裁判長的哨聲劃破賽場的喧囂,省賽的正式比拼環節,在一片儀器蜂鳴聲中拉開帷幕。本屆大賽的首輪測試主題,被明確標注在每個工位的顯示屏上——極端低溫環境下的信號穩定性測試,溫度區間設定在零下四十攝氏度到常溫,要求所有參賽設備連續運行兩小時,同步信號誤差率不得超過千分之三。
這個參數一出,賽場裏頓時響起一片倒吸冷氣的聲音。零下四十度,已經逼近很多民用元器件的耐受極限,更別說要維持信號的高精度同步。蘇哲旁邊的兩個職院男生,臉唰地一下白了,嘴裏嘟囔着“這根本是軍工級的標準”,手忙腳亂地給電路板裹保溫棉,卻被裁判及時制止——大賽規則明確,禁止額外添加保溫防護裝置,只能依靠電路本身的設計來抵御低溫影響。
蘇哲倒是鎮定,他早就和周明遠預判過這種極端工況。外公的手稿裏,詳細記錄過磁耦合模塊在低溫下的表現,他們又在實驗室的高低溫箱裏反復調試過十幾次,早就摸透了這個電路的“脾氣”。他深吸一口氣,先將穩壓電源的輸出電壓校準到5.0V,然後按下電路板的啓動開關,緊接着迅速在電腦上打開數據采集軟件,設置好每秒鍾一次的誤差率記錄頻率。
示波器的熒光屏上,兩條綠色的同步信號波形,像一對孿生的遊魚,平穩地交織着向前遊動,沒有一絲一毫的毛刺。蘇哲盯着屏幕,指尖在鍵盤上敲擊,將初始狀態的各項數據存檔。他特意多記錄了三組空載數據,這是周明遠教他的小技巧——極端環境測試,初始基準數據越充足,後續排查問題越有方向。
“低溫箱準備就緒,請各參賽隊伍在十分鍾內,將核心電路板放入指定低溫箱中。”廣播裏傳來裁判的指令。
蘇哲小心翼翼地拆下電路板,裝進大賽統一發放的防靜電袋裏,快步走向賽場角落的低溫箱群。國防科大的那個沖鋒衣男生,正站在其中一個低溫箱前,動作利落得近乎張揚。他看到蘇哲手裏的電路板,掃了一眼上面那個不起眼的耦合電感,嘴角撇了撇,帶着幾分輕蔑的語氣開口:“磁耦合?這種老古董,低溫下磁芯的磁導率會急劇下降,電感值跟着飄,你這電路,撐不過半小時就得崩。”
蘇哲沒理會他的挑釁,只是淡淡回了一句:“行不行,看數據說話。”
沖鋒衣男生嗤笑一聲,沒再搭話,轉身將自己的電路板放進低溫箱,設定好溫度參數。他的電路板上布滿了精密的貼片元件,還焊着一塊小巧的FPGA芯片,光是看硬件配置,就透着一股“高精尖”的味道。
蘇哲找到自己的編號對應的低溫箱,將電路板固定在箱內的測試支架上,連接好延伸出來的信號線和電源線,然後關上箱門,按下啓動鍵。低溫箱的顯示屏上,溫度數值開始飛速下降,從室溫的25℃,一路跌到0℃、-10℃、-20℃……他盯着電腦屏幕上的實時數據傳輸界面,確保每一條線路都連接正常,沒有出現接觸不良的情況。
賽場裏陷入了短暫的寂靜,所有人的目光都緊盯着自己的電腦屏幕,看着低溫箱內的溫度和電路的信號數據,一點點變化。時間在儀器的蜂鳴聲中流淌,蘇哲的手心慢慢滲出了一層薄汗。
當溫度降到-25℃時,蘇哲敏銳地捕捉到示波器上的波形出現了一絲異樣——原本平穩的綠色線條,開始出現輕微的抖動,同步誤差率從初始的千分之零點五,緩慢上升到了千分之一點二。這個數值還在合格範圍內,但趨勢很不樂觀。按照這個速度,等溫度降到-40℃時,誤差率很可能突破千分之三的紅線。
旁邊的林溪已經急得額頭冒汗,她的信號采集系統在-20℃時就出現了明顯的信號延遲,正在手忙腳亂地修改程序參數。蘇哲卻強迫自己冷靜下來,指尖輕輕敲擊着桌面,大腦飛速運轉。
問題出在哪裏?他和周明遠在實驗室做低溫測試時,明明把溫度壓到過-45℃,誤差率都能穩定在千分之一以內。難道是賽場的低溫箱和實驗室的設備參數有差異?還是……他忽然想起周明遠賽前的叮囑:“賽場環境復雜,電源雜波、電磁輻射都可能影響電路,遇到問題先從耦合鏈路和電源穩定性排查,別上來就改硬件。”
蘇哲的目光落在電腦屏幕上的電源電壓監控曲線,果然,隨着溫度降低,低溫箱外接電源的電壓出現了微小的波動,從5.0V降到了4.92V。這個波動在常溫下可以忽略不計,但在低溫環境下,元器件的閾值電壓會升高,電源電壓的微小變化,足以影響耦合電感的驅動電流,進而導致磁導率補償不足。
找到了!蘇哲心裏一陣狂喜,但臉上依舊保持着鎮定。他沒有急着調整電感參數,而是先打開電源管理模塊的調試界面。這個模塊是他在整合外公的磁耦合方案時特意添加的,目的就是應對電源波動的情況。他根據電壓波動的幅度,將驅動電流的補償系數從1.0調整到1.12,同時微調了差分放大電路的偏置電壓,確保兩個軌道的信號能夠保持同頻同相。
修改參數的瞬間,示波器上抖動的波形立刻平穩下來,同步誤差率也隨之回落,重新穩定在千分之零點八左右。蘇哲長長地舒了一口氣,後背的衣服已經被汗水浸溼了一片。
“厲害啊!”旁邊工位的林溪恰好瞥見了他的操作,忍不住低聲贊嘆,“我這邊的信號已經開始出現丟包了,你居然還能實時調整。剛剛我還以爲你要栽在這個坎上了。”
蘇哲沖她笑了笑,指了指屏幕上的電源監控曲線:“是電源波動的鍋,還好提前加了補償模塊。你試試調整一下采集芯片的供電電壓,說不定能緩解延遲問題。”
林溪眼睛一亮,連忙點頭:“謝了!我這就試試。”
就在這時,不遠處傳來一聲懊惱的嘆氣。那個國防科大的沖鋒衣男生,正皺着眉頭,飛快地敲擊着鍵盤,他的電腦屏幕上,同步誤差率已經飆升到了千分之五點二,遠超大賽要求。他的自適應抗幹擾算法,在極端低溫下,沒能抵擋住元器件參數漂移帶來的影響。只見他猛地一拍桌子,嘴裏罵了一句,伸手就要去打開低溫箱調整硬件,卻被裁判及時攔住——大賽規則規定,測試過程中嚴禁接觸核心電路板。
沖鋒衣男生的臉色瞬間變得鐵青,他死死地盯着屏幕上不斷飆升的誤差率,滿臉的不甘。周圍幾個選手投來同情的目光,但更多的是專注於自己的設備,沒人有心思去關注別人的失利。
時間一分一秒地流逝,低溫箱內的溫度,最終穩定在了-40℃。這個溫度,足以讓普通的電感線圈磁導率下降三成,讓電容的容量出現明顯偏移,對所有參賽電路來說,都是一場嚴峻的考驗。
賽場裏陸續有選手的電路出現故障,要麼信號中斷,要麼誤差率超標,不得不提前退出測試。裁判們穿梭在各個工位之間,記錄着淘汰的隊伍編號,氣氛越來越緊張。而蘇哲的雙軌同步系統,依舊穩穩運行着,誤差率始終控制在千分之一以內,波形平穩得像一條直線。
李教授也注意到了這個情況,他走到蘇哲的工位旁,推了推鼻梁上的老花鏡,仔細看着屏幕上的數據曲線和電路板的布局。這位研究精密電路設計的泰鬥級人物,眼神銳利卻不逼人,他指着電路板上的耦合電感,輕聲問道:“同學,你這個磁耦合模塊的補償思路,是自己琢磨的,還是有人指點?”
蘇哲站起身,恭敬地回答:“李教授好。是我外公留下的手稿裏記錄的思路,我根據賽場的實際情況做了點微調,加了個電源補償模塊。”
“哦?你外公是哪位?”李教授饒有興致地追問。
“我外公叫林正國,以前在國營電子儀器廠工作。”蘇哲老實回答。
李教授聞言,眼睛一亮,臉上露出了恍然大悟的神色:“原來是老林的外孫!難怪難怪。當年老林就是靠着磁耦合的動態補償思路,解決了軍工項目裏的低溫幹擾難題,沒想到幾十年後,他的法子還能在賽場上發光。”
蘇哲心裏一動,沒想到李教授和外公還有這樣的淵源。
李教授拍了拍他的肩膀,眼中滿是欣賞:“孺子可教。老林當年就說過,電路設計沒有一成不變的公式,因地制宜的調整,才是工程師的看家本領。你能把老法子和新需求結合起來,比那些只會堆砌高端芯片的年輕人強多了。好好發揮,我很期待你接下來的表現。”
說完,李教授捋了捋花白的胡子,轉身走向其他工位,留下蘇哲站在原地,心裏涌起一股暖流。外公的身影,仿佛就在眼前,正對着他露出欣慰的笑容。
又過了半個小時,低溫箱開始緩慢升溫,測試即將進入尾聲。沖鋒衣男生已經放棄了掙扎,癱坐在椅子上,看着屏幕上的紅色警告框,一臉的頹然。而林溪在蘇哲的提醒下,調整了采集芯片的供電電壓,信號延遲的問題得到了緩解,誤差率勉強控制在了千分之二點八,堪堪跨過合格線。
兩個小時的測試時間,終於到了。
裁判長的哨聲再次響起,尖銳而響亮。“所有參賽隊伍停止操作,保存最終測試數據,等待工作人員核驗!”
蘇哲點擊鼠標,將兩個小時的完整數據導出存檔,看着屏幕上最終的誤差率數值——千分之零點八,遠遠低於大賽的要求,懸着的心,終於落了地。他站起身,伸了個懶腰,活動了一下僵硬的脖頸,看向窗外。陽光正好,透過玻璃灑在賽場的地板上,映出一個個忙碌的身影。
極端低溫的考驗,他扛過去了。
但蘇哲很清楚,這只是省賽的第一關。顯示屏上已經彈出了下一輪測試的提示——電源幹擾抗性測試。這意味着,更嚴峻的挑戰,還在後面等着他。