儀器信息網(wǎng)訊 近日，看到某市糧油質(zhì)量監(jiān)測(cè)中心稻谷及糧油產(chǎn)品質(zhì)量檢測(cè)設(shè)備采購(gòu)進(jìn)口產(chǎn)品公示，其中對(duì)只采購(gòu)一臺(tái)微波消解儀的情況下，專(zhuān)家對(duì)其國(guó)產(chǎn)設(shè)備的論證耐人尋味。 　　大家知道，隨著我國(guó)自主創(chuàng)新步伐的加快，國(guó)產(chǎn)化政策導(dǎo)向以及科技進(jìn)步對(duì)儀器儀表產(chǎn)業(yè)發(fā)展產(chǎn)生巨大推動(dòng)作用，科技成果產(chǎn)業(yè)化，企業(yè)自主創(chuàng)新推進(jìn)，極大地國(guó)產(chǎn)儀器設(shè)備的技術(shù)指標(biāo)和產(chǎn)品質(zhì)量。僅從近年來(lái)在北京市科委的政策支持下，在原北京出入境檢驗(yàn)檢疫局主持開(kāi)展的國(guó)產(chǎn)檢測(cè)儀器設(shè)備驗(yàn)證與綜合評(píng)價(jià)的項(xiàng)目的進(jìn)展情況，充分體現(xiàn)出今天我國(guó)科學(xué)儀器產(chǎn)業(yè)發(fā)展的巨大進(jìn)步。在剛剛結(jié)束的第十六屆中國(guó)國(guó)際科學(xué)儀器及實(shí)驗(yàn)室裝備展覽會(huì)(CISILE 　　2018)上，國(guó)產(chǎn)檢測(cè)儀器設(shè)備驗(yàn)證與綜合評(píng)價(jià)成果展示專(zhuān)區(qū)里，22臺(tái)國(guó)產(chǎn)儀器設(shè)備經(jīng)過(guò)驗(yàn)評(píng)，得到實(shí)驗(yàn)室及評(píng)審專(zhuān)家的一致認(rèn)可，參加驗(yàn)評(píng)的產(chǎn)品中，既有實(shí)驗(yàn)室常規(guī)檢測(cè)的原子吸收光譜、紫外分光光度計(jì)、氣相、液相色譜等分析儀器，也有實(shí)驗(yàn)室電化學(xué)儀器，樣品前處理設(shè)備，還有近年引起市場(chǎng)關(guān)注的現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)儀器、便攜儀器及快檢設(shè)備，當(dāng)然也包括本次招標(biāo)項(xiàng)目中的微波消解儀。 　　“國(guó)產(chǎn)儀器設(shè)備驗(yàn)證與綜合評(píng)價(jià)”專(zhuān)項(xiàng)旨在帶動(dòng)檢測(cè)儀器設(shè)備系統(tǒng)集成創(chuàng)新,有效我國(guó)檢測(cè)儀器設(shè)備行業(yè)整體創(chuàng)新水平與自我裝備能力。通過(guò)驗(yàn)證摸清國(guó)產(chǎn)儀器真實(shí)性能品質(zhì)水平，給出權(quán)威評(píng)價(jià)，從而助推開(kāi)發(fā)具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)、質(zhì)量穩(wěn)定可靠的國(guó)產(chǎn)檢測(cè)儀器設(shè)備，進(jìn)一步促進(jìn)國(guó)產(chǎn)儀器設(shè)備發(fā)展,國(guó)產(chǎn)儀器研發(fā)與成果轉(zhuǎn)化水平。 　　值得關(guān)注的是，通過(guò)驗(yàn)評(píng)不僅有利推動(dòng)國(guó)產(chǎn)儀器設(shè)備市場(chǎng)運(yùn)作能力，更重要的是吸引一大批重要的實(shí)驗(yàn)室和檢測(cè)機(jī)構(gòu)帶頭采購(gòu)國(guó)產(chǎn)設(shè)備，僅北京出入境檢驗(yàn)檢疫技術(shù)中心率先采購(gòu)了吉天、普析、屹堯、海光等參評(píng)企業(yè)的共10臺(tái)儀器設(shè)備，用實(shí)際行動(dòng)力證和支持驗(yàn)評(píng)儀器。 　　當(dāng)然在科學(xué)儀器產(chǎn)業(yè)發(fā)展中，我們?nèi)悦媾R很多問(wèn)題和差距。自主創(chuàng)新能力依然薄弱，雖然近年來(lái)國(guó)產(chǎn)儀器技術(shù)水平較大，但在一些高端產(chǎn)品和核心技術(shù)等方面依賴進(jìn)口，有些技術(shù)仍在拉大了與國(guó)際先進(jìn)水平的差距，尤其是在一些新興產(chǎn)業(yè)和應(yīng)用領(lǐng)域，差距更為明顯。特別是以實(shí)驗(yàn)分析、精密光學(xué)儀器為代表的高技術(shù)、高附加值產(chǎn)品進(jìn)口數(shù)量長(zhǎng)期高居不下。國(guó)產(chǎn)儀器缺乏應(yīng)用研究，特別是難于在省以上和重點(diǎn)科研機(jī)構(gòu)、實(shí)驗(yàn)室推廣應(yīng)用。 　　同時(shí)我們也看到由于社會(huì)各界對(duì)國(guó)產(chǎn)裝備的認(rèn)識(shí)仍停留在原有印象中，沒(méi)有看到儀器設(shè)備制造業(yè)的發(fā)展成果和進(jìn)步，仍然采取傳統(tǒng)思維方式評(píng)價(jià)國(guó)產(chǎn)裝備，這些也提醒我們的企業(yè)和行業(yè)組織，加大對(duì)先進(jìn)、優(yōu)質(zhì)的產(chǎn)品技術(shù)宣傳推廣力度，國(guó)產(chǎn)儀器設(shè)備的品牌建設(shè)。 　　為改變國(guó)產(chǎn)科學(xué)儀器“推廣難、信任難”的問(wèn)題，中國(guó)儀器儀表行業(yè)協(xié)會(huì)聯(lián)合儀器信息網(wǎng)、我要測(cè)網(wǎng)等單位，于2016年舉辦了以“實(shí)驗(yàn)室常用設(shè)備——國(guó)產(chǎn)樣品前處理設(shè)備”為主題的第二屆“國(guó)產(chǎn)好儀器”活動(dòng)。本著“用戶說(shuō)好才是真的好”原則，活動(dòng)對(duì)一批國(guó)產(chǎn)微波消解儀器生產(chǎn)企業(yè)進(jìn)行了實(shí)地調(diào)研，并深入使用單位，現(xiàn)場(chǎng)收集、調(diào)研入圍儀器的真實(shí)使用狀況。調(diào)研結(jié)果顯示，國(guó)產(chǎn)微波消解儀經(jīng)過(guò)二三十年的發(fā)展，產(chǎn)品與技術(shù)已經(jīng)脫胎換骨，可以與進(jìn)口產(chǎn)品媲美。99%以上用戶表示國(guó)產(chǎn)儀器能夠滿足實(shí)際工作需求，90%以上用戶對(duì)國(guó)產(chǎn)儀器的質(zhì)量表示滿意。 　　以本次招標(biāo)為例，專(zhuān)家提出的問(wèn)題，很多都是多年以前的現(xiàn)象。微波消解、固相萃取等前處理儀器，國(guó)內(nèi)有些廠家專(zhuān)注于此近二十年，采用先進(jìn)的ERP管理系統(tǒng)和現(xiàn)代生產(chǎn)工藝，品控方面已經(jīng)達(dá)到甚至部分超越了外資品牌，產(chǎn)品已被國(guó)際主流廠商應(yīng)用實(shí)驗(yàn)室所采用?！皣?guó)產(chǎn)檢測(cè)儀器驗(yàn)證與綜合評(píng)價(jià)”和“國(guó)產(chǎn)好儀器”等項(xiàng)目的開(kāi)展，也印證了其性能品質(zhì)已達(dá)到國(guó)際水平，實(shí)在沒(méi)有再迷信進(jìn)口品牌的必要了。 　　根據(jù)我們掌握的情況，微波消解是原子吸收、等離子體發(fā)射光譜和等離子體質(zhì)譜等無(wú)機(jī)分析儀器的樣品前處理設(shè)備，這些無(wú)機(jī)分析儀器在全球市場(chǎng)占主導(dǎo)地位的三家公司PerkinElmer、安捷倫和賽默飛世爾，其應(yīng)用實(shí)驗(yàn)室中的確都已經(jīng)有中國(guó)產(chǎn)品牌的微波消解儀在使用。目前國(guó)產(chǎn)品牌微波消解產(chǎn)品已經(jīng)在北京、天津、上海和江蘇等出入境檢驗(yàn)檢疫局取得了應(yīng)用，并贏得了好評(píng)。 　　通過(guò)本次事件，我們真誠(chéng)希望社會(huì)各界，更多關(guān)注我國(guó)儀器儀表產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，有黨中央治國(guó)理正的戰(zhàn)略方針指引，有我們儀器儀表制造業(yè)企業(yè)不斷的拼搏努力，有廣大國(guó)產(chǎn)儀器儀表用戶和粉絲的支持理解，不遠(yuǎn)的將來(lái)，更多的國(guó)產(chǎn)儀器儀表裝備進(jìn)入市場(chǎng)，為我國(guó)經(jīng)濟(jì)建設(shè)發(fā)揮更大的作用。 　　中國(guó)儀器儀表行業(yè)協(xié)會(huì) 　　2018年5月 zyclxmzsw

　　圖1中的電路專(zhuān)為使用 ADT7320同時(shí)測(cè)量3個(gè)K型熱電偶而設(shè)計(jì)，該器件是一款±0.25°C精度、16位數(shù)字SPI溫度傳感器。zyclxmzsw 　　熱電偶電壓測(cè)量 　　采用熱電偶連接器和濾波器作為熱電偶與AD7793 ADC之間的接口。每個(gè)連接器（J1、J2和J3）都直接與一組差分ADC輸入相連。AD7793輸入端的濾波器可在信號(hào)到達(dá)ADC的AIN （+）和AIN（?）輸入端之前降低任何熱電偶引腳上疊加的噪聲。AD7793集成片內(nèi)多路復(fù)用器、緩沖器和儀表放大器，可放大來(lái)自熱電偶測(cè)量結(jié)點(diǎn)的小電壓信號(hào)。 　　冷結(jié)測(cè)量 　　ADT7320精密16位數(shù)字溫度傳感器用于測(cè)量基準(zhǔn)結(jié)（冷結(jié)） 溫度，其精度在?20°C至+105°C溫度范圍內(nèi)可達(dá)±0.25°C。 ADT7320完全經(jīng)過(guò)工廠校準(zhǔn)，用戶無(wú)需自行校準(zhǔn)。它內(nèi)置一個(gè)帶隙溫度基準(zhǔn)源、一個(gè)溫度傳感器和一個(gè)16位Σ-Δ型 ADC， 用來(lái)測(cè)量溫度并進(jìn)行數(shù)字轉(zhuǎn)換， 分辨率為 0.0078°C。 　　AD7793和ADT7320均利用系統(tǒng)演示平臺(tái) （EVAL-SDP-CB1Z）由SPI接口控制。此外，這兩個(gè)器件也可由微控制器控制。 　　圖2. EVAL-CN0172-SDPZ電路評(píng)估板 　　圖2顯示帶有3個(gè)K型熱電偶連接器的EVAL-CN0172-SDPZ 電路評(píng)估板，AD7793 ADC， 和ADT7320溫度傳感器安裝在獨(dú)立柔性印刷電路板（PCB）的兩塊銅觸點(diǎn)之間，用于基準(zhǔn)溫度測(cè)量。 　　圖3是安裝在獨(dú)立柔性PCB上ADT7320 的側(cè)視圖，該器件插在熱電偶連接器的兩個(gè)銅觸點(diǎn)之間。圖3中的柔性PCB更薄更靈活，比小型FR4類(lèi)PCB更具優(yōu)勢(shì)。它允許將ADT7320巧妙地安裝在熱電偶連接器的銅觸點(diǎn)之間，以盡量降低基準(zhǔn)結(jié)和ADT7320之間的溫度梯度。 　　圖3. 安裝在柔性PCB上ADT7320的側(cè)視圖 　　小而薄的柔性PCB還能使ADT7320快速響應(yīng)基準(zhǔn)結(jié)的溫度變化。 圖4顯示ADT7320的典型熱響應(yīng)時(shí)間。 　　圖4.ADT7320典型熱響應(yīng)時(shí)間 　　本解決方案較為靈活，允許使用其它類(lèi)型的熱電偶，如J型或T型。本電路筆記中，選擇K型是考慮到其更受歡迎。實(shí)際選用的熱電偶具有裸露 。測(cè)量結(jié)位于探頭壁（probe wall）之外，暴露在目標(biāo)介質(zhì)中。 　　采用裸露 的優(yōu)勢(shì)在于，它能提供 的熱傳導(dǎo)率、具有快的響應(yīng)時(shí)間，并且成本低、重量輕。不足之處是容易受到機(jī)械損壞和腐蝕的影響。因此，不適合用于惡劣環(huán)境。但在需要快速響應(yīng)時(shí)間的場(chǎng)合下，裸露 是 選擇。若在工業(yè)環(huán)境中使用裸露 ，則可能需對(duì)信號(hào)鏈進(jìn)行電氣隔離?？墒褂脭?shù)字隔離器達(dá)到這一目的 （見(jiàn) 　　不同于傳統(tǒng)的熱敏電阻或電阻式溫度檢測(cè)器（RTD）， ADT7320是一款完全即插即用型解決方案，無(wú)需在電路板裝配后進(jìn)行多點(diǎn)校準(zhǔn)，也不會(huì)因校準(zhǔn)系數(shù)或線性化程序而消耗處理器或內(nèi)存資源。它在3.3 V電源下工作時(shí)的典型功耗僅為700μW，避免了會(huì)降低傳統(tǒng)電阻式傳感器解決方案精度的自發(fā)熱問(wèn)題。 　　精密溫度測(cè)量指南 　　下列指南可確保ADT7320地測(cè)量基準(zhǔn)結(jié)溫度。 　　電源： 如果ADT7320 從開(kāi)關(guān)電源供電，可能產(chǎn)生50 kHz以上的噪聲，從而影響溫度精度。為了防止此缺陷，應(yīng)在電源和VDD. 之間使用RC濾波器。所用元件值應(yīng)仔細(xì)考慮，確保電源噪聲峰值小于1 mV 　　去耦： ADT7320必須在盡可能靠近 VDD 的地方安裝去耦電容，以確保溫度測(cè)量的精度。使用諸如0.1μF高頻陶瓷類(lèi)型的去耦電容。此外，還應(yīng)使用一個(gè)低頻去耦電容與高頻陶瓷電容并聯(lián)，如10μF 至 50 μF 鉭電容。 　　 熱傳導(dǎo)： 塑料封裝和背面的裸露焊盤(pán)（GND）是基準(zhǔn)結(jié)至ADT7320的主要熱傳導(dǎo)路徑。由于銅觸點(diǎn)與ADC輸入相連，本應(yīng)用中無(wú)法連接背面的焊盤(pán)，因?yàn)檫@樣做會(huì)影響 ADC輸入的偏置。 　　精密電壓測(cè)量指南 　　下列指南可確保AD7793地測(cè)量熱電偶測(cè)量結(jié)電壓。 　　去耦：AD7793必須在盡可能靠近AVDD 和 DVDD 的地方安裝去耦電容，以確保電壓測(cè)量的精度。應(yīng)將0.1 μF陶瓷電容與 10 μF鉭電容并聯(lián)，將AVDD去耦到GND。此外，應(yīng)將0.1 μF 陶瓷電容與10 μF鉭電容并聯(lián)，將DVDD去耦到GND。 更多有關(guān)接地、布局和去耦技巧的討論，請(qǐng)參考Tutorial MT-031 和 Tutorial MT-101 　　濾波：AD7793的差分輸入用于熱電偶線路上的大部分共模噪聲。例如，將組成差分低通濾波器的R1、R2和C3放置在AD7793的前端，可熱電偶引腳上可能存在的疊加噪聲。C1和C2電容提供額外的共模濾波。由于輸入ADC 的AIN（+）和AIN（?）均為模擬差分輸入，因此，模擬調(diào)制器中的多數(shù)電壓均為共模電壓。AD7793的出色共模抑制（100 dB小值）進(jìn)一步了這些輸入信號(hào)中的共模噪聲。 　　本方案解決的其它難題 　　下文總結(jié)了本解決方案是如何解決前文提到的其它熱電偶相關(guān)難題。 　　熱電偶電壓放大：熱電偶輸出電壓隨溫度的變化幅度只有每度幾μV。本例中所用的常見(jiàn)K型熱電偶變化幅度為41μV/°C。這種微弱的信號(hào)在ADC轉(zhuǎn)換前需要較高的增益級(jí)。 AD7793內(nèi)部可編程增益放大器（PGA）能夠提供的 增益為128。本解決方案中的增益為16，允許AD7793通過(guò)內(nèi)部基準(zhǔn)電壓源運(yùn)行內(nèi)部滿量程校準(zhǔn)功能。 　　熱電偶的非線性校正：AD7793在寬溫度范圍（–40°C至 +105°C）內(nèi)具有出色的線性度，不需要用戶校正或校準(zhǔn)。為了確定實(shí)際熱電偶溫度，必須使用美國(guó) 標(biāo)準(zhǔn)技術(shù)研究院（NIST）所提供的公式將參考溫度測(cè)量值轉(zhuǎn)換成等效熱電電壓。此電壓與AD7793測(cè)量的熱電偶電壓相加，然后再次使用NIST公式將兩者之和再轉(zhuǎn)換回?zé)犭娕紲囟?。另一種方法涉及查找表的使用。然而，若要獲得同樣的精度，查找表的大小可能有較大不同，這就需要主機(jī)控制器為其分配額外的存儲(chǔ)資源。所有處理均通過(guò)EVAL-SDP-CB1Z以軟件方式完成。EVAL-SDP-CB1Z以軟件方式完成。 　　欲查看完整原理圖和EVAL-CN0172-SDPZ的布局，請(qǐng)參見(jiàn) CN-0172設(shè)計(jì)支持包： 　　常見(jiàn)變化 　　對(duì)于精度要求較低的應(yīng)用，可用 AD7792 16位Σ-Δ 型ADC 替代 AD7793 24位Σ-Δ 型ADC對(duì)于基準(zhǔn)溫度測(cè)量，可用 ±0.5°C精度的 ADT7310 數(shù)字溫度傳感器替代±0.25°C精度的 ADT7320. AD7792和ADT7310均集成SPI接口。