理人签名：
开户行：开户行：
帐号：帐号：
测量仪器 篇6
关键词:大地测量仪器;现状;展望
中图分类号:TG86-13 文献标识码:A文章编号:1006-8937(2009)20-0147-01
1测量仪器的发展现状
从上世纪80年代起10年时间内,我国传统测量仪器的研制和生产取得长足进展,并进入稳步发展阶段,其发函特点可概括为以下几个方面:①生产标准和国际接轨。传统仪器技术水平达到70年代末和80年代中工业发达国家水平,为出口创汇奠定基础。②逐步完善品种系列。我国光学经纬仪系列已有6个精度等级,都已试制或形成规模生产,品种约20多种,其中最为主要的是精度为2秒和6秒级的工程经纬仪;水准仪系列除眺05级还在研制,其余三个精度等级也形成规模经济,品种约40种。③生产能力逐步增强。随着市场竞争的日趋激烈,使测量仪器生产厂逐步减少,附件生产厂逐步增多,其布局日趋合理。据不完全统计,我国生产测量仪器厂家目前为20个。附件厂家26个,基本满足市场需求。
2几种测量仪器的发展动态
①经纬仪的历史动态。最早出现的经纬仪实际与航海有着非常密切的关系。早在十五、十六世纪的时候,英、法等国由于航海和战争的需要,需要绘制各种地图、海图。最早绘制地图使用的是三角测量法,就是根据两个已知点上的观测结果,求出远处第三点的位置,但由于没有合适的仪器,导致角度测量手段有限,精度不高,由此绘制出的地形图精度也不高。而经纬仪的发明,提高了角度的观测精度,同时简化了测量和计算的过程,也为绘制地图提供了更精确的数据。后来经纬仪被广泛地使用于各项工程建设的测量上。经纬仪包括基座、度盘(水平度盘和竖直度盘)和照准部三个部分。基座用来支撑整个仪器。水平度盘用来测量水平角。照准部上有望远镜、水准管以及读数装置等等。②光电测距仪的发展动态。随着现代科学技术的发展,尤其是光电技术的广泛应用,出现一种新的测距方法——电磁波测距,由于这种方法精度高,测程长,操作简便,对测线的地形条件要求低,速度快,效率高。因此,在20世纪80年代末出现后,迅速受到广大测绘人员的好评并迅速投入到实际工程应用。测量仪器仪发展的趋势是轻便化、自动化、多功能化。目前市场上的测距仪种类繁多,但主要的生产厂家还是在瑞士、德国、日本。近几年我国的一些仪器厂家,如北京光学仪器厂、苏州光学仪器厂、常州大地测距仪厂、南方测绘仪器公司等先后引进技术和元件,进行国内组装和制造多种类型测距仪投入国内测局市场。③全站仪在测量工作中的应用。全站型仪器的出现和应用为地面测量的自动化提供了条件。全站型速测仪是集电子经纬仪和光电测距仪为一体,实现测角、测距一体化,并将野外测量结果自动记录在“电子手簿”上,也可进行自动显示,通过接口设备把数据直接传到计算机,利用“人机交互”的方式进行测量数据的自动处理,还可以由微机控制的跟踪设备加到全站型仪器上,对一系列目标自动测量。全站型仪器的应用,实现了野外数据的自动采集,为测图向
数字化、自动化方向发展开辟了一条新的道路。
3测量仪器的展望
①尽管光学数码化转换器和扫描器市场潜力巨大,这种相对新颖的技术却给业界的参与者带来了很大的挑战。在传统的生产环境下,保守的终端用户接受这种技术的速度较慢,在某些情况下,他们甚至认为坐标测量仪探针是可以接受的可优先采用的方法。而且在为制造业利基市场服务时,为了适应实际应用的需要,需要对这种技术及其相关软件进行定制,而市场参与者们常常会发现扫描解决方案的整合是很费时的。②综合考虑我国的国情和经济实力,和发达国家之间存在的技术差异还有待在今后的发展工作中来逐步缩小。从“七五”期间开始,企业在开发测绘仪器时主动跟踪世界高技术水平,对国内外测绘仪器现状及动态认真地、实事求是地进行分析研究。采取有限目标进行攻坚。在开发传统和光电子测绘仪器、形成数字化测绘技术体系产业上都取得一些成绩。分析上述情况,在“九五”和2010年前应重点发展下列产品并形成产业化。③我国数字化测绘技术体系产业发展方向。以国际标准来规范产品生产。技术性能指标达国际先进水平,可靠性和脆值指际满足用户使用和运输要求;产品光机电算一体化。内外业装备能有机连接,成为一个机助测绘系统;将测绘系统的操作化、管理化提升到更高更新的层次,发展更方便更快捷的系统操作管理软件,形成系统软件包;在极端环境(如严寒、酷暑环境)下能保证测绘仪器能正常使用,使之具有环境适应性和精度保持性。
参考文献:
2014年测试测量仪器展览会 篇7
展出内容电子材料、电阻电容、电感器、变压器、微型马达、线圈、磁性材料、滤波器、连接器、继电器、微特电机、电线电缆、二极管、三极管、绕线设备、自动化设备、半导体器件及设备、仪器仪表、电子工具、电子制造专用设备、光电显示材料/组件、LCD/PDP面板、模块、LED照明/LED制造设备及测试仪器、3G产品、便携数码、3D投影、平板、液晶、车载产品、计算机及周边产品、锂电子及电池等。
主办单位中国电子器材总公司
联系人孙旭 手机13521835891 电话010-63939368或010-51661100转8008
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陆地重力测量仪器技术发展史 篇8
重力测量的观测对象是地球的重力加速度, 也就是我们常说的。现知道在地球表面的变化范围约是9.83~9.78 (赤道~两极) 。重力测量的发展是伴随着测量仪器的发展而发展的, 本文将介绍的就是陆地重力测量仪器技术的发展历史。
世纪前的发展
最早测出这个值的是伽利略 (G.Galieo) , 1590年他在比萨斜塔的掷铅球试验和在斜面上的球体滚落试验, 初步测量出了这个值为9.8, 精度在0.1左右, 这个值是相当粗糙的。1673年惠更斯 (C.Huygens) 提出了数学摆和物理摆的理论, 建立了这个我们在高中时便已很熟悉的关系式:
这为重力测量奠定了理论基础。惠更斯还研制出了第一架摆钟, 成为此后200多年间测定重力的唯一工具。1733年前后, 拉康达明首次用物理摆测出的值精度达0.01。
世纪的发展
进入19世纪初, 重力测量发展了新的测量方法和可移动的测量仪器。1811年鲍年倍格 (J.Bohnenberger) 阐述了可倒摆原理。1818年卡特 (H.Kater) 制成第一台可供野外观测的可倒摆仪器, 测量误差精度约为。1828年贝塞尔 (F.W.Bessil) 在研究了可倒摆理论和误差源后, 研制出的摆线进行绝对重力测量误差精度已经提高到约。这些重力测量都是直接测定某地的值, 称为绝对重力测量。而毕奥 (J.B.Biot) 和卡特 (H.Kater) 研制了摆长恒定不变的摆, 其所测得的是相对某一确定参考值的重力差值, 精度为, 称作相对重力测量。可以看到在早期, 绝对重力测量技术占主导地位。
19世纪末期, R.von Sterneck设计的摆仪被广泛用于重力差值测定, 在每个测点上进行半天至一天的观测, 可使获得的重力差值的精度从提高到。此时我们可以说正式跨入了相对重力测量阶段, 同时对绝对重力测量精度的要求自然也更高了。赫尔默特 (F.R.Helment) 首次使用奥地利基准台的重力值, 建立了“维也纳重力系统 (基准) ”, 并于1900年在巴黎举行的国际大地测量学协会会议上通过成为世界上第一个国际重力基准。1989~1904年库宁 (F.Kühnen) 和冯特万勒尔 (Ph.Furtwängler) 在德国波茨坦完成了新的绝对重力测量, 其观测结果被1909年在伦敦举行的国际大地测量学协会会议确定为“波茨坦重力系统 (基准) ”, 被世界使用至1971年。
世纪的发展
20世纪初期, 厄特沃什 (R.Von.Eötvös) 研制出适用于野外观测的扭秤, 在匈牙利进行了近十年的观测, 所测定的水平重力梯度结果可反映地下密度变化, 后被广泛应用于石油勘探。从1920年开始所应用的斯坦纳克摆仪进行相对摆测量又有了长足进展, 观测的重力差值精度提高到了。
由于使用摆仪和扭秤观测过于费时 (每点需1~6h) , 且扭秤只能在平原地区测定单一的构造, 对大区域快速测量已不再适用, 新型重力仪便应运而生。
从20世纪30年代初至50年代间, 将近20种达到生产水平的各型弹簧重力仪相继问世。
1932年哈特利 (Hartley) 、1938年格拉夫 (A.Graf) 以垂直弹簧秤为基础研制出了杠杆弹簧扭秤系统, 由此诞生了德国阿斯卡利亚 (Askania) GS型重力仪, 其精度从最初的最后提高到了。约从1970年开始, 由于其外形大、质量重, 在野外作业中已被以La Coste&Romberg型、Scintrex CG型便携式重力仪所取代, 不过经改进后仍可用于重力固体潮连续观测。
1939年美国的拉科斯特 (J.B.La Coste) 依据零长弹簧的长周期垂直地震仪的概念 (La Coste, 1934) 提出了最早的高精度拉科斯特-隆贝格 (La Coste&Romberg) 助动金属弹簧重力仪的结构, 于1945年开始大量生产, 精度从最初的提高到了 (20世纪末) , 甚至到20世纪末LCR型重力仪仍被很多使用者视为最好的相对重力仪。
1947年美国的沃登 (Sam.P.Worden) 研制成功了助动石英弹簧重力仪, 此后其他制造商以同样的原理生产了类似的石英弹簧重力仪, 如加拿大Scintrex公司的CG型、苏联的GAK型重力仪, 测量精度从最初的提高到了 (20世纪70年代) 。自40年代起此类重力仪被普遍使用, 测量精度也不断提高到, 观测时间已缩短到10~30min, 测程已可以覆盖地球上最大的重力差值。
20世纪30年代以来, 随着弹簧重力仪的飞速发展, 使得重力测量从实验室逐步走到了广阔而充满生气的原野, 而且在大地测量和地球物理勘探等领域大显身手。让一个原来单纯的物理学原理和现象紧紧地与人类的经济和生产活动联系起来。因此可以说, 这一时期是重力测量发展史上的一个里程碑。但我们也要看到, 直到50年代的这20年中, 测量地球重力的方式和方法基本没有太大改变, 只是在精度上有所提高。
随着相对重力测量重力仪的发展, 进行绝对重力测量所使用的仪器仍然是可倒摆仪。1946年伏莱 (C.Colet) 重新提出应用自由落体原理测定重力值, 并在1952年实现的精度。1963年Sakuma&J.E.Faller利用麦克尔逊干涉仪原理进行自由落体中的距离时间同步观测, 获得了精度的绝对重力值, 此后这种可移动式重力仪首次在新的世界重力网建立中获得成功。1965年Cook试验了对称上升和下落的方法以减小空气阻力。此后把自由落体原理制作的测量仪器称为“绝对重力仪”, 绝对重力仪也赶上了时代发展的步伐。80年代后, 绝对重力仪向着小型、轻便、可移动和高效率、高精度方向发展。此后法拉 (J.E.Faller) 在之前基础上制成了JILA型轻便绝对重力仪, 此后不断改进于1993年研制出新一代商业化可移动式FG5型绝对重力仪, 精度可达, 并于1998年成立现在我们相当熟悉的Micro-g公司。
1950年以来, 伴随陆地重力测量仪器技术的发展, 世界各国的重力网得到大规模更新。当人们发现“波茨坦重力系统”存在一个约的误差时, 1948-1960年间, 伍尔拉德 (G.D.Woollard) 采用格拉夫型摆和沃登重力仪建立了全球新的重力基准网。1971年在莫斯科举行的国际大地测量学和地球物理学联合会第15届大会上决定采用其结果建立“国际重力基准网 (I.S.G.N.71) ”, 该网点值平均精度为0.1m Gal。
当前的发展
进入20世纪后期到当前的阶段, 至今仍发展应用的重力仪已经屈指可数。
相对重力仪方面, La Coste&Romberg金属弹簧重力仪已经停产, 不过至今仍在使用。随着计算机技术和网络技术的发展, 其后被Scintrex CG5型全自动石英弹簧重力仪所取代, 现在已经成为世界主流的相对重力仪, 目前已经生产了一千多台, 供不应求。不久一款全自动金属弹簧重力仪在LCR重力仪的基础上被研发出来, 这就是Burris型重力仪, 它可以说是LCR型重力仪的数字升级版。它们的测量精度已经达到, 实测中有的仪器还会更高。此外, 用于台站定点连续观测的相对重力仪也有发展。从早期的阿斯卡尼亚GS型, 到后来拉科斯特的LCR-ET型、PET型、TGR型到目前使用最多的是Micro-g公司的gphone型金属弹簧重力仪, 其精度已经可以达到。我国曾于1986年研制了DZW型连续重力仪, 现在经过数字化改造仍在地震系统中使用。1968年Prothero和Goodkind研制出了第一种超导重力仪, 其利用不同于弹簧型重力仪的原理, 根据特定金属的超导特性研制。现今只有一款美国GWR公司生产的GWR-T型超导重力仪在使用, 其精度达到了, 是目前精度最高的相对重力仪。
绝对重力仪方面, Micro-g公司至今生产的JILA型、FG5型、A10型、FG5X型绝对重力仪牢牢占据世界95%以上的市场份额, 其精度已达到A10型、FG5型。当然开展这类绝对重力仪研制的国家还有很多, 如俄罗斯、日本、意大利, 而我国的中科院测量与地球物理研究所、中国计量科学研究院、清华大学、中国地震局地震研究所、地球物理研究所等机构也都有各自的研究产品, 但是从精度和稳定性上都没有达到目前使用的各型绝对重力仪的标准。
总结
测量仪器 篇9
生物电阻抗(electrical bioimpedance)检测技术,通常借助置于体表的电极系统向检测对象送入一微小的交流测量电流或电压,检测相应的电阻抗及其变化情况,然后根据不同的应用目的,获取相关的生理和病理信息。这种技术具有无创、廉价、安全、操作简单和功能信息丰富等特点,医生和患者易于接受,目前已受到国内外临床医学与生物医学界的广泛关注[1]。
生物组织介电特性研究之初,科技水平不够发达,很多学者使用的测量设备都是自己研制的。而要准确分析样品的特性,对于测量仪器的要求非常高,测量结果的质量及有效性大大依赖于仪器的性能。实际应用中,一般大家的着眼点不仅在于获得特别高的精度,同时更希望能以全自动的方式来测量复阻抗、介电常数或电导率等样品的介电特性参数。因此,具有高速度、高精确度、多参数、多功能的数字化自动测量仪器随之而生。
现代科技的飞速发展,对测量设备向产品化过渡到起到了极大的促进作用,其中主要类型的电阻抗分析仪有英国Schlumberger公司的Solartron 1260阻抗测量仪和美国Agilent Technologies公司的Agilent 4294A阻抗测量仪等。Agilent 4294A阻抗测量仪能覆盖较宽的测试频率范围(40 Hz～110 MHz),基本阻抗精度为±0.08%,测试信号范围为电平5 mV～1 V或电流200μA～20 mA。先进的误差校准和误差补偿功能在对夹具内器件进行测量时,可以消除一些测量误差,这种有利条件允许在宽频率范围内对各种各样的电子器件以及电子材料和非电子材料的阻抗特性进行精确评估。Solartron 1260阻抗测量仪内部的程控电流源可以提供稳定、精确的10μHz～32 MHz正弦电流信号,输出信号的波形、幅值、频率和相位程控可调,其差模放大模块的共模抑制(CMRR)比大于50 dB,并具有很高的带宽,从而能够在宽频范围内进行复阻抗的精确测量。
对于高精度生物组织介电特性测量,单一的测量仪器已经无法完全满足其需求,因此本文中我们选用上面提到的2种主要类型的电阻抗分析仪,对比分析其在生物组织介电特性测量中的性能差异,优选最佳的测量设备与方法。同时由于测量样本特性、测量环境条件、残余阻抗等多种因素的影响,样本的实际测量结果是否能达到理想的测量频率范围,也需要进一步的研究。
2 材料与方法
2.1 实验仪器与材料
在课题组前期对于多种动物组织、人体颅骨、人体乳腺组织等介电频谱测量[2,3,4,5,6]的基础上,分别建立了以Solartron1260和Agilent 4294A阻抗测量仪及配套16451B探头为核心的一套完整测量平台。该平台可为整个测量系统提供宽频带范围内的多频驱动电流和绝大多数的电压测量电路,并保证电压、频率等测量条件相一致,使测量数据具有可比性。由于2种仪器的主要区别在于测量的频率范围不同,因此通过基础的电阻电容实验研究找出适合2种仪器的频带范围,以确保在较宽频率范围内,可以得到生物组织介电特性的准确测量结果。根据生物组织阻抗的特点,实验中选用了精密电阻:100Ω、1kΩ、10 kΩ、100 kΩ,1 MΩ,精密电容:22 pF、100 pF、1 nF、10 nF(电阻、电容均符合国家标准:GB/T 5729-1994,最大工作电压:500 V,温度范围:-55～155℃,精度范围:±0.5%,温度系数范围±50×10-6/℃),万用表,琼脂等。
2.2 测量与分析方法
2.2.1 模型建立
首先,对相同大小的电阻和电容来说,取测量值和标准值测量相对误差为5%时的频率作为临界频率。本实验分别取100 n、1 kΩ、10 kΩ、100 kΩ、1 MΩ阻值电阻和22 pF、100 pF、1nF、10 nF容值电容,在40 Hz～32 MHz频率范围内使用Solartron 1260和Agilent 4294A等2台阻抗测量仪进行测量,来获得相关电阻、电容的临界频率范围。
其次,在仪器可信频率范围确定的基础上,选用各方面特性与人体组织特性较接近的琼脂来模拟人体组织进行数据测量,为进一步研究测量系统用于生物组织介电特性测量的性能与适应范围、确定可能的影响因素及补偿方式提供可靠的依据。
2.2.2 测置方法结果有效区间确认依据
由于现阶段对于频段间的区分并没有统一的标准,因此本研究按如下标准分成3个频段区间:低频段(10 kHz以下),中频段(10 kHz～1 MHz),高频段(1 MHz以上)。
低频段:首先,4294最小测量频率为40 Hz,无法完全满足课题在低频段的测量需求,所以测量仪器上应选用在低频段测量范围更优的1260来测量为宜;其次,确定在低频段使用1260测量后,由于1260可使用两电极法与四电极法2种测量方法,因此对于在低频段使用何种测量方法来测量尚需进行验证。
高频段:由于4294自身的原理问题导致无法使用四电极法测量,因此对于高频段的测量在测量仪器和测量方法搭配后共有3种测量方式。比较4294两电极、1260四电极与1260两电极3种测量方式,从测量结果中选出频率范围最宽的测量方式作为高频段的测量方式。
一旦确定了低频与高频段使用的测量仪器与测量方法后,在较宽频率范围内将2种仪器结合起来使用将是拓宽测量频率范围的一种方法,而关键问题在于中频段测量2种仪器的测量结果是否相等。本研究将使用2种仪器分别测量琼脂模型[7]来计算所得的电导率与介电常数,并在中频段比较其测量结果是否相等。
具体测量方法如下:
(1)4294:由于本身原理问题不能使用四电极法测量,因此使用两电极法测量。
(2)1260:2种测量方法都可使用,而对于使用四电极法还是两电极法,应通过进一步研究来进行验证。
2.2.3 结果验证方法
计算2种仪器测量琼脂模型所得的电导率与介电常数,并在各频段比较测量结果。
3 结果
3.1 电阻电容可信频率范围比较
表1、表2为2台仪器测量的电阻、电容所满足的临界频率范围,其测量结果均为使用课题组自制测量板后测量结果。由2个表可以看出,取相对误差5%时,在高频段绝大多数情况下Agilent 4294A的可信频率范围大于Solartron 1260。
注:Solartron1260的最小频率为10μHz,测量时直接从最小频率开始,但为了方便比较,取二者都能达到的40 Hz～32 MHz频率范围内的值
随着电阻值和电容值的增大,Solartron 1260和Agilent4294A的可信频率范围逐渐缩小。Solartron 1260对电阻或者电容所能达到的最高测量频率为5 MHz,而Agilent 4294A的测量能力则可以达到几十兆赫兹。
3.2 琼脂测量结果
由于介电特性测量与比较中用到的较重要的2个参数是电导率与介电常数,所以给出如下计算公式:
其中,Re。为阻抗实部;Xim。为阻抗虚部;ε0=8.85×1O-12F/m;l和d为被测样本长度和厚度(同一样本计算电导率与介电常数时ι=d);S为被测样本面积。本实验所得电导率与介电常数均使用上述公式计算所得。2种仪器测量所要用到的测量盒课题组已做了仿真研究[7]。基于以上条件,获得测量数据如图1、图2所示。从图1中可以看出,低频率(10 Hz～1 kHz)下两电极测量法由于接触阻抗问题导致电导率测量结果偏小,而四电极测量法测量结果则较好;中频段(1 kHz～1 MHz)2种仪器测量结果重合,离散度小于5%;高频段(1～32 MHz)1260测量结果开始出现大幅度衰减,结合前面电阻电容可信频率范围比较,4294的测量结果明显优于1260。
对图1、图2中1260四电极与4294A两电极2种测量方式在中频段的电导率与介电常数测量结果进行统计分析(见表3),结果表明并无显著性差异,因此通过对低频段1260四电极与高频段4294A两电极2种测量方法得到的数据进行拟合,则可以得到在较宽频率范围内的电导率与介电常数数据。
4 讨论
通过上述结果,可以看到单一一台仪器已无法满足介电特性高精度测量的需求。本文针对以上问题,对比分析2种主要类型的电阻抗分析仪在介电特性测量中的性能差异,优选最佳的测量设备与方法,并对主要研究结果进行如下讨论:
(1)首先分析对比了2台仪器测量结果的可信区间,观察元件标准值与测量值5%误差限内所能达到的最大带宽。对比分析结果显示:在相对误差5%内,高频段绝大多数情况下Agilent4294A的可信频率范围大于Solartron1260。且随着电阻值和电容值的增大,Solartron 1260和Agilent 4294A的可信频率范围逐渐缩小。
(2)确定了各频段下测量所使用的测量仪器与测量方法。低频段:一方面,在低频段由于4294A的最低测量频率为40 Hz,且4294A由于自身原理问题无法使用四电极法,仅依靠4294A一台仪器已无法满足测量需要,因此低频段下测量仪器应选用Solartron1260;另一方面,对于1260可选用的测量方法有两电极法与四电极法,而四电极法在减小低频段的接触阻抗、降低测量误差方面有较好效果[8],所以在进一步分析对比测量结果后,我们决定使用四电极法来进行测量。因此在低频段下的最终测量方式选用1260四电极法。
高频段:通过对3种测量方式的进一步研究比较,选用测量结果明显较优的4294两电极法。
(3)在中频段测量数据重合性良好的基础上,对4294A与1260的测量数据进行拟合,克服单一一台仪器所无法满足的较宽频率范围内的测量要求,从而能够在较大频率范围内得到测量结果。
5 结论
本研究首先对比分析了2种测量仪器的可信测量频率范围,并在此基础上对2种仪器在不同频率范围内的测量结果进行数据拟合,使得到的电导率和介电常数保持在较宽频率范围内,克服单一一台测量仪器测量频率范围有限的缺点,为进一步的研究奠定了基础。
参考文献
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学习电子测量仪器应双管齐下 篇10
怎样才能更好的学习电子测量仪器呢?怎样才能既将所学的专业基础知识融入其中, 又为技能操作打好基础呢?总的来说, 我们不仅要理解和掌握常用电子测量仪器的基本组成和工作原理, 而且要能够正确、熟练的使用仪器, 进行常规测量。
首先, 学习电子测量仪器, 不仅要让学生理解和掌握电子测量仪器的基本组成和工作原理, 更重要的是通过这个过程培养学生自主学习的能力。
古语说:授之以鱼, 不如授之于渔。电子测量仪器的学习不同于数理化的学习, 后者都有固定的规律和定理定义, 而电子测量仪器却不是一成不变的, 而是随着科学技术的发展在不断的改进, 不断的创新, 所以会有越来越多的新型的电子测量仪器出现。作为教师, 我们不仅要教学生学会使用课本中所讲到的仪器, 而且要教学生学会如何去学习和使用新型的仪器。使学生由“学会”转变为“会学”的过程是非常重要的, 它标志着学生整体素质的提高。所以, 在这个过程中, 我们强调以学生的自主学习为主, 以教师的引导教育为辅, 不断培养学生的自学能力, 使其能够独立地理解教材及有关课外书籍, 从中获取知识和方法, 并能运用这些知识和方法处理实际问题。
学习电子测量仪器的内部组成和测量原理时, 可以通过学生自己阅读教材来完成。通常, 在学生自己阅读时, 如果对所看内容没有任何疑问, 那说明他并没有真正的理解教材, 那么教师就应适当地进行引导, 使学生在阅读中发现疑难;然后通过学生自己归纳和教师的讲解, 帮助学生解决疑难。例如, 在学习示波器时, 对于辉度调节的过程, 部分学生粗看好象懂了, 但仔细分析就会发现问题。我们在旋转辉度调节旋钮时, 究竟是在调节内部的哪一部分呢?这种调节是如何实现的呢?教师在学生自学时应指导他们发现并解决类似的问题。这样, 通过“无疑—有疑—无疑”这个过程, 不仅加深了学生对教材的理解, 而且锻炼了学生的自学能力。
学习电子测量仪器, 必须知道仪器的面板结构, 掌握面板上各旋钮的作用。这个过程可以在实验室来完成。在以往的教学中, 通常是教师拿着仪器对应课本来讲面板结构, 这样不仅有部分学生看不清楚, 而且不能亲手去触摸, 无法在大脑中形成具体的概念, 记忆并不深刻, 这种讲授方法效果不理想。如果在实验室, 2~3名学生就有一台仪器, 这时候并不需要教师的讲解, 教师所要做的就是引导学生利用说明书认识仪器, 进而准备实验。这种能力的培养将会为学生以后的学习以及就业提供很大的帮助。
其次, 学习电子测量仪器, 必须掌握仪器的使用方法, 并在此基础上不断提高学生动手操作的能力。
中等职业学校, 以培养应用型人才为目标。所以我们必须不断提高学生的动手能力, 适应市场经济发展的要求, 培养出与社会岗位相适应的技能型人才。
对操作技能的训练我们共分四个步骤:一看、二练、三听、四再练。对技能操作的文字叙述部分, 以学生自学为主, 教师只对其中应该注意的事项加以说明;然后由学生按照书面说明进行操作练习, 通过这个过程可以使学生发现操作中存在的疑难;第三步是由教师对操作过程进行讲解, 强调注意事项和操作重点;最后, 学生通过教师的讲解, 找到自己操作过程中存在的问题, 加以纠正后再次进行测量, 巩固所学知识, 加深对新知识的理解和记忆。
以万用表的使用为例, 在练习用万用表判断三极管的管脚和型号时, 首先由学生阅读教材及说明书中关于这项操作技能的叙述, 理解实验原理, 理顺操作思路。用万用表的欧姆挡判断三极管的管脚和型号, 首先学生必须掌握欧姆挡的使用方法, 其次要知道PN结的单向导电性及PNP、NPN型三极管的结构。这就是第一步——“看”。然后, 由学生根据文字叙述, 分组进行测量。在这个过程中, 学生会发现书上的讲解与实际操作存在着差距。在用万用表判断NPN型三极管的发射极和集电极时, 学生根据教材所给出的操作方法, 用手指将假定的集电极与已经测出的基极捏住, 然后用红、黑表笔分别去接触假定的集电极和发射极, 得一阻值;然后再将假定的集电极和发射极对调, 又得一阻值。两次测量中阻值较小的一次假设正确, 且黑表笔所接为集电极。这就是第二步——“练”。但在实际操作中, 有很多学生两次测得的阻值很相近, 无法判断集电极和发射极, 这是为什么呢?这时候教师可以对练习结果进行总结, 指出在测量过程中应注意的问题。原来, 学生在用红 (或黑) 表笔去接触集电极时, 没有注意到已经用手指将集电极与基极捏在了一起, 误将红 (或黑) 表笔同时接触了集电极和基极。这点小小的疏忽足以影响整个的测量结果。这就是第三步——“听”。最后, 学生在经过教师的指点后, 再次进行操作练习, 弥补上次的不足, 提高动手操作的能力和测量的准确度。这就是第四步——“再练”。
总之, 在学习电子测量仪器时, 我们必须双管齐下, 不仅要培养学生自主学习的能力, 而且要提高学生动手操作的能力。在市场经济的条件下, 在素质教育的浪潮中, 不断提高学生的整体能力, 为祖国培养出更多的高素质的技能型人才。
摘要：通过对电子测量仪器的分析, 指出学习电子测量仪器应双管齐下, 既要培养学生的自学能力, 又要提高学生动手操作的能力。
关键词：学习,电子测量仪器,双管齐下,提高能力
参考文献
[1]李明生.电子测量仪器[M].北京:高等教育出版社, 2002.
测量仪器 篇11
关键词：项目教学法电子测量仪器教学应用
中图分类号：G63文献标识码：A文章编号：1007-3973(2011)008－178-02
1项目教学法的概念
项目教学法是以实践为导向，教师为主导，学生为主体的教学方法，是从职业的实际出发选择具有典型性的事例作为教学的内容，学生在教师的指导下，按照问题的要求搜集、选择资料，通过小组的共同研究，得出结论或完成任务。
在项目教学法的教学过程中，首先将学生划分成若干个小组，然后按照项目任务的要求，通过分工协作，学生独立制定计划并实施计划，最后完成项目任务。项目教学法能最大限度地调动学生学习的积极性、主动性和参与性，让他们独立学习，积极思考，团结协作，充分发挥其想象力和创造力，有效地提高学生的各方面能力。而教师在整个教学过程中起组织、指导和辅助的作用。
2项目教学法的应用
2.1确定项目任务
首先选定合适的项目是成功的关键。项目的难易程度要结合学生的实际情况而定，既要有一定的趣味性，又要有可操作性，以促使学生运用知识、技能解决遇到的问题。不过与传统教学不同的是，项目完成后，学生能达到举一反三的效果，即教师布置本项目的同类项目，同类项目必须让学生自行分工协作，独立完成。《电子测量仪器》这门课程介绍了常用电子测量仪器(如电子电压表、函数信号发生器、电子示波器、电子计数器等)的原理与使用，同时为了拓展学生的知识面，介绍了一些电子测量仪器的新产品，如数字存储示波器、逻辑分析仪、智能仪器。我们可以把《电子测量仪器》这门课程中的常用电子测量仪器及一些电子测量仪器的新产品确定为若干个项目，例如，在学习这门课程中的电子示波器项目时，学生刚学习时必须在教师的指导下完成，在此基础上，教师可以将此项目的同类项目如“电子计数器”、“电子电压表”等，让学生独立学习完成。下面以电子示波器这个项目为例介绍具体的任务，如表1所示。
2.2制定项目计划
根据具体的项目任务，确定电子示波器具体项目计划，如表2所示。
制定一个完整有序的计划是项目活动得以顺利进行的基础。在制定计划时，教师要进行一定的指导。针对不同层次的学生，教师指导的深度可以有所不同。即使学生遇到困难，教师也应该进行启发性的、非正面的提示性指导，这样可以使学生记忆深刻，还能锻炼学生的能力。(1)首先将全班学生进行分组，采取自愿原则，将他们按4-6人自由组合成项目小组，然后再按“组间同质，组内异质”的原则进行适当调整，力求各个小组的实力较为均衡，小组内部能做到优势互补。(2)在每一小组中选出组长一人，由组长布置自己小组的具体分工。例如：一人查阅资料了解电子示波器的工作原理，一人了解电子示波器的基本组成，两人熟悉电子示波器的各个旋钮及测量被测信号的幅度、周期，一人记录学习内容。(如表3所示)最后由组长汇报本组的学习情况。
2.3实施项目计划
电子示波器具体项目实施过程如表四所示。这一阶段是项目教学的关键，是項目教学能否成功的一个决定性环节。在这个过程中，学生是活动的主角，而教师是辅导者，成为教学的服务者。中职学生年龄尚小，研究问题难以持久，教师要根据学生的项目实施情况，制定跟踪管理方案。在学生实施计划时，教师不要急于断定学生的方案是否可行、是否正确等等，而是应该鼓励学生积极的进行尝试，从而获得正确的研究方法。当学生遇到问题时应该鼓励学生相互讨论，指导学生查阅相关的教材和参考资料，对于个别问题，教师可以进行个别指导；对于共性问题，教师可集中讲授。例如，学生在学习电子示波器中示波测试的基本原理时，因为这个知识点较难，学生不易自学，教师应集中进行讲解。再如电子示波器中旋钮较多，学生一时不能分清，教师应重点讲解一些旋钮。在双踪电子示波器中，有X、Y两个输入信号，它有五种显示方式，学生一般不易自学，应集中进行讲解。
2.4开展项目评估和交流
项目结束时，每组学生要展示自己的学习成果，讲解方案的理论基础，方案的设计，自评本项目实施的情况和需要改进的地方。这一阶段，学生对自己提交的作品进行现场演示，每个学生要就自己所承担的项目任务进行讲述与现场答辩；教师要对学生提交的项目报告进行考察，对作品进行测试。教师在评估时，就学生完成项目的过程进行评价，对学生的评价要从学生参与学习的程度、知识的应用、专业技能的掌握情况等多方面综合考虑。
例如在电子示波器项目的学习过程中，检查学生是否了解了电子示波器的基本原理和组成，是否能熟练运用电子示波器来测量被测信号的幅度和周期，在学习过程中的心得体会。
3实施项目教学法的几点思考
3.1教师方面
3.1.1转变了教师的教育理念
引入项目教学法，在整个教学过程中，教师不再是传统教学中的中心人物，取而代之的是学生，教师担当的角色是组织者、引导者、帮助者和促进者。创设学习资源和协作学习的环境是教师最主要的工作。教师在不同章节的教学过程前要进行大量的实践和操作，分析在实践操作中学生可能出现的问题，并找出对策，再根据学生的实际情况和应达到的实践能力，围绕项目实施教学。
3.1.2激发了教师的学习热情
在项目教学中涉及的内容和范围远远超出教科书规定的内容，教师仅凭书本上的一些知识已经远远不够，为此，教师要对本课程有一个系统的思路，同时有极大的创造性和应变能力。因此教师应利用业余时间不断学习、实践、操作，不断积累实践经验和理论涵养，来获得相关项目的信息，才能胜任项目教学法。
3.2学生方面
3.2.1学生学习更加积极主动
项目教学法使学习过程成为一个人人参与的实践活动过程。在完成项目实践过程中，学生更加理解了教材内容，体验到创新的艰辛与乐趣。特别是当学生的作品被展示后，学生的表现欲被极大地激发出来。
3.2.2学生综合素质得到提高
由于项目教学法由学生在实施项目中参与了教学全过程，激励了学生勤于动手，乐于探究的科学精神，培养学生尊重他人、善于合作、有责任心的团队精神，并可在项目实施过程中锻炼学生沟通、合作、协调、思考、创新等综合素质。
电子测量仪器抗干扰技术措施分析 篇12
1. 干扰的定义
干扰是指对系统的正常工作产生不良影响的内部或外部因素。对于电测系统来说, 干扰就是指对电测系统或仪器的测量结果产生影响的各种内部或外部的无用信号。干扰因素包括电磁干扰、温度干扰、湿度干扰、振动干扰和声波干扰等等, 其中, 电磁干扰是最为常见的干扰方式, 电磁干扰对于系统的影响也最大。电磁干扰容易对系统的性能或信号传输产生有害的影响, 使信号的数据发生瞬态变化, 加大误差, 严重时可能会导致整个系统出现故障。
2. 干扰的来源
产生干扰必须具备三个因素:干扰源、传播途径和接受载体。对于电磁干扰来说, 许多的设备都能够成为干扰源, 例如继电器、变压器、微波电器、电动机、高压电线等, 这些设备都能够产生电磁信号, 对电子测量仪器进行参数检测造成影响。另外, 宇宙射线、太阳光和雷电这些自然现象也会产生电磁信号, 成为干扰源。电磁信号在空中是直线传播的, 具有极强的穿透能力, 电磁信号还能够通过导线传入电子测量仪器, 传播的途径众多, 也是电磁干扰现象十分广泛的原因之一。电子测量仪器就是很好的接受载体, 它会吸收干扰信号, 影响参数检测。所以, 干扰是会对系统造成有害影响的, 除去干扰形成因素的任何一个, 都能够有效地避免干扰。抗干扰技术就是针对干扰的三个要素进行研究和处理, 破坏其中的一个或几个干扰生成的要素。
二、常用的电子测量仪器抗干扰技术措施分析
电子测量仪器容易出现干扰问题, 通过干扰现象的来源进行分析, 可以知道, 提高电子测量仪器抗干扰性能最理想的方法就是抑制干扰源, 使其不向外产生干扰或者将其产生干扰造成的影响限制在允许的范围之内。对于生产车间来说, 想要生产的过程中不产生干扰源几乎是不可能的。有些干扰是避免不了的, 例如电网和外界环境的干扰。所以, 在电子测量仪器来说, 除了要对一些干扰源进行抑制之外, 还需要在产品自身设计方面进行研究, 提高其抗干扰性能。常见的电子测量仪器抗干扰技术措施如下所述:
1. 屏蔽技术
屏蔽技术室利用导电或导磁材料制成的盒状的或壳状的屏蔽体, 可以将干扰源或者受干扰对象包围起来, 这样就可以割断或者削弱干扰源的空间耦合通道, 组织干扰源向受干扰对象传输电磁能量。根据屏蔽的干扰场的性质的不同, 一般可以将屏蔽分为电场屏蔽、磁场屏蔽和电磁场屏蔽三种类型。通常采用电场屏蔽的方式来消除或者抑制由于电场耦合而引起的干扰, 使用铜和铝等导电性能良好的金属材料充当屏蔽体, 且屏蔽体要保持良好的接地。磁场屏蔽是为了消除或者抑制由于磁场耦合而引起的干扰, 一般可以用高磁导率的材料来充当屏蔽体, 从而保障磁路的畅通。对于一些电气设备, 既存在电场耦合, 又存在磁场耦合, 例如, 变压器、发电机等等, 变压器的电磁屏蔽一般采取的是在变压器绕组线包的外面包一层铜皮作为漏磁短路环, 漏磁短路环会产生反磁通来抵消部分的漏磁通, 从而使变压器外的磁通减弱。另外, 在同轴电缆中, 可以在电缆线中设置屏蔽层, 防止信号在传输的过程中受到电磁干扰。同时, 为了防止电磁干扰发生在通信电缆里面, 可以在生产车间的通信电缆外面包裹一层薄膜, 这样就能够起到屏蔽外界电磁干扰的作用。需要注意的是, 对电磁干扰的屏蔽效果与屏蔽层的数量和每一层的厚度是有很大关系的。
2. 隔离技术
隔离技术是抑制干扰的有效手段之一, 它是指把干扰源与接收系统隔离开来, 从而让干扰耦合通道被切断, 使得干扰信号无法传输。比较常见的隔离方法有光电隔离、变压器隔离和继电器隔离等方法。光电隔离需要用到的仪器是光电耦合器, 光电隔离借助光作为媒介来耦合隔离两端输入和输出的电信号, 它所具有的隔离能力比较强, 能够有效地提高电子测量仪器的抗干扰能力;变压器隔离主要用在传输交流信号的过程中, 需要用到隔离变压器来阻断交流信号中的直流干扰和抑制低频干扰信号的强度;继电器隔离主要是利用继电器的线圈来接受电信号, 在利用其触电来控制和传输电信号, 这样就可以通过不和电产生联系而将强电和弱电分离开来。
3. 滤波技术
滤波的形式有多种, 主要有波形滤波、频率滤波、时间滤波、空间滤波、软件滤波和幅度滤波等。滤波主要是通过挡住噪声, 只让有效地信号输出。干扰源发出的电磁干扰的频谱往往比要接收的信号的频谱宽很多, 所以可以采取滤波的方式来抑制干扰。根据滤波器频率的特性, 可以将滤波器分为低通、高通、带通、带阻等类型。
4. 接地技术
为了提高电子测量仪器的抗干扰性能, 还可以通过接地技术来实现。接地技术主要是将电路、设备机壳等与大地相连, 这样就能够给系统提供一个基准电位。接地可以分为保护接地、屏蔽体接地和信号接地三种类型。通过接地的方式, 不仅能够防止设备使用时漏电造成人身安全, 还能够有效地抑制干扰。
三、结束语
综上所述, 在电气化的环境下, 干扰现象时有发生。如果干扰源不能够消失, 就需要想办法让其对其他设备的使用造成的干扰降低到最小。通过屏蔽技术、隔离技术、滤波技术和接地技术能够有效地抑制干扰信号的传输, 保证电子测量仪器能够在允许的范围内进行参数检测。
参考文献
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