儀器信息網訊 近日，看到某市糧油質量監(jiān)測中心稻谷及糧油產品質量檢測設備采購進口產品公示，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，國產化政策導向以及科技進步對儀器儀表產業(yè)發(fā)展產生巨大推動作用，科技成果產業(yè)化，企業(yè)自主創(chuàng)新推進，極大地國產儀器設備的技術指標和產品質量。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，充分體現出今天我國科學儀器產業(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臺國產儀器設備經過驗評，得到實驗室及評審專家的一致認可，參加驗評的產品中，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)具有自主知識產權、質量穩(wěn)定可靠的國產檢測儀器設備，進一步促進國產儀器設備發(fā)展,國產儀器研發(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，雖然近年來國產儀器技術水平較大，但在一些高端產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、高附加值產品進口數量長期高居不下。國產儀器缺乏應用研究，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)質的產品技術宣傳力度，國產儀器設備的品牌建設。 　　為改變國產科學儀器“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、我要測網等單位，于2016年舉辦了以“實驗室常用設備——國產樣品前處理設備”為主題的第二屆“國產好儀器”活動。本著“用戶說好才是真的好”原則，活動對一批國產微波消解儀器生產企業(yè)進行了實地調研，并深入使用單位，現場收集、調研入圍儀器的真實使用狀況。調研結果顯示，國產微波消解儀經過二三十年的發(fā)展，產品與技術已經脫胎換骨，可以與進口產品媲美。99%以上用戶表示國產儀器能夠滿足實際工作需求，90%以上用戶對國產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)和現代生產工藝，品控方面已經達到甚至部分超越了外資品牌，產品已被國際主流廠商應用實驗室所采用。“國產檢測儀器驗證與綜合評價”和“國產好儀器”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有中國產品牌的微波消解儀在使用。目前國產品牌微波消解產品已經在北京、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，有廣大國產儀器儀表用戶和粉絲的支持理解，不遠的將來，更多的國產儀器儀表裝備進入市場，為我國經濟建設發(fā)揮更大的作用。 　　中國儀器儀表行業(yè)協(xié)會 　　2018年5月

  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位數字SPI溫度傳感器。   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號。   冷結測量   ADT7320精密16位數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 ，則可能需對號鏈進行電氣隔離?？墒褂脭底指綦x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。這種弱的號在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：  zyclxmzsw 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 數字溫度傳感器替代±0.25°C精度的 ADT7320. AD7792和ADT7310均集成SPI接口。