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技術(shù)文章

超低頻高壓發(fā)生器的發(fā)展方向



 超低頻高壓發(fā)生器的發(fā)展方向永恒主題，隨著科技的發(fā)展，各個領(lǐng)域?qū)y試的精度要求越來越高。在尺寸測量范疇內(nèi)，從**量來講已經(jīng)提出了納米與亞納米的要求。納米測量已經(jīng)不僅是單一方向的測量，而要求實現(xiàn)空間坐標(biāo)測量。上世紀(jì)八十年代，美國國家標(biāo)準(zhǔn)技術(shù)研究院開始進行分子測量機的研究。上世紀(jì)九十年代末，美國北卡羅萊納州立大學(xué)夏洛特分校與麻省理工學(xué)院合作進行亞原子測量機的研究。我國臺灣大學(xué)與合肥工業(yè)大學(xué)合作，也在這方面展開了研究。在相對精度上，工程測量要求10的-7次方～10的-8次方乃至10的-9次方，而基準(zhǔn)實現(xiàn)要求10的-12次方。

 在時間測量上，分辨力要求達到飛秒級，相對精度10的-14次方。*近國際上又開始了建立光鐘時間基準(zhǔn)的研究，相對精度為10的-19次方，即3000億年不差1秒。

 為了開展某些基礎(chǔ)物理研究的需要，美國國家標(biāo)準(zhǔn)技術(shù)研究院正在研究引力波對光速的影響，測試精度要求達到10的-17次方。

 在電量上則是要求能夠**測出單個電子的電量。

 在航空航天領(lǐng)域，對飛行物速度和加速度的測量都要求達到0.05%的精度。

 超低頻高壓發(fā)生器的發(fā)展方向
 現(xiàn)代測量越來越多地在高速運動中進行。機床、蝸輪機、交通工具以及測量機的速度都在加快，要求測量轉(zhuǎn)速為每分鐘十幾萬轉(zhuǎn)的蝸輪機轉(zhuǎn)子和定子間的氣隙，每轉(zhuǎn)要求采樣上萬次。非接觸測量在實現(xiàn)快速測量上比接觸測量有很大優(yōu)越性。

 除了一般的機械工業(yè)外，國防、航天等高科技領(lǐng)域?qū)y量速度的要求就更高了。如果說武器系統(tǒng)的打擊精度主要取決于測量控制的精度，那么武器系統(tǒng)的反應(yīng)能力則主要取決于測試控制的速度。飛行器在運行中要對其軌跡、姿態(tài)、加速度不斷進行校正，要求在很短時間內(nèi)迅速做出反應(yīng)。進行火箭攔截時，反應(yīng)不及時就會發(fā)生災(zāi)難，測量和反應(yīng)速度更是起決定作用。在對爆炸和核反應(yīng)過程的研究中，也常要求能反應(yīng)微秒時段內(nèi)的狀態(tài)數(shù)據(jù)。

 在自然科學(xué)領(lǐng)域一些超快物理現(xiàn)象和超快化學(xué)反應(yīng)的研究中，往往要求助于飛秒激光進行測試。

 功能更強

 在科學(xué)技術(shù)的進步與社會發(fā)展過程中，會不斷出現(xiàn)新領(lǐng)域、新事物，需要人們?nèi)フJ識、探索和開拓，使之更好地為人類服務(wù)。例如開拓外層空間、探索微觀世界、了解人類自身的奧秘等等。

 為此所需要測試的領(lǐng)域越來越多，超低頻高壓發(fā)生器的發(fā)展方向，環(huán)境越來越復(fù)雜，天上、地下、水中、人體內(nèi)部。有的測量條件越來越惡劣：高溫、高速、高濕、高塵、振動、密閉、遙測、高壓力、高電壓、深水、強場、易爆等等。所需測量的參數(shù)類別越來越多，有的參數(shù)還是模糊參數(shù)，例如刀具磨損就是一個模糊參數(shù)。參數(shù)的定義也越來越復(fù)雜，就是像圓的直徑這樣看似*為簡單的參數(shù)，也必須依照一定的準(zhǔn)則進行擬合，才能獲得符合定義、符合使用要求的值。

 從測量范圍來看，也**擴大。尺寸測量要求能從原子核測到宇宙空間，電壓測量要求從納伏測到百萬伏，電阻測量從超導(dǎo)至10的14次方Ω，加速度測量從10的-4次方到10的4次方g，溫度測量從接近**零度到10的18次方度。

 有些情況下要求實現(xiàn)聯(lián)網(wǎng)測量，以便在跨地域情況下實現(xiàn)同步測量。有些情況要求對多種參數(shù)實現(xiàn)同步測量，而同步的要求達微秒級。

 所有這一切都要求測量手段與方法具有更強的功能。

 2.2 融合一切*新科技成果

 從儀器儀表、測試手段對國民經(jīng)濟和社會發(fā)展的貢獻看是“秤砣雖小，四兩壓千斤”；就其技術(shù)含量而言，是“麻雀雖小、五臟俱全”。因此，現(xiàn)代測試是多學(xué)科、高科技的集合。

 為了完成歷史賦予的使命，測試技術(shù)必須充分、及時利用和融合一切*新科技成果。超低頻高壓發(fā)生器的發(fā)展方向，科技**就是要將自然科學(xué)中的新發(fā)現(xiàn)迅速用到工程中來，解決工程和生產(chǎn)中的問題。

 現(xiàn)代測量中簡單地依靠同類量進行直接比較實現(xiàn)測量的應(yīng)用已經(jīng)很少，因為它在精度、速度、功能上很難滿足要求。許多測量都是建立在一定的物理效應(yīng)基礎(chǔ)上，即利用一定的物理效應(yīng)實現(xiàn)量的轉(zhuǎn)換進行測量。例如利用霍爾效應(yīng)構(gòu)成霍爾傳感器，利用隧道效應(yīng)構(gòu)成掃描隧道顯微鏡。要密切注意物理學(xué)、化學(xué)、生物學(xué)等學(xué)科中的新發(fā)現(xiàn)，創(chuàng)建新的測量原理與方法。

 當(dāng)然，并不是兩個物理量之間的關(guān)系都可以用于測量，通過X向Y的轉(zhuǎn)化實現(xiàn)測量，一是要求Y比X易于操作、易于測量；二是Y/X很大，而Y/Pi很小，即Y對X的變化很敏感，而其它各種量Pi對X的影響很小。完全滿足上述條件是很困難的，在一些復(fù)雜的測量中，常利用多種效應(yīng)，得到各種Yi(Yi可為各種不同性質(zhì)的量)，然后進行信號融合，以確定X。

 過去說儀器儀表是光、機、電結(jié)合體，現(xiàn)在僅有光、機、電結(jié)合不夠了，光、機、電、算結(jié)合也不夠，而是要充分運用激光、光纖、超導(dǎo)、納米、量子、仿生、微電子、MEMS、衛(wèi)星、信息等領(lǐng)域的一切*新發(fā)現(xiàn)和技術(shù)。

 激光與光學(xué)技術(shù)，包括基于幾何光學(xué)、波動光學(xué)、量子光學(xué)的各種測量方法，在幾何量檢測中具有廣泛應(yīng)用前景。一方面是因為長度單位“米”是通過光在真空中在1/299792458秒時間內(nèi)走過的距離定義的，具有“溯源”的優(yōu)越性，另一方面它具有不接觸、無測量力、精度高、光斑可以很小、提供的信息豐富、可以在遠離被測對象的地方進行測量、便于實現(xiàn)快速測量等優(yōu)點，在大尺寸、常規(guī)尺寸、在線測量以及微納領(lǐng)域都有廣泛應(yīng)用。

 測量儀器自身的微型化、便攜化是測量儀器的重要發(fā)展方向。在國防、航空、航天、生物、醫(yī)學(xué)、智能技術(shù)等中，微型化具有十分重要的意義。這里要充分利用MEMS、微電子以及光纖、超導(dǎo)、納米、量子、仿生、軟件等技術(shù)使儀器微型化，Lab on a chip,軟件就是儀器，是微型化的體現(xiàn)。對于現(xiàn)場測量及大型工程測量的便攜化，也要充分利用激光、光纖、光學(xué)、MEMS、微電子、軟件等技術(shù)提供的條件。

 這里特別要強調(diào)的是測試與信息技術(shù)的融合。測試是一個提取信息的過程，它不僅包括原始信息的獲取，還包括信息的處理、存儲、傳輸和控制。特別是在復(fù)雜環(huán)境下，對于復(fù)雜參數(shù)的測試更離不開信息的處理和存儲(包括多種信息的融合)，在某些情況下還離不開信息的傳輸和控制。聯(lián)網(wǎng)測試以及工藝流程、生產(chǎn)過程或科學(xué)實驗流程的測試都是這方面的實例。

 智能測試是測試技術(shù)發(fā)展的一個方向。對于智能技術(shù)還沒有一個統(tǒng)一的、確切的定義。筆者認為智能應(yīng)該至少包括以下三方面內(nèi)容：①對環(huán)境、工作條件、機器狀態(tài)、對象情況變化等具有自適應(yīng)性；②實現(xiàn)信息交換與共享；③具有判斷、決策、優(yōu)化的能力，從腦力上解放人類，使人類能更多地從事創(chuàng)造性的腦力勞動。

 筆者在國家自然科學(xué)基金會資助下開發(fā)了一套智能三坐標(biāo)測量系統(tǒng)。超低頻高壓發(fā)生器的發(fā)展方向，三坐標(biāo)測量機將一切幾何量都歸結(jié)為坐標(biāo)測量，從而使它有很大的通用性。根據(jù)工件的形狀編好程序后，就能進行自動測量。在完成點的坐標(biāo)采集后，由軟件進行數(shù)據(jù)處理，提取特征值，并進行評定。

 傳統(tǒng)三坐標(biāo)測量機的不足之一就是需要編程。在現(xiàn)代生產(chǎn)中單件和少量幾件的生產(chǎn)占相當(dāng)大的比例。對于這些生產(chǎn)，編程就是相當(dāng)大的工作量，而且需要一定的知識。固然現(xiàn)代三坐標(biāo)測量機一般都有自學(xué)習(xí)程序，即人工測量一遍，即可生成測量程序，但對單件和少量幾件的生產(chǎn)幾乎沒有意義。通過點菜單來生成程序也是相當(dāng)繁瑣的，因此需要開發(fā)一種勿需編程和自學(xué)習(xí)就能自動生成測量程序的智能三坐標(biāo)測量機。

 智能三坐標(biāo)測量系統(tǒng)的工作原理是利用中性文件STEP或IGES由工件的CAD文件提取被測工件的幾何特征和公差特征，實現(xiàn)信息共享；依靠知識庫對工件進行三維重構(gòu)和建模。進行重構(gòu)和建模是因為不了解工件的整體尺寸形狀，就無法解決防碰撞的問題。另外，對同樣一個100mm尺寸，軸間距與工件長度測量方法是完全不同的。工件在測量機上是隨意放置的，除了知道工件的尺寸、形狀、公差要求外，還必須知道工件的姿態(tài)和位置，才能對工件進行測量，這就是自適應(yīng)問題。為了確定工件的安放位姿，在三坐標(biāo)測量機上裝有一個攝像機。獲得工件的實際圖像后，將它與由工件CAD模型生成的工件虛擬圖像進行比較，以確定工件的安放位姿。由于工件可能利用不同的基準(zhǔn)定位放置(例如一個箱體的六個面都可以作為安放基準(zhǔn))，需要生成各種安放情況下的虛擬圖像，與實際圖像進行匹配，并計算實際圖像的重心位置與主軸方向，以確定工件的位置和方向。在此基礎(chǔ)上，利用知識庫和數(shù)據(jù)庫，選擇測頭配置，確定測量點，進行路徑規(guī)劃，優(yōu)化并生成測量程序，從而實現(xiàn)包括編程在內(nèi)的自動智能測量。
主營產(chǎn)品：

無局放試驗變壓器廠家，超低頻直流高壓發(fā)生器，變壓器油介質(zhì)損耗測試儀，感應(yīng)式軸承加熱器，直流泄漏測試儀，變壓器空負載測試儀，雷電計數(shù)器校驗儀，萬寶電力設(shè)備


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