8508A在仪器校准中的应用(精选11篇)
摘要:8508A数字多用表是一个功能强大的仪器,它集成了电压、电流、电阻、温度等的精密测量功能,在精密测量中发挥着极其重要的作用。本文介绍了8508A的主要功能及其应用,并列举了测量热电偶校准仪的不确定度分析。
键词:8508A;校准;热电偶校准仪;测量不确定度评定
福禄克公司计量测试仪器分部在8506A型 71/2位数字多用表和1281型8 1/2位数字多用表的技术基础上,开发研制了8508A型参考级 8 1/2位数字多用表。8508A特别适宜于在校准实验室中应用,提供优异的测量不确定度、低噪声和低漂移。它具有:
先进的转换原理
8508A数字多用表分为模拟电路与数字电路两部分。模拟电路以多斜率多重积分式A/D转换器为核心,数字电路以单片计算机为核心,两部分之间以光电耦合的串行通讯进行信息交换。两部分之间在电气上完全隔离,仅靠光来实现信息的传送。
多斜率多重积分式A/D转换器是在本公司的四斜式A/D转换器基础上发展起来的。输入被测电压在一固定的时间内接入积分器,机内参考电压也在此固定时间内多次接入,使积分器输出幅度一直保持在一定范围内。在这一固定时间结束后,机内参考电压将积分器输出电压反向积分过零。由于在积分的不同阶段,机内参考电压各不相同,使得在整个转换过程中即是多重积分循环,又在每个循环中出现了多种斜率。这种转换方法,既解决了转换时间与高分辨率的矛盾,也解决了积分电路失调、噪声、积分电容介质吸咐效应等不理想因素对转换精度的影响。
从4 1/2位到8 1/2位的各种转换位数可提供速度和准确度的最佳选择,从二万分之一到二亿分之一的分辨力为用户提供了最大的便利。
众多的功能
8508A将多种功能组合在一起以适应系统应用和精密测量的需要。直流电压,直流电流,电阻测量,交流电压测量和交直流电流测量,温度测量和IEEE488.2总线接口是标准配置;比率测量和后面板接线柱输入是选件配置。数据处理,数据存贮和测量速度、方式的变化在各个功能都可以实现。
采用自举电源的斩波稳定放大器为直流电压测量功能提供了低漂移、低噪声、高输入阻抗的优良性能,完善的输入保护电路保证各电压量程都可经受1000V过电压连续冲击。低恒温的齐纳稳压参考源和高精度精密金属箔电阻保证了8508A的直流电压年绝对不确定度优于3.2ppm,温度系数仅为0.3ppm/℃。
交流电压功能保证1Hz至1MHz的平坦频率响应,独特的真有效值(RMS)转换器可准确测量从1%量程至100%量程的交流信号。8508A的点频率方式(Spot)和AC/DC转换(Tfer)方式可进一步提高测量准确度。先在用户选定频率上进行点频率校准,在以后测量中,在点频率±10%频率范围内测量时,可以减少频率响应误差,8508A可以为每个量程选用6个独立的点频率。
8508A提供了高准确度的大电流测量能力,可以将交直流测量范围扩展至20A,交流电流频率范围达到100kHz。
8508A配备有多个精密分流器,当电流流过分流器时,可以产生满度200mV的直流电压或交流电压。可以准确测量直流电流和交流电流,交流电流频率范围为1Hz至100kHz。电流源和分流器有两种保护方式:内部电子线路嵌位保护和后面板安置的1.6A保险丝熔断保护。
8508A电阻量程为2Ω至20GΩ十一个量程,分辨力为10nΩ。有方便测量高值电阻的二线测量方式,也有适合低值电阻的四线测量方式,可以消除引线电阻的影响。
在某些时候,测量线路中的热电势会给电阻测量带来较大误差。8508A提供了真欧姆(TruΩ)测量方式。采用真欧姆(TruΩ)方式时,先接通正向测量电流测量被测电阻上的电压降,然后接通负向测量电流测量被测电阻上的电压降,用第一次测量结果减去第二次测量结果得到两次测量绝对值的和,将此绝对值的和除以2,就得到一个消除了所有热电势影响的电阻值。
8508A的高压电阻功能大大增加了电阻的激励信号,可以提供高达240V的激励电压,大大提高了测量高阻值电阻的信噪比,在增大测量范围至20G的同时,又大大减少了测试不确定度。
Ω屏蔽端(Guard)的引入可以减少杂散分布电阻和泄漏电流的影响,还可以利用这个端钮实现在线测量。
为了配合测量测温电阻(如铂电阻)的需要,8508A配备有低电流测量方式,测量时可以大大减少由测量电流引起的加热效应。
8508A提供了2, 3,4线的铂电阻PRT或者标准铂电阻SPRT温度测量能力,温度范围从-200C 到600C。仪器能够同时给出温度读数和电阻读数,并具有ITS-90和按Callendar van Duesen公式的线性化能力,因此,8508A对于温度测量和铂电阻PRT校准工作都是一种理想工具。与测量电阻时一样,温度测量时也采用电流反向技术以消除热电势引起的误差。
8508A有两个显示屏:主显示屏和菜单显示屏。主显示屏显示测量结果和测量状态,菜单显示屏可以帮助操作人员在菜单中选择操作命令,在远地工作时提供状态信息和出错信息。
在测量交流电压或交流电流时,通过监测(Monitor)功能,可以在菜单显示屏显示交流信号的频率。
8508A有多种比率测量方式,按下Input键在INPUT菜单可以对前面板(F)和后面板(R)两通道选择F-R,F/R 和(F-R)/R的测量运算。前面板通道和后面板通道可以是相同的电量信号,也可以是不相同的电量信号。例如前面板通道输入交流电压,后面板通道输入直流电压。这一功能可以用来进行交流/直流转换测量,输入/输出(增益)测量,电阻比率测量等等。
8508A的监测功能可以随时报告该测量值的最大值、最小值和峰-峰值,还有越限报告能力。
多种数字运算能力的组合大大扩展了测量应用范围。8508A可进行以下运算:滚动平均值、数组平均值,减,乘,除运算,dB值运算和百分比运算。
连续运行
8508A能够在各种恶劣条件的环境下工作。
8508A中没有任何散热风扇和冷却通道。各端钮均为密封型,各输入端都具有完善的保护功能,所有电压量程都可以承受1000V有效值的高压冲击。
数字多用表是一种多功能的仪表,可以测量交直流电压、交直流电流、电阻等;只要精度和稳定度达到一定要求,便可成为众多仪器的计量标准,而8508A是一款FLUKE公司生产的参考级数字多用表,无疑是众多标准器的首先。而今,不少计量单位便以8508A作为的计量标准进行各项计量检测工作。
下面以FLUKE 714型热电偶校准器为例作测量不确定度分析。
1. 概述
1.1 测量依据:JJG 445-1986直流标准电压源检定规程、Fluke 71X系列过程校准器校准手册。
1.2测量环境条件:温度(20±5)℃,相对湿度
VX ―― 热电偶校准器最阻读数;
VN――数字多用表电阻读数。
3. 合成方差和灵敏系数
由于RX和RN互不相关,依照公式:
由上式得到:
灵敏系数:;
合成方差:
4.计算分量标准不确定度
4.1.1由被检校准器的重复性引入的标准不确定度分量
由热电偶校准器输出30.00mV的标称电阻给数字多用表,连续读取10次读数如表1所示。
电压 实际电压(mV)
10
30.00mV 29.998 29.996 29.998 29.996 29.997 29.998 29.998 29.998 29.996 29.998
按贝塞尔公式:
式中: 是第k次的测量结果;是n = 10次测量值的算术平均值。
计算得: s=0.00095mV
实际检定中取一次测量读数作为测量结果,故标准不确定度为:
其自由度:
4.1.2 由热电偶校准器的分辨力引入的标准不确定度分量
热电偶校准器在示值为30.00mV时的分辨力为0.01mV,其在±0.005mV的区间为均匀分布。
故:
1 超声流量计的工作原理
从当前来看, 在液体流量计校准中, 传统的离线校准方法已不能满足检测行业发展的需求, 在线校准方法应运而生。在线校准在校准结果的准确性方面具有明显的优势。在液体流量计在线校准过程中, 通常会用到超声流量计, 其主要工作原理是通过检测不同流速的液体所产生的超声波信号, 确定其流量值。将超声波流量计运用到流量仪表在线校准中可采取多种多样的方法, 常用的在线校准方法主要有多普勒法、传播速度差法等。超声波流量计在液体流量仪表在线校准中主要采用的是传播速度差法。该方法利用测量超声波逆流和脉冲所传播的时速差别来确定液体的流速, 由于超声波信号传递所受的干扰较小, 因此这种方法具有较高的准确度。通常来讲, 在介质静止的状态下, 声波在液体中的实际传播速度由流体轴向平均速度在声波传递方向上的分量和声波的传播速度组成。在液体流量仪表在线校准的过程中, 应考虑到逆流传播时间与顺流传播时间之间的关系, 并灵活运用液体流速的计算公式。
超声波在静止液态中的传播速度与其在动态液体中的传播速度有相当大的不同, 超声波本身的传播速度与液态流体的流动速度有很大关系, 而超声波流量计就是利用这个原理来工作的, 如图1所示。流体轴向平均流速可表示为:
式 (1) 中:Vm为流体轴向平均流速;φ为声道角, L为声道长度;tdown为流体顺流中超声波传播时间;tup为流体逆流中超声波的传播时间。
2 影响超声波测量结果的因素
在利用超声流量计在线校准液体流量仪表时, 应考虑到超声波测量结果的影响因素。影响超声波测量结果的因素有很多, 主要有以下三个方面。
2.1 耦合剂
在利用超声流量计在线校准液体流量仪表时, 通常需要在换能器表面涂抹一层耦合剂。涂抹耦合剂是为了方便测量, 但如果耦合剂的涂抹不符合要求, 就会对测量结果的准确度造成影响。有些测量人员测出的数据偏大, 这在很大程度上就是由于涂抹的耦合剂太厚造成的。
2.2 声速
声速是影响超声测量结果的重要因素之一。声速的差异使得超声波在测量过程中的往返时间不同, 这就会导致测厚结果的差异。声速的不同主要是由周围温度差异、材质不均匀、应力不同等造成的。
2.3 测厚探头与镜片表面不垂直
在利用超声流量计在线校准液体流量仪表时, 要注意测厚探头的设置。按照操作的规范要求, 测厚探头应尽量与镜片表面保持垂直, 然而, 一些测量人员由于缺乏液体流量计在线校准方面的基本知识, 往往会忽视对测厚探头的设置, 造成测厚探头与镜面表面不垂直, 最终影响到测量结果的准确性。
3 应用超声流量计时应注意的问题
3.1 选点的问题
在利用超声流量计在线校准液体流量仪表时, 应注意选点的问题。一旦选点不符合要求, 便会导致管道出现扰动流和气泡;同时, 确定安装的距离也是很重要的环节。一般情况下, 安装距离应根据上下游位置的不同来确定——在上游, 应选择大于10倍直管径的位置;在下游, 应选择5倍直管径以内没有弯头、阀门等材质均匀的直管段。此外, 安装的地点应尽量避开高压电、变频器等主要干扰物, 且直管段的长度应尽量加长, 这样更有利于消除各种不利因素。
3.2 管段选取的问题
在选择测量管道的过程中, 应保证选取的管段内部流体充足。管段的材质应均匀分布, 有利于超声波信号的传输。此外, 管段内液体的流向也对校准结果具有直接影响, 例如在垂直管段, 液体的流向必须朝上。
3.3 传感器的安装
在在线校准工作中, 传感器的安装对校准工作的质量有很大的影响, 因此, 校准人员必须重视传感器的安装工作。对于传感器的位置, 应选择在管段轴面的水平方向上, 并与轴面水平方向呈±45°角。在安装的过程中, 应避免安装在管段的正下方或者正上方, 这样才能避免上部气泡或下部沉淀等因素对传感器的正常测量造成影响。如果在安装的过程中受条件限制不能水平安装, 则应当在满足管段内无气泡的条件下, 使传感器的安装与水平方向垂直或具有一定的倾角。
3.4 管内清洁状况
校准人员应注意管内的清洁状况, 尽量选择清洁、无结垢的管道来安装测量仪器。如果不能满足要求, 则应当将结垢作为内衬来提高测量的精度, 并在测量之前打磨管壁, 然后用测厚仪测量壁厚。如果出现的数据偏差较大, 则应当另选打磨点。
4 超声流量计的应用方法
4.1 技术要求
液体流量仪表在线校准工作的技术要求比较高, 其技术要求主要体现在以下3个方面: (1) 在线校准过程中运用的超声流量计应当符合国家相关的质量标准, 并具备质量鉴定单位出具的证书。超声流量计往往都具有一定的误差, 但是基本误差应不超过±0.5%.目前, 大多数企业运用的超声流量计都是便携式超声流量计。该流量计的安装必须符合国家相关的操作规范。 (2) 在线校准时, 应考虑到周围环境的温度、湿度、磁场和外界振动等条件, 确保将开展液体流量仪表在线校准工作的不利影响降到最低, 同时还必须考虑到超声波传输介质的因素, 保证介质温度等参数符合校准工作的要求。 (3) 应检验在线校准工作中需要用到的辅助仪器设备, 例如测厚仪、卷尺、秒表等, 一旦发现有不符合质量标准的辅助设备, 应及时更换。楔式流量计流量测量如图2所示。
4.2 测量流程及方法
在利用超声流量计在线校准液体流量仪表的过程中, 应注意测量流程的安排。首先, 应测量管径, 管道的外直径可以通过测量若干次外直径来计算出平均值, 也可以通过测量管道周长来推算出管径。然后, 应测量壁厚和安装标准表。在测量壁厚时, 应利用测厚仪逐一测量不同点的管道壁厚, 然后计算出平均值。在安装标准表的过程中, 首先必须确定安装的距离, 安装人员应根据事先测得的管道参数计算得出最适当的安装距离。此外, 还应当做好管壁的清理工作, 保证管壁能与换能器的表面贴合。最后, 应进行零点检查, 在可停流的管道上测量流量计的零点流量。如果发现有不符合标准的情况, 则应采用动态零点检验的方法解决。在测量工作中, 要严格按照相关的测量程序, 保证测量的准确性。
5 结束语
总而言之, 超声流量计在液体流量仪表在线校准中的应用大大提高了校准结果的准确性, 但是校准的过程仍然受到许多因素的影响, 需要注意的问题也很多, 这就要求校准人员不断完善自身技术, 提高校准工作的质量。
摘要:为了保证液体流量仪表工作的准确性, 我们通常需要定期校准仪表。在线校准是当前运用比较广泛的一种校准方法, 而将超声流量计应用于液体流量计在线校准中能显著提高校准结果的精确度。
关键词:超声流量计,液体流量仪表,在线校准,传感器
参考文献
[1]李长武, 张东飞, 袁明, 等.液体流量仪表在线校准方法研究[J].中国测试, 2009 (5) .
[2]黄翠芬, 李淑爱.流量仪表的现场校准[G]//2012全国流量测量学术交流会论文集, 2012.
[3]李长武, 陈平, 袁明, 等.液体流量仪表在线校准方法及趋势[J].计量技术, 2009 (4) .
关键词:国家电网 配套企业 校准方法
国家电网的配套企业一般分为生产高压元件、配电柜(箱)企业和生产电线电缆企业三类,这三类企业都需要进行局部放电的测试,局部放电的性能决定了相应企业产品的电气品质和耐用性,因此对于局部放电仪器的计量校准需求逐渐旺盛,本文从实际工作出发,对该类企业的局部放电仪器进行校准的探索和研究。
1 局部放电检测的意义
通常,对于仪器设备需要进行电气安全检测,也就是常见的安全四项电气强度、泄漏电流、接地电阻和绝缘电阻,通常的安规四项检测能够发现电极或导通段的电气安全隐患,但是在高压电应用场合,会出现绝缘体内气体或较小范围内固体、液体介质的击穿,这类情况统称为局部击穿放电,而该种绝缘电气隐患使用上述的安全四项检测很难发现,而需要使用局部放电检测仪器进行检测,以杜绝上述现象或者是金属表面的边缘及尖角部位场强集中引起的局部击穿放电。
2 局部放电仪器的定期校准意义
局部放电在设备本身绝缘性能良好的前提下,放电的能量是极其有限的,一般不会影响这些电气设备的绝缘强度,但由于电网企业的设备长期处于高运行电压下进行工作,这些绝缘薄弱部位会不断出现局部放电,长此以往,会使仪器的电气性能逐渐劣化,进一步助长使绝缘缺陷的扩大,最后导致整个绝缘层被击穿,为了尽量减少该类情况的发生,需要对出厂前的设备进行局部放电检测,而保障检测仪器准确度的校准工作就必须定期完成,以确保检测仪器一直工作在正常状态,为企业生产和正确判断缺陷产品提供技术支持。
3 局部放电仪器的校准方法
①日常维护与核查
由于局部放电仪器长期处于高电压、大电流的工作状态,所以在每天第一次使用前,应使用仪器厂商提供的标准件进行自校准,以保证仪器的一般性能正常。
②定期校准
根据《DLT/356-2010 局部放电测量仪校准规范》要求,局部放电检测仪器应定期校准,校准周期一般为一年,维修后的仪器立即校准,对于数据较为优良的,可将周期延长至两年。
新购仪器和维修后的仪器必须先进行绝缘电阻和耐电压试验,在实验前,应仔细观察仪器的地线、放电设施等,检查仪器外观没有明显的破损后,进行绝缘电阻和耐电压试验,绝缘电阻在500V电压下的数值应大于5MΩ,一般实测值至少在10MΩ以上,绝缘电阻符合要求后,进行1.5kV持续1min的耐电压试验,应无可见击穿,实际校准中,还应注意是否有燃烧等异味产生,这两项测试在雷击和阴雨天气不能进行,以防发生误击穿,对主机造成不可修复的影响。
进行安全测试后,应按照正常的仪器步骤进行开机测试,进行自检,所有的步骤应顺利通过,显示屏幕上应无明显的干扰或串扰信号。按照局部放电仪器的技术条件,使用信号发生器对局放的截止频率进行校准,依照示波器检定的规则,对100%、70.7%、50%、25%、10%的电压点的信号频率进行记录,计算误差值。
对于显示部件的一致性和灵敏度,使用脉冲校准装置,按照客户指定的频率进行校准,依照用户指定的固定点进行重复性和一致性考核,但需要注意的是,由于局部放电使用的是电容器,电容本身放电的重复性决定了局部放电仪器的准确度等级。使用示波器和频率计对仪器本身的方波或其他波形校准信号进行检测。
以上步骤完成后,应再次使用校准器进行重新开机校准,确认各部件工作正常后,方能完成校准工作。在校准过程中,由于仪器的种类众多,对于单一仪器,所具备的功能也繁简不一,一般应根据客户指定的要求,对相应的电磁学指标进行校准,校准结果应逐项进行给出,一般应给出标称值(示值)、实测值(标准值)和误差,给出关键参数的扩展不确定度,方便企业和客户进行使用。
参考文献:
[1]黄思道.CFT型超声波局部放电探测器简介[J].吉林电力技术,1986(01).
[2]郭俊,吴广宁,张血琴,舒雯.局部放电检测技术的现状和发展[J].电工技术学报,2005(02).
1 虚拟仪器组成部分
虚拟仪器在组成结构中主要采用的是传输仪器中的硬件设施以及计算机中的软件系统, 用户可以根据各自的需求在计算机软件系统中做出对虚拟仪器测试流程的调整, 使之完成数据测量检测过程。虚拟仪器主要完成对数据信息的采集、动态分析以及后期的预处理过程, 运行程序过程中主要采用的是计算机系统, 但核心处理系统却是软件数据处理系统, 是根据编程代码操作流程的不同使之完成对应的检测流程, 最后显示在硬件显示器中。
Lab VIEW也是虚拟仪器软件开发的重要组成部分, 是目前医学实验室应用范围最广阔的一种。在设计核心过程中主要利用了三维交叉编辑口令, 在绘制图形过程中遵循对等原则。在软件运行中会对图形进行划分等次的扫描, 使之在读取数据分析时可以对不同的图形化程序进行读取。其中图形可视化程序读取过程中, 主要借助C++语言的汇通, 该语言的设计程序不但能够兼容不同种类的终端设备, 并且设计程序遵循多种协议, 其中包括:TCP/IP、数据传输协议RS-232以及卡槽总线型的VXI协议等标准软件库函数, 其中在TCP/IP函数算术运算过程中还添加了三角函数变换的形式, 其中sin2x=2sinxcosx, sin x+cos x=1等, 融合了多种数学解析函数的过程, 使得每次在运行程序过程中都会按照数学逻辑运算步骤进行相关的操作, 保证数据的可靠性分析。
2 虚拟仪器在医学界的应用
随着虚拟仪器在医学界中的不断发展, 如今开发的两种虚拟器在医学界中具有广泛的应用。其中包括微型电脑心电图虚拟仪器以及动态测试分析心电图分析仪器, 基于这种仪器的开发, 能够实现24小时对人体内的采集信号进行监控, 并具有电子扫描、回放、电脑修改程序以及系统辅助工具的加载等功能。这两种系统的设计电路都采用12导联同步, 进而实现同一控制, 每个系统电路板中包含12个引脚部分, 每个引脚控制不同的导通电路, 构成12路直连导通, 并且构成串联回路, 使之在系统整个运行过程中, 电路保持闭合的运行状态, 使得在终端控制的作用下进行统一模式的管理。在人体数据信息的存储运算空间上, 实现每秒存储10万份以上的数据图形报告, 并且还能对有错误的数据报告进行自动修改, 使后期的辅助功能得以运用, 提高了虚拟仪器对人体数据分析的精确程度。
Lab VIEW图形可视化数据分析 (图1) , 其中该软件设计的编辑程序遵循三维可视化效果, 在对人体进行相关检测时, 对图形的描绘不是传统显示屏幕中二维的曲线分析流程, 实现了数据曲线三维立体的转换。当人在做脑电图数据检测时, 该软件编辑的三维可视化图形可在终端设备仪器中进行细致化分析, 分析每条曲线的走向形式, 最大幅值与最小幅值是否满足大脑生命周期活动的频数, 假设在分析过程中, 发现与之不对应的数据值, 该系统便会自动运行检错功能, 加以辅助工具的纠正, 确保图形分析的正确性。
3 结语
本研究对医学界电子仪器系统的设计与原理分析, 可以看到虚拟仪器现代化技术在其应用领域中具有广泛的使用价值。在运行程序过程中融合了数字电路分析、可视化编程代码以及软件编程的辅助加载功能, 实现了数据信号实时监控的功能, 并确保数据分析的有效性。
摘要:随着现代科学技术的不断发展, 使虚拟仪器在医学电子仪器中具有广泛的应用。其中在信息处理系统中采用了LabVIEW可视化平台, 使得信号的处理以及数据的传输都能够在硬件设施中显示出其处理程序。在电子仪器中应用了虚拟仪器的设计原理, 在人体测量过程中感受其部位的不同, 而仪器设定的参数也会发生相应的调整, 测量出精确数据, 满足电子仪器正常的使用情况。
关键词:虚拟仪器,电子仪器,LabVIEW,可视化
参考文献
[1]何保全, 罗代升, 付晓娟, 等.一种心电信号虚拟仪器的设计与实现[J].计算机测量与控制, 2005, 13 (12) :1443-1445.
[2]娄海芳, 叶志前.虚拟仪器技术在医学信号处理仪器中的应用[J].明代医学仪器与应用, 2004, (2) :83-85.
【关键词】仪器分析法;日化用品;检测
邻苯二甲酸酯,邻苯二甲酸酯(缩写PAE)又称酞酸酯,是邻苯二甲酸形成的酯的统称,一般为挥发性。谈到真假日化用品的危害,有些人会问,日化用品怎么就会对人的皮肤有危害了呢?哪些日化用品会对皮肤有危害,从哪些方面可以看的出来日化用品对皮肤有损害呢?以下就为您介绍关于哪些日化用品会对皮肤造成伤害。
一、日化用品当中的有害成分
1.洗涤用品。经卫生监测有关部门检查的证实,现在市场上有很多洗涤用品中过量的含有对人体和生态环境有害的成分。在检测过程中,某些洗衣粉中的三聚磷酸钠、硅酸纳、表面活性剂、荧光增白剂等均是有害物质。专家建议:有条件的话,尽可能选择一些环保无磷型的品牌,洗衣服时尽量佩戴塑胶手套,接触手后应尽快用清水反复冲洗,以去其残毒。
2.香水污染。香水中有许多是比较容易挥发的有害成分,对人体神经系统产生的伤害有很大。许多人用香水后会出现头晕、恶心、呕吐等中毒症状,有人则产生过敏反应,引起皮肤疾患。因此,女性在使用香水时,喷射的浓度尽可能低一些,并且不要将香水过多接触皮肤,特别是劣质的香水。
3.洗发水对皮肤等其他器官的危害。洗发香波平均含有25种化学成分,其中含有的刺激性化学成分会对眼睛造成伤害;发胶平均含有11种化学成分,刺激眼、鼻、喉等器官,可引起皮肤过敏、荷尔蒙分泌失调甚至基因突变;粉底平均含有24种化学成分,影响人体免疫系统,可引发癌症;指甲油平均含有31种化学成分,可造成生育障碍。高居榜首的是香水。香水平均含有250种化学成分。其中含有的苯甲醛会刺激眼、口、喉等器官,同时对肾脏造成伤害。
二、假化妆品对皮肤的危害
化妆品的基础原料有胶质、蛋白质、淀粉、油脂。特殊添加剂有防腐剂、杀菌剂、维生素、酶类、色素等。化妆品引起中毒或者不良反应的真正元凶是汞、铅、砷等重金属类。如汞、铅、砷超标会将对导致色素脱失;造成皮肤刺激及损伤;造成体内蓄积,从而引起肌体各种不良反应,最主要的就是中枢神经系统,如失眠乏力,记忆力不好,以及明显的情绪变化。铅对人体的危害除了对皮肤有影响外,还会造成神经衰弱等,另外吸收以后,消化系统也会有一些症状,如便秘、食欲不振,甚至肝功能也会受到损害。砷的毒性也是很大的,砷会引起神经系统的改变,还有一些周围神经的改变,比如手麻,脚麻四肢无力,疼痛等症状,皮肤上可能还有黑变,色素的沉着。
三、常用的检测日化用品-防晒剂中有害物质的方法
1.仪器与材料
(1)玻板除另有规定外,用5cm×20cm,10cm×20cm或20cm×20cm的规格,要求光滑、平整,洗净后不附水珠,晾干。(2)固定相或载体最常用的有硅胶G、硅胶GF〈[254]〉、硅胶H、硅胶HF〈[254]〉,其次有硅藻土、硅藻土G、氧化铝、氧化铝G、微晶纤维素、微晶纤维素F〈[254]〉等。其颗粒大小,一般要求直径为10~40μm。薄层涂布,一般可分无粘合剂和含粘合剂两种;前者系将固定相直接涂布于玻璃板上,后者系在固定相中加入一定量的粘合剂,一般常用10~15%煅石膏(CaSO4.2H2O在140℃烘4小时),混匀后加水适量使用,或用羧甲基纤维素钠水溶液(0.5~0.7%)适量调成糊状,均匀涂布于玻璃板上。也有含一定固定相或缓冲液的薄层。(3)涂布器应能使固定相或载体在玻璃板上涂成一层符合厚度要求的均匀薄层。(4)点样器同纸色谱法項下。(5)展开室应使用适合薄层板大小的玻璃制薄层色谱展开缸,并有严密的盖子,除另有规定外,底部应平整光滑,应便于观察。
2.操作方法(1)薄层板制备除另有规定外,将1份固定相和3份水在研钵中向一方向研磨混合,去除表面的气泡后,倒入涂布器中,在玻板上平稳地移动涂布器进行涂布(厚度为0.2~0.3mm),取下涂好薄层的玻板,水平台上于室温下晾干,后在110℃烘30分钟,即臵有干燥剂的干燥箱中备用。使用前检查其均匀度(可通过透射光和反射光检视)。
(2)点样除另有规定外,用点样器点样于薄层板上,一般为圆点,点样基线距底边2.0cm,样点直径及点间距离同纸色谱法,点间距离可视斑点扩散情况以不影响检出为宜。点样时必须注意勿损伤薄层表面。(3)展开室展开室如需预先用展开剂饱和,可在室中加入足够量的展开剂,并在壁上贴二条与室一样高、宽的滤纸条,一端浸入展开剂中,密封室顶的盖,使系统平衡或按正文规定操作。将点好样品的薄层板放入展开室的展开剂中,浸入展开剂的深度为距薄层板底边0.5~1.0cm(切勿将样点浸入展开剂中),密封室盖,待展开至规定距离(一般为10---15cm),取出薄层板,晾干,按各品种项下的规定检测。(4)如需用薄层扫描仪对色谱斑点做扫描检出,或直接在薄层上对色谱点做扫描定量,则可用薄层扫描法。薄层扫描的方法,除另有规定外可根据各种薄层扫描仪的结果特点及使用说明,结合具体情况,选择吸收法或荧光法,用双波长或单波长扫描。由于影响薄层扫描结果的因素很多,故应在保证供试品的斑点在一定浓度范围内呈线性的情况下,将试品与对照品在同一薄层上展开后扫描,进行比较并计算定量,以减少误差。各种供试品,只有得到分离度和重视性好的薄层色谱,才能获得满意的结果。
结论
长波紫外线可引起人产生急性皮炎、皮肤灼伤、DNA损伤等;中波紫外线使皮肤变黑、慢性光老化等。为了减轻紫外线对皮肤伤害的作用,人们选择使用含有防晒剂的化妆品作为防护。防晒剂分为物理性和化学性防晒剂,其中化学性防晒剂的优点是具有较高紫外线吸收性能,不足之处是容易引起皮肤过敏反应和刺激反应。因此,国际上对使用化学性防晒剂有严格的管理和限制,我国的化妆品卫生标准也规定这22种防晒剂的使用限量。目前,化学防晒剂的测定方法主要有:薄层色谱法、气相色谱法、高效液相色谱法等。采用卫生部颁布的《化妆品卫生规范2007年版》中的提供的防晒剂的高效液相色谱法能测定15种成份,对筛查防晒化妆品使用情况有很大的优势,但对防晒剂质量控制存在一定的局限性,检测结果准确度欠缺。为了加强化妆品中防晒剂的卫生管理和监督,提供更科学的数据有必要进一步完善检测方法。
参考文献
[1]计宝忠.分光光度法测定日化品中的三氯生[D].光谱实验室,2003.
[2]熊智勇.日化用品成分标注应更具体[J].日用化学品科学,2009,02:50-52.
在电气试验技术高度发展的当下,指针式等传统仪表的主导地位受到动摇,读数困难、操作复杂等弊端日益突显。制造商对功能的定位与用户标准也存在出入;通用性不强,用户无法有效扩展,而这是原有仪表最突出的缺陷,使得用户反复多次采购硬件设备,无法同步应用多台智能仪器。因此,越来越多的电气试验人员将目光转向虚拟仪器技术。
一、虚拟仪器概述
数据信息采集、检测与分析、结果展现是每一种测量测试仪器均具备的功能。虚拟仪器同样也具备此种功能,且区别于普通的测量测试仪器,主要通过计算机软件进行输出。由此可知,只要提供有效的采集硬件,便组建成了以计算机为基础的虚拟仪器。虚拟仪器主要依托现代计算机技术来优化功能,用户可自主设计、自主定义,符合自身需求的仪器。自虚拟仪器问世之后,工程师可从个人需求着手研制测量系统、构建自动化系统,突破了传统功能的束缚。尤其是对于研究项目灵活、系统要求多样化的科学家而言,待使用虚拟仪器之后,即便不调整全套设备,仍可满足基本需求,并能促进新系统的研发。
虚拟仪器不仅拥有常规仪器的基本功能,并进行了突破,这主要是因为虚拟仪器在计算机平台中安装数据采集硬件,辅以应用软件共同组成,通过计算机完成自动化采集、检测与分析,它与常规仪器相比具有不可比拟的优点。虚拟仪器紧追计算机技术的发展步伐,拥有显著的灵活性和无穷的活力。虚拟仪器的发展与进步将测试仪器推向了更高的层面,开辟了一个新领域。
虚拟仪器的工作原理为:首先将待处理对象输入至计算机,依托计算机进行分析、综合处理、逻辑判断、常规显示、日常存储和控制等基本操作,通常可代替多台普通仪器,实现多样化的功能。从现场电气试验的层面来说,所使用的虚拟仪器主要包含DAQ、信号调整处理装置与计算机这三部分。具体来说是指待测电量经由一系列调整操作,例如,增益、阻断与过滤,将其转换为弱电信号,再借助采集卡经由AD再次转换,使其变为离散数据信号,最后经由离散数据分析,依托计算机把信号属性传送到终端,另外,计算机还能借助DA转换器制造控制信号,以此来全面调控试验装置。
研制虚拟仪器时,应合理设计信号调理模板,深入探究信号处理算法。选择计算机以及数据采集卡时,用户可从自身需求着手,尽量选择成熟、实用的产品,并参照数据采集卡的具体标准来设计信号调整模块。因虚拟仪器自身具有便捷性和功能开拓性,这要求用户在开发软件时应坚持精益求精的原则,这也是虚拟仪器研制中的核心内容。在现场试验中应用虚拟仪器,除能让用户依照自身需求规范设计外,还能借助变更信号调理模块以及修改软件开拓仪器功能,适当调节仪器大小。综合来说,可促进硬件的应用,减少整体开发成本。同时,经由计算机所研制出来的标准化结构,借助外设与网络能够有效更新。
二、现场电器试验中虚拟仪器的应用
软件是虚拟仪器的主要组成,经由程序调修改和调整便能研制出功能多样的测试仪器,进而满足个体需求。通过虚拟仪器来改进传统仪器,不仅能提高使用效能,还能减少投入与维修经费,这为技术创新奠定了稳固的基础,并能显著缩减生产成本。
(一)开发平台
虚拟仪器的研发与应用建立在Lab VIEW之上,其中Lab VIEW主要面向变成经验为零的用户,特别是工程技术人员,且它的编程软件较为直观,可满足用户的应用需求,具体应用流程如下所述:
1.点击新面板选项,借助controls模板来完成用户界面的创建工作,且该界面具有图形化特性,能够依照设计标准,从控制模板合理选择对象;
2.面向虚拟仪器科合理设置I/O信道,进而全面调动仪器驱动程序、有效控制相关的应用函数;
3.打开框图程序,重新排列、统一整理用户界面设计过程中所选对象的实际位置,并借助选择功能模板有序添加函数代码,以此来管控用户界面中所包含的对象;
4.调试与运行。面向Lab VIEW研发平台,用户可借助图形化编程自主研制所需仪器,还可借助软件自身例子来进行调用。
(二)应用思路
虚拟仪器可达到现场电气试验中所规定的标准,借助16位数据收集卡来组建系统,凭借TA、电气器件等调整信号,真实、可靠,准确等级超出0.5级。对于测试准确度标准较高的情形,可实施软件补偿,也可进行现场自校,以此来完成目标。从整体层面而言,虚拟仪器系统较轻、所占空间较小,携带方便。信号调节模块可清晰标记引入线和引出线,保证现场接线直观、醒目;计算机还可自主记录数据,以此来让工作人员保持高度集中,认真观察试验现象,进而提升安全性。
在现场电气试验中应用虚拟仪器,通过调整箱与计算机便可组建虚拟仪器系统,便能初步完成电气试验,显著提升利用率,缩短综合试验的开展时间。对于虚拟系统而言,在信号调整箱的设计环节,应准确辨别下述四种情形:
1.若待测量处于高压端时,可借住光电技术来转换待测量,使其变成光信号,并经由光纤维传送至低压端,再利用电子线路进行调整,获得和待测量呈现比重关系的逐渐变小的电压信号;
2.若待测量处于低压端时,可借助仪用TV对电压信号进行调整,通过分流器对电流信号进行调整;
3.在弱电信号的调整过程中,应利用信号阻断放大技术,辅以抽取技术;
4.在高频信号中,记录波形时一定要综合权衡信号调整箱,此过程通常需要借助设计别样的仪用TA,也可采用其余手段来调整信号。
现场电气试验一般要求应获取工频信号的相关参数,例如,频率、幅度变化值等,只有依托这些数据,才能进行计算操作。通过采样所获取的工频信号主要为离散数据,参照相关公式求解,便能获得频率、幅度变化值与相位。
(三)实际应用
围绕发电机零负载特性试验在,简单描述如何研制虚拟仪器系统。在该试验中通常需要应用准确等级超过0.5的发电机,主要包含电子电压与转子电流,并严格监控转子的实际电压和运转速率,因此,DAQ卡应具有6路以上的信号输入通道。依照前面所述,本次研究中的DAQ卡主要为16位数据收集卡,6路信号输入通道,采样频率达到200千赫,能够满足需求,扩展方便。每一个通道分别对应相应的测量对象与不同的输入信号范围。DAQ卡规定输入±0.05-±10V范围内的电压信号,所以,前三个通道中的交流电压信号经由TV变成电压信号;通道4内部的直流电压信号经由增益是100的阻断放大器进行放大,变成平均值处于0-5V范围的电压信号;把通道5内部的直流电压信号经由增益是1/80的阻断放大电路将至平均电压处于0-5V范围的电压信号;把通道6内部的脉冲信号在脉冲整形电路的作用下进行整形,合理绘制信号调整电路。为降低干扰,一定要参照信号频段来规范设计滤波电路。另外,为减小对关键元件及DAQ卡的损坏,一定要科学设计保护电路。借助接口电路与电缆让DAQ卡有效连接于信号调整箱。细化各个通道所对应的调整电路,有效利用箱体空间,增加调整箱组配内部的灵活性,而这也是在设计调整箱时应遵循的基本原则。
待完成信号的读入工作后,参照公式准确计算前三个通道DAQ卡所对应输出电压的具体相位、幅度变化值、频率;在通道4与5只需计算幅度变化值;在通道6中,只要计算一秒钟所输入的脉冲数,便能获得转速。另外,在本次研究中还应注意前5个通道所收集的数据信号只能获取DAQ卡输入信号,若想获取针对性的定子电压等基本参数,则应借助校准系数来校正。为调整因环境变化所产生的系统误差,则一定要利用现场校准系数。该处理系统与电力系统工程具体的使用需求相符;系统界面满足现代人的办公习惯,同时,提供清晰的提示,这有利于工程人员的操作和掌握;该处理系统还能提升工作效率、增加计算结果的准确性,它在现场试验中发挥着良好的辅助性作用,也是工程人员的的得力帮手。
结语
虚拟仪器技术隶属测控领域,近年来,被大面积应用到工业控制工作以及科研活动中。在现场电气试验中应用虚拟仪器,可优化电压试验,并能改善原有的工作手段。利用接口控制单元来连接升压设备、升流设备和虚拟仪器,使其变成统一整体,进而达到现场试验智能化的目的。依托计算机,虚拟仪器不仅能进行测试操作,还可剖析数据,有利于专家系统的构建。
1 虚拟仪器在生物医学领域的运用
上个世纪末, 虚拟仪器在生物医学领域已得到广泛应用, 其开发平台Lab VIEW能够直观的将编程程序和前面板结合在一起, 使其操作更加便捷, C语言的开发环境更加优越。做为一种以软件为核心的新兴仪器, 虚拟仪器在生物医学工程领域发挥巨大作用, 它不仅能对各种医疗器械进行诊断和检测, 还能准确建立数据库, 对医学科研工作者来说, 是必不可少的测试性工具。例如它能快速整理有效信息, 代替传统的信号发生器, 快速合成所需的病理心电数据, 帮助医务人员更好的解决实际需要。下面, 继续就医学仪器和功能拓展两个领域进行详细谈论。
1.1 在医学仪器范围内的运用
虚拟仪器采用计算机数配控制操作系统, 首先代替了传统的人工操作模式, 避免因个人原因造成的数据误差和统计错误, 其次也代替了传统的信号发生器, 它功能单一, 价格较高且波形种类不齐全, 虚拟仪器凭借其高超的性价比得到了医学界的广泛肯定。
虚拟仪器可充当医学信号模拟器来对各种医疗设施进行检测和修复, 使其不断处于最佳状态, 它能自动筛选有用数据和文件并快速传输, 目前已发展至医学界的重要辅助器材。同样, 另一个生物医学界十分重要的辅助工具是心电数据库, 用于分析数据和仪器自动化匹配, 目前全球较为先进的心电数据库为美国的MET-BIM, 但它仍采用磁带记录动态数据的方法, 导致误差较大。而基于虚拟仪器的心电数据库对病人的心电信息进行长期的准确的跟踪调查, 其内存采用超大容量硬盘, 对病人信息和样本进行永久保存, 并能做出及时的数据分析报告。较之普通的心电数据库, 虚拟仪器能够毫无困难的保存海量数据并进行远程传递分析, 为生物医学研究者的数据管理系统尽可能的提供便捷。
与此同时, 它为医疗器械的开发创新提供了新的思路和眼界。由于医疗器械关系重大, 影响着生物医学界的前景和未来, 所以每一种仪器的研发都要经过反复的海量实验才能确保万无一失。但在过去是通过硬件来实现数据整理和分析的, 造成了难度高, 成本高和浪费高的“三高”现象。虚拟仪器的出现彻底改变了这一现象, 它与计算机同步, 充分利用了广泛资源, 将硬件软件化, 扩充软件容量, 精密操作仪器, 使医疗器械在价值, 功能和周期上都更容易被医学界接受, 彻底实现了自动化和智能化的标准。到目前为止, 用于采集功能的血铅分析仪就是应用虚拟仪器来开发语言Lab VIEW的。
1.2 在功能拓展范围内的运用
由于传统仪器在功能和速度上具有的局限性, 虚拟仪器的研制能够便捷的拓展其功能和修复漏洞。比如用于采集信号的老式心电图仪器, 使用虚拟仪器将软件中的信号由中波变小波处理后, 就能提取R波, 从而实现准确的心率计算和电子数据库显示。此外, 要想达到心电监控和数据存储, 使用虚拟仪器无需改变原仪器的内部结构, 只需添加新的配备软件即可。其中, Lab VIEW在这方面的优势是最为明显的, 它能根据科研人员的需要随时改变设计程序, 发布新的指令, 接受新的任务, 有着其他仪器无法比拟的优势。它的核心技术是软件分析包, 除了能分析传递数据以外, 还能过滤噪音, 调配最高和最低频度, 调整缓存大小等。通过一系列的采样和数据分析, Lab VIEW将获得的数据进行模块处理, 待形成数列组合后在屏幕上显示。对于Lab VIEW来说, 医学信号的处理相当简单, 只需将程序中的每一个子模块连成并列模块即可, 系统会自动建立数据库, 其中包括数值统计, 窗口分析, 曲线拟和以及信号采纳等项目。在我国, Lab VIEW的应用时间很短, 用户较少, 但其生命力是强大的, 相信在不久的将来它能在我国生物医学界普遍应用, 这将成为生物医学工程领域中跨时代的飞跃。
2 虚拟仪器在生物医学领域的重大意义
虚拟仪器的发明以计算机为母体, 以软件为核心, 利用计算机的升级和更新换代来不断新鲜自己的血液, 扩充自己的价值, 特别是在生物医学工程领域, 它在数据分析, 样本储蓄, 传输速度和处理漏洞等方面至今无以匹敌。传统的医学仪器由于体积庞大, 价格昂贵, 功能不全等缺陷, 使生物医学研究受到极大阻碍。而虚拟仪器在很大程度上打破了这些障碍, 使科研变得更为便捷和精确。它不仅能迅速掌握患者的各项生理数据, 还能自动实现数据储存, 样本分析和资源共享。虚拟仪器的整个系统通过精密软件为依托, 其精确性和稳定性都能得到可靠保障, 且运行方便, 节约成本, 易于维修, 逐渐成为代替传统仪器的主流生物医学工具。
3 总结
在科技如此飞速发展的当今, 通讯网络技术的日益成熟, 虚拟仪器在生物医学工程领域的步伐也饿越来越矫健, 不断地向高速化, 远程化和精密化发展, 旨在为生物医学工程领域带来光明的前景和卓越的贡献。
参考文献
[1]孙娜娜, 黄志中, 李刚.医学实验室虚拟仪器系统的设计[J].中国医学装备, 2011, 5 (9) :45.
虚拟仪器技术就是利用高性能的模块化硬件,结合高效灵活的软件来完成各种测试、测量和自动化的应用。虚拟仪器最早由美国国家仪器公司在1986年提出,“软件就是仪器”的概念是对虚拟仪器最本质的论述和表达。其所包含的意义包括两方面:一方面是说虚拟仪器的面板是虚拟的;另一方面,虚拟仪器的功能是由软件来实现的。无论是初学乍用的新手还是经验丰富的程序开发人员,虚拟仪器在各种不同的工程应用和行业的测量及控制的用户中广受欢迎,这都归功于其直观化的图形编程语言。虚拟仪器的图形化数据流语言和程序框图能自然地显示您的数据流,同时地图化的用户界面直观地显示数据,使我们能够轻松地查看、修改数据或控制输入。目前世界上最具代表性的3个虚拟仪器开发平台是:美国N I公司的Lab Windows/CVI、Lab View和惠普公司的HPVEE(又称为Agilent VEE)。
与传统的仪器相比较,虚拟仪器拥有自身的特点。第一,利用软件编制的程序替代传统的硬件仪器,降低了设备的采购成本和设备的安装空间;第二,根据使用者的实际需求进行程序的编制,做到“按需分配”,不浪费设备的采购资金;第三,结合网络技术可以实现异地操作和网络共享,这点是传统仪器所不具备的;第四,仪器的更新换代只需要对部分硬件进行更新,多数的改进是对软件的升级和重新编程,这点节约了二次采购的成本。
二、虚拟仪器在高校中的应用
随着高校的不断扩招,在校生数目与日俱增,同时全社会对毕业生需求滞后,这些因素导致高校就业率的下降,就业率的压力使得高校对学生素质教育的要求不断提高。对于工科院校而言,提高理论水平的课堂教学和实践能力的实验教学是提高综合素质的两个主要方面。
1. 在科研和实验教学中的应用
在高校中,科研和实验教学是利用设备最多的两个部分。实验教学在培养学生的实践能力方面充当了重要的角色,其不但可以增强学生对知识的掌握,而且可以同时培养其主动能力和创新思维,特别是对工科学生,没有足够的实验就仿佛是纸上谈兵,没有任何的感性认识可言,更不可能有创新。随着学生人数的激增和科技的快速发展,实验设备的落后和数量的不足逐渐体现出来。多数普通高校的实验室没有足够的经费进行设备的更新和采购,于是就出现了众多学生围在1台老式设备旁看实验教师的讲授,而没有多少动手机会。于是保证每个学生都有机会完成实验操作是高校面临的首要课题。
对于某些基础课和专业课,实验是必不可少的教学部分,一般来讲对于1个实验需要1台或几台仪器,而这些仪器通常只能完成1个,最多两、三个教学任务,因此实验教学需要的场地大、仪器多、使用效率不高且设备投入的资金巨大,这些原因使得不是所有的学校都能满足每个学生亲自进行动手实验。而且类似的实验还具有以下的缺点:实验环节设计的功能单一、适应面窄,不利于发挥学生的创造性。实验资源不能有效利用,开放程度较差,管理维护不便。
虚拟仪器技术能将实验与课程的关联性得到满足,对于某些实验完全可以通过软件来实现;而对于多数的实验,只需要很少的硬件设备,软件部分完全可以由教师针对课程的性质和特点通过编程来实现,或者也可以由学生自主设计,通过编程实现,这样不但进行了实验教学,而且可以提高学生对于课程的理解深度和相关的程序设计能力。虚拟仪器引入实验的好处是便于学生进行二次开发,为学生提供更大的开放空间;引进了组件技术和模块化设计理念;增加了网络实验功能,便于学生随时随地实验,同时增强了对网络的认识。
同样,在科研中,也可以通过软件和部分硬件来完成相关的测试平台的搭建,不但能够节约科研资金,而且也减小了由于不同设备之间实验所带来的实验误差。
2. 在课堂教学中的应用
传统仪器在高校教学中的应用较为普遍,但随着科技的进步也体现了自身的不足。仪器的更新速度使得传统仪器的更新相对落后;同时仪器自身的不足和误差会对实验或演示结果造成偏差。随着多媒体教学的普及,虚拟仪器也由幕后走到台前,从单纯的实验教学走到课堂教学。其在教学中的优势具有以下几点:
(1)所需设备少。单凭1台计算机和相关的程序就可以演示多种实验,结合少量的测量终端可以演示绝大多数的实验过程。可以节省大量的设备资金。
(2)物理空间不受限制。由于虚拟仪器技术是基于计算机的,因此其不受空间的限制,学生除了可以在课堂上接触到相关内容,在课后也同样可以利用计算机和网络进行更多的资源共享。
(3)虚拟仪器的演示效果逼真,相关维护简单。基于计算机的软件可以建立逼真美观的演示实验,使课堂教学更加丰富,互动性强。同时对于虚拟仪器的维护也仅限于对计算机和程序的维护,不需要大量的资金和人员。
(4)利用虚拟仪器进行讲解能使课堂教学内容更加生动,形式更加灵活,使学生更易于理解,更易于接受,并牢固掌握最基本的概念。
虽然虚拟仪器具有很多的优点,但其完全摆脱传统实验教学设备并不现实,在教学中应该做到取长补短,将传统教学方法和先进教学方法进行融合,共同促进教学的多样化和教学效果的最大化。
三、结束语
虚拟仪器技术在高校教学中已经得到了应用,正在逐步由单纯的科研设备向实验教学设备和课堂教学的方向发展。实践证明,虚拟仪器在教学中的应用对提高教育技术水平、改革教学模式、强化课堂效果和提高创新能力均有不同程度的提高。
摘要:该文对虚拟仪器在高校教学中的应用重点进行了分析,对实验教学,特别是课堂教学中的应用进行了分析研究。将虚拟仪器技术引入课堂教学可以提高教学的生动性,加强学生的感性认识,同时可以增加学生的动手实践能力及相关的编程能力。
关键词:高校教学,虚拟仪器,编程,实践
参考文献
[1]赵展.虚拟仪器在高职院校实验教学中的应用[J].中国电子商务,2009,9:150~151
[2]丁士心,虚拟仪器技术[M].北京:科学出版社,2005
[3]魏宏波,基于虚拟仪器技术的实验教学改革探讨[J].中国现代教育装备,2009,81(11):92~94
[4]荣雅君,刘琳,高广峰,等.虚拟仪器在实验教学中的应用[J].电力系统及其自动化学报,2009,21(1):78~82
[5]张跃勤,雷敏,郭民利.基于虚拟仪器技术的实验教学平台及其应用[J].仪表技术,2006,3:2~5
[6]马晓阳.虚拟仪器技术在教学中的应用[J].中国职业技术教育,2006,13:51~52
【关键词】计算机;医疗仪器;维修管理
随着高科技的迅猛发展,医疗仪器的技术含量也在不断提高,计算机的应用也甚为广泛,医疗仪器越来越精密,功能也越来越多,并在朝着网络化的方向发展,因此,要采用科学、合理、有效的方式对医疗仪器进行维修与管理,以提高维修与管理效率。
1仪器维修的计算机化
目前,医疗仪器元件越来越精密,集成化程度越来越高,具有很多方面的优点,如能够进行在线功能、离线及状态测试,还可以进行接触检查以及VI曲线分析等等。将维修要用到的信号发生器、示波器与扫描仪等与计算机连接起来,通过计算机操作来控制医疗仪器的维修,就实现了维修仪器的计算机化,因为隔离效果非常好,因此不需要将芯片从电路板上取下来,就能使在线功能测试准确地进行,经过比较存储在计算机中的核元件的管脚连接状况与输出脚在输入信号作用下输出的在线参数,就能得到相关的结论。
2医院管理的信息化
在当前高科技迅速发展的形势下,为了跟上时代的步伐,使医疗仪器的管理逐渐现代化与科学化,以将管理的效率与质量提高,大部分医院都运用微型计算机对医疗仪器进行管理和控制,特别是随着医疗卫生改革的进行,在进行成本计算时,设备科通过计算机的有效运用,能够精确、迅速地提供有关资料,如设备方面资料、材料消耗情况等
3计算机应用于医疗仪器维修与管理中的措施
在进行医疗仪器维修与管理时,通过计算机的运用,能够大大提高维修与管理的水平以及效率,可以节省大量的时间。下面提供一些有效的措施,确保在计算机作用下医疗仪器的维修与管理工作能够顺利、安全地进行。
3.1通过计算机进行医疗仪器的维修随着医学的发展,当前医疗仪器的集成化程度越来越高。只要将计算机与医疗仪器维修过程要用到的示波器、掃描仪、信号发生器连接起来,就能够对仪器进行在线测试、状态测试、离线测试等,完全可以由计算机来控制整个维修过程,下面是一些具体的措施。
3.1.1保证医疗仪器有良好的稳定性和高效性所谓稳定性就是指在进行医疗仪器的维修时,要确保工作环境的稳定。集成化程度较高的医疗仪器对环境的要求是非常高的,例如,CT最合适的环境温度是22度,且机房干净,没有任何灰尘,如果达不到这些条件,则医疗仪器就非常容易损坏,无法正常工作。所以,相关维修人员在维修的过程中要随时对环境的变化进行监控,确保设备的正常运行。一旦出现问题,一定要尽可能快地进行维修,并保证有良好、稳定的工作环境。第二,通俗地讲,高效性就是指要确保医疗仪器具有良好的运行状态。医疗仪器在使用的过程中,往往会磨损且元件会逐渐地老化,设备出现故障是家常便饭。因此,相关维修人员一定要特别注意设备的运行状况,对仪器按时进行检查,并将那些老化的元件换掉,使设备能够正常地运行。
3.1.2了解并熟练掌握硬件及软件维护的相关内容。硬件维护主要包括两个方面的维护即主机维护与配套设置维护。而主机维护又包括以下几个方面:对仪器的功能进行检查,将老化的元件更换掉,对仪器的运行状况进行检查,看是否正常,例如仪表、声音等的运行情况;对有关重要参数进行校对;按时地对仪器的内外部环境进行清理,确保仪器的正常运行。配套设置主要是指空调和电源,要确保配套设置的功能正常,以保证为主机的正常运行提供良好的环境。软件的维护也包括两个方面:第一,在进行操作时要严格地以操作流程为依据,否则的话,会对计算机造成破坏,使原有的数据丢失;第二,为了将软件的性能改善,要不断地进行软件升级。
3.1.3理解并熟练掌握医疗仪器维修的方法。一般而言,可以采取两种方法对医疗仪器进行维修,也就是预防性与主动性维修。对于那些结构很复杂、技术含量特别高的仪器都是采用预防性维修,这种维修方式可以将故障的隐患彻底消除,起到了预防的作用,使设备的工作效率大大提高。而主动性维修是不同的,它主要对于那种经常出现的故障进行维修,经过对故障原因的研究,采取有效的解决措施,降低医疗仪器发生故障的概率。
3.2通过计算机实现医疗仪器的管理随着高科技的进步,医疗仪器管理也在逐渐计算机化。通过计算机来控制医疗仪器的管理可以使管理效率大大提高,计算机还能对多种数据进行查询,且能及时知道仪器的运行情况。
计算机在医疗仪器管理中主要有以下作用:①采购计划,具体包括:以资源的库存量为标准,科学、合理地制定计划单,确保资源的库存;依据相关科室的要求制定计划单,满足各科室对资源的需求;确保特殊资源有足够的库存量。②账物管理,其主要是指管理医疗仪器的购入到报废整个过程,通常包括以下6个方面:入库报账、出库、领发、修理、退货、报废。相关管理人员必须要对账物进行严格地控制,使管理逐渐计算机化,防止出现偏差,使医疗仪器的管理工作能够顺利地进行。③进行成本核算,计算机能够准确地对成本进行计算,包括修理费、材料费等等,大大提高了计算效率,使成本核算科学、快速地进行。
4结束语
总之,随着科学技术的进步,计算机在医疗仪器维修与管理中的应用将会越来越广泛,因此,作为维修与管理人员要努力提高自己的维修与管理能力,不断提高自己的综合素质,使医疗仪器的维修与管理能够顺利地进行。
参考文献
[1]姚新琴.计算机在医疗仪器维修管理中的应用[J].医疗装备,2008(09).
纵观旋转机构,不产生振动是绝无尽有的。且不说制造、安装工艺及环境条件等因素会引起转子系统不平衡振动,即使以上各方面都很理想,在一定条件下正确安装高精度的转子系统也会因运行过程中磨损及负载冲击而产生较大的振动,特别是高速旋转机械如压缩机、汽轮发电机组、锅炉引风机及大型电机等,在新机跑合及长期运行时常出现振动过大,甚至不能工作,造成巨大的经济损失及安全事故。为解决这些问题,人们经过长期不懈的努力,提出了一整套平衡理论及多种平衡方法。
平衡技术是随着旋转机械的发展而发展起来的,并且随着机器工作转速的不断提高,对平衡的要求也日益严格。动平衡技术大致可分为三类:工艺平衡法,现场整机动平衡法及自动在线平衡法。前两种方法均限于不平衡量不经常变化的转子,后一种方法则针对运转时随时可能发生不平衡状况变化的转子。研究表明,旋转机械的振动主要是由不平衡引起的。因此,对于各类旋转机械,在制造和使用时都要对转子或整机进行严格的动平衡。目前所用的大部分动平衡仪器,仍属传统仪器范畴,虽然己取得了良好的效果,但仍存在某些不足。例如单片机类型的动平衡仪器,因其主芯片性能和存储器容量的限制,对于信号处理的大量数字运算能力不强,小振动信号的测试性能不佳,系统功能的可扩展性有限。
2 虚拟仪器概述
2.1 虚拟仪器概念
虚拟仪器(VirtualInstrument即VI)是虚拟仪器是1986年由美国国家仪器公司(NI公司)首先提出的,它把研发仪器的重心由硬件逐渐转移到软件,用“软件即是仪器”来表达虚拟仪器的特征。日益发展的计算机硬件、软件和总线技术在向其他相关技术领域密集渗透的过程中,与测试技术、仪器仪表技术密切结合共同孕育的一项全新的成果。测控仪器发展至今,大致可分为三种模式:传统硬件化仪器,以软件为主体的虚拟仪器和秦氏模型虚拟仪器———智能控件化虚拟仪器。在计算机领域中,以“虚拟”开头的名词很多,例如“虚拟现实”,“虚拟主机”,“虚拟内存”,“虚拟光驱”等等。本文讨论的是近年来在电子测量技术领域引起广泛关注的虚拟仪器技术。20世纪中期,美国国家仪器公司(NationalInstrument Corporation,即NI)首先提出了虚拟仪器的概念,认为虚拟仪器是由计算机硬件资源、模块化仪器硬件和用于数据分析、过程通信及图形用户界面的软件组成的测控系统是一种由计算机操纵的模块化仪器系统。总的来说,虚拟仪器就是基于计算机的全数字化测量分析仪器,是现代计算机系统,DSP技术和仪器系统技术相结合的产物。是当今计算机辅助测试(CAT)领域的一项重要技术。
2.2 虚拟仪器的组成
1)功能软件:用于编程、测试和分析。2)计算机及其附件:如PC机,笔记本,工控机等,是VI系统的心脏和动力。3)数据采集硬件:具有高性能的A/D转换、D/A转换性能。4)传感器及前置抗混滤波调制放大器:是测试系统获取信息的基础。
2.3 虚拟仪器的种类
按照虚拟仪器的发展和采用总线方式的不同,虚拟仪器可分为以DAQ板卡和信号调理为仪器硬件而组成的PC一DAQ测试系统,以GPIB、VXI、Se rial和Fie ldbus等标准总线仪器为硬件组成的GPIB系统、Vxl系统、串口系统和现场总线系统等多种形式。
2.4 虚拟仪器软件的组成
1) I/0接口软件;2)驱动程序层;3)应用程序开发环境。
2.5 虚拟仪器的编程软件
按照测试的要求在计算机上定义一台虚拟仪器,必须要有功能强大的编程软件。现在可用于虚拟仪器编程的软件较多,按编程方式来说,可分为文本式和图形化两种。一种是基于传统的文本式语言的开发平台,包括微软的visualC++,Borland公司的C++Builder, Delphi, Nl公司的Labw indow S等;一种是基于图形化编程语言的平台,包括NI公司的LabVIEw, HP公司的v EE等。
总之,虚拟仪器与传统的硬件仪器性比较有很多优势。传统仪器关键是硬件开发,维护费用高,技术更新周期长,价格高,厂商定义仪器功能系统封闭,固定,不易与其他设备连接。虚拟仪器:关键是软件开发与维护的费用底,技术更新周期短,价格低,并且可重用性和可配置性强,用户定义功能系统开放,灵活,与计算机的进步同步与其他设备极易相连。
由以上分析可知,鉴于虚拟仪器的诸多优点,可以考虑在动平衡的分析中运用此技术。按照测试的要求在计算机上定义一台虚拟仪器,必须要有功能强大的编程软件。现在可用于虚拟仪器编程的软件较多,按编程方式来说,可分为文本式和图形化两种。一种是基于传统的文本式语言的开放平台,包括微软的Visual C++,Borland公司的C++Builde r、De lphi、NI公司的Labw indow s等;一种是基于图形化编程语言的平台,包括NI公司的LabVIEW, HP公司的VEE等。
2 面向仪器与测控过程的图形化开发平台——LabVIEW
LabVIEW是美国国家仪器公司开发的一种基于G语言的可视化开发平台,是新一代测试系统的核心。它的概念是利用虚拟设备仪器来测试和控制包括振动在内的物理现象,代表着未来的测试方向。LabV工Ew是为替代常规的BASIC, C等常规语言设计的,除了编程方式不同以外,具有语言的所有特性,所以,LabvIEw不仅仅是一个功能比较完整的软件开发环境,而是一种真正的编程语言,由于其独特的图形化编程方式,所以又被称为G语言。
LabVIEW软件的的特点:1)图形化的仪器编程环境;2)内置的程序编译器;3)并行的机制;4)灵活的程序调试手段;5)功能强大的函数库;6)支持多种系统平台;7)开放式的开发平台;8)网络功能。
下面,本文用LabVIEW可视化编程软件来介绍虚拟仪器在动平衡中的应用实例。
3 LabVIEW编程软件开发动平衡测试仪
动平衡解算的目的就是利用测量得到的有效数据,计算出不平衡量或应加配重的大小和相位。进而实行动平衡的校正。传统仪器的不平衡量检测基本上是靠硬件系统来完成,如信号的滤波、信号的傅立叶变换等等。虚拟动平衡测试仪器很大程度上用软件的数字信号处理代替了传统的硬件信号处理。LabVIEW软件具有强大的数字信号处理功能,它能实现动平衡所需的数字滤波、相关处理、FFT变换等等。这也是本设计选择LabVIEW来完成动平衡测试的一个很重要的原因。整个测试系统可分为三个层次。1,信号的获取层2,信号的分析处理层3,测试的管理层。本文用LabVIEW编程软件分别实现各层的功能,然后再把各层协调在一起,组成一个能够实现动平衡功能的仪器。
我们在引入虚拟仪器的基础上,使用虚拟仪器开发平台LabVIEW开发了基于试验台的动平衡测试系统。采集卡使用NI公司的PCI6221,计算机操作系统使用w indow s XP,两个振动传感器和一个光电传感器,动平衡试验台。
测试系统主要包括:信号的采集模块,信号处理分析模块,测试管理模块系统工作原理:用LabVIEW的底层VI编制数据采集系统,对被测对象进行数据采集,采集三通道的数据,两通道的振动信号和一个基准信号,用相关原理对信号进行分析处理,提取不平衡量的幅值和相位。然后用影响系数法求出不平衡量的大小和相位,从而实现对转子不平衡量的校正。本实验使用了LabVIEW的强大是信号分析功能模块,在动平衡理论的基础上实现了很好的动平衡效果。
实验验证了开发的虚拟仪器的准确性和精确度。实验时我们取采样频率2000Hz,采样点数2000,下面是平衡前和平衡后的信号时域和频域的图形对比,从图中我们可以看到不平衡量有明显的降低。
4 总结
实验表明,用可编程的虚拟仪器能够实现旋转机械的不平衡校正,残余振动量在允许范围内。鉴于前文提到的虚拟仪器优于传统硬件仪器的特点,基于LabVIEW的测试系统将以前由示波器、频谱分析仪、积分电路等昂贵的硬件完成的工作由软件来实现, 弥补了传统测试的许多弊端, 节约了成本, 这将是测试技术发展的一个方向。,虚拟仪器在动平衡校正中有很大的应用潜能。
参考文献
[1]陈敬平, 严普强.转子现场动平衡的相对影响系数法, 振动、测试与诊断, 1994
[2]安静贤, 莫秋云等.虚拟仪器技术在振动测试中的应用[J].北京林业大学学报, 2002.
[3]任献彬等."虚拟仪器"软件及其设计规则探讨[J].电子测量技术, 1999.
关键词:科研仪器设备;创新实验教学;应用
中图分类号: G4.35 文献标识码: A 文章编号: 1673-1069(2016)23-65-2
0 引言
在大学实验教学中更加注重的是创新性研究,而科研设备具有重要的应用价值,能够实现理论与工程实践的具体结合,从而提高大学实验教学质量和科学研究水平。近年来,国家大力支持各大高校引进大型仪器设备进行科学研究,各大高校要想充分发挥科研仪器设备的优势作用,就需要从科研设备的共享、科研模式的创新、实验室开放式管理、科研仪器设备的保养与管理等方面入手,加强科研仪器设备在创新实验教学中的应用,让学生更加直观地了解和掌握高科技设备在实验中的应用模式,从而提高学生的创新思维能力,促进大学生的全面发展。
1 完善科研仪器设备的共享机制
在传统的大学实验教学活动中,大多数教师只是注重理论知识的传授和基本实验技能和方法的掌握,没有充分激发学生的科研兴趣,难以培养学生的创新能力。随着高等教育改革的不断深入和发展,创新性实验教学成为各大高校的重点教学任务。科研仪器设备则是开展创新实验教学的重要硬件基础,需要各大高校完善科研仪器设备的共享机制,避免科研仪器设备的重复购置问题,提高资源的利用率。创新实验体系不断提高教学层次,在科学技术的推动下,高校实验教学需要更加精密的配套测试仪器和实验平台。由于科研仪器设备极为昂贵和稀缺,因此需要各大高校建立资源共享机制,优化资源配置,实现科研仪器设备在创新实验教学中的有效应用,从而培养出更具创新能力和实践精神的研究性人才。
2 以科研模式进行创新实验
高校进行创新实验教学,就需要更新教学模式,通过科研模式,充分利用科研仪器设备,推动创新实验教学的发展。在创新实验教学活动中,教师要注重教学与科研、工程实践的有机结合,从而为创新实验提供良好的施展平台。在实验教学改革中,要利用科学研究的思想,进行统一的规划,并逐步实施,针对科研仪器设备进行统一安排、合理分工,保障创新实验教学的有序进行。学生要充分了解整个科研实验过程,掌握相应学科的基本理论知识以及常用科研仪器设备的特征,对此需要教师进行科研方法与科研手段的传授教育。学生需要在了解高、精、尖科研设备的基础上开展创新实验,将科研的思维融入到创新实验的选题、策划、实施、总结等各个环节,从而实现科研仪器设备在穿心实验教学中的充分应用。
3 实现实验室的开放化管理
科研仪器设备是各项教学、科研活动的科技支撑,而高校实验室是创新教学活动和科学研究的重要基地,集中放置了大量的科研仪器设备与贵重精密仪器。在高校创新实验教学活动中,建设开放化的实验室成为一种适应社会发展需求的重要途径。通过实验室的开放化管理,有利于加强科研仪器设备的应用效率。实验室的开放化管理需要从多个方面入手,在内容方面要实现实验室基本教学活动的开放以及科研仪器设备的使用开放;在对象方面要实现对全校教师以及学生的开放性服务;在方式方面要实现时间和空间的双重开放。实验室的开放化管理不仅能够充分发挥科研仪器设备的应用效能,还能够实现教学活动的因材施教,使得学生能够根据自身的实际情况,科学、合理地选择课题和实践,从而培养学生的自主创新能力。此外,开放化管理对实验指导教师的素质提出了更高的要求,需要教师拓宽知识层面,并不断丰富自身的实践教学经验。因此,开放化的实验室管理,有利于促进教师理论与实践水平的提高,从而为创新实验教学改革奠定良好的基础。
4 加强科研仪器设备的规范化管理
为保障创新实验教学效果,科研仪器设备的选择和配置显得尤为重要,各大高校必须谨慎对待科研仪器设备的采购工作。首先,采购人员必须根据创新实验教学要求和目标,制定合理的采购计划,明确仪器设备的性能、指标、型号等,从运行可靠性、检修便利性、发展水平以及价格估量等方面进行详细的分析,从而保障采购目标符合实验教学的创新性要求。其次,在收到仪器设备后,要进行全面的验收工作,要求设备维修管理部门以及实验技术研究人员共同进行质量把关,进行相关的试用实验,根据相关仪器的试用状态,进行质量判断,从而确保科研仪器设备的可应用性。此外,科研仪器设备需要实验室专门人员进行管理,通过保养、检修、调试等工作,保障创新实验教学活动的顺利进行,因此需要制定科学有效的管理制度。针对不同的仪器设备,实验室管理人员需要制定不同的规章制度,从而对仪器设备的性能、特点进行针对性管理和科学化应用。同时,要认真记录每一台仪器设备的使用和维修情况,对这些资料进行归档整理,从而为这些科研仪器设备的使用和调整提供可靠依据。如果发现科研设备出现落后、老化问题,就要及时进行报废处理,从而保障创新实验的与时俱进。
5 加强保养与维修,保障教学科研工作
为保障创新实验的有效进行,仪器设备的维护保养工作就显得十分重要。科研仪器设备容易出现蒙尘情况,需要对其进行定期处理,以避免发生短路故障,影响实验的进行。此外,在阴雨天气,仪器设备也容易受潮,需要定时开机进行除湿处理。实验室技术人员还要加强细节部位的维护和保养,例如仪器面板旋钮的松动问题、机内螺丝的松脱现象等,要及时发现问题,并采取有效措施予以解决,从而保障实验的正常进行。科研仪器设备在实验教学活动中如果发生较小故障,实验技术人员可以根据维修尝试与实践经验,对其予以及时有效的处理,从而使得仪器设备能够迅速投入后续的穿心实验活动中。此外,实验技术人员要充分利用现代化信息技术,对仪器设备进行定时定期的大型检修工作,保障一些精细的零件能够处于稳定的工作状态,从而提高仪器设备的应用效率,为创新实验教学学活动奠定坚实硬件基础。
6 实验技术队伍建设中综合素质的培养
实验技术人员是开展创新实验,加强科研仪器设备应用的关键因素。高校应该坚持“以人为本”的管理理念,不断加强实验教师和实验技术人员的素质培养工作,从而为科研仪器设备的开发和维护工作奠定良好的人才基础。在创新实验教学活动中,需要广泛吸收熟悉实验教学工作、实验技术娴熟、责任心较强、学历层次较高的年轻实验技术人员,从而建立一支学历结构、职称结构、年龄结构完善的实验室人才队伍。此外,高校还可以通过外派进修、自我提高、服务科研等措施,让实验技术人员充分掌握相关科研项目和实验教学内容,从而更好地投身于学生的创新实验教学活动中。实验室技术人员与科研教师、设备管理人员要加强日常的沟通,相互协调科研仪器设备的应用过程的教学,从而更好地实现科研仪器设备的应用价值。
7 结束语
总而言之,创新实验教学是高校教学体系的重要组成部分,要充分利用科研仪器设备的功效,提高实验教学质量和科研水平,对此,各大高校可以完善科研仪器设备共享机制,以科研模式进行创新实验,实现实验室的开放化管理,加强科研仪器设备的规范化管理,同时加强保养与维修,保障教学科研工作的顺利进行,从而为创新人才的培养提供良好的教学平台,推动高等教育的改革和发展。
参 考 文 献
[1] 章军军,崔秀红.加强科研仪器设备在创新实验教学中的应用[J].实验技术与管理,2008(02):174-176.
[2] 周云,阴金香,张四纯,李兆陇,林金明.大型仪器设备在大学创新型人才培养中的应用[J].实验室研究与探索,2011.
[3] 汤云晖,刘丽月,陈南春,张亚非.推广大型仪器实验教学培养学生创新能力[J].实验室研究与探索,2015(12).
[4] 孙琳玲.加强科研与实验教学的融合提高学生的创新能力[J].黑龙江教育学院学报,2014(08):46-47.
[5] 段黎.地方高校实验室建设项目管理研究[D].西南交通大学,2015.