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目前市面出現電池可插拔式的激光物證顯現儀,對于這種設計我們提出一些意見。

本著行業安全的考慮,電氣工作原理是安全設計的必要考慮因素。尤其是對于激光物證顯現儀這種大功率電氣設備,不正當的設計與器件使用會對操作人員造成重大威脅。

為了便攜性與大電流的需要,目前鋰電池被廣泛使用。但鋰元素是一種活性十分強的金屬元素,鋰離子在空氣中會迅速氧化而燃燒,與空氣中的水蒸氣結合會產生氫氣而爆炸。這就是新聞中報道的鋰電池起火與爆炸現象。

鋰電池起火

                                   鋰電池爆炸


是什么引起鋰電池的起火或爆炸呢?——有三個因素:過沖、過流、過熱。

首先我們說一下過沖,什么是過沖?過沖就是充電過度,充電過度會使電池中的化學鋰元素膨脹,導致電池外層鼓包破裂,鋰元素外泄與空氣接觸而燃燒或爆炸。這種情況引起的鋰電池安全威脅很低,因為現在正規的廠商都會在電池兩極設置電量檢測與顯示設備。當電量顯示屏顯示100%時其實據完全充滿還是有一小段空間,這個空間可以保證電池不會被過沖,因為當電量顯示為100%時主機電控系統就會關閉充電系統,保護電池安全。

接下來我們說一下過流,過流就是電流過大(其實過流也是過熱的起因),那正常工作的設備為什么會電流過大呢?這要從電路的連接說起,首先從歐姆定律我們知道:

P(熱功率)=I2(電流的平方值)xR(電阻)

也就是說,當系統電路連接正常時,熱功率是應該在一個固定值的,這個值肯定是工廠設計的安全值。而且系統工作電流肯定是定值(因為主機要保證激光的輸出功率,電流就必須保持在一個很穩定的數值,因為激光是恒電流工作方式),那么I2值就不變了,P熱功率變大只能是R電阻的變大,電阻是如何變大的呢?這個變化在觸點上。


  從上圖可以看出,這是一塊普通的手機電池,觸點出已經不是剛出廠時閃亮亮的狀態了,這是因為氧化與摩擦對觸點的損壞。眾所周知觸點多是銅質(也有少數為銀質),而銅和銀都是易氧化金屬,在空氣中氧氣的作用下回變成導電率很差的氧化銅(綠銅銹)和氧化銀(銀飾品表面的黑色),在電池中電子的作用下電化學反應速度遠高于普通暴露在空氣中金屬的氧化速度,在華東、華南與西南這樣的溫潤多雨地區,一個雨季就可以導致電池觸點的銹蝕。當觀察到電池/主機觸點不像出廠時那樣閃亮亮的時候,就說明觸點表面已經被一層暗色的氧化物所覆蓋了。這時觸點的導電率會急劇下降。導電率差也就是R電阻變大,再使用時P熱功率就會明顯增加(據我們實驗,觸點溫度可達170℃以上)。



                                  被氧化了的電池觸點


而我們使用的激光物證顯現儀是大功率電氣設備,與手機、筆記本電腦相比,電流是很大的,這就使發生危險的幾率遠大于手機、筆記本這些電氣設備。


最好的安全設計就是將電池整合到整個設備的電氣系統中,例如現在的iPhone手機、三星Galaxy手機、iPad以及新上市的筆記本電腦(如聯想拯救者系列),都是不可拆卸的內置電池設計。內置電池是多年來摸索過來的電氣安全經驗?,F在就連小功率電氣設備都開始向內置式轉變,這是多年實驗室、市場以及血與淚的新聞促成的。(特斯拉使用的是鈦合金觸點,鈦合金最大的特點就是不銹,多用于船舶與航天涂料上,但鈦合金作為觸點還有許多技術需要攻克【例如導電性】,國內目前并沒有鈦合金觸點技術,所以這個不在討論范圍內)

 

另一點細節在于一個成本并不高但實實在在關系到安全的地方——提手。

提手是人與設備最直接交互的地方,它承載著全部的設備重量,而一些廠家為了在這個小設計上節約成本,不惜冒著安全隱患使用本不該用在此處的設計。


上圖是廉價的提手,已經出現各種質量與安全問題


請見上圖,圖中使用了廉價的提手,而左上與右下兩圖中已經明顯可以看出已經發生或即將發生的安全事故。廉價提手多使用PU軟塑料或不足1mm厚的鐵皮作為連接器件,而對于一臺幾公斤重的設備,采用這樣的提手是完全不負責任的設計,如果在工作過程中提手發生斷裂,設備將有很大可能砸到工作人員的腿腳,造成軟組織損傷或骨折等傷害。

而負責任的設計是下圖這樣的提手:


優質的提手是上圖這種大面積的硬性連接

上圖中的提手均采用了大面積的硬性連接,配以大尺寸錳鋼螺絲與光固化膠作為固定媒介??梢猿惺苌习俟锏闹亓?,以保證工作過程中的設備穩定。


    誠然,可更換電池或外置電池在重量、體積等便利性方面可以很討巧。廉價提手也可以節省成本。但是這卻是以安全為代價的便利??蛻舻陌踩瞧髽I的職責,我們本著這一點推出這篇科普文章,希望使用者可以意識到設備的安全使用。我們更不希望個別山寨廠商拿著雞毛當令劍這種不負責任的設計思想(也許他們根本沒有安全意識)毀了這個行業。我們希望各代理商向自己的客戶發放這篇文章,提高客戶的安全意識,由于沒有行業規范文件,我們只能自我約束,自我反思,哪些決策是對客戶、對行業有利的?國人不信任國貨不是中國造不出質量優秀的產品,而是中國的很多企業并沒有一顆對用戶負責任的心態,因為我們有海爾而不用購買博世、因為我們有創維而不用購買索尼、因為我們有華為而不用購買思科。這些負責任的企業引領了中國的產業。而我們,一個具有近十年激光物證顯現儀研發與生產經驗的企業,同樣可以向客戶承諾我們的產品不比任何一家進口產品差,我們敢于承諾進口企業也不敢承諾的五年質保,這是國貨自強最好的表現!

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