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仪器学理论中机械设计
来源:http://www.lab-spectrum.com/   作者:紫外可见分光光度计    更新日期:2014-07-09 12:27:24   
摘要:仪器学理论中的机械结构、机械零部件设计涉及的学科很多,包括材料力学、理论力学、公差配合、金相学、热处理学、焊接学等(因为机械结构设计中,有些属于常规的设计范畴,很多文献上都能找到,有的从设计手册上也可查到,因为篇幅所限本节不讨论这个问题)。

      仪器学理论中的机械结构、机械零部件设计涉及的学科很多,包括材料力学、理论力学、公差配合、金相学、热处理学、焊接学等(因为机械结构设计中,有些属于常规的设计范畴,很多文献上都能找到,有的从设计手册上也可查到,因为篇幅所限本节不讨论这个问题)。设计者对这些与仪器学有关的理论(学科)应该有一定的了解,并且在设计时应该严格遵循有关的仪器学理论。作者曾经想设计一种体积小、重量轻、便携式的小型通用光栅单色仪,并利用它作件,设计一种高档的、便携式的小型紫外可见分光光度计。因此,把单色器的焦距设计得很小,准直镜和物镜的焦距各为50mm,并且采用平面光栅(1200条/胁)作为分光器件。然而根据仪器学理论,焦距与杂散光成反比,焦距越小,杂散光越大。结果设计出的光栅单色器的杂散光为8%以上,根本达不到高档机的要求。作者经过研究发现,国际上便携式的小型紫外分光光度计仪器,基本上都不用平面光栅分光,而是用IV型凹面光栅或凹面平场光栅分光。后来,作者选用IV型凹面全息光栅作为分光元件(1200条/mm),物距为lOOmm,像距为94mm,并在单色器内采取很多降低杂散光的有力措施。结果设计出的光栅单色器的杂散光仅为O.1%,体积只有手掌大小。利用它作为单色器,研制出一种非常优秀的多用途的便携式小型紫外可见分光光度计,它还适用于紫外可见分光光度计、高压液相色谱仪检测器、核酸蛋白分析仪、流动注射分析仪检测器等多种仪器。

仪器学理论中机械设计

有些小型化的仪器将仪器底盘(底座)设计得非常薄,另外选择材料时也未从仪器学角度考虑,结果仪器的抗振动性能很差,导致仪器的稳定性很差。有些设计者对仪器的主要性能技术指标,特别是对影响分析误差最大的噪声、杂散光、基线平直度、稳定性等关键性能技术指标缺乏研究,设计出来的仪器外形很漂亮,自动化程度也很高,但是分析测试的数据不准确。应该引起广大使用者的重视。还有些设计者在设计原子吸收分光光度计时,不考虑火焰原子化器的色差,结果,在外光路的设计时,火焰原子化器前的石英聚光镜未消色差,使得不阔波长的光线在火焰头中不能聚焦在同一个地方,有些甚至相差几厘米。这种仪器的分析误差就会很大。

光学类分析仪器的光度室设计,也是机械结构设计的重要组成部分,尤其是度室的结构和零件设计、材料选择等更为重要。例如,有些光学类分析仪器经常采用塑料零件制作光度室,但是,设计者对塑料的物理性能缺少研究,在塑料的品种、材料厚度、几何尺寸、加工工艺、温度系数等方面缺乏深入了解。结果,光度室的零件容易产生变形,严重影响仪器的可靠性。

仪器机壳的设计、底板上元部件的分布排列,也都是有很深学问的。作者在设计高压液相色谱的紫外检测器时,为了给氘灯散热,曾经采用轴流风机(电风扇)吹散热量。结果由于对风路考虑不周,将氘灯的热量直接吹到电子元件和印刷板上,引起电子元件发热而产生漂移,致使仪器很不稳趣。后来重新设计,改变风路,使紫外检测器的稳定性得到明显提高。

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