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2有線數(shù)字電視網(wǎng)絡(luò)常見的故障
2.1室內(nèi)布線故障有線數(shù)字電視在使用之前,需要對室內(nèi)進(jìn)行布線,而這個過程也是有線數(shù)字電視經(jīng)常發(fā)生故障的環(huán)節(jié),布線經(jīng)常不合理以及分配器的不合理等,都會對有線數(shù)字電視造成極大的影響,信號接收不正常也會導(dǎo)致電視使用的不正常。
2.2數(shù)字電視圖像形成故障數(shù)字電視圖像形成故障是常有發(fā)生的事,造成這類故障的因素有很多,例如,電視自身問題、電平信號問題等,本節(jié)僅從有線數(shù)字電視網(wǎng)絡(luò)的角度出發(fā)進(jìn)行分析,如果分支分配器、放大器等受到損壞的話,那么在載噪比不高的情況下,電平信號也會較低,從而造成有線數(shù)字電視出現(xiàn)無圖像的現(xiàn)象[3]。
2.3有線數(shù)字電視網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)故障現(xiàn)階段,有線數(shù)字電視主要是有線數(shù)字系統(tǒng)發(fā)揮出相應(yīng)的作用來實(shí)現(xiàn)的,但是,在實(shí)際有線數(shù)字系統(tǒng)運(yùn)行的過程中,發(fā)現(xiàn)系統(tǒng)經(jīng)常發(fā)生接觸不良的問題,例如,接頭生銹等都會引發(fā)有線數(shù)字系統(tǒng)故障,在接觸不良故障的影響下,電平頻段偏低造成信號傳輸中斷,或少量信號傳輸存在斷斷續(xù)續(xù)的現(xiàn)象,使得無法正常使用電視來觀看節(jié)目。
3有線數(shù)字電視網(wǎng)絡(luò)維護(hù)措施
3.1合理進(jìn)行室內(nèi)布線在對室內(nèi)進(jìn)行布線的過程中,要根據(jù)實(shí)際的情況對室內(nèi)進(jìn)行合理的布線,尤其是在布線接頭處,必須保證布線有著很好的連接性,同時,室內(nèi)的布線更不能受到其他線路的影響。另外,要對分配器進(jìn)行合理布置,這樣才能有效解決室內(nèi)布線故障,對有線數(shù)字電視網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行有效的維護(hù),進(jìn)一步保障有線數(shù)字電視運(yùn)行的正常。
3.2合理選擇設(shè)備有線數(shù)字電視圖形故障的主要原因是信號不能正常傳輸,或是斷斷續(xù)續(xù)無法持續(xù)穩(wěn)定傳輸,在實(shí)際中發(fā)現(xiàn),造成這方面的故障主要是分支分配器、放大器受到損壞的緣故。對此,在有線數(shù)字維護(hù)的過程中,不僅要保證分支分配器、放大器的完好性,更好根據(jù)實(shí)際的使用情況合理的選擇設(shè)備,要盡量選擇阻抗相互匹配的分支分配器,以及選擇頻帶寬、線性好的放大器,這樣才能保障分支分配器和放大器質(zhì)量的同時,充分將其設(shè)備的功能發(fā)揮出來,提高有線電視信號傳輸?shù)姆€(wěn)定性,才能有效解決數(shù)字電視圖像形成的故障。
3.3加強(qiáng)對系統(tǒng)的檢查有線數(shù)字電視網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)故障屢見不鮮,對人們的正常使用電視造成極大的影響,而引起這方面的原因主要是一些電纜接頭處的不良而引發(fā)的,因此,有線數(shù)字電視維護(hù)人員應(yīng)積極做好系統(tǒng)的檢查工作,并且,要將注意力集中在有線數(shù)字系統(tǒng)中電纜接頭的位置上,確保電纜接線頭的良好性,這樣才能保障有線數(shù)字電視網(wǎng)絡(luò)信號傳輸?shù)目煽啃?,才能確保有線數(shù)字電視網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的正常運(yùn)行,通過加強(qiáng)對有線數(shù)字網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的檢查工作,才能切實(shí)的提高有線數(shù)字電視網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)運(yùn)行的可靠性和穩(wěn)定性。
(一)有信道的故障區(qū)段定位模式
有信道的故障區(qū)段定位模式是指在故障發(fā)生后,依靠各分段開關(guān)處具有通信功能的柱上開關(guān)控制器FTU(FeederTerminalUnit,饋線終端單元)之間或FTU同配電主/子站之間通過通信設(shè)備交換故障信息,判斷故障區(qū)段位置。這種模式包括基于主/子站監(jiān)控的集中(遠(yuǎn)方)判斷方式和基于饋線差動保護(hù)原理的分散(就地)判斷模式?;谥?子站的集中判斷方式是以配電自動化監(jiān)控主站/子站為核心,依靠通信實(shí)現(xiàn)整個監(jiān)控區(qū)域內(nèi)的數(shù)據(jù)采集與控制?;陴伨€差動保護(hù)原理的分散判斷方式是當(dāng)故障發(fā)生時,各保護(hù)開關(guān)上的FTU利用高速通信網(wǎng)絡(luò)同相鄰開關(guān)上的FTU交換是否過流的信息,從而實(shí)現(xiàn)故障的自動判斷與隔離。
(二)無信道的故障區(qū)段定位模式
無信道的故障區(qū)段定位模式是通過線路始端的重合器同線路上的分段開關(guān)的配合,就地自主完成故障定位和隔離功能,它包括重合器同過流脈沖計數(shù)型分段開關(guān)配合、重合器同電壓時間型分段開關(guān)配合以及重合器間配合等實(shí)現(xiàn)方式。重合器同過流脈沖計數(shù)型分段開關(guān)配合的方式:過流脈沖計數(shù)型分段器不能開斷短路電流,但能夠在一定時間內(nèi)記憶重合器備開斷故障電流動作次數(shù)。重合器同電壓時間型分段開關(guān)配合的方式:故障時線路出口處的重合器跳閘,隨后沿線分段器因失壓分閘,經(jīng)延時后重合器第一次重合,沿線分段器依次順序自動加壓合閘,當(dāng)合閘到故障點(diǎn)所在區(qū)段時,引起重合器和分段器第二輪跳閘,并將與故障區(qū)段相連的分段器閉鎖在分閘位置,再經(jīng)延時后重合器及其余分段器第二次重合就可以恢復(fù)健全區(qū)段供電的目的。重合器配合的方式:重合器方式延續(xù)了配電網(wǎng)電流保護(hù)的原理,自線路末端至線路始端逐級增加啟動電流和延時的整定值,實(shí)現(xiàn)逐級保護(hù)的功能。
(三)有信道集中控制與無信道就地控制相結(jié)合的混合模式
有信道集中控制與無信道就地控制相結(jié)合的混合模式是結(jié)合前面兩種模式的特點(diǎn),對于以環(huán)網(wǎng)為主的城市配電網(wǎng),當(dāng)系統(tǒng)通信正常時,以集中判斷方式為主,當(dāng)通信異常時,可以在配電終端就地控制;對于農(nóng)電縣級配電網(wǎng),一次網(wǎng)絡(luò)既有環(huán)網(wǎng)供電,更多的是輻射型供電方式,因此放射形網(wǎng)絡(luò)的故障定位選用無信道的就地判斷方式,環(huán)路網(wǎng)絡(luò)采用集中判斷方式。
二、目前配電自動化中故障區(qū)段定位手段的特征比較
基于有信道故障區(qū)段定位模式的配電自動化系統(tǒng)由于采用先進(jìn)的計算機(jī)技術(shù)和通信技術(shù),正常情況下可以實(shí)時監(jiān)控饋線運(yùn)行情況,實(shí)現(xiàn)遙信、遙測、遙控功能及平衡負(fù)荷;故障情況下可以綜合全局信息,快速完成故障的志別、隔離、負(fù)荷轉(zhuǎn)移和網(wǎng)絡(luò)重構(gòu),避免了出線開關(guān)多次重合對系統(tǒng)的影響,適用于配電網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)復(fù)雜、負(fù)荷密集地區(qū)的配電管理系統(tǒng)。但它的缺點(diǎn)是故障的判斷和隔離完全依賴通信手段,對通信速率和可靠性要求高,需投入資金較多;通信設(shè)備或主站任何一個環(huán)節(jié)出現(xiàn)問題都有可能導(dǎo)致故障緊急處理的全面癱瘓。
無信道的故障區(qū)段定位模式將故障處理下放到設(shè)備層自動完成,根本上消除了通信設(shè)備可靠性環(huán)節(jié)對定位功能的影響,具有原理簡單,功能獨(dú)立,封裝性好的特點(diǎn),并且投資比有信道的方式少。重合器同分段開關(guān)配合方式的缺陷在于判斷故障所需的重合閘次數(shù)較多,故障產(chǎn)生的位置距離電源越遠(yuǎn),重合閘次數(shù)和故障判斷時間很長,難以達(dá)到饋線保護(hù)功能對故障處理快速性的要求;重合器配合的方式通過各開關(guān)動作參數(shù)整定配合判斷并切除故障,無需出線重合器的多次重合閘,但由于配電網(wǎng)存在線路短,故障電流差別不大的特點(diǎn),容易引起故障時的越級跳閘;并且越靠近出線側(cè)的重合器故障后延時分閘時間很長,不符合故障處理快速性的要求。
有信道和無信道混合模式結(jié)合了兩者的優(yōu)點(diǎn),可以根據(jù)地區(qū)配電網(wǎng)的時間情況進(jìn)行有效組合;但它的缺點(diǎn)是存在著控制實(shí)現(xiàn)困難、結(jié)構(gòu)復(fù)雜的問題,并且不經(jīng)濟(jì)。配電自動化系統(tǒng)中,無信道的故障區(qū)段定位模式由于減少了通信環(huán)節(jié),在故障處理的可靠性和經(jīng)濟(jì)性方面都要優(yōu)于有信道的模式;但故障區(qū)段定位過程需要多次投切開關(guān)的缺點(diǎn)限制了它進(jìn)一步提高供電可靠性的能力。
三、基于暫態(tài)保護(hù)的配電網(wǎng)故障區(qū)段定位方法研究進(jìn)展
目前配電自動化系統(tǒng)所采用的故障區(qū)段定位方法延續(xù)了電力系統(tǒng)繼電保護(hù)中電流保護(hù)的核心理念,其構(gòu)成原理建立在檢測故障前后工頻或接近工頻的穩(wěn)態(tài)電壓、電流、功率方向、阻抗等電氣量的基礎(chǔ)上,此領(lǐng)域的研究工作也是圍繞著如何提高這種原理的性能展開的。實(shí)際上,由于輸電線路具有分布參數(shù)的特性,當(dāng)電網(wǎng)發(fā)生短路故障時,線路在故障的初始時刻一般都伴隨著大量的暫態(tài)信號,故障后的初始電弧以及在電弧最終熄滅前的反復(fù)短暫熄滅和重燃會在線路上產(chǎn)生較寬頻帶的高頻暫態(tài)信號;行波由色散產(chǎn)生的頻率較集中的高頻信號發(fā)生偏移和頻率分散,會產(chǎn)生頻帶較寬的高頻信號。這些在故障過程中產(chǎn)生的暫態(tài)高頻電流電壓信號含有比工頻信號更豐富的故障信息,如故障發(fā)生的時刻、地點(diǎn)、方向、類型、程度等。但由于故障暫態(tài)信號具有頻帶寬,信號幅度較工頻微弱,且持續(xù)時間短的特點(diǎn),受信號提取和分析手段的限制,在傳統(tǒng)的保護(hù)方法里被當(dāng)做高頻噪聲濾除掉。但是,隨著信號提取及分析技術(shù)的快速發(fā)展,基于暫態(tài)保護(hù)原理的故障處理技術(shù)越來越受到人們的重視。
參考文獻(xiàn):
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1. 前言
EDA(Electronics Design Automation,電子設(shè)計自動化)技術(shù)是現(xiàn)代電子學(xué)的標(biāo)志,是微電子設(shè)計領(lǐng)域的一場革命,而基于EDA技術(shù)的芯片設(shè)計正成為電子系統(tǒng)的主流。隨著微電子技術(shù)的迅猛發(fā)展,電子設(shè)計技術(shù)跨過了三個階段。①20世紀(jì)五十年代:小規(guī)模集成電路(SSI)和中規(guī)模集成電路(MSI)用來設(shè)計硬件系統(tǒng);②七十年代:以微處理器為核心的軟件編程設(shè)計;③八十年代末至今:硬件系統(tǒng)集成設(shè)計,即系統(tǒng)芯片(SOC)和專用集成電路(ASIC)設(shè)計,是21世紀(jì)微電子技術(shù)發(fā)展的重點(diǎn)。
本文主要闡述了采用先進(jìn)的EDA工具M(jìn)AX+plusⅡ?qū)?0MHz自動頻率計進(jìn)行設(shè)計的過程。論文參考。在此設(shè)計中我們采用現(xiàn)在國際流行的VHDL硬件描述語言對CPLD進(jìn)行編程,并通過MAX+plusⅡ平臺對設(shè)計進(jìn)行仿真驗證,最終完成設(shè)計的要求,用單片CPLD實(shí)現(xiàn)10MHz頻率計的功能。
2. 單片自動頻率計的設(shè)計
數(shù)字化、智能化、自動化和小型化是現(xiàn)代測量儀器的發(fā)展方向。論文參考。具有50多年發(fā)展歷史的頻率計是實(shí)驗室中常用的儀器之一,它已成為一種典型的數(shù)字化、智能化、自動化的測量儀器,并越來越趨于小型化。單片自動頻率計以單片可編程器件為載體,利用VHDL語言,實(shí)現(xiàn)10MHz以內(nèi)頻率的自動測量。該頻率計用可編程器件一片,10MHz晶體振蕩器一塊和4位七段LED顯示器。
中圖分類號:TM1 文獻(xiàn)標(biāo)識碼:A 文章編號:1007-9416(2013)12-0229-01
現(xiàn)如今的高新技術(shù)有很多都是和電網(wǎng)的相位、電壓、電流和頻率等基本參數(shù)的轉(zhuǎn)換與控制相關(guān)?,F(xiàn)代電力電子技術(shù)能實(shí)現(xiàn)對這些參數(shù)的高效處理與精確控翻,對大功率的電能頻率的變換能夠得到很好的實(shí)現(xiàn),這樣可以支持多項高新技術(shù)的發(fā)展。
1 現(xiàn)代電力電子技術(shù)的內(nèi)涵
現(xiàn)如今電力電子技術(shù)主要是處理的對象時功率,主要是來實(shí)現(xiàn)高效率和高品質(zhì)的用電。電力電子技術(shù)主要通過電力半導(dǎo)體器件和自動控制技術(shù)、計算機(jī)和電磁技術(shù)的三者綜合運(yùn)用來實(shí)現(xiàn)獲取、傳輸、變換和利用。在各種高質(zhì)量、高效和高可靠性的電源中能夠起到非常重要的作用,可以讓當(dāng)代的電力電子技術(shù)得到很充分的運(yùn)用。功率IGBT和MOSFET是非常具有代表性,其功率半導(dǎo)體復(fù)合器件主要具有高頻、高壓和大電流等的特點(diǎn)。這類的特點(diǎn)也意味著傳統(tǒng)的電力電子技術(shù)不能夠適應(yīng)現(xiàn)如今的社會發(fā)展,電力電子技術(shù)已經(jīng)進(jìn)入了一個全新的高速發(fā)展的時代。具有功能驅(qū)動、節(jié)能明顯和先進(jìn)等特點(diǎn)的IGBT,MOSFET等新型電力電子器件,所以可以在新型家電、感應(yīng)加熱、通信、計算機(jī)電源和電動交通工具等領(lǐng)域中有很好的發(fā)展前景。
2 現(xiàn)代電力電子技術(shù)的歷史沿革
電子技術(shù)和微電子技術(shù)在80年代以來在各自的發(fā)展滯后得到了有效的結(jié)合,也就產(chǎn)生了全新概念的全控型的高頻化電力電子集成器件。可關(guān)斷晶體管(GTO)電力晶體管(GTR)以及此類晶體管的模塊也得到了實(shí)用化。從此滯后,各種高頻化和全控化的新型器件也相繼出現(xiàn),例如(功率MOSFET)絕緣門板晶體管(IGT或IGBT)、靜電感應(yīng)晶體管(SIT)、靜電感應(yīng)晶閘管(srrH)、MOS晶闡管(MCT),MOS晶體管(MGT)。這也意味著一個具有高頻化和全控型的全新電力電子器件時代的誕生,傳統(tǒng)的電力電子技術(shù)即將被淘汰。代電力電子技術(shù)大跨步進(jìn)入高速發(fā)展的新時代。新一代電力電子器件的特點(diǎn)主要有多功能化、高頻化、全控化和集成化。新型多功能的器件的出現(xiàn)促進(jìn)了控制系統(tǒng)和變流電路的技術(shù)不斷發(fā)展和成熟?,F(xiàn)如今電力電子技術(shù)主要是由各種PWM電路、高頻斬波電路和脈寬調(diào)制雙零諧振電路組成。因此從今天的時代進(jìn)入變頻器,極大地豐富了電力電子技術(shù)的功能,不斷開拓新的應(yīng)用領(lǐng)域的時代的傳統(tǒng)不斷變化的需求的電力電子技術(shù)。
3 現(xiàn)代電力電子技術(shù)的發(fā)展
電力電子技術(shù)的發(fā)展自從20世紀(jì)90年代以來主要具有兩個方面的特點(diǎn):電子技術(shù)與微電子技術(shù)的不斷完善結(jié)合和現(xiàn)有的各類新型電力電子技術(shù)器件參數(shù)的不斷完善和提高。電力電子器件的發(fā)展特點(diǎn)使其迅速的想著大容量化和智能化的方向不斷的發(fā)展,也預(yù)示著一個電力電子技術(shù)來到全新的時代。電力電子技術(shù)是多技術(shù)和多學(xué)科的相互滲透和創(chuàng)新結(jié)合的技術(shù),在工業(yè)領(lǐng)域中對具有很強(qiáng)的滲透性。80年代后期,主要是以各種PWM電路和全控型新器件的現(xiàn)代化電力電子技術(shù)為代表。在此時代主要是家用電器等、交流電氣牽引以及交流調(diào)速系統(tǒng)等領(lǐng)域運(yùn)用的比較頻繁。這個時代的發(fā)展預(yù)示著電力電子技術(shù)進(jìn)入了新的發(fā)展階段。在這個時代的電子電力系統(tǒng)當(dāng)中,大型機(jī)組工作狀態(tài)的改變和運(yùn)轉(zhuǎn)變流裝置起著非常重要的作用?,F(xiàn)代主要是給與直流輸電以及系統(tǒng)運(yùn)行的成熟控制和測試等安全保護(hù)提供一些技術(shù)手段。超導(dǎo)磁浮鐵道系統(tǒng)主要有機(jī)車牽引、輕軌車以及地鐵在電力電子技術(shù)應(yīng)用領(lǐng)域已經(jīng)非常普及。日本在火車在高速運(yùn)行時有PWM逆變交流牽引系統(tǒng)取代原來的直流系統(tǒng)的技術(shù)是世界第一。先進(jìn)的國家都非常的關(guān)注超導(dǎo)磁浮鐵道系統(tǒng)的研究,其能夠讓火車高達(dá)500公里每小時。這樣能夠解除交通壓力和提高運(yùn)輸能力,對國民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展有著非常重要的作用?,F(xiàn)如今的電力電子技術(shù)是傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)和信息產(chǎn)業(yè)的主要是被控強(qiáng)電、弱電和接口橋梁。此技術(shù)的發(fā)展能夠提高生產(chǎn)效率、降低消耗和節(jié)能。
4 結(jié)語
電力電子技術(shù)能能夠讓國家的基礎(chǔ)產(chǎn)業(yè)得到非??焖俚陌l(fā)展,其與國家發(fā)展的方針和政策的配合下能夠在21世紀(jì)顯得尤為重要。因此,電力技術(shù)成為了21世紀(jì)可持續(xù)發(fā)展不可或缺的組成部分,成為高科技產(chǎn)業(yè)鏈的關(guān)鍵所在,能夠推動我國的工業(yè)技術(shù)創(chuàng)新。
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六、稿件一經(jīng)發(fā)表,贈送刊物兩冊。
按照現(xiàn)階段電子信息科學(xué)技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢分析,西方發(fā)達(dá)國家電子信息科學(xué)與技術(shù)產(chǎn)業(yè)體系以逐漸成熟。伴隨市場經(jīng)濟(jì)發(fā)展速度地提升及大量外資涌入,我國電子信息科學(xué)技術(shù)產(chǎn)業(yè)也得到了極大發(fā)展?!笆濉币?guī)劃中明確指出,應(yīng)將信息產(chǎn)業(yè)列為重點(diǎn)扶植產(chǎn)業(yè),電子信息科學(xué)技術(shù)的發(fā)展必將帶動相關(guān)行業(yè)及國民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展。作為一門理工學(xué)科,電子信息科學(xué)技術(shù)是原有電子學(xué)、信息系統(tǒng)、無線電物理學(xué)及信息、電子科學(xué)的整合,以此構(gòu)成全面新型學(xué)科。因我國電子信息科學(xué)技術(shù)發(fā)展起步晚,為充分發(fā)揮電子信息科學(xué)技術(shù)的作用,相關(guān)工作人員及單位必須重視該技術(shù)的實(shí)際應(yīng)用與發(fā)展,只有這樣才能推動國民經(jīng)濟(jì)的可持續(xù)發(fā)展。
一、電子信息科學(xué)技術(shù)的概況
數(shù)學(xué)家香農(nóng)在其1948年發(fā)表的論文―通訊的數(shù)學(xué)理論中指出“信息是用來消除隨機(jī)不定性的東西”。作為一種普遍聯(lián)系形式,在所有通訊與控制系統(tǒng)內(nèi),信息是一切宇宙萬物創(chuàng)建的最基本萬能單位。電子信息科學(xué)技術(shù)是指利用電子技術(shù)獲取、傳遞、處理及應(yīng)用信息的一項技術(shù),傳感技術(shù)、通信技術(shù)、計算機(jī)技術(shù)與信號處理技術(shù)等都是電子信息科學(xué)技術(shù)的的重要組成部分。伴隨電子信息產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展,電子信息科學(xué)技術(shù)已經(jīng)成為現(xiàn)階段最活躍、滲透能力最強(qiáng)的一項科學(xué)技術(shù)。在計算機(jī)發(fā)展的基礎(chǔ)上,電子信息科學(xué)技術(shù)的特點(diǎn)如下:
首先,智能化、集約化。在科學(xué)的基礎(chǔ)上進(jìn)行計算機(jī)智能研究的建立,其中計算機(jī)發(fā)展的重要方向就是智能化,現(xiàn)代網(wǎng)絡(luò)信息技術(shù)科對人的感覺行為與思維活動等進(jìn)行模擬,并進(jìn)行集約化邏輯分析、綜合處理信息。其次,網(wǎng)絡(luò)化、數(shù)字化。伴隨計算機(jī)技術(shù)的不斷發(fā)展,網(wǎng)絡(luò)已經(jīng)成為現(xiàn)代信息技術(shù)、計算機(jī)技術(shù)發(fā)展的產(chǎn)物。在信息資源共享、交流互動中,利用計算機(jī)高清晰數(shù)字處理技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)化運(yùn)行等即可實(shí)現(xiàn)。最后,高效化、敏捷化。在開發(fā)、研究與應(yīng)用現(xiàn)代計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的同時,可整合、存儲各類信息資源,并利用計算機(jī)信息處理技術(shù),達(dá)到高效、快捷處理信息的目的。
二、電子信息科學(xué)技術(shù)的現(xiàn)狀與發(fā)展方向
1、電子信息科學(xué)技術(shù)的現(xiàn)狀
作為19世紀(jì)末、20世紀(jì)初發(fā)展的新興技術(shù),電子技術(shù)在20世紀(jì)得到了快速發(fā)展,因其應(yīng)用范圍地不斷擴(kuò)大,使電子技術(shù)已經(jīng)成為近代科學(xué)技術(shù)發(fā)展的重要標(biāo)志。伴隨信息時代的到來,信息社會逐漸以微電子技術(shù)、電子計算機(jī)與互聯(lián)網(wǎng)為發(fā)展趨勢。目前電子信息科學(xué)技術(shù)在國防、科學(xué)、工業(yè)、醫(yī)學(xué)、通訊等多個領(lǐng)域得到了廣泛地應(yīng)用,其已經(jīng)成為人們生產(chǎn)、生活及社會經(jīng)濟(jì)發(fā)展的重要組成部分。作為國民經(jīng)濟(jì)支柱產(chǎn)業(yè),現(xiàn)階段我國信息技術(shù)總體水平和發(fā)達(dá)國家相比,仍存有一定差距。為轉(zhuǎn)變我國信息產(chǎn)業(yè)核心技術(shù)受控于人的窘境,必須始終堅持建設(shè)創(chuàng)新型國家,將掌握裝備制造業(yè)、信息產(chǎn)業(yè)核心技術(shù)作為提升國家競爭力的重點(diǎn)。本文以微電子技術(shù)為例分析,在不斷突破CMOS(金屬氧化物半導(dǎo)體)技術(shù)極限的基礎(chǔ)上,我國微電子技術(shù)始終遵循摩爾定律(集成度每18個月平均多一倍,30年尺寸減小1000倍,提升性能1萬倍),推動我國集成電路市場的快速發(fā)展。但現(xiàn)階段我國市場自給率較低(25%以下),特別是在以計算機(jī)中央處理器(CPU)為代表的IC發(fā)展中,發(fā)展水平遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于西方發(fā)達(dá)國家。
2、電子信息科學(xué)技術(shù)的發(fā)展方向
(1)未來信息技術(shù)的核心―光電子技術(shù)。電子學(xué)、光電子學(xué)、光子學(xué)為現(xiàn)代信息技術(shù)的主要發(fā)展階段。作為信息、能量的載體,光子可產(chǎn)生信息光子學(xué)與能量光子學(xué),根據(jù)以上兩者自身規(guī)律與市場發(fā)展需要,可進(jìn)行現(xiàn)代光電子交叉學(xué)科與光電子信息產(chǎn)業(yè)的建立與發(fā)展。(2)微電子―系統(tǒng)集成化發(fā)展。作為電子信息硬件產(chǎn)品的重點(diǎn),集成電路制造技術(shù)具有廣泛地應(yīng)用空間,從計算機(jī)CPU至各類IC卡都與集成電路息息相關(guān)。大規(guī)模(LSI)、超大規(guī)模(VLSI)、特大規(guī)模(ULSI)集成時代已經(jīng)成為微電子技術(shù)的過去,伴隨信息時代的到來及電子信息科學(xué)技術(shù)的快速發(fā)展,集成電路將以硅基CMOS電路為主,向加工細(xì)微化、硅片大直徑化方向發(fā)展。(3)多媒體、智能化成為計算機(jī)技術(shù)發(fā)展方向。計算機(jī)技術(shù)、PC機(jī)、服務(wù)器與其外部設(shè)備設(shè)計開發(fā)技術(shù)等為計算機(jī)技術(shù)的主要內(nèi)容。伴隨科學(xué)技術(shù)水平的不斷進(jìn)步,并行處理技術(shù)也得到了高速發(fā)展,平均每2年計算機(jī)性提升一個數(shù)量級。產(chǎn)品結(jié)構(gòu)由計算機(jī)為核心逐步向因特網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)設(shè)備為核心進(jìn)行轉(zhuǎn)變,在系統(tǒng)內(nèi)部存儲設(shè)備所占比重也逐漸增加,逐步發(fā)展為海量存儲。計算機(jī)、通信與家電設(shè)備通過多媒體逐漸融為一體,語言、數(shù)字圖像交互技術(shù)也以實(shí)用化的方式呈現(xiàn)在人們面前,促使計算機(jī)技術(shù)逐漸向多媒體、智能化發(fā)展全面發(fā)展。(4)通信、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展。伴隨社會經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展,人們也越來越依賴網(wǎng)絡(luò),促使信息安全的重要性、緊迫性日漸突出,同時也加快了密碼理論、密碼算法、安全協(xié)議、網(wǎng)絡(luò)安全和信息隱藏等技術(shù)的研究與發(fā)展。作為全球擁有最大規(guī)模移動通信網(wǎng)的國家,現(xiàn)階段我國移動通信網(wǎng)普及率也有待提升?;ヂ?lián)網(wǎng)與移動通信技術(shù)的發(fā)展,為無線技術(shù)發(fā)展提供了可靠地保障,同時,由無線局域網(wǎng)(WLAN)擴(kuò)展到無線城域網(wǎng)(WMAN)的發(fā)展為電子信息科學(xué)技術(shù)的發(fā)展也提供了數(shù)據(jù)信息依據(jù)。在通信技術(shù)逐步發(fā)展為寬帶化、個性化與綜合化的同時,網(wǎng)絡(luò)技術(shù)也逐步向多業(yè)務(wù)、高性能與大容量等方向發(fā)展。通過將網(wǎng)絡(luò)信息技術(shù)提供給用戶,可實(shí)現(xiàn)信息通訊的快捷性,推動信息技術(shù)的高速發(fā)展。
三、結(jié)束語
綜上所述,作為科技革命重要標(biāo)志的信息技術(shù),電子信息科學(xué)技術(shù)已經(jīng)廣泛應(yīng)用于社會、經(jīng)濟(jì)和人們生活的各個方面,作為市場競爭的重要手段,電子信息科學(xué)技術(shù)發(fā)展水平的高低將直接影響到國民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展為此,我們必須正視與發(fā)達(dá)國家在信息科學(xué)和技術(shù)方面的差距,加大自主創(chuàng)新力度,大力發(fā)展信息產(chǎn)業(yè)并重視推動信息技術(shù)在產(chǎn)業(yè)的應(yīng)用,進(jìn)一步提升我國的綜合競爭力。
參考文獻(xiàn)
[1]冶明福.關(guān)于電子信息科學(xué)技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀的思考[J].科技致富向?qū)В?011年08期
如果說微電子技術(shù)推動了以計算機(jī)、因特網(wǎng)、光纖通信等為代表的信息技術(shù)的高速發(fā)展,改變了人們的生活方式,使得知識經(jīng)濟(jì)初見端倪,那么隨著信息技術(shù)的發(fā)展,大容量光纖通信網(wǎng)絡(luò)的建設(shè),光電子技術(shù)將起到越來越重要的作用。美國商務(wù)部指出:“90年代,全世界的光子產(chǎn)業(yè)以比微電子產(chǎn)業(yè)高得多的速度發(fā)展,誰在光電子產(chǎn)業(yè)方面取得主動權(quán),誰就將在21世紀(jì)的尖端科技較量中奪魁”。日本《呼聲》月刊也有類似的評論:“21世紀(jì)具有代表意義 的主導(dǎo)產(chǎn)業(yè),第一是光電子產(chǎn)業(yè),第二是信息通信產(chǎn)業(yè),第三是健康和福利產(chǎn)業(yè)……”,可以斷言,光電子技術(shù)將繼微電子技術(shù)之后再次推動人類科學(xué)技術(shù)的革命。
1 世界光電子技術(shù)和產(chǎn)業(yè)的發(fā)展
光纖通信技術(shù)的發(fā)展速度遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過當(dāng)初人們的預(yù)料,光纖已經(jīng)成為通信網(wǎng)的重要傳輸媒介,現(xiàn)在世界上大約有60%的通信業(yè)務(wù)經(jīng)光纖傳輸,到20世紀(jì)末將達(dá)到85%,但從目前光纖通信的整體水平來看,仍處于初級階段,光纖通信的巨大潛力還沒有完全開發(fā)出來。目前,各種新技術(shù)層出不窮,密集波分復(fù)用技術(shù)(DWDM,在同一根光纖內(nèi)傳輸多路不同波長的光信號,以提高單根光纖的傳輸能力)、摻鉺光纖放大器技術(shù)(EDFA,可將光信號直接放大,具有輸出功率高、噪聲小,增益帶寬等優(yōu)點(diǎn))已取得突破性進(jìn)展并得到廣泛的應(yīng)用?,F(xiàn)在DWDM系統(tǒng)和光傳輸設(shè)備中,光電技術(shù)的比例將從過去比重不到10%達(dá)到90%。一種全新的、無需進(jìn)行任何光電變換的光波通信——“全光通信”,由于波分復(fù)用技術(shù)和摻鉺光纖放大器技術(shù)的進(jìn)展,也日趨成熟,將在橫跨太平洋和大西洋的通信系統(tǒng)上首次使用,給全球的通信業(yè)帶來蓬勃生機(jī)。為此提供支撐的就是半導(dǎo)體光電子器件和部件。光電子器件和技術(shù)已形成一個快速增長的、巨大的光電子產(chǎn)業(yè),對國民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展起著越來越大的作用。美國光電子產(chǎn)業(yè)振興協(xié)會估計,到2003年,光電子產(chǎn)業(yè)的總產(chǎn)值將達(dá)2000億美元。
Internet應(yīng)用的飛速增長對電信骨干網(wǎng)帶寬提出越來越高的需求,為滿足需求的增長,人們可以鋪設(shè)更多的光纖,或靠提高單路光的信息運(yùn)載量(現(xiàn)在主干網(wǎng)可以分別工作在2.5Gbps和10Gbps,并已有40Gbps的演示性設(shè)備)。但更主要的方法卻是靠發(fā)展波分復(fù)用技術(shù),增加光纖內(nèi)通光的路數(shù)(光波分復(fù)用的實(shí)驗記錄已經(jīng)達(dá)到2.64Tbps)。波分復(fù)用技術(shù)的普遍運(yùn)用為光電子器件和部件提供了廣闊的、快速增長的市場。無限戰(zhàn)略公司的報告指出:“信號傳輸用 1.31μm和1.55μm激光器市場1999年達(dá)到13億美元,比去年增加23%;1.48μm信號放大用激 光器1999年市場份額達(dá)到1.6億美元,比去年增加33%;980nm信號放大用激光器銷售額達(dá)2.9 億美元,比去年增長121%。整個激光器市場的份額1999年達(dá)18億美元,預(yù)期2003年將達(dá)到30 億美元”。美國通信工業(yè)研究公司(CIR)的研究預(yù)測,北美市場光電子部件的市場規(guī)模將由目前的28億美元增長到2003年的61億美元,約每年增長18.5%。密集波分復(fù)用設(shè)備銷售額也將從1998年的22億美元增加到2004年的94億美元。報告稱雖然10年內(nèi)全光通信還不會全面商業(yè)化,但是全光交換將在幾年內(nèi)成為市場主流,報告也指出盡管光學(xué)部件市場被大公司所占據(jù),但仍有創(chuàng)新性公司進(jìn)入的可能。
2 我國的光電子技術(shù)和產(chǎn)業(yè)
近10年來我國光電子技術(shù)研究在國家“863”計劃和有關(guān)部門的支持下有了突飛猛進(jìn)的進(jìn)展,在很多領(lǐng)域同國外先進(jìn)國家只有兩三年的距離,個別領(lǐng)域還處于世界領(lǐng)先地位。
國內(nèi)光電子有關(guān)產(chǎn)業(yè)基地在光電子器件、部件和子系統(tǒng)(如激光器、探測器、光收發(fā)模塊、EDFA、無源光器件)等已經(jīng)占領(lǐng)了國內(nèi)較大的市場份額,初步具備同國外大公司競爭的能力,在毫無市場保護(hù)的情況下,靠自己的力量爭得了一席之地,市場營銷逐年有較大的增長,個別產(chǎn)品還取得國際市場相關(guān)產(chǎn)品中的銷量最大的成績。我國相應(yīng)研究發(fā)展基地和本領(lǐng)域高 技術(shù)公司的許多產(chǎn)品填補(bǔ)了國內(nèi)相關(guān)產(chǎn)品的空白,打破國外產(chǎn)品在市場上的壟斷地位,同時爭取進(jìn)入國際市場。
摻鉺光纖放大器(EDFA)是高速大容量光纖通信系統(tǒng)必需的關(guān)鍵部件,國內(nèi)企業(yè)產(chǎn)品占國內(nèi)市場40%的份額。我國也是目前國際上少數(shù)幾個有能力研制PIC和OEIC的國家。808nm大功率激 光器及其泵浦的固體綠光激光器,670nm紅光激光器已產(chǎn)品化和商品化并批量占領(lǐng)國際市場。國內(nèi)移動通信的光纖直放站所用的光電器件,90%使用國產(chǎn)器件,國產(chǎn)1.55μmDFB激光器 戰(zhàn)勝了國外器件,占領(lǐng)了100%的國內(nèi)市場。
如果說微電子技術(shù)推動了以計算機(jī)、因特網(wǎng)、光纖通信等為代表的信息技術(shù)的高速發(fā)展,改變了人們的生活方式,使得知識經(jīng)濟(jì)初見端倪,那么隨著信息技術(shù)的發(fā)展,大容量光纖通信網(wǎng)絡(luò)的建設(shè),光電子技術(shù)將起到越來越重要的作用。美國商務(wù)部指出:“90年代,全世界的光子產(chǎn)業(yè)以比微電子產(chǎn)業(yè)高得多的速度發(fā)展,誰在光電子產(chǎn)業(yè)方面取得主動權(quán),誰就將在21世紀(jì)的尖端科技較量中奪魁”。日本《呼聲》月刊也有類似的評論:“21世紀(jì)具有代表意義的主導(dǎo)產(chǎn)業(yè),第一是光電子產(chǎn)業(yè),第二是信息通信產(chǎn)業(yè),第三是健康和福利產(chǎn)業(yè)……”,可以斷言,光電子技術(shù)將繼微電子技術(shù)之后再次推動人類科學(xué)技術(shù)的革命。
1世界光電子技術(shù)和產(chǎn)業(yè)的發(fā)展
光纖通信技術(shù)的發(fā)展速度遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過當(dāng)初人們的預(yù)料,光纖已經(jīng)成為通信網(wǎng)的重要傳輸媒介,現(xiàn)在世界上大約有60%的通信業(yè)務(wù)經(jīng)光纖傳輸,到20世紀(jì)末將達(dá)到85%,但從目前光纖通信的整體水平來看,仍處于初級階段,光纖通信的巨大潛力還沒有完全開發(fā)出來。目前,各種新技術(shù)層出不窮,密集波分復(fù)用技術(shù)(DWDM,在同一根光纖內(nèi)傳輸多路不同波長的光信號,以提高單根光纖的傳輸能力)、摻鉺光纖放大器技術(shù)(EDFA,可將光信號直接放大,具有輸出功率高、噪聲小,增益帶寬等優(yōu)點(diǎn))已取得突破性進(jìn)展并得到廣泛的應(yīng)用?,F(xiàn)在DWDM系統(tǒng)和光傳輸設(shè)備中,光電技術(shù)的比例將從過去比重不到10%達(dá)到90%。一種全新的、無需進(jìn)行任何光電變換的光波通信——“全光通信”,由于波分復(fù)用技術(shù)和摻鉺光纖放大器技術(shù)的進(jìn)展,也日趨成熟,將在橫跨太平洋和大西洋的通信系統(tǒng)上首次使用,給全球的通信業(yè)帶來蓬勃生機(jī)。為此提供支撐的就是半導(dǎo)體光電子器件和部件。光電子器件和技術(shù)已形成一個快速增長的、巨大的光電子產(chǎn)業(yè),對國民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展起著越來越大的作用。美國光電子產(chǎn)業(yè)振興協(xié)會估計,到2003年,光電子產(chǎn)業(yè)的總產(chǎn)值將達(dá)2000億美元。
Internet應(yīng)用的飛速增長對電信骨干網(wǎng)帶寬提出越來越高的需求,為滿足需求的增長,人們可以鋪設(shè)更多的光纖,或靠提高單路光的信息運(yùn)載量(現(xiàn)在主干網(wǎng)可以分別工作在2.5Gbps和10Gbps,并已有40Gbps的演示性設(shè)備)。但更主要的方法卻是靠發(fā)展波分復(fù)用技術(shù),增加光纖內(nèi)通光的路數(shù)(光波分復(fù)用的實(shí)驗記錄已經(jīng)達(dá)到2.64Tbps)。波分復(fù)用技術(shù)的普遍運(yùn)用為光電子器件和部件提供了廣闊的、快速增長的市場。無限戰(zhàn)略公司的報告指出:“信號傳輸用1.31μm和1.55μm激光器市場1999年達(dá)到13億美元,比去年增加23%;1.48μm信號放大用激光器1999年市場份額達(dá)到1.6億美元,比去年增加33%;980nm信號放大用激光器銷售額達(dá)2.9億美元,比去年增長121%。整個激光器市場的份額1999年達(dá)18億美元,預(yù)期2003年將達(dá)到30億美元”。美國通信工業(yè)研究公司(CIR)的研究預(yù)測,北美市場光電子部件的市場規(guī)模將由目前的28億美元增長到2003年的61億美元,約每年增長18.5%。密集波分復(fù)用設(shè)備銷售額也將從1998年的22億美元增加到2004年的94億美元。報告稱雖然10年內(nèi)全光通信還不會全面商業(yè)化,但是全光交換將在幾年內(nèi)成為市場主流,報告也指出盡管光學(xué)部件市場被大公司所占據(jù),但仍有創(chuàng)新性公司進(jìn)入的可能。
2我國的光電子技術(shù)和產(chǎn)業(yè)
近10年來我國光電子技術(shù)研究在國家“863”計劃和有關(guān)部門的支持下有了突飛猛進(jìn)的進(jìn)展,在很多領(lǐng)域同國外先進(jìn)國家只有兩三年的距離,個別領(lǐng)域還處于世界領(lǐng)先地位。國內(nèi)光電子有關(guān)產(chǎn)業(yè)基地在光電子器件、部件和子系統(tǒng)(如激光器、探測器、光收發(fā)模塊、EDFA、無源光器件)等已經(jīng)占領(lǐng)了國內(nèi)較大的市場份額,初步具備同國外大公司競爭的能力,在毫無市場保護(hù)的情況下,靠自己的力量爭得了一席之地,市場營銷逐年有較大的增長,個別產(chǎn)品還取得國際市場相關(guān)產(chǎn)品中的銷量最大的成績。我國相應(yīng)研究發(fā)展基地和本領(lǐng)域高技術(shù)公司的許多產(chǎn)品填補(bǔ)了國內(nèi)相關(guān)產(chǎn)品的空白,打破國外產(chǎn)品在市場上的壟斷地位,同時爭取進(jìn)入國際市場。
摻鉺光纖放大器(EDFA)是高速大容量光纖通信系統(tǒng)必需的關(guān)鍵部件,國內(nèi)企業(yè)產(chǎn)品占國內(nèi)市場40%的份額。我國也是目前國際上少數(shù)幾個有能力研制PIC和OEIC的國家。808nm大功率激光器及其泵浦的固體綠光激光器,670nm紅光激光器已產(chǎn)品化和商品化并批量占領(lǐng)國際市場。國內(nèi)移動通信的光纖直放站所用的光電器件,90%使用國產(chǎn)器件,國產(chǎn)1.55μmDFB激光器戰(zhàn)勝了國外器件,占領(lǐng)了100%的國內(nèi)市場。
現(xiàn)狀與背景分析
國家的需求。微電子技術(shù)都是高科技、高風(fēng)險、高投入、高利潤的行業(yè),而且是一個國家、地區(qū)科技、經(jīng)濟(jì)實(shí)力的反映,美國就是以集成電路設(shè)計、制造為核心的地區(qū),讓美國擁有了世界上一流的計算機(jī)和IT核心技術(shù),為此,中國于1998年下發(fā)了《鼓勵軟件產(chǎn)業(yè)和集成電路產(chǎn)業(yè)發(fā)展的若干政策》的18號文件,大力支持、鼓勵我國微電子產(chǎn)業(yè)發(fā)展。
企業(yè)的需求。從2005年8月的西永微電子園的建立,北大方正FPC等十大項目的建設(shè),200億資金的投入。到2015年4月8號,東方重慶8.5代新型半導(dǎo)體顯示器件及系統(tǒng)項目,在重慶兩江新區(qū)水土工業(yè)開發(fā)區(qū)舉行產(chǎn)品投產(chǎn)暨客戶交付活動。該項目總投資328億,為重慶近年來最大投資項目。如此浩大的產(chǎn)業(yè)發(fā)展,必將大量需求各階層微電子技術(shù)人才[2]。
高職學(xué)院自身的需求。近幾年,高職教育在改革和發(fā)展中取得許多可喜的成果。但是專業(yè)不對口,學(xué)生興趣缺乏,企業(yè)抱怨人才不足,應(yīng)屆畢業(yè)生的實(shí)踐技能不夠等相關(guān)問題也成為我們教學(xué)的薄弱環(huán)節(jié)?;诼殬I(yè)崗位來分析,才能真正讓學(xué)生畢業(yè)更快的適應(yīng)工作環(huán)境,解決專業(yè)不對口問題。
高職學(xué)生的需求。高職學(xué)生都期望通過學(xué)校專業(yè)課程學(xué)習(xí),找到一份合適的工作。學(xué)生也在思考如何將專業(yè)知識轉(zhuǎn)化成專業(yè)能力,如何消化書本內(nèi)容。學(xué)生期望能學(xué)習(xí)在以后的工作崗位更實(shí)用的課程內(nèi)容。因此基于職業(yè)崗位分析構(gòu)建微電子專業(yè)課程,能更好的教學(xué),讓學(xué)生明確的學(xué)習(xí)提升自己的能力,同時幫助學(xué)生就業(yè),解決專業(yè)不對口等問題。
研究內(nèi)容、目標(biāo)、要解決的教學(xué)問題
研究內(nèi)容和目標(biāo)。通過往屆畢業(yè)學(xué)生的就業(yè)情況分析對應(yīng)的崗位,找出專業(yè)不對口,或者就業(yè)工作不影響的主要問題。通過修改課程教學(xué)模式,提高學(xué)生興趣,激發(fā)主觀能動性。通過調(diào)研會邀請重慶44所,24所,西南集成設(shè)計有限公司等從事微電子行業(yè)的公司,分析高職學(xué)生通過學(xué)生什么課程能快速適應(yīng)崗位,達(dá)到合理構(gòu)建微電子課程來使高職學(xué)生具有對應(yīng)的崗位能力,從而有效地培養(yǎng)微電子人才[3]。
要解決的教學(xué)問題。激發(fā)學(xué)生對課程的興趣,提升主觀能動性;學(xué)生不僅掌握對應(yīng)崗位的理論知識,也要有熟練對應(yīng)崗位的實(shí)際動手能力;調(diào)研企業(yè)崗位,分析微電子集成電路設(shè)計課程的建設(shè);調(diào)研全國高職微電子課程開設(shè),合理調(diào)整集成電路設(shè)計課程。
采取的分析方法
文獻(xiàn)研究法:利用網(wǎng)絡(luò)、報刊等媒介,搜集與課堂教學(xué)模式相關(guān)的專著、論文等文獻(xiàn)資料,掌握課堂教學(xué)模式研究,掌握相關(guān)理論知識和國內(nèi)外對課堂教學(xué)模式研究現(xiàn)狀。
企業(yè)調(diào)研法:派成員組去江蘇,上海,成都等微電子發(fā)達(dá)區(qū)域了解微電子產(chǎn)業(yè)發(fā)展對應(yīng)的崗位需求。在我校組織的微電子行業(yè)專家職業(yè)分析研討會,邀請重慶24所、44所、西南集成有限公司、鷹谷光電等行業(yè)專家從微電子高職學(xué)生崗位需要來分析,構(gòu)建微電子專業(yè)課程建設(shè)[4]。
實(shí)驗教學(xué)法:用微課進(jìn)行微電子專業(yè)課程的建設(shè),利用我校作為西南地區(qū)唯一的仿生產(chǎn)工藝線,以及封裝測試線,配套生動形象來表達(dá)上課內(nèi)容?!靶F蠛献鳎W(xué)結(jié)合”,讓學(xué)生直接企業(yè)頂崗實(shí)習(xí),驗證微電子專業(yè)課程建設(shè)對應(yīng)崗位的合理性,優(yōu)化調(diào)整。通過微電子相關(guān)的職業(yè)技能大賽嵌入式比賽等等提升學(xué)生興趣,對應(yīng)的課程建設(shè)學(xué)習(xí)。
微電子專業(yè)課程建設(shè)
本校通過與微電子多個企業(yè)聯(lián)合分析,將微電子專業(yè)課程分成集成電路制造、集成電路設(shè)計、集成電路封裝、集成電路測試、半導(dǎo)體行業(yè)設(shè)備維護(hù)、半導(dǎo)體安全生產(chǎn)管理等相關(guān)方向,然后轉(zhuǎn)為為A、B、C三類課程,由最基礎(chǔ)的理論知識,如計算機(jī)使用,英語閱讀,電路分析,工具使用到專業(yè)性技能的操作和綜合職業(yè)技能的培養(yǎng)。
A類課程轉(zhuǎn)換分析表提供的職業(yè)需求信息為基礎(chǔ),并依據(jù)課程的需要可補(bǔ)充相關(guān)理論知識信息,使課程具有理論知識的相對系統(tǒng)性和完整性。如分半導(dǎo)體器件物理,半導(dǎo)體集成電路,工程制圖,電子材料,SMT工藝等基礎(chǔ)課程。
B類課程的目的是培養(yǎng)基本技能。可以通過集成電路版圖設(shè)計實(shí)訓(xùn),集成電路生產(chǎn)工藝實(shí)訓(xùn),集成電路封裝工藝實(shí)訓(xùn),集成電路測試實(shí)訓(xùn),自動化生產(chǎn)線安裝與調(diào)試實(shí)訓(xùn)等課程培養(yǎng)學(xué)生的基本技能。
現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展,極大地推動了不同學(xué)科的交叉與滲透,工程領(lǐng)域的技術(shù)改造與革命。在機(jī)械工程領(lǐng)域,由于微電子技術(shù)和計算機(jī)技術(shù)的迅速發(fā)展及其向機(jī)械工業(yè)的滲透所形成的機(jī)電一體化,使機(jī)械工業(yè)的技術(shù)結(jié)構(gòu)、產(chǎn)品結(jié)構(gòu)、功能與構(gòu)成、生產(chǎn)方式及管理體系發(fā)生了巨大變化,使工業(yè)生產(chǎn)由“機(jī)械電氣化”邁入以“機(jī)電一體化”為特征的發(fā)展階段。
1機(jī)電一體化概述
機(jī)電一體化是指在機(jī)構(gòu)的主功能、動力功能、信息處理功能和控制功能上引進(jìn)電子技術(shù),將機(jī)械裝置與電子化設(shè)計及軟件結(jié)合起來所構(gòu)成的系統(tǒng)的總稱。
機(jī)電一體化發(fā)展至今已經(jīng)成為一門有著自身體系的新型學(xué)科,隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展,還將被賦予新的內(nèi)容。但其基本特征可概括為:機(jī)電一體化是從系統(tǒng)的觀點(diǎn)出發(fā),綜合運(yùn)用機(jī)械技術(shù)、微電子技術(shù)、自動控制技術(shù)、計算機(jī)技術(shù)、信息技術(shù)、傳感測控技術(shù)及電力電子技術(shù),根據(jù)系統(tǒng)功能目標(biāo)要求,合理配置與布局各功能單元,在多功能、高質(zhì)量、高可靠性、低能耗的意義上實(shí)現(xiàn)特定功能價值,并使整個系統(tǒng)最優(yōu)化的系統(tǒng)工程技術(shù)。由此而產(chǎn)生的功能系統(tǒng),則成為一個機(jī)電一體化系統(tǒng)或機(jī)電一體化產(chǎn)品。因此,“機(jī)電一體化”涵蓋“技術(shù)”和“產(chǎn)品”兩個方面。機(jī)電一體化技術(shù)是基于上述群體技術(shù)有機(jī)融合的一種綜合技術(shù),而不是機(jī)械技術(shù)、微電子技術(shù)及其它新技術(shù)的簡單組合、拼湊。這是機(jī)電一體化與機(jī)械加電氣所形成的機(jī)械電氣化在概念上的根本區(qū)別。機(jī)械工程技術(shù)由純技術(shù)發(fā)展到機(jī)械電氣化,仍屬傳統(tǒng)機(jī)械,其主要功能依然是代替和放大的體系。但是,發(fā)展到機(jī)電一體化后,其中的微電子裝置除可取代某些機(jī)械部件的原有功能外,還被賦予許多新的功能,如自動檢測、自動處理信息、自動顯示記錄、自動調(diào)節(jié)與控制、自動診斷與保護(hù)等。也就是說,機(jī)電一體化產(chǎn)品不僅是人的手與肢體的延伸,還是人的感官與頭腦的延伸,智能化特征是機(jī)電一體化與機(jī)械電氣化在功能上的本質(zhì)區(qū)別。
2 機(jī)電一體化的發(fā)展?fàn)顩r
機(jī)電一體化的發(fā)展大體可以分為三個階段:(1)20世紀(jì)60年代以前為第一階段,這一階段稱為初級階段。在這一時期,人們自覺不自覺地利用電子技術(shù)的初步成果來完善機(jī)械產(chǎn)品的性能。特別是在第二次世界大戰(zhàn)期間,戰(zhàn)爭刺激了機(jī)械產(chǎn)品與電子技術(shù)的結(jié)合,這些機(jī)電結(jié)合的軍用技術(shù),戰(zhàn)后轉(zhuǎn)為民用,對戰(zhàn)后經(jīng)濟(jì)的恢復(fù)起到了積極的作用。那時,研制和開發(fā)從總體上看還處于自發(fā)狀態(tài)。由于當(dāng)時電子技術(shù)的發(fā)展尚未達(dá)到一定水平,機(jī)械技術(shù)與電子技術(shù)的結(jié)合還不可能廣泛和深入發(fā)展,已經(jīng)開發(fā)的產(chǎn)品也無法大量推廣。(2)20世紀(jì)70-80年代為第二階段,可稱為蓬勃發(fā)展階段。這一時期,計算機(jī)技術(shù)、控制技術(shù)、通信技術(shù)的發(fā)展,為機(jī)電一體化的發(fā)展奠定了技術(shù)基礎(chǔ)。大規(guī)模、超大規(guī)模集成電路和微型計算機(jī)的出現(xiàn),為機(jī)電一體化的發(fā)展提供了充分的物質(zhì)基礎(chǔ)。這個時期的特點(diǎn)是:mechatronics一詞首先在日本被普遍接受,大約到20世紀(jì)80年代末期在世界范圍內(nèi)得到比較廣泛的承認(rèn);機(jī)電一體化技術(shù)和產(chǎn)品得到了極大發(fā)展;各國均開始對機(jī)電一體化技術(shù)和產(chǎn)品給予很大的關(guān)注和支持。(3)20世紀(jì)90年代后期,開始了機(jī)電一體化技術(shù)向智能化方向邁進(jìn)的新階段,機(jī)電一體化進(jìn)入深入發(fā)展時期。一方面,光學(xué)、通信技術(shù)等進(jìn)入機(jī)電一體化,微細(xì)加工技術(shù)也在機(jī)電一體化中嶄露頭腳,出現(xiàn)了光機(jī)電一體化和微機(jī)電一體化等新分支。
我國是從20世紀(jì)80年代初才開始進(jìn)行這方面的研究和應(yīng)用。國務(wù)院成立了機(jī)電一體化領(lǐng)導(dǎo)小組,并將該技術(shù)列入“863計劃”中。在制定“九五”規(guī)劃和2010年發(fā)展綱要時充分考慮了國際上關(guān)于機(jī)電一體化技術(shù)的發(fā)展動向和由此可能帶來的影響。許多大專院校、研究機(jī)構(gòu)及一些大中型企業(yè)對這一技術(shù)的發(fā)展及應(yīng)用做了大量的工作,取得了一定成果。但與日本等先進(jìn)國家相比,仍有相當(dāng)差距。
3 機(jī)電一體化的發(fā)展趨勢
機(jī)電一體化是集機(jī)械、電子、光學(xué)、控制、計算機(jī)、信息等多學(xué)科的交叉綜合,它的發(fā)展和進(jìn)步依賴并促進(jìn)相關(guān)技術(shù)的發(fā)展。機(jī)電一體化的主要發(fā)展方向大致有以下幾個方面:
3.1 智能化
智能化是21世紀(jì)機(jī)電一體化技術(shù)的一個重要發(fā)展方向。人工智能在機(jī)電一體化的研究中日益得到重視,機(jī)器人與數(shù)控機(jī)床的智能化就是重要應(yīng)用之一。這里所說的“智能化”是對機(jī)器行為的描述,是在控制理論的基礎(chǔ)上,吸收人工智能、運(yùn)籌學(xué)、計算機(jī)科學(xué)、模糊數(shù)學(xué)、心理學(xué)、生理學(xué)和混沌動力學(xué)等新思想、新方法,使它具有判斷推理、邏輯思維及自主決策等能力,以求得到更高的控制目標(biāo)。誠然,使機(jī)電一體化產(chǎn)品具有與人完全相同的智能,是不可能的,也是不必要的。但是,高性能、高速度的微處理器使機(jī)電一體化產(chǎn)品賦有低級智能或者人的部分智能,則是完全可能而且必要的。 轉(zhuǎn)貼于
3.2 模塊化
模塊化是一項重要而艱巨的工程。由于機(jī)電一體化產(chǎn)品種類和生產(chǎn)廠家繁多,研制和開發(fā)具有標(biāo)準(zhǔn)機(jī)械接口、電氣接口、動力接口和環(huán)境接口等的機(jī)電一體化產(chǎn)品單元是一項十分復(fù)雜但又非常重要的事情。如研制集減速、智能調(diào)速、電機(jī)于一體的動力單元,具有視覺、圖像處理、識別和測距等功能的控制單元,以及各種能完成典型操作的機(jī)械裝置等。有了這些標(biāo)準(zhǔn)單元就可迅速開發(fā)出新產(chǎn)品,同時也可以擴(kuò)大生產(chǎn)規(guī)模。為了達(dá)到以上目的,還需要制定各項標(biāo)準(zhǔn),以便于各部件、單元的匹配。
3.3 網(wǎng)絡(luò)化
由于網(wǎng)絡(luò)的普及,基于網(wǎng)絡(luò)的各種遠(yuǎn)程控制和監(jiān)視技術(shù)方興未艾,而遠(yuǎn)程控制的終端設(shè)備本身就是機(jī)電一體化產(chǎn)品。現(xiàn)場總線和局域網(wǎng)技術(shù)的應(yīng)用使家用電器網(wǎng)絡(luò)化已成大勢,利用家庭網(wǎng)絡(luò)(home net)將各種家用電器連接成以計算機(jī)為中心的計算機(jī)集成家電系統(tǒng)(computer integrated appliance system,CIAS),能使人們呆在家里就可分享各種高技術(shù)帶來的便利與快樂。因此,機(jī)電一體化產(chǎn)品無疑將朝著網(wǎng)絡(luò)化方向發(fā)展。
3.4 微型化
微型化興起于20世紀(jì)80年代末,指的是機(jī)電一體化向微型機(jī)器和微觀領(lǐng)域發(fā)展的趨勢。國外稱其為微電子機(jī)械系統(tǒng)(MEMS),泛指幾何尺寸不超過1cm3的機(jī)電一體化產(chǎn)品,并向微米、納米級發(fā)展。微機(jī)電一體化產(chǎn)品體積小,耗能少,運(yùn)動靈活,在生物醫(yī)療、軍事、信息等方面具有無可比擬的優(yōu)勢。微機(jī)電一體化發(fā)展的瓶頸在于微機(jī)械技術(shù)。微機(jī)電一體化產(chǎn)品的加工采用精細(xì)加工技術(shù),即超精密技術(shù),它包括光刻技術(shù)和蝕刻技術(shù)兩類。
3.5 環(huán)?;?/p>
工業(yè)的發(fā)達(dá)給人們生活帶來巨大變化。一方面,物質(zhì)豐富,生活舒適;另一方面,資源減少,生態(tài)環(huán)境受到嚴(yán)重污染。于是,人們呼吁保護(hù)環(huán)境資源,回歸自然。綠色產(chǎn)品概念在這種呼聲下應(yīng)運(yùn)而生,綠色化是時代的趨勢。綠色產(chǎn)品在其設(shè)計、制造、使用和銷毀的生命過程中,符合特定的環(huán)境保護(hù)和人類健康的要求,對生態(tài)環(huán)境無害或危害極少,資源利用率極高。設(shè)計綠色的機(jī)電一體化產(chǎn)品,具有遠(yuǎn)大的發(fā)展前景。機(jī)電一體化產(chǎn)品的綠色化主要是指,使用時不污染生態(tài)環(huán)境,報廢后能回收利用。
3.6 系統(tǒng)化
未來的機(jī)電一體化更加注重產(chǎn)品與人的關(guān)系,機(jī)電一體化的人格化有兩層含義:一層是如何賦予機(jī)電一體化產(chǎn)品人的智能、情感、人性等等,顯得越來越重要,特別是對家用機(jī)器人,其高層境界就是人機(jī)一體化;另一層是模仿生物機(jī)理,研制出各種機(jī)電一體化產(chǎn)品。事實(shí)上,許多機(jī)電一體化產(chǎn)品都是受動物的啟發(fā)而研制出來的。
綜上所述,機(jī)電一體化的出現(xiàn)不是孤立的,它是許多科學(xué)技術(shù)發(fā)展的結(jié)晶,是社會生產(chǎn)力發(fā)展到一定階段的必然要求和產(chǎn)物。當(dāng)然,與機(jī)電一體化相關(guān)的技術(shù)還有很多,并且隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展,各種技術(shù)相互融合的趨勢將越來越明顯,機(jī)電一體化技術(shù)的發(fā)展前景也將越來越光明。