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高速离心机动平衡系统上位机软件的实现揭秘

2020/4/30 17:58:07亚搏体育app网站来源:亚搏体育app网站 点击:

  高速离心机凭借其适应性强以及速度的快,活跃在各种实验室中,随着市场需求,离心机厂家还在高速离心机基础上衍生了,集真空、高速和冷却于一体,可以用于大量的细胞、亚细胞器、细菌及病毒的快速分离的高速离心机,从而完成各种核酸、蛋白、细胞和纳米材的分离工作,可满足动物科学、食品科学生命科学等相关专业实验人员的实验需求。

  高速离心机用影响系数法进行动平衡的优势在于把动平衡问题最终转化为线性方程组的求解,方法十分简单,而且非常便于计算机数值计算。由于采用空气轴承的离心机轴系的刚度是很高的,是准刚性的,通过对轴系振动响应的测试,高速离心机上下测试面上测微仪测得的振动响应与上下校正面的不平衡量是线性关系,它们之间的关系系数即是所谓的影响系数。影响系数法就是通过给动平衡系统附加一个确定的激励,即附加不平衡量,测量出其振动响应,根据它们之间的关系,辨识出动平衡系统的影响系数,并根据影响系数,计算出原始不平衡量。

  高速离心机离心技术是根据微小颗粒在离心力场中的行为建立并发展起来的。离心机转子能够以稳定的角速度作圆周运动,从而产生一个强大的辐射向外的离心力场,它赋予处于其中的任何物体一个离心加速度。使之受到一个向外的离心力。离心机所产生的离心力场 G,可由下公式计算

  G=ω2r ω—转子的角速度 r—旋转半径(物质质点所处位置与旋转中心的距离)

  高速离心机离心力场常用相对离心力RCF(Relative Centrifugal Force,RCF)来表示。相对离心力的大小用相当于地心引力(重力加速度,g)的倍数来表示,即:

  RCF=ω2r/g×g=(2πn)2r/602g×g=1.119×10-5×n2r×g N—转子转速,rpm/min g—重力加速度,980.6cm/s2 、沉降速度 沉降速度是指在强大的离心力作用下,单位时间内物质颗粒沿半径方向运动的距离。

  被分离物质颗粒(或大分子)在离心管中与转子一同旋转时承受着沿半径方向的直接离心力Fc作用。 Fc=Mω2r, M—被分离物质颗粒的质量。

  高速离心机其沉降速度v为;v=6.092×10-4×D2(ρ-ρm)n2r/ηm D—颗粒直径,cm;ρ和ρm分别为颗粒和介质的密度,g/cm3;ηm—介质粘度,单位帕?秒Pa?s

  动平衡系统上位机软件主要利用影响系数法或综合解算法进行不平衡量解算,最终解算出转子不平衡量的大小和方向。软件主要实现的功能包括:

  高速离心机动平衡系统上位机软件的实现:

  1.同主轴计算机进行通讯,等待主轴运行到匀速状态,接收测微仪和角度数据,并对数据进行文件的记录。

  2.对从测微仪采集的数据进行快速傅立叶变换,分离出和不平衡量密切相关的一次谐波,并进行数据的显示和日志文件的记录。

  3.初始不圆度补偿、频率特性补偿、初始相位补偿。分别用影响系数法和综合解算法进行不平衡量的解算,得到不平衡量的大小和方向并进行显示。

  4.同卸荷系统进行通讯,对力传感器数据进行转换、LED 显示、日志文件的记录。

  高速离心机动平衡系统由数据采集、数据分析处理、不平衡量的解算、执行部分等组成。为了保证系统平衡的精度,选用高性能的电容测微仪作为振动量的测试传感器,通过对震动信号的数据处理,分离出由产生不平衡振动的一次谐波分量;利用影响系数法原理对不平衡量进行解算,最后由PLC 控制步进电机驱动离心机调整面的平衡滑块,完成对高速离心机的动平衡。


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