儀器信息網(wǎng)訊 近日，看到某市糧油質量監(jiān)測中心稻谷及糧油產(chǎn)品質量檢測設備采購進口產(chǎn)品公示，其中對只采購一臺微波消解儀的情況下，專家對其國產(chǎn)設備的論證耐人尋味。 　　大家知道，隨著我國自主創(chuàng)新步伐的加快，國產(chǎn)化政策導向以及科技進步對儀器儀表產(chǎn)業(yè)發(fā)展產(chǎn)生巨大推動作用，科技成果產(chǎn)業(yè)化，企業(yè)自主創(chuàng)新推進，極大地國產(chǎn)儀器設備的技術指標和產(chǎn)品質量。僅從近年來在北京市科委的政策支持下，在原北京出入境檢驗檢疫局主持開展的國產(chǎn)檢測儀器設備驗證與綜合評價的項目的進展情況，充分體現(xiàn)出今天我國科學儀器產(chǎn)業(yè)發(fā)展的巨大進步。在剛剛結束的第十六屆中國國際科學儀器及實驗室裝備展覽會(CISILE 　　2018)上，國產(chǎn)檢測儀器設備驗證與綜合評價成果展示專區(qū)里，22臺國產(chǎn)儀器設備經(jīng)過驗評，得到實驗室及評審專家的一致認可，參加驗評的產(chǎn)品中，既有實驗室常規(guī)檢測的原子吸收光譜、紫外分光光度計、氣相、液相色譜等分析儀器，也有實驗室電化學儀器，樣品前處理設備，還有近年引起市場關注的現(xiàn)場檢測儀器、便攜儀器及快檢設備，當然也包括本次招標項目中的微波消解儀。 　　“國產(chǎn)儀器設備驗證與綜合評價”專項旨在帶動檢測儀器設備系統(tǒng)集成創(chuàng)新,有效我國檢測儀器設備行業(yè)整體創(chuàng)新水平與自我裝備能力。通過驗證摸清國產(chǎn)儀器真實性能品質水平，給出權威評價，從而助推開發(fā)具有自主知識產(chǎn)權、質量穩(wěn)定可靠的國產(chǎn)檢測儀器設備，進一步促進國產(chǎn)儀器設備發(fā)展,國產(chǎn)儀器研發(fā)與成果轉化水平。 　　值得關注的是，通過驗評不僅有利推動國產(chǎn)儀器設備市場運作能力，更重要的是吸引一大批重要的實驗室和檢測機構帶頭采購國產(chǎn)設備，僅北京出入境檢驗檢疫技術中心率先采購了吉天、普析、屹堯、海光等參評企業(yè)的共10臺儀器設備，用實際行動力證和支持驗評儀器。 　　當然在科學儀器產(chǎn)業(yè)發(fā)展中，我們仍面臨很多問題和差距。自主創(chuàng)新能力依然薄弱，雖然近年來國產(chǎn)儀器技術水平較大，但在一些高端產(chǎn)品和核心技術等方面依賴進口，有些技術仍在拉大了與國際先進水平的差距，尤其是在一些新興產(chǎn)業(yè)和應用領域，差距更為明顯。特別是以實驗分析、精密光學儀器為代表的高技術、高附加值產(chǎn)品進口數(shù)量長期高居不下。國產(chǎn)儀器缺乏應用研究，特別是難于在省以上和重點科研機構、實驗室應用。 　　同時我們也看到由于社會各界對國產(chǎn)裝備的認識仍停留在原有印象中，沒有看到儀器設備制造業(yè)的發(fā)展成果和進步，仍然采取傳統(tǒng)思維方式評價國產(chǎn)裝備，這些也提醒我們的企業(yè)和行業(yè)組織，加大對先進、優(yōu)質的產(chǎn)品技術宣傳力度，國產(chǎn)儀器設備的品牌建設。 　　為改變國產(chǎn)科學儀器“難、信任難”的問題，中國儀器儀表行業(yè)協(xié)會聯(lián)合儀器信息網(wǎng)、我要測網(wǎng)等單位，于2016年舉辦了以“實驗室常用設備——國產(chǎn)樣品前處理設備”為主題的第二屆“國產(chǎn)好儀器”活動。本著“用戶說好才是真的好”原則，活動對一批國產(chǎn)微波消解儀器生產(chǎn)企業(yè)進行了實地調研，并深入使用單位，現(xiàn)場收集、調研入圍儀器的真實使用狀況。調研結果顯示，國產(chǎn)微波消解儀經(jīng)過二三十年的發(fā)展，產(chǎn)品與技術已經(jīng)脫胎換骨，可以與進口產(chǎn)品媲美。99%以上用戶表示國產(chǎn)儀器能夠滿足實際工作需求，90%以上用戶對國產(chǎn)儀器的質量表示滿意。 　　以本次招標為例，專家提出的問題，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，國內有些廠家專注于此近二十年，采用先進的ERP管理系統(tǒng)和現(xiàn)代生產(chǎn)工藝，品控方面已經(jīng)達到甚至部分超越了外資品牌，產(chǎn)品已被國際主流廠商應用實驗室所采用?！皣a(chǎn)檢測儀器驗證與綜合評價”和“國產(chǎn)好儀器”等項目的開展，也印證了其性能品質已達到國際水平，實在沒有再迷信進口品牌的必要了。 　　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譜等無機分析儀器的樣品前處理設備，這些無機分析儀器在全球市場占主導地位的三家公司PerkinElmer、安捷倫和賽默飛世爾，其應用實驗室中的確都已經(jīng)有中國產(chǎn)品牌的微波消解儀在使用。目前國產(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檢疫局取得了應用，并贏得了好評。 　　通過本次事件，我們真誠希望社會各界，更多關注我國儀器儀表產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，有黨中央治國理正的戰(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，有廣大國產(chǎn)儀器儀表用戶和粉絲的支持理解，不遠的將來，更多的國產(chǎn)儀器儀表裝備進入市場，為我國經(jīng)濟建設發(fā)揮更大的作用。 　　中國儀器儀表行業(yè)協(xié)會 　　2018年5月 zyclxmzsw

　　圖1中的電路專為使用 ADT7320同時測量3個K型熱電偶而設計，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到達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集成片內多路復用器、緩沖器和儀表放大器，可放大來自熱電偶測量結點的小電壓信號。 　　冷結測量 　　ADT7320精密16位數(shù)字溫度傳感器用于測量基準結（冷結） 溫度，其精度在?20°C至+105°C溫度范圍內可達±0.25°C。 ADT7320完全經(jīng)過工廠校準，用戶無需自行校準。它內置一個帶隙溫度基準源、一個溫度傳感器和一個16位Σ-Δ型 ADC， 用來測量溫度并進行數(shù)字轉換， 分辨率為 0.0078°C。 　　AD7793和ADT7320均利用系統(tǒng)演示平臺 （EVAL-SDP-CB1Z）由SPI接口控制。此外，這兩個器件也可由微控制器控制。 　　圖2. EVAL-CN0172-SDPZ電路評估板 　　圖2顯示帶有3個K型熱電偶連接器的EVAL-CN0172-SDPZ 電路評估板，AD7793 ADC， 和ADT7320溫度傳感器安裝在獨立柔性印刷電路板（PCB）的兩塊銅觸點之間，用于基準溫度測量。 　　圖3是安裝在獨立柔性PCB上ADT7320 的側視圖，該器件插在熱電偶連接器的兩個銅觸點之間。圖3中的柔性PCB更薄更靈活，比小型FR4類PCB更具優(yōu)勢。它允許將ADT7320巧妙地安裝在熱電偶連接器的銅觸點之間，以盡量降低基準結和ADT7320之間的溫度梯度。 　　圖3. 安裝在柔性PCB上ADT7320的側視圖 　　小而薄的柔性PCB還能使ADT7320快速響應基準結的溫度變化。 圖4顯示ADT7320的典型熱響應時間。 　　圖4.ADT7320典型熱響應時間 　　本解決方案較為靈活，允許使用其它類型的熱電偶，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。實際選用的熱電偶具有裸露 。測量結位于探頭壁（probe wall）之外，暴露在目標介質中。 　　采用裸露 的優(yōu)勢在于，它能提供 的熱傳導率、具有快的響應時間，并且成本低、重量輕。不足之處是容易受到機械損壞和腐蝕的影響。因此，不適合用于惡劣環(huán)境。但在需要快速響應時間的場合下，裸露 是 選擇。若在工業(yè)環(huán)境中使用裸露 ，則可能需對信號鏈進行電氣隔離?？墒褂脭?shù)字隔離器達到這一目的 （見 　　不同于傳統(tǒng)的熱敏電阻或電阻式溫度檢測器（RTD）， ADT7320是一款完全即插即用型解決方案，無需在電路板裝配后進行多點校準，也不會因校準系數(shù)或線性化程序而消耗處理器或內存資源。它在3.3 V電源下工作時的典型功耗僅為700μW，避免了會降低傳統(tǒng)電阻式傳感器解決方案精度的自發(fā)熱問題。 　　精密溫度測量指南 　　下列指南可確保ADT7320地測量基準結溫度。 　　電源： 如果ADT7320 從開關電源供電，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，應在電源和VDD. 之間使用RC濾波器。所用元件值應仔細考慮，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，以確保溫度測量的精度。使用諸如0.1μF高頻陶瓷類型的去耦電容。此外，還應使用一個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： 塑料封裝和背面的裸露焊盤（GND）是基準結至ADT7320的主要熱傳導路徑。由于銅觸點與ADC輸入相連，本應用中無法連接背面的焊盤，因為這樣做會影響 ADC輸入的偏置。 　　精密電壓測量指南 　　下列指南可確保AD7793地測量熱電偶測量結電壓。 　　去耦：AD7793必須在盡可能靠近AVDD 和 DVDD 的地方安裝去耦電容，以確保電壓測量的精度。應將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。 更多有關接地、布局和去耦技巧的討論，請參考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）進一步了這些輸入信號中的共模噪聲。 　　本方案解決的其它難題 　　下文總結了本解決方案是如何解決前文提到的其它熱電偶相關難題。 　　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K型熱電偶變化幅度為41μV/°C。這種微弱的信號在ADC轉換前需要較高的增益級。 AD7793內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通過內部基準電壓源運行內部滿量程校準功能。 　　熱電偶的非線性校正：AD7793在寬溫度范圍（–40°C至 +105°C）內具有出色的線性度，不需要用戶校正或校準。為了確定實際熱電偶溫度，必須使用美國 標準技術研究院（NIST）所提供的公式將參考溫度測量值轉換成等效熱電電壓。此電壓與AD7793測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換回熱電偶溫度。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，這就需要主機控制器為其分配額外的存儲資源。所有處理均通過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，請參見 CN-0172設計支持包： 　　常見變化 　　對于精度要求較低的應用，可用 AD7792 16位Σ-Δ 型ADC 替代 AD7793 24位Σ-Δ 型ADC對于基準溫度測量，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。