杨立新 无线供电技术方案及应用

第一篇：杨立新 无线供电技术方案及应用

基于磁耦合谐振式无线供电装置的研制

杨立新

（西南科技大学网络学院供用电技术专业 2014春班）

【摘要】：磁耦合谐振式无线供电技术提供了一种新的能量传输途径，主要是利用磁耦合共振原理实现能量的无线传输。与传统的有线电能传输相比，避免了用电设备主要通过导线连接获取能量过程中产生导线裸露、磨损、电火花等不安全供电因素；与其他无线供电技术相比，具有传输效率高、功率大、传输距离远、无方向性等特点。最重要的是能为一些特殊场合带来更方便的供电，如水下检测、油田矿井、高山沙漠、化工等。因此，磁耦合谐振式无线供电技术具有良好的应用价值和研究意义。

本论文通过对磁耦合谐振式无线供电技术的基本原理和传输机理的研究，构建了无线

供电系统的总体框架和等效电路模型，揭示了无线供电系统的传输特点及内在规律。

序言

本文首先介绍了无线供电技术研究背景及发展概况，然后主要介绍三种无线供电技术：电波辐射式无线供电技术、感应耦合式无线供电技术、磁耦合谐振式无线供电技术的基本原理及应用领域，并突出了磁耦合谐振式无线供电技术的特点及应用前景。

一、课题的研究背景及意义

无线供电技术[1][2][3][4]一直是人类研究的热门话题，主要是以非接触的方式对供电设备进行电能传输。与传统的有线供电相比，它避免了用电设备之间主要通过导线连接获取能量过程中产生电火花、导线裸露、磨损等不安全供电因素。无线供电技术的出现为一些特殊场合：比如，密封环境、旋转部件、水下监测等的供电开辟了新的供电途径；同时开拓了在感应电动汽车、高速磁悬浮列车馈电、医疗设备、消费电子及传感器网络等方面的应 用[5][6]。随着无线供电技术理论的不断成熟和实验研究的不断深入，将会出现大量新的应用领域及相关的产品，为现代工业生产和人类日常生活提供了极大的方便。因此，对该技术的研究具有良好的研究意义和应用价值。

无线供电技术经历了从理论假设构想到实践应用的过程，对无线供电的研究可以追溯到十九世纪九十年代，当时是由美国科学家尼古．特拉斯根据其研究搭建了第一个无线电 波传输试验系统，试图把能量传输到世界各地，为人类的生活起居提供照明[7]。到后来 1968年美国工程师 P Glaser 提出了一种使用微波电能传输技术的太阳能发电卫星[8]。该技术能利用无限的太阳能通过微波或激光传输转换成为地面人类所能利用的电能。20 世纪 80 年代后期，由加拿大团队提出了 SHARP 研究项目，试图建立一个用于转接远距离无线通信 信号的长时间漂浮高空平台，并得到了一定的应用[9]。针对上述无线供电研究尚未成熟及能量传输的缺点：方向的不定性、效率较低、传输距离的限制、穿越障碍物的限制及对周围人和动物磁辐射较大，于是在 2006 年 11 月在美国物理学会工业物理论坛上首次正式提出了磁耦合谐振式无线能量传输技术，理论性分析了该技术在实现中距离能量传输的可能性，并在 2007 年 6 月由 MIT 的（Soljacic）教授所

图 1.3 韩国首尔一座游乐园内试行的一种新型电车示意图

这种电车在铺有电感应条的路面上行驶时可“无线”充电，不像传统电车需通过路轨或车顶电线获得电能；日本国土交通省（交通部）于 2009 年 10 月在奈良市，就针对充电式混合动力巴士组织过两次实际应用实验，如图 1.4 所示，供电线圈埋入充电台的混凝土中。车开上充电台后，当车载线圈对准供电线圈后（重合），车内的仪表板上有一个指示灯会亮，司机按一下充电按钮，就开始充电。

图 1.4 日本国土交通部进行混合动力巴士充电实验

目前国内对感应耦合式无线供电技术也进行了深入的研究，并在理论和应用方面都取得了重大的突破：

（1）重庆大学自动化学院研究小组在孙跃教授的带领下对感应耦合式无线供电机理及传输特性进行了研究分析，对传输系统的可靠性、稳定性、效率性进行了试验研究。该小组还研制出了一系列的 ICPT 供电系统[16][17][18][19][20]。（2）中国科学电工研究所教授严陆光、徐善纲及其学生武瑛对无接触供电性能和悬 浮列车无接触供电进行分析[21]。

（3）东南大学研究小组对电动汽车无线充电和无线输电技术对智能电网的影响进行了研究[22][23]。感应耦合式无线供电技术还被广泛应用于医学生物体供电、轨道交通、移动设备和旋转设备供电等方面。

（三）磁耦合谐振式无线供电技术

磁耦合谐振式无线供电(Magnetic Resonant Power Transfer[24])技术主要是利用两个具有相同频率的谐振电路，通过磁场耦合实现能量从电源供给端向用电设备吸收端的无线传输。磁耦合谐振式无线供电技术与感应耦合式无线供电技术相比较，前者主要引入了谐振即共振技术，使发射线圈和接收线圈在相同频率下工作，不仅能量传输效率会大大提高，其传输距离也会大大增加。此技术主要利用近磁场谐振耦合，其辐射小，方向性要求不高，适合中等距离传输，传输效率较高并且能量传输不受空间障碍物（非磁性）影响，能量传输效果与系统频率及线圈的制作密切相关，但是对电源部分要求比较高，对于高频率、大功率实现较难。图 1.5 为磁耦合谐振式无线供电实验的原理示意图。在实验中，主要由 A、S 组成的发射回路和 D、B 组成的接收回路构成。工作原理：首先由发射回路激励源 A 产生高频磁场，发射线圈 S 在外加激励下谐振，能量即由 A 传递到了 S。发射线圈 S 再通过磁场耦合把能量传输到 D。线圈 D 最后与负载回路 B 耦合，即能量最后传递到了负载回路 B 上。其中，A，S，D，B 的固有频率相同，S，D 之间是远距离传输[12]。

图 1.5 磁耦合谐振式无线供电实验原理示意图

磁耦合谐振式无线供电技术最早是由美国麻省理工学院(MIT)物理学助理教授 MarinSoljacic 为首的研究团队在 2007 年末提出的，并成功的点亮了 2 米以外的灯泡（60w），当时在国内外引起了重大的关注，如图 1.6 所示[10]。国内知名大学也对该技术进行了相应的理论和实践研究：图 1.7 是东南大学研制出了传输距离为 70cm 接收功率约为 600w 的磁耦合无线能量传输系统，该技术主要是在耦合磁场中，具有相同频率的谐振系统会进行高效的无线能量交换。

图 1.6 麻省理工学院(MIT)无线供电实验图 1.7 东南大学磁耦合无线能量传输实验

磁耦合谐振式无线供电技术发展比较成熟并在社会各个领域体现了其具体价值。目前主要应用于一些高端智能手机的无线充电器，笔记本电脑的无线供电底座，厂用小型 传感器的供电解决方案等。在生物医学领域上[25][26][27][28]，可以用在某些体内仪器(如心脏起搏器，医用体内微型机器人等)的充电、供电系统中。谐振耦合谐振式电能无线传输技术与上述两种无线电能传输技术相比，具有以下本质性的不同：

1、与微波原理的电能无线传输技术相比，具有传输功率大、传输效率高和无方向性的特点，且传输功率从以前的毫瓦级提高到千瓦级，传输效率也得到大大的提升，可达到 80%；

2、与电磁感应原理的电能无线传输技术相比，传输距离大大提高，突破了电磁感应原理的无线传输距离仅在毫米等级以内的限制[29]。

以上主要介绍了三种无线供电技术的工作原理及应用领域，通过上述三种技术的对比及自身特点，最终选择磁耦合谐振式无线供电技术作为本论文的技术方案。主要是由于对小功率传输而言，它具有传输效率高、传输距离较远等特点，特别适合本论文负载为 20w 小灯泡的近距离无线供电实验设计。

三、本课题研究的主要内容

本论文主要研究的是一种基于磁耦合谐振式无线供电技术，即相同谐振体之间通过磁场耦合空间进行能量的无线传输。着重分析磁耦合谐振无线供电技术基本原理、传输特性及实验装置的设计方法，本课题研究的最终目的在于如何提高系统的传输效率、输出功率及传输距离。首先，通过理论研究和实验分析提出了相应的有效措施。最后，设计了一个高效、稳定的小功率短距离无线能量传输系统，根据其实验数据和实验波形图验证了提高传输效率、距离及输出功率方法的科学性和电路设计的合理性。

参考文献

[1]东华.无线供电解决方案[J].www.xiexiebang.com/kjxw/nyjs/2008-02-03.[3]张代兵韩大鹏.一种低功耗设备的无线感应供电技术[J].仪器仪表学报 2006(Z3).致谢辞

首先，我要衷心感谢的是我的导师祝老师，在2014春班学习期间，老师的专业指导和无私奉献给了我莫大的帮助，特别是对本论文的完成，不管是选题还是内容的安排都给了我细心的指导和全面的分析。还有，老师严谨的治学态度、精益求精的工作作风、平易近人的人格魅力深深的影响着我，在此我向祝老师表示深切的感谢和祝福。

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第二篇：多媒体技术及应用

第一章：1.直接作用于人们的感觉器官，使人能直接产生感觉的自然种类信息叫做（感觉媒体）2.为了存储，传送感觉媒体而人为地研究出来的定义信息特性的数据类型叫做（表示媒体）他们是用于数据交换的（编码），用信息的计算机内部编码表示。3.在通信中使电信号与感觉媒体之间进行转换而使用的媒体叫做（表现媒体），它们是再现信息的物理工具和设备（输出），或者获取信息的工具和设备（输入）。4.在大多数场合下，多媒体是指（多媒体技术），既他一般不是指多种媒体本身，而主要是指处理和应用的一整套（技术手段）。5.多媒体技术的多维性是指多媒体技术具有（信息交流）的多种感知形式和（信息化处理）的多样化两方面特性。6.多媒体技术的集成性一方面指多媒体技术是多种（媒体信息）的集成，其二，多媒体技术是多种（显示或表现媒体）设备的集成，其三，多媒体技术是多种（技术）的系统集成。7.多媒体技术的交互性是指用户可以与计算机实现复合媒体处理的（双向）性。8.1984年，美国苹果公司开创了用计算机进行（图像处理）的先河。9.目前，多媒体技术的发展趋势是逐渐把计算机技术，（通信技术）和（大众传播技术）融合在一起，建立更广泛意义上的多媒体平台。10.模拟信号或者在（时间）上是连续的，或者在（幅度）上是连续的，而 数字信号的数值在时间和幅度上都是（不连续的）11.如果信号的采样时间间隔T为常数，则该采样称为（均匀采样），如果采样时间间隔T不为常数，则该采样称为（非均匀）采样，如果采样时间间隔T为常数0.05秒，则该采样频率是（20）HZ。12.如果信号样本在量化时选定的编码位数为8，则该信号的量化值中共有（256）种编码值；如果该信号的最小值与最大值的差是128，采用均匀量化，则用近似计算公式计算的量化间距为（0.5）。13.编码前一般要确定两个因素，其一是每一个量化值的（编码位数），它决定了量化的精度，其二是每一组代码与量化值（对应的规则）。14.多媒体研究的核心技术中，位居首位的技术是多媒体数据（压缩技术），视频数据压缩的思路有二，其一是（帧内压缩），其二是（帧间压缩）前者的策略是对相同的信息快（只传送一份），这样就减少了许多冗余信息，后者的策略是对变化的部分传送一个（运动矢量）15.一副像素分辨率为512X256的静态RGB真彩色图像的数据量为（384）KB,相当于（0.375）MB.第二章1.声音的三个重要指标参数是（振幅），（周期），（频率）。1.从听觉角度看，声音所具有的三个要素是（音调），（音色），（响度）。2.笛子和小提琴演绎相同的乐曲时，人们能够正确的分辨出不同的乐器是因为他们的（音色）不同。3.按照人们听觉的频率分布范围，声音可以分为（次声波），（超声波），（音频）三类，其中（次声波）是指频率低于20hz的信号，（超声波）是指频率高于20khz的信号，而（音频)是指频率范围在20hz~20khz的声音信号。4.声音数字化先后经历的三个步骤是（采样），（量化）和（编码）。5.音频采样就是将声音信号在时间上进行（离散化）处理，既每隔一小段时间在模拟音频信号的波形曲线上采集一个信号样本值。6.（样本大小）是指每个声音样本需要用多少位二进制数表示，反映了量度声音波形的精确度。他的值越（大），数字化后的声音信号就越可能接近原始信号，但所需要的存储空间也越（大）。7.数字化声音的三个主要技术指标包括（采样频率）量化精度，（声道数）。8.（采样频率）是指单位时间内采集的样本个数，他的值越高，在一定时间间隔内，采集的样本数越（大），音质越（高)，数字化声音的数据量越（大）。9.数字化声音的数据量是由（采样频率)，量化精度，（声道数）和声音持续时间所就决定的。10.利用GoldWave声音的过程中，首先要通过（文件）菜单下的（新建）菜单项，创建一个新文件，并在（新建音频）对话框中设定新文件的有关参数。11.利用录制GoldWave编辑声音的过程中，选择（效果）菜单中的（音高）命令，可以打开“音高”对话框，可以在通话框中通过调整比例因子或（半音）值的滑块来改变声音的音高。13.利用GoldWave编辑声音的过程中，首先需要（选定）编辑区域，设定编辑区域起点的操作既可以单击鼠标，也可以用右键菜单下的（设置完结标记）命令。14.利用GoldWave制作淡入淡出效果的过程中，在“淡入”对话框中要设置的值是音量的（初始音量）值，而在“淡出”对话框中要设置的值是音量的（最终音量）。15.利用GoldWave更改声音文件音量大小，首先应选择主菜单（效果）下的一级子菜单，（音量）；然后如果要详细设置音量的参数，则选择二级子菜单（更改音量），如果想在不出现声音过载情况下最大限度提升音量，则应该选择二级子菜单（最大化音频).第三章1.数字图像可以定义为一个二维函数f(x,y)，其中x和y是描述点的位置的二维平面坐标，在(x,y)坐标处的幅度值f称为图像在该坐标点的像素值。2.数字图像是由有限的元素（像素）组成的数组（矩阵），其中每一个元素有一个特定的位置和数值。3.描述数字图像的像数密度、像素总数、可能出现的颜色总数的概念分别是图像分辨率、图像的像素大小、颜色深度。4.同样大小的一幅原图，如果数字化时图像分辨率越高，则组成该图的像素点数目越多，看起来就越逼真。5.颜色深度是指位图中记录每个像素点所占的位数，它决定了彩色图像中可出现的最多颜色数，或者灰度图像中的最大灰度等级数。n6.图像深度为n时，该数字图像可能出现的颜色数为2。7.图像的分辨率越高、图像深度越大，则数字化后的效果越逼真、图像数据量也越大。8.图像数据中存在的数据冗余主要有以下几种类型：空间冗余、时间冗余、结构冗余、知识冗余、视觉冗余。9.在计算机科学领域，一般称图形为矢量图；图形是用一个是指令集和描述的，图形与分辨率无关。图像是由许多颜色与亮度不同的像素点组成的，数字图像的数据表示形式是一组矩阵数据，其数据模型是一个二维函数，图像与分辨率有关。10.对于量化位数为4位的灰度图像，共有16个灰度级，最黑的点像素值为0000，最白的点像素值为1111.二值图像的每个像素点占存储位数为1位，白点的像素值为1，黑点的像素值为0。RGB真彩色图像每个点的颜色信息需要占24位存储空间。11.图像变换是将图像在空间域表示的数据变换到另一个正交矢量空间，产生一批变换系数。12.图像增强处理是指根据一定的要求，空出图像中感兴趣的信息，而减弱或去除不需要的信息，从而使有用信息得到加强的信息处理方法。根据增强处理所在的空间不同，图像增强技术可分为基于空间域的增强方法和基于频率域的增强方法两类。13.所谓图像重建，是指根据对物体的探测所获取的数据建立数字图像的过程，该图像可以反映被探测物体某个平面的物质结构形态，称为物体的重建图像。14.CT扫描就是一种图像重建应用实例，当射线穿过物体的某个截面时在检测器上得到的数据值称作射线的投影，在同一个方向上建立的投影，是一维投影，由物体截面的多个一维投影即可建立该截面的数字图像。15.BMP格式是一种与硬件设备无关的图像文件格式，故又称为DIB。16.在一个GIF文件中可以存多幅彩色图像，如果把存于一个文件中的多幅图像数据逐幅读出并显示到屏幕上，就可构成一种最简单的动画。17.简单来说，Photoshop的图层就是重叠的透明层，每层独立放置画面，又依顺序互相遮挡，用来对各个画面进行管理。18.Photoshop的路径是由一些点、线段或曲线构成的矢量对象，它提供了一种精确勾勒或绘制图像的方法，从而完成那些不能由绘图工具完成的工作。19.Photoshop的通道是用来存放颜色信息的，它是存储不同类型信息的灰度图像。图像的颜色模式决定了所创建的颜色通道的数目。20.滤镜是Photoshop中功能最丰富、效果最奇特的工具之一。可以使用滤镜更改图像的外观，例如，为它们指定印象派绘画或马赛克拼贴外观，或者添加独一无二的光照和扭曲。Photoshop的滤镜分为内置滤镜和外挂滤镜，前者是Adobe提供、Photoshop自带的滤镜；后者是第三方开发商提供的。21.蒙版是一种选区有密切关系的编辑手段。一旦选定了某图层的部分区域，并将该图层转到“以快速蒙版模式编辑”的状态后，则未选中的区域将“被蒙版”。第四章1.MPEG组织是制定视频及音频的压缩、处理和播放标准的组织。1.数据冗余有空间冗余、时间冗余、结构冗余、知识冗余、视觉冗余和信息熵冗余。2.在Movie Maker中要让两个相邻剪辑间建立同时淡出及淡入的效果，应该使用视频过滤功能。3.MPEG标准主要是由视频、音频和系统三部分组成，它是一个完整的多媒体压缩编码方案。4.H.26X是由ITU-T制定的视频编码标准，主要有H.261、H.262、H.263、H.264等几个标准。第五章1.计算机动画如果按照动画的创作方式分类，可分为两大类：帧动画和造型动画，后者属于矢量动画。而按动画的空间视觉效果分，则可以分为三大类：二维动画、三维动画和变形动画。1.在过程动画中，物体的变形是基于一定的数学模型或物理规律的。最简单的过程动画是用一个数学模型去控制物体的几何形状和运动。2.在关键帧动画中，只要画出关键帧，而中间帧由计算机对两幅关键帧进行插值生成。3.基于物理模型的计算机动画方法大量运用了弹性力学和流体力学的方程进行计算，力求使动画过程体现出最适合真实世界的运动规律。4.在Flash时间轴的任一点按F5键可以在该点插入普通帧，按F6键可以在该点插入关键帧。5.选定Flash舞台中图形后按F8键可以弹出“转换为符号”对话框，测试影片可以按Ctrl+Enter键。6.用Flash中的文本工具输入文字时，对于扩展的静态水平文本，在该文本块的右上角有一个圆形手柄，而对于具有定义宽度的静态水平文本，在该文本块的右上角有一个方形手柄。7.向Flash文档中添加声音，首先要将声音导入库中，操作方法是选择“文件”→“导入”→“导入库中”命令，在“导入”对话框定位声音文件位置并选择它，单击“打开”按钮。8.在Flash动画文件的操作步骤是：执行“文件”→“发布”命令（或按“shift+F12键”），就会按默认设置在存放源文件的同一文件夹里生成一个同名的swf文件和（或）html文件。9.在制作逐帧动画的导入系列图片操作步骤中，首先选择动画图层的第一帧，执行“文件”→“导入”→“导入到舞台”命令；先在“导入”对话框中选择事先准备好的系列图片的第一个图片文件。10.用椭圆工具画正圆或用矩形工具画正方形时，需要加shift键。11.在不计压缩的情况下，帧动画的数据率是指帧速度与每帧图像数据量的乘积。12.在Flash的时间轴面板上，在一个时间点（关键帧）放置一个图形元件，然后在另一个时间点（关键帧）改变这个图形元件的大小、颜色、位置、透明度等，Flash根据二者之间的值创建的动画称为“动画补间动画”。13.在Flash的时间轴面板上，在一个时间点（关键帧）绘制一个形状，然后在另一个时间点（关键帧）更改该形状或绘制另一个形状，Flash根据二者之间的帧的值或形状创建的动画称为“形状补间动画”。14.讲一个或多个层链接到一个运动引导层，使一个或多个对象沿同一条路径运动的动画形式称为“引导路径动画”。“被引导层”中的对象可以使用影片剪辑、图形元件、按钮、文字等，但不能应用形状。第七章1.CD-ROM(Compact Disc-Read Only Memory)其中文意为紧凑式只读存储器。2.扫描仪的种类按结构分为平板式、手持式、滚筒式。3.投影仪的种类按原理分为CRT投影仪、LCD投影仪、DLP投影仪。4.数码相机最重要的性能指标是最高分辨率。5.MPC是由多媒体市场协会制定的技术规格标准。6.闪存盘也叫U盘。1.什么是多媒体技术及主要特性？多媒体指多媒体技术，级能够获取、处理、编辑、存储、和回放两种或者两种以上不同类型信息媒体的技术，这些信息媒体包括文字，声音，图形，图像，动画，视频等，他一般不是指多种媒体本身，而主要是指处理和应用的一整套技术手段。特性：多维性 集成性 交互性 非线性 实时性 2.简述多媒体技术研究的主要内容1.如何实现多媒体信号数字化与计算机如何获取数字信。2.如何实现多媒体数据处理和编码、解码：包括多媒体内容的分析，基于内容的多媒体检索，多媒体安全，声音处理、图像处理、视频和动画处理。

3、多媒体支持环境网络：包括数据存储，硬件和软件平台、网络技术。服务质量及数据库等。4.多媒体工具及应用系统：包括各种用于多媒体素材制作和作品开发的软件工具、编程语言，以及各类应用系统。5.多媒体通信与分布式多媒体系统：如可视电话、电视会议等。3.什么是模拟信号、数字信号？模拟信号如何转化成数字信号？模拟信号：在时间和幅度上连续的信号。数字信号：时间和幅度都离散的信号值之二进制编码。转化：采样、量化、编码 4.多模拟信号采样的目的？量化的目的？编码的目的？采样：使模拟信号在时间上离散。量化：对采样值实现了限定，使模拟信号在幅值上离散。编码：对量化值转化成数字编码脉冲，用一组二进制数字代码表示，即将模拟信号转化成二进制编码的信号。5.什么是多媒体信息检索技术？有哪些应用场合？ 多媒体系检索是根据用户的要求，对图形、图像、文本、声音、动画和视频等多媒体信息进行检索，已得到用户所需的信息。应用：电子会议 远程教学 远程医疗 电子图书馆 艺术收藏和博物馆管理 地理信息系统 遥感和地球资源管理 计算机支持协同工作等领域 6.什么是音频信号？决定音频信号波形的参数有哪些？ 音频：音频是多媒体系统中使用较多的信息，人们可以将音频输入到计算机，同时计算机也可输出音频。参数：频率 幅度 相位 7.什么叫样本精度？样本精度与量化位数有何关系？ x样本精度：存储一个样本信号所需的二进制位数叫样本精度。关系：样本精度为x位时，量化级数是2 8.什么是声音信号的带宽？请说出四级音频的带宽声音信号所占用的频率范围叫带宽。四级音频的带宽：200hz-3.4khz数字电话语音 50hz-7khz电台调幅广播 20hz-15khz电台调频广播 10hz-20khz数字激光唱盘 9.声频信号能进行压缩编码的依据？音频信号有哪几种编码方式 依据：

1、声音信号中存在着很大的冗余度，通过识别和除去这些冗余度，便能达到压缩的目的。

2、音频信息的最终接受者是人，而人耳在听觉方面有一个重要的特点，及听觉的“掩蔽”。

3、对声音波形采样后，相邻样值之间存在着很强的相关性。编码方式：波形编码 参数编码 混合编码 10.图形与图像的区别？ 图形占用空间少，缩放不失真；与分辨率无关，可以缩放到任意尺寸；CPU耗时长，失易图形依赖于简单单元，难以表达物体的复杂属性；图像色彩和色调变化丰富景物逼真，CPU计算量小；与分辨率无关，缩放后易失真，数据易大。11.什么是颜色空间？常见的颜色空间有哪些？计算机中最常用的颜色空间是什么？颜色空间：是用一种数学方法形象化表示颜色的 常见的颜色空间：RGB颜色空间（计算机中最常用的）HSI颜色空间 YUV颜色空间 CMYK颜色空间 12.什么叫图像的分辨率？什么叫颜色的图像深度？ 图像的分辨率：指在每个单位长度上包含的像素数，反映了图像的像素密度。颜色的图像深度：描述图像中可能出现的不同颜色的最大项目，用一个相碎 所占据的二级制位数表示。13.Photoshop中选择图像区域的工具箱工具有哪些？一个形状不规则但颜色均匀的区域用什么工具易于选择？

1、魔棒工具、磁性套索、矩形选框工具、椭圆选框工具、单行选框工具、单列选框工具

2、魔棒工具 14.photoshop中快速蒙版作用？如何修改蒙版区域？ 作用：如何修改：在工具箱中单击画笔工具，把前景色设为白色；再到工具选项栏中设置画笔的粗细等属性；单击画笔后的小三角按钮，拉开下拉菜单，选择数值为63，将不透明的的数值选为100%，然后用白前景色画笔开始画。15.photoshop中按什么键可以变化画笔笔刷的大小？抠图快捷键是什么？如何保存与取出选区？

1、调粗Ctrl+] 调细 Ctrl+[

2、Ctrl+J

3、到选择菜单下单击存储选区，会出来一个对话框，在名称文本框中给这个选区取名字，单击好按钮，现在单击选择菜单下的取消选取命令，是选区消失；而需要这个选区的时候，可以再到选择菜单下单击载入选区，然后选中刚才所保存的名字，选区就又出现了。16.无损编码和有损编码有何区别？ 无损压缩也即压缩前和解压缩后的数据完全一致。有损压缩意味着解压缩后的数据与压缩前的数据不一致。在压缩的过程中要丢失一些人眼和人耳所不敏感的图像或音频信息，而且丢失的信息不可恢复。17.何为MPEG标准？主要由音频、视频和系统三部分组成，是一个完整的多媒体压缩编码方案。18.试述H.261和H.263的区别？ H.263每个GOB包含的MB数目不同、支持更多的图像格式、更有效的运动预测、效率更高的三维可变长编码代替二位可变长编码、增加了四个可选模式 19.试述视频压缩的必要性和可行性？1.数字视频的数据量非常大2.原始视频数据表示有较强的相关性，即大量冗余信息，通过特定编码方式将庞大数据中的冗余信息去掉，保留相互独立的信息分量从而达到压缩视频数据量的目的。20.简单描述H.263中的四种可选模式？ 无限制运动矢量模式：允许运动矢量指向图像以外的区域。这种模式包括了运动矢量范围的扩展，允许使用更大的运动矢量。基于语法的算法编码模式：使用算术编码代替霍夫曼编码，可在信噪比和重建图像质量相同的情况下降低码率。先进预测模式：允许一个宏块中4个8*8亮度块各对应一个运动矢量，从而提高了预测精度。PB图像模式：引进入一种新的帧----PB帧，一个PB帧由一个P帧和一个B帧组成，一起编码。21.从动画的生成方法来看，计算机动画制作涉及那些常用技术？关键帧技术、变形技术、运动捕捉技术、三维扫描技术 22.降低帧动画的数据率有哪些办法？降低帧速度或缩小画面尺寸 23.Flash逐帧动画的原理是什么？逐帧动画有哪些制作方法？ 在连续的关键帧中分解动画动作，也就是每一帧的内容不同，连续播放而成的动画。方法：用导入的静态图片建立逐帧动画（用gif、jpg、png等格式的静态图片连续导入到Flash中，就会建立一段逐帧动画）； 文字逐帧动画（用文字作帧中的元件，实现文字跳跃、旋转等特效）； 导入序列图像（可以导入gif序列图像、swf动画文件）绘制矢量逐帧动画（用鼠标或压感笔在场景中一帧帧地画出帧内容）； 指令逐帧动画（在时间轴面板上，逐帧写入动作脚本语句来完成元件的变化）24.Flash形状补间动画和动作补间动画的相似点和不同点是什么？ 形状补间动画可以实现两个图形之间颜色、形状、大小、位置的相互变化，其变形的灵活性介于逐帧动画和动作补间动画二者之间，使用的元素多为用鼠标或压感笔绘制出的形状，如果使用图形元件、按钮、文字，必先“打散”再变形。动作补间动画：构成元素是元件，包括影片剪辑、图形元件、按钮等，除了元件，其他元素包括文本都不能创建动作补间动画，其他的位图、文本等都必须要转换成元件才行，只有把形状“组合”或者转换成“元件”后才可以做“动作补间动画”。25.什么叫引导路径动画？创建引导路径动画的一般方法包括哪些要点？ 将一个或多个层链接到一个运动引导层，使一个或多个对象沿同一条路径运动的动画形式。创建引导层和被引导层、引导层和被引导层的对象、向被引导层中添加元件。26.简述多媒体计算机系统结构？ 多媒体硬件系统（实时综合处理文、图、声、像信息，实现全动态视像和立体声的处理）、多媒体软件系统（包括多媒体操作和多媒体通信软件部分）、多媒体应用程序接口（为上一层提供软件接口）、多媒体著作工具及软件（在多媒体系统的支持下利用图形和图像编辑软件、视频编辑软件、音频编辑软件等编辑与制作媒体节目素材，并在多媒体著作软件中集成）、多媒体应用系统（满足用户各种服务需求）27.扫描仪有哪几种硬件接口方式？有哪几种分辨率？并行端口接口、SCSI接口、USB接口光学分辨率、机械分辨率、内插分辨率 28.从工作原理上，触摸屏分为几种？试述各种触摸屏的工作原理及其优、缺点？ 红外线式：在屏的左边和上边各安放一排红外线发射管，屏的下边和右边对应的各安放一排红外线接收管。通常状况下红外线接收管都可以收到相应发射管的红外线信号，当手指触摸到屏幕时，某些红外线被阻断，这样通过横纵向阻断的红外线可以确定手指的位置，并通过串行口把此信息传给计算机，以进行相应的处理。红外线触摸屏分辨率通常较低，反应速度较低。程序接口也比较简单，一种是通过鼠标的模拟驱动程序，另一种是通过坐标值来确定。红外线触摸屏一般只适用于文本状态或用于菜单项的选择等对分辨率要求不是很高的交互式环境。电阻式触摸屏和电容式触摸屏分辨率很高。电阻式触摸屏由二层膜组成，膜之间有网格触点阵列，对膜的压力造成电阻的变化，从而定位压点的位置，送往计算机，通过计算机对此信息分析，即可确定手所触摸的位置并作出相应的处理。电阻式触摸屏镀上有一层金属膜，通过触摸金属膜而产生的电流变化来定位压点的位置。29.为防止非法拷贝，DVD采用了什么方法？光盘和DVD播放机上编注“防止连续拷贝的识别码”。

第三篇：安徽省无线电技术协会2011年工作总结及2012年工作计划

安徽省无线电技术协会2011年工作总结

及2012年工作计划

2011年，安徽省无线电技术协会在省经信委、省科协、省民政厅、省体育局的亲切关怀和指导下，在中国无线电运动协会的帮助和支持下，在协会理事会的科学决策和秘书处全体成员的精诚努力下，坚持以科学发展观为指导，牢牢把握服务会员，贡献社会的办会宗旨，积极开展各项活动，切实加强自身建设，为推动中国业务无线电通信事业的和谐发展，做了富有成效的工作。

一、严格服从上级组织安排，努力落实各项任务。

1、按照主管单位省科协和省民政厅的要求，按时完成2010省级学会综合统计调查年报工作。协会领导高度重视，落实工作责任，安排协会秘书处积极筹备报表的填写、报送审批工作，顺利通过了省科协和省民政厅的年审工作。

2、受中国无线电运动协会委托，安徽省无线电技术协会于2011年4月1日起，对安徽地区业余无线电会员进行属地化管理。省协会负责办理安徽省会员的培训、入会、收取会费、补交会费、考试、办证等相关事宜，协会认真履行职责，以为会员提供更优质、更好的服务为宗旨，受到中国无线电运动协会的好评与赞誉。

3、为积极响应省经信委的号召，省协会大力组织全体会员参加“安徽省无线电管理有奖知识竞赛”的活动。2011年9月，省协会在官网论坛上发布了《关于组织会员参加安徽省无线电管理有奖知识竞赛的通知》（省无技协字[2011]901号文件），要求会员以认真学习无线电管理法规和无线电科学知识为目的，积极参加竞赛活动。会员积极响应，踊跃参与，竞赛组委会办公室共收到试卷答题卡28037份，其中有效试卷答题卡25942份，对普及无线电管理法规和无线电科学知识，增强全社会频谱资源意识和依法用频意识起到促进作用。

4、应省经信委要求，省协会指派副秘书长朱传龙、秘书处孙小淳于2011年10月30日至11月1日参加全省设台单位无线电专管员培训班。两人对无线电业务及技术发展的现状与趋势、无线电干扰案例分析解读等培训内容进行认真学习，与全省无线电专管员们热烈讨论，向会议表彰的优秀专管员请教交流，巩固扎实了个人无线电管理知识，提升无线电管理的业务能力，并取得管理员合格证书，为后期安徽省BY6AH集体电台的管理建设提供技术支持，以实际行动支持和配合上级主管部门对无线电专管员队伍的建设和无线电管理工作的开展和进行。

5、应省经信委要求，省无线电技术协会秘书长方明、副秘书长江磊等协会领导于12月16日出席参加了业余无线电管理工作座谈会。会上，协会领导积极领悟全国业余无线电管理座谈会精神，对《业余无线电管理办法》（征求意见稿）进行探讨研究，围绕省业余无线电发展现状、管理机制、面临的机遇以及存在的困难和问题等方面踊跃发言，提出一系列建设性的意见和建议。省经信委曹晓武副主任强调：“全省无线电管理机构要研究制定具体措施，积极支持有关协会和社会团体开展工作”。省协会多年来一如既往的开展工作得到我省无线电主管部门领导的大力肯定与支持，深受鼓舞。

二、完善创新，切实加强自身组织建设工作。

1、成功召开协会一届四次理事会议。4月23日，协会一届四次理事会议在协会挂靠单位安徽省科技馆顺利召开，会议由协会副秘书长江磊主持。会议听取了协会秘书长方明汇报2010年协会工作报告及2011年工作计划，协会监事会通报协会2010财务状况工作报

告及审核说明，芜湖、淮南协会2010年工作报告等，并就报告内容和协会发展、建设等事项展开热烈讨论，会议讨论并通过增补协会理事的议案和协会2010评优评先方案，增补邱小江、万军等人为协会理事。

2、成功举办2011年《中华人民共和国个人业余电台操作证书》等级考试。按照中国无线电运动协会的统一部署，为杜绝考场舞弊行为的发生，省协会本着公平、公正、公开的原则，积极面向协会全体会员公开召集考场工作委员会委员和考场工作监督委员会委员。其中，考工委负责考试全程工作的统筹安排，考监委负责对考工委工作的监督与检查，接受会员的异议和举报。考试于4月23日在合肥成功举行，共有74名会员报名，60名会员正式参加了考试，其中报考二级会员4名，报考三级会员56名，3名会员成功通过二级考试，53名会员成功通过三级考试，促进安徽省业余无线电通信队伍业务水平和综合素质的提高，专业性力量得到进一步巩固。

3、大力落实业余无线电爱好者的入会培训与考核审查工作。为切实做好安徽地区业余无线电爱好者的组织、指导工作，省协会受中国无线电运动协会主管单位的委托，代理安徽地区业余无线电爱好者的入会申请及培训考核、办证等辅助管理工作。省协会宣教培训专业委员会多次开展了丰富多彩的业余无线电爱好者入会培训班活动，广泛普及宣传无线电科学知识，以实际行动扎实推进了《全民科学素质行动计划纲要》的深入实施，为提高全民科学素质做出有力贡献。4月23日，省协会在安徽省科技馆隆重开办业余无线电入门培训班，由协会常务理事冯俊（BG6AYL）老师主讲，向会员宣传与讲解业余无线电基础知识，耐心解答会员提出的各种问题，课堂气氛热烈，学员反响强烈，培训过程和谐有序，使参加培训的会员真正意义上对无线

电知识进行深入的探索与学习。协会秘书处对《个人业余电台操作证书》四级考试试卷的审批和入会手续办理工作严格把关，确保入会会员的整体素质。2011年全年共有444位业余无线电爱好者通过了四级操作证书考试，加入中国无线电运动协会，取得了个人电台呼号。截止2011年12月31日，我省个人业余电台呼号已从BA6AA配臵到BG6DWZ，共计2602人，排名居全国前列。

4、努力扩大服务项目范围，提高服务综合水平。2011年协会从大处着眼，小处着手，紧紧围绕服务会员的工作重心，招聘秘书处专职秘书1名，负责协会日常事务，为会员提供更加优质便捷的服务。

（1）为新老会员统一定制电台呼号牌和车贴，印制中国业余无线电台分区图，面向会员免费发放，增进协会与会员间交流。

（2）积极联系中国无线电运动协会反馈安徽地区会员会刊收取情况，主动争取安徽地区会员会刊的正常发放，为会员开通会刊地址变更登记平台，尽力满足会员对于会刊的需求，把为会员服务做到实处。

（3）开通短信平台，为协会当地会员提供短信通知取证、提醒办理执照服务；外地会员实行资料主动邮寄到人服务，确保每批次入会结果第一时间公之于众，会员资料三天内寄发完毕，大力提高协会办事效率。

（4）大力开展网站建设工作，实时发布协会活动内容与通知公告，定期对协会官网和论坛进行更新维护。同时开通协会秘书处办公QQ群，由专员在QQ与论坛上负责会员日常接待，细致解答会员提出的各种问题，主动联系问题会员，帮其解决困难，增强会员与协会的有效沟通。

（5）积极与省无线电管理处沟通、协商，针对我省各地市业余

电台执照难办理的情况，提出建设性意见方案。经无管处批准，省协会联系招募了一批为业余无线电事业奉献多年的会员，利用业余时间，义务帮助当地会员统一办理业余电台执照，为会员提供一体化服务。

（6）严格有序开展年费收缴工作。协会新增设支付宝、工行网银等缴费方式，按会员要求开取收据，多方位保障会费工作的正常收取，同时为鼓励更多会员积极缴费，省协会主动为会员减免部分会费，对会员实行优惠政策。秉着“取于会员、用于会员”的原则，协会将会员缴纳会费的明细进行张贴公示，接受协会全体成员监督，确保会员放心明白缴费。值得表扬的是，会员BG6CEO许乃利为协会义务建立了安徽会员会费查询系统，解决困扰会员多年的会费查询问题，为广大会员做了件大实事，深受好评。

5、开展对外交流合作，促进资源共享与相互促进。

省协会积极指导和帮助以淮南、芜湖等地方协会为代表的各地组织，协助开展各类业余无线电活动，不断扩大各地爱好者队伍，推动各地方协会、组织结构的完善和业务水平的提高。12月17日，省协会组团前往凤台县国土资源局参加淮南电子技术应用协会第二届会议暨2011年会，会上副秘书长朱传龙现场讲解了自动位臵报告系统（APRS）的应用和操作程序，并与参会会员相互探讨研究，最后将APRS设备赠送给淮南市协会，加深省协会与淮南市协会的深切友谊，推动APRS在安徽范围内的应用推广；其次，省协会与省无线电管理处保持密切联系，在努力推动我省业余无线电事业蓬勃发展方面达成共识，加强合作交流，无线电管理处表示要加强与国家无线电协会的沟通、加强对省无线电技术协会的指导，帮助协会完善工作机制，为协会建设与发展提供可靠保障。再次，协会经过多方交涉，经省广播

电视管理局批准在大蜀山架设协会中继台，并定期进行日常管理维护与技术更新，确保无线电通信信号的平稳与畅通，为会员提供优质的通联平台。省协会与四川省业余无线电爱好者协会、浙江省无线电运动协会的工作人员进行过沟通交流，共同探讨各协会发展的基本现状与存在的实际问题，深入讨论了关于使用QSL通联卡片办理业余电台操作证书4级升3级的有关事宜，为协会制定相关通知提供参考标准。

三、开展各项活动，扩大协会影响力，增强协会凝聚力。协会五大专业委员会自成立以来，积极发挥主观能动性，带领广大会员开展各项活动，加深了会员对无线电活动和技术的理解和掌握，增进了相互之间的友情，既锻炼了队伍，也学到了知识，为服务公众、服务社会做好了专业技术和人力资源的储备。

1、积极组织参加2011全国业余无线电应急通信演练赛，荣获团体第一名。

为响应国家开展减灾应急活动的号召，培养具有减灾应急通信专长的业余无线电志愿者队伍，向社会普及减灾应急和无线电方面的知识，调动社会力量的积极性，提高社会的减灾应急能力，由国家体育总局，中国无线电运动协会，中国灾害预防协会共同主办的2011全国业余无线电应急通信演练赛于7月29日至7月31日在安徽省合肥市中国人民解放军炮兵学院隆重举行，共有来自北京、江苏、浙江、安徽4省市，5支代表队参加了此次大赛。在本次比赛中，由来自合肥、铜陵、淮南、芜湖、宣城等地的10名无线电技术爱好者共同组成的安徽省无线电技术协会代表队经过精心准备，沉着应战，克服一切困难，一举摘得大赛桂冠，为促进我省业余无线电运动的发展做出积极贡献。大赛内容包括使用自动位臵报告系统（APRS）到指定位臵集结、使用自动位臵报告系统（APRS）定向引导救援物资车辆（定向

引导）、搭建帐篷及短波天线和V/U天线应急架设，利用架设的短波、V/U天线和通讯设备向指定电台传送规定文件（通信模式:SSB、CW、SSTV通信频段：7MHZ、14MHZ、144MHZ）。此次大赛促进了各省及地市业余无线电应急通信队伍的沟通与交流，有效检验了业余无线电爱好者的应急通信水平，更好的发挥了业余无线电通信服务社会的作用，为今后无线电通信应急志愿队伍的建设指明方向。

2、成功开展“苏皖十〃一U/V通信日”活动。

由安徽省无线电技术协会与江苏省无线电和定向运动协会共同发起，每年一度的“苏皖十〃一U/V通信日”活动从1997年开始已经持续了十四年，国庆假日期间，两省爱好者共同来到户外，登高架台进行U/V通信实验，探讨传播规律，交流通信技术，有效的加深了两省爱好者之间的友谊，已成为国内业余无线电界的品牌活动。10月5日，省协会中继和应急通信专业委员会成功开展了“2011年苏皖十〃一U/V通信日”活动，地点在距离合肥近40公里，海拔四百多米的桴槎山。协会联合多名会员在山顶架设U/V段电台以及短波电台，陆续通联到南京、徐州、蚌埠、铜陵、芜湖、淮南等两省十余个城市的数百位爱好者，进行了上千次有效QSO，通联过程信号良好，顺利有序。集体台BY6AH在此次通联活动后，收到国内各地区HAM寄来的多张QSL通联卡片，表达对协会的问候。在此次活动中，合肥地区BY6AH业余电台以2060分获得第一名，铜陵地区副控台以1420分获得第二名，合肥地区BY6DX业余电台以820分获得第三名。协会会员自发组织参加了11月13日在合肥客道农家菜酒店举行的聚会及颁奖活动，协会领导到会为获奖会员颁发奖状，发放奖品，会员们相互交流技术、增进情感，热情高涨，对安徽业余无线电爱好者在省协会的带领下开展更多更好的活动充满信心。

2、积极申报、参与2011省属“百优社会组织”活动。为促进社会组织质量建设，激发社会组织创先争优的热忱，积极参与群众性精神文明创建活动，更好地为经济社会发展提供服务，安徽省民间组织管理局、安徽省文明办、新华通讯社安徽分社和安徽省社会组织联合会共同举办了2011省属“百优社会组织”评选活动。安徽省无线电技术协会作为全省无线电技术专家、学者和业余无线电爱好者共同组成的非营利性社会组织，由安徽省科学技术协会归口管理，安徽省无线电管理委员会办公室业务指导，在安徽省民政厅正式注册登记的专项技术协会，积极申报、参与了此次“百优社会组织”的评选活动。协会顺利通过初审评选后，在新华网安徽频道、中国中部崛起网、安徽文明网、合肥新闻网上进行申报资料的公开展示，大力宣传了协会的团队建设与业绩成果，向社会展现了协会的风采。在后期投票评选阶段中，全体会员积极主动，热情投票，以实际行动支持协会的参选工作，使协会在网络与声讯投票中表现突出，在148个社会团体中声讯投票名列第38位，网络投票名列第61位。最终因其他优秀社会团体在专家审核过程中表现卓越，协会未能评选成功。但通过申报、参加此次活动，协会充分认清与优秀社会团体间的差距，深刻总结经验教训，日后更加努力完善自身建设，争取再次参选的成功。

4、积极参与指导高校无线电测向大赛。

无线电测向运动作为一种竞技体育运动，集知识性、实践性、竞技性为一体，要求个人不但要掌握一定的无线电理论知识，而且要有一定的制作技能，使个人知识技能、身体素质、运动能力、心理品质方面得到有效的锻炼。12月11日，应合肥工业大学计算机与信息学院邀请，省协会副秘书长朱传龙，省协会常务理事、国家级无线电测

向运动教练张育等人共同前往合肥工业大学翡翠湖校区，出席该高校第十一届无线电测向大赛开幕式并指导比赛，协会领导已多次出席参加合肥工业大学的无线电测向大赛并对比赛进行技术指导和综合评价，受到合工大学师生的一致好评，为进一步在大学生中普及推广无线电测向相关知识起到促进作用。

2012年，省协会各专业委员会的工作计划如下：

一、数据通讯专业委员会

1、加强数据通信专业委员会的队伍建设，做好会员服务工作。

2、继续做好RTTY、PSK、SSTV、APRS等业余无线电数据通信业务的宣传介绍和应用推广。

3、积极筹备安徽省数据中继的架设工作，提供数据转发。

4、继续做好APRS的知识培训，为协会会员提供APRS终端配臵方案。

二、宣传培训专业委员会

1、努力做好2012年《业余电台操作证》升级考试的培训和考务工作。

2、继续做好会员的培训和发展工作，计划全年完成不少于4次业余无线电入门培训。

3、努力配合其他各专业委员会，积极开展相关宣教培训活动。

4、成立宣传报道工作组，加强对协会工作和活动的宣传报道。

三、中继和应急通信专业委员会

1、为纪念五〃五业余无线电节，拟和省市无线电管理部门联合举办全省应急通信演练活动，重点做好业余无线电的科普宣传工作，提高会员的野外通联能力，训练各地人员的应急配合能力。

2、定期组织会员进行应急通信演练，强化会员技能，为7月底参加中国无线电运动协会组织的全国应急通信演练赛做好充分准备。

3、与江苏协会联合举办“苏皖十〃一U/V通信日”活动，探讨U/V段传播规律及通联技巧，增强两地HAM间的友谊。

4、联合报社，灵活举办多种小型通联演练，深化开展业余无线电知识宣传工作。

5、组织协会全体成员参观合肥工业大学业余卫星地面站，共同研究卫星通信。

四、无线电测向专业委员会

1、继续组织开展省内高校测向培训工作。

2、拟与合肥工业大学组织开展全省无线电测向大赛。

五、赛事及业余卫星专业委员会

1、积极引导会员参加国际国内各项赛事，开展短波比赛专项培训，提高会员对赛事规则、设备管理、比赛类软件、比赛技巧等方面的掌握能力。

2、适时参加国际大型赛事。协会集体台（BY6AH）适时参加部分国际大型赛事，重点锻炼比赛骨干分子的技术水平，提高协会的参赛能力。目前备选赛事有2012 IARU HF CONTEST、2011 CQWW SSB、2011 CQWW CW等。

五大专业委员会要积极统筹协调，联合筹办开展12年协会第一届理事会换届工作，确保协会平稳过度与可持续发展。

安徽省无线电技术协会 2012年1月5日

第四篇：MES技术简介及应用

制造执行系统(manufacturing execution system，简称MES)是美国AMR公司(Advanced Manufacturing Research，Inc.)在90年代初提出的，旨在加强MRP计划的执行功能，把MRP计划同车间作业现场控制，通过执行系统联系起来。这里的现场控制包括PLC程控器、数据采集器、条形码、各种计量及检测仪器、机械手等。MES系统设置了必要的接口，与提供生产现场控制设施的厂商建立合作关系。MSE的定义

美国先进制造研究机构AMR(Advanced Manufacturing Research)将MES定义为“位于上层的计划管理系统与底层的工业控制之间的面向车间层的管理信息系统”。它为操作人员／管理人员提供计划的执行、跟踪以及所有资源(人、设备、物料、客户需求等)的当前状态。

制造执行系统协会(Manufacturing Execution System Association，MESA)对MES所下的定义：“MES能通过信息传递对从订单下达到产品完成的整个生产过程进行优化管理。当工厂发生实时事件时，MES能对此及时做出反应、报告，并用当前的准确数据对它们进行指导和处理。这种对状态变化的迅速响应使MES能够减少企业内部没有附加值的活动，有效地指导工厂的生产运作过程，从而使其既能提高工厂及时交货能力，改善物料的流通性能，又能提高生产回报率。MES还通过双向的直接通讯在企业内部和整个产品供应链中提供有关产品行为的关键任务信息。”

MESA在MES定义中强调了以下三点：

1)MES是对整个车间制造过程的优化，而不是单一的解决某个生产瓶颈； 2)MES必须提供实时收集生产过程中数据的功能，并作出相应的分析和处理；

3)MES需要与计划层和控制层进行信息交互，通过企业的连续信息流来实现企业信息全集成。MES的现状

MES的体系结构经历了从T-IVIES向I-MES发展的历程。传统的MES(T-MES)是从20世纪70年代的零星车间级应用发展起来的。T-MES又可以分为专用MES(Point MES)和集成MES(Integrated MES)两类。专用MES是一种自成一体的应用系统，它针对某个单一的生产问题(如在制品库存过大、产品质

量得不到保证、设备利用率低等)提供有限功能(如物料管理、质量管理、设备维护、作业调度等)，或适用某种特定的生产环境(如应用于半导体和MEMS车间的MES、应用于FMS系统的MES等)。专用MES具有实施快、投入少等优点，但通用性和可集成性差。集成MES系统起初是针对特定行业(如航空、装配、半导体、食品和卫生等)特定的规范化环境而设计的，目前已拓展到整个工业领域。在功能上它已实现了与上层事务处理和下层实时控制系统的集成。集成化MES具有丰富的应用功能、统一的逻辑数据库、产品及过程模型等优点。但该类系统依赖特定的车间环境，柔性差，缺少通用性和广泛的集成能力，难以随业务过程变化而重新配置。

AMR在分析信息技术的发展和加陷应用前景的基础上，提出了可集成MES(Interpretable MES，I-MES)这一概念。可集成MES是将模块化、消息机制和组件技术应用到MES的系统开发中，是两类传统MES系统的结合。从表现形式上看，I-MES具有专用MES系统的特点，即I-MES中的部分功能可以作为可重用组件单独销售；同时，它又具有集成MES的特点，即能实现上下两层之间的集成。此外，I-MES还具有客户化、可重构、可扩展和互操作等特性，能方便地实现不同厂商之间的集成和原有系统的保护以及即插即用(P&P)等功能。目前，基于组件的I-MES是MES的主要发展方向。主流技术

由于MES处于ERP和PCS之间，既要对ERP内部系统和ERP的外部网络收发信息，又要对PCS系统传递信息。因此，MES开发与实施涉及的关键技术包括了计算机操作系统、数据库技术、MES体系结构、开发应用技术等。此外，进行MES的开发和实施还需要考虑MES系统的可配置性。根据LogicaCMG咨询公司2005年对MES软件的调查报告，国际MES产品的主流技术情况如下：

a．支持平台方面，主要有Windows NT、Windows 2000、Windows XP、Unix、Linux。

b．数据库方面，MES产品支持的数据库主要有Oracle、SQL Server、DB2、Progress、Informix、Ingress、Sybase等。

c．应用技术方面，MES系统的开发主要采用DCOM、COM手，Active-X、XML，DotNET、J2EE，ODBC、OLE、OPC等技术。

d．系统架构方面，MES系统主要采用C／S、Web使能、瘦客户端、分布式结构、负荷平衡等体系结构。

e．系统可配置性方面，部分MES厂商的产品定位是使产品尽可能适合特定 的用户群，相反有些厂商则为用户提供柔性的可配置工具来迎合客户的需求，以赢得广大的市场。报告从业务逻辑、图形用户界面、报表等方面来分析MES产品的可配置性，并通过标准化(Standard)、组件(Cornponent)、库(Libraries)和客户化定制(Custom Made)4个指标来评价系统的可配置程度。图1描述了国际主流MES产品的平均可配置性。以图形用户界面的可配置性为例，IVIES产品在大于60％的程度上提供标准功能，在27％的程度上可通过组件来配置，8％由库来支持，只在4％的程度上可实现完全客户化定制。

图1 国际主流MES产品的平均可配置性 应用情况

MES在发达国家已实觋了产业化，其应用覆盖了离散与流程制造领域，并给企业带来了巨大的经济效益。MES分别在1993年和1996年以问卷方式对若干典型企业进行了两次有关MES应用情况的调查，这些典型企业覆盖了下列的7大行业：医疗产品、塑料与化合物、金属制造、电气／电子、汽车、玻璃纤维、通讯等。调查表明企业使用MES后，可有效地缩短制造周期，缩短生产提前期，减少在制品，减少或消除数据输入时间，减少或消除作业转换中的文书工作，改进产品质量／减少次品，消除损失的文书工作。国内在“十五”期间，流程工业领域MES成为技术研究的突破口，重点面向钢铁和石化2个典型流程制造行业。目前，MES已在钢铁、石化等行业得到成功应用并开发完成了若干自主产权的MES系统，如：上海宝信MES、中国石化MES(S-MES V1．0)等。根据中国电子信息产业发展研究院的1份报告，到2003年底，共有110套MES应用于国内的钢铁企业。“十五”期间还对离散制造MES进行了探索性研究，并取得初步成效(如西飞MES等)，国内市场上也出现一些针对离散制造业的MES产品，如：ICON—MES、OrBit-MES、天为MES等。“十一五”期间，随着我国制造业信息化建设的深入开展，MES有望在我国获得更广泛和深入的应用。以下为MES在国内企业的应用实例：

案例1：

应用需求：

海尔集团内各个产品事业部信息化起步较早，大部分事业部都已成功实施了国际上主流的ERP管理软件SAP。伴随企业的发展，在SAP成功的实施应用之后，如何提高企业执行能力，就成为企业急需解决的问题。

海尔集团随着信息化的不断推进，需要在前期信息化建设的基础上，实现从订单、评审、采购、配送、制造、销售、售后服务的信息整体互动，在这过程中集团的各相关部门参与工作。如商流、海外推、资金流、研发推、定单推、制造事业部等。最终的目标是建立集团的信息化统一、完整平台，实现信息流、物流、资金流的通畅。在前期物流、资金流已经改造、整合的基础上，希望通过信息化，从信息的角度实现企业管理水平的再次提升。

在集团信息化的思路与方向下，需要产品事业部和集团的SAP信息系统统一接口，从而能够监控每一批定单的生产进度，每一批定单的投入、每一批定单的产出，以及每一个产品的主关件信息、生产信息、质量信息，不但建立订单的生命周期管理，而且对于每一个产品个体实现整个生命周期的管理。同时通过信息化的手段，企业建立公开、透明、精确的人力考核平台，实现自动计酬。

各个事业部车间生产现场的直通率，节拍，履约率等衡量生产的效率的指标数据，无法第一时间获取，通过人工统计计算增加了很多人为的操作因素，而且不能及时的反映实际的生产情况。

通过制造执行系统的实施，全面对生产线的工人实现自动计酬，真正意义上做到了多劳多得的工资计算要求，从而充分调动了员工的生产积极性。

解决之道：

满足以上需求要选择适应家电行业特点的、性能卓越的产品。海尔集团做了多方考证，在对当时市场上主要产品作了评估之后，决定选择比邻软件R2E——资源执行效率系统。

●生产计划管理：对于SAP下达的生产计划，对生产现场进行计划排产及作业调度。

●质量管理：订单质量跟踪、质量数据分析利用、检验数据管理、在制品维修管理、售后质量反馈。

●电子跟单管理：定单的生产信息数据共享，一票到底。●生产管理：作业计划管理、订单执行监控、生产数据统计。

● 产品数据管理：产品档案管理，可对采集到的产品数据进行综合管理和查询，包括装配档案、检验档案、维修档案等。

●系统接口：ERP系统接口。与ERP系统建立接口，导入物料BOM、生产订单、等相关数据；回馈ERP产品下线完工数据。

●自动计酬平台：通过自动计酬平台收集各类工资因素，进行汇总统计，实现工人、管理人员的自动计酬。

在实施过程中也遇到了一些问题，主要是R2E系统与SAP系统集成，如何做到两系统实时同步，如何确保两系统之间数据准确等等。在项目整个实施过程中，海尔集团领导亲自下一线指导工作，协助SAP系统数据较对，确保了项目的顺利进展。

系统特点：

1．开放式平台。R2E采用先进的面向对象设计模式高效封装业务逻辑，您可以基于R2E开放平台快速定制企业特殊应用需求。

2．系统集成。R2E采用符合工业标准的XML消息和协议能够非常方便地与现有的ERP系统集成。R2E也可以通过企业应用集成解决方案(EAI)实现企业所有信息系统的集成。R2E与SAP、ORACLE、SSA BPCS等领先的ERP系统实现可靠集成。

3．自动识别技术。R2E支持多种码制条形码标签，提供灵活编码规则自定义功能，快速准确采集数据。R2E可以和主流的条码打印设备(Zebra，Datamax等)直接集成，灵活高效打印条码标签。

4．高性能数据采集。R2E采用支持无线实时采集、批量采集等各种采集方

式的终端采集设备，方便、快捷的完成数据收集；或者采用符合工业标准的485通信协议组建的现场数据采集网络，实时控制采集终端。帮助您减少现场设备投资和设备维护成本。

应用效益：

■通过严格的系统管理和业务流程的优化，规范了业务操作流程，使集团规范化发展。

■人力资源价值的优化，系统的运转不再依靠手工统计汇总，方便快捷、准确及时，为管理、经营决策提供了动态、实时的信息支持。

■系统的实施可以大大加强企业的集中管理，为企业整体资源的优化提供了可能，提高企业的核心竞争力。

■系统的实现可以使企业的管理组织向扁平化发展。

■系统与管理的结合可以实现管理的规范和业务标准，可以协助企业进行业务拓展，实现分支机构快速复制。

■系统的实施可以大大降低定单损失。

■系统的实施可以优化生产制造流程，提高生产效率。

■系统的实施建立产品档案的跟踪，可以大大提升企业的质量水平。目前存在的问题

近年来我国ⅧS的研究和产业都有了一定的发展，但总体来说，与西方发达国家相比，我国无论是在MES技术深度与应用广度上都存在较大差距，主要体现在以下几个方面：

a．MES体系还不完整。基本功能不完善，缺乏过程管理与优化等面向典型行业的核心模块。针对离散制造业尚无完整、系统的MES解决方案和成熟的软件产品。

b．缺乏MES技术标准。MES的设计、开发、实施、维护缺乏技术标准，影响了MES产品的技术性能，加大了系统开发和应用的成本，与国外同类MES产品竞争没有优势。

c．集成性还没有完全解决。由于缺乏统一的工厂数据模型，MES各功能子系统之间以及MES与企业其他相关信息系统之间缺乏必要的集成，导致MES作为企业制造协同的引擎功能远未得到充分发挥。

d．通用性和可配置性较差。现有系统通常针对特定需求，很难应对企业业务流程的变更或重组。由于缺乏基于工厂数据模型的数据集成技术，系统的可配

置性、可重构性、可扩展性较差，严重制约MES系统的推广应用。

e．实时性不强。MES作为面向制造车间的实时信息系统，实时性是实现MES功能的基础。现有系统缺乏准确、及时、完整的数据采集与信息反馈机制，在底层数据的实时采集、多源信息融合、复杂信息处理及快速决策等方面非常薄弱。

f．智能化程度不高。MES中所涉及的信息及决策过程非常复杂，由于缺乏智能机制，现有MES大多只提供了一个替代经验管理方式的系统平台，通常需要大量的人工干预，难以保证生产过程的高效和优化。MES技术的发展趋势及展望

MES系统正朝着下一代MES(Next-Generation IVIES)的方向发展。下一代MES的主要特点是：建立在ISA95标准上、易于配置、易于变更、易于使用、无客户化代码、良好的可集成性以及提供门户(Portal)功能等等，其主要目标是以MES为引擎实现全球范围内的生产协同。目前，国际上MES技术的主要发展趋势体现在以下几个方面：

1．MES新型体系结构的发展； 2．更强的集成化功； 3．更强的实时性和智能； 4．支持网络化协同制； 5．MES标准化(ISA-95)。

MES软件弥合了企业计划层和生产车间过程控制系统之间的间隙，为企业提供一个快速反应、有弹性、精细化的制造业环境，帮助企业降低成本，按期交货，提高产品及服务质量，使企业能在全球化的竞争中立于不败之地。鉴于MES的重要性，我国将其列为“十一五”期间信息化方面重点发展的方向之一，将集中国内MES及相关领域的优势力量，力争在MES核心关键技术上取得突破，提高MES研发水平及其在重大行业中的应用能力，解决长期制约我国制造业信息化发展的瓶颈问题。具体发展思路如下：

a．综合利用成熟理论和技术，形成可适应、可重构、可集成的MES框架体系，为提高MES软件系统的跨行业通用性、适应性和协同能力提供支持。

b．基于已有的研究基础与成果，在制造系统性能分析和优化、制造过程监控与管理、智能化生产计划调度以及信息和过程可视化等MES关键技术上取得突破，开发出符合我国离散制造业和流程工业特点及需求的MES软件系统、相关工具和构件库。

c．围绕MES在航空航天、汽车、机车、石化、冶金等典型行业中的应用特点，形成适合其行业特点的典型MES应用模式，并提出相应的解决方案和技术标准。通过MES在上述行业的应用，最终形成支撑整个离散和流程制造业的MES技术体系、方法和系统，为未来MES系统的大规模推广奠定基础。

第五篇：超声波检测技术及应用

超声波检测技术及应用

刘赣

（青岛滨海学院，山东省青岛市经济开发区266000）

摘 要：无损检测(nondestructive test)简称 NDT。无损检测就是不破坏和不损伤受检物体，对它的性能、质量、有无内部缺陷进行检测的一种技术。本文主要讲的是超声波检测（UT）的工作原理以及在现在工业中的应用和发展。

关键词：超声波检测；纵波；工业应用；无损检测

1.超声波检测介绍 1.1超声波的发展史

声学作为物理学的一个分支, 是研究声波的发生、传播、接收和效应的一门科学。在1940 年以前只有单晶压电材料, 使得超声波未能得到广泛应用。20 世纪70 年代, 人们又研制出了PLZT 透明压电陶瓷, 压电材料的发展大大地促进了超声波领域的发展。声波的全部频率为10-4Hz～1014Hz, 通常把频率为2×104Hz～2×109Hz 的声波称为超声波。超声波作为声波的一部分, 遵循声波传播的基本定律, 1.2超声波的性质

1）超声波在液体介质中传播时，达到一定程度的声功率就可在液体中的物体界面上产生强烈的冲击（基于“空化现象”）。从而引出了“功率超声应用技术“例如“超声波清洗”、“超声波钻孔”、“超声波去毛刺”（统称“超声波加工”）等。

2）超声波具有良好的指向性

3）超声波只能在弹性介质中传播，不能再真空中传播。一般检测中通常把空气介质作为真空处理，所以认为超声波也不能通过空气进行传播。4）超声波可以在异质界面透射、反射、折射和波型转化。5）超声波具有可穿透物质和在物质中衰减的特性。

6）利用强功率超声波的振动作用，还可用于例如塑料等材料的“超声波焊接”。1.2超声波的产生与接收

超声波的产生和接收是利用超声波探头中压电晶体片的压电效应来说实现的。由超声波探伤仪产生的电振荡，以高频电压形式加载于探头中压电晶体片的两面电极上时，由于逆压电效应的结果，压电晶体片会在厚度方向上产生持续的伸缩变形，形成了机械振动。弱压电晶体片与焊件表面有良好的耦合时，机械振动就以超声波形式传播进入被检工件，这就是超声波的产生。反之，当压电晶体片收到超声波作用而发生伸缩变形时，正压电效应的结果会使压电晶体片两面产生不同极性的电荷，形成超声频率的高频电压，以回波电信号的形势经探伤仪显示，这就是超声波的接收。1.3超声波无损检测的原理

超声波探伤仪的种类繁多，但在实际的探伤过程，脉冲反射式超声波探伤仪应用的最为广泛。一般在均匀的材料中，缺陷的存在将造成材料的不连续，这种不连续往往又造成声阻抗的不一致，由反射定理我们知道，超声波在两种不同声阻抗的介质的交界面上将会发生反射，反射回来的能量的大小与交界面两边介质声阻抗的差异和交界面的取向、大小有关。脉冲反射式超声波探伤仪就是根据这个原理设计的。

目前便携式的脉冲反射式超声波探伤仪大部分是A扫描方式的，所谓A扫描显示方式即显示器的横坐标是超声波在被检测材料中的传播时间或者传播距离，纵坐标是超声波反射波的幅值。譬如，在一个钢工件中存在一个缺陷，由于这个缺陷的存在，造成了缺陷和钢材料之间形成了一个不同介质之间的交界面，交界面之间的声阻抗不同，当发射的超声波遇到这个界面之后，就会发生反射，反射回来的能量又被探头接受到，在显示屏幕中横坐标的一定的位置就会显示出来一个反射波的波形，横坐标的这个位置就是缺陷在被检测材料中的深度。这个反射波的高度和形状因不同的缺陷而不同，反映了缺陷的性质。1.4超声波无损检测的优缺点 优点：

1）探伤速度快，效率高

2）设备简单轻巧，机动性强，野外及高空作业方便，实用

3）探测结果不受焊接接头形式的影响，除对焊接缝外，还能检查T形接头及所有角焊缝。

4）对焊缝内危险性缺陷（包括裂缝、未焊透、未熔合）检测灵敏度高 5）易耗品极少，检查成本低 缺点：

1）若工件表面粗糙，需磨平，人工多

2）探测结果判定困难，操作人员需经专门培训并经考核几个 3）缺陷定型及定量困难

4）探测结果的正确评定收人为思想束缚的影响较大 5）探测结果不能直接记录存档

6）对于形状复杂、表面粗糙、内部存在粗晶组织与奥氏体焊缝，探伤困难

2.超声波检测的应用 2.1陶瓷的无损检测 2.1.1陶瓷气孔率的检测

陶瓷的强度、弹性模量、密度等直接和气孔率有关, 有些构件的气孔率决定了它能否使用。陶瓷中超声波的传递速度v和气孔率（或密度）之间也存在某种关系, 可以通过实测得到v, 再利用式（1）、式（2）求出陶瓷的气孔率: vv0(1p)⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯（1）v0E0(1v)⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯（2）

0(1v)(12v)式中:

v0——陶瓷的气孔率为零时的理论声速;p——陶瓷的气孔率;E0——陶瓷的弹性模量;0 ——陶瓷的密度。

将气孔简化为随机取向的椭球, 均匀分布在各向同性的基体中, 用复合微观力学模型计算声速并和实测值进行比较, 由式（1）计算得到气孔率。

当陶瓷材料的理论密度已知时, 气孔率可由体密度计算而来。体密度的测量方法很多, 常用的有阿基米德法。陶瓷的内部缺陷也可以采用水浸探伤法来检测, 以水浸纵波垂直探伤法检测缺陷时, 波束路程可以直接读出。要检出微小缺陷时, 可以改用较低频率的探头。2.1.2陶瓷表面缺陷检测

对于陶瓷而言, 同一形状和尺寸的表面缺陷比内部缺陷更容易引起破坏, 因此表面缺陷的检测特别重要。通常用水浸表面波法检测陶瓷的表面缺陷, 其原理见图1。将超声波(纵波)倾斜入射到浸入水中的被检物表面, 当入射角c大于第二临界角n时, 折射声波全部沿着工件表面传播, 形成表面波, 表示为: carcsin(Cl1/Cr2)n⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯（3）式中:

Cl1——水中的纵波声速;Cr2——工件水浸表面波声速。

图1 水浸表面波法原理

表面波波长比横波波长短, 衰减也大于横波。同时, 它仅沿表面传播, 遇到尖锐转角或棱角时将有强烈反射回波, 曲率越大反射越强。水浸表面波在试块表面传播时, 能量可泄漏到水中, 故仅仅传播数毫米后, 水浸表面波的反射波高度就显著降低。鉴于反射波传递距离较小的振幅特性, 应尽可能使探头靠近缺陷处。

2.2钻孔灌注桩的无损检测 2.2.1检测原理

采用超声脉冲检测混凝土缺陷的基本依据是，利用脉冲波在技术条件相同（指混凝土的原材料、配合比、龄期和测试距离一致）的混凝土中传播的时间（或速度）、接收波的振幅和频率等声学参数的相对变化来判定混凝土的缺陷。

超声脉冲波在混凝土中传播速度的快慢，与混凝土的密实度有直接关系，对于原材料、配合比、龄期及测试距离一定的混凝土来说，声速高则混凝土密实，相反则混凝土不密实。当有空洞或裂缝存在时，便破坏了混凝土的整体性，超声脉冲波只能绕过空洞或裂缝传播到接收换能器，因此传播的路程增大，测得的声时必然偏长或声速降低。另外，由于空气的声阻抗率远小于混凝土的声阻抗率，脉冲波在混凝土中传播时，遇到蜂窝、空洞或裂缝等缺陷，便在缺陷界面发生反射和散射，声能被衰减，其中频率较高的成分衰减更快，因此接收信号的波幅明显降低，频率明显减小或频率谱中高频成分明显减少。再者经过缺陷反射或绕过缺陷传播的脉冲波信号与直达波信号之间存在声程和相位差，叠加后互相干扰，致使接收信号的波形发生畸变。

根据上述原理，可以利用混凝土声学参数测量值和相对变化综合分析，判别其缺陷的位置和范围，或估算缺陷的尺寸。2.2.2适用范围

基桩超声波检测法是一种检测混凝土灌注桩完整性的有效手段，它是利用声波的透射原理对桩身混凝土介质状况进行检测，因此仅适用于在灌注成型过程中已经埋了两根或两根以上声测管的基桩。

在桩身预埋一定数量的声测管，通过水的耦合，超声波从一根声测管中发射，在另一根声测管中接收，可以测出被测混凝土介质的声学参数。由于超声波在混凝土中遇到缺陷时会产生绕射、反射和折射，因而到达接收换能器的声时、波幅及主频发生改变。超声波法就是利用这些声波特征参数来判别桩身的完整性。

对跨孔透射法，当桩径较小时，声测管间距也较小，其测试误差相对较大，同时预埋声测管可能引起附加的灌注桩施工质量问题。因此，超声波检测方法适用于检测直径不小于 800mm 的混凝土灌注桩的完整性。

3.超声波检测的发展前景

无损检测与评价技术在我国日常产品质量检验和大量在用工业和民用设备的检验中发挥了十分重要的作用。从统计结果看，我国拥有近17万无损检测人员和2000多家无损检测机构，2007年无损检测仪器的销售额达10亿元人民币左右，大专院校每年培养近千名无损检测专业的大专、本科和研究生。我国不仅对常规无损检测设备、器材和服务有着巨大的需求，而且对先进的无损检测仪器、技术和服务也有大量的需求。我国已成为一个无损检测仪器、技术和服务的巨大市场。我国的无损检测工作者已经在许多技术和领域进行了大量的研究、开发和成功的应用。