第一篇：无线通信原理实验题目资料
无线通信原理实验题目之二：
实验报告
2.2：两径模型的仿真实验二(**)实验工具：Mathworks Matlab 实验目的：了解两径模型中的路径损耗，熟练操作 matlab 软件； 实现内容：
实验代码：
clc;Pt = 1;%发送功率归一化0dB ht = 50;%发送天线的高度 hr = 2;%接收天线的高度
db_ht=10*log10(ht);%运用log10，化为db单位 f = 900000000;%频率 c = 300000000;%波速 lam = c/f;%波长即λ R =-1;Gl = 1;%发射天线增益 Gr =1;%接收天线增益
d = 1:100000;%1m~100km db_d = 10*log10(d);%运用log10，化为db单位 l=sqrt((ht-hr)^2 + d.^2)x=sqrt((ht+hr)^2 + d.^2)deltax = x-l;%即时延△x deltafai = 2*pi*deltax/lam;%即△φ
Pr = Pt*((lam/(4*pi))^2)*((abs(sqrt(Gl)./l + R*sqrt(Gr)*exp(-j*deltafai)./x)).^2);%接收功率 dc = 4*ht*hr/lam;%临界距离
db_Pr = 10*log10(Pr)-10*log10(Pr(1));%运用10log10，化为db单位，并归一化起点
plot(db_d,db_Pr,'r');%Gr=1时，接收功率与距离的关系，红色 hold on;grid on;%网格
plot([db_ht db_ht],[-100 40],'--g');%绘制临界距离dc，用虚线
plot([10*log10(dc)10*log10(dc)],[-100 40],'--b');%绘制临界距离dc，用虚线
legend('两径模型的功率下降','发射天线高度ht','临界距离dc');%对各关系曲线的备注 xlabel('10log10(d)');ylabel('接收功率Pr（dB）');title('两径模型，接收信号功率');
hold on;plot([0,db_ht],[0,0],'k');hold on;b1=2*db_ht;x1=10*log10(dc);y1=-2*x1+b1;plot([db_ht,x1],[0,y1],'k');hold on;b2=y1+4*x1;x2=(-100-b2)/(-4);plot([x1,x2],[y1,-100],'k');运行结果：
2.5：瑞利衰落的仿真实验(**)实验工具：Mathworks Matlab 实验目的：设计移动通信信道中的瑞利衰落仿真器，熟练操作 matlab软件； 版本 1 2014.10.9 实现内容：
1、根据 3.2.1 节中给出的同相分量和正交分量的功率谱密度设计一个让高斯过程通过的滤波器。
2、产生幅度随时间瑞利衰落的信号，要求：取样率至少为每秒 1000 样值，包络的平均值为 1，仿真参数包括多普勒频率Df。
3、当多普勒频率Df =1Hz、Df =10Hz、Df =100Hz时，给出两秒钟时间内，接收幅度(dB)随时间变化的关系图。实验报告要求：
1、根据 3.2.1 节中给出的同相分量和正交分量的功率谱密度设计一个让高斯过程通过的滤波器，建
立移动通信信道中的瑞利衰落仿真器。
2、列出上机的调试程序。
3、进行实验结果的分析和讨论。
4、简述实验心得体会及其他 实验代码： %Jake’s Method close all;clear all;%choose N=30 N=30;
M=0.5*(N/2-1);Wn(M)=0;beta(M)=0;%We choose 1000 samples/sec ritemp(M,2001)=0;rqtemp(M,2001)=0;rialpha(1,2001)=0;fm=[1 10 100];Wm=2*pi*fm;for i=1:3
for n=1:1:M
for t=0:1:2000
%Wn(i)=Wm*cos(2*pi*i/N)
Wn(n)=Wm(i)*cos(2*pi*n/N);
%beta(i)=pi*i/M
beta(n)=pi*n/M;
%ritemp(i,2001)=2*cos(beta(i))*cos(Wn(i)*t)
%rqtemp(i,2001)=2*sin(beta(i))*cos(Wn(i)*t)
ritemp(n,t+1)=2*cos(beta(n))*cos(Wn(n)*t/1000);
rqtemp(n,t+1)=2*sin(beta(n))*cos(Wn(n)*t/1000);
%Because we choose alpha=0,we get sin(alpha)=0 and cos(alpha)=1
%rialpha=(cos(Wm*t)/sqrt(2))*2*cos(alpha)=2*cos(Wm*t)/sqrt(2)
%rqalpha=(cos(Wm*t)/sqrt(2))*2*sin(alpha)=0
rialpha(1,t+1)=2*cos(Wm(i)*t/1000)/sqrt(2);
end
end
%summarize ritemp(i)and rialpha
ri=sum(ritemp)+rialpha;
%summarize rqtemp(i)
rq=sum(rqtemp);
%r=sqrt(ri^2+rq^2)
r=sqrt(ri.^2+rq.^2);
%find the envelope average
mean=sum(r)/2001;
subplot(3,1,i);
time=0:0.001:2;
%plot the figure and shift the envelope average to 0dB
plot(time,(10*log10(r)-10*log10(mean)));
titlename=['fd = ' int2str(fm(i))' Hz'];
title(titlename);
xlabel('time(second)');
ylabel('Envelope(dB)');end 运行结果：
2.6：平衰落信道的仿真实验(*)实验工具：Mathworks Matlab 实验目的：了解带中断的容量随中断率变化的过程，熟练操作 matlab软件；
实验代码： close all;clear all;Bd=20*10.^6;dB_r=[20,15,10,5,0];p=[0.1,0.2,0.25,0.2,0.25];P=0;Pout=1;Co=0;for i=1:1:5
r=10.^(dB_r(i)/10);%将信噪比化为实数
P=P+p(i);
Pout=1-P;
Co=(1-Pout)*Bd*log2(1+r);
plot([Pout,Pout],[0,Co],'b');
axis([0,1,0,4*10.^7]);
xlabel('中断率Pout');
ylabel('Co');
title('Co与中断率的关系');
hold on;
grid on;end 运行结果：
2.7：频率选择性衰落信道的仿真实验(**)实验工具：Mathworks Matlab 实验目的：了解频率选择性衰落信道的最佳二维注水法功率控制，熟练操作 matlab 软件；
实验代码： %C=13.98Mbps Gammabar = [1,0.5,0.125];ss =0.001;P = 30e-3;N0 =0.001e-6;%接收端噪声功率谱密度
Bc = 4e6;%相干带宽 Pnoise = N0*Bc;hsquare = [ss:ss:10*max(Gammabar)];gamma = hsquare*(P/Pnoise);
for i = 1:length(Gammabar)
pgamma(i,:)=(1/Gammabar(i))*exp(-hsquare/Gammabar(i));end
gamma0v = [1:.01:2];for j = 1:length(gamma0v)
gamma0 = gamma0v(j);
sumP(j)= 0;
for i = 1:length(Gammabar)
a = gamma.*(gamma>gamma0);
[b,c] = max(a>0);
gammac = a(find(a));
pgammac = pgamma(i,c:length(gamma));
Pj_by_P =(1/gamma0)-(1./gammac);
sumP(j)= sumP(j)+ sum(Pj_by_P.*pgammac)*ss;
end end [b,c] = min(abs((sumP-1)));gamma0ch = gamma0v(c);
C = 0;for i = 1:length(Gammabar)
a = gamma.*(gamma>gamma0ch);
[b,c] = max(a>0);
gammac = a(find(a));
pgammac = pgamma(i,c:length(gamma));
C = C + Bc*ss*sum(log2(gammac/gamma0ch).*pgammac);End 运行结果：
2.8：信道容量对比的仿真实验(**)实验工具：Mathworks Matlab 实验目的：了解容量随平均接收信噪比变化的关系，熟练操作 matlab软件；
代码： clc;clear all;
%对数正态衰落下RX_CSI的香农容量 for i=1:30;
p_1=(@(x)log2(1+x).*10./((2*pi)^0.5.*x*8*log(10)).*exp(-(10*log10(x)-i).^2/(2*(8)^2)));
y(i)=quadgk(p_1,0,inf);end i=1:30;plot(i,y,'-*b');xlabel('平均接收信噪比（dB）');ylabel('C/B(bit/s/Hz)');hold on
%瑞利衰落下RX_CSI的香农容量 for i=1:30;
p_1=(@(x)log2(1+x).*(1./10^(0.1*i)).*exp(-(x./10^(0.1*i))));
y(i)=quadgk(p_1,0,inf);%计算函数p_1在[0,1]上的积分 end i=1:30;plot(i,y,'-+r');xlabel('平均接收信噪比（dB）');ylabel('C/B(bit/s/Hz)');hold on
%nakagami衰落下RX_CSI的香农容量 m=2;for i=1:30;
p_1=(@(x)log2(1+x).*(m./10^(0.1*i)).^m.*x.^(m-1)/gamma(m).*exp(-(x.*m./10^(0.1*i))));
y(i)=quadgk(p_1,0,inf);end i=1:30;plot(i,y,'--g');xlabel('平均接收信噪比（dB）');ylabel('C/B(bit/s/Hz)');hold on
title('三种衰落情况下容量随平均信噪比变化的曲线');legend('对数正态衰落','瑞利衰落','nakagami衰落(m=2)');运行结果：
第二篇：计算机网络原理无线通信介质
计算机网络原理无线通信介质
无线传输介质与有线传输介质的最大不同之处是：它不使用电能或光能作为导体传输信号，而是利用电磁波通过空间来传输。无线介质非常适合于那些难于铺设电缆的边远邮区和沿海岛屿等。目前最常用的无线传输介质有微波通信和卫星通信。
1．微波通信
微波通信是把微波信号作为载波信号，用被传输的模拟信号或数字信号来调制它。微波沿直线传输，由于受障碍物的影响大，所以，微波的收发器必须安装在建筑物的外面，最好放在建筑物顶部。
微波通信的优点是调制技术成熟，通信容量大，传输频率宽，受外界干扰小，初建成本低；缺点是保密性差，误码率高。
2．卫星通信
为了增加微波的传输距离，应提高微波收发器或中继站的高度。当将微波中继站放在人造卫星上时，便形成了卫星通信系统，可见，卫星通信是一种特殊的微波中继系统。用卫星上的中断站接收从地面发来的信号后，加以放大整形后再发回地面。一个同步卫星可以覆盖地球三分之一（120度）以上的地表，这样，利用三个相距120度的卫星便可覆盖整个地球上的全部通信区域。
卫星通信的优点是：覆盖面积大，可靠性高，信道容量大，传输距离远，传输成本不随距离的增加面增大，主要适用于远路离广域网络的传输。缺点烛卫星成本高、传播延迟时间长，受气候影响大，主要适用于远距离广域网络的传输。缺点是卫星成本高、传播延迟时间长、受气候影响大，保密性较差。
第三篇：实验题目
（三）年级
【实验题目】研究根的作用
时间：3月13日
【实验目的】会设计观察实验；知道根有吸收作用。【实验器材】带根的的植物、试管、花生油。【实验过程】
1、在试管中加入适量的水。
2、把植物放入试管中。
3、在试管里滴入花生油，防止水分蒸发。
4、用橡胶塞（中间钻孔、切成两半利于固定植物）固定好植物，并在管壁处做标记。
5、把植物放在向阳的地方，观察试管中液面的变化。
6、实验现象：玻璃杯中的液面会逐渐下降。
【实验结论】根有吸收作用。在吸收水分的同时，把溶解在水中的养分也吸收了。
（三）年级
时间：3月19日 实验题目: 植物茎的作用
实验目的：认识植物茎有支撑植物和运输水分和养料的作用。
实验材料：（教师准备）一段新鲜芹菜、烧杯、红色水、小刀、解剖盘、放大镜 实验过程：
1.取一段新鲜芹菜和装有红色水的烧杯。2.将芹菜放入烧杯中。
3.将烧杯放在阳光下晒两小时左右，观察芹菜的变化。4.拿到实验室实验。观察烧杯中的水是增加了，还是减少了？ 5.将芹菜茎用清水冲洗后，用小刀将芹菜横切开，观察它的横切面；然后纵 切，观察切面。
6.观察到的现象：将芹菜放入烧杯中，发现水逐渐减少了。将芹菜横切开，发现它的横 切面有一些小红点，很像红水流经的一个个导管。
实验结论： 植物的茎具有支撑植物和运输水分和养料的作用。
第四篇：实验题目
实验一 Java语言概述
【实验目的】
1．掌握开发Java应用程序的三个步骤：编写源文件、编译源文件和运行应用程序。2．熟悉Java应用程序的基本结构，并能联合编译应用程序所需要的类。
文件保存要求：在D:盘新建文件夹“学号”，在“D: 学号”下新建文件夹“timu1”。题目1的文件保存在“timu1”中，以下依次类推。
【题目1】
1、实验要求：编写一个简单的Java应用程序，该程序在命令行窗口输出两行文字：“你好，很高兴学习Java”和“We are students”。
2、程序模板：请按模板要求，将【代码】替换为Java程序代码。
3、实验后的练习
a.编译器怎样提示丢失大括号的错误。b.编译器怎样提示语句丢失分号的错误。
c.编译器怎样提示将System写成system这一错误。d.编译器怎样提示将String写成string这一错误。
【题目2】
1、实验要求：编写3个源文件：ClassRoom.java、Teacher.java、Student.java，每个源文件只有一个类。ClassRoom.java含有应用程序的主类（含有main方法），并使用了Teacher和Student类。将3个源文件保存到同一目录，D:timu2，然后编译ClassRoom.java。
2、程序模板：请按模板要求，将【代码】替换为Java程序代码。
3、实验后的练习
a.将ClassRoom.java编译通过后，不断地修改Teacher.java源文件中的【代码2】。比如，在命令行窗口输出“我是语文老师”或“我是数学老师”。要求每次修改Teacher.java源文件后，单独编译Teacher.java，然后直接运行应用程序（不要再编译ClassRoom.java）。
b.如果需要编译某个目录下的全部Java源文件，如D:1001目录，可以使用如下命令： D:1001>javac *.java 请练习上述命令。
【题目3】
1、实验要求：课本第15页习题1.9
2、实验后的练习
习题8.(4)
实验四 类与对象
【实验目的】
1．掌握使用类来封装对象的属性和行为。2．掌握对象的组合以及参数传递。
3．掌握类变量与实例变量，以及类方法与实例方法的区别。
文件保存要求：在D:盘新建文件夹“shiyan04”，在“D: 20120shiyan04”下新建文件夹“timu1”。题目1的文件保存在“timu1”中，以下依次类推。
【题目1】
1、实验要求：编写一个Java应用程序，该程序中有两个类：Tank（用于刻画坦克）和Fight（主类）。具体要求如下：（1）Tank类有一个double类型的变量speed，用于刻画坦克的速度；一个int型变量bulletAmount，用于刻画坦克的炮弹数量。定义了speedUp()和speedDown()方法，体现坦克有加速、减速行为；定义了setBulletAmount(int p)方法，用于设置坦克炮弹的数量；定义了Fire()方法，体现坦克有开炮行为。(2)在主类Figtht的main方法中用Tank类创建坦克，并让坦克调用方法设置炮弹的数量，显示坦克的加速、减速和开炮等行为。
2、程序运行效果如下图所示：
3、程序模板：请按模板要求，将【代码】替换为Java程序代码。
4、实验后的练习
（1）改进speedUp方法，使得Tank类的对象加速时不能将speed值超过220。
（2）增加一个刹车方法：void brake(),Tank类的对象调用它能将speed的值变成0。
【题目2】
1、实验要求： 编写一个Java应用程序，模拟在计算机中放入光盘，即计算机将CD类型的对象作为自己的一个成员变量。具体要求如下。（1）有三个源文件：Computer.java、CD.java和User.java，其中CD.java中的CD类负责创建光盘对象。Computer.java中的Computer类有类型是CD，名字是includeCD的成员变量，Computer类负责创建计算机对象。User.java是主类。（2）在主类的main方法中首先使用CD类创建一个对象:dataCD，然后使用Computer类再创建一个对象：ComputerIMB，ComputerIMB对象将CD类的实例“dataCD”的引用传递给ComputerIMB对象的成员变量“includeCD”。
2、程序运行效果如下图所示：
3、程序模板：请按模板要求，将【代码】替换为Java程序代码。
4、实验后的练习
主类中再增加一个CD的对象，然后将计算机中的数据（data数组）复制到CD对象中。
【题目3】
1、实验要求：编写程序模拟一个家庭成员的姓名：姓名由两部分构成：姓氏和名字。编写一个FamilyPerson类，该类有一个静态的String型成员变量surname，用于存储姓氏、一个实例的String型成员变量name，用于存储名字。在主类MainClass的main方法中首先用类名访问surname，并为surname赋值，然后FamilyPerson创建3个对象：father，sonOne和sonTwo，并分别为father，sonOne和sonTwo的成员变量name赋值。
2、程序运行效果如下图所示：
3、程序模板：请按模板要求，将【代码】替换为Java程序代码。
4、实验后的练习
（1）【代码3】是否可以是FamilyPerson.setSurname(“张”);（2）能否将主类中的代码：
sonOne.setName(“抗日”);修改为： FamilyPerson.setName(“抗日”);
【题目4】
1、实验要求：课本P，参考代码编写Rational类，和主类。
实验五 继承与接口
【实验目的】
1．理解子类的继承性，掌握子类对象的创建过程以及方法的继承与重写。2．掌握重写的目的以及使用super关键字。
3．掌握上转型对象的使用，理解不同对象的上转型对象调用同一方法可能产生不同的行为，即理解上转型对象在调用方法时可能具有多种形态（多态）。
文件保存要求：在D:盘新建文件夹“2012..shiyan05”，在“D:2011..shiyan05”下新建文件夹“timu1”。题目1的文件保存在“timu1”中，以下依次类推。
【题目1】
1、实验要求：编程模拟中国人、美国人，北京人。除主类外，程序中有4个类：People、ChinaPeople、AmericanPeople和BeijingPeople类。要求如下：（1）People类有权限是protected的double型成员变量：height和weight，以及public void speakHello()、public void averageHeight()和public void averageWeight()方法。（2）ChinaPeople类是People的子类，新增了public void chinaGongfu()方法。要求ChinaPeople重写父类的public void speakHello()、public void averageHeight()和public void averageWeight()方法。（3）AmericanPeople类是People的子类，新增了public void americanBoxing()方法。要求AmericanPeople重写父类的public void speakHello()、public void averageHeight()和public void averageWeight()方法。（4）BeijingPeople类是 ChinaPeople的子类，新增了public void beijingOpera()方法。要求BeijingPeople重写父类的public void averageHeight()和public void averageWeight()方法。
2、程序运行效果如下图所示：
3、程序模板：请按模板要求，将【代码】替换为Java程序代码。
【题目2】
1、实验要求：教材P136，第10题
【题目3】
1、实验要求：
（1）编写一个abstract类，类名为Geometry，该类有一个abstract方法： public abstract getArea();（2）编写TotalArea类，该类用Geometry对象数组：tuxing作为成员，以便计算各种图形的面积之和。Geometry类中定义一个public double computerTotalArea()方法，该方法返回tuxing的元素调用getArea()方法返回的面积之和。
（3）在主类MainClass的main方法中创建一个TotalArea对象，让该对象计算若干矩形和圆的面积之和。
2、程序运行效果如下图所示：
3、程序模板：请按模板要求，将【代码】替换为Java程序代码。
4、实验后的练习
再增加一种几何图形，比如梯形，并让主类中tuxing的某些元素是梯形的上转型对象。
实验六 接口、内部类和异常类
【实验目的】
1．掌握上转型对象的使用，理解不同对象的上转型对象调用同一方法可能产生不同的行为，即理解上转型对象在调用方法时可能具有多种形态（多态）。
2.掌握类怎样实现接口，理解面向接口编程思想。3.了解内部类的用法。4．掌握使用try-catch语句。
文件保存要求：在eclipse中设置工作空间为“D:2012..shiyan06”，新建Java项目，本次实验所有文件都在该项目中完成。
【题目1】
1、实验要求：天气可能出现不同的状态，要求用接口封装天气的状态。具体要示如下：（1）编写一个接口WeatherState，该接口有一个名字为void showState()的方法。
（2）编写Weather类，该类中有一个 WeatherState接口声明的变量state。另外，该类有一个show()方法，在该方法中让接口state回调showState()方法。
（3）编写若干实现WeatherState接口的类，负责刻画天气的各种状态。（4）编写主类，在主类中进行天气预报。
2、程序运行效果如下图所示：
3、程序模板：请按模板要求，将【代码】替换为Java程序代码。
【题目2】
1、实验要求：红牛农场饲养了特殊种类的红牛，但不希望其他农场饲养这种特殊种类的牛，那么这种类型的农场就可以将创建这种特殊种类的牛作为自己的内部类。编写一个RedCowForm类（模拟农场），RedCowForm类中定义名字为RedCow的内部类（模拟红牛）。
2、程序运行效果如下图所示。
3、程序模板：请按模板要求，将【代码】替换为Java程序代码。
【题目3】
1、实验要求：车站检查危险品的设备，如果发现危险品会发出警告。编程模拟设备发现危险品。
编写一个Exception的子类DangerException，该子类可以创建异常对象，该异常对象调用toShow()方法输出：“危险品”。编写一个Machine类，该类的方法checkBag(Goods goods)当发现参数goods是危险品时（goods的isDanger属性是true）将抛出DangerException异常对象。程序在主类的main方法中的try-catch语句的try部分让Machine类的实例调用checkBag(Goods goods)方法，如果发现危险品就在try-catch语句的catch部分处理危险品。
2、程序运行效果如下图所示。
3、程序模板：请按模板要求，将【代码】替换为Java程序代码。
实验七 常用实用类
【实验目的】
1．掌握String类的常用方法。
2．掌握怎样使用StringTokenizer类的对象从字符串中解析出所需要的数据。3.掌握使用Date类与Calendar类处理时间与日期。文件保存要求：在eclipse中设置工作空间为“D: 2011..shiyan07”，新建Java项目，本次实验所有文件都在该项目中完成。
【题目1】
1、实验要求： 图书信息如下：
书名：Java程序设计 出版时间：2011.10.01 出版社：清华大学出版社 价格：29.8元 页数：389页
编写一个Java应用程序，判断图书信息中是否含有“程序”，单独输出图书信息中的出版日期，判断图书信息中的价格是否大于
29、页数是否小于360.2、程序运行效果如下图所示。
3、程序模板：请按模板要求，将【代码】替换为Java程序代码。
【题目2】
1、实验要求：
购物小票的内容如下：
“牛奶:89.8元，香肠:12.9元 啤酒:69元 巧克力:132元” 编写一个Java应用程序，输出购物小票中的价格数据，并计算出总价格。
2、程序运行效果如下图所示。
3、程序模板：请按模板要求，将【代码】替换为Java程序代码。
【题目3】
要求：教材P198页，例9.16
【题目4】
要求：教材P208页，第9题
实验八 Java Swing图形用户界面（1）
【实验目的】 1．熟悉Java 图形用户界面开发过程。2．掌握ActionEvent事件的处理。
文件保存要求：在eclipse中设置工作空间为“Z: 2012.shiyan08”，新建Java项目，本次实验所有文件都在该项目中完成。
【题目1】
1、实验要求：编写一个算术测试小软件，用来训练小学生的算术能力。程序有3个类组成，其中Teacher对象充当监视器，负责给出算术题目，并判断回答者的答案是否正确。ComputerFrame对象负责为算术题目提供视图，比如用户可以通过ComputerFrame对象提供的GUI界面看到题目，并通过该GUI界面给出题目的答案；MailClass是软件的主类。
2、程序运行效果如下图所示。
3、程序模板：请按模板要求，将【代码】替换为Java程序代码。
4、实验后的练习
（1）参考本实验代码，再增加“小学生”级别。（2）给上述程序增加测试乘法的功能。
【题目2】
1、实验要求：教材P271，第4题
实验九 Java Swing图形用户界面（2）
【实验目的】
1．熟悉Java 图形用户界面开发过程。2．理解并掌握事件处理机制。
文件保存要求：在eclipse中设置工作空间为“Z: 2012.shiyan09”，新建Java项目，本次实验所有文件都在该项目中完成。
【题目1】
1、实验要求：教材P271，第4题
【题目2】
1、实验要求：设计并实现某信息管理系统。系统包含一个窗口，实现用户注册功能，要求至少包含两个命令按钮。
A:“提交”按钮，单击时将用户提交信息显示在窗口中的一个文本域中。B:“重置”按钮，单击时清空用户填入的各类信息。
建议补充功能（选做）： A ：用户名输入框后增加一标签，用于提示用户名命名要求（规则自定，如字符个数等）。用户名输入完成后，检测用户名是否合法，不合法则在输入框后的标签给出红色提示。B：提供密码二次输入，在第二个密码框后增加一标签。第二次密码输入完成后，检测两个密码框的内容是否一致，不一致则在标签上以红色字给出提示。
第五篇：数控原理题目
数控原理题目
班级：04501 姓名：彭林 学号：47
一、简答题：
1.数控机床的系统组成及其功能？
答：
一、数控加工的过程
利用数控机床完成零件数控加工的过程如图 l-1 所示．主要内容包括如下
① 根据零件加工图样进行工艺分析，确定加 l 方案、工艺参数和位移数据，② 用规定的程序代码和格式编写零件加上程序单：或用自动编程软件，进行CAD/CAM工作，直接生成零件的加工程序文件。
③ 程序的输人或传输。由手工编写的程序，可以通过数控机床的操作，面板输入；由编程软件生成的程序，通过计算机的串行通信接口直接传输到数控机床的数控单儿（MCU）。
④ 将输人／传输到数控单元的加 1 程序，进行试运行、刀具路径模拟等．
⑤ 通过对机床的正确操作，运行程序，完成零件的加工。
二、数控机床的组成及其功能
数控机床一般由数控系统、包含伺服电动机和检测反馈装置的伺服系统、强电控制柜、机床本体和各类辅助装置组成 ⑴ 控制介质
控制介质又称信息载体，是人与数控机床之间联系的中间媒介物质，反映了数控加工中全部信息。⑵ 数控系统
数控系统是机床实现自动加工的核心，是整个数控机床的灵魂所在。主要由输人装置、监视器、主控制系统、可编程控制器、各类输人／输出接口等组成。主控制系统主要由 CPU、存储器、控制器等组成。数控系统的主要控制对象是位置、角度、速度等机械量，以及温度、压力、流量等物理量．其控制方式又可分为数据运算处理控制和时序逻辑控制两大类。其中主控制器内的擂补模块就是根据所读入的零件程序，通过译码、编译等处理后，进行相应的刀具轨迹插补运算，并通过与各坐标伺服系统的位置、速度反馈信号的比较，从而控制机床各坐标轴的位移。而时序逻辑控制通常由可编程控制器 PI 尤来完成，它根据机床加工过程中各个动作要求进行协调，按各检测信号进行逻辑判别，从而控制机床各个部件有条不紊地按顺序工作。
⑶ 伺服系统
伺服系统是数控系统和机床本体之间的电传动联系环节．主要由伺服电动机、驱动控制系统和位置检测与反馈装置等组成．伺服电动机是系统的执行元件，驱动控制系统则是伺服电动机的动力源．数控系统发出的指令信号与位置反馈信号比较后作为位移指令，再经过驱动系统的功率放大后，驱动电动机运转，通过机械传动装置带动工作台或刀架运动。
⑷ 强电控制柜
强电控制柜主要用来安装机床强电控制的各种电气元器件，除了提供数控、伺服等一类弱电控制系统的输入电源，以及各种短路、过载、欠压等电气保护外，主要在 PLC 的输出接口与机床各类辅助装置的电气执行元件之间起桥梁连接作用，控制机床辅助装置的各种交流电动机、液压系统电磁阀或电磁离合器等。此外．它也与机床操作台有关手动按钮连接。强电控制柜由各种中间继电器、接触器、变压器、电源开关、接线端子和各类电气保护元器件等构成．它与一般普通机床的电气类似，但为了提高对弱电控制系统的抗干扰性，要求各类频繁启动或切换的电动机、接触器等电磁感应器件中均必须并接 RC 阻容吸收器；对各种检测信号的输人均要求用屏蔽电缆连接。2.数控机床的加工对象？
答：
一、采用数控机床加工的优势及特点
⑴ 可以加工具有复杂型面的工件
数控机床的刀具运动轨迹是由加工程序决定的，因此只要能编制出程序，无论工件的型面多么复杂都能加工。例如采用 5 轴联动的数控机床，就能加工螺旋桨的复杂空间曲面。
⑵ 加工精度高，尺寸一致性好
数控机床本身的精度都比较高，一般数控机床的定位精度为士。． 01mm，重复定位精度为士。． o05mm，在加工过程中操作人员不参与操作，因此工件的加工精度全部由机床保证，消除了操作者的人为误差。因而加工出来的工件精度高、尺寸一致性好、质量稳定。
⑶ 生产效率高
数控机床的主轴转速、进给速度和快速定位速度高，通过合理选择切削参数，充分发挥刀具的切削性能，减少切削时间，不仅能保证高精度，而且加工过程稳定；不需要在加工过程中进行中间测量，就能连续完成整个加工过程，减少了辅助动作时间和停机时间。因此，数控机床的生产效率高。
⑷ 可以减轻工人劳动强度．实现一人多机操作
一般数控机床加工出第一个合格工件后，工人只需要进行工件的装卡和启动机床，因此减轻了工人的劳动强度。现在的数控机床可靠胜高，保护功能齐全，并且数控系统有自诊断和自停机功能，因此当一个工件的加工时间超出工件的装卡时间时，就能实现一人多机操作。
⑸ 虽然数控机床一次投资及日常维护保养费用较普通机床高很多，但是如能充分发挥数控机床的优越性能，将会带来很高的经济效益。这些效益不仅表现为生产效率高、加工质量好、废品少，使用数控机床还能带来减少工装和量刃具、缩短生产周期、缩短新产品试制周期等优势，从而为企业带来明显的经济效益。
⑹ 可以精确计算成本和安排生产进度在数控机床上，加工所需要的时间是可以预计的，并且相同工件所用时，间基本一致，因而工时和工时费用可以精确估计。这有利于精确编制生产进度表，有利于均衡生产和取得更高的预计产量。
⑺ 数控加工是 CAD / CAM 技术和先进制造技术的基础
二、数控机床的适用范围
根据数控机床加工的特点可以看出，最适合于数控加工的零件包括
① 多品种、小批量生产的零件或新产品试制中的零件；
② 几何形状复杂的零件；
③ 加工过程中必须进行多工序加工的零件；
④ 用普通机床加工时，需要昂贵工装设备（工具、夹具和模具）的零件；
⑤ 必须严格控制公差，对精度要求高的零件；
⑥ 工艺设计需多次改型的零件；
⑦ 价格昂贵，加工中不允许报废的关键零件；
⑧ 需要最短生产周期的零件；
由此可见，数控机床和普通机床都有各自的应用范围，如图1-12 所示图中横轴是工件的复杂程度，纵轴是每批的生产件数。由图可以看出，数控机床的使用范围很广。
5.数控机床技术常用术语？
答：1）计算机数值控制（Computerized Numerical Control, CNC）用计算机控制加工功能，实现数值控制。
2）轴（Axis）机床的部件可以沿着其作直线移动或回转运动的基准方向。3）机床坐标系（Machine Coordinate Systern）固定于机床上，以机床零点为基准的笛卡尔坐标系。
4）机床坐标原点（Machine Coordinate Origin）机床坐标系的原点。
5）工件坐标系（Workpiece Coordinate System）固定于工件上的笛卡尔坐标系。6）工件坐标原点（Wrok-piexe Coordinate Origin）工件坐标系原点。7）机床零点（Machine zero）由机床制造商规定的机床原点。
8）参考位置（Reference Position）机床启动用的沿着坐标轴上的一个固定点，它可以用机床坐标原点为参考基准。
9）绝对尺寸（Absolute Dimension)／绝对坐标值（Absolute Coordinates）距一坐标系原点的直线距离或角度。
10）增量尺寸（Incremental Dimension)／增量坐标值（Incremental Coordinates）在一序列点的增量中，各点距前一点的距离或角度值。
11）最小输人增量（Least Input Increment）在加工程序中可以输人的最小增量单位 12）命令增量（Least command Increment）从数值控制装置发出的命令坐标轴移动的最小增量单位。
13）插补（InterPolation）在所需的路径或轮廓线上的两个已知点间根据某一数学函数（例如：直线，圆弧或高阶函数）确定其多个中间点的位置坐标值的运算过程。14）直线插补（Llne Interpolation）这是一种插补方式，在此方式中，两点间的插补沿着直线的点群来逼近，沿此直线控制刀具的运动。
15）圆弧插补（Circula : Interpolation）这是一种插补方式，在此方式中，根据两端点间的插补数字信息，计算出逼近实际圆弧的点群，控制刀具沿这些点运动，加工出圆弧曲线。
16）顺时针圆弧（Clockwise Arc）刀具参考点围绕轨迹中心，按负角度方向旋转所形成的轨迹．方向旋转所形成的轨迹．
17）逆时针圆弧（Counterclockwise Arc）刀具参考点围绕轨迹中心，按正角度方向旋转所形成的轨迹。18）手工零件编程（Manual Part Prograrnmiog）手工进行零件加工程序的编制。
19）计算机零件编程（Cornputer Part prograrnrnlng）用计算机和适当的通用处理程序以及后置处理程序准备零件程序得到加工程序。
20）绝对编程（Absolute Prograrnming）用表示绝对尺寸的控制字进行编程。21）增量编程（Increment programming）用表示增量尺寸的控制字进行编程。22）宇符（Character）用于表示一组织或控制数据的一组元素符号。
23）控制字符（Control Character）出现于特定的信息文本中，表示某一控制功能的字符。
24）地址（Address）一个控制字开始的字符或一组字符，用以辨认其后的数据。25）程序段格式（Block Format）字、字符和数据在一个程序段中的安排。6.当代数控技术的发展特点？ 答：1．广泛地应用微机资源
近年来被称为个人计算机（PC）的微型计算机发展很快，大规模集成电路制造技术的高速发速，使得PC的硬件结构做得很小。主CPU的运行速度越来越高。IPC386的主频是33MHz，IPC486、586的主频可达50～120MHz，新近Intel奔腾处理器（Pentium），主频已达450MHz。存储器容量也很大，体积很小，由于是大批量生产，使成本下降，可靠性提高。
在软件方面，操作系统的发展，特别是Windows的应用，使得PC的操作更为简便直观。CAD/CAM的软件大量地由小型机、工作站向PC移植，三维图显示及工艺数据库在PC上建立。再加上PC的开放性，吸引大量技术人员投入了软件的开发，使得PC的软件资源极为丰富。2．小型化以满足机电一体化的要求
随着微电子技术的发展，大规模集成电路的集成度越来越高，体积越来越小。数控设备厂采用超大规模集成电路并采用表面安装工艺（SMT），实现了三维立体装配，将整个CNC装置做得很小，以适应机械制造业机电一体化的要求。
日本三菱电机株式会社，最近推出的普及型CNC MELDAS 50系列及实用型CNC MELDAS 520A系列，这两个系列都采用了32位RISC微处理器，实现超小型化的CNC装置，较原来的M310及L3、L3A，体积大为减小（H168mm×W76mm×D135mm），安装面积减小了一半，功能还有所提高。采用了超薄型显示器（9.5in的EL及10.4in的彩色LCD）。这个系统的微小线段加工能力提升至64m/min，最大快速进给速度为240m/min，其同步攻螺纹精度较M310提高了3倍，主轴定位时间缩短了30%。
德国SIEMENS公司最新推出的SINUMERIK 840D主控组件选用386DX或486DX，具有1～4个通道，可实现直线及圆弧插补、螺旋线插补、5轴螺旋线插补及样条插补、圆柱插补等，共可控制32个轴，并有多种校正及补偿功能，体积仅为50mm×316mm×207mm。3．改善人机接口，方便用户使用
为了使操作者能很容易地掌握数控机床的操作，数控设备生产厂努力地改善人机接口，简化编程，尽量采用对话方式，使用户使用方便，如西班牙FAGOR公司生产的FAGOR 8050系列，采用交互式编辑程序指导系统，简化程序的编辑，用简要的表格编辑程序，利用蓝图建立程序。其8050TC型数控系统，被称为高档傻瓜式数控系统（FAGOR800系列CNC系统），其操作面板使用了符号键，用户可以根据所需加工零件，选择加工程序，输入图形数据后，即可实现半自动或全自动加工。如果面板上的各种自动操作都没有被选上，则该CNC系统只显示坐标轴的位置值和主轴转速，操作者可以用摇柄或电子手轮对机床的各个轴进行手动操作，使用极为方便
7.数控机床的组成及其功能？
答：数控机床一般由数控系统、包含伺服电动机和检测反馈装置的伺服系统、强电控制柜、机床本体和各类辅助装置组成⑴ 控制介质
控制介质又称信息载体，是人与数控机床之间联系的中间媒介物质，反映了数控加工中全部信息。
⑵ 数控系统
数控系统是机床实现自动加工的核心，是整个数控机床的灵魂所在。主要由输人装置、监视器、主控制系统、可编程控制器、各类输人／输出接口等组成。主控制系统主要由 CPU、存储器、控制器等组成。数控系统的主要控制对象是位置、角度、速度等机械量，以及温度、压力、流量等物理量．其控制方式又可分为数据运算处理控制和时序逻辑控制两大类。其中主控制器内的擂补模块就是根据所读入的零件程序，通过译码、编译等处理后，进行相应的刀具轨迹插补运算，并通过与各坐标伺服系统的位置、速度反馈信号的比较，从而控制机床各坐标轴的位移。而时序逻辑控制通常由可编程控制器 PI 尤来完成，它根据机床加工过程中各个动作要求进行协调，按各检测信号进行逻辑判别，从而控制机床各个部件有条不紊地按顺序工作。
⑶ 伺服系统
伺服系统是数控系统和机床本体之间的电传动联系环节．主要由伺服电动机、驱动控制系统和位置检测与反馈装置等组成．伺服电动机是系统的执行元件，驱动控制系统则是伺服电动机的动力源．数控系统发出的指令信号与位置反馈信号比较后作为位移指令，再经过驱动系统的功率放大后，驱动电动机运转，通过机械传动装置带动工作台或刀架运动。
⑷ 强电控制柜
强电控制柜主要用来安装机床强电控制的各种电气元器件，除了提供数控、伺服等一类弱电控制系统的输入电源，以及各种短路、过载、欠压等电气保护外，主要在 PLC 的输出接口与机床各类辅助装置的电气执行元件之间起桥梁连接作用，控制机床辅助装置的各种交流电动机、液压系统电磁阀或电磁离合器等。此外．它也与机床操作台有关手动按钮连接。强电控制柜由各种中间继电器、接触器、变压器、电源开关、接线端子和各类电气保护元器件等构成．它与一般普通机床的电气类似，但为了提高对弱电控制系统的抗干扰性，要求各类频繁启动或切换的电动机、接触器等电磁感应器件中均必须并接 RC 阻容吸收器；对各种检测信号的输人均要求用屏蔽电缆连接。
⑸ 辅助装置
辅助装置主要包括自动换刀装置 ATC(Automatlc Tool Changer）、自动交换工作台机构 APc(Automatic Pallet changer）、工件夹紧放松机构、回转工作台、液压控制系统、润滑装置、切削液装置、排屑装置、过载和保护装置等。
二、论述：
1.世界数控技术和机床装备发展趋势浅谈。答： 数控技术及装备是发展新兴高新技术产业和尖端工业的使能技术和最基本的装备。世界各国信息产业、生物产业、航空、航天等国防工业广泛采用数控技术，以提高制造能力和水平，提高对市场的适应能力和竞争能力。工业发达国家还将数控技术及数控装备列为国家的战略物资，不仅大力发展自己的数控技术及其产业，而且在“高精尖”数控关键技术和装备方面对我国实行封锁和限制政策。因此大力发展以数控技术为核心的先进制造技术已成为世界各发达国家加速经济发展、提高综合国力和国家地位的重要途径。
数控技术是用数字信息对机械运动和工作过程进行控制的技术，数控装备是以数控技术为代表的新技术对传统制造产业和新兴制造业的渗透形成的机电一体化产品，即所谓的数字化装备，如数控机床等。其技术涉及多个领域：(1)机械制造技术；(2)信息处理、加工、传输技术；(3)自动控制技术；(4)伺服驱动技术；(5)传感器技术；(6)软件技术等。
一.数控技术及装备的发展趋势
数控技术的应用不但给传统制造业带来了革命性的变化，使制造业成为工业化的象征，而且随着数控技术的不断发展和应用领域的扩大，对国计民生的一些重要行业国防、汽车等的发展起着越来越重要的作用，这些行业装备数字化已是现代发展的大趋势，如：桥式三、五坐标高速数控龙门铣床、龙门移动式五座标AC摆角数控龙门铣床、龙门移动式三座标数控龙门铣床等。
1.高速化发展新趋势
目前高速加工中心进给速度最高可达80m/min，空运行速度可达100m/min左右。目前世界上许多汽车厂，包括我国的上海通用汽车公司，已经采用以高速加工中心组成的生产线部分替代组合机床。美国CINCINNATI公司的HyperMach机床进给速度最大达60m/min，快速为100m/min，加速度达2g，主轴转速已达60000r/min。加工一薄壁飞机零件，只用30min，而同样的零件在一般高速铣床加工需3小时，在普通铣床加工需8小时。
由于机构各组件分工的专业化，在专业主轴厂的开发下，主轴高速化日益普及。过去只用于汽车工业高速化的机种（每分钟１．５万转以上的机种），现在已成为必备的机械产品要件。
2、精密化加工发展新趋势： 由于各组件加工的精密化，微米的误差已不是问题。以电脑辅助生产（ＣＡＭ）系统的发展带动数控控制器的功能越来越多。
在加工精度方面，近10年来，普通级数控机床的加工精度已由10μm提高到5μm，精密级加工中心则从3～5μm，提高到1～1.5μm，并且超精密加工精度已开始进入纳米级(0.01μm)。
3、高效能发展新趋势
对机床高速及精密化要求的提高导致了对加工工件制造速度的要求提高。同时，由于产品竞激烈，产品生命周期快速缩短，模具的快速加工已成为缩短产品开发时间必须具备的条件。对制造速度的要求致使加工模具的机床朝着高效能专业化机种发展。4.开放化发展新趋势
数控机床已逐渐发展成为系统化产品。现在可以用一台电脑控制一条生产线的作业，不但可缩短产品的开发时间，还可以提高产品的加工精度和产品质量。如前所述，开放式数控系统有更好的通用性、柔性、适应性、扩展性。美国、欧共体和日本等国纷纷实施战略发展计划，并进行开放式体系结构数控系统规范(OMAC、OSACA、OSEC)的研究和制定，世界3个最大的经济体在短期内进行了几乎相同的科学计划和技术规范的制定，预示了数控技术的一个新的变革时期的来临。我国在2000年也开始进行中国的ONC数控系统的规范框架的研究和制定。
5.复合化发展新趋势
产品外观曲线的复杂化致使模具加工技术必须不断升级，机床五轴加工、六轴加工已日益普，机床加工的复合化已是不可避免的发展趋势。新日本工机的5面加工机床采用复合主轴头，可实现4个垂直平面的加工和任意角度的加工，使得5面加工和5轴加工可在同一台机床上实现，还可实现倾斜面和倒锥孔的加工。德国DMG公司展出DMUVoution系列加工中心，可在一次装夹下5面加工和5轴联动加工，可由CNC系统控制或CAD/CAM直接或间接控制。
二.世界数控机床产业市场及消费需求 1.市场需求发展和格局变化 世界装备制造业市场正在向全面信息化的方向迈进，技术发展主要表现为柔性制造系统、计算机集成制造系统的开发与应用，并向制造智能化方向发展。技术发展特征表现为技术的融合化；产品的发展特征表现为高附加值化、智能化和系统化；系统管理的发展特征表现为集成化（包括系统集成、软件集成、技术集成和接口集成）和网络化。
市场格局表现为集群化发展趋势，即同种产业或相关产业的企业有机地集聚在一起，通过断创新而赢得竞争优势。在产业集群化中，具有特色的中小企业发挥着重要作用，地理集中的企业、有关机构（大学、商会等）在特定领域内既竞争又合作。以装备制造业为例：英国共有154个集群，分布在18个地区，覆盖了很宽的部门和技术范围。英国北部的集群倾向于汽车、金属加工等制造业。美国的明尼阿波利斯的医学设备业群，德国的索林根的刀具业群、斯图加特的机床业群、韦热拉的光学仪器群等，都是世界上较为典型的产业集群。
我国机床行业正处于高速发展时期，行业总产值和销售收入连续6年保持20%以上的增长，数控机床消费连续5年位居世界第一。强劲的市场需求带来了发展机遇，“十一五”期间将是数控机床大发展的时期，国家高度重视和支持发展国产数控机床，制定了数控机床发展规划，出台了相应的扶持政策，到2010年国产数控机床占国内市场比重达50%。
近年来，国内机床企业发展迅速。大连机床行业实现整合，成立了大连机床集团并且兼并了英格索尔生产系统公司、西门卖（控股70%）等国外企业，销售额位居世界机床行业第八。沈阳机床行业通过改制整合，2006年销售收入快速增长，市场占有率明显提高。北京第一机床厂并购了德国科宝公司，技术水平大幅提升。
总之国内数控机床制造商正在拼搏奋起，坚持自主创新精神，实行市场化运行机制，潜心研究、持续改进，我们深信，中国企业完全有能力制造出满足市场需求的高质量标准的数控机床及柔性制造系统。
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