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到一线去---实验日记 精选

已有 4720 次阅读 2020-7-1 12:39 |个人分类:随想|系统分类:科研笔记

到一线去---实验日记

鲍海飞 2020-7-1

       测试系统若出现问题,即使是一个小问题,也要影响工作进度。

       近一段时间,我们的测试系统似乎一直存在不稳定的现象,其实,也并非不稳定,只是电噪声信号时有时无,时大时小,一直不明白什么原因。甚至一度出现很大的噪声信号,而无论如何采取什么措施也去不掉。昨天晚上睡觉的时候,这个问题又在我头脑里萦绕,忽然,一套测试验证方法形成了。那么,到底是什么原因呢?

 我们的测试系统,主要包括信号放大器,直流稳压电源,高精度监控万用表,计算机数据采集系统,以及力学加载部等。排除了力学加载部产生的干扰之外,那么就需要顺藤摸瓜一个一个来找了。第一,是否是信号放大器出现了问题。直觉感觉有一次,测试系统的放大器由于受到外力作用而把信号线扯断了,其后不久,就经常存在这种现象,这让我们很苦恼。第二,数据采集卡是否存在问题。以前曾经出现过类似现象。由于数据采集系统长时间受到高频脉冲信号的激励作用,信号采集通道发生了损坏的问题。第三,稳压电源是否存在问题。曾经的一个旧稳压电源被换掉搬走了,所使用的新稳压电源,经常出现显示值和真实值不一致的问题,这也让我们对稳压电源产生了怀疑。

 今天早晨,一到实验室,便开始了我的验证工作。我首先怀疑是信号放大器出了问题,于是用同种类型的信号放大器进行替换实验,结果噪声信号依旧,由此排除了该问题。这就让我怀疑并验证是否是计算机中的数据采集卡有问题。于是,采用了一个标准的商用放大器进行测试,该放大器有独立的稳压电源,只要把电源线插进插座即可以,而无需额外的稳压电源。信号源信号接好后,进行相应的力学测试,结果显示信号正常,没有出现噪声信号,于是这又排除了数据采集系统的问题。

 因为一直感觉是有干扰信号从信号放大器的输入端口进去,我们采用屏蔽盒来保护信号放大器,结果信号噪声信号依然是不依不饶的在那里萦绕。到这一步,真的有些让人感到绝望。于是,考虑到提供给信号放大器的稳压电源是否会出现问题。于是我们又换了一个同类型信号的稳压电源,结果,在慢慢的调试过程中,信号果然发生了变化。更换表笔后,噪声信号减小的效果显著提高。我们也发现,在测试的附近区域,如果有其它电子设备在工作,那么,计算机显示系统就会出现有规律的干扰。实际上,实验室用的电源中有高频信号串扰进测试系统,就会影响和干扰小信号的测试问题。噪声神秘地来了,噪声又神秘地消失了。逐渐地,一步一步地排查,一个一个症状验证,我们在接近问题的根本。

 机电一体化系统,主要包括机械和电两个部分。高频的电干扰是其中的一个主要影响数据采集和分析的因素。信号的传感和放大受到许多因素影响,如:来自外部电路的高频干扰,来自信号放大电路系统的干扰,以及环境下的杂散无线电噪声,甚至人体本身。耐用的评测体系离不开对这些问题的考虑、处理和防护措施。从外部来说,要有好的平稳的供电系统,以及相应的电压转换体系。从内部来说,测试系统要有强的抗干扰能力,要有相应的抗噪方法和手段。细微方面来看,电缆线的接头、电连接、接地甚至焊点等都要谨慎对待。

一切真知都需要从实践中摸爬滚打来。实践出真知,实践出智慧,面对问题需要仔细观察、体会与感受,而这只有到一线去,从底层做起,才能有所发现。进一步说,对于整个工作系统,我们需要考虑许多影响因素,比如电源的管理,电缆线的选择,如何屏蔽,乃至测试系统整体结构布局等,甚至表笔的选用等都会影响我们的实验观察以及对信号的获取。

 

        这让我联想到前一段看过的一个案例。一位投身自主研发创业的人士介绍,他在读书时,遭遇过一次类似的事件。他们在研制某一种磁性薄膜的外延沉积技术,高真空系统一直完好,实验系统没有任何问题,但就是监控信号显示数据始终不正常,无论如何检查线路都没有发现问题。一次偶然的事件,揭开了干扰的神秘面纱。一个晚上,一阵急促的电话铃声,惊醒了坐在电脑前的师弟。师弟接到了电话,拔脚便匆忙离去。然而一个不小心,一脚将连接计算机的显示器打翻于地。就在大家愤然而视的时候,在看监控数据,这时,奇迹出现了。外延沉积系统的监视器上,数据曲线立即平稳光滑了。原来,摆放的显示器其强烈的电磁辐射干扰了薄膜生产的控制线路。此后,所有的问题都解决了。一次偶然的事故,竟然因祸得福,解决了实验室长期的一个困局。

        多年前的一次项目鉴定会上,一位专家介绍,他们在做一次评审时,遇到过一种现象,在地面上设备调试都正常,结果一拿到飞机上去,就什么信号都没有了,无论怎样调试设备,设备就是不工作,而一旦回到地面上来,信号又都正常。其实,这里面还是有一些问题是我们没有想到和解决的,即有内在的原因,也有外在的因素。

一次一次问题的出现,一次一次问题的排查,反复的对比,反复的测试,也让我们对整个评测系统有了更深入的了解和认识。而这只有埋头苦干,不怕麻烦,一遍一遍地反反复复实验,才能发现真相。

只有到一线才能有所发现,才能不断有所体会和收获,不断丰富自己的实战经验,提升自己的思考能力、分析能力和执行力。虽然辛苦,但在实践中的所取得的收获,内心之中是无比的快乐,如庖丁解牛之后的快感:提刀而立,为之四顾,为之踌躇满志,善刀而藏之。

进步的阶梯,从底层开始。

 



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