發電技術論文范文

導語：如何才能寫好一篇發電技術論文，這就需要搜集整理更多的資料和文獻，歡迎閱讀由公務員之家整理的十篇范文，供你借鑒。

篇1

PAFC技術開發的現狀與動向：

日本自實施月光計劃以來，作為國家級項目，正在實施5000千瓦級加壓型和1000千瓦級常壓型電廠實證運行。目前，磷酸型燃料電池的發電效率為30％～40％，如果將熱利用考慮進去，綜合效率可高達60％～80％。

除日本外，目前世界約有60臺PAFC發電設備在運轉，總輸出功率約為4.1萬千瓦。按國別和地區劃分日本為2.9萬千瓦，美國8000千瓦，歐洲3000千瓦，亞洲900千瓦。運轉中的發電設備除3臺(日本2臺，意大利1臺)為加壓型外，其他均為常壓型。磷酸型燃料電池的制造廠家目前主要為日本和美國，設備主要銷往歐、亞。

美國已完成基礎研究，200千瓦級電廠用電池近期有望商品化，但大容量電廠用電池處于停滯狀態。德國已引進美國200千瓦級電廠用電池進行試驗運行。另外，瑞典、意大利、瑞士等國也引進日、美的電池進行試運行。

2.熔融碳酸鹽型燃料電池(MCFC)

日本對MCFC發電系統的技術開發始于1981年度的月光計劃，該計劃圍繞開發1千瓦級發電機組這個目標展開了對MCFC燃料、電極等的開發。該開發研究進展順利，從1984年開始，進而對10千瓦級發電機組進行研究開發。1986年，日立、東芝、富士電機、三菱電機、IHI分別對5臺10千瓦級機組進行發電試驗，其結果是輸出功率為10千瓦，初期性能為電池電壓0.75伏，電流密度150毫安/平方厘米。

1987年起，日本在對1000千瓦級實驗電場(外部改質型)進行主要開發的同時，對100千瓦級發電機組以及1000千瓦級機組的設備的開發研究也取得了進展。1993年度，日立、IHI的2臺100千瓦級外部改質型機組和三菱電機的1臺30千瓦級內部改質型機組開始試驗發電運行。其試驗結果以及1994年度進行的5-25千瓦級機組的試驗結果表明，電池電壓0.8伏，電流密度達15毫安/平方厘米，單位時間內的劣化率小于1％。

在此基礎上，1994年度起開始著手開發1000千瓦級試驗工廠。1995年10月在中部電力(株)川越發電所開始建廠，確立了1000千瓦級實用化發電系統試驗工廠的基本系統，對現有的事業用燃料電池電廠的運行進行評價，計劃1999年開始試驗運行，其目標為：燃料利用率為80％，千小時電池的劣化率小于1％，初期性能為：電池電壓大于0.8伏，電流密度1500毫安/平方厘米，計劃試驗運行5000小時。

為使電池實用化，在上述研究開發的基礎上，還進行了機組長壽命化研究，計劃連續實驗運行4萬小時，每千小時單位劣化率小于0.25％。除此之外，還在開發200千瓦級內部改質型燃料電池發電系統。

美國能源部和美國電力研究所，正在積極開發MCFC。美國ERC公司開發的2兆瓦級內部改質型機組發電系統于1996年5月在圣克拉拉開始試驗運行。MC－power公司開發的250千瓦級外部改質型機組發電系統，1997年2月起在圣迭戈開始試運行。

在歐洲，MCFC作為共同項目正在研究開發，取得了一些進展，其主要項目如下：

①高級DIC－MCFC發展計劃(1996-1998年)。荷蘭、英、法、瑞典等國參加研究，歐洲在市場分析、系統開發以及內部改質型機組的開發等方面取得進展。

②ARGE項目(1990年起計劃10年內完成)。德、丹麥參加，并在內部改質型發電系統的開發上取得進展。

③MOLCARE。由意、西班牙參加，并在外部改質型發電系統開發上取得進展。

韓國從1993年起開始開發MCFC，1997年以開發100千瓦外部改質型發電系統為目標，開始了第二階段研究開發工作。

3.固體電解質型燃料電池(SOFC)

作為SOFC開發的基礎科學離子學，其開發歷史很長，日、美、德等國已有30多年的開發史。日本工業技術院電子技術綜合研究所從1974年起就開始研究SOFC，1984年進行了500瓦發電試驗(最大輸出功率為1.2千瓦)。美國西屋公司從1960年起開始開發SOFC，1987年該公司與日本東京煤氣、大阪煤氣共同開發出3千瓦熱自立型電池模塊，在國內外掀起了開發SOFC的。

日本新陽光計劃中，以產業技術綜合開發機構(NEDO)，為首，從1989年起開始開發基礎制造技術，對數百千瓦級發電機組進行測試。1992年起，富士電機綜合研究所和三洋電機在共同研究開發數千瓦級平板型模塊基礎上，還組織了7個研究機構積極開發高性能、長壽命的SOFC材料及其基礎技術。

除此之外，三菱重工神戶造船所與中部電力合作，共同開發平板型SOFC，1996年創造了5千瓦級模塊成功運行的先例。同時，在圓筒橫縞型電池領域中，1995年三菱重工長崎造船所在電源開發共同研究中，采用圓筒橫縞型電池，開發出10千瓦級模塊，成功地進行了500小時試運行，之后又于1996年開發了2.5千瓦模塊，并試運行1000小時。TOTO與九州電力共同開發全濕式圓筒縱縞型電池，1996年起，開始開發1千瓦級模塊。同時，在日本以大學與國立研究所為首的許多研究機構在積極開發SOFC。

美國西屋公司在能源部的支持下，開始開發圓筒縱縞型電池。東京煤氣和大阪煤氣對25千瓦級發電及余熱供暖系統進行的共同測試表明，截至1997年3月，已成功運行了約1.3萬小時，其間已經過11次啟動與停機，千小時單位電池的劣化率小于0.1％，可見其技術已非常成熟。西屋公司除計劃在1998年與荷蘭、丹麥共同進行100千瓦級模塊運行外，為降低制造成本，還在研究開發濕式電池制造技術。美國Allied－signal、SOFCo、Z－tek等公司在開發平板型SOFC上取得進展，目前正對1千瓦級模塊進行試運行。

在歐洲，德國西門子公司在開發采用合金系列分離器的平板型SOFC，1995年開發出10千瓦(利用氧化劑中的氧，若在空氣中則為5千瓦)模塊，1996年開發出7.2千瓦模塊(利用氧化劑中的空氣)。

奔馳汽車制造公司在開發陶瓷系列分離器式平板型SOFC上取得進展，1996年對2.2千瓦模塊試運行6000小時。瑞士的薩爾澤爾公司在積極開發家庭用SOFC，目前已開發出1千瓦級模塊。今后，德國還計劃在特蒙德市進行7千瓦級發電及余熱供暖系統現場測試。

在此基礎研究上，以英、法、荷等國的大學和國立研究所為中心的研究機構，正在積極研究開發低溫型(小于800℃)SOFC材料。

4.固體高分子型燃料電池(PEFC)

日本開發固體高分子膜的單位有旭化成、旭哨子、Japangore－tex等，開發改質器以及電極催化媒體的機構有田中貴金屬、大阪煤氣等。在開發汽車燃料電池方面，豐田制造出甲醇改質型燃料電池汽車(1997年)，同時三菱電機、馬自達也在著手開發汽車燃料電池。

在供電及余熱供暖系統方面，PEFC排熱溫度較低，為70℃左右，在熱利用上有所限制，與其他類型燃料電池相比，目前只開發小型系統。東芝(30千瓦)、三洋電機(數千瓦)、三菱重工和東京煤氣(5千瓦)、富士電機和關西電力(5千瓦)等公司在開發以天然氣和甲醇為燃料的電池系統，同時，三洋電機在開發1千瓦級氫燃料便攜式商品化電源，三菱重工在開發特殊用途(無人潛水艇用)燃料電池。

PEFC主要作為汽車動力電源在開發。但在汽車上燃料的搭載方式各種各樣，有高壓氫、液化氫和甲醇等。這些燃料各具長短，目前還未能確定最適方式。

德國奔馳與加拿大BPS在進行共同開發，它們開發的搭載氫燃料、小底盤汽車在試運行。除此之外它們還共同開發甲醇燃料電池汽車。若在降低成本、提高運行性能等方面再取得一些進展，電池汽車就有望走向市場。

美國克萊斯勒、通用、福特三公司協力合作，計劃到2000年開發出輸出50千瓦、輸出密度1千瓦/公斤的燃料電池。另外，BMW、Rover和西門子三家公司也在開展共同開發。

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其具體包括以下幾方面的內容：第一，通過對電力電子技術的應用，已經將傳統發電機直流勵磁轉化為由中頻交流勵磁和電力電子整流相結合的方法，并且在推廣應用過程中取得了良好的效果，其運行的可靠性也得到了提高。第二，電力電子技術的應用有效地改變了水輪發電機的變頻勵磁。發電頻率取決于發電機的轉速，采用了電力電子技術后，將水輪發電機直流勵磁轉變為低頻交流變頻勵磁。當水流量減少時，提高勵磁頻率，可以把發電頻率補償到額定，延長水輪發電機的發電周期，解決水力發電中發電機工作時間受季節性水流量影響而導致的頻率無法調節、浪費較多水能的問題。這對大型水力發電設施來說，具有巨大的經濟效益。

2電力電子技術的未來發展趨勢

從近幾十年的發展歷程中我們可以看出，半導體的發明與應用有效地推動了電子技術的快速發展，其中晶閘管等電力半導體在這一過程中發揮了重要的作用。在進入20世紀70年代后，半控型晶閘管形成由低電壓小電流到高電壓大電流的系列產品，被稱為第一代電力電子器件。隨著電力電子技術理論研究和半導體制造工藝水平的不斷提高，先后研制出GTR、GTO、功率MOSFET等自關斷全控型第二代電力電子器件。近期研制的以絕緣柵雙極晶體管(IGBT)為代表的第三代電力電子器件，開始向大容量高頻率、響應快、低損耗的方向發展，這又是一個飛躍。步入20世紀90年代后，電力電子技術得到突飛猛進的發展，與該技術有關的產品也得到進一步升級，大都朝著智能化、模塊化方向發展，逐步形成了電力電子技術的三步走模式及理論的研發，產品的研制、產品的應用，成為國際科研領域的新星，成為經濟社會發展的熱門行業。但是，就目前我國電力電子技術發展現狀來看，還不容樂觀，其中電力半導體器件的研發與應用同西方發達國家相比，還存在較大的差距，還比較落后，所以，如果在21世紀國際電力電子技術迅猛發展的背景下，我國半導體器件的落后狀態得不到改善，將直接影響我國國民經濟的快速發展，因此，對于我國電力電子技術的發展趨勢來說，仍然任重而道遠。

3結語

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當前,電力電子作為節能、節才、自動化、智能化、機電一體化的基礎,正朝著應用技術高頻化、硬件結構模塊化、產品性能綠色化的方向發展。在不遠的將來,電力電子技術將使電源技術更加成熟、經濟、實用,實現高效率和高品質用電相結合。

1.電力電子技術的發展

現代電力電子技術的發展方向,是從以低頻技術處理問題為主的傳統電力電子學,向以高頻技術處理問題為主的現代電力電子學方向轉變。電力電子技術起始于五十年代末六十年代初的硅整流器件,其發展先后經歷了整流器時代、逆變器時代和變頻器時代,并促進了電力電子技術在許多新領域的應用。八十年代末期和九十年代初期發展起來的、以功率MOSFET和IGBT為代表的、集高頻、高壓和大電流于一身的功率半導體復合器件,表明傳統電力電子技術已經進入現代電力電子時代。

1.1整流器時代

大功率的工業用電由工頻(50Hz)交流發電機提供,但是大約20%的電能是以直流形式消費的,其中最典型的是電解(有色金屬和化工原料需要直流電解)、牽引(電氣機車、電傳動的內燃機車、地鐵機車、城市無軌電車等)和直流傳動(軋鋼、造紙等)三大領域。大功率硅整流器能夠高效率地把工頻交流電轉變為直流電,因此在六十年代和七十年代,大功率硅整流管和晶閘管的開發與應用得以很大發展。當時國內曾經掀起了-股各地大辦硅整流器廠的熱潮,目前全國大大小小的制造硅整流器的半導體廠家就是那時的產物。

1.2逆變器時代

七十年代出現了世界范圍的能源危機,交流電機變頻惆速因節能效果顯著而迅速發展。變頻調速的關鍵技術是將直流電逆變為0~100Hz的交流電。在七十年代到八十年代,隨著變頻調速裝置的普及,大功率逆變用的晶閘管、巨型功率晶體管(GTR)和門極可關斷晶閘管(GT0)成為當時電力電子器件的主角。類似的應用還包括高壓直流輸出,靜止式無功功率動態補償等。這時的電力電子技術已經能夠實現整流和逆變,但工作頻率較低,僅局限在中低頻范圍內。

1.3變頻器時代

進入八十年代,大規模和超大規模集成電路技術的迅猛發展,為現代電力電子技術的發展奠定了基礎。將集成電路技術的精細加工技術和高壓大電流技術有機結合,出現了一批全新的全控型功率器件、首先是功率M0SFET的問世,導致了中小功率電源向高頻化發展,而后絕緣門極雙極晶體管(IGBT)的出現,又為大中型功率電源向高頻發展帶來機遇。MOSFET和IGBT的相繼問世,是傳統的電力電子向現代電力電子轉化的標志。據統計,到1995年底,功率M0SFET和GTR在功率半導體器件市場上已達到平分秋色的地步,而用IGBT代替GTR在電力電子領域巳成定論。新型器件的發展不僅為交流電機變頻調速提供了較高的頻率,使其性能更加完善可靠,而且使現代電子技術不斷向高頻化發展,為用電設備的高效節材節能,實現小型輕量化,機電一體化和智能化提供了重要的技術基礎。

2.現代電力電子的應用領域

2.1計算機高效率綠色電源

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《電力電子技術》是機電類專業的專業基礎課。課程涉及到大量的電路分析，是一門與實踐聯系比較緊密的課程。逆向思維教學法是從果導因的逆向分析法。在逆向思維教學的基礎上，為加強學生實際能力的培養，探索工學結合的教學模式，課程組結合課程教學特點，創建了“理論——實踐——工程設計”一體化的教學模式。我們將教學過程分解為三個互相聯系的模塊，整個過程將理論教學、實訓與實踐、工程設計三大部分進行了一體化的組織設計，各個模塊的有機銜接，教學組織過程依次展開。同時，根據教學內容，選擇了靈活的教學方法，如現場教學、案例教學、項目驅動、真題實做等，構成一個學校——企業——社會貫通的現代教學鏈，加強了學生實際動手能力和創新能力的培養。從真正意義上實現了理論與實踐互交互融和開放性教學，體現了工學結合特色。

二、加強課程建設，精心、合理選擇教學內容

1.了解相關課程之間的分工。知識是相互聯系、相互滲透的。在開課前，熟悉本課程與相關學科的聯系，了解先修課“電路”和“電子技術基礎”兩門課程的教學情況和后續課“變頻調速技術”的安排，處理好他們之間的關系，保持整個專業課程體系前后銜接，避免內容的重復和疏漏。例如“自關斷器件”一章節，電子技術基礎中已講過小功率晶體管、場效應管的結構、原理、特性及應用。在本門課程中，對功率晶體管、功率場效應管應重點講述其與小功率管的不同之處。對于晶閘管直流電動系統部分，重點應在整流、有源逆變兩種狀態下，電流連續、斷續時的電動機特性，而直流可逆調速系統的內容則需放到后續課程“變頻調速技術”中。

2.以器件、電路、應用為主線，加強基礎知識的學習。以開關方式工作的電力半導體器件是現代電力電子技術的基礎核心。電力電子器件的基礎之一是能以小信號輸入控制很大的輸出，這就使電力電子設備成為強弱電之間的接口的基礎。講解器件原理及特性，目的是為了應用器件組成電路，故應掌握器件外部特性、極限參數和使用注意事項。三方面的內容應以電路為主，學習各類電力半導體器件所構造各種功率變換電路時，學生應掌握功率變換主電路的構成、工作原理和工作波形，不同負載對電路工作特性的影響以及主電路的元件參數計算和選擇。

3.介紹學科前沿發展的動向，反映本學科和相鄰學科的新成果、新進展。無電網污染、無電磁干擾、節能省電等綠色指標是全球范圍內的熱門話題。由于很多電力電子裝置結構相當復雜，為簡化設計而出現的集功率開關、變換控制電路、傳感控制電路為一體的智能功率集成模塊受到歡迎，厚膜集成模塊、積木式的功能模塊，靈活機動既能單獨使用，也能相互組合成較大的系統，成為電力電子技術的發展方向。教學內容應主動吸收最新信息，同時引導學生了解電力電子技術的發展動態，擴大知識面，這可通過指導學生閱讀與電力電子技術有關的學術期刊，登陸相關的專業網站，使學生了解自己目前所學知識在本領域所處的位置，從而站在較高的起點上，去適應學科未來發展的需要。

三、改革教學方法，形成以能力培養為主線的課程特色

《電力電子技術》是一門理論包含實踐的課程，根據其自身的特點，課程的內容設計應注重“講”“練”。多年來，電力電子技術課程的教學方法是以教師為中心的，逐章逐節不厭煩地講授，講得過多、過細，以求“當堂弄懂”“課上解決”。這樣只是傳授，學生總是處于被動接受的地位，極大地妨礙了學生學習的主動性和積極性的發揮，不利于學生的素質和能力的培養。而實現教學現代化是加大授課信息量，節約課時，增強教學效果的重要措施。為改變這種情況，首先，教師在課前注意調查學生的學習基礎，合理安排教學內容。而在教學中力求突出內容的重點和難點，但又要保證內容的系統性、完整性，并精選一部分內容留給學生去自學，寫報告，然后開展課堂討論，同時，結合學生看到的一些與電力電子技術有關的現象，讓學生設計主電路，畫出波形圖。四、加強實踐環節，注重綜合能力培養

電力電子技術有很強的實踐性，而實驗是培養理論聯系實際、動手能力、嚴謹的科學態度和科學研究方法的重要手段，因此應精選最基本的也有較高實用價值的實驗項目。例如選擇在計算機、通訊設備及家用電器等廣泛應用的開關電源作為實驗項目，介紹典型的開關電源的線路，比較開關電源和線性電源的性能，使學生對開關電源有了深刻的印象，并增強了學習電力電子技術課程的興趣。由于電力電子電路具有強、弱電結合的特點，要特別強調實驗操作的認真、規范，保證實驗順利進行，避免事故發生。實驗前，要求學生根據實驗名稱及預習要求進行預習，從而在觀察現象和發現問題等方面充分發揮主觀能動性。實驗過程中，注意考察每個學生的實際動手能力，針對性提出線路連接和實驗現象方面的問題。讓學生邊做邊答，防止學生機械接線，使實驗走過場。注意介紹新儀表、新儀器的使用，例如數字式示波器的使用，這樣學生會直接感受到科技發展帶來的巨大方便。

計算機仿真是使用計算機對已經存在或正在設計的對象的模型進行研究，具有精度高、重復性好等特點，是進行科學研究的重要手段之一。現在出現了大量的仿真軟件，將電子仿真設計軟件PSPICE和科學計算軟件MATLAB等引入到電力電子技術教學中，讓學生按研究的側重面或實際需要對實際對象進行簡化提煉，而不是原型的復現，這樣有利于抓住其本質或主要矛盾，對所學理論有深刻的理解，也為學生今后從事工程設計和科學研究打下良好的基礎。

在課程結束前安排一周的課程設計，可將電力電子技術及其他先修課程(電工基礎、電子技術、電機學等)中所學到的理論和實踐知識全面地結合起來，同時培養和提高學生自我獲取知識的能力。課程設計的內容應具有一定的系統性、新穎性。教師要發揮指導作用，指導學生閱讀參考文獻，審閱設計方案，檢查設計進度，及時指導和幫助其解決存在的問題，逐步培養學生的獨立工作能力、設計技能和建立正確的設計思想，重視學生的具有創新精神的見解。

五、結束語

電力電子技術課程的教學改革是一項系統工程，其學術性和技術性較強，涉及面很廣。而教學改革是一項長期而艱巨的任務，我們只有不斷積極探索教學內容、教學方法，充實自己，以適應當今社會的需要。

【摘要】本文介紹了“電力電子技術”課程的教學方法改革。研究、探索和實踐與教學體系相適應的實踐教學模式、教學方法和教學手段。提出了全方位教學的改革與實踐的新思路，為社會培養具有創新精神的高素質技術應用型人才。

【關鍵詞】電力電子技術教學方法教學改革

參考文獻：

[1]黃俊，王兆安.電力電子變流技術［M］.北京：機械工業出版社，2000.

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“數字電子技術”課程首先讓學生了解了數字電路的基礎知識及邏輯代數，接著重點讓學生熟悉常用的集成電路及其應用。在掌握基礎知識的前提下，在課程的教學過程中采用項目教學法，引導并啟發學生采用模塊化的設計思路對綜合性的數字系統進行設計。項目的選擇應遵循的原則：（1）難度適中；（2）與現實生活緊密結合；（3）能夠激發學生學習興趣；（4）與專業相關，對專業知識有更深入的理解。

二、項目教學法的實施步驟

1.創造情境，激發學生興趣。

在教學中創建良好的教學環境，激發學生的學習興趣。例如在課程的“組合邏輯電路設計”教學中，詢問學生有沒有獻過血。通過此問題可以激發學生的好奇心，探究獻血和所學知識的相關性；接著詢問血型匹配知識。通過此問題調動大家探討的積極性；最后提出能否利用所學知識設計一個血型匹配判斷電路。通過前期的情境培養，使學生對“組合邏輯電路設計”知識產生濃厚的興趣。

2.圍繞主題，逐步深入。

學習了典型的時序集成電路后，為了進一步加深學生對集成電路的理解和應用，繼而引導學生作進一步討論：能否用現有知識設計數字電子鐘？數字電子鐘的設計包含哪些模塊？學生對數字電子鐘比較熟悉，能夠確定數字電子鐘需要實現哪些功能。學生通過研究和討論，設計出數字電子鐘的總體結構圖。數字電子鐘的模塊包括：秒脈沖信號產生、計數、譯碼、校時和顯示等基本模塊，利用Multisim仿真軟件實現各電路模塊的獨立調試和仿真，再進行系統的級聯調試。在此過程中，教師應引導學生思考數字電子鐘的關鍵問題：秒脈沖信號如何產生？時計數電路，即二十四進制計數電路如何設計與實現？分、秒計數電路，即六十進制計數電路如何設計與實現？時（分、秒）譯碼電路如何設計與實現？時（分、秒）顯示電路如何設計與實現？怎樣實現對時、分的校準。

3.模塊化設計，團隊合作。

基本設計思路確定以后，進入項目的實施階段。在對學生進行分組時，應從多個方面考慮團隊成員的組合，如知識結構、特長、性格等。確定了小組成員后，明確每位同學職責。項目負責人將項目任務模塊化，負責項目的整體組織和協調，確保項目有條不紊地開展；成員兩人一組完成子模塊的設計與調試；最后以小組為單位，梳理項目，由項目負責人組織編寫和完善所有項目文檔和報告。在項目的設計過程中，學生參考他人的設計及實現方法時，主要是學習他人的設計方法，如編碼、接口和電路的工作原理，而不是原封不動地使用他人的電路。在項目的方案論證過程中，鼓勵學生開展討論。學生可以通過提方案、相互補充和正反對比等多種探討思路，對所擬定的方案進行仿真或試驗驗證。教師在這一環節中力求全面把握學生動向，主動獲取學生設計過程中的認知錯誤，加以指導。最后學生可以得出電子鐘每一子模塊的設計內容。數字電子鐘的第一部分是時間基準，即時鐘。學生通過查閱資料發現，為了獲得可能的最高精度，時鐘電路選擇比較常見的32.768kHz的晶振，而32768是2的15次方，所以對這種晶振進行15次分頻的話，就可以得到準確穩定的1Hz的標準時鐘信號。數字電子鐘的第二部分是秒計數器。秒計數器的工作原理為：給其裝載一個初始值并執行減計數至零。當計數到達零時，產生一個時鐘脈沖并將其傳遞給分計數器。在這里，裝載的初始值根據需要設定的時間和時鐘基準信號來計算，若時鐘基準信號為1Hz，則60s的設定時間所需的初始值為60，若時鐘基準信號為2Hz，則60s的設定時間所需的初始值為120。也就是說，裝載的初始值等于需要設定的時間乘以時鐘基準信號。數字電子鐘的第三部分是分計數器，它實現分的計數和顯示，且進行小時比較。每當秒計數器減至零時，分計數器加1。電路需包含一個比較電路的8位計數器，以實現分的復位并使小時計數器加1。通過仿真，學生發現，為了保證LED顯示的正確性，當復位為零時，設置顯示值為59。數字電子鐘的第四部分是時計數器，當分計數器計數到60時，小時計數器加1。在計數器的設計過程中，學生最容易忽略計數器的工作特性，在仿真時就會出現問題。例如，在電子鐘設計中計數器選用74LS193時，就要考慮其工作特性，在分計數器的值小于而不是等于60的那一個時刻加1。這樣做可以避免使用額外的邏輯運算，來使比較器的輸出轉化為小時計數器的輸入時鐘脈沖。小時計數器電路中也應該包含一個比較器，用以檢測當前值是否為12（電子鐘小時顯示為12進制），如果是，立即將小時計數器復位。

4.總結問題，共同研討。

在項目教學實施的過程中，教師在做到整體掌握、全程引導的同時，還要尊重學生的設計，協助學生解決遇到的難題。如學生在校時電路的設計中遇到了如下問題：校時電路的開關在接通和斷開時均存在抖動問題，使電路無法正常工作。這時學生在教師的鼓勵、引導下查閱資料，了解到常用的消除抖動的方法：軟實現（編程實現）、硬件實現。軟實現即處理器查詢或者監視開關的狀態，當開關在規定時間內沒有改變狀態時，即認為開關已經不再抖動。常用的硬件去抖動的方法有：（1）使用施密特觸發器電路；（2）使用CMOS555定時器；（3）基本RS鎖存器電路。利用施密特觸發器電路消除抖動時，應確保施密特觸發器的門限電壓盡可能小，以保證能被電容上的電壓觸發；當開關存在很多抖動時，最好的方法是采用CMOS555定時器構建單穩態電路來消除抖動。當開關按下時，555定時器可以輸出一個穩定的脈沖信號，代替開關來觸發實際；利用基本RS鎖存器電路，將鎖存器的S端接開關輸入，R端接應用電路，將開關的狀態鎖存，當操作完成后取消鎖存。學生可以分組，應用不同的方法消除抖動，比較去抖動的效果，確定最佳方案。學生通過查閱資料，不僅解決了設計中遇到的問題，同時也發散了思維，擴展了知識面。

5.時序仿真，實現目標。

學生通過原理圖設計，得到了秒脈沖信號、二十四進制計數器、六十進制計數器，通過仿真可以得到其時序圖，引導學生總結利用集成計數器芯片實現其他進制計數器的方法，最后通過級聯實現數字鐘的設計和仿真。每個小組實現項目設計后，教師應對學生作品進行評價，項目組負責人應向全班匯報并展示本組設計的作品，列舉在項目實施過程中遇到的問題及解決方案。

6.拓展項目，鼓勵創新。

在學生實現了項目任務時，教師可以引導學生進行項目的拓展，增強學生的靈活應用能力和創新能力。鼓勵學生進行討論，如現在市場上的電子鐘定時有何特點，學生自身對定時功能有何要求等。學生可以通過提方案、互相補充、多方面對比等探討過程，實現電子鐘個性化定時的設計。在這一過程中，學生不僅學會思維探索，而且提高了對知識的理解記憶，為課程學習打下了堅實基礎。不要局限于一套設計方案。在系統設計前，將學生分組，要求每組同學采用不同的方法達到設計目的。例如用數字電路設計一個閃爍式LED時序電路，在設計時序發生器時可以采用以下幾種方法：（1）555定時器；（2）慢時鐘；（3）快時鐘，通過計數器來分頻。

三、結語

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關鍵詞機電一體化技術應用

1機電一體化技術發展

機電一體化是機械、微電子、控制、計算機、信息處理等多學科的交叉融合，其發展和進步有賴于相關技術的進步與發展，其主要發展方向有數字化、智能化、模塊化、網絡化、人性化、微型化、集成化、帶源化和綠色化。

1.1數字化

微控制器及其發展奠定了機電產品數字化的基礎，如不斷發展的數控機床和機器人；而計算機網絡的迅速崛起，為數字化設計與制造鋪平了道路，如虛擬設計、計算機集成制造等。數字化要求機電一體化產品的軟件具有高可靠性、易操作性、可維護性、自診斷能力以及友好人機界面。數字化的實現將便于遠程操作、診斷和修復。

1.2智能化

即要求機電產品有一定的智能,使它具有類似人的邏輯思考、判斷推理、自主決策等能力。例如在CNC數控機床上增加人機對話功能，設置智能I/O接口和智能工藝數據庫，會給使用、操作和維護帶來極大的方便。隨著模糊控制、神經網絡、灰色理論、小波理論、混沌與分岔等人工智能技術的進步與發展，為機電一體化技術發展開辟了廣闊天地。

1.3模塊化

由于機電一體化產品種類和生產廠家繁多，研制和開發具有標準機械接口、動力接口、環境接口的機電一體化產品單元模塊是一項復雜而有前途的工作。如研制具有集減速、變頻調速電機一體的動力驅動單元；具有視覺、圖像處理、識別和測距等功能的電機一體控制單元等。這樣，在產品開發設計時，可以利用這些標準模塊化單元迅速開發出新的產品。

1.4網絡化

由于網絡的普及，基于網絡的各種遠程控制和監視技術方興未艾。而遠程控制的終端設備本身就是機電一體化產品，現場總線和局域網技術使家用電器網絡化成為可能，利用家庭網絡把各種家用電器連接成以計算機為中心的計算機集成家用電器系統，使人們在家里可充分享受各種高技術帶來的好處，因此，機電一體化產品無疑應朝網絡化方向發展。

1.5人性化

機電一體化產品的最終使用對象是人，如何給機電一體化產品賦予人的智能、情感和人性顯得愈來愈重要，機電一體化產品除了完善的性能外，還要求在色彩、造型等方面與環境相協調，使用這些產品，對人來說還是一種藝術享受，如家用機器人的最高境界就是人機一體化。

1.6微型化

微型化是精細加工技術發展的必然，也是提高效率的需要。微機電系統(MicroElectronicMechanicalSystems，簡稱MEMS)是指可批量制作的，集微型機構、微型傳感器、微型執行器以及信號處理和控制電路，直至接口、通信和電源等于一體的微型器件或系統。自1986年美國斯坦福大學研制出第一個醫用微探針，1988年美國加州大學Berkeley分校研制出第一個微電機以來，國內外在MEMS工藝、材料以及微觀機理研究方面取得了很大進展，開發出各種MEMS器件和系統，如各種微型傳感器（壓力傳感器、微加速度計、微觸覺傳感器），各種微構件（微膜、微粱、微探針、微連桿、微齒輪、微軸承、微泵、微彈簧以及微機器人等）。

1.7集成化

集成化既包含各種技術的相互滲透、相互融合和各種產品不同結構的優化與復合，又包含在生產過程中同時處理加工、裝配、檢測、管理等多種工序。為了實現多品種、小批量生產的自動化與高效率，應使系統具有更廣泛的柔性。首先可將系統分解為若干層次，使系統功能分散，并使各部分協調而又安全地運轉，然后再通過軟、硬件將各個層次有機地聯系起來，使其性能最優、功能最強。

1.8帶源化

是指機電一體化產品自身帶有能源，如太陽能電池、燃料電池和大容量電池。由于在許多場合無法使用電能，因而對于運動的機電一體化產品，自帶動力源具有獨特的好處。帶源化是機電一體化產品的發展方向之一。

1.9綠色化

科學技術的發展給人們的生活帶來巨大變化，在物質豐富的同時也帶來資源減少、生態環境惡化的后果。所以，人們呼喚保護環境，回歸自然，實現可持續發展，綠色產品概念在這種呼聲中應運而生。綠色產品是指低能耗、低材耗、低污染、舒適、協調而可再生利用的產品。在其設計、制造、使用和銷毀時應符合環保和人類健康的要求，機電一體化產品的綠色化主要是指在其使用時不污染生態環境，產品壽命結束時，產品可分解和再生利用。

2機電一體化技術在鋼鐵企業中應用

在鋼鐵企業中，機電一體化系統是以微處理機為核心，把微機、工控機、數據通訊、顯示裝置、儀表等技術有機的結合起來，采用組裝合并方式，為實現工程大系統的綜合一體化創造有力條件，增強系統控制精度、質量和可靠性。機電一體化技術在鋼鐵企業中主要應用于以下幾個方面：

2.1智能化控制技術(IC)

由于鋼鐵工業具有大型化、高速化和連續化的特點，傳統的控制技術遇到了難以克服的困難，因此非常有必要采用智能控制技術。智能控制技術主要包括專家系統、模糊控制和神經網絡等，智能控制技術廣泛應用于鋼鐵企業的產品設計、生產、控制、設備與產品質量診斷等各個方面，如高爐控制系統、電爐和連鑄車間、軋鋼系統、煉鋼———連鑄———軋鋼綜合調度系統、冷連軋等。

2.2分布式控制系統(DCS)

分布式控制系統采用一臺中央計算機指揮若干臺面向控制的現場測控計算機和智能控制單元。分布式控制系統可以是兩級的、三級的或更多級的。利用計算機對生產過程進行集中監視、操作、管理和分散控制。隨著測控技術的發展，分布式控制系統的功能越來越多。不僅可以實現生產過程控制，而且還可以實現在線最優化、生產過程實時調度、生產計劃統計管理功能，成為一種測、控、管一體化的綜合系統。DCS具有特點控制功能多樣化、操作簡便、系統可以擴展、維護方便、可靠性高等特點。DCS是監視集中控制分散，故障影響面小，而且系統具有連鎖保護功能，采用了系統故障人工手動控制操作措施，使系統可靠性高。分布式控制系統與集中型控制系統相比，其功能更強，具有更高的安全性。是當前大型機電一體化系統的主要潮流。

2.3開放式控制系統(OCS)

開放控制系統(OpenControlSystem)是目前計算機技術發展所引出的新的結構體系概念。“開放”意味著對一種標準的信息交換規程的共識和支持，按此標準設計的系統，可以實現不同廠家產品的兼容和互換，且資源共享。開放控制系統通過工業通信網絡使各種控制設備、管理計算機互聯，實現控制與經營、管理、決策的集成，通過現場總線使現場儀表與控制室的控制設備互聯，實現測量與控制一體化。

2.4計算機集成制造系統(CIMS)

鋼鐵企業的CIMS是將人與生產經營、生產管理以及過程控制連成一體，用以實現從原料進廠，生產加工到產品發貨的整個生產過程全局和過程一體化控制。目前鋼鐵企業已基本實現了過程自動化，但這種“自動化孤島”式的單機自動化缺乏信息資源的共享和生產過程的統一管理，難以適應現代鋼鐵生產的要求。未來鋼鐵企業競爭的焦點是多品種、小批量生產，質優價廉，及時交貨。為了提高生產率、節能降耗、減少人員及現有庫存，加速資金周轉，實現生產、經營、管理整體優化，關鍵就是加強管理，獲取必須的經濟效益，提高了企業的競爭力。美國、日本等一些大型鋼鐵企業在20世紀80年代已廣泛實現CIMS化。

2.5現場總線技術(FBT)

現場總線技術(FiedBusTechnology)是連接設置在現場的儀表與設置在控制室內的控制設備之間的數字式、雙向、多站通信鏈路。采用現場總線技術取代現行的信號傳輸技術(如4～20mA，DC直流傳輸)就能使更多的信息在智能化現場儀表裝置與更高一級的控制系統之間在共同的通信媒體上進行雙向傳送。通過現場總線連接可省去66%或更多的現場信號連接導線。現場總線的引入導致DCS的變革和新一代圍繞開放自動化系統的現場總線化儀表，如智能變送器、智能執行器、現場總線化檢測儀表、現場總線化PLC(ProgrammableLogicController)和現場就地控制站等的發展。

2.6交流傳動技術

傳動技術在鋼鐵工業中起作至關重要的作用。隨著電力電子技術和微電子技術的發展，交流調速技術的發展非常迅速。由于交流傳動的優越性，電氣傳動技術在不久的將來由交流傳動全面取代直流傳動，數字技術的發展，使復雜的矢量控制技術實用化得以實現，交流調速系統的調速性能已達到和超過直流調速水平。現在無論大容量電機或中小容量電機都可以使用同步電機或異步電機實現可逆平滑調速。交流傳動系統在軋鋼生產中一出現就受到用戶的歡迎，應用不斷擴大。

參考文獻

1楊自厚．人工智能技術及其在鋼鐵工業中的應用[J]．冶金自動化，1994（5）

2唐立新.鋼鐵工業CIMS特點和體系結構的研究[J]．冶金自動化，1996（4）

3唐懷斌．工業控制的進展與趨勢[J]．自動化與儀器儀表，1996（4）

4王俊普．智能控制[M]．合肥：中國科學技術大學出版社，1996

5林行辛．鋼鐵工業自動化的進展與展望[J]．河北冶金，1998（1）

篇7

摘要：感知無線電技術是在軟件無線電技術基礎上發展起來的一種新的智能無線通信技術，是軟件無線電技術的擴展，它使軟件無線電從預先定義協議的盲目執行者轉變成為無線電領域的智能。感知無線電雖具有獨特的優點，但技術并不成熟，本文對感知無線電的無線傳輸場景分析、信道狀態估計及其容量預測、功率控制和頻譜管理，無線電知識描述語言等關鍵問題進行了探討，希望能夠對相關工作的開展提供一些參考。

一、感知無線電的概念

感知無線電技術用以實現動態頻譜共享。通過檢測空中信號占用頻譜，通過探知無線環境中空閑頻譜資源，選擇可被自己利用頻率進行通信。租借系統通過采用感知無線電技術，實時跟蹤授權系統占用頻率狀況，隨時使用、釋放頻段，在保障授權系統通信前提下，與授權系統動態共享頻譜。采用頻譜檢測方式獲取頻譜信息可使感知無線電技術能適應無線環境頻譜使用狀況短期變化，高效利用頻譜，并且感知無線電技術不要求改造現有系統，對無線信道環境和用戶需求都將具有較好適應性。

感知無線電技術動態頻譜共享是自適應傳輸技術思想在頻譜分配領域的運用。自適應傳輸使無線通信系統數據傳輸適應信道傳輸能力的變化，通過提高數據傳輸速率來改善頻譜利用率。而感知無線電使無線通信系統占用的頻譜適應無線環境頻譜使用狀況的變化，通過增加共享同一頻段的系統數、用戶數來提高頻譜利用率。不管是自適應傳輸技術還是感知無線電技術，其思想的核心都是無線通信系統能自動地適應外界環境和自身需求的變化。

感知無線電思想可以推廣到移動通信其它層面。從低層到高層，要求未來移動通信系統能檢測系統各層參數與狀態，如鏈路質量、網絡拓撲、業務負載、甚至用戶需求，并能適應這些變化。從通信端到端，在存在重疊覆蓋多種無線電通信環境下，要求移動設備能夠在異構網絡間切換，實現包括終端、網絡和業務在內的端到端重配置。這也就是所謂的認知網絡(CognitiveNetwork)。

二、感知無線電關鍵技術分析

作為一種新的智能無線通信技術，感知無線電可以感知到周圍的環境特征，采用構建方法進行學習，通過相關描述語言與通信網絡智能交流，實時調整傳輸參數，使系統的無線規則與輸入的無線電激勵的變化相適應，以達到隨時隨地通信系統的高可靠性和頻譜利用的高效性。無線規則指一系列適合無線頻譜合理使用的射頻帶寬、空中接口、相關協議和空間時間模式的設置。感知無線電系統的重構能力很重要，該功能就是以軟件無線電作為平臺來實現的。重構功能是由軟件無線電實現，而感知無線電的其他任務是通過信號處理和機器學習的過程實現，其感知過程開始于無線電激勵的被動感應，以做出反應行為而終止，一個基本的感知周期要大致分為3個基本過程，分別是無線傳輸場景分析、信道狀態估計及其容量預測、功率控制和頻譜管理，它們的順序執行使感知無線電系統的感知功能得以實現。

2.1感知無線電技術與動態頻譜分配

未來移動通信系統滿足用戶需求的關鍵點是提高頻譜利用率。移動通信的發展使帶來了越來越嚴重的頻率短缺問題。解決頻率短缺大致有兩類方法，一是擴大可利用的頻率范圍，二是提高頻譜利用率。為增加可用頻率，移動通信系統的頻率已擴展至300GHZ。無線信道的路徑損耗是隨頻率升高而迅速增加的，所以頻率過高并不利于移動通信。因而，更加有效的方法是提高頻譜利用率。

提高頻譜利用率有三類途徑，改進通信設備的傳輸技術，優化網絡、提高組網能力。目前廣泛采用這兩種途徑，但是這兩種方法能夠獲得的頻潛利用率增益將越來越少。第三種提高頻譜利用率的途徑是改進頻譜分配方式。

目前國際上主要采用固定頻譜分配方式，一個頻段只分配給一個無線接入系統，不管分配的頻段是否被頻率牌照的所有者實際使用，其它無線接入系統不能占用該頻段。為提高頻譜利用率，可以將一些頻段分配給了多個系統，允許它們同時占有同一個頻段，甚至一些頻段可以開放為不需牌照的頻段，允許任意系統占用。盡管固定頻譜分配方式能夠改善系統干擾問題，但由于頻譜的授權系統并不是在任何地區的任何時刻都使用頻率，其頻譜利用率很低。而簡單地允許多個系統共享一個頻段，雖然優于獨占性的固定頻譜分配方式，但由于它對頻譜共享沒有加以必要的控制，一個系統占用頻率前并不知道該頻率是否正在被其它系統使用，從而導致了兩方面的問題。可見，如果僅僅是簡單地允許多個系統共享頻譜，而不避免系統間干擾，會制約頻譜利用率的提高，并且不能保證通信質量。為解決頻譜短缺與頻譜利用率低下的矛盾，可以考慮采用動態頻譜分配方式。允許多個系統共享同一頻段，各系統只在需要通信時才能占有頻段，通信結束就釋放頻段，而且必須控制系統間干擾，后接入的系統不能影響其它已有系統的通信。為與現有通信系統兼容，分配頻段上授權系統有使用頻譜的最高優先級，只要不影響授權系統通信，租借系統與授權系統動態共享頻譜。這種動態的頻譜共享包含時間與空間兩方面。在時間上，當授權系統不使用所分配的頻率時，租借系統可以占用頻率，但當授權系統重新占用頻率時，租借系統必須及時地歸還頻率。

2.2信道狀態估計及其容量預測

信道估計的結果可用來計算信道容量，用于控制發送端的信號能量，可使用香農法則計算信道容量C，但在感知無線電系統中并不直接在發送端傳輸C的信息，而是量化C，一定的量化率用于反饋發送端，量化比率是預先確定的，所以接收機接收的信息量要小于信道容量C。一般來說，無線系統的傳輸率是波動的，當其超出一定界限時，就會引起系統的不正常工作，這個界限決定了最大的傳輸比特率。

2.3功率控制和頻譜管理

2.3.1功率控制

在感知無線電通信系統中功率控制的實現以分布方式進行，以擴大系統工作范圍，提高接收機性能。控制發送端功率是感知無線電系統的關鍵技術之一。在多址接入的感知無線電信道環境中，主要采用協作機制方法，包括規則及協議和協作的Adhoc網絡兩方面內容。多用戶的感知無線電系統彼此協作工作，基于先進的頻譜管理功能，可以提高系統工作性能，支持更多用戶接入。

2.3.2動態頻譜管理

動態頻譜管理也稱為動態頻譜分配，具有實現系統頻譜高效利用的功能。在感知無線電系統中，頻譜管理的算法可這樣描述：基于頻譜空穴和功率控制器的輸出，選擇一種調制方式以適應時變的無線傳輸環境，使系統工作在可靠傳輸的狀態下。系統工作的可靠性可由信噪比差額(SNRgap)的大小確定。

2.4無線電知識描述語言

傳統的軟件無線電不能與網絡進行智能交流，因為沒有基于模式推理計劃能力和沒有相關描述語言。在以軟件無線電為發展平臺的感知無線電研究中，研究表示無線系統知識、計劃和所需語言是關鍵技術，無線電知識描述語言(RKRL)應運而生，它表示了無線規則、系統配置、軟件模塊、網絡傳送、用戶需求、應用環境等知識。

參考文獻：

何麗華，謝顯中，董雪濤，周通.感知無線電中的頻譜檢測技術[J].通信技術，2007，(05)

王軍，李少謙.認知無線電：原理、技術與發展趨勢[J].中興通訊技術，2007，(03)

譚學治，姜靖，孫洪劍.認知無線電的頻譜感知技術研究[J].信息安全與通信保密，2007，(03).

劉元，彭端，陳楚.認知無線電的關鍵技術和應用研究[J].通信技術，2007，(07)

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關鍵詞：電子技術；概念；現象；抽象；形象

電子中的概念是反映電子現象和過程的本質屬性的思維方式，是電子技術事實的抽象。它不僅是電子技術基礎理論知識的一個重要組成部分，也是構成電子技術規律和公式的理論基礎。論文百事通學生學習電子技術的過程，其實是在不斷地建立電子技術概念的過程。因此概念教學是學生學好電子技術的基礎，更是學好電子技術的關鍵。在實際教學中如何才能讓學生有效地掌握、理解并運用好高中電子技術概念呢，從實際教學的經驗中體會到，采用靈活多變的教學方式，激發學生的學習興趣，變抽象為形象，可以提高概念教學的效果。

一、聯系、聯想記憶法

電子技術中有很多抽象的概念，例如：電場、電力線，磁場、磁力線。電場、磁場看不到但卻實存在(可以利用實驗證明)，而電力線和磁力線不存在為了分析問題方便而畫出來的(可以看到)。利用電力線或磁力線的方向表示電場或磁場的方向，利用電力線或磁力線的疏密來表示電場或磁場的強弱。

半導體中載流子的運動也是如此：一般我們看不到，為了分析方便往往把空穴和自由電子畫出來。空穴帶正電荷，自由電子帶負電荷，主要靠空穴導電的半導體稱為空穴型半導體或P型半導體；主要靠自由電子導電的半導體稱為電子型半導體或稱為N型半導體。空穴通常用圓圈O表示，P去掉尾巴就是O；電子帶負電N就可以想成三個負號。通過總結空穴、電子，P型半導體、N型半導體就比較容易記了。

二、教學實驗演示法

電子技術是一門以實驗為基礎的學科，在進行概念教學時，演示實驗法是一種行之有效的教學方法，一個生動的演示實驗，可創設一種良好的電子技術環境，給學生提供鮮明具體的感性認識，再通過引導學生對現象特征的概括形成自己的概念。

如“整流”概念的教學，用直流電源和單向半波整流電路演示，讓學生體會到外加電源的正極接二極管的正極，電源的負極接二極管的負極，二極管受正電壓，二極管導通，電路中通過大的電流IF；反之外加電源的正極接二極管的負極，電源負極接二極管的正極，電路中幾乎無電流通過。從而揭示了二極管的單向導電性。

三、電教圖像剖析法

有些高中電子技術概念，無法實驗演示也無法從生活中體驗。如PN結的形成，空穴和電子的擴散運動、漂移運動等。可以用圖像、電教手段(如FLASH動畫)展示給學生觀看。電子技術圖像通過培養學生的直覺，從而培養學生的高層次的形象思維能力，建立起電子技術概念的情景；電教手段能以生動、形象、鮮明的動畫效果，模擬再現一些電子技術過程，學生通過觀看、思考，就會自覺地在頭腦中形成建立電子技術概念的情景。這種方法符合“從生動的直觀，到抽象的思維”的基本認識規律，是現代教學中提高概念教學效果的一種重要手段。

四、興趣引導法

興趣是最好的老師，實際生活，生產實踐及現代高科技中一些有趣的電子技術現象會吸引學生的注意力，激發學生的學習興趣，活躍學生的思維，提高學生的理解能力，有利于知識的掌握。

如對放大概念的認識，以門鈴的工作過程為例。可以先不加放大三極管時接好電源和音樂片，門鈴發聲，聲音很小只能在耳邊才能聽到；接著接好電源、音樂片，門鈴發聲，聲音比較大，整個班都可以聽到。使學生親身感受到門鈴發出聲響的明顯變化的現象。說明和分析什么是放大的概念，通過學生對“放大”現象切身的體會來理解掌握這一概念。利用振蕩電路組成的閃光燈電路即提高了學生的學習興趣，有利于學生對電路的分析對知識的掌握。

五、循序漸進法

循序漸進，通過復習舊知識引入新知識，是實際教學中常用的一種教學方法。通過復習已掌握的電子技術概念，并對此概念加以擴展，延伸，或使其內涵、外延發生變化從而得到新的概念。

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物探——地球物理勘探的簡稱，它是以地下巖土層（或地質體）的物性差異為基礎，通過儀器觀測自然或人工物理場的變化，確定地下地質體的空間展布范圍（大小、形狀、埋深等）并可測定巖土體的物性參數，達到解決地質問題的一種物理勘探方法。

按照勘探對象的不同，物探技術又分為三大分支，即石油物探、固體礦物探和水工環物探（簡稱工程物探），我們使用的為工程物探。

工程物探技術方法門類眾多，它們依據的原理和使用的儀器設備也各有不同，隨著科學技術的進步，物探技術的發展日趨成熟，而且新的方法技術不斷涌現，幾年前還認為無法解決的問題，幾年后由于某種新方法、新技術、新儀器的出現迎刃而解的實例是常見的。它是地質科學中一門新興的、十分活躍、發展很快的學科，它又是城市建設和水利電力巖土工程勘察的重要方法之一，在某種程度上講，它的應用與發展已成為衡量地質勘察現代化水平的重要標志。

下面介紹兩種實用的直流電法勘探技術——三維直流電法探測技術和巖土體電阻率測試技術，供廣大物探同仁工作時參考。

2三維直流電法探測技術

三維直流電法探測就是應用現有的直流電法儀器和勘探方法，在施工方法上優化改進，進行加密采樣數據以取得三維數據體，然后采取電阻率層析成像技術進行資料處理和成圖。該方法是傳統直流電法的三維化，可使勘探精度得到很大提高，在原有儀器設備條件下提高了傳統直流電法勘探的能力，但野外測試工作量較大，是以“時間換取空間上的高分辨率”。把它應用到工程與環境地球物理勘探中，不失為一種較理想的方法。三維直流電法勘探施工采取一次布極，多極距測量技術，通常采用的裝置形式有兩極裝置、單極——偶極裝置和偶極——偶極裝置等。

本文主要介紹兩極裝置形式，把供電電極B和測量電極N置于無窮遠處，在勘探區域布置m條測線，每條測線布置n個測點（電極），測網密度根據探測對象及其探測深度而定，在城市建設和水利電力工程勘測中，一般選取測線距L=2～10米、測點距D=2～5米即可滿足勘探要求。外業工作時將m×n個電極一次布置完畢（詳見圖1），其中單一測點（電極）的編號為aij（i=1，2，3……m；j=1，2，3……n）。

對于兩極裝置，理論上OB=∞，ON=∞，視電阻率計算公式為：

式中：ρs—視電祖率(Ω·m)；rAM—供電電極A與測量電極M之間的距離(m)；UAM—測量電極M的觀測電位(mV)；I—供電電極A的電流強度(mA)。

外業施工過程為：選擇a11點為供電點，逐點測量a12，a13，a14，…，a1j，…，a1n各點的電位和供電電流強度，代入(1)式可求得各測量點的視電阻率值。然后再以a12點為供電點，逐點測量a13，a14，a15，…，a1j，…，a1n各點的電位和供電電流強度，依此類推，直到供電點移到a1n-1點為止，即完成其中一條測線a1j的測試任務。其它測線a2j、a3j、a4j……amj的電位和供電電流強度測試按照上述方法和順序進行，便可獲得全測區內各測點不同電極距的視電阻率參數。

資料處理與解釋主要目的是便于研究勘查區內地電異常體的空間賦存規律和變化特征。一般程序為：由外業觀測數據分別繪制極距d=D，2D，3D，4D，5D，6D……米的視電阻率水平切片，再把它們按對應的水平位置并依電極距大小疊放在一起便可形成倒梯形的三維視電阻率圖，據此進行推斷解釋。根據試驗研究和工程實測結果得出：該法的勘探深度一般為(0.6～0.8)d。

圖2為文獻⑶在城市工程勘查中的應用實例：該測區由于地下人防工程充水、坍塌而呈現低阻電性特征。圖2⑴可以看出NE—SW向有一低阻條帶，根據本區地質特征和鉆孔資料可知，低阻帶為地下人防工程上部反映，埋深在1.4～1.6m左右，圖右下角的高阻為墻基影響造成；圖2⑵因完全充水，低阻帶電阻率較d=2m時低，埋深應在2.8～3.0m左右；圖2⑶的等值線形態與圖2⑵基本一致，為人防工程的完全充水部分，深度在4.2～4.4m左右；圖2⑷為人防工程基底反映，深度在5.6～6.0m左右。據以上分析，人防工程平面位置為圖2⑴虛線圈定區域，人防工程呈NE—SW走向貫穿勘探區域，深度在2～6m左右。據報道該測區解釋成果經開挖驗證完全符合客觀實際。

該法較傳統直流電法勘探具有信息量大、精度高的優點，在工程勘察中有較好的應用效果，同時又拓展了老式電法儀的應用范圍，延長了老式儀器的經濟使用壽命；但又具有施工量大的缺點，性價比決定其適合于小區域的工程勘察。

3巖土體電阻率測試技術

對巖土體電阻率的測試，可以采用多種方法。下面主要介紹直流電測深中的溫納裝置在巖土體電阻率測試中的具體應用。根據試驗研究和工程實測結果可知該法具有快速、準確地測定巖土體電阻率，并對不同巖性層劃分做出客觀解釋。

實際工作中，根據測試場地的大小，可選用對稱四極裝置或三極裝置進行測量。由于溫納裝置是等比裝置，且MN/AB=1/3，所以視電阻率與電位差及電流強度的關系式為：

式中：ρs—視電祖率(Ω·m)；UMN—測量電極MN觀測電位差(mV)；I—供電電極AB之間的電流強度(mA)；k為裝置系數：

由此可分別得到四極和三極的裝置系數：

(四極裝置適用)

(三極裝置適用)

在現場觀測過程中，將AB供電極距逐漸加大，以增加勘探深度，可以測得不同電極距下的視電阻率ρs。實用的供電極距及測量極距見表1。

表1供電極距和測量極距單位：m

AB

1.8

2.4

3.0

4.2

5.7

7.8

10.2

13.2

17.4

22.8

30

42

57

78

102

…

AB/2

0.9

1.2

1.5

2.1

2.85

3.9

5.1

6.6

8.7

11.4

15

21

28.5

39

51

…

MN

0.6

0.8

1.0

1.4

1.9

2.6

3.4

4.4

5.8

7.6

10

14

19

26

34

…

數據處理與解釋采用現場作圖的方式，可快速測定電阻率及劃分巖性層位。以MN為橫坐標，計算MN/ρs，并以MN/ρs為縱坐標，在雙對數坐標紙上繪制MN/ρs與MN的關系圖，詳見圖3。對圖中不同極距的測試值，找出不同深度、相同斜率的點，對這些點進行連線，使其均勻地分布在直線上或直線兩側。求直線段斜率的倒數，可獲得測點處各層的電阻率ρij。

式中：i為層位序號(i=1，2，3，…)；j為測深點編號(j=1，2，3，…)。對各測深點依次作圖解釋，可求得各測點處分層的電阻率值，對獲得的各層電阻率值進行數理統計，便可獲得地層的平均電阻率值。計算公式為：

其中：—第i巖性層平均電阻率值；ρij—第j測深點處第i巖性層計算電阻率值；n—測深點數。

根據下式確定標準差，以求得第i巖性層電阻率值的變化范圍±si。

物性層位的劃分可以采用計算機數值模擬計算、量板法或其它手工解釋方法，但由于對解釋結果的影響因素很多，例如不同時代不同成因的地層、巖性特征、地層傾角、構造特征等，使其垂直方向和水平方向上均存在較為復雜的變化，地下高阻或低阻屏蔽層的影響，實際地層的各向異性等等，都將對巖性層參數的解釋結果產生較大影響。由此可知該解釋只能是電性層參數，而不是所求目的地質層參數。因此地質層位的劃分尚需將電性層參數轉化為地質層參數，在實際工作中，必須進行層位厚度校正。具體做法是：首先在已知地層剖面處進行電測深（如鉆孔處），通過已知地層剖面確定校正系數，即確定AB/2極距與層位深度的關系。再通過已知地質剖面或鉆孔處的電測深數據作視電阻率擬斷面等值線圖，在視電阻率擬斷面等值線圖上劃分地層，用已知地層深度或鉆孔深度h與地質層面對應的AB/2對比，求取不同深度AB/2的校正系數λi：

(i=1，2，3，…)

實測工作時，可對每個鉆孔進行統計，求取深度校正系數的算術平均值。如在沒有鉆孔(或已知地層剖面)的測區，可采用工程類比法獲得，如采用鄰近地質條件相似地區的深度校正系數即可滿足工程需要。

據文獻⑷報道，他們的研究和工作過的測區，其極距與鉆孔對比的校正系數為0.66左右。而溫納裝置選取MN/AB=1/3，MN≈0.66(AB/2)，因此，以MN作橫坐標，以MN/ρs為縱坐標作圖，則不同斜率的直線交點處對應的橫坐標即為層位頂面的深度(見圖3)。

同樣，在不同的地區還可以AB/2作橫坐標，以(AB/2)/ρs作縱坐標，作雙對數坐標圖，用不同斜率的直線交點處對應的AB/2乘以校正系數，求取地質層位頂面的埋深。圖4為某變電站場地電阻率及層位劃分實際解釋應用圖(見文獻⑷)。該圖是以AB/2作橫坐標，以(AB/2)/ρs為縱坐標，作雙對數坐標圖。從圖中可以很好地劃分出4個層位并計算直線段斜率的倒數，獲得各層的電阻率值。依據實際經驗該方法對于電阻率相差不大的相鄰地層的劃分也有較好的地質效果。

該方法較傳統的解釋方法具有快速(可由記錄員現場繪圖取得解釋成果)、準確的特點，相對于傳統的解釋方法而言更適合工程物探在解決地層劃分和電阻率測試中的應用。另外，場地的巖土電阻率是工程設計接地裝置的一個重要參數。它的確定對電流盡快地散入大地，達到足夠小的接地電阻及接地裝置地下部分的合理布局起到十分重要的作用，它沿地層深度的變化規律是選擇接地裝置型式設計的主要依據。巖土中含水量和溫度的變化，對巖土體電阻率的影響較大。溫度降低，巖土電阻率增大；溫度升高，巖土電阻率變小。巖土濕度變小，電阻率增大；巖土濕度變大，電阻率變小。但巖土含水量增加較大時，巖土電阻率反而增加；另外，水的礦化度不同，對巖土電阻率的影響也是不一樣的。所以，如果條件允許，應在冬天干旱季節，對變電站場地的巖土電阻率進行測定，以獲取場地在一年四季中最大的電阻率，供設計接地裝置使用。

4結束語

以上較為詳細地介紹了三維直流電法探測技術、巖土體電阻率測試技術的現場施工方法、資料處理及其解釋的技術路線，由此可以看出，它們在城市建設和水利電力工程勘測中具有信息量大、準確、直觀、經濟、快速、便于分析等特點而具有廣泛的應用前景。

隨著電子和數據處理技術的發展，城市建設和水利電力工程物探技術也隨之提高和拓寬，許多新技術、新方法在生產實踐中顯示出強大的生命力而不斷的發展完善，應用范圍也不斷拓展；如地質雷達技術、面波勘探技術、電阻率層析成像和地震(聲波)CT技術等都在工程實踐中取得了良好地應用效果，發揮著愈來愈重要的作用；同樣，常規物探方法的應用范圍和應用領域以及數據處理技術也不斷進展和創新，在工程建設和實踐中發揮著不可替代的作用，取得了良好的經濟效益和社會效益。

參考文獻：

⑴傅良魁.電法勘探教程[M].北京.地質出版社，1990.

⑵MHLoke.Electricalimagingsurveysforenvironmentandengineeringstudies[EB/OL].2002，2.

⑶許新剛等.三維直流電法勘探在地下人防工程勘察中的應用[J].物探與化探，2004(2).

篇10

1.師資力量不足

專業課教師年輕化，教學和企業生產一線工作經驗不足。隨著近幾年來招生規模的擴大，學院引入了大量年輕教師，他們承擔了大部分的專業課程教學工作。這些年輕教師大部分是剛從普通高校畢業的研究生，他們均是從學科體系的教育模式下成長起來的，對于現代職業教育思想認識還不夠深刻，更缺乏企業生產一線工作經驗。也有一部分年輕教師是從企業引進的，但是他們在企業生產一線的工作時間都不長，仍然存在專業技術知識不足、實踐動手能力不強的問題。在學習領域課程的開發和教學過程當中，特別是對于學習情境的創設和開展，很多年輕教師顯得力不從心。

2.校企合作不夠深入

校企合作、工學結合是高職院校真正培養出高素質技能型人才的必由之路，這已經成為廣大高職院校的共識。雖然，在校企合作方面，學院近幾年來不斷健全了相關體制機制。但是，校企合作的深度也僅限于學生的企業參觀、生產實習、頂崗實習等活動，沒有完全深入日常的專業課教學、技能培養等方面。專業教師在學習領域課程開發過程中進行的崗位分析、工作過程分析、學習情境分析等活動，還僅限于理論分析層面，沒有落到實處。

3.學習資源匱乏、單一

學習資源包括實訓設備等硬件設施和教材等軟件資源，是學習領域課程開發和成功實施的基礎。對于硬件資源，一方面是學院經費不足，缺乏投入，另一方面是購買的硬件設備不能滿足學習領域課程改革的需要。對于軟件資源，專業教師缺乏編寫學習領域課程教材等資源的精力和經驗。

二、案例教學在”電子技術”學習領域課程開發中的應用

根據姜大源對德國職業教育學習領域的課程方案的研究，學習領域課程方案是范例指向的，因此放棄了學科系統的完整性。通過我們多年的教學改革實踐，根據學校自身硬件和軟件的實際，在”電子技術”課程教學中，設置了若干實用有效的電子制作案例，結合理實一體教學模式改革，進一步提高了”電子技術”課程的教學效果。現以電子信息工程技術專業為例，說明”電子技術”課程的開發思路。

1.確定課程的總體教學目標

首先通過行業企業調研等手段對本專業畢業生從事的崗位進行分析，分析出本專業畢業生的初始崗位為電子產品裝配操作員，目標崗位為電子產品生產線線長，發展崗位為電子產品生產車間主任。從而確定本專業的培養目標：主要面向電子產品制造企業，培養德、智、體、美全面發展，適應電子產品的裝配調試、質量檢驗、生產管理等生產、服務、管理第一線需要，具備相關專業知識和技能，有良好職業道德的高素質技術技能型人才。然后，分析”電子技術”課程的性質和任務：是本專業的專業基礎課程之一，其主要任務是培養學生掌握電子電路的識圖、分析和調試等知識與技能，為學生學習本專業有關后續課程和畢業后從事電子產品制造相關工作打下堅實的基礎。最后，”電子技術”課程的總體教學目標可以總結歸納如下：學生能夠根據電路圖完成典型電子產品的裝配、調試和故障檢修。對于高職學生，我們弱化了學生電子電路的設計能力，重點培養學生在今后工作中需要的電子技術應用能力。

2.明確課程的能力、知識和素質目標

根據學生職業崗位分析和專業課程體系的分工確定能力目標，例如：能識別常用電子元器件，并判斷其好壞；能選擇并使用常用電子測量儀器對電路進行測量；能讀懂簡單的電路原理圖，能繪制典型電子產品電路原理圖；能根據電路原理圖進行電路的搭接和元器件的焊接；能進行電子電路的測試、故障判斷和排故。根據“必須、夠用”的原則，突出知識為案例學習服務，為案例學習所用，確定知識目標，例如掌握二極管、三極管的伏安特性；掌握三極管基本放大電路各組成部件的作用；掌握常用邏輯門電路的邏輯功能；了解邏輯函數的化簡方法等。根據學生將來主要從事的崗位素質要求，確定素質目標，例如：在電子產品制作與調試過程中能夠按照設備、儀器的操作規程進行操作，愛護實訓設備；在工作過程中養成文明操作意識，能夠自覺保持工作環境的整潔；在分組工作過程中能團結協作、服從組長的安排等。

3.選擇課程的能力訓練案例

根據電子技術模擬和數字兩個模塊的內容，我們選取了兩大類八個案例，開展教學。第一類包括四個模擬電路案例，分別是：直流穩壓電源制作實例、晶體管放大器制作實例、函數信號發生器制作實例、擴音器制作實例；第二類包括四個數字電路案例，分別是：三人表決器制作實例、智力競賽搶答器制作實例、循環彩燈控制器制作實例、數字電子鐘制作實例。案例的選擇本著實用性和趣味性的原則，使學生在學習過程中既能學到今后工作中要用到的專業知識和技能，又能引起學生的學習興趣，調動學生的學習積極性。我們將電子技術原課程知識點以八個電子制作實例為依據進行解構與重構，打破學科體系下的知識結構，將各知識點整合、序化到各個案例中，在完成一個個電子制作實例過程中使學生掌握知識、鍛煉技能，實現教、學、做一體化。課程選取的能力訓練案例，以及每個案例所包含的知識點和技能點。

4.設置情境組織教學（以第一次課為例）

（1）課程導入

播放電視知識競賽視頻，引出并展示直流穩壓電源、擴音器、表決器、搶答器和數字電子鐘等產品實物，介紹電子技術的應用和產品特點。

（2）模擬知識競賽現場

設置情境：安全用電知識競賽，學生角色：選三名學生為裁判，選八名學生為競賽選手，其余學生為觀眾，教師角色：主持人。教師提問安全用電知識，八名學生通過搶答器進行搶答，三名裁判利用表決器對搶答成功的選手回答情況進行表決，每名選手的回答時間由數字電子鐘進行計時。通過這個過程，學生體驗電子產品的應用情況。

（3）學生分組觀察產品實物結構

教師提出問題：這些電子產品是怎么裝配并制作出來的呢？如果使用過程中出現故障該怎么解決？教師引導學生進行分組，組織學生分組觀察產品實物，并設置簡單故障讓學生嘗試排除。

（4）教師進行課程介紹

重點介紹學習目標（學了這門課我們能干什么？）：學生能夠根據電路圖完成典型電子產品的裝配、調試和故障檢修。介紹為何上這門課及對課程的認識，學生要知道課程在專業中的地位、作用以及前后課程的銜接，知道知識和技能在專業工作崗位中的重要性，課程目標，學習要求，課程內容的描述，學習安排，路線圖時間表，學習資源，學習情況的評價標準，學習方法（課堂及課外學習自我管理技巧，獲得好成績的技巧，常見的錯誤或誤解，特殊的學習策略），作業的形式，上交的期限，考試的次數、日期和形式。

（5）總結并布置作業

教師點評總結，布置課后作業：課后搜集三人表決器的裝配資料。

5.改革課程考核方案

課程的考核分為素質表現、能力培養和知識掌握三部分，在期末總評中分值所占比例為3：3：4。素質表現主要包括學生出勤、課堂參與和作業完成等日常學習素質表現情況。能力培養分為過程考核和期末測試，過程考核成績由每個項目結束后的學生自評、學生互評和教師評價組成；對于期末測試，從每個案例中選取一個典型工作任務構成實操試題庫，每個學生都要從試題庫中抽取一個題目進行實操測試。知識掌握分為單元測試和期末測試，在每個案例教學結束后要安排單元測試，通過抽簽的方式，每個小組選取一名學生對知識點進行測試，測試成績作為小組的集體成績；期末測試采用筆試的方式，主要測試學生對所學知識點的綜合應用能力。其中素質表現30分、能力培養過程考核10分、知識掌握單元測試10分在每個案例結束后均通過“考核評分表”進行考核評分，期末將所有案例的得分進行平均；能力培養期末考核20分、知識掌握期末考試30分在所有課程結束后進行考核評分。

三、結束語