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新型小型閉合循環(huán)制冷機(jī)探測效果
超導(dǎo)納米線單光子探測器（SNSPD）是本世紀(jì)初出現(xiàn)的一種新型的單光子探測技術(shù)，其探測效率、暗計數(shù)、時間抖動等性能指標(biāo)明顯優(yōu)于傳統(tǒng)的半導(dǎo)體單光子探測器，受到國內(nèi)外學(xué)術(shù)界的廣泛關(guān)注，并已經(jīng)廣泛應(yīng)用于量子通信、量子計算等領(lǐng)域，并有力推動了量子信息技術(shù)的發(fā)展。在光纖通信1550納米工作波長，美國國家標(biāo)準(zhǔn)與技術(shù)研究所Marsili等人采用極低溫超導(dǎo)材料WSi制備的SNSPD，實現(xiàn)了最高探測效率達(dá)93%。然而，WSi-SNSPD通常工作在1K以下工作溫度，必須采用昂貴復(fù)雜的深低溫制冷機(jī)（比如稀釋制冷機(jī)等），這極大限制了這類高性能單光子探測器的應(yīng)用。

國內(nèi)外眾多研究人員在努力采用更高超導(dǎo)轉(zhuǎn)變溫度的NbN材料研制SNSPD，以期在2K以上工作溫度實現(xiàn)高探測效率，采用小型化用戶友好的閉合循環(huán)制冷機(jī)就可以工作，從而大大降低使用成本。經(jīng)過10多年的努力，NbN-SNSPD探測效率最高只達(dá)到80%左右，和WSi-SNSPD探測效率有明顯差距。要想達(dá)到90%以上的探測效率，需要同時對多個不同的參數(shù)，如光耦合效率、光吸收效率、本征探測效率等進(jìn)行優(yōu)化，到目前為止尚未有成功報道。

中國科學(xué)院上海微系統(tǒng)與信息技術(shù)研究所（中科院超導(dǎo)電子學(xué)卓越創(chuàng)新中心）研究員尤立星團(tuán)隊開展超導(dǎo)單光子探測研究近10年，在探測器研制和應(yīng)用方面取得了多項國際領(lǐng)先成果，受到了國內(nèi)外廣泛關(guān)注。與中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)潘建偉團(tuán)隊合作，曾多次創(chuàng)造量子信息領(lǐng)域?qū)嶒灥氖澜缂o(jì)錄，并保持了目前光纖量子通信404公里世界紀(jì)錄。

該團(tuán)隊的最新成果揭示，基于小型閉合循環(huán)制冷機(jī)，2.1K工作溫度下，NbN-SNSPD系統(tǒng)探測效率（1550 nm工作波長）可以超過90%。隨著溫度降低到1.8K，探測效率可以進(jìn)一步提升到92%。SCIENCE CHINA Physics,Mechanics&Astronomy 2017年第12期以封面文章形式報道了這一發(fā)現(xiàn)。日本情報通信研究機(jī)構(gòu)SNSPD研究著名學(xué)者Shigehito Miki在雜志同期以Quest towards ultimate performance in superconducting nanowire single photon detectors為題進(jìn)行了評述。論文第一作者為助理研究員張偉君，通信作者為尤立星。

教學(xué)設(shè)備網(wǎng)推薦使用中人教儀廠的現(xiàn)代制冷教學(xué)設(shè)備：現(xiàn)代制冷與空調(diào)系統(tǒng)實訓(xùn)考核裝置

一、現(xiàn)代制冷與空調(diào)系統(tǒng)實訓(xùn)考核裝置,空調(diào)技能實訓(xùn)平臺,制冷技術(shù)概述

現(xiàn)代制冷與空調(diào)系統(tǒng)實訓(xùn)考核裝置,空調(diào)技能實訓(xùn)平臺,制冷技術(shù)是專門為職業(yè)院校制冷類相關(guān)專業(yè)而研制的實訓(xùn)裝置，根據(jù)制冷類行業(yè)中空調(diào)與冰箱維修技術(shù)的特點，針對空調(diào)和冰箱的電氣控制以及制冷系統(tǒng)的安裝與維修進(jìn)行設(shè)計，強(qiáng)化了學(xué)生對空調(diào)冰箱系統(tǒng)管路的安裝、電氣接線、工況調(diào)試、故障診斷與維修等綜合職業(yè)能力。裝置融合了流體力學(xué)、熱力學(xué)、傳熱學(xué)和電氣控制等技術(shù),集制冷空調(diào)系統(tǒng)安裝、冰箱系統(tǒng)安裝、制冷系統(tǒng)電接線、壓力檢漏、抽真空、充注制冷劑與運(yùn)行調(diào)試于一體，包含了制冷系統(tǒng)維修的全部步驟，能滿足實訓(xùn)教學(xué)、實際工程訓(xùn)練及職業(yè)技能競賽的需要。

二、現(xiàn)代制冷與空調(diào)系統(tǒng)實訓(xùn)考核裝置,空調(diào)技能實訓(xùn)平臺,制冷技術(shù)功能特點

   1.  該裝置集制冷空調(diào)系統(tǒng)安裝、冰箱系統(tǒng)安裝、制冷系統(tǒng)電接線、壓力檢漏、抽真空、 充注制冷劑與運(yùn)行調(diào)試于一體，包含了制冷系統(tǒng)維修的全部步驟，能滿足實訓(xùn)教學(xué)、實際工程 訓(xùn)練及職業(yè)技能競賽的需要。

   2.  現(xiàn)代制冷與空調(diào)系統(tǒng)實訓(xùn)考核裝置,空調(diào)技能實訓(xùn)平臺,制冷技術(shù)采用模塊化設(shè)計，電氣控制與制冷系統(tǒng)獨(dú)立分開，并且電氣部分設(shè)置檢測點，測測端子以及各路的輸出連接端子，可供學(xué)生進(jìn)行獨(dú)立接線、測試、遠(yuǎn)行等操作。

   3.  現(xiàn)代制冷與空調(diào)系統(tǒng)實訓(xùn)考核裝置,空調(diào)技能實訓(xùn)平臺,制冷技術(shù)直觀展示了空調(diào)和冰箱的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、工作原理。可清楚的看到制冷系統(tǒng)結(jié)構(gòu) 及主要部件的實物，系統(tǒng)還配置有電壓表、電流表、壓力表、信號指示燈等， 使整個空調(diào)系統(tǒng)、冰箱系統(tǒng)的實時工作狀態(tài)一目了然。

   4.  現(xiàn)代制冷與空調(diào)系統(tǒng)實訓(xùn)考核裝置,空調(diào)技能實訓(xùn)平臺,制冷技術(shù)是根據(jù)分體式空調(diào)器控制電路、電冰箱電子式控制電路作為實訓(xùn)考核對象，能 使學(xué)生熟練掌握空調(diào)器控制電路、電冰箱電子式控制電路基本原理及維修技術(shù)，考核板上印有 分體式空調(diào)器電氣、電冰箱電子式控制電路圖并加以檢測點，學(xué)生通過考核板上的電路圖了解 其原理，并通過電腦設(shè)置故障，用儀表在檢測點上進(jìn)行檢測查找故障位置，并排除故障，從而 提高學(xué)生的排除故障能力。

   5.  使用現(xiàn)代制冷與空調(diào)系統(tǒng)實訓(xùn)考核裝置,空調(diào)技能實訓(xùn)平臺,制冷技術(shù)能學(xué)到分體式式空調(diào)器控制電路、電冰箱電子式控制電路的相關(guān)知識。空熱泵分體空調(diào)部分據(jù)有以下制冷模式、制熱模式、除濕模式、送風(fēng)模式、四種工作模式。電冰箱部分分有冷藏箱、冷凍箱。工作模式有標(biāo)準(zhǔn)模式、節(jié)能模式、速凍模式三種工作模式。

   6.  現(xiàn)代制冷與空調(diào)系統(tǒng)實訓(xùn)考核裝置,空調(diào)技能實訓(xùn)平臺,制冷技術(shù)解決了傳統(tǒng)該類設(shè)備上只能看只能模無法進(jìn)行動手組裝的缺欠，還解決了無法 在設(shè)備上進(jìn)行銅管焊接的難題，能使學(xué)生在該裝置上能夠反復(fù)進(jìn)行系統(tǒng)組裝與焊接訓(xùn)練。整體 采用開放式和拆裝式結(jié)構(gòu)設(shè)計，創(chuàng)新的采用了銅管固定裝置對每個活動接頭進(jìn)行固定，有效的 保證了管路因反復(fù)拆裝所造成的損壞，同時也減少了工作噪音。

   7.  在實訓(xùn)臺方面進(jìn)行了全新設(shè)計不僅采用鋁型材拼裝成桌面而且桌面下面增加了接水 底盤，鋁型材桌面不僅干凈美觀，更重要的是焊接銅管時不會變形，接水底盤的設(shè)計解決了運(yùn) 行中冷凝器和系統(tǒng)管道產(chǎn)生的冷凝水，使水及冷凍油順利流到接水桶中，保持設(shè)備清潔。

   8. 制冷仿真軟件： 主要包含制冷技術(shù)基本知識、制冷劑、載冷劑和潤滑劑、蒸氣壓縮式制冷循環(huán)、制冷壓縮機(jī)類型及結(jié)構(gòu)原理、空調(diào)器的制冷系統(tǒng)、空調(diào)器的電氣控制系統(tǒng)、家用電冰箱制冷及控制、家用制冷系統(tǒng)的延伸、中央空調(diào)系統(tǒng)等。軟件講解直觀，使老師易教學(xué)生易學(xué)。

     9.實訓(xùn)臺可通過外接硬件設(shè)備登陸系統(tǒng)界面，可點擊界面內(nèi)的模塊進(jìn)行教學(xué)。內(nèi)包含了包含了冰箱、變頻空調(diào)、冷柜、中央空調(diào)、冷水機(jī)等制冷設(shè)備的故障代碼資料，變頻定頻原理，毛細(xì)管的長度計算和毛細(xì)管堵塞的解決方法，蒸發(fā)器的速算方法和自制，冰箱冰柜盤管計算方法，制冷劑的資料和代換，制冷劑充入量的幾種測量方法，制冷劑詳細(xì)講解（不少于20種制冷劑），空調(diào)收氟排空加氟方法，冰箱加氟方法，冰堵原因及維修，VRV空調(diào)原理，冰箱冰柜管路圖，冷凝器機(jī)組維修方法，冰箱空調(diào)的內(nèi)部分析和檢修，電磁閥工作原理和檢修方法等等資源及教學(xué)程序。

 

 

 

三、現(xiàn)代制冷與空調(diào)系統(tǒng)實訓(xùn)考核裝置,空調(diào)技能實訓(xùn)平臺,制冷技術(shù)指標(biāo)

1、輸入電源：單相三線   AC220V±10%  50Hz   

2、 工作環(huán)境 ：溫度-10℃～-40℃ 相對濕度≤85%（25℃）

3、設(shè)備容量 ： ≤1.5KVA

4、制冷劑：空調(diào)部分R22  冰箱部分R22或R600a

5、外形尺寸（大約）1500mm×800mm×1250mm

6、防觸電保護(hù)類型      I類

7、安全保護(hù)：具有過壓、過流、過載、漏電保護(hù)措施，符合國家相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)。

8、環(huán)保等級  材料選用符合國家相關(guān)環(huán)保標(biāo)

 

四、現(xiàn)代制冷與空調(diào)系統(tǒng)實訓(xùn)考核裝置,空調(diào)技能實訓(xùn)平臺,制冷技術(shù)系統(tǒng)組成

1、實訓(xùn)臺采用鋁型材臺架加實訓(xùn)模塊結(jié)構(gòu)，裝置采用一體化設(shè)計，由導(dǎo)軌式鋁合金安裝平臺、空調(diào)系統(tǒng)、電冰箱系統(tǒng)、電氣控制系統(tǒng)等組成。底部安裝有四個帶剎車的腳輪，可以方便的移動和固定。設(shè)備配置空調(diào)制冷系統(tǒng)管路1套、直冷電冰箱制冷系統(tǒng)管路1套、安全插端子排，壓力表（1.5MPa）2只（3.5 MPa）2只等。

2、電源模塊

包括漏電短路器，電壓表（0～250V） 1只，電流表（0～5A）1只、1只、電源插座，安全連線等。

3、分體空調(diào)控制線路模塊

包括空調(diào)控制板，，遙控接收板，故障設(shè)置板，IO通信板，空調(diào)遙控器，電位器等及指示燈等。

4、直冷電冰箱控制線路模塊

包括控制板，故障設(shè)置板，IO通信板，電位器等及指示燈等。

5、智能電冰箱控制線路模塊

包括智能冰箱控制板，數(shù)字顯示操作屏，電位器，指示燈等。

6、熱泵型家用空調(diào)系統(tǒng)

包括壓縮機(jī)、室內(nèi)熱交換器、室外熱交換器、四通閥、過濾器、單向閥、毛細(xì)管、空調(diào)閥、視液鏡等

7、直冷式電冰箱系統(tǒng)

包括冰箱型壓縮機(jī)、PTC啟動器、碟形過電流過溫升保護(hù)器、鋼絲冷凝器、壓力表、模擬電冰箱箱體視液鏡、節(jié)流裝置等

 

五、智能考試系統(tǒng)基本功能（本功能選配）：

    1、計算機(jī)可以監(jiān)控1-126臺家用電器智能考核臺
　　2、已設(shè)置60多個故障點。
　　3、具有發(fā)卷功能
　　4、具有收卷功能
　　5、具有單臺和全部實驗臺清零功能
　　6、具有自動檢測各家用電器考核臺的通訊聯(lián)機(jī)情況
　　7、可以生成學(xué)生個人成績單
　　8、可以對學(xué)生考核情況進(jìn)行統(tǒng)計、分析
　　9、設(shè)有進(jìn)入系統(tǒng)密碼，進(jìn)入系統(tǒng)后能夠修改密碼
　　10、具有打印功能
　　11、具有答題次數(shù)限制功能
　　12、學(xué)生臺配觸摸屏智能答題器，學(xué)生可以通過答題器與都師進(jìn)行數(shù)據(jù)交換

 

六、項目實訓(xùn)內(nèi)容

   1、制冷工專用工具的使用

   2、氣焊焊槍的使用與焊接能力

   3、空調(diào)制冷系統(tǒng)管路的組裝能力

   4、空調(diào)制冷系統(tǒng)的保壓、檢漏與制冷劑加充能力

   5、空調(diào)控制電路的電氣連接與調(diào)試能力

   6、空調(diào)控制電路電氣故障考核、故障分析與故障排除能力

   7、電冰箱制冷系統(tǒng)管路的組裝能力

   8、電冰箱制冷系統(tǒng)的保壓、檢漏與制冷劑加充能力

   9、東芝 GR-204E 直冷電子式電冰箱控制電路的電氣連接與調(diào)試能力

   10、東芝 GR-204E 直冷電子式控制電路電氣故障考核、故障分析與故障排除能力

   11、BCD-173GH 智能溫控電冰箱控制電路的電氣連接與調(diào)試能力

   12、BCD-173GH 智能溫控電冰箱控制電路電氣故障考核、故障分析與故障排 除能力

   13、電冰箱制冷系統(tǒng)的故障判斷與維修能力

   14、學(xué)生的團(tuán)隊協(xié)調(diào)組織能力

   15、電氣識圖和電氣設(shè)計能力

空調(diào)電氣控制電路部分設(shè)置故障：

1.穩(wěn)壓管IC損壞

故障現(xiàn)象：空調(diào)遙控開機(jī)無反應(yīng)，無法工作，電源電路穩(wěn)壓管 7812 無+12V 電壓輸出。

2.穩(wěn)壓管 IC7805 損壞

故障現(xiàn)象：空調(diào)遙控開機(jī)無反應(yīng)，無法工作，電源電路穩(wěn)壓管 7805 無+5V 電壓輸出。

3.室內(nèi)溫度傳感器斷路 故障現(xiàn)象：空調(diào)遙控開機(jī)有反應(yīng)，室內(nèi)機(jī)工作正常，室外機(jī)不工作。溫度檢測電路故障。

4.壓縮機(jī)主繼電器 RLY1 觸點斷路 故障現(xiàn)象：室內(nèi)機(jī)工作正常，室外風(fēng)機(jī)工作正常，但壓縮機(jī)不工作。RLY1 繼電器故障。

5.室外風(fēng)機(jī)繼電器 RLY3 觸點斷路

故障現(xiàn)象：室內(nèi)機(jī)工作正常，室外風(fēng)機(jī)不工作，壓縮機(jī)工作正常。RLY3 繼電器故障

6.四通閥繼電器 RLY4 觸點斷路 故障現(xiàn)象：制冷模式工作正常，無法進(jìn)行制熱。RLY4 繼電器故障。

7.室內(nèi)風(fēng)機(jī)高速檔繼電器 RLY7 觸點斷路 故障現(xiàn)象：制冷、制熱均工作正常，但室內(nèi)風(fēng)機(jī)高速檔無法工作。RLY7 繼電器故障。

8.集成 IC3 第 13 腳無輸出 故障現(xiàn)象：制冷、制熱均工作正常，但室內(nèi)風(fēng)機(jī)中速檔無法工作。室內(nèi)風(fēng)機(jī)驅(qū)動電路故障。

9,壓縮機(jī)R端婦故障，無電源，保護(hù)電路動作

10.室內(nèi)電機(jī)電容 損壞，風(fēng)機(jī)不轉(zhuǎn)

11遙控電路不工作 ，

12傳感器短路故障，壓縮機(jī)不工作

13管道傳感器短路故障，壓縮機(jī)不工作

14.四通閥斷電，不制熱

15.步進(jìn)電機(jī)故障，不擺風(fēng)

16.模擬電位器開路，空調(diào)不制冷

 

204E 電冰箱控制電路部分設(shè)置故障：

  1．蒸發(fā)傳感器斷路：故障現(xiàn)象：壓縮機(jī)無法工作，其它工作正常

  2.除霜傳感器斷路 故障現(xiàn)象：壓縮機(jī)工作正常，將切換開關(guān)打至電位器，調(diào)節(jié)除霜傳感器模擬調(diào)節(jié)至除霜位置 仍無法進(jìn)行除霜。

  3.二極管 D801 斷路：故障現(xiàn)象：壓縮機(jī)無法工作，其它工作正常

  4.三極管 Q811 壞 故障現(xiàn)象：壓縮機(jī)無法工作，其它工作正常

  5.三極管 Q812 壞 故障現(xiàn)象：壓縮機(jī)工作正常，將  6.電阻 R812 壞 故障現(xiàn)象：制冷壓縮機(jī)和除霜都無法工作

  7.繼電器 RY01 壞 故障現(xiàn)象：壓縮機(jī)工作正常，流槽加熱管和除霜加熱管都不工作

  8.繼電器 RY02 壞 故障現(xiàn)象：流槽加熱管和除霜加熱管都工作正常，但壓縮機(jī)不工作。 

9.主板無供電，整機(jī)不工作

10.除霜繼電器損壞。化霜電路不工作

11.化霜繼電器短路，冰箱制冷效果差

12.快速制冷電磁閥不工作

13.模擬冷藏電位器損壞，壓縮機(jī)不工作

14模擬化霜電位器損壞，壓縮機(jī)不工作

15.門燈故障，開門不亮

 

智能電冰箱控制電路部分設(shè)置故障

  1．整流+12V 無輸出 故障現(xiàn)象：整機(jī)無法工作，顯示屏無顯示。

  2．IN  7805 穩(wěn)壓管壞、+5V 無輸出 故障現(xiàn)象：整機(jī)無法工作，顯示屏無顯示。

  3．冷藏室傳感器斷路 故障現(xiàn)象：壓縮機(jī)無法工作

  4．三極管 BG1 壞 故障現(xiàn)象：壓縮機(jī)無法工作，顯示屏上冷凍室溫度顯示 

  5．三極管 BG2 壞 故障現(xiàn)象：壓縮機(jī)無法工作

  6．繼電器 HY 觸點不良 故障現(xiàn)象：冷藏室溫度達(dá)到除霜溫度時除霜加熱器不工作。

  7．繼電器 YK 觸點不良，故障現(xiàn)象：壓縮機(jī)無法工作

  8.傳感器短路

  9. 模擬冷藏電位器損壞，壓縮機(jī)不工作

  10。快速冷凍損壞

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