测控设备国产化改造 打造属于中国的测控设备

    测控设备领域上我国始终落后与国外发达国家，先进设备都需要从国外购买，去年疫情贸易进出口的封锁，让国内买不到国外先进设备而无法进行产品制造，也大多人明白将中国制造转变为中国“智”造迫在眉睫。而测控系统作为打造国之重器的重要技术装备，其国产化进程更是刻不容缓。

    测控设备国产化，不仅可将用户需求体现在产品上，更多地提高可用性，还能全面提高国产测控设备的核心竞争力，实现弯道超车。

虽前景光明，但测控设备的国产化绝非易事，其包括系统级的国产化、OS级的国产化和芯片级的国产化“三步走战略”，涉及软件、硬件、算法等众多层面，如何在保证系统功能和可靠性的同时，快速实现国产化、自主可控的测控系统，打造一张张闪亮的中国“智”造名片，成为各国内企业亟待解决的难题。

    纵观半导体的制造流程，晶圆针测是非常重要的一环。检测晶圆的响应参数进行特性分类，需通过电压输出激励待测晶圆，再由高速的模拟量监测给电过程中的响应特性，同时需要大量DiDo的开关量控制探针台位置。

    针对上述需求，为该晶圆针测环节提供了一款具有16位高分辨率和高达1M的采集速度，并可同时输出两路波形的高速采集与控制卡（PCIE-1816H），另外依据不同的数字控制点选配了多款控制卡（PCI-1737/1757/1753 IO）。基于三大维度，成功助力晶圆检测设备实现国产化。

在智能制造的大趋势下，数控机床正向着高精度、高速度、高生产效率的方向发展，这对机床的动态特性提出了更高的要求。此外，通过模态测试与分析建立机床的结构动力学模型，也成为优化机床设计与性能、及早发现潜在问题的有效途径。

    对于机床的模态分析而言，更是一项“精细活”。其主要是使用力锤、激振器或者激振台产生脉冲冲击，利用加速度传感器在多点进行同步响应信号的采集，再用数学分析方法计算机械结构的固有振动特性，每一个模态都有特定的固有频率、阻尼比和模态振型。这套系统此前一直由国外公司提供，不仅面临着市场供货不足的问题，其高昂的价格也让人望而却步。

除此之外，国外模态试验系统也面临着技术瓶颈。为保证实验数据精度和振型辨识要求，需要在数控机床的主轴、立柱和工作台布置几十个测点，每个测点采用XYZ三向加速度传感器，采集通道高达100路以上。国外系统的模态测试系统一般仅有32通道，只能采取分区测试的方法，不仅非常耗时，而且由于各区域的测试不是在同一激励下进行的，后续分析计算也极为复杂。

针对数控机床模态试验，为客户量身打造了一套104通道同步振动模态测试系统。该系统采用13张PCIE-1803，每片PCIE-1803支持8路信号，共104路，使用内部同步总线可实现纳秒级同步时间，误差小于100ns。

    此外通过增加主机系统，可以实现200通道以上的同步采集。应变片信号采集通过2片PCIE-1813 实现，系统选用IPC-623BP机箱配合PCE-7B17底板支持15片PCIE板卡。软件兼备加速规传感器的灵敏度、供电方式、耦合方式、采样频率等设置，同时具有数据采集、曲线显示和数据保存的功能，实为打造系统级国产化的理想路径。有效解决了国外模态测试系统价格高、备件不足的弊端，保证了系统的精度和稳定性，在与客户的密切合作与快速服务中，高效完成国产化替代的进程

    测控设备国产化“三部曲”，第一曲“系统级国产化”已完美谢幕。放眼未来，国产化之路任重道远，仍有诸多挑战等待突破，等待我们探索其背后的机遇。下一期“OS级国产化”，我们将带你揭开中国操作系统国产化的序幕，敬请关注！