幕后： 硬件开发

硬件在精密测量仪器的研发中起着决定性的作用，因为每次物理测量都必须转换为电信号才能进一步处理。测量链中的第一步对于精密测量仪器的成功至关重要，而最佳结果则需要多个学科的完美相互作用。硬件开发人员的职责是广泛而多样的。您需要负责整个电气/电子系统，您可以从一开始就伴随着这台仪器，经过所有的开发阶段，到开始生产，甚至更久。电气/电子仪器理念的准备涉及到与系统架构师、设计师和固件开发人员的深入合作，以满足要求。根据规范和指南，您还必须考虑安全技术方面。以仪器理念为基础，您需要制定初步的细节，如电气/机电采集元件的选择，以及电路的尺寸和电路图的准备。成功的一个关键因素是团队内部的良好合作以及与采购和电路板设计部门保持一致，后者将负责在电路规划的基础上准备电路板的设计。电路板通过内部装配线后，即会进入实际部分。硬件开发人员应对电路板进行启动和验证测试，然后将这些测试与其他购买的组件一起集成到原型中。通过对硬件或原型进行任何修改，您可以展示出自己的动手能力。当原型达到一定的成熟度时，我们会对它们进行电磁兼容性测试。这均需在硬件开发人员的支持下完成，他们会将由此产生的见解以及原型验证测量的结果纳入下一次设计迭代中。这个迭代过程将一直持续到产品准备好进行大规模生产，并且满足所有性能、特性、成本和质量要求。2012 年，我开始在安东帕担任硬件开发人员，我是开发原子力显微镜的跨学科团队的一员，除此以外，其还可以解析亚纳米级的表面形貌。该仪器的核心是一个与电容式测距传感器相耦合的压电控制器，它在光学背接螺纹的支持下，驱动悬臂尖端沿样品表面移动，从而记录地形。电容式距离传感器能够覆盖 15 um 的测量光谱 - 信噪比仅为 50 pm！您试图通过技术创新和复杂的解决方案，达到物理上可能的极限。这正是精密测量仪器的开发让我着迷的地方。我发现在一个跨学科的团队中工作非常令人兴奋，因为只有在所有学科一起工作时，才能确定产品的最佳解决方案。这意味着您始终需要面临新的挑战，需要创造性思维、密集的团队合作和妥协的意愿。在安东帕的硬件开发中，丰富的活动一直激励和启发着我。在设计阶段，您必须为完整的仪器或制造组开发理念。但是，与此同时，您必须处理好电路设计中小而重要的细节，并区分所购买组件的技术数据。测试阶段需要不同的技能。对我来说，在实验室里修改我自己开发的硬件、启动它并验证，既非常有教育意义又十分有趣。我特别喜欢应用各种工具、测量仪器和方法。有趣而多样的工作环境为我提供了专业和个人发展的可能性 — 并在每一次挑战中成长。