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远程IO通信在大型矿用磨机上的应用

远程IO通信在大型矿用磨机上的应用
远程IO通信在大型矿用磨机上的应用

远程I/O通信在大型矿用磨机上的应用

吴永强1,王希娟2,高海燕1

(1.洛阳矿山机械工程设计研究院有限公司,河南洛阳 471039;

2.洛阳师范学院物理与电子信息学院,河南洛阳 471022)

摘要:文章以矿用球磨机电控系统为基础,对传统的控制系统结构与远程I/O通信系统进行比较,从而说明远程I/O通信在实际应用中的优越性。

关键词:球磨机;远程I/O;PLC;从站

The Application of Remote I/O Communications in Large

Mine Mill

WU Weng-qiang1,WANG Xi-juan2,GAO Hai-yan1

(1. Luoyang Mining Machinery Research Institute, Luoyang 471039, Henan, China; 2. School of Physical and

Electrical Information, Luoyang Normal University, Luoyang 471022, Henan, China)

Abstract: Based on the electronic control system of large ball mill, the paper compared with the structure of the traditional control system and the remote I/O communication systems, which can show the remote I/O communication systems is excellence in practical applications.

Key words :ball mill;remote I/O;PLC;slave station

1 引言

随着机技术和自动化控制技术的迅速发展,远程I/O通信在工业领域对传统的系统结构形成了挑战,并得到了广泛的应用。Φ7.32×11.28m双驱球磨机是我公司为中铁资源集团伊春鹿鸣矿业公司精心设计而打造出的新产品。该磨机控制系统采用AB(罗克韦尔)PLC和EtherNet/IP 远程I/O作为主要控制元件,对磨机的主轴承高低压润滑站、慢速驱动、磨机本体仪表等进行检测和控制。用HMI(人机界面)来作为人机对话设备,从而使设备的操作、控制、监示、报警、信息指示等更加简便更加完善,充分显示远程I/O与PLC之间的通讯的优越性、实用性、节约性。

2 传统的磨机电控部分系统组成

磨机低压电控系统包括主电机同步电机励磁柜、PLC控制柜、低压配电保护柜、慢驱控制箱、磨机现场就地操作箱、润滑站机旁操作箱、大小齿轮喷射润滑控制箱、气动离合器控制箱、测温电阻接线箱等。低压电控系统采用三相四线制电源AC 380/220V、50Hz。对于传统的设计理念来说,磨机控制系统主要包括以下几部分:上位机工控机、现场触摸屏、中间控制层PLC、现场执行层以及其它辅助设备控制箱等。系统所有信号都由PLC控制柜根据工艺操作流程进行统一接收和发送,所有信号线全部进入PLC控制柜I/O模块。其电控系统示意图如下所示

图1 磨机传统电控系统示意图

3 运用远程I/O系统的磨机电控系统组成

该控制系统主要由上位工控机、1756系列PLC(CPU 1756-L71)、1794系列远程I/O单元和现场控制测控信号组成。PLC不仅对外部输入的有关数字开关量、输入模拟量等信号进行逻辑运算、数据计算,使磨机按着规定的工艺操作流程完成主电机、空气离合器、慢速驱动装置、润滑站油泵等设备不同情况下的工作,而且是网络控制系统的主站,主要完成整个磨机电控系统的信号处理、数据运算,通信控制、系统管理等工作。一般IO采集卡件放在现场并且通过通讯手段和控制器交换数据。它介于传统DCS(控制器和IO离得很近都在控制室的机柜内)系统和FCS(控制功能全部下放到现场)系统之间的一种过渡形态。整个系统采用分布式远程I/O 控制方式,基于EtherNet/IP现场总线控制技术,利用PLC中央处理器的结构体系构建EtherNet/IP控制网络,系统的网络配置见图2所示。本地站为系统主站,根据磨机控制系统的要求,系统共配置了3个Remote I/O站,分别为远程I/O-1、I/O-2、I/O-3。远程I/O站与

本地主站之间通过EtherNet/IP网络来进行通讯。

图2 网络拓扑图

3.1 中间控制层部分硬件设计

中间控制层PLC采用AB公司 ControlLogix-5000系列可编程控制器来执行磨机的所有逻辑控制功能,ControlLogix具有先进的通讯能力和最新的I/O技术。CPU采用Controllogix5000系列1756-L71 CPU,此本地站设在磨机电气室内,主要负责与低压马达控制中心MCC、高压开关柜、液体电阻启动柜、同步电机励磁柜以及集控系统(DCS)之间的控制、保护和连锁的控制。本地站PLC配置如图3所示,由1个电源模块1756-PA72、1个CPU模块1756-L71、1个通讯模块1756-ENBT、1个通讯模块1756-DNB、2个数字量输入模块1756-IB32和1个数字量输出模块

1756-OB32组成。

图3 本地站PLC配置图

3.2 1#远程I/O站组成

磨机现场旁设有1#远程I/O站,负责同步电机、磨机主轴承、2个小齿轮轴承的压力、温

度、流量等模拟量参数的实时检测和控制,以及协调润滑站系统、喷射润滑装置、气动离合器、

给料小车等诸多辅助设备的控制和连锁。1#远程I/O站PLC配置如图4所示,由4个适配器模

块1794-AENT、2个4-20mA电流模块1794-IE12、3个热电阻模块1794-IRT8、1个数字量输入

模块1794-IB32和1个数字量输出模块1794-OB32组成。

图4 1#远程I/O站PLC配置图

3.3 2#远程I/O站组成

磨机主轴承润滑系统旁设有2#远程I/O站,用来连接润滑站的诸如液位、压差、限位开关、温度开关、接近开关等开关量信号,以及接收按钮、转换开关信号来实现本地单动控制和远程DCS集中自动控制。2#远程I/O站PLC配置如图4所示,由1个适配器模块1794-AENT、1个数字量输入模块1794-IB32和1个数字量输入输出模块1794-IB16XOB16组成。

图5 2#远程I/O站PLC配置图

3.4 3#远程I/O站组成

磨机慢速驱动装置旁设3#远程I/O站,用来采集慢驱减速器本体的油流和压差信号以及慢驱离合器液压站的检测信号,并实现现场就地启、停磨机慢速驱动电(正反向)、慢驱润滑电机和液压油泵电机以及打开/闭合慢驱离合操作功能。3#远程I/O站PLC配置与2#远程I/O站PLC 配置相同。

4 磨机控制系统运用远程I/O的优点

传统方案用PLC控制磨机电气系统,都采用集中式系统的模式。集中式控制以一台PLC为核心,所有现场传感器的输入信号、状态输入信号和输出控制信号都通过一一对应的线入/线出电缆传输,控制设备比较集中,易于管理,一次性投资小,但这种方式的缺点是:(1)可靠性依赖于一台PLC,一旦PLC或外围关键设备出现故障,就会影响整个系统的工作;(2)所需电缆较多,现场安装工作量大;(3)扩展性较差。运用远程I/O后,各个远程I/O站之间通过EtherNet/IP 网络进行通讯,EtherNet/IP采用最新技术的工业控制网络,满足了大吞吐量的实时控制要求,具有高效数据传送能力,而且可根据不同的工艺要求进行灵活扩展。通过网络连接,减少了电磁干扰造成数据错误的可能,并大大减少了现场仪表与总线的连接部件,从而大大降低了成本,简便了设备安装。

5 结论

通过对中铁资源集团伊春鹿鸣矿业公司Φ7.32×11.28m双驱球磨机控制系统设计并实际

实施,并与传统的设计方案进行比较,充分体现远程I/O的可靠性、可扩充性、经济性、适应性等特点,也为磨机控制系统的检修提供便利。

电磁场在科学技术中的应用

电磁场在科学技术中的应用 命题趋势 电磁场的问题历来是高考的热点,随着高中新课程计划的实施,高考改革的深化,这方面的问题依然是热门关注的焦点,往往以在科学技术中的应用的形式出现在问题的情景中,将其他信号转化成电信号的问题较多的会在选择题和填空题中出现;而用电磁场的作用力来控制运动的问题在各种题型中都可能出现,一般难度和分值也会大些,甚至作为压轴题。 知识概要 电磁场在科学技术中的应用,主要有两类,一类是利用电磁场的变化将其他信号转化为电信号,进而达到转化信息或自动控制的目的;另一类是利用电磁场对电荷或电流的作用,来控制其运动,使其平衡、加速、偏转或转动,已达到预定的目 密立根实验—电场力与重力实验速度选择器—电场力与洛伦兹力的平衡 直线加速器—电场的加速质谱仪—磁场偏转 示波管—电场的加速和偏转回旋加速器—电场加速、磁场偏转 电流表—安培力矩电视机显像管—电场加速、磁场偏转 电动机—安培力矩磁流体发电—电场力与洛伦兹力的平衡 霍尔效应—电场力与洛伦兹力作用 下的偏转与平衡磁流体发电机—电场力与洛伦兹力作用 下的偏转与平衡 【例题1】(2001年高考理综卷)如图是测量带电粒子质量的仪器工作原理示意图。设法使某有机化合物的气态分子导入图中所示的容器A中,使它受到电子束轰击,失去一个电子变成正一价的分子离子。分子离子从狭缝s1以很小的速度进入电压为U 的加速电场区(初速不计),加速后,再通过狭缝s2、s3射入磁感应强度为B的匀强磁场,方向垂直于磁场区的界面PQ。最后,分子离子打到感光片上,形成垂直于纸面而且平行于狭缝s3的细线。若测得细线到狭缝s3的距离为d,导出分子离子的质量m的表达式。 【例题2】如图为质谱仪原理示意图,电荷量为q、质 量为m的带正电的粒子从静止开始经过电势差为U的加速 电场后进入粒子速度选择器。选择器中存在相互垂直的匀 强电场和匀强磁场,匀强电场的场强为E、方向水平向右。 已知带电粒子能够沿直线穿过速度选择器,从G点垂直 MN进入偏转磁场,该偏转磁场是一个以直线MN为边界、 方向垂直纸面向外的匀强磁场。带电粒子经偏转磁场后, 最终到达照相底片的H点。可测量出G、H间的距离为l。 带电粒子的重力可忽略不计。求:(1)粒子从加速电场射 出时速度v的大小。(2)粒子速度选择器中匀强磁场的磁 感应强度B1的大小和方向。(3)偏转磁场的磁感应强度 B2的大小。 【例题3】质谱法是测定有机化合物分子结构的重 要方法,其特点之一是:用极少量(10-9g)的化合物 即可记录到它的质谱,从而得知有关分子结构的信 息以及化合物的准确分子量和分子式。质谱仪的大 致结构如图甲所示。图中G的作用是使样品气体分 子离子化或碎裂成离子,若离子均带一个单位电 荷,质量为m,初速度为零,离子在匀强磁场中运 动轨迹的半径为R,试根据上述内容回答下列问题: (1)在图中相应部位用“·”或“×”标明磁场的方向; (2)若在磁感应强度为B特斯拉时,记录仪记录到一个明显信号, 求与该信号对应的离子质荷比(m/e)。电源高压为U。 (3)某科技小组设想使质谱仪进一步小型化,你认为其研究方 向正确的是。 A.加大进气量 B.增大电子枪的发射功率 C.开发新型超强可变磁场材料 D.使用大规模集成电路,改造 电信号放大器 加速电场 速度选择器 偏转磁场 U G H M N + - +

电磁场在社会中的应用解读

电磁场在社会中的应用 麦克斯韦全面地总结了电磁学研究的全部成果,并在此基础上提出了“感生电场” 和“位移电流”的假说,建立了完整的电磁场理论体系,不仅科学地预言了电磁波的存在,而且揭示了光、电、磁现象的内在联系及统一性,完成了物理学的又一次大综合。他的理论成果为现代无线电电子工业奠定了理论基础。 麦克斯韦方程组是麦克斯韦建立的描述电场与磁场的四个方程。 方程组的微分形式,通常称为麦克斯韦方程。在麦克斯韦方程组中,电场和磁场已经成为一个不可分割的整体。该方程组系统而完整地概括了电磁场的基本规律,并预言了电磁波的存在。 麦克斯韦提出的涡旋电场和位移电流假说的核心思想是:变化的磁场可以激发涡旋电场,变化的电场可以激发涡旋磁场;电场和磁场不是彼此孤立的,它们相互联系、相互激发组成一个统一的电磁场。麦克斯韦进一步将电场和磁场的所有规律综合起来,建立了完整的电磁场理论体系。这个电磁场理论体系的核心就是麦克斯韦方程组。 麦克斯韦方程组在电磁学中的地位,如同牛顿运动定律在力学中的地位一样。以麦克斯韦方程组为核心的电磁理论,是经典物理学最引以自豪的成就之一。它所揭示出的电磁相互作用的完美统一,为物理学家树立了这样一种信念:物质的各种相互作用在更高层次上应该是统一的。另外,这个理论被广泛地应用到技术领域。 麦克斯韦方程组的积分形式如下: (1) (2) (3) (4) 上面四个方程可逐一说明如下:在电磁场中任一点处 (1)电位移的散度等于该点处自由电荷的体密度 ; (2)磁感强度的散度处处等于零。 (3)电场强度的旋度等于该点处磁感强度变化率的负值; (4)磁场强度的旋度等于该点处传导电流密度与位移电流密度的矢量和; 在麦克斯韦方程组中,电场和磁场已经成为一个不可分割的整体。该方程组系统而 完整地概括了电磁场的基本规律,并预言了电磁波的存在。 1 CDMA 技术 CDMA ,就是利用展频的通讯技术,因而可以减少手机之间的干扰,并且可以增加用 户的容量,而且手机的功率还可以做的比较低,不但可以使使用时间更长,更重要的是可以降低电磁波辐射对人的伤害。 CDMA 的带宽可以扩展较大,还可以传输影像呢,这是第三代手机为什么选用CDMA 的原因。就安全性能而言,CDMA 不但有良好的认证体制,更因为其传输的特性,用码来区分用户,防止被人盗听的能力大大地增强。 目前CDMA 系统正快速发展中。 Wideband CDMA(WCDMA)宽带码分多址传输技术,为IMT-2000的重要基础技术,将是第三代数字无线通信系统的标准之一。 1.1 CDMA 技术背景 CDMA 技术的出现源自于人类对更高质量无线通信的需求。第二次世界大战期间因战 争的需要而研究开发出CDMA 技术,其思想初衷是防止敌方对己方通讯的干扰,在战争期间广泛应用于军事抗干扰通信,后来由美国高通公司更新成为商用蜂窝电信技术。1995年,第一个CDMA 商用系统(被称为IS-95)运行之后,CDMA 技术理论上的诸多优势在实践中得到了检验,从而在北美、南美和亚洲等地得到了迅速推广和应用。全球许多国家和地区,包括中国大陆、中国香港、韩国、日本、美国都已建有CDMA 商用网络。 S d t D J s l d H c S )(??+=???S d t B l d H S S ????-=?dV S d D V V S ??=?ρ 0=??S S d B

电磁场与微波技术在日常生活中的应用

电磁场与微波技术在日常生活中的应用 学院:信息科学与工程学院 专业班级:电子0803班 姓名:叶琳琳 学号:20082722

电磁场与微波技术在日常生活中的应用 电磁场与微波技术在日常生活中的应用是非常广泛的,其应用大致体现在电磁起重机,磁悬浮列车小到电动机,指南针,扬声器,变压器,电磁炉,微波炉,以及微波技术在食品中的应用,微波加热,微波杀菌等等。 其中,电磁炉,微波炉,以及微波技术在食品工业中的应用等等。 电磁炉是厨具市场的一种新型灶具,它打破了传统的明火烹调方式采用磁场感应电流的加热原理,电磁炉是通过电子线路板组成部分产生交变磁场,当用含铁质锅具底部放置炉面时,锅具即切割交变磁力线而在锅具底部金属部分产生交变的电流,涡流使锅具铁分子高速无规则运动,分子互相碰撞、摩擦而产生热能,使器具本身自行高速发热,用来加热和烹饪食物,从而达到煮食的目的。具有升温快、热效率高、无明火、无烟尘、无有害气体、对周围环境不产生热辐射、体积小巧、安全性好和外观美观等优点,能完成家庭的绝大多数烹饪任务。电磁炉的优势首先表现在它的热效率极高。作为倡导"绿色厨房文化"的高科技产品,电磁炉的应用原理是电流通过线圈产生磁场,磁场内的磁力线通过含铁物质的底部时,促使铁分子高速运动,产生无数小涡流,因此热效率高,鉴于电磁炉的种种优点,现在大量使用。 电磁炉的优势首先表现在它的热效率极高。作为倡导"绿色厨房文化"的高科技产品,电磁炉的应用原理是电流通过线圈产生磁场,磁场内的磁力线通过含铁物质(铁锅、不锈钢锅、搪瓷锅等)的底部时,促使铁分子高速运动,产生无数小涡流,因此热效率高。相比之下,传统炉具,如电热炉、石油气炉、煤气炉及电饭锅的加热原理是先烧红器皿底部直接加热锅内食物,另有部分热耗用在燃烧空气,热效率在40%-70%之间,热能耗量大、煮食慢。而电磁炉的热效率普遍高于80%,连盟电磁炉热效率能够达到93%。用传统炉灶明火烧开一壶水需要9分钟,而放到电磁炉上则只需2~3分钟,大大节省了能源。连盟电磁炉不受锅具种类和大小的左右,独有的热能强力制御开发, 2200W的电磁炉产生的极高的热值相当于4800 KCAL/m3的煤气炉发出的高火力。 微波炉是利用了微波是一种电磁波,其能量比通常的无线电波大得多。微波一碰到金属就发生反射,金属根本没有办法吸收或传导它。微波可以穿过玻璃、陶瓷、塑料等绝缘材料,但不会消耗能量;而含有水分的食物,微波不但不能透过,其能量反而会被吸收。微波炉正是利用微波的这些特性制作的。微波炉的外壳用不锈钢等金属材料制成,可以阻挡微波从炉内逃出,以免影响人们的身体健康。装食物的容器则用绝缘材料制成。微波炉的心脏是磁控管。这个叫磁控管的电子管是个微波发生器,它能产生每秒钟振动频率为24.5亿次的微波。这种肉眼看不见的微波,能穿透食物达5cm深,并使食物中的水分子也随之运动,剧烈的运动产生了大量的热能,食物就会被煮熟了,这就是微波炉加热的原理。用普通炉灶煮食物时,热量总是从食物外部逐渐进入食物内部的。而用微波炉烹饪,热量则是直接深入食物内部,所以烹饪速度比其它炉灶快4至10倍,热效率高达80%以上。微波炉由于烹饪的时间很短,进而能很好地保持食物中的维生素和天然风味,满足人们的需求。 微波技术在食品行业中的应用也是相当的广泛。鉴于微波具有加热迅速、均匀、节能高效、防霉保鲜、可连续生产、安全无害、设备占地面积小、改善劳动条件等优点,已被广泛应引用于粉状、颗粒、片状等各种食品、营养品、调味品、

职高物理复习专题讲析——考点12 电磁场在科学技术中的应用

职高物理复习专题讲析 考点12 电磁场在科学技术中的应用 命题趋势 电磁场的问题历来是高考的热点,随着高中新课程计划的实施,高考改革的深化,这方面的问题依然是热门关注的焦点,往往以在科学技术中的应用的形式出现在问题的情景中,这几年在理科综合能力测试中更是如此。2000年理科综合考霍尔效应,占16分;2001年理科综合考卷电磁流量计(6分)、质谱仪(14分),占20分;2002年、2003年也均有此类考题。每年都考,且分值均较高。 将其他信号转化成电信号的问题较多的会在选择题和填空题中出现;而用电磁场的作用力来控制运动的问题在各种题型中都可能出现,一般难度和分值也会大些,甚至作为压轴题。知识概要 电磁场在科学技术中的应用,主要有两类,一类是利用电磁场的变化将其他信号转化为电信号,进而达到转化信息或自动控制的目的;另一类是利用电磁场对电荷或电流的作用, 讨论与电磁场 先应通过分析将其 提炼成纯粹的物理 问题,然后用解决物 理问题的方法进行 分析。这里较多的是 用分析力学问题的 方法;对于带电粒子 在磁场中的运动,还 特别应注意运用几 何知识寻找关系。 解决实际问题的一般过程: 点拨解疑

【例题1】(2001年高考理综卷)图1是测量带电粒子质量的仪器工作原理示意图。设法使某有机化合物的气态分子导入图中所示的容器A 中,使它受到电子束轰击,失去一个电子变成正一价的分子离子。分子离子从狭缝s 1以很小的速度进入电压为U 的加速电场区(初速不计),加速后,再通过狭缝s 2、s 3射入磁感应强度为B 的匀强磁场,方向垂直于磁场区的界面PQ 。最后,分子离子打到感光片上,形成垂直于纸面而且平行于狭缝s 3的细线。若测得细线到狭缝s 3的距离为d (1)导出分子离子的质量m 的表达式。 (2)根据分子离子的质量数M 可用推测有机化合物的结构简式。若某种含C 、H 和卤素的化合物的M 为48,写出其结构简式。 (3)现有某种含C 、H 和卤素的化合物,测得两个M 值,分别为64和66。试说明原因,并写出它们的结构简式。 【点拨解疑】(1)为测定分子离子的质量,该装置用已知的电场和磁场控制其运动,实际的运动现象应能反映分子离子的质量。这里先是电场的加速作用,后是磁场的偏转作用,分别讨论这两个运动应能得到答案。 以m 、q 表示离子的质量电量,以v 表示离子从狭缝s 2射出时的速度,由功能关系可得 qU mv =22 1 ① 射入磁场后,在洛仑兹力作用下做圆周运动,由牛顿定律可得 R v m qvB 2 = ② 式中R 为圆的半径。感光片上的细黑线到s 3缝的距离 d =2R ③ 解得 U d qB m 82 2= ④ (2)CH 3CH 2F (3)从M 的数值判断该化合物不可能含Br 而只可能含Cl ,又因为Cl 存在两个含量较多的同位素,即35Cl 和37 Cl ,所以测得题设含C 、H 和卤素的某有机化合物有两个M 值,其对应的分子结构简式为CH 3CH 235Cl M =64;CH 3CH 237Cl M =66 【例题2】(2000年高考理综卷)如图2所示,厚度为h 、宽为d 的导体板放在垂直于它的磁感应强度为B 的均匀磁场中,当电流通过导体板时,在导体板的上侧面A 和下侧面A ′之间会产生电势差,这种现象称为霍尔效应。实验表明,当磁场不太强时电势差U ,电流I

电磁场数值计算方法的发展及应用

电磁场数值计算方法地发展及应用 专业:电气工程 姓名:毛煜杰 学号: 一、电磁场数值计算方法产生和发展地必然性 麦克斯韦尔通过对以往科学家们对电磁现象研究地总结,认为原来地研究工作缺乏严格地数学形式,并认为应把电流地规律与电场和磁场地规律统一起来.为此,他引入了位移电流和涡旋场地概念,于年提出了电磁场普遍规律地数学描述—电磁场基本方程组,即麦克斯韦尔方程组.它定量地刻画了电磁场地转化和电磁波地传播规律.麦克斯韦尔地理论奠定了经典地电磁场理论,揭示了电、磁和光地统一性.资料个人收集整理,勿做商业用途 但是,在电磁场计算地方法中,诸如直接求解场地基本方程—拉普拉斯方程和泊松方程地方法、镜象法、复变函数法以及其它种种解析方法,其应用甚为局限,基本上不能用于求解边界情况复杂地、三维空间地实际问题.至于图解法又欠准确.因此,这些电磁场地计算方法在较复杂地电磁系统地设计计算中,实际上长期未能得到有效地采用.于是,人们开始采用磁路地计算方法,在相当长地时期内它可以说是唯一实用地方法.它地依据是磁系统中磁通绝大部分是沿着以铁磁材料为主体地“路径”—磁路“流通”.这种计算方法与电路地解法极其相似,易于掌握和理解,并得以沿用至今.然而,众所周知,对于磁通是无绝缘体可言地,所以磁路实际上是一种分布参数性质地“路”.为了将磁路逼近实际情况,当磁系统结构复杂、铁磁材料饱和时,其计算十分复杂.资料个人收集整理,勿做商业用途 现代工业地飞速发展使得电器产品地结构越来越复杂,特殊使用场合越来趁多.电机和变压器地单机容量越来越大,现代超导电机和磁流体发电机必须用场地观点和方法去解决设计问题.由于现代物理学地发展,许多高精度地电磁铁、波导管和谐振腔应用到有关设备中,它们不仅要赋与带电粒子能量,并且要有特殊地型场去控制带电粒子地轨迹.这些都对电磁系统地设计和制造提出了新地要求,传统地分析计算方法越来越感到不足,这就促使人们发展经典地电磁场理论,促使人们用场地观点、数值计算地方法进行定量研究.资料个人收集整理,勿做商业用途 电子计算机地出现为数值计算方法地迅速发展创造了必不可少地条件.即使采用“路”地方法来计算,由于计算速度地加快和新地算法地应用,不仅使得计算精度得到了很大地提高,而且使得工程设计人员能从繁重地计算工作中解脱出来.从“场”地计算方面来看,由于很多求解偏微分方程地数值方法,诸如有限差分法、有限元法、积分方程法等等地运用,使得大量工程电磁场问题有可能利用数值计算地方法获得符合工程精度要求地解答,它使电磁系纯地设计计算地面貌焕然一新.电磁场地各种数值计算方法正是在计算机地发展、计算数学地前进和工程实际问题不断地提出地情况下取得一系列进展地.资料个人收集整理,勿做商业用途 二、电磁场数值计算方法地发展历史 电磁场数值计算已发展了许多方法,主要可分为积分法(积分方程法、边界积分法和边界元法)、微分法(有限差分法、有限元法和网络图论法等)及微分积分法地混合法.资料个人收集整理,勿做商业用途 年,利用向量位,采用有限差分法离散,求解了二维非线性磁场问题.随后和用该程序设计了同步加速器磁铁,并把它发展成为软件包.此后,采用有限差分法计算线性和非线性二维场地程序如雨后春笋般地在美国和西欧出现.有限差分法不仅能求解均匀线性媒质中地位场,还能解决非线性媒质中地场;它不仅能求解恒定场和似稳场,还能求解时变场.在边值问题地数位方法中,此法是相当简便地.在计算机存储容量许可地情况下,采取较精细地网格,使离散化模型较精确地逼近真实问题,可以获得足够精度地数值解.但是, 当场城几何特

带电粒子在电磁场中运动的科技应用

带电粒子在电磁场中运动的科技应用 新课程教材在习题的选择上突出“一道好习题,就是一个科学问题”的理念,强调“应多选择有实际背景或以真实的生活现象为依据的问题,即训练学生的科学思维能力,又联系科学、生产和生活的实际”。带电粒子在电磁场中运动的问题,既源于教材,是教材中的例题、习题或其他栏目,又是历年来是高考的热点。为此,笔者撰写此文,望引起考生对现代科学、技术、社会(STS)的关注,笔者预测在2011年的高考中仍会出现带电粒子在电磁场中运动的试题,愿对考生有所助益。 一、源于教材 带电粒子在电磁场中运动的科技应用主要有两类,一类是利用电磁场的变化将其他信号转化为电信号,进而达到转化信息或自动控制的目的;另一类是利用电磁场对电荷或电流的作用,来控制其运动,使其平衡、加速、偏转或转动,以达到预定的目的。如下表中的各种类型。 二、科技应用赏析 纵观近几年的高考试题,常常以加速器、示波管、质谱仪、速度选择器为背景,结合最新的现代科技知识与情景,考查带电粒子在电场中的加速、偏转和在磁场中的偏转。 1.加速器

带电粒子在电场中加速的科技应用主要是加速器。加速加速器直线加速器、回旋加速器、电子感应加速器有三种,在高考试题中,直线加速器往往不单独命题,常常与磁偏转和回旋加速器结合起来,考查单一问题的多过程问题;回旋加速器有时单独命题,也常常与直线加速器结合起来命题,如卷2008年第25题、2010年第25题的计算题就是这样命题的;而电子感应加速器还未考查,笔者提醒敬请关注。 例1.(08·)1930年劳伦斯制成了世界上第一台回旋加速器,其原理如图1所示,这台加速器由两个铜质D形盒D1、D2构成,其间留有空隙,下列说确的是() A.离子由加速器的中心附近进入加速器 B.离子由加速器的边缘进入加速器 C.离子从磁场中获得能量 D.离子从电场中获得能量 答案:AD 解析:离子由加速器的中心附近进入加速器,在电场中加速获得能量,在磁场中偏转时,洛伦兹力不做功,能量不变,由于进入磁场的速度越来越大,所以转动的半径也越来越大,故选项AD正确。 例2.电子感应加速器工作原理如图2所示(上图为侧视图、下图为真空室的俯视图),它主要有上、下电磁铁磁极和环形真空室组成。当电磁铁绕组通以交变电流时,产生交变磁场,穿过真空盒所包围的区域的磁通量随时间变化,这时真空盒空间就产生感应涡旋电场。电子将在涡旋电场作用下得到加速。

矿用磨机传动齿轮强度校核及材料选用

矿用磨机传动齿轮强度校核及材料选用 矿用磨机是选矿厂的主要设备,传动齿轮作为磨机的主要零件,其使用寿命直接影响着设备的性能和运行效率。文章介绍了开式齿轮的强度校核理论及常用材料。 标签:矿用磨机;齿轮;强度校核;材料选用 磨机是用于破碎之后,选别之前,将一定粒度的矿石或其他物料磨制成工艺所需粒度的粉磨设备,广泛应用于黑色金属和有色金属选矿、化工、电力、建材、环保脱硫等行业。根据筒体内研磨介质可分为球磨机、棒磨机、自磨机和半自磨机。根据传动形式可分为齿轮传动、中心传动及环形电机驱动。近年来,随着国民经济的持续快速增长,矿产资源和矿产品的需求越来越大,加之提高生产效率以及节能减排的要求,矿用磨机向着大型化、巨型化和自动化的方向快速发展,双边驱动齿轮磨机的装机功率已达17000kW。 1 传动齿轮强度校核理论概述 矿用磨机的传动齿轮作为磨机关键部件,合理的确定其参数,对提高其使用寿命、提高磨机运转率及减少磨机维修费用有很重要的作用,能取得良好的社会效益和经济效益。矿用磨机的工作环境比较恶劣,虽然磨机的大小齿轮都有罩子,但密闭不良,因而它属于开式齿轮传动。目前,国内机械设计手册或齿轮手册中对于大型重载开式齿轮传动缺乏有针对性计算指导,一般仅校核其弯曲强度。美国AGMA组织经过30 多年、三个版本的更新与改进,针对圆柱筒体磨机开式齿轮承载能力计算形成了完善的计算体系,能够为磨机大型开式齿轮传动的设计提供完整、可靠的理论依据,其最新的公制版标准为ANSI/AGMA 6114-A06。与GB/ISO标准将实际接触、弯曲应力作为计算对象与许用接触、弯曲应力对应进行比较不同,在AGMA6114-A06 标准中,分别计算大、小齿轮的许用接触功率和许用弯曲功率,得到四个许用功率值,取最小值作为齿轮副的许用传递功率。比较许用传递功率与实际驱动功率值,当实际驱动功率小于许用传递功率时,说明当前设计参数下的齿轮副能够传递当前的驱动功率,否则设计参数需要进行调整。 在AGMA6114-A06中,大、小齿轮的许用接触功率计算式为: 下标1表示小齿轮,下标2表示大齿轮,CSF接触强度服务系数,KSF弯曲强度服务系数。对于球磨机、自磨机和半自磨机,CSF取值 1.5/1.75(功率>3350kW),KSF取值2.5;对于棒磨机,CSF取值1.65/1.75(功率>3350kW),KSF取值2.6。AGMA6114-A06 标准计算过程参数较多,为便于工程应用,我们基于Matlab平台,编制GUI界面校核软件,如图1。 2 常用齿轮材料选用

电磁场理论发展历史及其在现代科技中的应用

电磁场理论发展历史及其在现代科技中的应用 摘要:电磁场理论在现代科技中有着广泛的应用。现代电子技术如通讯、广播、导航、雷达、遥感、测控、嗲面子对抗、电子仪器和测量系统,都离不开电磁场的发射,控制、传播和接收;从工业自动化到地质勘测,从电力、交通等工业农业到医疗卫生等国民经济领域,几乎全都涉及到电磁场理论的应用。不仅如此,电磁学一直是,将来仍是新兴科学的孕育点。在本文中主要介绍电磁场理论发现和发展的历史以及在现代科技中的也应用。 关键词:电磁学电磁场理论现代科技 对电磁场现象的研究是从十六世纪下半叶英国伊莉莎白女王的试医官吉尔伯特开始,然而他的研究方法很原始,基本上是定性地对现象的总结。对电磁场的近代研究是从十八世纪的卡文迪许、库伦开始,他们开创了用测量仪器对电磁场现象做定量的规律,引起了电磁场从定性到定量的飞跃。 库仑定律的建立基于英国科学家卡文迪许在1772年做的一个一个电学实验,他用一个金属球壳使之带电,发现电荷全部分布在球壳的外表面,球腔中任何一点都没有电的作用。库伦定律揭示了电荷间的静电作用力与它们之间的距离平方成反比。安培在假设了两个电流元之间的相互作用力沿着它们的连线之间的作用力正比于它们的长度和电流强度,而与它们之间的距离的平方成反比的公式,即提出了著名的安培环路定理。基于这与牛顿万有引力定律十分类似,.泊松、.高斯等人仿照引力理论,对电磁现象也引入了各种场矢量,如电场强度、电通量密度(电位移矢量)、磁场强度、磁通密度等,并将这些量表示为空间坐标的函数。但是当时对这些量仅是为了描述方便而提出的数学手段,实际上认为电荷之间或电流之间的物理作用是超距作用。 直到M.法拉第,他认为场是真实的物理存在,电力或磁力是经过场中的力线逐步传递的,最终才作用到电荷或电流上。他在1831年发现了著名的电磁感应定律,并用磁力线的模型对定律成功地进行了阐述,但是电磁感应定律的确认是在1851年,这一过程花了20年。1846年,M.法拉第还提出了光波是力线振动的设想,为以后麦克斯韦从数学上建立电磁场理论奠定了基础。.麦克斯韦继承并发展了法拉第的这些思想,仿照流体力学中的方法,采用严格的数学形式,将电

电磁场与电磁波及实际应用

电磁波在军事,生活中的应用 安徽大学社会与政治学院,安徽合肥 230039 摘要:伴随着电子化,信息化的迅猛发展,电磁波作为信息传播的重要载体,已经渗入生活的各个方面,电子产品已越来越广泛应用于国民经济及家庭生活的各个领域,如电视,电话,微博通讯,在工业,农业和日常生活中也得到广泛应用,利用电磁波在不同介质中的传播规律,人们可以用它来进行矿产资源的勘探和地震的预报。同时在军事方面也有许多重要的应用,如雷达,电磁炮等。 无论军事还是民用,信息的产生,传递,接收和处理都要以电磁波作为载体。为此我主要从通信,生活和军事领域三个方面讨论电磁波的实际应用。 关键词:移动通信定位系统射频武器单脉冲相控阵 1 通信领域 电磁场与电磁波的应用贯穿于整个移动通信技术,20世纪20年代,现代移动通信技术开始发展。20年代至40年代是现代移动通信的起步阶段。这一时期的系统主要是依赖第一代移动通信技术,采用的是模拟技术和频分多址(FDMA)技术。第二代移动通信主要采用的是数字的时分多址(TDMA)技术和码分多址(COMA)技术,频谱利用率高,可大大提高系统容量,能提供数字化的语言业务及低速数据业务。目前正在迅速发展的是第三代移动通信技术,它是将高速移动接入和基于互联网协议的服务结合起来,提高无线频率的利用效率,实现高速数据传输和宽带多媒体服务,提供全球覆盖,实现有线和无线以及不同无线网络之间业务的无缝连接,满足多媒体业务的要求。3G系统仍然无法满足未来的多媒体通信的需求,未来的移动通信系统是第四代移动通信系统。它是宽带接入和分布网络,具有更高的无线频率使用效率,且具有更好的抗信号衰落性能,具有不同频率间的自动切换能力。 1.1微波通信 微波通信是指利用微波频率用作载波携带信息,通过无线电波进行中继接力的通信方式。微波是指频率为300MHz~300GHz的电磁波。微波的波长很短,绕过障碍物而传播的尺度很小,这就决定微波通信只能采取中继接力方式,大约50km 就必须设一个微波中继站。较大的通信系统需要建设非常多的中继站,这也限制了它的使用。 1.2卫星通信 卫星通信是利用人造地球卫星作为中继站,转发或反射无线电波,在两个或多个地球站之间进行通信。地球站是设在地球表面,包括地面、海洋和大气中的通信站。实际上卫星通信可以看作是利用微波频率,把通信卫星作为中继站而进行的一种特殊的微波中继通信。卫星通信工作频段与微波通信相同。目前民用通信卫星使用同步工作方式,称为同步卫星通信系统。从地面上看,这颗卫星永远像挂在天空不动,因此同步卫星也称为“静止卫星”。 1.3光纤通信 以光作载波的通信方式即是光通信。因为光的频率很高,因此利用光通信会有更大的通信容量。但是光在大气中受到的影响因素非常多,如大气中水蒸气尘埃、恶劣天气的影响。另外还受到激光束本身的影响,如激光束非常细小给光学

矿用磨机设备的监造

龙源期刊网 https://www.wendangku.net/doc/f08300331.html, 矿用磨机设备的监造 作者:魏玉峰路全龙 来源:《城市建设理论研究》2012年第28期 摘要:本文介绍了矿用大型机械设备球磨机主要部件的生产监造过程。系统地阐述了球磨机主要机械部件,从零部件的铸造、加工,到热处理,再到装配和试验的监造过程,着重提出了球磨机生产过程中,质量控制和检验时需要多加注意的环节。 关键词:球磨机生产监造过程质量控制检验 中图分类号:G267 文献标识码:A 文章编号: 1 工程概况 中澳铁矿项目(The SINO IRON Project)是中国在澳大利亚资源业最大的投资项目之一,也是正在澳大利亚建设的最大的磁铁矿开采和选矿项目。项目选矿区所用的磨机设备由中信重工供应,而磨机生产的监造工作由二十冶西澳项目部(MCC20M)负责。项目所用的磨机设备含Φ12.2×11m(筒体内径×筒体长度)自磨机、Φ7.9×13.6m(筒体内径×筒体长度)球磨机, 均为当时全球最大的磨机,其设计、生产制造存在困难。本文主要对球磨机的监造工作作扼要的介绍。 图1球磨机的厂内试车情景图2自磨机起运前装配情景 2 监造准备工作 2.1 学习合同 (1)学习项目监制合同中的内容,明确监制范围及责任义务。 (2)查看球磨机供货合同,掌握供货范围、交货期等。其中,球磨机主要供货范围:给料部(进料溜槽、进料溜槽液压泵站);筒体部(中空轴、端盖、筒体、衬板等);轴承部(静压滑履轴承、主轴承润滑系统);地基部(地脚螺栓、安装底板);传动系统(大齿轮、齿轮轴、减速机和润滑站、高低速联轴器、慢速驱动、绕线电机及润滑站等);排料部(排料筒筛);辅助系统(顶起系统、用于安装时将磨机浮起的临时润滑系统等)。 2.2 索要监造需要的文件 (1)项目上的特殊要求、技术规范等文件; (2)经各方认可的磨机设计制造图纸。包含总图、部件图、装配图等;

电磁场与电磁波在生活中的应用

电磁场与电磁波在生活中的应用

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电磁场与电磁波在生活中的应用 黄瑞 2013050201021 【摘要】:磁是人类生存的要素之一。地球本身就是一个磁场,由于地球自身运动导致的两极缩短、赤道拉长、冰川融化、海平面上升等原因,地球的磁场强度正逐渐衰减。外加高楼林立、高压电网增多,人为地对地球磁力线造成干扰和破坏。所以,现在地球的磁场强度只有500年前的50%了,许多人出现种种缺磁症状。科学家研究证实,远离地球的宇航员在太空中所患的“太空综合症’就是因缺磁而造成的。由此可见磁对于生命的重要性。磁场疗法,又称“磁疗法”“磁穴疗法”是让磁场作用于人体一定部位或穴位,使磁力线透入人体组织深处,以治疗疾病的一种方法。磁疗的作用机制是加速细胞的复活更新,增强血细胞的生命力,净化血液,改善微循环,纠正内分泌的失调和紊乱,调节肌体生理功能的阴阳平衡。 【关键词】:磁疗磁疗保健生物电磁学电磁对抗电磁环境运用发展 引言:生物电磁学是研究非电离辐射电磁波(场)与生物系统不同层次相互作用规律及其应用的边缘学科,主要涉及电磁场与微波技术和生物学。其意义在开发电磁能在医学、生物学方面的应用以及对电磁环境进行评价和防护。电磁对抗主要是运用在军事方面,利用电磁波的特性制造出一系列的战争武器或战略武器。主要涉及各种频段的电磁波的运用。 【正文】:

一、电磁学在医疗上的应用 生物电磁学在医疗上的应用,简称磁疗。是20世纪九十年代才广泛兴起的一种自然疗法,用磁能作用于人体,通过磁的一系列生物与生物电磁学效应达到调整人体生理活动、实现身体保健和治疗疾病的目的。确切地说,磁疗是一种物理能量疗法。由于磁疗安全、方便、简捷、省时、无毒副作用、疗效肯定受到人们的认可和喜爱,被世界卫生组织推荐为最有前途的绿色疗法。从严格意义上说,磁疗还未真正地走进现代生命科学的殿堂,尚处于研究、探索、试用阶段,属于生命科学中一门崭新的边缘学科。本文所述的磁生物与生物电磁生理学效应是对近十年来人们使用磁性保健产品临床效果的总结和理性思考,也是第一次提出“磁生物与生物电磁生理学效应”这一概念,有关人体这一弱电磁生物体与磁场相互作用的具体细节及其量化表述有待进一步实验结果的充实。 在科学上,称超过人体承受或仪器设备容许的电磁辐射为电磁污染。电磁辐射分二大类,一类是天然电磁辐射,如雷电、火山喷发、地震和太阳黑子活动引起的磁暴等,除对电气设备、飞机、建筑物等可能造成直接破坏外,还会在广大地区产生严重电磁干扰。另一类是人工电磁辐射,主要是微波设备产生的辐射,微波辐射能使人体组织温度升高,严重时造成植物神经功能紊乱。但是对电磁辐射,要正确认识,而且要科学防护。事实上,电磁波也如同大气和水资源一样,只有当人们规划、使用不当时才会造成危害。一定量的辐射对人体是有益的,医疗上的烤电、理疗等方法都是利用适量电磁波来治病健身生物电磁

高中高考物理专题复习专题 电磁场在科学技术中的应用

考点12 电磁场在科学技术中的应用 山东贾玉兵 命题趋势 电磁场的问题历来是高考的热点,随着高中新课程计划的实施,高考改革的深化,这方面的问题依然是热门关注的焦点,往往以在科学技术中的应用的形式出现在问题的情景中,这几年在理科综合能力测试中更是如此。2000年理科综合考霍尔效应,占16分;2001年理科综合考卷电磁流量计(6分)、质谱仪(14分),占20分;2002年、2003年也均有此类考题。每年都考,且分值均较高。 将其他信号转化成电信号的问题较多的会在选择题和填空题中出现;而用电磁场的作用力来控制运动的问题在各种题型中都可能出现,一般难度和分值也会大些,甚至作为压轴题。 知识概要 电磁场在科学技术中的应用,主要有两类,一类是利用电磁场的变化将其他信号转化为电信号,进而达到转化信息或自动控制的目的;另一类是利用电磁场对电荷或电流的作用,来控制其运动,使其平衡、加速、偏转或转动,已达到预定的目的。例如: 用解决物理问题的方法进行分析。这里较多的是用分析力学问题的方法;对于带电粒子在磁场中的运动,还特别应注意运用几何知识寻找关系。

点拨解疑 【例题1】(2001年高考理综卷)图1是测量带电粒子质量的仪器工作原理示意图。设法使某有机化合物的气态分子导入图中所示的容器A 中,使它受到电子束轰击,失去一个电子变成正一价的分子离子。分子离子从狭缝s 1以很小的速度进入电压为U 的加速电场区(初速不计),加速后,再通过狭缝s 2、s 3射入磁感应强度为B 的匀强磁场,方向垂直于磁场区的界面PQ 。最后,分子离子打到感光片上,形成垂直于纸面而且平行于狭缝s 3的细线。若测得细线到狭缝s 3的距离为d (1)导出分子离子的质量m 的表达式。 (2)根据分子离子的质量数M 可用推测有机化合物的结构简式。若某种含C 、H 和卤素的化合物的M 为48,写出其结构简式。 (3)现有某种含C 、H 和卤素的化合物,测得两个M 值,分别为64和66。试说明原因,并写出它们的结构简式。 在推测有机化合物的结构时,可能用到的含量较多的同位素的质量数如下表: 【点拨解疑】(1)为测定分子离子的质量,该装置用已知的电场和磁场控制其运动,实际的运动现象应能反映分子离子的质量。这里先是电场的加速作用,后是磁场的偏转作用,分别讨论这两个运动应能得到答案。 以m 、q 表示离子的质量电量,以v 表示离子从狭缝s 2射出时的速度,由功能关系可得 qU mv =22 1① 射入磁场后,在洛仑兹力作用下做圆周运动,由牛顿定律可得 R v m qvB 2 =② 式中R 为圆的半径。感光片上的细黑线到s 3缝的距离

电磁场在现代科技中的应用

电磁场在科学技术中的应用 电磁场在科学技术中的应用,主要有两类,一类是利用电磁场的变化将其他信号转化为电信号,进而达到转化信息或自动控制的目的;另一类是利用电磁场对电荷或电流的作用,来控制其运动,使其平衡、加速、偏转或转动,已达到预定的目的。例如: 密立根实验—电场力与重力实验 速度选择器—电场力与洛伦兹力的平衡 直线加速器—电场的加速 质谱仪—磁场偏转 示波管—电场的加速和偏转 回旋加速器—电场加速、磁场偏转 电流表—安培力矩 电视机显像管—电场加速、磁场偏转 电动机—安培力矩 磁流体发电—电场力与洛伦兹力的平衡 霍尔效应—电场力与洛伦兹力作用下的偏 转与平衡 磁流体发电机—电场力与洛伦兹力作用下的偏转与平衡 讨论与电磁场有关的实际问题,首先应通过分析将其提炼成纯粹的物理问题,然后用解决物理问题的方法进行分析。这里较多的是用分析力学问题的方法;对于带电粒子在磁场中的运动,还特别应注意运用几何知识寻找关系。 解决实际问题的一般过程: 经典问题 【例题1】(2001年高考理综卷)图1是测量带电粒子质量的仪器工作原理示意图。设法使某有机化合物的气态分子导入图中所示的容器A 中,使它受到电子束轰击,失去一个电子变成正一价的分子离子。分子离子从狭缝s 1以很小的速度进入电压为U 的加速电场区(初速不计),加速后,再通过狭缝s 2、s 3射入磁感应强度为B 的匀强磁场,方向垂直于磁场区的界面PQ 。最后,分子离子打到感光片上,形成垂直于纸面而且平行于狭缝s 3的细线。若测得细线到狭缝s 3的距离为d (1)导出分子离子的质量m 的表达式。 若不能解决 科学技术问题 提取信息 分析、判断 复合场问题 电场问题 磁场问题 构建物理模型 解决问题、检验

电磁场与电磁波各领域内地应用综述

电磁场与电磁波各领域内的应用综述 字体: 小中大 | 打印发表于: 2007-3-23 10:12 作者: 我的妮子来源: 微波技术网 静电场的最常见的一个应用就是带电粒子的偏转,这样象控制电子或是质子的轨迹。很多装置,例如阴极射线示波器,回旋加速器,喷墨打印机以及速度选择器等都是基于这一原理的。阴极射线示波器中电子束的电量是恒定的,而喷墨打印机中微粒子的电量却随着打印的字符而变化。在所有的例子中带电粒子的偏转都是通过两个平行板之间的电位差来实现的(如右图所示)。 阴极射线示波器 右图说明了阴极射线示波器(cathod - ray oscilloscope)的基本特征。管体由玻璃制成,并被抽成高度真空。阴极被灯丝加热后发射电子。阳极与阴极间有几百伏的电压差,电子朝向阳极加速。阳极上有一个小孔允许极细的一束电子通过。这些被加速的电子将进入偏转区,在那里它们产生水平和垂直两个方向上的偏转。 最后,这些电子轰击一个由能发射可见光的物质(磷)所覆盖的荧光屏的内表面。如果阳极和阴极间的电压差保持恒定,电子的偏转量与垂直偏转板间的电位差成正比。水平偏转板间的电位差,可以使电子在y方向上运动。 因此,电子束撞击荧光屏的点的位置依赖于水平和垂直偏转电压。 演示图参见此帖 https://www.wendangku.net/doc/f08300331.html,/zskj/5019 ... cation/html/1_1.htm 我也来说两句查看全部回复 最新回复 我的妮子(2007-3-23 10:13:30) 喷墨打印机 一种基于静电场偏转原理,可以提高打印速度,改善打印质量的新型打印技术已开发出来。这种打印机称为喷墨打印机。在喷墨打印机内,以超声频率振动的喷嘴按一定间距喷出非常细且大小一致的墨滴,如右图所示。这些墨滴在经过带电板间时,按照与要打印的字符成正比的方式获得电荷,由于两垂直偏板间电位差一定,墨滴垂直方向位移与所带电荷量成正比。若不使墨滴带电荷,则得到字符间的空白(此时墨滴

电磁场与电磁波在实际中的应用

电磁场与电磁波在实际中的应用 班级:电子0801 姓名:郑文韬 学号:20082653

一、《电磁场与电磁波》课程综述: 《电磁场与电磁波》课程要求电子类各专业主要课程的核心内容都是电磁现象在特定范围、条件下的体现,分析电磁现象的定性过程和定量方法是电类各专业学生掌握专业知识和技能的基础之一,因而电磁场与电磁波课程所涉及的内容,是合格的电子类专业本科学生所应具备的知识结构的必要组成部分。不仅如此,电磁场理论又是一些交叉领域的学科生长点和新兴边缘学科发展的基础。学好电磁场理论将增强学生的适应能力和创造能力。因此本课程的作用不仅是为进一步学习准备必要的基础,更为深远的是关系到所培养学生的基本素质,因此“电磁场与电磁波”课程在教学计划中应占有重要地位,它是电子类专业本科学生的一门技术基础课。通过学习本课程,应具备以下能力: (1)在大学物理电磁学的基础上,进一步掌握宏观电磁场的基本规律,并结合各专业实际介绍其技术应用的基本知识; (2)通过教学,培养学生用场的观点对电器工程中的电磁现象和电磁过程进行定性分析和判断的能力,了解进行定量分析的基本途径,为进一步学习和应用各种较复杂的电磁场计算方法打下基础; (3)通过电磁场理论的逻辑推理,培养学生正确思维和严谨的科学态度。二、电磁场与电磁波在生活生产中的应用 (1)光电开关 光是一种电磁射线,其特性如同无线电波和X射线,传递速度约为300000千米/秒,因此它可以在发射的一瞬间被其接收。红外线开关光电开关是利用人眼不可见(波长为780nm-1mm)的近红外线和红外线的来检测、判别物体。通过光电装置瞬间发射的微弱光束能被安全可靠的准确的发射和接收。光电开关的重要功能是能够处理光的强度变化:利用光学元件,在传播媒介中间使光束发生变化;利用光束来反射物体;使光束发射经过长距离后瞬间返回。光电开关是由发射器、接收器和检测电路三部分组成。发射器对准目标发射光束,发射的光束一般来源于发光二极管(LED)和激光二极管。光束不间断地发射,或者改变脉冲宽度。受脉冲调制的光束辐射强度在发射中经过多次选择,朝着目标不间接地运行。接收器有光电二极管或光电三极管组成。在接收器的前面,装有光学元件如透镜和光圈等。在其后面的是检测电路,它能滤出有效信号和应用该信号。 光电开关可分为对射型、漫反射型、镜面反射型。 对射型光电开关:由发射器和接收器组成,结构上是两者相互分离的,在光束被中断的情况下会产生一个开关信号变化,典型的方式是位于同一轴线上的光电开关可以相互分开达50米。特征:辨别不透明的反光物体;有效距离大,因为光束跨越感应距离的时间仅一次;不易受干扰,可以可靠合适的使用在野外或者有灰尘的环境中;装置的消耗高,两个单元都必须敷设电缆。 漫反射型光电开关:是当开关发射光束时,目标产生漫反射,发射器和接收器构成单个的标准部件,当有足够的组合光返回接收器时,开关状态发生变化,作用距离的典型值一直到3米。特征:有效作用距离是由目标的反射能力决定,由目标表面性质和和颜色决定;较小的装配开支,当开关由单个元件组成时,通常是可以达到粗定位;采用背景抑制功能调节测量距离;对目标上的灰尘敏感和对目标变化了的反射性能敏感。

电磁场与电磁波在生活中的应用

电磁场与电磁波在现实生活中的应用 高功率射频武器技术: 在进攻性电子战装备体系中,电子硬摧毁武器已经成为越来越重要的组成部分。从根本上来说,电子硬摧毁武器可分为两大类,即反辐射武器和高功率射频武器。随着科学技术的不断进步,这两类武器迅速成长为能够彻底摧毁敌方电子设备和电子信息系统的最具威胁的电子战主战装备。其中,反辐射武器只能针对单一目标辐射源,而且还必须精确地知道并预先装定目标辐射源的技术参数(尤其是目标辐射源的位置坐标);传统的高功率微波武器虽然不需要了解目标电子设备或系统的详细技术参数及辐射源位置,却是完全依靠着大功率、高能来产生毁伤作用,而且主要的耦合途径是通过目标系统的孑L、缝、窗口、线缆等等透射到其内部的“后门耦合”途径。另外,由于这种高功率射频武器完全工作在开环的模式下,因此,能量的利用率很低,损毁目标电子设备或系统所需要的功率阈值非常高。若要使传统高功率射频武器达到更大的杀伤半径,必须要极大地增大其有效辐射功率或能量,而功率、能量的提高总是存在一定的物理极限,而且代价巨大。新型的高功率射频武器应该是一种灵巧型射频武器,它是利用微波能量能够对许多敏感器件和电子电路产生“分子热”或“电冲激”效应的基本原理.主要通过“前门耦合”途径进入目标系统内部,对系统中的关键而又敏感易损的电子电路达成永久性功能毁伤,从而使目标系统完全失效。 高功率射频武器的基本概念: 高功率射频武器,人们有时又称之为高功率微波武器,主要通过发射高密度的电磁波束来损坏或摧毁敌方设备或设施中的敏感和关键电子电路或其他器件而使其失效。高功率射频武器技术是定向能武器技术的一个主要且潜在应用前景广阔的分支领域。在以非线性、非接触和远距离/超视距精确打击为主要特征的现代战争中,高功率射频武器已经成为一种不容忽视的具有潜在抗衡能力的新型电子战武器。利用微波能量的作用机理,高功率射频武器有时还可用来针对作战人员,使其丧失作战能力。例如美国于2005年9月装备部队使用的首批“治安官”主动拒止系统(ADS)就是针对伊拉克反美武装人员的非致命高功率微波武器,其工作频率为95GHz,发射功率约100kW,有效作用距离为lkm左右,它所发出的微波能量可穿透到人体皮肤0.36mm深度处,不要1秒钟就可将皮肤中的水分子加热到54.44℃,从而使被照射者饱尝不可忍受的烧灼痛苦而丧失行为能力或者选择逃离。 高功率射频武器诞生伊始,就受到了广泛的关注,尤其是其潜在的应用领域。总的来说,高功率射频武器的应用领域主要包括防御性和进攻性两大类,比如综合防空系统用于对付巡航导弹和隐身飞机等高威胁目标,大型舰艇、飞机以及战斗机等现代化主战平台对攻击导弹的自防护,军事设施或重要基础设施等对远距离精确打击武器和智能弹药的自防护等防御性作战应用,以及压制或致毁敌综合防空和C3I系统,使敌低地球轨道卫星和高价值目标失效或降低性能,扰乱或损坏敌电力、电子、信息等关键基础设施等,甚至还可用非致命性高功率射频武器来驱散人群、压制暴动和对付恐怖分子。这里特别要指出的是:它不会象高能激光武器那样一次只能对付一个目标,而是具有同时对付多个目标的能力,这里的唯一条件就是这些目标都落在射频波束的覆盖区域内。如果高功率射频武器采用相控阵天线,具有电子波束调整功能,那么,它就能协调一致地对付从一个方向或一个扇区来袭的多个威胁目标。一般说来,高功率射频装置由初始功率源、脉冲功率发生器、功率调整电路、高功率射频源和天线五部分组成。对于地面固定站而言,初始功率源可采用电池、柴油发电机供电,也可直接接到电网取电,或者通过炸药爆炸提供足够大的能量。脉冲功率发生器通过长时间积聚并存储初始功率源的恒定小功率输出,而后根据指令要求以高功率电流脉冲形式在一个非常非常短的周期内(典型值为1 s)释放出去。功率调整电路的主要功能:是将所产生的电流脉冲

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