高速離心機動平衡系統上位機軟件的實現揭秘

發布時間：

2020-04-30

概要：

高速離心機憑借其適應性強以及速度的快，活躍在各種實驗室中，隨著市場需求，離心機廠家還在高速離心機基礎上衍生了，集真空、高速和冷卻于一體，可以用于大量的細胞、亞細胞器、細菌及病毒的快速分離的高速離心機

　　高速離心機憑借其適應性強以及速度的快，活躍在各種實驗室中，隨著市場需求，離心機廠家還在高速離心機基礎上衍生了，集真空、高速和冷卻于一體，可以用于大量的細胞、亞細胞器、細菌及病毒的快速分離的高速離心機，從而完成各種核酸、蛋白、細胞和納米材的分離工作，可滿足動物科學、食品科學生命科學等相關專業實驗人員的實驗需求。

　　高速離心機用影響系數法進行動平衡的優勢在于把動平衡問題最終轉化為線性方程組的求解，方法十分簡單，而且非常便于計算機數值計算。由于采用空氣軸承的離心機軸系的剛度是很高的，是準剛性的，通過對軸系振動響應的測試，高速離心機上下測試面上測微儀測得的振動響應與上下校正面的不平衡量是線性關系，它們之間的關系系數即是所謂的影響系數。影響系數法就是通過給動平衡系統附加一個確定的激勵，即附加不平衡量，測量出其振動響應，根據它們之間的關系，辨識出動平衡系統的影響系數，并根據影響系數，計算出原始不平衡量。

　　高速離心機離心技術是根據微小顆粒在離心力場中的行為建立并發展起來的。離心機轉子能夠以穩定的角速度作圓周運動，從而產生一個強大的輻射向外的離心力場，它賦予處于其中的任何物體一個離心加速度。使之受到一個向外的離心力。離心機所產生的離心力場 G，可由下公式計算

　　G=ω2r ω—轉子的角速度 r—旋轉半徑（物質質點所處位置與旋轉中心的距離）

　　高速離心機離心力場常用相對離心力RCF（Relative Centrifugal Force,RCF）來表示。相對離心力的大小用相當于地心引力（重力加速度，g）的倍數來表示，即：

　　RCF=ω2r/g×g=(2πn)2r/602g×g=1.119×10-5×n2r×g N—轉子轉速，rpm/min g—重力加速度，980.6cm/s2 、沉降速度沉降速度是指在強大的離心力作用下，單位時間內物質顆粒沿半徑方向運動的距離。

　　被分離物質顆粒（或大分子）在離心管中與轉子一同旋轉時承受著沿半徑方向的直接離心力Fc作用。 Fc=Mω2r， M—被分離物質顆粒的質量。

　　高速離心機其沉降速度v為；v=6.092×10-4×D2（ρ-ρm）n2r/ηm D—顆粒直徑，cm；ρ和ρm分別為顆粒和介質的密度，g/cm3；ηm—介質粘度，單位帕?秒Pa?s

　　動平衡系統上位機軟件主要利用影響系數法或綜合解算法進行不平衡量解算，最終解算出轉子不平衡量的大小和方向。軟件主要實現的功能包括：

　　高速離心機動平衡系統上位機軟件的實現：

　　1.同主軸計算機進行通訊，等待主軸運行到勻速狀態，接收測微儀和角度數據，并對數據進行文件的記錄。

　　2.對從測微儀采集的數據進行快速傅立葉變換，分離出和不平衡量密切相關的一次諧波，并進行數據的顯示和日志文件的記錄。

　　3.初始不圓度補償、頻率特性補償、初始相位補償。分別用影響系數法和綜合解算法進行不平衡量的解算，得到不平衡量的大小和方向并進行顯示。

　　4.同卸荷系統進行通訊，對力傳感器數據進行轉換、LED 顯示、日志文件的記錄。

　　高速離心機動平衡系統由數據采集、數據分析處理、不平衡量的解算、執行部分等組成。為了保證系統平衡的精度，選用高性能的電容測微儀作為振動量的測試傳感器，通過對震動信號的數據處理，分離出由產生不平衡振動的一次諧波分量；利用影響系數法原理對不平衡量進行解算，最后由PLC 控制步進電機驅動離心機調整面的平衡滑塊，完成對高速離心機的動平衡。

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