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丑小鸭的生涯(五十)----十年一剑

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   自从75年脱下草绿色军装,走上工作岗位的那天起,儿时的夙愿、人生的理想始终像水中的涟漪在我胸中彭湃起伏,从来没有一刻停息过,然而坎坷的人生道路让我始终在生死线上挣扎喘息,我只能拖着蹒跚的步履艰难的坡行,一次又一次的摔倒,又一次又一次的爬起,无怨无悔的向着遥远的目标挺进。

   三十年过去了,这三十年里无论我身处何方,我只要想起儿时的理想总会心旌摇曳热血沸腾,我就像那屋檐下的滴水,在年复一年的风雨日月里,用柔弱的身躯在青石板上雕凿出了一条深深的沟壑,人们很难相信滴水能够“穿石”,它之所以可以穿石,就是因为它不仅持之以恒,而且目标始终如一。

  回顾中煤电子的创业历程,是那次远在大洋彼岸芝加哥博览会上的一个“闪光的火花”点燃了我开创实业的勃勃雄心,立志要用自己的智慧去打造一个东方的“贝尔实验室”。

  89年我鼓起了勇气,用许多人都不敢采用的方法抛下铁饭碗、辞去工职迈出了下海谋生的第一步。然而不幸的是超前时代的思想无法与现实接轨,我们叛逆的举动激怒了煤矿专用设备厂的当权者们,于是一场接一场的政治迫害接踵而来,就和哥白尼发表他的太阳中心说后就招来了杀身之祸是一个道理。

  下海之初我像一只初生的牛犊,为了追逐那个充满诱惑的理想,使我付出了沉痛的代价,从渡过琼州海峡的那天起就踏上了一条充满凶险的旅途。为了生存我必须拿起刀枪,去招架飞来的兵刃,一刻也不能停息在商场上血腥的博杀。

  十几年过去了,我由一个文弱的书生,变成了一个身穿铠甲的武士,没完没了的商战耗尽了我毕生的精力,理想的旌旗在争战的车轮下早已被碾得粉碎,奋斗的目标变得简单而庸俗,有时只为获取那一碗维持生计的米粥不得不高高举起屠刀,如同星球大战中砍杀臭虫的混战。不知道经过了多少次浴血奋战,我的对手相继倒在了血泊中,我奇迹般地存活了下来,回首血雨腥风的战场上,硝烟弥漫尸横遍野,只剩那面血染的旌旗还在风中嘤嘤的哭泣。

   今天我拥有了真正属于自己的企业,并且完成了原始财富的积累,作为企业家,很多人都把追求财富作为最大的快感,而我却感觉不到这种快感,我还是觉得最具有挑战快感的不是金钱,而是探求知识欲望的满足,用智慧去征服世上的难题才是最大的乐趣。我订阅了三十多种技术杂志,还像孩童般的玩望远镜、显微镜,常常爬上屋顶观星到深夜......。

  十五年过去了,人生能有多少个十五年?使命感始终不能让我忘记十五年前的火花,虽然芝加哥的那次商业机会与我失之交臂,留下了千古的遗恨,但我坚信在历史的长河中还会有无数个浪花掀起,我要在我这颗生命的蜡烛没有熄灭前,实现我的夙愿。

  在科学技术高度发达业的今天,电子行业产品林林种种,白热化的市场竞争使弱者已经无立锥之地,虽然我的自信心让我有饱满的斗志,可手中的标枪究竟掷向何方?一时有些茫然。我既然走进了煤矿安全这一领域,就从这里开始吧,让我最善长的电子技术在这个行业里释放出它的光和热,制造出我们中国一流的煤安产品,把东方人制造的产品也搬到世界舞台上来。

   由于我国采煤方法落后,百万吨死亡人数高达5-6人以上(国际上通用以每一百万吨煤炭生产所造成的死亡事故人数来衡量安全程度),是国外数十倍乃至近百倍,瓦斯事故频频不断,中国的煤矿安全形势遭到了全世界目光的关注。前不久世界绿色和平组织在日内瓦召开国际会议,指责我们出口的煤炭是“血煤”,如果我国不能尽快扭转这种局面,出口煤炭将遭到全世界的抵制。我们所从事的产品正是为解决煤矿安全服务的,使命感让我再一次热血沸腾,那股跃跃欲试的创造冲动好像又回到了童年。

   在诸多的煤矿死亡事故中,瓦斯事故占有最大的比重。瓦斯是在远古时期煤炭在地层里生成过程时产生的附存气体,主要成分是甲烷氢气等可燃气体,在开采过程中缓慢的释放出来与空气中的氧气混合,再遇有明火就会发生猛烈的爆炸或燃烧,治理瓦斯是煤矿安全的第一大任务。

  治理瓦斯首先要有先进可靠的检测手段,我国在这个方面可不算落后,断电仪、遥测仪、风电闭锁、监控系统……就是传感器品种少性能差,寿命短,稳定性不好。检测瓦斯最有效最经济的方法是载体催化方法,使用催化剂氧化钯黑,涂布在测量元件表面做成测量元件,再配以物理性能相同的参比元件组成测量电桥,俗称黑白元件。二只元件用铂丝加热到摄氏400度,当空气中含有可燃气体时,测量元件在催化剂的作用下,在元件表面发生催化反映(无焰燃烧),使温度上升,参比元件没有催化剂不会发生反映温度不变,通过比对二个元件的温差就能判断出瓦斯的含量。

   催化原理检测方法是英国人发明的,于1957年申请了载体催化元件的专利,并在煤矿得到成功的应用,我国六十年代就已经形成了自己的以催化原理为基础的可燃气体检测产品,在全国煤矿安全检测领域得到了大量推广。正是由于催化元件在检测可燃性气体方面有着电路简单、可靠、廉价等许多的优越性能,在世界上已经运用了五六十年的时间。

  载体催化元件有个致命的缺陷,就是只能测量4%浓度以下的甲烷气体,当空气中的瓦斯浓度值超过4%后,元件就会发生“激活”现象造成永久损坏,使测量范围被局限在很有限的区间里,绝对没有可能超越这个极限。煤矿井下因放炮、通风机停转、瓦斯突出等事件经常会出现高浓度瓦斯聚集,现场传感器常会遭遇高浓瓦斯冲击而损坏,现场使用人员对元件的如此“娇贵”性能怨声载道,但只能望洋兴叹束手无策。

   多年来人们想尽了各种办法去解决这个难题,60年过去了一直没有突破这个技术瓶颈,渐渐的使人们得出了伤心绝望的结论,认为载体催化元件没有可能逾越这道障碍了。在60年后的今天,人们想要得到更宽的测量范围,不得不放弃催化方式另去谋求光纤、红外等新的气体检测技术途径。假如能够解决催化元件的激活问题,那将为煤矿安全带来一场重大的变革,将为我国几千万煤矿井下工人安全带来福址。我早在二十多年前就被这个课题深深迷恋住了,就像当年陈景润迷恋歌德巴赫猜想一样痴迷,二十年多来从来没有放弃过攻克这道难关的念头,为了实现这个魂牵梦绕的念头,我于1989年9月像伊斯兰信徒朝圣一样的虔诚投奔了海南。

1、催化元件保护方法的误区

  解决催化元件的激活问题是一项长期的技术难点,单纯从改良催化剂配方或优化工艺结构的常规方法着手已到了山穷水尽的地步。根据大量文献记载证明无论什么配方的催化剂,在表面温度>600℃后,催化剂氧化钯黑无法抵抗氧化还原反应的发生,结果造成检测元件不可逆转的损坏。

  传统的检测原理是检测催化元件与参比元件的温差获得浓度信号,随着浓度上升元件温度必然上升,激活现象不可避免。当被测气体中甲烷浓度>4%之后,常规办法是切断元件的供电停止测量,然而实践证明,尽管有保护电路存在,还是不能有效保护传感器元件。

  按道理说采用断电保护方法应该能够有效地杜绝元件的损伤,当瓦斯浓度值超过3%时仪器已经切断了桥路的加热电流,为什么还不能有效地保护元件?那些日子里我不思茶饭地思考这个问题,连睡梦中都在进行研究,所有型号的传感器上都设有过量程保护,催化元件照坏不误,是哪里来的能量损伤了元件?通过大量实验研究终于揭开了元件损坏的庐山真面目。

  我们做了这样一个试验,在黑暗的环境中,我冒着被引爆的危险将试验杯中通以10%浓度甲烷气样(9.5%浓度的瓦斯气体具有最强列的爆炸特性),接通测量桥路电源让元件进入催化反映状态,检测元件在瓦斯和氧气的反应下立刻发出明亮的光辉,那光亮就像一只小电珠,然后我切断了桥路电源,这时发现催化反应并没有停止,催化反应产生的热量还会维持“自燃”, 这种“自燃”的能量来源于甲烷与氧气的反应,终于揭开了断电保护不能有效杜绝激活的谜底,我们高兴得跳了起来。

  这种现象与防风打火机的原理差不多,我们称之为"打火机效应",当催化元件被点燃之后,再切断电源已经无法扑灭这种"自燃"反应的,元件会一直维持自燃状态,直到将其烧毁为止。在高浓甲烷环境下,很小的能量"触发"就会导致催化元件的灭顶之灾。而仪表检测又必须让元件在燃烧状态工作,就是在这样相互矛盾的条件打成一个无法解开的“死结”,怎样打开这个死结让我又深深陷入了思考之中。


2、高低浓组合式甲烷传感器的困惑

  催化元件测量高浓甲烷时,因甲烷挤占了空气中的氧气,使催化反应不但没有加强,反而随着浓度增加而下降,浓度越高测量值反而越小。实际应用中这种特性存在着极大危险,这就是长期困扰人们的二值性误测问题。 二值性的最大危害是测量假象,在没有氧气的环境中,催化反映不会发生,高浓度的瓦斯气体会被测成"无瓦斯"历史上曾经发生过许多惨痛的教训。

  解决二值性问题的关键技术是如何确定仪器的取值区间,不同的区间会得出不同的测量结果。人们采用催化元件与热导元件组合方式制造了高低浓组合式甲烷传感器,但由于热导元件在量程的高端和低端分辨率低,在两元件测量的相交点上无法吻合,不能准确切换。又由于两种元件工作机理不同,两参数的整定、测量算法无法统一,再加上双元件、双供电、双零点、双精度、双补偿,使仪器的使用变得极其复杂,更无法接受的是两种元件交越切换时必须经过很长的停电/加热转换过程,这期间仪器是"休止"状态,在时间上和测量值上都是不连续的,这样就给产品的推广应用带来极大障碍。(如图所示)

 


 

3历史的脚步

  归根结底解决催化元件的高浓冲击问题,就是解决催化元件高温的课题,二十年前就曾有人提出制造恒温黑白元件检测桥路的设想,并有许多人为此付诸实践,中国矿业大学的吴震春教授曾在《煤炭科学技术》上报到过他的试验成果,重庆煤科分院的谷守禄高工也从事过类似的课题研究,由于当时的技术条件和认识误区,都没有真正完成这项科研成果。

   他们没有成功的主要原因,还是在桥路平衡上的认识有误,在连续供电的检测桥路上,任何的辅助控制,都会成功地将失衡的桥路矫正,但是被外电路钳制成平衡的桥路不等于恒温的桥路,桥路的平衡条件是对边阻抗乘积等于另一边阻抗乘积,如下式:Z1*Z4=Z2*Z3

 

  如果Z4是测量元件,Z3为参比元件,在高浓甲烷环境中Z4温度上升后对Z4加以分流控制,必将引起其并联阻抗下降,很小的分流控制就能够将桥路恢复到平衡状态,分流所产生的降温效果微不足道,不足以改善高温对测量元件的激活现象,并且闭合的控制环路需要二个元件的温差来维持补偿电流,在理论上就注定实现不了测量元件的“恒温”,此时测量元件与参比元件温差并没有减小多少,仅仅是维持了桥路的平衡,对元件的保护更无从谈起。由于以上原因,许多的探索者为此花费了大量心血,始终没有研制出来真正意义上的“恒温电桥”。

   我早在1980年前就对此项研究课题作了大量的调研工作,曾深入研究过催化元件的损伤机理和保护方法,也探讨过恒温桥路的可行性,搞清楚了前人失败的原因根源。要想设计出真正的恒温检测桥路,就必须抛开连续电流供电的老路,必须在时序控制方面探索新路,以保证测量元件于参比元件温度永远相等,做出真正意义上的恒温桥路。 

  1981年我利用在辽源矿务局西安矿科研科工作的便利条件,设计出了一套用硬件时序电路搭成的脉冲供电检测桥路,当时还没有单片机技术,那个控制电路做得十分复杂,但设计思想与现在的技术成果是完全一致的,在实验室中搭成的电路取得了令人振奋的效果。当时我们国家的科研项目都是由上级指定的,再说一个以煤炭生产为主要任务的企业,哪里会对这个课题发生兴趣,我作为基层的一名无名小卒的影响力十分有限,由于体制和经费等诸多原因,这项成果没有正式立项就被尘封起来二十多年。

  我原本是一个不喜欢冒险的“本分”之人,十多年前下海的胆量还是来自这个项目的诱惑,为了实现我那项课题继续研究的夙愿,毅然的投奔了海南特区,没有料到这一步会误入歧途,为了养家糊口在生意场中又拼杀了十年,这十年里只为生存而奔波,根本没有机会坐下来搞研究,一直等到我的企业——镇江中煤电子有限公司具有了相当规模之后,那多年的课题--恒温检测桥路才再一次被提到日程上来。

   技术在发展时代在变迁,今天这项成果能够成功的问世,首先得益于现代电子技术成果,0.13微米的光刻工艺造就了超大规模集成电路芯片,闪存技术的发明开辟了单片机芯片的广阔前景,嵌入式控制技术得到了空前的发展,我在20年后的今天,成功地把最新的微电子技术与古老的设计成果嫁接在了一起,成功的制造出了能够从0.00到100的超级甲烷传感器。

   在项目开题之前,我须要一个软硬件技术全面的助手,我这把年纪的人早已不适合再下实验室了,再说还有一堆的无法摆脱的公司事务,不可能再去编程布板。我的这个助手因该是个"技术秘书",将我全部的设计思路付诸实施,他应该全面理解我的设计思想,按着我的意图和方法去做试验,这个人因该理论基础扎实,动手能力强,实践经验丰富,软硬件兼备才行。

   经过认真推敲有一个非常合适的人选,那人就是周枫,无论是技术还是能力都是最佳人选,可是历史上的那朝被蛇咬,令我十年怕井绳。我的这项技术从它的经济价值和它的技术机密程度,对于中煤电子来说几乎可以与当年美国的原子弹机密相比了。这是一个全新的思想,与传统的测量机里截然不同,测量桥路是恒温的,无论检测多高浓度瓦斯,检测元件温度不变,所以它能够抗高浓冲击,能够拥有更长的寿命和极好的稳定性。如果我的合作伙伴背叛我,将这项技术窃走,后果是可想而知的,怎样抉择让我处在了进退两难的地步。

   技术构思已经成熟,市场期待我应该尽快推进产品开发进度,如果迟迟不能把这项技术转换成商品,拥有再多的可靠伙伴又有什么意义?技术市场像长江的波浪,一浪高过一浪,我的这项技术价值再高,商业机会转瞬即逝,我选择任何一个人都会有风险,利弊相权我最终还是选择了周枫。 

   这是一件非同小可的举动,下决心之前我斟酌了又斟酌,选择周枫作我的合作伙伴开发进度肯定要比任何人都要快捷,从前我每次下达给他的科研项目,他总是超乎我的预想水平完成任务,但这个年轻人的确让我很不放心,除了那次惊天动地的辞职表演外,他的城府极深,思想深不可测后果难以预料,如果另外选择他人势必延误商机,搞不好还会功归于溃,再说了放着高手不用周枫也会有想法,势必会影响他的积极性,更不符合疑者不用,用者不疑的用人方针。

  为了以防万一,在开题前我又找周枫谈了一次话,讲清楚了开发这项产品的责任和义务,谈话的核心是成果的奖励方法和保密违约的处罚,周枫当时很兴奋,主动提出如果故意泄漏技术机密甘愿受罚100万元,我被他的诚恳所打动,笑着对他说:不用100万,有50万就够了,随即与他签下了传感器开发合同。

  开发合同上明确写上了全部技术由甲方提供,知识产权归甲方所有,乙方只承担布板编程,不承担开发风险,产品开发结束后提交源程序清单,乙方日后不得将此技术泄漏给他人,如有违反承当50万元罚款…因为有了从前的教训,这个开发合同起草得非常细致。

  为了弥补我们之间历史原因造成的不信任裂痕,也是为了拴住这个合作者,我开出了很高的X万元开发酬劳,分为三期支付,这样使我的风险可以降到最小,按产品开发进度支付,全部开发完成后结清余款。我也担心这个合作伙伴真的把我的技术途径掌握清楚后,一溜烟消失了,我将是人、财、技术三空!由于没有股份制约他,我还承诺产品投产后每台提成xx元,不用多算,按最保守的估计每年不算工资将有20万元以上的提成奖金,相当于隐含的股份在里面,我相信对他这样的人才肯定能有很强的吸引力。

  我心里很清楚我的这个合作者不是一般战士,在技术授权会上我特地请来了孙成生、李超等人到场,我是希望他们作为历史的见证人,当着众人的面我把最核心的技术和实现途径在黑板上详细讲解。因为我的技术尚未申报发明专利,万一日后发生知识产权争议,这个技术被人家窃取了也能给我留个清白的名声。

   周枫睁大眼睛聚精会神的倾着听我的讲解,不时的发问,在他完全理解了我的方法之后,兴奋得掏出一根香烟,点燃后大口的吸着,从表情上看得出他心中是非常的激动,他当然清楚这项技术的经济价值了。过了不久他兴奋的表情慢慢恢复了常态,转变成了无所谓的神态之中。我清清楚楚看到他思维的每一个细微的变化,我忽然间感到我像是站在了赌场上,对面的庄家是一个深不可测老手。

  我很清楚我目前所处的危险境地,但我就此收手,难道还再要等十年吗?在我们镇江这个小城市很少有优秀的开发性人才落户,毕业生就业首选是北京、上海、广东,去到北京广东大城市去聘用人才,远水解不了近渴,再有当时我的小企业又有谁能看得上?即使能够聘到合适的人选,同样不能规避技术泄漏的风险,看来我的这场赌博非要进行下去不可了。

   周枫这个年轻人果然没有辜负我的期望,他玩单片机游刃有余,拥有绝顶的编程技巧,把单片机资源用到了淋漓尽致的地步。按我的要求,用软件去模拟硬件电路,这样可以提高产品的可靠性,因为软件不会随工作时间延长而出现故障,我把A/D变换电路、D/A转换电路、V/F电压频率变换、F/V频率电压变换,以及显示译码电路通通都用软件去模拟,外围的电路被进一步简化,使整体元器件减少了到了普通传感器的1/3以下,这使传感器的可靠性得到了极大的提高。电路排版更是与众不同,线条横平竖直工整美观,器件摆放间隔均匀左右对称,整体造型超凡脱俗,同行人看到之后无不竖起大拇指称绝。

   任何一个科研项目,几乎没有一帆风顺就能完成的,我原计划用一个半月硬件电路布板设计;一个半月单片机编程;一个半月调试运行。实际工作远远超过了当初的设想,工作每向前迈进一步都要遇到无计其数的难题。所谓的搞科研是干什么?就是不断的解决难题,那个才是考验你真才实料的玩意,试验现场遇到的那些难题往往都是你不曾预料的

  试验样机在开滦现场工作不稳定,挂在煤帮上零点飘忽不定不能工作,挂在顶板上就没事,那个现象让你无法理解,到后来我不得不亲自上阵解决技术难题。经过反复摸索发现,顶子是木头的,煤帮是金属的,二者一个是导体一个是绝缘体,那为什么挂在导体上会使传感器零点不稳定呢?

   我推测一定是电路中有潜在有“寄生自激”,在外界环境的触发下作祟,干扰运算放大器,我用100兆高频示波器终于扑捉到了寄生振荡发生在一个恒流源电路中。周枫对消除自激束手无册,修改了几次电路都不行,越改越糟糕,到后来改出的样机还不如从前的稳定,零点上下不停的跳动,眼看着试验被这个棘手的难题阻隔无法进行。

   我对线性电路是最拿手的了,在部队中与高频电路打了许多年交道,最善于处理放大器的自激振荡,最后我不得不赤膊上阵拿出了当年的看家本领。仔细分析电路后找出了寄生振荡环路,经过重新设计电路,调整运放极性、更换调整管参数,变换布线位置等方法,最终彻底根除了寄生自激。新样品的稳定性极好,试验结果几乎不能让人相信,零点连续几个小时纹丝不动,有时候都让人误认为是不是cpu死机了。

   研发过程中一步一个砍,解决了零点稳定后又出现了电源干扰问题,传感器连线超过400米后,输出脉冲频率被叠加上了高频毛刺,严重干扰接受数据。解决了电源干扰问题又出现了非易失存储器数据丢失问题。解决了数据丢失问题后又出现了功耗过大的问题… 整个产品研发足足用了一年半的时间。原来那每一个半月的周期都是45天,为了纪念那个理想的计划周期,所以型号命名就叫45,加上系统的字冠就成了KJ101-45型。

    1999夏天年,一种型号为KJ101-45型,全新的抗冲击全量程甲烷传感器终于问世了,消息不胫而走,当我公司采用普通催化元件研制出全量程甲烷传感器的消息公之于众后,报刊杂志纷纷报道和评论,引起了行业内专业人士的高度关注,消息传开后几乎所有的专家均对此持有怀疑态度,认为“不可思议”,其寓意为不是虚假广告,就是出现了奇迹。

   越是对这项技术精通的人士越是不相信此事的真实性,煤矿现场的专家们把脑袋摇得像波浪鼓,他们观察我的眼神就像对待精神病人一样看着我。的确市场的不正之风败坏了商业风气,伪科学充斥着市场,满大街的根治绝症广告,鼓吹用几把草药就能根治癌症,让人们不知道什么是可以相信的,可以理解有人责骂我是“卖狗皮膏药”、“吹牛皮”“作秀”……为了洗刷我在行业内作虚假广告的嫌疑,决心召开一次最具权威性的技术鉴定会
  

   我举办一个什么样的鉴定会?只考虑经济成本我在江苏省内找个高校,请几名教授就可以办理了,可是那不具有权威性,本来在行业内已经有那么大的争议,我一定要请来国内最具有权威的专家到场。我打电话预约,先后向国内顶级的权威的人士发出了十几封邀请函,我非常幸运的请到了11位专家。

  

鉴定会上       

 

   江苏省科委于2000年7月组织了该产品的技术鉴定,聘请了国内本行业最高权威(中国矿大北京研究生院博士生导师,中国煤矿安全监控学会主任--孙继平教授担任评委主任;辽宁省煤矿安全监察局副局长,教授级高工,中国煤矿安全监控学会副主任--刘洪担任评委副主任;上海电表厂科技部经理-陈克琳;常州自动化所的彭霞;淮南矿务局的宫世琨等专家十一名)。还有到会列席的三十多位煤矿用户专家代表,以及报社电视台的媒体参加。


  会议召开前专家组首先浏览了我的技术文件,这11位专家看完资料后,没有一个人认为我的产品性能是真实的,断定是在弄虚作假,毫不客气的警告我说:小贾!咱们可先说好了,我们都是朋友,你请我们来又是招待又是旅游,你的产品要是不能过关,我们可不能举手……!

   听了这话我心里真是过瘾,心里想:我就是希望找到这样一个富有挑战的擂台,要让这些一流的专家鉴赏一下中煤电子造出来的"宝物"是何等水平。我愉快的答应了一声:那是一定的啦!

   专家组不认可我们在国家指定的抚顺安全仪表站所做的测试报告,那本盖有红色印章的报告他们翻都不翻一下,直言不讳的说:你花了钱就能有人给你盖章!那场面弄得我满脸绯红好下不来台,那可怎么办呢?我无奈地反问了一句。孙教授说:办法是有!他要重新组成专家测试小组现场测试,成员由他亲自来点将。

  孙教授安排我国煤矿安全仪表行业中资深并具有丰富检验经验的宫世琨高工(淮南矿务局监测科主任)和陈克琳高工(上海电表厂科技部经理)担任测试组组长和副组长。组员有兖州矿务局、七台河矿务局、焦作矿务局、等大局矿的监测队长组成,总计6人。

 

               请来了孙教授

 

   测试组成员全是由孙教授亲自点将的,都是行业内的精英,精通煤矿安全规程,熟悉安全仪表的检测方法,具有娴熟的仪表操作技巧,想要在他们眼皮地下弄虚作假根本没门。越是这样我越感到有刺激性,心里泛起一股痒痒的滋味。资料组长由常州自动化所的彭霞担任,这个行当我心里没底,产品标准编制可不是我的强项。 测试组拒绝使用我们的仪器设备,就连流量计,标准气样都是派车现从南京买回来的,专家测试组对我们传感器抽取了二台样机,进行了关键性技术参数测试。原计划现场测试2小时完成,从午饭后开始,依着气样从低到高顺序一直到100%CH4,逐挡更换气样。第一个回合测试结束后,专家们大吃一惊不敢相信自己测试的结果,那测量出的数据几乎与理想曲线重合。

   二个小时过去了,测试组理应整理记录拟写报告,但是他们请求要再复测一次,我很愉快地答应了。于是又进行了第二次抽样测量,第二轮测试重新更换了二台样机,测试结果令在场专家们感到震惊,那测试的数据几乎像复制第一次测试结果一般,他们从来没有见过如此好的重复性能,高浓段的数据68.3%CH4偏差只有0.1个百分点。

  已经四个小时过去了,我猜想他们有可能怀疑我是不是采用了遥控方法之类的作弊行为?因为我们都是搞无线电的高手,连高考都有人作弊呢,何况搞个产品了,于是请求第三次复测。这次通气不是从低到高,而是改为从高到的浓度测量,我心情真有些不悦了,一面答应一面应酬说:没关系,好货不怕试验!心想你就是再测100次也是如此。

   现场认真地反复地进行了三次复测,测试总计进行了6个多小时,使会议延长到晚上6点半.传感器的优异性能彻底折服了所有到会的专家,一致认同该项目具有国际领先水平。晚饭后孙教授通知我:不算完啊,你准备一下明天还要参加技术答辩,要讲出仪器的工作原理来。

   第二天的技术答辩会场坐漫了人,除了11位专家评委外还有许多煤矿用户、同行厂家、院校专家、电视台报社记者等等,摄像机对着讲台上的我,下面的人睁大了眼睛在贪婪的等待着我的技术答辩发言。 我非常清楚下面坐着的人可不是普通战士,个个都是行业内的精英,都在虎视眈眈等待着这顿免费的技术大餐呢,我怎样讲解传感器的工作原理?真的犯难了,如果不讲真话,那是过不了关的,专家们专门盯住技术要害问题提问,如果全讲了出来,只怕我这十年心血铸造出来的成果,全部贡献给了兄弟厂家。

   好在我有一个突出的优势,我的语言技巧较比一般人要来得好些,任凭我的三寸不烂之舌现场即兴发挥对答如流。当时我心里非常清醒,不能讲假话,下面的人全是内行专家,也不能全讲真话,关键的技术机密绕道而行,答辩会足足进行了二个半小时,当我汗流满面的走下讲台时,下面爆发出了热烈的掌声。

 

               这么神奇的传感器

 

    评委要求我退出评议会场,十一位专家集体讨论后一致举手通过:认定我们的甲烷传感器具有国际领先水平。鉴定组发给我一分表格,我正认真的填写,这时资料组长彭霞提出了异议,说是传感器的查新报告是国内的,不具有国际领先评语的资格。  

   专家组告诉我,什么是国际领先?就是说世界上所有同类产品中没有一台性能能超过你的,我们这些评委都具有资格认定你的产品具有国际领先水平,你的产品的确也具有这个水平,我们到今天为止真的没有发现能超过这台传感器的产品,但是你的查新报告只限在国内,假如说昨天晚上美国人就发明了一台传感器,他的性能超过了你的产品,因为存在着这种可能我们就不能这样认定,请原谅这是鉴定的规矩。

   专家组接着告诉我,你要获得国际领先水平的认定,要到南京情报所作国际查新,就是说要请专家在互联网上查阅世界上所有数据库后,作出结论没有查到性能优于你的产品方可认定,时间要三个月,费用3.6万元,我听了之后情不自禁的地吐了一下舌头。

   就在我不知所措的时候,副主委刘洪劝我说:算了吧小贾,鉴定会不是奥运会非要争个第一,你别追求什么国际领先水平了,开始就这样的技术我们都不相信,你搞个国际领先就更没人信了,降低一挡把鉴定拿下来,你的产品才可以出售,至于水平如何让用户去评判,比你自己宣传要有效得多。

   我欣然接受了刘洪这个建议,最终将评语降为"国际先进水平"。鉴定会后产品投放了市场,销售直线上升,产品经沈阳、铁法、开滦、芙蓉、焦作、南桐、中梁山 六枝、鸡西、鹤壁等矿务局试用,得到了用户的高度评价。

 

和刘洪在一起

 

   2000年KJ101-45型甲烷传感器经国家科专家委审查,获得了科技部中小企业创新基金80万元的无偿资助,用于该传感器的推广应用。什么是无偿资助?就是国家送给我们一笔不需要企业偿还的资金。手捧着这笔80万元的资助款我热泪盈眶,中国共产党建国五十年来破天荒第一次用如此巨额资金资助一个民营企业,它使我们全体员工群情激昂,发誓要用十倍的力量回报祖国,回报社会。创新基金它不仅仅是一笔可观资金,更主要的一种政治上的荣誉,是国家对我们科研成果的肯定,是对我们民营企业身份的提升,它预示着我们民营企业真正的走出了政策阴霾,迎来了改革开放的又一个春天。

  80万元中小企业创新基金注入到公司后,如同久旱遇到的甘露,使企业顷刻间爆发出无比巨大的腾飞力量,公司利用这笔基金扩建了厂房、更新了仪器设备、新添置了一条全新的生产线,还招募了一批年轻的大学生加盟。

  2002年KJ101-45型甲烷传感器获得江苏省科技进步成果二等奖。这台传感器的成功开发使我公司在载体催化方式气体检测技术走在了世界的前列,它的推广应用将对煤矿安全监测监控、瓦斯治理等领域开拓出一条崭新的道路。

  《阿飞正传》里说:“世界上有一种没有脚的鸟,它的一生不管是白天黑夜,只能够不停的飞翔,飞累了就睡在风中,这种鸟一辈子才会落地一次,那就是死亡来临的时刻。”
这句经典的词句被人们经久不衰的传唱着,也感伤着,传唱着鸟儿的不朽,感伤着人性的凄美……我越来越感觉到我就是那只无足鸟,一生在不停的奔波呼号,永远不能停歇。你知道吗?无脚鸟多想停下来看看那巍峨的群山,多想看看那碧蓝的湖水,多想和野花亲吻,多想和小草嬉闹,多想……它真的不知疲倦吗?它真的就只是想随着风的方向,把汗水、泪水和血水都挥洒在空中吗?可是它生来就别无选择。

  无足鸟,它没有双脚,它们落地的瞬间,就是生命的最后一刻。这注定它一生都在不停的飞着,飞着,无法驻足,亦无法停歇……

  我用十年的心血铸就了一把利剑,传感器的研发过程展示了我们中煤电子人在每一件产品开发上顷注的汗水和智慧,中煤电子也是一只无足鸟,具有生生不息不屈不挠的开创精神。今天我在这里只讲述了甲烷传感器的故事,我们中煤电子的每件产品都浸透着这种精神,每一件产品里都一个有可歌可泣的故事。

   行业以外的朋友可能要问,你的KJ101-45型甲烷传感器究竟先进在哪里?它为什么会引起如此大的争议?它的创新点在哪里?下面用专业语言描述一下该产品的9项与众不同的创新点,只想听故事的朋友请跳过下面文章,转到下一节《伤与痛》。

KJ101-45甲烷传感器的九项创新点

1载体催化元件耐冲击技术

  传统的催化传感器,都采用切断元件加热丝电源的保护方法,就是说要等到检测元温度上升到威胁元件安全后再采取保护措施,处在高浓甲烷气体中的测量元件一旦遇到能量的触发,便会跳过临界点进入自燃状态,如果继续沿着传统的保护方法向前探索,甲烷在测量元件表面无烟燃烧,通过桥路检出测量元件与参比元件的温差电位来输出信号,那将永远也摆脱不出温升"激活"的怪圈。要想彻底解决催化元件的激活难题,必须在检测机理上另辟新的途径!

  KJ101-45传感器打破了载体催化方式的传统检测方法,采用我公司发明的“专利技术”--脉冲式恒温供电技术,通过一个微机处理芯片构成的闭环反馈系统,强迫检测元件与参比元件保持在平衡状态,使测量元件工作在恒温状态下。这样的检测环路使测量元件的温度与参比元件进行温度比较,当环境中的甲烷气体在测量元件表面"助燃时"测量元件的温度将很快上升使电桥失去平衡发生偏移,微机处理芯片构成的闭环反馈系统监测到偏移信号后,输出控制脉冲信号,将已经偏移的桥路“矫正”回来,回路周而复始的工作在“偏移”/“校正”的往复震荡之中,测量元件的温度是以微小的锯齿波形状的轨迹在恒温区波动这个波动的温差很小,只有零点几度的差别,基本上可以认为参比元件和测量元件的温度是相等的。传统的检测桥路与恒温桥路的浓度温度特性如下图:

 

    空气中的甲烷浓度越高,从平衡到失衡的过渡时间就越短,通过检测这个升温时间,就能够得到与甲烷浓度成正比的测量参数。这种方法保证了在任何甲烷浓度下,测量元件温度不变,彻底有效地杜绝了高浓甲烷的自燃反应,大大延长了催化元件的使用寿命,也使仪器的零点稳定性、精度稳定性得到了意想不到的提高。

   应用单片机闭环恒温处理技术可使普通催化元件量程轻而易举的延伸到10%以上,在量程内线性良好,超越量程不会损伤元件,它的推广应用彻底解决了载体催化传感器耐冲击性能的难题,为甲烷气体的检测方法开辟出一条崭新的道路。此项技术与传统的检测方法区别在于,检测元件工作于间歇脉冲供电状态,检测元件不随甲烷温度变化,只有反馈环路中的脉冲频率与甲烷浓度呈正比关系。从微观的角度上看,单片机检测的是测量元件上温度的上升速率,而传统方法则是检测元件上的绝对温度,这二项差异造就了完全不同的二个产品。

2单元件全量程测量技术 

  解决了催化元件的耐冲击问题,并不能解决全量程不间断测量问题和催化元件的二值性这另一各困扰人们的难题。载体催化元件工作时依赖于空气中的氧气。当被测气体浓度>13%后,氧气成分被甲烷挤占,催化反应随之下降,测量曲线呈非单调增加。全程中呈现大小两个峰值,2-4个同值点。单片机只能对单调的非线性进行校正,无法处理多峰值曲线。本课题的关键技术是如何解决仪器的取值区间及如何在低氧环境下检测甲烷浓度,单纯的依赖催化反应,无论如何也是做不出来全量程的传感器,催化元件的工作原理就决定了在缺氧环境下是无法检测的,也不是单片机的算法问题。据国外资料报道,最高的测量极限充其量也就是百分之5-6,如果还在这个方法上继续打圈子,注定是死路一条,无数的探索者们为此付出了大量心血,殊途同归,我和前辈们得出了的是相同的结论。本仪器的另一个创新点是只用一对普通催化元件实现了从0到100的连续测量。使以往人们认为不可能的事情变成了现实。

   测量仪器的量程与绝对精度永远是相互矛盾的二个参数,就好比天平与汽车衡是无法用一台设备来代替的。为了兼顾两者的矛盾,人们最常用的办法是,分别使用二种不同量程的仪器,煤矿现场非常需要一种二者兼顾的仪表,然而技术瓶颈使这个愿望只能束之高阁。在全量程传感器上要想做到0.01%的分辨率和100%的满量程兼顾,两者相差10000倍,仪器的数码显示只有三位。为了保障低浓端的精度,将量程拆分成两段进行处理,模仿数字万用表的自动挡位变换,在测量过程中自动变换挡位,这样就保证了低浓段的分辨率又兼顾了高浓段的动态范围。量程的划分按着自然数0.00--10为低浓段,10--100为高浓段,高低两端量程衔接连续,没有跳跃和中断,全量程频率输出完全连续,由单一根信号端子引出。

4稳定技术

  传感器的稳定性取决于传感元件、放大电路及供电电源。本仪器在元器件的选择、气室设计、电路设计中采用了多项新技术,仪器的重复稳定性和长期稳定性获均获得了极大的提高。仪器的零点长期漂移可达三个月不超标(国家标准7天),在国家指定的抚顺安全仪表站检测过程中,专业测试人员给予了高度评价。

5红外遥控调校

  本机采用红外遥控调校技术使整机未设任何调整孔,仪器的调零、精度、报警值、断电值设定;输出信号制式设定;参数显示及模拟量输出微调全部由红外遥控器操作。因此可以避免调整时的机械损伤,提高整机密封性,延长仪器使用寿命。红外遥控器由专业人员把握,无关人员无法介入,增强了仪器的可靠性。实践证明该项技术是矿用传感器划时代的改革。

6多种制式输出的设计

   由于历史的原因,国内的煤安仪表传输标准很混杂,为了能与各种监控设备直接配接,本仪器设计了目前国内外各种频率量、模拟量、脉冲量输出16种,几乎囊括了世界上所有的制式,由单一信号端引出,由红外遥控器选择切换。


7单点调零技术

  现代化仪器的特征是使用简单,调试方便。按常规方法设计高低浓组合传感器要双回路,双零点分别整定,不仅使用不方便,更主要的是双回路参数无法保持一致,这正是常规高低浓甲烷传感器没有大量推广的主要原因。本仪器采用我公司不同于常规的稳零技术,遥控器只设一组软件调零操作键,机内复杂的调零整定全部由软件完成,调试使用比普通低浓传感器还简单。

8供电与信号传输二线制技术

  为了方便煤矿井下应用,本仪器采用了我公司特有的供电与信号叠加技术,将仪器的供电与信号回传叠加在一对芯线中传送,它不是常规的载波技术,具有很强的实用性,无论从经济还是实用角度看都是一种前所未有的创新。

9高可靠设计思想

  电子仪器的故障率与硬件电路的复杂程度成正比,仪器的使用中只有硬件发发生品质劣变造成故障。本传感器的设计思想最成功的地方是“以软代硬”的技巧,一切能够由软件完成的硬件功能如:A/D、D/A、V/F、F/V及显示译码等全部由软件完成,决不使用硬件,千方百计的简化硬件电路,使传感器元件数量减少到普通产品的1/3以下,这项措施