新型小型闭合循环制冷机探测效果

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新型小型闭合循环制冷机探测效果
超导纳米线单光子探测器（SNSPD）是本世纪初出现的一种新型的单光子探测技术，其探测效率、暗计数、时间抖动等性能指标明显优于传统的半导体单光子探测器，受到国内外学术界的广泛关注，并已经广泛应用于量子通信、量子计算等领域，并有力推动了量子信息技术的发展。在光纤通信1550纳米工作波长，美国国家标准与技术研究所Marsili等人采用极低温超导材料WSi制备的SNSPD，实现了最高探测效率达93%。然而，WSi-SNSPD通常工作在1K以下工作温度，必须采用昂贵复杂的深低温制冷机（比如稀释制冷机等），这极大限制了这类高性能单光子探测器的应用。

国内外众多研究人员在努力采用更高超导转变温度的NbN材料研制SNSPD，以期在2K以上工作温度实现高探测效率，采用小型化用户友好的闭合循环制冷机就可以工作，从而大大降低使用成本。经过10多年的努力，NbN-SNSPD探测效率最高只达到80%左右，和WSi-SNSPD探测效率有明显差距。要想达到90%以上的探测效率，需要同时对多个不同的参数，如光耦合效率、光吸收效率、本征探测效率等进行优化，到目前为止尚未有成功报道。

中国科学院上海微系统与信息技术研究所（中科院超导电子学卓越创新中心）研究员尤立星团队开展超导单光子探测研究近10年，在探测器研制和应用方面取得了多项国际领先成果，受到了国内外广泛关注。与中国科学技术大学潘建伟团队合作，曾多次创造量子信息领域实验的世界纪录，并保持了目前光纤量子通信404公里世界纪录。

该团队的最新成果揭示，基于小型闭合循环制冷机，2.1K工作温度下，NbN-SNSPD系统探测效率（1550 nm工作波长）可以超过90%。随着温度降低到1.8K，探测效率可以进一步提升到92%。SCIENCE CHINA Physics,Mechanics&Astronomy 2017年第12期以封面文章形式报道了这一发现。日本情报通信研究机构SNSPD研究著名学者Shigehito Miki在杂志同期以Quest towards ultimate performance in superconducting nanowire single photon detectors为题进行了评述。论文第一作者为助理研究员张伟君，通信作者为尤立星。

教学设备网推荐使用中人教仪厂的现代制冷教学设备：现代制冷与空调系统实训考核装置

一、现代制冷与空调系统实训考核装置,空调技能实训平台,制冷技术概述

现代制冷与空调系统实训考核装置,空调技能实训平台,制冷技术是专门为职业院校制冷类相关专业而研制的实训装置，根据制冷类行业中空调与冰箱维修技术的特点，针对空调和冰箱的电气控制以及制冷系统的安装与维修进行设计，强化了学生对空调冰箱系统管路的安装、电气接线、工况调试、故障诊断与维修等综合职业能力。装置融合了流体力学、热力学、传热学和电气控制等技术,集制冷空调系统安装、冰箱系统安装、制冷系统电接线、压力检漏、抽真空、充注制冷剂与运行调试于一体，包含了制冷系统维修的全部步骤，能满足实训教学、实际工程训练及职业技能竞赛的需要。

二、现代制冷与空调系统实训考核装置,空调技能实训平台,制冷技术功能特点

   1.  该装置集制冷空调系统安装、冰箱系统安装、制冷系统电接线、压力检漏、抽真空、 充注制冷剂与运行调试于一体，包含了制冷系统维修的全部步骤，能满足实训教学、实际工程 训练及职业技能竞赛的需要。

   2.  现代制冷与空调系统实训考核装置,空调技能实训平台,制冷技术采用模块化设计，电气控制与制冷系统独立分开，并且电气部分设置检测点，测测端子以及各路的输出连接端子，可供学生进行独立接线、测试、远行等操作。

   3.  现代制冷与空调系统实训考核装置,空调技能实训平台,制冷技术直观展示了空调和冰箱的系统结构、工作原理。可清楚的看到制冷系统结构 及主要部件的实物，系统还配置有电压表、电流表、压力表、信号指示灯等， 使整个空调系统、冰箱系统的实时工作状态一目了然。

   4.  现代制冷与空调系统实训考核装置,空调技能实训平台,制冷技术是根据分体式空调器控制电路、电冰箱电子式控制电路作为实训考核对象，能 使学生熟练掌握空调器控制电路、电冰箱电子式控制电路基本原理及维修技术，考核板上印有 分体式空调器电气、电冰箱电子式控制电路图并加以检测点，学生通过考核板上的电路图了解 其原理，并通过电脑设置故障，用仪表在检测点上进行检测查找故障位置，并排除故障，从而 提高学生的排除故障能力。

   5.  使用现代制冷与空调系统实训考核装置,空调技能实训平台,制冷技术能学到分体式式空调器控制电路、电冰箱电子式控制电路的相关知识。空热泵分体空调部分据有以下制冷模式、制热模式、除湿模式、送风模式、四种工作模式。电冰箱部分分有冷藏箱、冷冻箱。工作模式有标准模式、节能模式、速冻模式三种工作模式。

   6.  现代制冷与空调系统实训考核装置,空调技能实训平台,制冷技术解决了传统该类设备上只能看只能模无法进行动手组装的缺欠，还解决了无法 在设备上进行铜管焊接的难题，能使学生在该装置上能够反复进行系统组装与焊接训练。整体 采用开放式和拆装式结构设计，创新的采用了铜管固定装置对每个活动接头进行固定，有效的 保证了管路因反复拆装所造成的损坏，同时也减少了工作噪音。

   7.  在实训台方面进行了全新设计不仅采用铝型材拼装成桌面而且桌面下面增加了接水 底盘，铝型材桌面不仅干净美观，更重要的是焊接铜管时不会变形，接水底盘的设计解决了运 行中冷凝器和系统管道产生的冷凝水，使水及冷冻油顺利流到接水桶中，保持设备清洁。

   8. 制冷仿真软件： 主要包含制冷技术基本知识、制冷剂、载冷剂和润滑剂、蒸气压缩式制冷循环、制冷压缩机类型及结构原理、空调器的制冷系统、空调器的电气控制系统、家用电冰箱制冷及控制、家用制冷系统的延伸、中央空调系统等。软件讲解直观，使老师易教学生易学。

     9.实训台可通过外接硬件设备登陆系统界面，可点击界面内的模块进行教学。内包含了包含了冰箱、变频空调、冷柜、中央空调、冷水机等制冷设备的故障代码资料，变频定频原理，毛细管的长度计算和毛细管堵塞的解决方法，蒸发器的速算方法和自制，冰箱冰柜盘管计算方法，制冷剂的资料和代换，制冷剂充入量的几种测量方法，制冷剂详细讲解（不少于20种制冷剂），空调收氟排空加氟方法，冰箱加氟方法，冰堵原因及维修，VRV空调原理，冰箱冰柜管路图，冷凝器机组维修方法，冰箱空调的内部分析和检修，电磁阀工作原理和检修方法等等资源及教学程序。

 

 

 

三、现代制冷与空调系统实训考核装置,空调技能实训平台,制冷技术指标

1、输入电源：单相三线   AC220V±10%  50Hz   

2、 工作环境 ：温度-10℃～-40℃ 相对湿度≤85%（25℃）

3、设备容量 ： ≤1.5KVA

4、制冷剂：空调部分R22  冰箱部分R22或R600a

5、外形尺寸（大约）1500mm×800mm×1250mm

6、防触电保护类型      I类

7、安全保护：具有过压、过流、过载、漏电保护措施，符合国家相关标准。

8、环保等级  材料选用符合国家相关环保标

 

四、现代制冷与空调系统实训考核装置,空调技能实训平台,制冷技术系统组成

1、实训台采用铝型材台架加实训模块结构，装置采用一体化设计，由导轨式铝合金安装平台、空调系统、电冰箱系统、电气控制系统等组成。底部安装有四个带刹车的脚轮，可以方便的移动和固定。设备配置空调制冷系统管路1套、直冷电冰箱制冷系统管路1套、安全插端子排，压力表（1.5MPa）2只（3.5 MPa）2只等。

2、电源模块

包括漏电短路器，电压表（0～250V） 1只，电流表（0～5A）1只、1只、电源插座，安全连线等。

3、分体空调控制线路模块

包括空调控制板，，遥控接收板，故障设置板，IO通信板，空调遥控器，电位器等及指示灯等。

4、直冷电冰箱控制线路模块

包括控制板，故障设置板，IO通信板，电位器等及指示灯等。

5、智能电冰箱控制线路模块

包括智能冰箱控制板，数字显示操作屏，电位器，指示灯等。

6、热泵型家用空调系统

包括压缩机、室内热交换器、室外热交换器、四通阀、过滤器、单向阀、毛细管、空调阀、视液镜等

7、直冷式电冰箱系统

包括冰箱型压缩机、PTC启动器、碟形过电流过温升保护器、钢丝冷凝器、压力表、模拟电冰箱箱体视液镜、节流装置等

 

五、智能考试系统基本功能（本功能选配）：

    1、计算机可以监控1-126台家用电器智能考核台
　　2、已设置60多个故障点。
　　3、具有发卷功能
　　4、具有收卷功能
　　5、具有单台和全部实验台清零功能
　　6、具有自动检测各家用电器考核台的通讯联机情况
　　7、可以生成学生个人成绩单
　　8、可以对学生考核情况进行统计、分析
　　9、设有进入系统密码，进入系统后能够修改密码
　　10、具有打印功能
　　11、具有答题次数限制功能
　　12、学生台配触摸屏智能答题器，学生可以通过答题器与都师进行数据交换

 

六、项目实训内容

   1、制冷工专用工具的使用

   2、气焊焊枪的使用与焊接能力

   3、空调制冷系统管路的组装能力

   4、空调制冷系统的保压、检漏与制冷剂加充能力

   5、空调控制电路的电气连接与调试能力

   6、空调控制电路电气故障考核、故障分析与故障排除能力

   7、电冰箱制冷系统管路的组装能力

   8、电冰箱制冷系统的保压、检漏与制冷剂加充能力

   9、东芝 GR-204E 直冷电子式电冰箱控制电路的电气连接与调试能力

   10、东芝 GR-204E 直冷电子式控制电路电气故障考核、故障分析与故障排除能力

   11、BCD-173GH 智能温控电冰箱控制电路的电气连接与调试能力

   12、BCD-173GH 智能温控电冰箱控制电路电气故障考核、故障分析与故障排 除能力

   13、电冰箱制冷系统的故障判断与维修能力

   14、学生的团队协调组织能力

   15、电气识图和电气设计能力

空调电气控制电路部分设置故障：

1.稳压管IC损坏

故障现象：空调遥控开机无反应，无法工作，电源电路稳压管 7812 无+12V 电压输出。

2.稳压管 IC7805 损坏

故障现象：空调遥控开机无反应，无法工作，电源电路稳压管 7805 无+5V 电压输出。

3.室内温度传感器断路 故障现象：空调遥控开机有反应，室内机工作正常，室外机不工作。温度检测电路故障。

4.压缩机主继电器 RLY1 触点断路 故障现象：室内机工作正常，室外风机工作正常，但压缩机不工作。RLY1 继电器故障。

5.室外风机继电器 RLY3 触点断路

故障现象：室内机工作正常，室外风机不工作，压缩机工作正常。RLY3 继电器故障

6.四通阀继电器 RLY4 触点断路 故障现象：制冷模式工作正常，无法进行制热。RLY4 继电器故障。

7.室内风机高速档继电器 RLY7 触点断路 故障现象：制冷、制热均工作正常，但室内风机高速档无法工作。RLY7 继电器故障。

8.集成 IC3 第 13 脚无输出 故障现象：制冷、制热均工作正常，但室内风机中速档无法工作。室内风机驱动电路故障。

9,压缩机R端妇故障，无电源，保护电路动作

10.室内电机电容 损坏，风机不转

11遥控电路不工作 ，

12传感器短路故障，压缩机不工作

13管道传感器短路故障，压缩机不工作

14.四通阀断电，不制热

15.步进电机故障，不摆风

16.模拟电位器开路，空调不制冷

 

204E 电冰箱控制电路部分设置故障：

  1．蒸发传感器断路：故障现象：压缩机无法工作，其它工作正常

  2.除霜传感器断路 故障现象：压缩机工作正常，将切换开关打至电位器，调节除霜传感器模拟调节至除霜位置 仍无法进行除霜。

  3.二极管 D801 断路：故障现象：压缩机无法工作，其它工作正常

  4.三极管 Q811 坏 故障现象：压缩机无法工作，其它工作正常

  5.三极管 Q812 坏 故障现象：压缩机工作正常，将  6.电阻 R812 坏 故障现象：制冷压缩机和除霜都无法工作

  7.继电器 RY01 坏 故障现象：压缩机工作正常，流槽加热管和除霜加热管都不工作

  8.继电器 RY02 坏 故障现象：流槽加热管和除霜加热管都工作正常，但压缩机不工作。 

9.主板无供电，整机不工作

10.除霜继电器损坏。化霜电路不工作

11.化霜继电器短路，冰箱制冷效果差

12.快速制冷电磁阀不工作

13.模拟冷藏电位器损坏，压缩机不工作

14模拟化霜电位器损坏，压缩机不工作

15.门灯故障，开门不亮

 

智能电冰箱控制电路部分设置故障

  1．整流+12V 无输出 故障现象：整机无法工作，显示屏无显示。

  2．IN  7805 稳压管坏、+5V 无输出 故障现象：整机无法工作，显示屏无显示。

  3．冷藏室传感器断路 故障现象：压缩机无法工作

  4．三极管 BG1 坏 故障现象：压缩机无法工作，显示屏上冷冻室温度显示 

  5．三极管 BG2 坏 故障现象：压缩机无法工作

  6．继电器 HY 触点不良 故障现象：冷藏室温度达到除霜温度时除霜加热器不工作。

  7．继电器 YK 触点不良，故障现象：压缩机无法工作

  8.传感器短路

  9. 模拟冷藏电位器损坏，压缩机不工作

  10。快速冷冻损坏

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