新物理化学实验仪器

0 前言

“物理化学”是各类高等院校化学系的一门重要基础课程。不仅如此，物理化学中的多个学科分支被人们认为是处于化学研究的前沿。物理化学实验教学地位显著，作为教学的重要组成部分，肩负基础理论训练和实验手段学习的双重任务。我们都知道，人类对自然界的认识是从实践开始，任何一门自然科学的发展无不是和实验技术手段突破创新紧密在一起。实验教学当然不能忽视实验手段的改革和更新，这些新方法新手段可能得益于电子技术、计算机技术或控制理论等其他学科发展。

20多年来，南京大学应用物理研究所致力于新物理化学仪器的研制开发，南大万和公司负责经营。我们的团队汇集学校多方英才，跨学科通力合作，大胆采用新的检测、控制、处理手段，不断创新研制了一大批新物理化学实验仪器。之所以称之为新，是因为它们在做到吸收保留老式实验设备精华的同时，在多方面的探索实践取得了良好的效果。新物理化学仪器具有以下鲜明的特征。

1 的新特点

以南京大学应用物理研究所研发的产品为代表，新物理化学仪器具有以下特点：1、测量电子化 2、输出数字化 3、控制智能化 4、数据处理计算机化 5、实验装置一体化。

2 测量电子化

新仪器在许多物理量的测量上实现了电子化改进，使得测量精度、稳定性、耐用性大大提高。以NTY系列温度计为例，温度传感器采用了Pt100铂电阻取代了传统的水银温度计。NTY系列应用在凝固点下降、双液系相图、燃烧热测定等实验中取得了良好的效果。有为突出的是微小温差的测量方面，系列温度温差测量仪分辨率可以达到0.001℃,取代了传统贝克曼温度计。经过多年改型和实验验证，该系列产品优点突出已经成为新仪器中有代表性的一款。压力测量方面，传统仪器采用U型汞柱和U型水柱。新仪器中的DPC和DMP系列改进为电阻应变式压力传感器，桥式设计温度性好、灵敏度高。其他还有磁场测量、电压电流测量均实现电子化。典型线路大多采用单片机作为测控核心，前端用低漂移低失调前置放大器，后接A/D转换电路，必要时加入选频、锁相等电路。

3 输出数字化

系统采用单片机核心，前端配有合适的A/D转换电路，因此测量仪器几乎全部实现输出上的数字化。以饱和蒸气压测量实验为例，平衡气压、大气压、水槽温度显示输出均为4位半LED显示或者LCD显示。测量精度高、读数方便准确。作为数字化输出的另一路，串

行通讯输出口可以连接计算机或其他串口设备。通讯方式选用RS-232C或者USB方式，使得数据处理计算机化成为可能。应该说传统仪器中的指针表指示输出和X-Y记录仪数据记录的方式正逐步被淘汰。

4 控制智能化

    物化实验仪器中的闭环控制系统并不少。以数量众多的水浴水槽为例，传统仪器的系统组成还停留在一个水银导电表、电子继电器、加热器控制器、电动搅拌器、分级调速器等陈旧方式上。从控制理论角度还只是简单的通断控制，过冲大，波动大，控制效果很差。HK-1D、HK-2A系列恒温水槽水浴有单片机为核心的电子化测量前提，系统跳过了模拟电路阶段经典PID算法而大量采用了现代的数字控制的智能算法。HK系列吸收现代模糊、自适应、神经网络等控制理论了一套自己的智能控制算法，系统控制精度可达到±0.05℃,在国内同行业中属水平。

5 数据处理计算机化

    实验数据通过串行通讯口进入计算机中后一个zui直接的好处就是数据处理，同时实验数据的保存打印等工作也非常方便。已经可以引入计算机的实验有BZ振荡、NDRH溶解热、NDZH中和热、FPD凝固点降低、JX金属相图、DNTA差热、RLXZH热力学综合、BH燃烧热等实验。同时由于计算机的引入，使得实验方法步骤得到不同程度的改进。以JX－3DA金属相图实验为例，单通道降温冷却并数据采集改为4通道同时降温冷却并数据采集，四条不同组分样品的步冷曲线在计算机屏幕上用不同颜色显描绘，形象直观，便于数据对比，并且节约了时间。另一种计算机化改进可以用一台计算机连接多台仪器，集中测量控制，便于老师管理，节约教学资源。

6 实验装置一体化

    目前在新实验仪器结构设计方面有一体化的发展趋势。新结构中将原有实验仪器组成合理配置，优化组合，整合进一套一体化实验装置中去，新装置需要做到保留原配置中的各部分功能明确、布局清楚、操作独立等特点。由于一体化设计，新装置具有结构清楚完整、操作简单方便、实验台整洁、设备管理方便等优点。当然，对于一体化设计各学校老师也有不同的看法，我们也在不断探索改进，通常会提供组合式或一体化式可选。总之，一台好的教学实验设备的关键是它能否zui大限度的帮助实验教学。

7 结束语

    本文中涉及到的主要实验仪器产品相关资料图片在南京南大万和科技有限公司主页中可以查到：，欢迎各界朋友探讨。