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工程案例称重模块灵敏度定义与改善

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称重模块灵敏度定义与改善2021-03-05

称重模块实际上是一种将质量信号转变为可测量的电信号输出的装置,称重模块灵敏度:2±0.002(mv/v),这是称重模块的一个重要性能指标,当然其它指标也很重要,但在我们选择称重模块要使用时,这个指标会直接影响到使用。其实它的意思是,称重模块在受到额定的拉力(如果满量程是200KG的,它的额定拉力就是200KG)做用下,在激励电压(也叫供桥电压,输入电压)是1v的情况下,它的两个输出端会有2mv的压力变化。当然实际工作时激励电压会大于1v,一般为10v到12v。如果一个200KG的称重模块,它的灵敏度是2±0.002(mv/v),它的激励电压是10v,那么在200KG拉力作用下,输出端的压力变化就是2*10=20mv。我们在选择称重模块的时候,往往是三个或四个同时并联使用的,必须要求每个称重模块的灵敏度要相同才能同时使用。如果不相同的会使整个秤不准,把一个东西放在同一个秤的不同地方会显示不同的重量。如果在更换损坏的传感器时,也要找到灵敏度和量程相同的称重模块,其它的指标可以忽略,只要这两项指标相同,就是不同厂家的称重模块放在一起用也可以.

电子秤制造商一直在透过反复试验的工程创新方法来改善称重模块的灵敏度;但遗憾的是业界并没有一个框架来总括所有的经验法则,以做为新一代称重模块的设计方法。而来自美国普渡大学(的工程师补足了这个遗憾,为设计称重模块提供了新的途径。

普渡大学电子电机教授AshrafAlam表示,他与其博士研究生PradeepNair已经采取一种系统化方法将各种设计法则整合在一起,因此他们已拥有一个具一致性的框架来对改善称重模块的设计。为了测试他们的称重模块设计法则,他们着手研究哪一种奈米级称重模块设计,对于透过目标分子进行感测的应用最适合。

研究人员过去就已经发现,当感测个别分子时(例如烟雾探测器或生物、化学探测器),感测组件越小越好,但其原因一直未被证实地认为,是与目标分子的扩散情况会限制称重模块运作速度有关。

而Alam和Nair宣称已为以上的理论得到了证实。首先,他们比较了传统的平面称重模块组件与圆柱形单奈米管称重模块组件,结果显示较小的圆柱形称重模块的灵敏度至少高100倍,这足以证明越小越好的理论。

不过虽然圆柱形奈米级称重模块的灵敏度较高,却难以制造,有些称重模块设计人员使用奈米复合材料(又称为nanonet)感应元素,使用多个圆柱形奈米管或者奈米线,组成奈米线丛。但Alam却指出这类称重模块并不会优于单奈米线称重模块。

目前,研究人员正使用他们的模型,来建构能够使用电子式方法检测DNA序列的称重模块,使基因定序工作能更容易透过自动化的方式进行。目前的基因定序是透过分子化学探测的方法执行,速度慢且程序繁琐。
 

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