歐美克在新粒度儀開發(fā)中針對(duì)客戶測(cè)試應(yīng)用和管理體驗(yàn)的實(shí)際需求進(jìn)行了ZD的開發(fā)和改善。在一系列儀器的開發(fā)升級(jí)中除了始終保持高性能外，將與用戶儀器應(yīng)用體驗(yàn)息息相關(guān)的更高水平的自動(dòng)化、智能化、標(biāo)準(zhǔn)化、易操作、少維護(hù)、好管理、更安全及友好的數(shù)據(jù)分析和報(bào)告輸出等作為重要的發(fā)展方向和目標(biāo)，使得以O(shè)MEC LS-609、Topsizer等為代表的系列激光粒度分析儀不斷完善，在具有測(cè)試性能同時(shí)滿足用戶的多種不同個(gè)性化需求，在簡便了用戶的日常操作維護(hù)管理的同時(shí)提供了更佳的使用體驗(yàn)。本文接著上篇繼續(xù)向讀者簡要介紹。

數(shù)據(jù)管理

好管理

國內(nèi)CFDA新頒布的《計(jì)算機(jī)化系統(tǒng)》法規(guī)附錄，引起了國內(nèi)相關(guān)行業(yè)高度關(guān)注。企業(yè)在研發(fā)和生產(chǎn)質(zhì)量管理過程中開始普遍應(yīng)用計(jì)算機(jī)化系統(tǒng)的規(guī)定開展管理工作。

歐美克中高端激光粒度儀系統(tǒng)具有符合計(jì)算機(jī)化系統(tǒng)管理要求的功能，包括訪問控制、權(quán)限分配、數(shù)據(jù)完整性、審計(jì)追蹤等。企業(yè)可以根據(jù)自己的管理體系，設(shè)定不同操作者獨(dú)立的登錄賬戶，并給予不同登錄帳戶不同權(quán)限。例如對(duì)于研發(fā)人員，可以設(shè)定許可進(jìn)行儀器的全局控制并對(duì)參數(shù)和結(jié)果進(jìn)行編輯更新等操作；對(duì)于質(zhì)檢人員，則可以設(shè)定為僅允許執(zhí)行SOP標(biāo)準(zhǔn)化測(cè)試流程，以此保障了不同的操作人員在不同時(shí)間的測(cè)試結(jié)果之間的偏差被控制在一定范圍。

同時(shí)測(cè)試軟件開啟管理功能后，可以設(shè)置所有報(bào)告保存于指定受控目錄中。各級(jí)別的用戶都無權(quán)限在軟件中刪除任何文件，結(jié)合用戶的Windows文件目錄權(quán)限管理，以確保數(shù)據(jù)的完整性。用戶還可以通過軟件定期對(duì)儀器計(jì)算機(jī)內(nèi)容進(jìn)行備份（例如每個(gè)星期），并確保所備份數(shù)據(jù)足以完全恢復(fù)至故障前的所有記錄。為保證數(shù)據(jù)的安全性，數(shù)據(jù)以加密形式存在，無法通過外部軟件編輯，無法篡改數(shù)據(jù)和偽造數(shù)據(jù)。與之配套的，激光粒度儀數(shù)據(jù)獲取、處理的歷史信息，系統(tǒng)皆具備審計(jì)追蹤功能，該系統(tǒng)會(huì)記錄例如用戶的登陸信息，并存儲(chǔ)對(duì)測(cè)量記錄、樣品材質(zhì)和分散介質(zhì)等影響測(cè)量結(jié)果的參數(shù)和數(shù)據(jù)進(jìn)行的創(chuàng)建、修改、刪除、復(fù)制、粘貼等操作，在相關(guān)編輯修改操作進(jìn)行時(shí)提示操作人員及時(shí)備注相關(guān)操作的原因。如此，所有與樣品有關(guān)的信息從儀器測(cè)試開始都可以毫無遺漏的記錄和追溯了。

友好的數(shù)據(jù)分析和報(bào)告輸出

歐美克系列激光粒度儀所使用的集成粒度測(cè)試軟件內(nèi)置多種測(cè)試報(bào)告模式，例如通用測(cè)試報(bào)告、篩分測(cè)試報(bào)告、百分測(cè)試報(bào)告，并具有平均報(bào)告、統(tǒng)計(jì)報(bào)告、趨勢(shì)報(bào)告、擬合報(bào)告等功能，還可以由用戶自定義專業(yè)測(cè)試報(bào)告模板。測(cè)試報(bào)告可導(dǎo)出為pdf、excel、word格式或其他文本格式，報(bào)告中的圖表皆可直接右鍵保存，所有的數(shù)據(jù)表均可以以文本形式導(dǎo)出。

對(duì)于同時(shí)查看多個(gè)測(cè)試報(bào)告結(jié)果的需求，軟件的測(cè)量記錄數(shù)據(jù)面板可以十分方便的由用戶自定義感興趣參數(shù)變量，并支持以日期、特征粒徑或平均結(jié)果等多個(gè)參數(shù)進(jìn)行分類、排序、篩選功能，選中的多測(cè)量記錄的測(cè)試條件、特征值、特征值的趨勢(shì)比較和數(shù)值統(tǒng)計(jì)分析都能直接以報(bào)表顯示，亦可以圖片或表格形式輸出。對(duì)于許多用戶需要的按日、周或月進(jìn)行的質(zhì)量信息統(tǒng)計(jì)、趨勢(shì)分析都輕而易舉。

維護(hù)與安全

少維護(hù)

傳統(tǒng)的科學(xué)儀器給用戶的印象大多是精密度高，需要很小心的使用和頻繁的維護(hù)才能得到準(zhǔn)確的分析結(jié)果。早先的激光粒度儀也的確如此，例如需要經(jīng)常的擦拭棱鏡、調(diào)節(jié)激光、甚至是需要經(jīng)常對(duì)儀器開蓋維護(hù)標(biāo)定等。然而在歐美克近年的粒度儀的發(fā)展中，減少用戶維護(hù)需要以獲得更好的使用體驗(yàn)和更準(zhǔn)確測(cè)試結(jié)果是我們持續(xù)堅(jiān)持的方向。

工業(yè)企業(yè)生產(chǎn)中常常有大功率振動(dòng)裝置，歐美克現(xiàn)售的所有新一代激光粒度儀皆采用一體式高結(jié)構(gòu)強(qiáng)度的加厚鋼槽或鋁合金底座，同時(shí)采用高性能光學(xué)部件并盡可能的使之模塊化整合，減少用戶環(huán)境對(duì)儀器的影響。例如我們把后傅里葉光學(xué)設(shè)計(jì)中的激光器、針孔、擴(kuò)束鏡等部件以一體化套筒定位，對(duì)于傳統(tǒng)的不穩(wěn)定的螺旋固定針孔結(jié)構(gòu)改進(jìn)成QL永磁體固定，模塊化內(nèi)多個(gè)部件的相對(duì)位置不受振動(dòng)、溫度變化等的影響，保障了在儀器生命周期中都無需對(duì)其進(jìn)行維護(hù)。此外，工廠中常見的電壓的快速漲落對(duì)半導(dǎo)體激光器的輸出光強(qiáng)和壽命有極大影響，歐美克全系列堅(jiān)持使用He-Ne氣體激光管結(jié)合濾波升壓電源模塊，使電壓波動(dòng)的影響微乎其微。

干法粒度測(cè)試常采用壓縮空氣分散粉體，并輸送至檢測(cè)區(qū)間被分析，傳統(tǒng)上檢測(cè)區(qū)間都是開放式的，非常容易導(dǎo)致粉體散逸至儀器光學(xué)主機(jī)內(nèi)，導(dǎo)致結(jié)果的偏移，意外的斷電或吸塵器停止工作將對(duì)系統(tǒng)造成致命影響。OMEC LS-909、Topsizer系列粒度儀干法系統(tǒng)從國際引進(jìn)了全密閉式窗口設(shè)計(jì)，以高精密工藝要求的防震窗口玻璃設(shè)計(jì)完全隔絕粉體與主機(jī)，在任何情況下均不會(huì)影響主機(jī)的工作狀態(tài)，同時(shí)對(duì)分散管噴嘴進(jìn)行空氣動(dòng)力學(xué)設(shè)計(jì)，使粉體沾染窗口的可能性降到極低。

結(jié)合以上多種設(shè)計(jì)特性，使得歐美克系列激光粒度儀均采用光學(xué)系統(tǒng)全密閉設(shè)計(jì)，理論上在儀器使用生命周期中完全無需主機(jī)光學(xué)系統(tǒng)維護(hù)。為了以防萬一，用戶依然可以以標(biāo)準(zhǔn)樣品不定期的進(jìn)行儀器狀態(tài)驗(yàn)證。我們不建議以單一樣品強(qiáng)行在儀器狀態(tài)不良情況下標(biāo)定儀器，把測(cè)試結(jié)果強(qiáng)行拉倒這個(gè)樣品的標(biāo)稱值。在此時(shí)雖然這個(gè)樣品測(cè)準(zhǔn)了（因?yàn)樗且阎模?，?duì)于任何不一樣的樣品，此所謂的標(biāo)定操作在儀器不良基礎(chǔ)上形成了二次偏差，對(duì)質(zhì)控風(fēng)險(xiǎn)不可預(yù)期。

老式激光粒度儀的安裝調(diào)試和底層參數(shù)是工程師在儀器安裝現(xiàn)場(chǎng)完成的，一旦計(jì)算機(jī)系統(tǒng)崩潰或計(jì)劃更換計(jì)算機(jī)，需要儀器廠家工程師去往現(xiàn)場(chǎng)解決。OMEC新一代粒度儀采用儀器內(nèi)置固件保存所有儀器底層參數(shù)和配置，用戶更換計(jì)算機(jī)系統(tǒng)時(shí)，僅需要重新安裝激活操作軟件即可，再也不用擔(dān)心等待工程師上門耽誤生產(chǎn)及產(chǎn)生高昂維修費(fèi)用問題了。

更安全

考慮到粒度測(cè)試需要用到多種不同介質(zhì)測(cè)試，對(duì)于用電安全和有機(jī)介質(zhì)燃爆風(fēng)險(xiǎn)都是重要的考慮因素。歐美克現(xiàn)售所有濕法進(jìn)樣器均采用不大于24V安全電壓設(shè)計(jì)，并遵從嚴(yán)格的接地防護(hù)規(guī)程，從根源上避免了介質(zhì)灑漏或加樣疏失等可能造成用電安全風(fēng)險(xiǎn)。在有機(jī)介質(zhì)測(cè)試專用的SCF-126B微量耐腐蝕設(shè)計(jì)上，采用了不銹鋼為主的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，電子電路方面也經(jīng)過優(yōu)化，減少了易燃介質(zhì)的引燃和持續(xù)燃燒的風(fēng)險(xiǎn)。

對(duì)于激光設(shè)備，激光安全也是眾多用戶所關(guān)心的，歐美克從LS-POP(9)、LS-609、LS-909到Topsizer plus的多系列激光粒度儀，皆采用了高于其所使用激光器安全等級(jí)要求的安全防護(hù)措施，高端Topsizer系列具有窗口狀態(tài)自動(dòng)識(shí)別，在窗口取出之前，主機(jī)內(nèi)置的激光屏蔽光閘即自動(dòng)放下，確保不會(huì)有激光束照射到用戶。其他幾個(gè)系列的儀器主機(jī)也都設(shè)計(jì)了窗口取出的聯(lián)動(dòng)屏蔽機(jī)械結(jié)構(gòu)，結(jié)合無需用戶開蓋進(jìn)行主機(jī)維護(hù)的設(shè)計(jì)，始終讓用戶處于激光安全的保障下。

通常，激光粒度儀測(cè)試結(jié)果的變化可能來源于眾多因素，例如樣品的取樣、樣品的分散、分散顆粒的穩(wěn)定性、測(cè)試參數(shù)、儀器的狀態(tài)等等。在激光粒度儀的應(yīng)用中，測(cè)試結(jié)果是否可信是困擾廣大使用者的一個(gè)主要問題。對(duì)于取樣、分散、顆粒穩(wěn)定性、測(cè)試參數(shù)可能造成的偏差，用戶可以通過對(duì)被檢測(cè)樣品進(jìn)行方法開發(fā)，例如通過調(diào)整不同參數(shù)和改善顆粒分散相關(guān)措施使得測(cè)試結(jié)果能夠反映樣品的粒度分布差異。將這些經(jīng)過方法開發(fā)的測(cè)試條件以標(biāo)準(zhǔn)化測(cè)試流程（SOP）鎖定，以達(dá)到生產(chǎn)質(zhì)控和產(chǎn)品質(zhì)檢的目的。

但在實(shí)際的質(zhì)控過程中，仍然不可避免的會(huì)出現(xiàn)測(cè)試結(jié)果與預(yù)期不一致的現(xiàn)象，這種不一致可能來源于樣品狀態(tài)發(fā)生了變化，環(huán)境的變化或者儀器狀態(tài)的變化，準(zhǔn)確分析造成這種現(xiàn)象的原因?qū)τ谔岣哔|(zhì)控管理水平有重要意義。如果說樣品狀態(tài)變化和環(huán)境變化是客觀存在的，那么儀器狀態(tài)變化則是需要盡量可控的。激光粒度儀的生產(chǎn)制造是一個(gè)系統(tǒng)工程，涉及到光學(xué)設(shè)計(jì)、精密零件加工和裝配、軟件算法等方面，作為粒度儀的研發(fā)、生產(chǎn)企業(yè)，歐美克儀器通過一系列的努力，盡可能地提高測(cè)試結(jié)果的真實(shí)性。以下我們從幾個(gè)方面來分別了解一下歐美克是如何保證儀器的穩(wěn)定性和一致性的。

1.  優(yōu)異的光學(xué)設(shè)計(jì)

歐美克Topsizer系列、LS-909系列、LS-609及LS-POP(9)粒度儀的主光路均采用國際引進(jìn)的單透鏡后傅里葉對(duì)稱光學(xué)設(shè)計(jì)。

后傅里葉光學(xué)設(shè)計(jì)通過將傅里葉透鏡前置，窗口顆粒的前向、大角、后向散射光信號(hào)均無需經(jīng)過任何透鏡，直接由探測(cè)器接收。相對(duì)于經(jīng)典傅里葉或多透鏡光學(xué)設(shè)計(jì)，歐美克儀器在不損失探測(cè)角度范圍的情況下，將光學(xué)系統(tǒng)的元件減少，提高了空間角度檢測(cè)信號(hào)的一致性并顯著減少了系統(tǒng)噪聲。通過優(yōu)化的光學(xué)設(shè)計(jì)，環(huán)境溫度變化及振動(dòng)對(duì)于儀器的影響得到了明顯的降低。通過儀器的自動(dòng)對(duì)中控制，可以輕易的將儀器的光源、樣品檢測(cè)窗和探測(cè)器三個(gè)關(guān)鍵部分進(jìn)行準(zhǔn)直，從而保證光學(xué)平臺(tái)能始終處于準(zhǔn)確的條件下獲取顆粒散射光能的角度信息。

OMEC LS-909光學(xué)設(shè)計(jì)

歐美克系列激光粒度儀采用輕微傾斜窗口的對(duì)稱光學(xué)設(shè)計(jì)，相對(duì)于大角度傾斜式窗口設(shè)計(jì)，避免了不同位置相同尺寸顆粒的散射光透過窗口玻璃角度的顯著不同而導(dǎo)致的聚焦不良，不僅使儀器在全量程范圍擁有更好的靈敏度，同時(shí)對(duì)于角度更小的大顆粒信號(hào)探測(cè)分析也更佳有利。

2.  模塊化組件裝配和工裝工藝

粒度儀測(cè)試數(shù)據(jù)的重現(xiàn)，需要儀器具有良好的一致性。傳統(tǒng)的粒度儀將諸多的不同的光學(xué)元件依次安裝于光學(xué)底座上，元器件相對(duì)位置和角度的細(xì)微差別均會(huì)引起測(cè)試結(jié)果的變化。通過將激光管、針孔、擴(kuò)束鏡進(jìn)行一體化的模塊設(shè)計(jì)，同時(shí)對(duì)于眾多數(shù)量的探測(cè)器采用一體式工裝定位裝配，使得樣品的測(cè)試數(shù)據(jù)在歐美克儀器之間得以重現(xiàn)，減少了用戶對(duì)于研發(fā)到生產(chǎn)以及行業(yè)上下游數(shù)據(jù)不一致的困擾。

在2018年的農(nóng)藥化驗(yàn)員培訓(xùn)班中，采用3臺(tái)新舊不同的LS-609激光粒度儀，由60位化驗(yàn)員以SOP方式進(jìn)行測(cè)試，同批次嘧菌酯樣品的D50結(jié)果表現(xiàn)出優(yōu)越的重現(xiàn)性(如下圖)。

3.  耐用的優(yōu)質(zhì)光學(xué)元器件

激光光源是影響儀器長期穩(wěn)定性和一致性重要的元器件之一。半導(dǎo)體激光管因其價(jià)格低廉而使用廣泛，但其使用過程中其活性半導(dǎo)體材料易發(fā)生晶型變化，能帶漂移，缺陷增多等現(xiàn)象，同時(shí)半導(dǎo)體激光器輸出光強(qiáng)受溫度影響極大，從而使得其輸出的激光光波長、發(fā)散角和單色性在短時(shí)間和長時(shí)間段中皆處于不斷變化的狀態(tài)。歐美克激光粒度儀堅(jiān)持采用氦氖氣體激光管，其工作物質(zhì)為惰性氦氖氣體，不會(huì)隨時(shí)間發(fā)生任何變化，其輸出的激光光學(xué)質(zhì)量在整個(gè)儀器壽命周期內(nèi)均保持一致，且經(jīng)過短時(shí)間預(yù)熱即可輸出穩(wěn)定光強(qiáng)，幾乎不受溫度影響。這也是歐美克儀器在用戶長期使用中無需標(biāo)定始終保持結(jié)果準(zhǔn)確的重要原因之一。

歐美克激光粒度儀所有探測(cè)器均具有雜散光光學(xué)屏蔽罩，探測(cè)器僅對(duì)準(zhǔn)顆粒檢測(cè)區(qū)間開口，使得噪聲水平得以控制，有利于低濃度、高吸光、強(qiáng)反光顆粒的樣品中含有的少量離散組分或細(xì)微差異組分的準(zhǔn)確測(cè)試。

LS-609側(cè)向探測(cè)器局部

4.  儀器控制智能化設(shè)計(jì)

在粒度測(cè)試過程中，由于操作者忽略了儀器狀態(tài)是否正?；蚣訕渝e(cuò)誤等原因?qū)е碌臏y(cè)試結(jié)果偏差時(shí)常發(fā)生，而智能化設(shè)計(jì)的儀器控制系統(tǒng)可以幫助使用者避免這些問題。例如，歐美克開發(fā)了對(duì)中狀態(tài)智能判斷功能，開啟后控制軟件可以自動(dòng)對(duì)儀器背景狀態(tài)和光學(xué)對(duì)中進(jìn)行判斷，在對(duì)中不良時(shí)自動(dòng)進(jìn)行對(duì)中調(diào)整。在濕法測(cè)試中，系統(tǒng)可自動(dòng)識(shí)別判斷加樣量，根據(jù)需要提醒操作者繼續(xù)加樣至滿足遮光率要求或者在加樣過量的情況下自動(dòng)控制調(diào)低遮光率后再進(jìn)行測(cè)量。在干法測(cè)試中，智能下料狀態(tài)動(dòng)態(tài)分析功能可以對(duì)流動(dòng)性不佳樣品下料的穩(wěn)定性自動(dòng)判斷，同時(shí)將超量下料或下料中斷時(shí)的光能信號(hào)和采樣時(shí)間等進(jìn)行自適應(yīng)調(diào)整以提高測(cè)試間的一致性。有了這些智能化功能，測(cè)試結(jié)果更可靠，減少了測(cè)試分析人員的不熟練或疏失的影響。 

歐美克粒度儀的進(jìn)樣器在設(shè)計(jì)時(shí)也充分考量和改進(jìn)了對(duì)不同顆粒的分散能力以及進(jìn)樣的一致性，例如，濕法循環(huán)進(jìn)樣器SCF-105B的電機(jī)控制，針對(duì)傳統(tǒng)電流控制離心泵轉(zhuǎn)速精確度較低的問題，在進(jìn)樣器中加入了電機(jī)測(cè)速裝置，通過數(shù)字反饋控制電機(jī)精確運(yùn)轉(zhuǎn)，使泵速顯示真正的眼見為實(shí)，不同批次進(jìn)樣器之間的分散條件得以做到真正的一致，也保障了不同粘度介質(zhì)測(cè)量的泵速數(shù)據(jù)真實(shí)可靠。同樣地，在PDF-110干法進(jìn)樣系統(tǒng)中配置了分散壓傳感器和負(fù)壓傳感器，使得粉體下料后在分散管道內(nèi)的狀態(tài)精確可控，對(duì)于測(cè)試方法開發(fā)時(shí)滴定分散壓力條件以及測(cè)試過程中負(fù)壓異常的甄別都有極大幫助。這些措施可以幫助用戶快速地將測(cè)試方法在不同實(shí)驗(yàn)室之間轉(zhuǎn)移并通過方法學(xué)驗(yàn)證的審核。

DPF-110分散管壓力測(cè)量及預(yù)警

為了減輕使用者的操作負(fù)擔(dān)，歐美克激光粒度儀控制軟件優(yōu)化了操作界面和流程，使用者可以一鍵運(yùn)行SOP，結(jié)合主機(jī)和進(jìn)樣系統(tǒng)的智能感知、精密控制功能，歐美克現(xiàn)代激光粒度儀真正實(shí)現(xiàn)了加樣后全流程的測(cè)量方法和測(cè)試條件的標(biāo)準(zhǔn)化，在經(jīng)過方法開發(fā)后確定的樣品測(cè)試條件以SOP文件的方式固定下來后，只需要擁有基本電腦操作和測(cè)試常識(shí)的操作人員均可以勝任標(biāo)準(zhǔn)化測(cè)試工作，同時(shí)測(cè)試過程的數(shù)字化記錄可以隨時(shí)用于追溯。

經(jīng)過歐美克儀器人多年的努力，使復(fù)雜的儀器變?yōu)楹唵蔚墓ぞ?，歐美克激光粒度儀將在工業(yè)用戶的生產(chǎn)質(zhì)控市場(chǎng)中繼續(xù)大放光彩。

*：本文中提及的部分功能和特性可能根據(jù)儀器型號(hào)和配置進(jìn)樣器不同而有所不同。