儀器信息網(wǎng)訊 2017年6月22-23日，“2017年軍工行業(yè)國(guó)產(chǎn)儀器儀表應(yīng)用需求座談會(huì)”在銀川召開(kāi)，來(lái)自軍工行業(yè)企業(yè)、儀器儀表行業(yè)企業(yè)和電子儀器行業(yè)企業(yè)100余名代表、專(zhuān)家參加了會(huì)議。 　　座談會(huì)現(xiàn)場(chǎng) 　　會(huì)議旨在加快建立軍民融合創(chuàng)新體系,推動(dòng)軍工行業(yè)智能制造,促進(jìn)國(guó)產(chǎn)儀器儀表的創(chuàng)新成果應(yīng)用。由 國(guó)防科技工業(yè)局、工業(yè)和信息化部和 發(fā)改委三家政府部門(mén)支持，中國(guó)和平利用軍工技術(shù)協(xié)會(huì)(以下簡(jiǎn)稱(chēng)軍工協(xié)會(huì))、中國(guó)儀器儀表行業(yè)協(xié)會(huì)(以下簡(jiǎn)稱(chēng)中儀協(xié))和中國(guó)電子儀器行業(yè)協(xié)會(huì)(以下簡(jiǎn)稱(chēng)電子儀器協(xié)會(huì))三家協(xié)會(huì)承辦。 　　一排左至右：國(guó)防科工局處長(zhǎng)于繼科、軍工協(xié)會(huì)秘書(shū)長(zhǎng)陳晶晶、中儀協(xié)理事長(zhǎng)吳朋； 　　二排左至右：中電協(xié)秘書(shū)長(zhǎng)方榮、中儀協(xié)秘書(shū)長(zhǎng)閆增序、中儀協(xié)副秘書(shū)長(zhǎng)鄭朝松 　　國(guó)產(chǎn)儀器儀表、電子電器行業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀 zyclxmzsw 　　鄭朝松匯報(bào)了國(guó)產(chǎn)儀器儀表行業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀。2016年，儀器儀表大行業(yè)20個(gè)小專(zhuān)業(yè)規(guī)模以上企業(yè)4513個(gè)，共實(shí)現(xiàn)主營(yíng)業(yè)務(wù)收入10214億元，同比增10.1%，主營(yíng)收入首次突破萬(wàn)億大關(guān)。出現(xiàn)兩個(gè)百億級(jí)企業(yè)集團(tuán)：以光學(xué)儀器、光學(xué)相關(guān)產(chǎn)品為主業(yè)務(wù)的舜宇光學(xué)科技集團(tuán)公司實(shí)現(xiàn)營(yíng)收146億元，以綜合自動(dòng)化儀表及系統(tǒng)集成為主業(yè)務(wù)的中國(guó)四聯(lián)儀器儀表有限公司實(shí)現(xiàn)營(yíng)收98.9億元。按分行業(yè)來(lái)看，6個(gè)分行業(yè)主營(yíng)業(yè)務(wù)收入同比增幅達(dá)兩位數(shù)，其中核儀器、電子測(cè)量?jī)x器分行業(yè)同比增幅超過(guò)20%，自動(dòng)化儀表分行業(yè)占比行上年的35.98%提高到36.09%。出口來(lái)看，出現(xiàn)2009年以來(lái)首次下降，光學(xué)儀器降幅 ，達(dá)16.97%。 　　在2017年工作計(jì)劃中，鄭朝松提到了“第三屆國(guó)產(chǎn)好儀器”活動(dòng)，該活動(dòng)由中儀協(xié)指導(dǎo)、儀器信息網(wǎng)主辦，將聚焦物性測(cè)試儀器，希望廣大國(guó)產(chǎn)物性測(cè)試儀器企業(yè)積極參加，共同推進(jìn)國(guó)產(chǎn)儀器的發(fā)展。 　　方榮匯報(bào)了電子電器行業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀。電子電器行業(yè)具有研發(fā)投入大，銷(xiāo)量小，回報(bào)周期長(zhǎng)等特點(diǎn)，2016年，全球電子電器行業(yè)實(shí)現(xiàn)銷(xiāo)售額700多億美元，同比增6%，示波器、頻譜分析儀、信號(hào)發(fā)生器、網(wǎng)絡(luò)分析儀、數(shù)字萬(wàn)用表等五類(lèi)產(chǎn)品占八成。全球市場(chǎng)分布來(lái)看，美國(guó)占五成、德國(guó)占兩成、日本占一成，亞洲及其他占兩成。根據(jù)2015年工信部數(shù)據(jù)，中國(guó)電子電器規(guī)模以上企業(yè)160家，銷(xiāo)售產(chǎn)值320億元，增10.1%，出口48.3億元。 　　軍工對(duì)儀器儀表的需求 　　于繼科首先介紹了此次座談會(huì)的背景，“軍工行業(yè)國(guó)產(chǎn)數(shù)控機(jī)床應(yīng)用”活動(dòng)由 發(fā)改委、工信部、國(guó)防科工局聯(lián)合主辦，通過(guò)十年的努力，取得很好的成效。為使成功的長(zhǎng)效合作機(jī)制得到推廣，選擇儀器儀表行業(yè)為試點(diǎn)，進(jìn)行軍工行業(yè)國(guó)產(chǎn)儀器儀表應(yīng)用需求的推廣。接著從“創(chuàng)新”、“融合”兩方面共同探討了新形勢(shì)下，如何更好的國(guó)產(chǎn)儀器儀表在軍工行業(yè)中的推廣應(yīng)用。并在 對(duì)軍工企業(yè)及儀器儀表企業(yè)提出了一系列建議和要求。 　　軍工企業(yè)代表匯報(bào)需求 　　隨后，各軍工企業(yè)代表圍繞發(fā)展的需求，對(duì)儀器儀表的需求、性能參數(shù)及如何推進(jìn)儀器儀表國(guó)產(chǎn)化做了發(fā)言。例如，某單位具體測(cè)試儀器需求包括專(zhuān)用測(cè)試系統(tǒng)系列、模塊化測(cè)試儀器、手持式、便攜式儀器、毫米波測(cè)試儀器、示波器、光學(xué)儀器、聲學(xué)、振動(dòng)、計(jì)量?jī)x器等；同時(shí)，為了讓與會(huì)代表直觀了解軍工行業(yè)的需求，軍工協(xié)會(huì)還特別印制“某某軍工行業(yè)高端儀器儀表需求指南”，列舉近100種儀器及主要性能指標(biāo)供參會(huì)者參考。 　　儀器儀表企業(yè)進(jìn)行新技術(shù)、新產(chǎn)品推介 　　儀表企業(yè)代表進(jìn)行新技術(shù)、新產(chǎn)品推介 　　接著，儀器儀表企業(yè)代表根據(jù)軍工企業(yè)的需求進(jìn)行了新技術(shù)、新產(chǎn)品推介。南京優(yōu)倍結(jié)合企業(yè)開(kāi)展智能制造，建設(shè)數(shù)字化車(chē)間和智能工廠情況做了專(zhuān)題介紹，濟(jì)南試金、蘇州蘇試、常州磐諾、沈陽(yáng)龍騰等企業(yè)代表在會(huì)上介紹企業(yè)情況和產(chǎn)品。 　　參觀吳忠儀表、銀川共享集團(tuán) 　　參觀現(xiàn)場(chǎng) 　　會(huì)議第二天，與會(huì)代表依次參觀了吳忠儀表機(jī)械加工數(shù)字化建設(shè)試點(diǎn)和共享集團(tuán)鑄造生產(chǎn)智能旨在建設(shè)試點(diǎn)，聽(tīng)取了兩個(gè)企業(yè)在開(kāi)展智能制造，采用信息化技術(shù)，建設(shè)數(shù)字化車(chē)間和數(shù)字化工廠的介紹，實(shí)地看到了用現(xiàn)代化科學(xué)技術(shù)所取得的制造技術(shù)和制造成果。

　　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(hù)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。可使用數(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(mǎn)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(hù)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。