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       如何进行研发 R&D 工作，如何确保 QC 测试的一致性？满足产品质量标准、获得消费者高满意度的产品，在提供给消费者之前需要经过一系列的测试，使用实惠的仪器执行 QC 测试，确定片剂、胶囊、制剂、软膏等有正确的物理特性，如今对于成功的企业是必不可少的。大多数公司都愿意投资仪器设备用于测试物理性质，如液体和半固体的粘度，片剂和胶囊的质构特性，注射器的使用以及粉末的流动性。如果使用不熟悉的方法，他们会向潜在供应商寻求帮助。而规模比较小的公司能否得到供应商相同的关注度呢？在内部进行这些测试的费用有多昂贵？或者使用合约实验室是一个更好的选择？

       QC 测试方法的验收和贯彻实施是 R&D 部门的一个职责。在规模较小的公司，QC 和 R&D可能是同一个部门。确保 QC 对于方法的实行、数据的相关性和出现的质疑结果有清晰的认识是很重要的。

       以下是提供一些仪器解决方案的例子。

       例一： 酏剂是否容易下咽？

       YY糖浆应该不仅口感好，还应该易于吞服。在进行粘度测试中，模拟吞咽动作是必须的。评估一般在剪切率为 10 – 100 s -1 的情况下进行。图6 展示了完成这个测试使用的标准台式粘度计。

图1.带小量样品适配器BrookfieldDV2T粘度计

例二： 涂抹药膏会 不舒服

       患者使用药膏感受到刺痛会马上抱怨。但药膏太稠也可能是引起不满的因素之一。不仅是因为药膏很难从管中挤出，还可能是由于在试图涂抹时皮肤会感觉到粗糙。药膏可能已经由制造商进行过粘度和流动阻力的测试，并且通过了 QC 检测。但是常规的测试方法并不能正确模拟消费者在皮肤上如何擦拭药膏。在 QC 领域中常见的标准检测方法是进行单点粘度检测，但这样不足以确定药膏的流动行为。选择合适的剪切率（旋转速度）范围测量粘度曲线，恰当地模拟消费者的涂抹动作才是关键点。下图展示的是许多制药公司使用流变仪评估粘度和屈服应力。

图2.Brookfield R/S锥板流变仪测试药膏的流动行为

例三：粉体流动性的挑战

       制药产业的配方工程师由于各种原因配出新的粉体混合物。有些涉及新的活性成分，有些添加剂可以增强可加工性，而其他可能是新的供应商为了降低成本使用了替代原料。R&D 的任务是确保新的配方在按比例增加的大规模生产时依然可行有效。利用重力作用通过料斗能够稳定卸料是一个主要挑战。标准的测试方法操作简单，但可惜结果是不准确的。使用 Flodex 杯测试、休止角的测量以及敲击试验等，这些测试都没有测试粉体影响流动行为的关键参数。由于粉体自身重量在容器中的固结是决定粉体是否流动的基本参数，需要测试的是当粉末从料斗流出时粉末颗粒之间的滑动摩擦，因此剪切单元是测试仪器中Z合适的方法工具。

图3.Brookfield粉体流动测试仪及其剪切单元

例四：你的胶囊有多硬？
       世界上每天都有大量的硬壳胶囊生产出来。R&D 研究的胶囊设计，其持续时间是从包装过程中药物填充入胶囊开始到被消费者吞服为止。测试胶囊强度是检验其在承受各种力量下能否依然坚固的关键。质构分析仪是进行压缩和拉伸测试的通用仪器。请参阅下图4。他们都配备了一系列探头和夹具以测量和正确评估硬壳胶囊的耐久性。图 5 展示的夹具是用于拉伸胶囊壳以测试胶囊壳的强度。

                        图4. Brookfield CT3质构仪                           图5.测试胶囊壳硬度的测试夹具

例五：片剂是否会结团

       R&D 专注于片剂中的活性成分，保证其可以帮助用户ZL疾病的基本任务。片剂品质的另一方面是要确保其物理性质，如强度和溶解速度的正确性。质构分析仪提供一系列的夹具和测试方法，保证片剂行为在物理意义上的正确，其实际作用日渐凸显。这些测试保证了片剂从生产出来到被消费者服用的那一刻都始终保持完整。硬度测试、剪切测试和溶解测试正成为 QC 部门确保片剂质量能达标的标准。图 6 展示的夹具用于评估片剂包衣的附着力。

图6.测试包衣附着力的测试夹具

总结
使用合适的测试设备进行简单的 QC 测试可以保证产品的一致性。

纹波是电源的核心指标，但如何准确测量纹波却是一个被广泛忽略的问题。也许您认为不就是示波器交流耦合，然后把探头点在电源上吗？事实远非如此，这里普科科技PRBTEK将为您呈现纹波测试的正确方式。

一、探头的选择

在十几年前，很多公司的电源测试标准中都有明确的规定，要求使用1:1 探头进行测量。因为这种探头不会损失示波器的测量档位，比如示波器原来Z小档位是2mv/div，使用1:1探头就仍然可以通过这个档位测量纹波，即可以准确测量出10mv以内的纹波。但是由于这种探头的带宽只能做到6MHz左右，所以随着开关电源频率的提升，这种探头便不再适合使用。

目前常用的电源测量探头是10:1无源探头、100:1无源探头、高压差分探头。探头的选择上首先要考虑电压范围，被测电压不要超出探头允许的范围。比如说一般的10:1的无源探头，其低频耐压值是300VRMS，且随着频率的升高而降低，如图1所示。使用之前将测量信号的电压范围设置在此范围内，否则将无法进行正确的测量。

图1 无源探头输入额定电压曲线

除此之外，还需要考虑探头衰减比对底噪的放大，从而判断信号的真实有效部分。采用探头测量时的示意图如图2所示，其中Gn1是虚拟的一个噪声源，表示示波器的本底噪声，而Gn2表示探头的本底噪声。由于信号经过了探头的衰减，为了还原真实信号的大小，示波器内部会对信号再进一步放大，而此时Gn1和Gn2也就跟着被放大，其放大倍数就是衰减比的倒数。所以衰减倍数越大，其测量系统的本底噪声也就被放大的越多。

图2 底噪放大示意图

例如使用500：1高压差分探头进行测量，示波器本底噪声是1mv，探头噪声为为1mv，这样累加噪声是2mv，再经过500倍的放大，其本底噪声就达到了1V，此时就需要考虑，1V的噪声是否在允许范围内。如果您的被测系统纹波本身也就只有1V或者更小，那1V的噪声显然是不允许的。

二、接地方式的选择

传统的使用习惯上，示波器的接地方式就是那根长长的接地夹线。如图3所示，这种接地方式，确实是一种简单方便的接地方式，但是却并不是一种严谨的、准确的接地方式。

图3 接地夹线示意图

由于地夹线比较长，其会形成一个寄生电感Lgnd，随着夹线的增长，这个电感也会增大，而这个回路电感会和示波器探头的输入电容Cin产生谐振。这就导致示波器的幅频特性变得不平坦，导致测量不准确。其等效电路如图4所示：

图4 接地夹线等效电路图

但是这还不是接地夹线Z致命的。开关电源，随着开关管的开合，不仅仅产生了电源纹波，同时也产生了很多电磁干扰，通过空间进行辐射，而这部分辐射就会被接地夹线与探头形成的线圈给接收到，再加上示波器是高阻输入的，就导致这部分信号对测量的干扰非常可观。电磁干扰虽然也可以说是电源的一项参数，但是这部分信号是无法通过示波器探头来进行准确测量的，测量出来的值是毫无意义的。

因为以上两点，所以在测试电源纹波时，是不应该使用接地夹线的，而应该使用接地弹簧。如图5所示，这样既降低了环路电感从而保证了较好的幅频特性，又降低了电磁辐射的引入。

图5 接地弹簧示意图

如果是使用的高压差分探头，则应该将两根输入线双绞在一起，用以降低环路面积。

三、滤波器的应用

上面讲了两种情况，能够有效增强测量结果真实性方法。但有些情况无法按这两点来操作。比如利用高压差分探头进行测量，一般有两个衰减比可以选择：50:1（MAX 130V）、500:1（MAX 1300V）。若测量的电压是200V，这时便发现只能选用500:1的探头衰减比。而按第一部分内容中的计算可知，本底噪声有1V左右，这个底噪就有些偏大了，会影响Z终的结果。再比如有些测量情况下不方便固定接地弹簧，而必须使用接地夹线进行固定，但是这样又会引入大量的电磁辐射干扰。

这时候就需要使用滤波器了。噪声和电磁辐射的干扰也和正常信号一样，也是分频段的。如果我们把一部分频段的噪声滤除掉，就可以大大降低底噪和辐射干扰。但是我们又不希望关心的信号被滤除掉，这就需要使用低通滤波器了。

示波器都会有一个20M带宽限制的功能，就是为了降低底噪和辐射干扰，将关心的信号从一堆混乱的信号中摘出来。但是随着开关电源频率的升高，频率的多样化，一个固定的20M带宽限制显然已经不再够用了。

所以，您在测量时，只需要预估一下自己想要测量的频率范围，然后设置好数字滤波器，就可以使你的示波器拥有更低的底噪，使得测量更加准确。

总结

以上是普科科技PRBTEK分享的一些测量电源纹波的注意事项，归纳如下：

1、探头的选择，需要结合探头的耐压范围和被测信号的电压范围来选取，同时还要考虑探头衰减比对本底噪声的放大作用。

2、接地方式的选择，应该尽可能的降低接地回路，如使用接地弹簧。这样既能改善幅频曲线，又能降低电磁辐射的干扰。

3、灵活的使用数字滤波器，将我们需要的信号从“纷纷扰扰”的噪声中提取出来，使得结构更加精确。

4、通过FFT的后期分析功能，可以更加准确的测量开关频率上的噪声大小。

如果您在使用过程有什么问题，咨询普科科技官网：www.prbtek.com