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。