光电显示技术期末考查论文doc

第一篇：光电显示技术期末考查论文doc

光电显示技术期末考查论文

请按学术论文格式

有中英文摘要和关键词

有参考文献

内容在3000-5000字

第十八周前（6月21日前）交

可任选以下一个题目:

1、中国平板显示技术的现状与发展趋势

2、液晶显示技术总结

3、有机电致发光显示器的前景展望

第二篇：显示技术论文

纳米元件与纳米显示技术

所谓纳米技术,就是研究纳米尺度——0.1~100纳米这种微观范围内物质所具有的特异现象和特异功能,并且在这个基础上制造新材料,研究新工艺,生产新器件的方法和手段。纳米技术作为一门新兴的综合性边缘学科,将为21世纪的信息科学,生命科学,分子生物学,生态科学和材料科学的发展提供一个全新的技术界面。市场调查公司Dataquest 在一份新发布的预测报告中指出,未来世界科技发展的九大关键技术之一就是纳米技术。纳米技术的发展将引发一场产业革命,其深远意义堪与18世纪的工业革命相媲美。欧盟委员会新发布的一份报告指出,到2005年,纳米技术产业将成为仅次于芯片制造的世界第二大制造业,到2010年,世界纳米技术市场规模将达到500亿美元.一、纳米字母和元件微乎其微

纳米技术最早引起人们关注的是纳米技术的杰作--纳米字母。1989年,IBM公司的研究人员利用隧道扫描显微镜的探针移动氙原子,成功地将氙原子拼成了该公司的字母商标——“IBM”,紧接着,又成功地移动48个铁原子,排列组成了两个汉字--“原子”,1996年,IBM公司设在瑞士的苏黎世研究所又研制成功世界上最小的纳米算盘,它的算子仅有百万分之一毫米大小,是由碳原子连接成的球状分子碳60,他们发明的这种移动单个原子或者分子技术,为新一代电子元器件的研制开辟了无限美好的前景。

美国普林斯顿NEC研究所和赖斯大学的科学家成功地研制出纳米管,这是一种把碳气化之后用钴和镍进行处理而获得的长分子串,有很强的导电性,其强度比铜高100多倍,重量仅是铜的1/6。这种纳米管非常微小,5万个纳米管排列起来,也只有一根头发丝那么粗,纳米管是一种很理想的导体,是制造纳米元件、超微导线和超微开关的首选材料。采用体积缩小了几百倍的纳米管元件代替硅芯片,将引发计算机领域的革命。美国国家航天和宇航局艾姆斯研究中心的迪帕克·斯里瓦斯塔瓦正在研制一种连接纳米管的方法。用这种方法连接的纳米管可以用作芯片元件,发挥电子开关、放大和晶体管的功能。

斯里瓦斯塔瓦博士指出：“我们利用一种超级计算机模拟技术复制这些碳丝元件。实验表明,我们有望制造出这种全新的纳米元件。我们曾经使用量子分子力学方法,也就是使用一种全程跟踪变化的计算机模拟技术,成功地预测了分子结构。因此,纳米元件的制造成功是大有希望的。”

目前,尽管斯里瓦斯塔瓦博士提出的解决方案可能只存在于超级计算机模拟实验中,但是不能排除的可能性是,在传统的计算机中运行的芯片尺寸,被纳米元件取代后将会变得像头发丝那样细小

二、纳米涂层显现管大显身手

在普通显现管或者显示管上涂一层纳米材料,可以有效地防止电视机和显示器的静电,眩光和辐射。我国以前使用的这种纳米涂层材料全部依赖进口,山东烟台佳隆实业有限公司研制了一种新型纳米材料,打破了国外在该领域的垄断。国产纳米涂层材料将会大大降低彩电显现管的生产成本,增强国际市场竞争力,近年来,在国际市场上新兴的绿色环保型纯平彩管,促进了防静电,防眩光和防辐射的纳米涂层材料的研制。我国目前已建和正在兴建的彩管生产线,对纳米涂层材料的年需求量近千吨,市场价值超过2亿元。

三、纳米级新型电路设计 在现代电子设计中,由于电子电路变得越来越紧凑,许多导线紧密地缠绕在一起,彼此之间的信号相互干扰,导致整个电路的运行速度减慢,严重时甚至会发生短路。为了解决这个问题,美国珀杜大学电气与计算机工程系副教授考希克·罗发明了一种新颖的纳米级电路,能够显著减少导线之间的干扰,大大提高电路运行效率,并且降低电路制作成本。

与传统的电路设计不同的是这种新的设计巧妙地避免了产生干扰的两种主要因素：一种是纤细的金属导线经常重叠；另一种是两根紧紧相邻的平行导线内的电流方向相反。正是这两种因素使得线间电容量,也就是存储在导线绝缘材料之间的无用电量增加了,从而影响了整个电路的运行,降低电路的运行速度,甚至会在某个条件下导致电路故障。在新一代电路设计中,电容问题已经成为瓶颈之一,因为这些电路的功率比常规电路更低,为此,设计中采用了轻型电池,一次充电可以运行较长时间,由于导线之间的互相干扰而引发的故障率比常规电路更高。

考希克·罗在设计电路时,将线圈的紧密度降低,并且将平行导线内的电流运动方向改为同一方向,从而使导线之间的电容量大为降低。考希克·罗将这种技术用来设计纳米级电路,大获成功。他还设计出一种计算机模块来预测电路设计效果,引起了同行们的瞩目,认为这种纳米级新型电路设计是一种极具应用前景的新设计方法。

四、DNA连接纳米电子器件

在实验室制造纳米电子器件时,遇到最困难的问题是如何制造细小的纳米金属导线,以便用这种极其细小的金属导线把纳米元件连接起来。

在制造纳米金属导线时遇到困难之后,科学家们另辟蹊径,找到了用DNA分子连接纳米电子器件的新方法。

以色列技术研究所的科学家们最近发现,DNA链可用作生长微型电线的模板,科学家们使用一个DNA分子就能够成功地将一根银导线吊装在两个金电极之间的微小间隙上,这种新技术可用于生产纳米级电子器件。

DNA模板可解决生产纳米电子器件中最大的难题,这是因为纳米电子器件的一个重要特性是能够实现自装配,即这种DNA桥可以自动粘附到电极的粘端。特定的粘端可用于在特定电极间吊装导线,使纳米工程师可完全控制元件的连线,正确连线往往是工程师们遇到的最棘手问题之一。

目前科学家们面临的挑战是如何采用最有效,最廉价的方法制造出纳米器件。科学家们认为最好的方法设备对原子逐个进行排列,以使它们形成这种结构,从而达到“讨好而又不费力”的效果。

DNA金属来导电,但银导线的导电性能尚不能尽如人意,可能是由于沉淀颗粒太大的缘故。这个研究小组的科学家们正在实验用各种不同的金属,不同的生长条件和各种后生长处理来改善金属的导电性,以便能够顺利地制造出更多的纳米电子器件。

五、纳米技术芯片控制元件

德国埃森大学两名科学家通过控制金原子团的二维有序结构,日前研制成功一款世界上最小的微电子芯片控制元件,这项成果可以大大提高芯片的集成度,降低芯片能耗,这是纳米技术在微电子应用领域的重大突破。

微电子技术发展至今,其芯片控制元件最小的尺寸是180纳米,是目前微电子材料技术工艺可以达到的极限。为了研制出未来结构所需要的更小的控制元件,科学家们开始将注意力转移到金属原子团所呈现的量子效应的电子特性,制造出更小的纳米级控制元件。用金属原子团制成的一个晶体管元件仅有10纳米大小,在它里面的金原子团微乎其微,只有1.4纳米大小。目前市场上计算机芯片最小的晶体管尺寸是180纳米,每个元件控制过程通过的电子数量约为10万个以上,而现在采用金属原子团制造的晶体管元件,其控制过程仅通过1个电子,因而能够极大地降低能耗,具有广阔的应用前景。

六、纳米粒子显示器呼之欲出

高清晰度平面屏彩电拥有极佳的图像质量,但是其高昂的价格却令人望而却步。不过这种情况很快就会改观,这是因为基于纳米粒子（粒径50nm）的几款新型纳米显示器即将走向成熟。纳米粒子显示器不仅价格低廉,而且显示屏很薄,所现实的图像比现有的PDF,LCD的清晰度和亮度更高。

美国正在开发的纳米粒子显示器,采用氧化钆或氧化钇制成栅网屏,这些氧化物中所含的稀土元素在电场作用下会发出亮光,如果含铕会发出红光,含铽会发出绿光,含铥会发出蓝光。另一种显示技术则是用纳米粒子制成发光二极管薄模显示器,拟用于军用飞机。在这种情况下,研究人员发现,纳米粒子的长度尺寸则可影响发光的颜色,由鎘和碲组成的2nm粒子会发出绿光,而其5nm的粒子则会发出红光。

为了使纳米粒子显示器实用化,可以一种尺寸比头发丝的十万分之一还要细小的纳米管来传送电子,以取代传统平板显示器中所用的笨重的电子枪。密执根州立大学的科学家在每个像素上装上了大量的纳米管,每个纳米管都可以向该像素发射一个电子。

无论采用哪一种方法,纳米粒子发光体都可以收到节能的效果。纳米粒子发光体的能量利用率高达90%,而传统的平板显示器仅为17%。DVD机如果采用纳米粒子显示器,由于节能效果很高,它每充电一次就可连续放映两三部电影。

七、纳米电脑不是梦

据美国迈特公司（Mitre）的纳米技术权威詹姆斯·埃伦博根最近所作的预测语惊四座：“在不久的将来,可以通过重新排列磁盘上的分子制造出分子芯片,并且在这个基础上进一步研制出体积只有针头大小的纳米计算机,这种纳米计算机的各个部件比我们现今用于在磁盘驱动器上装载信息的物理结构小得多。因此,在不久的某一天,我们将能够像今天下载软件一样从网络上下载硬件。”

纳米技术的一个分支是分子电子学。由洛杉矶加利福尼亚大学和惠普实验室组成的研究小组找到了一种自行组装的所谓的逻辑门。惠普实验室研究人员菲利普·库克斯说,“这个研究小组下一步的目标是缩小芯片上的线路。旨在生产出“单边为100纳米的芯片”。他还说：“目前的生产成本之所以非常昂贵,是因为生产机械需要有极高的精确度。但是采用化学方法制造,我们可以生产出长卷,然后只需切成小块就行了”。

迈特公司埃伦博根领导的研究人员在8月中旬取得的最新成果是设计出一种用于组装纳米制造系统的微型机器人。其长度约为5毫米,但是,假设能利用纳米制造技术使这种机器人的体积不断缩小,它最终的体积可能不会超过灰尘的微粒。

体积如此微小的机器人可以用于操纵单个原子,并启发人们作出如下的种种假设：成群的肉眼看不见的微型机器人在地毯上或书架上爬行,把灰尘分解成原子,使原子复原成餐巾,肥皂或纳米计算机等诸如此类的东西。

按照科学家们目前掌握的技术来看,虽然用原子制造计算机仍然是一个相当遥远的梦想,但是埃伦博根认为很快就能取得一定的进展,在几年内会获得重大突破。那么,是否埃伦博根所言不虚,人们将拭目以待。

第三篇：犯罪心理学 期末考查论文

未成年人犯罪成因分析

(犯罪心理学期末论文)

院系：信息科学系

专业：应用心理学

班级：09心理

学生姓名：

学号：

年 12 月

日2010 17

【摘要】

“未成年人”是指不满14周岁的人。

“未成年人犯罪”是指不满14周岁的人犯罪。

在我们眼里，未成年人是祖国的未来，是跨世纪的接班人。随着当今社会传播媒体的空前发展，未成年人以敏感的心灵感受着时代的变化，见多识广，早熟、早知、思维活跃。但是另一方面，由于这一特定年龄阶段身心发展的不成熟性、不稳定性，使得他们极易在社会中接受到错误的、消极的影响，进而产生一定的犯罪心理，甚至实施不可预想的犯罪行为，给社会，给家庭，带来沉重的灾难。

作为当代的大学生，我们也经过了懵懂的未成年时期，未成年时期是每个人都必须经历过的一个人生阶段。然而，近几年来，未成年人犯罪呈上升趋势，而且开始呈现出低龄化、团伙化、智能化、成人化的趋势，愈来愈成为全社会关心和期望解决的重要问题。

【关键词】未成年犯罪心理成因

说到犯罪原因，其定义是指：处于犯罪原因系统中，具有较大致罪力量，能够相对独立的引起犯罪结果和犯罪现象的现象和进程。那么未成年人走向犯罪道路的过程则是社会经济、政治、法律、文化、家庭、教育、思想、道德及未成年人心理、生理，性格等一系列综合作用的结果。

未成年人犯罪的成因分析：

内部原因

（一）、造成未成年人犯罪的心理因素

人的行为是人们心理活动的外部表现。未成年人犯罪行为是未成年人犯罪心理因素导致的。这一特点表现在生理、心理方面，就是生理和心理发展的不平衡，归纳起来；造成未成年人的犯罪心理的影响因素主要有以下几种：

1、好奇心理和消极的模仿心理。

未成年人是社会的弱势群体，这一群体在生理上和心理上，都具有不成熟的特点，青春期的孩子容易兴奋、产生激情，所以特别容易因为外界的刺激而不能控制自己的情绪，导致冲动型犯罪。这时候，未成年人的天性导致他们对外界事物充满了好奇，有强烈的求知欲。但由于社会阅历浅，辩别是非的能力差，对对错缺乏全面正确的判断力，特别是在缺乏良性诱导的情况下，就会在好奇心的驱使下随心所欲，甚至走向违法犯罪的深渊。有的青少年出于对异性、毒品等充满神秘感，好奇的心理驱使去寻求刺激，由于未成年人的自控能力较差，进而仿效，造成的违法犯罪。

2、盲从和从众心理。

在很多的共同犯罪中，部分未成年人并没有完全认识自己的所作所为，只是随其他成员盲目从事，人云亦云，个体在主观上没有明确的犯罪动机，是一种盲从的行为。

未成年人集中犯罪，就是基于未成年人同龄群体内相同的情感和相似的需要，追求吃喝玩乐，追求享乐主义。

3、逆反心理和报复心理。

未成年人虽年幼无知，但同样渴望人格上的独立和自立，能够获得平等的权力和尊重，不愿受管束，这种心理随年龄的增长有时会越来越强烈，特别是当他们具有一些不良行为而被管教时，他们轻则反感对抗，重则予以报复。

由于他们的世界观尚未定型，处在人格形成和发展的最关键阶段，也是逆反心理极其强烈的时期。对社会、人生的认识易表面化、直观化、感性化。在各种不良风气的影响下，如在图书报刊、音像制品、文化娱乐等中充斥着大量的封建迷信、凶杀、暴力、色情以及其它有损人民群众健康的内容，使未成年人不能正确看待社会中的一些不良现象，从而造成对社会不满，甚至仇视。

有的未成年人对家长的“棍棒教育”和学校片面追求升学率、歧视成绩较差学生的做法不堪忍受，产生了强烈的对立情绪，严重时他们甚至会采取暴力手段进行反抗。

4、追求虚荣和物质化的心理

未成年人正值青春年华，年轻气盛，尤其喜欢在异性面前炫耀、摆阔、逞强。有时候 为了证明自己的男子汉气魄，义气用事，“哥们”情意重，为朋友两肋插刀，打架斗殴，花钱如流水，在所不惜。未成年人没有固定的经济来源，钱总有不够花的时候，这时候，在缺钱的情况下，很容易为钱引起寻衅滋事、故意伤害、盗窃、抢劫等类型犯罪。由于受拜金主义，享乐主义等不良社会风气渐长，有一些未成年人幼小的心灵里种上了贪慕虚荣的种子，讲排场，讲穿戴，讲吃喝，见利忘义。一些青少年经受不住各种物质享乐的诱惑，在一定条件和某种因素的作用下，就有可能走上犯罪的道路。

外部原因

（二）、造成未成年人犯罪的家庭因素

人们都说：“家是一个人一生的避风港”，家庭，是未成年人社会化过程的起点。在未成年人成长的过程中，家庭起着举足轻重的作用。

1、家庭结构残缺，父母离异等

未成年子女父母的离异，家庭的残缺，是未成年人犯罪的“催化剂”。父母的离异，在一定程度上本身就对未成年人产生一定的心理压力，加之外来因素及家庭成员之间交流的欠缺，再加上他们心理尚未成熟，社会经验不足，在不良环境的影响下，极易导致未成年人放任自流，误入歧途。

2、家庭教育方式不当

家庭教育方式不当也是导致未成年人走上犯罪的重要原因之一。父母是子女的启蒙老师，家庭的教育培养，深刻影响着子女人生观、道德观的形成，家庭教育的缺陷是子女形成不良个性的基础，潜伏着青少年走上违法犯罪道路的危机。有些家长不注重孩子德育方面的教育，仅仅看重学习成绩，对思想品德教育不重视，如果孩子做了错事，父母经常采取打骂体罚，棍棒教育等方式管教，根本不考虑未成年人的自尊心，对未成年造成心理上的伤害。

3、关爱方式不正确

绝大多数未成年都是独生子女，自幼被父母宠爱有加，如同小皇帝、小公主，骄纵任性，养成了他们好吃懒做、好逸恶劳、唯我独尊、任性自私的不良习惯。当这些未成年人走向社会，受到挫折或个人欲望得不到满足时，往往会失去自控，走向邪路。还有的父母忙于自已的事务，而忽视了对子女的成长、教育，放任自流，由于这些未成年人缺乏家庭的教育、监护，辨别是非能力差，在社会不良风气的影响尤其在独生子女犯罪中，更为常见。

4、受父母不端行为的影响

家长的不良道德品质，最易在孩子的心理上留下疤痕。家长是孩子的直接教育者，每日耳濡目染，朝夕相处，家长的是非观念，家长所爱所憎都能直接深入孩子的灵魂。

（三）、造成未成年人犯罪的社会因素。

1、学校教育不当，法制道德教育滞后校是传授知识培养人才的场所，而大部分学校片面追求升学率，忽视了学生的思想品德教育，连最起码的做人的知识都不教授学生。对一些差生缺乏耐心细致的思想工作，简单地采取停课、劝退、开除等方法使这些学生失去了受教育的信心和机会，有的中途辍学，有的破罐子破摔，导致他们消极面对世界，面对社会，失去了重获新生的机会。教育应该是多方面的、立体的，学生受教育也应当从各方面入手，特别是法制教育是必不可少的。而有的学校只是一味的追求升学率，根本没有开辟法制课，使得学习从小不能树立法制意识，不知什么是违法、犯罪，更不知如何正确的保护自己的合法权益。

2、不良风气诱发，低级文化的腐蚀

随着市场经济的发展，贫富差距也越来越大，社会丑恶现象的不断蔓延，逐渐污染了社会风气。

而未成年人面对着多姿多彩的社会，常常会在都市的灯红酒绿里迷失自己，造成人格扭曲，价值观错误，甚至会因此陷入犯罪的深渊。

【参考文献】：

[1] 《中华人民共和国刑法》。

[2] 《中华人民共和国未成年人保护法》。

[3] 《辽宁警专学报》，2003年02期。[4] 《青少年犯罪心理分析与预防》 江苏省南京市玄武区法院陈洁。[5] 试论青少年犯罪的心理原因及对策

[6]《未成年人犯罪与人格分析及对策》余焕春 杜晓红

[7] 《青少年犯罪心理分析与教育 》中国心理医院网

第四篇：光电材料论文

光纤材料--塑料光纤的特点、制备及发展应用论文

摘要：随着科学技术的发展，时代的进步，许多新发明、新发现不断地涌现在人们面前，这是时代发展的需求，同样也是社会进步的要求。只有通过不断地发明发现和探索，人类社会才能不断地进步。新型材料光纤作为一种新型材料以质量轻、传输损耗小、不受外界电磁波干扰、保密性好等优点逐渐被人们所重视，而在光纤领域内，塑料光纤由于具有有柔韧性好、加工性好、价格便宜等特点，而在短距通信、传感器及显示等方面获得了更广泛的应用。

关键字：光纤、塑料光纤、工作原理、性能参数、分类、制作工艺、塑料光纤优点、发展及应用领域 正文：

1、光纤、塑料光纤的定义以及其应用工作原理

光纤是光导纤维的简写，是一种利用光在玻璃或塑料制成的纤维中的全反射原理而达成的光传导工具。

塑料光纤（POF）是由高透明聚合物如聚苯乙烯（PS）、聚甲基丙烯酸甲酯（PMMA）、聚碳酸酯（PC）作为芯层材料，PMMA、氟塑料等作为皮层材料的一类光纤（光导纤维）【1】。

2、光纤的工作原理

光纤是利用光的全反射原理，光纤纤芯是光密介质，包层是光疏介质，只要光线射入的角度合适，那么光线就能在光纤中不断发生全反射，而传到光纤的另一端【2】。

3、塑料光纤的性能指标

（1）衰减

塑料光纤的衰减主要取决于所选用的材料的散射损耗和吸收损耗。要想作为通信级塑料光纤，一个最基本要求就是PMMA塑料光纤的衰减要低最好是小于180dB/km。

（2）带宽

梯度型塑料光纤是折射率呈梯度分布的光纤，其折射率由芯至包层逐渐降低。只要所形成的梯度折射率分布适宜，便可获得抑制模色散，保持大的数值孔径，控制出射光波相对于人射光波展宽的效果。如折射率分布妥当，那么材料色散就成为决定传输带宽的主要因素。只要在选择时充分注意材料色散，欲制得带宽为数Ghz·km是完全可行的。

（3）耐热性

最重要的是，塑料光纤的耐热性主要由其成分性能决定。耐热性好的材料成分，决定塑料光纤具有比较好的耐热性。判断材料耐热性的指标有玻璃化温度、维卡软化点、热变形温度等指标。

（4）连接性

通信塑料光纤多采用直径1mm的光纤，是石英光纤的8～20倍。粗的塑料光纤的连接比石英光纤要容易得很多。

4、塑料光纤的分类

目前常用的塑料光纤芯材有三类：（1）聚甲基丙烯酸甲酯（PMMA）（2）基苯乙烯（PS）系列（3）氘化聚甲基丙烯酸甲酯（PMMA-d）。其中第一类光纤特性好且价格便宜，目前被广泛应用。第二类线芯材料较脆，传输损耗大，而且随放置时间延长黄色指数上升，透明率下降，故

目前较少使用。第三类光纤由于以氘代替了氢，传输损耗可降低至20dBKm，是一种理想芯材，目前已有商品化产品，但价格较贵。

5、塑料光纤的制作工艺

塑料光纤的制造主要分阶跃型塑料光纤的制造和梯度型塑料光纤的制造【2】

（1）阶跃型塑料光纤常采用管棒法、涂覆法、复合拉丝法三种成型方法制备。管棒法是先将芯材聚合物制成棒状，外面套上包层材料管，然后将此管棒进行热拉伸成纤。涂覆法是先将包层材料溶于溶剂或使之熔融，然后将纤芯丝通过溶液或熔体进行涂覆，从而形成纤芯—包层结构的纤维。复合拉丝法是将芯层聚合物与包层聚合物分别在两台挤出机中同时熔融挤出到一个同心圆口模中芯层聚合物从中心挤出，包层聚合物从外环挤出，在模口处两种材料粘合成包复式纤维。（2）梯度性光纤是利用数种具有不同折射率和聚合反应速度的单体注入一垂直的聚合管中，在旋转的情况下，通过光激发或加热使之发生共聚，聚合物从管壁向轴中心逐渐析出，随着单体转化为聚合物的转化率上升，共聚物的折射率也逐渐发生变化，最后进行热拉伸得到自聚焦的光纤。

6、塑料光纤的优点 塑料光纤的优点：

（1）塑料光纤质轻、柔软，更耐破坏（振动和弯曲）。塑料光纤有着优异的拉伸强度、耐用性和占用空间小的特点。这些优点使得塑料光纤在汽车中成功应用尤为重要。一个典型的豪华车内部至少由几公里的铜线和铜缆，重量和成本大为增加。飞机、火车和其他所有交通工具莫不如此。（2）由于塑料光纤的大直径和数值孔径，光传导能力大。塑料光纤比铜类传输介质（双绞线和同轴电缆）有着高得多的带宽能力。传输的频率越高，运用塑料光纤的成本就越低。

塑料光纤的切割、布线、粘结、抛光和其他加工容易。由于有较大直径，塑料光纤安装和与器件、光源、探测器等的连接变得容易和低成本，非专业人士也能胜任这些操作。准备塑料光纤的连接最多不超过1分钟，也不需要特别的工具。即使是最简单的剪刀也可以用来切割塑料光纤。塑料光纤收发模块使用650nm波长的红光，非常安全，使用者可见也容易判断光纤的连接是否成功。另外，塑料光纤的连接对端面藏留的灰尘和碎屑不敏感。

（3）塑料光纤不产生辐射，完全不受电磁干扰和无线电频率干扰以及噪音的影响。这一点对视频和音频的分流尤为重要，很显然这些干扰和噪音影响图像和服务的品质。塑料光纤可以和铜缆在同一管道里或同一线束并排铺放。塑料光纤不产生噪音，不会对目前的管网产生负面影响。

（4）POF系统的成本低。据说用于家庭消费电子、家庭联网和汽车包括音响、DVD、VCR等的每个连接的成本低于20美金。所以这些器件都可以在一般商店里买到。

通过塑料光纤进行数据传输没有可能被窃听，这样塑料光纤在一些安全程度要求高的场合，就非常适用。

虽然石英光纤广泛用于远距离干线通信和光纤到户，但塑料光纤被称之为“平民化”光纤，理由是塑料光纤、相关的连接器件和安装的总成本比较低。在光纤到户、光纤到桌面整体方案中，塑料光纤是石英光纤的补充，可共同构筑一个全光网络。

POF与石英光纤相比，具有以下优点：模量低，芯径大(0.3-1.0mm)，接续时可使用简单的POF连接器，即使是光纤接续中心对准产生30μm的偏差也不会影响耦合损耗；数值孔径大(NA0.5左右)，受光角可达60°，而石英光纤只有16°，可用便宜的LED，并且耦合效率高；挠曲性好，易于加工和使用；在可见光区有低损耗窗口；重量轻；成本及加工费用低。

POF网络在局域网系统中与其他传输介质相比，也具有明显的优点：POF对电磁干扰不敏感，也不发生辐射，不同数据速率下的衰减恒定，误码率可预测，能在电噪声环境中使用；其尺寸较长，可降低接头设计中公差控制的要求，故成网成本较低等。

7、塑料光纤的发展及应用领域（1）塑料光纤的发展【1】

塑料光纤的研究始于二十世纪60年代。1968年美国杜邦公司用聚甲基丙烯酸甲酯为芯材制备出塑料光纤，但光损耗较大。1974年日本三菱人造丝公司以PMMA和聚苯乙烯为芯材、以低折射率的氟塑料为包层开发出塑料光纤，其光损耗为3500dB/km，难以用于通信。

80年代日本的一些大企业和大学对低损耗塑料光纤的制备进行了大量的研究。1980年三菱公司以高纯MMA单体聚合PMMA，使塑料光纤损耗下降到100-200dB/km。1983年NTT公司开始用氘取代PMMA中的H原子，使最低光损耗可达到20dB/km，并可传输近红外到可见光的光波。

近几年来，欧日等国的公司对塑料光纤的研制取得了重要的进展。它们研制成的塑料光纤，光损耗率已降到25～9分贝/公里。其工作波长已扩展到870微米(近红外光)，接近石英玻璃光纤的实用水平。美国研制的一种PFX塑料系列光纤，有着优异的抗辐照性能。此外，美国麻省波士顿光纤公司研制的Opti-Giga塑料光纤更是引人注目，它不仅比玻璃轻、柔性更好、成本更低，而且可在100米内以每秒3兆比特的速度传输数据。这种光纤还可以利用光的折射或光在纤维内的跳跃方式来达到较高的传输速度。现在美欧日已把塑料光纤用于短途传输，如汽车、医疗器械、复印机等。

就目前塑料光纤生产量而言，日本是世界上最大的塑料光纤生产者，然而却是欧洲推动了塑料光纤新应用领域的开发并建立了光纤检验标准。2001年下半年是欧洲塑料光纤工业发展的重要阶段，在这段时间内建立了欧洲塑料光纤检验和测量的新发展方针。世界上第一个专用塑料光纤应用中心(POFAC)在德国Nuremberg落成。德国采用塑料光纤已经研制成功了多媒体总线系统MOST(24Mbit/s)，并且有几家轿车制造商已把该系统引入到自己的产品上。德国宝马公司(BMW)在其新的7个系列产品中开创了使用100m塑料光纤的记录。欧洲2001年塑料光纤学术交流会和欧洲光纤通信会议同时在荷兰的阿姆斯特丹举行。德国汽车工业不仅推动了塑料光纤的应用，而且也推动了塑料光纤检验和测量标准的建立。

日本也建立了塑料光纤标准，但这些标准对欧洲共同体是无效的。日本工业标准只给出了一

种型号塑料光纤的标准，其数值孔径为0.5，而且只有650nm一种波长。该标准没有提及在塑料光纤中的不同激励光条件，也没有规定必须在塑料光纤内形成平衡模分布。

此前建立的玻璃光纤检验方法因为会出现瑞利散射而不适于检验塑料光纤，现在市场上仅有瑞士新成立的Luciol仪器公司出售的一种检验塑料光纤的仪器。

德国工程师学会和电子工程学会研究小组已经详细规定了塑料光纤数值孔径、衰减、传输和机械特性以及环境和寿命的测量方法。塑料光纤检验方法和标准的建立必将促进国际塑料光纤贸易的发展，并消除贸易中的误解。

日本对塑料光纤的应用十分重视，早在几年前，NEC、富士通、住友电器工业公司等45家光通信、多媒体产品的生产厂家就联合宣布，将共同实现已在日本开发成功的塑料光纤的实用化。塑料光纤的成本低廉，被认为是将多媒体引进到家庭的关键技术，随后一些生产厂家就着手建立生产线。

1986年，日本F富士通公司以PC为纤芯材料开发出SI型耐热POF，耐热温度可达135摄氏度，衰减达450dB/km;1990年，日本庆应大学的小池助教授开发成功折射率渐变型的塑料光纤，芯材为含氟PMMA、包层为含氟，用界面凝胶技术制造。该塑料光纤衰减在60db/km以下，光源650-1300nm，100m带宽3GHz，传输速率10Gb/s，超过了GI型石英光纤，并被广泛认为是高速多媒体时代光纤入户的新型光通信媒介;1996年，人们纷纷建议以塑料光纤为基础建立极低成本的用户网ATM物理层;1997年，日本NEC公司进行了155Mbit/s的ATM、LAN的试验。

在2000年OFC会议上，日本ASAHI GLASS公司报道了氟化梯度塑料光纤衰减系数在850nm为41dB/km，在1300nm为33dB/km，带宽已达100mhz/km。用这种光纤成功地进行了50m、2.5Gbit/s的高速传输试验和70摄氏度长期热老化试验。实验结论为氟化梯度塑料光纤完全能满足短距离的通信使用要求。

中国科学家经过多年努力，终于攻克了从本体聚合法直接生产聚甲基丙烯酸甲酯（PMMA）突变型塑料光纤的技术难关，掌握了批量连续化生产塑料光纤技术。中科院理化技术研究所现已累计生产出数百万米低损耗突变型塑料光纤，破除了日本公司在国际上的垄断地位。

目前中科院理化所已研制成功日产10万米PMMA塑料光纤的全自动流水线，连续数月稳定生产出光衰减在170-200dB/km的PMMA光纤，累计生产出数百万米低损耗塑料光纤，表明这一产业化技术已经成熟。同时，该所还具备批量生产光衰减为150dB/km的阶跃型PMMA光纤潜能，产品技术指标达到国际同类产品的最好水平。低衰减PMMA光纤连续化批量生产技术的问世，标志我国在该领域跻身世界先进行列。

当今信息技术的发展迫切需要信息容量大的光纤材料，对通讯网络带宽的要求越来越高。塑料光纤具有芯径大、质地柔软、联结容易、质量轻、价格便宜、传输带宽大等优点，在宽带接人

网系统、家庭智能网络系统、数据传输系统、汽车智能系统、工业控制系统以及纺织、照明、太阳能利用系统等方面的应用市场潜力巨大【3】。（2）塑料光纤的应用

目前塑料光纤在我国的应用场合有：室内装饰、水景照明、溶洞照明、易燃易爆场合、太阳光的利用。此外，塑料光纤在工业，特别是汽车工业、农业及国防建设中也得到了大量的应用【4】。

网络成本的降低、性能的提高、数字传播技术的引入、电磁干扰的减少以及塑料光纤标准的制定与完善都使得塑料光纤在工业、农业、国防建设中得到大量应用，并推动着塑料光纤产业逐渐成为光通信的主流产业。目前，塑料光纤主要应用于低速、短距离的通信传输中。由于塑料光纤具有通信容量大、不放射电磁噪音、质量轻等特点，因而在汽车制造工业中得到广泛使用。宝马公司已在其最新产品中使用塑料光纤，用于汽车制造系统的通信。

在工业控制总线系统中，通过转换器，塑料光纤可与RS232、RS422、100 Mb/s以太网、令牌网等标准协议接口连接，从而在恶劣的工业制造环境中提供稳定、可靠的通信路线，高速传输工业控制信号和指令，避免了因使用金属电缆线路受干扰而导致通信中断的危险。

塑料光纤作为短距离通信网络的理想传输介质，在未来家庭智能化、办公自动化中也将得到广泛应用。在Internet服务中，塑料光纤由于重量轻且耐用，因而被用来将车载机通信网络和控制系统连接成一个网络，将微型计算机、卫星导航设备、移动电话、传真等外设纳入机车整体设计中，旅客可通过塑料光纤网络在座位上享受音乐、电影、视频游戏、购物。当塑料光纤在传输距离不超过100m时，其传输速率能达到11Gb/s，因此在互联网短距离传输中可以用塑料光纤代替双绞线和同轴电缆，从而保证了互联网中短距离的大容量通信【5】。

在单兵作战系统中，重量轻、可挠性好、连接快捷的塑料光纤，被用于士兵穿戴式的轻型计算机系统。塑料光纤也被用在飞机、战舰、导弹等高科技智能武器的控制系统中【5】。

随着科技的发展，塑料光纤的应用领域越来越广，其市场的发展会越来越广阔。国外在塑料光纤的应用开发上已取得了较大的成果，且不断在加大新的应用研究投入，在韩国、中国以及我国台湾地区已经有厂商开始投入研发生产，因此产业更应就塑料光纤的研究和发展予以密切注视。深圳大圣光电技术有限公司在塑料的研制和生产方面已取得很大进展，目前在国内外已有较大的市场。总之，随着科技的高速发展，塑料光纤的应用领域会越来越广，必将给光通信带来一场新的革命。

【1】《塑料光纤基础及运用》作者：胡先志 胡佳妮

人民邮电出版社

2010年4月1日 【2】《光纤光缆的设计与制造》作者：陈炳炎 2003年03月 【3】《电子设计工程》 作者：杨永辉 2010年11月

【4】《塑料光纤的现状与实用化动向》作者：王田虎 2005年12月

【5】《光纤通信》作者：刘增基，周洋溢等编著，西安电子科技大学出版社，2003年

第五篇：《过程控制系统》期末考查论文

《过程控制系统》期末考查论文

——集散控制系统简介

DCS是分布式控制系统的英文缩写（Distributed Control System），在国内自控行业又称之为集散控制系统。是相对于集中式控制系统而言的一种新型计算机控制系统，它是在集中式控制系统的基础上发展、演变而来的，综合了计算机、通讯、显示和控制等4C技术，其基本思想是分散控制、集中操作、分级管理、配置灵活、组态方便。

概 述

首先，DCS的骨架—系统网络，它是DCS的基础和核心。由于网络对于DCS整个系统的实时性、可靠性和扩充性，起着决定性的作用，因此各厂家都在这方面进行了精心的设计。对于DCS的系统网络来说，它必须满足实时性的要求，即在确定的时间限度内完成信息的传送。这里所说的“确定”的时间限度，是指在无论何种情况下，信息传送都能在这个时间限度内完成，而这个时间限度则是根据被控制过程的实时性要求确定的。在系统实际运行过程中，各个节点的上网和下网是随时可能发生的，特别是操作员站，这样，网络重构会经常进行，而这种操作绝对不能影响系统的正常运行，因此，系统网络应该具有很强在线网络重构功能。

其次，这是一种完全对现场I/O处理并实现直接数字控制（DDC）功能的网络节点。一般一套DCS中要设置现场I/O控制站，用以分担整个系统的I/O和控制功能。DCS的操作员站是处理一切与运行操作有关的人机界面功能的网络节点。工程师站是对DCS进行离线的配置、组态工作和在线的系统监督、控制、维护的网络节点，其主要功能是提供对DCS进行组态，配置工作的工具软件（即组态软件），并在DCS在线运行时实时地监视DCS网络上各个节点的运行情况，使系统工程师可以通过工程师站及时调整系统配置及一些系统参数的设定，使DCS随时处在最佳的工作状态之下。

发展历史

2）采用带CRT显示器的操作站与过程单元分离，实现集中监视，集中操作

3）采用较先进的冗余通信系统

第二阶段

1980—1985.，在这个时期集散控制系统的技术特点表现为：

1）微处理器的位数提高，CRT显示器的分辨率提高

2）强化的模块化系统

3）强化了系统信息管理，加强通信功能

第三阶段

1985年以后，集散系统进入第三代，其技术特点表现为：

1）采用开放系统管理

2）操作站采用32位微处理器

3）采用实时多用户多任务的操作系统

进入九十年代以后，计算机技术突飞猛进，更多新的技术被应用到了DCS之中。PLC是一种针对顺序逻辑控制发展起来的电子设备，它主要用于代替不灵活而且笨重的继电器逻辑。现场总线技术在进入九十年代中期以后发展十分迅猛，以至于有些人已做出预测：基于现场总线的FCS将取代DCS成为控制系统的主角。

特点介绍

1.高可靠性：由于DCS将系统控制功能分散在各台计算机上实现，系统结构采用容错设计，因此某一台计算机出现的故障不会导致系统其它功能的丧失。此外，由于系统中各台计算机所承担的任务比较单一，从而使系统中每台计算机的可靠性也得到提高。

2.开放性：DCS采用开放式、标准化、模块化和系列化设计，系统中各台计算机采用局域网方式通信，实现信息传输，当需要改变或扩充系统功能时，可将新增计算机方便地连入系统通信网络或从网络中卸下，几乎不影响系统其他计算机的工作。

3.灵活性：通过组态软件根据不同的流程应用对象进行软硬件组态，即确定测量与控制信号及相互间连接关系、从控制算法库选择适用的控制规律以及从图形库调用基本图形组成所需的各种监控和报警画面，从而方便地构成所需的控制系统。

4.易于维护：功能单一的小型或微型专用计算机，具有维护简单、方便的特点，当某一局部或某个计算机出现故障时，可以在不影响整个系统运行的情况下在线更换，迅速排除故障。

5.协调性：各工作站之间通过通信网络传送各种数据，整个系统信息共享，协调工作，以完成控制系统的总体功能和优化处理。

6.控制功能齐全：控制算法丰富，集连续控制、顺序控制和批处理控制于一体，可实现串级、前馈、解耦、自适应和预测控制等先进控制，并可方便地加入所需的特殊控制算法。DCS的构成方式十分灵活，可由专用的管理计算机站、操作员站、工程师站、记录站、现场控制站和数据采集站等组成，也可由通用的服务器、工业控制计算机和可编程控制器构成。

结 构

从结构上划分，DCS包括过程级、操作级和管理级。过程级主要由过程控制站、I/O单元和现场仪表组成，是系统控制功能的主要实施部分。操作级包括：操作员站和工程师站，完成系统的操作和组态。管理级主要是指工厂管理信息系统（MIS系统），作为DCS更高层次的应用，目前国内纸行业应用到这一层的系统较少。

DCS的控制程序：DCS的控制决策是由过程控制站完成的，所以控制程序是由过程控制站执行的。

过程控制站的组成：

DCS的过程控制站是一个完整的计算机系统，主要由电源、CPU（中央处理器）、网络接口和I/O组成I/O：控制系统需要建立信号的输入和输出通道，这就是I/O。DCS中的I/O一般是模块化的，一个I/O模块上有一个或多个I/O通道，用来连接传感器和执行器（调节阀）。

I/O单元：通常，一个过程控制站是有几个机架组成，每个机架可以摆放一定数量的模块。CPU所在的机架被称为CPU单元，同一个过程站中只能有一个CPU单元，其他只用来摆放I/O模块的机架就是I/O单元。

相关控制系统

计算机和网络技术的飞速发展，引起了自动化控制系统结构的变革，一种世界上最新型的控制系统即现场总线控制系统（Fieldbus Control System，FCS）在上世纪九十年代走向实用化，并正以迅猛的势头快速发展。

FCS可以说是第五代过程控制系统，是由PLC（Programmable Controller）或DCS（Distributed Control System）发展而来的。FCS与PLC及DCS之间有千丝万缕的联系，又存在着本质的差异。本文针对PLC、DCS、FCS三大控制系统的特点和差异作一分析。

PLC、FCS控制系统的基本特点

PLC

1．从开关量控制发展到顺序控制、运算处理，是从下往上的。

2．逻辑控制、定时控制、计数控制、步进(顺序)控制、连续PID控制、数据控制――PLC具有数据处理能力、通信和联网等多功能。

3．可用一台PC机为主站，多台同型PLC为从站。

4．也可一台PLC为主站，多台同型PLC为从站，构成PLC网络。这比用PC机作主站方便之处是：有用户编程时，不必知道通信协议，只要按说明书格式写就行。

5．PLC网络既可作为独立DCS/TDCS，也可作为DCS/TDCS的子系统。

6．主要用于工业过程中的顺序控制，新型PLC也兼有闭环控制功能。FCS

1．FCS是第五代过程控制系统，它是21世纪自动化控制系统的方向。是3C技术（Communication，Computer，Control）的融合。基本任务是：本质（本征）安全、危险区域、易变过程、难于对付的非常环境。

2.全数字化、智能、多功能取代模拟式单功能仪器、仪表、控制装置。

3．用两根线联接分散的现场仪表、控制装置，取代每台仪表的两根线。“现场控制”取代“分散控制”；数据的传输采用“总线”方式。

4．从控制室到现场设备的双向数字通信总线，是互联的、双向的、串行多节点、开放的数字通信系统取代单向的、单点、并行、封闭的模拟系统。

5．用分散的虚拟控制站取代集中的控制站。

6．把微机处理器转入现场自控设备，使设备具有数字计算和数字通信能力，信号传输精度高，远程传输。实现信号传输全数字化、控制功能分散、标准统一全开放。

7．可上局域网，再可与internet相通。既是通信网络，又是控制网络。

应用差异

下面就DCS与FCS系统在具体应用方面进行比较。前题是DCS系统与典型的、理想的FCS系统进行比较。

具体比较：

1．DCS系统是个大系统，其控制器的功能强而且在系统中的作用十分重要，数据公路更是系统的关键，所以，必须整体投资一步到位，事后的扩容难度较大。而FCS功能下放较彻底，信息处理现场化，数字智能现场装置的广泛采用，使得控制器功能与重要性相对减弱。因此，FCS系统投资起点低，可以边用、边扩、边投运。

2．DCS系统是封闭式系统，各公司产品基本不兼容。而FCS系统是开放式系统，不同厂商、不同品牌的各种产品基本能同时连入同一现场总线，达到最佳的系统集成。

3．DCS系统的信息全都是二进制或模拟信号形成的，必须通过D/A与A/D转换。而FCS系统将D/A与A/D转换在现场一次表完成，实现全数字化通信，使精度得到大的提高，可提高到0.1%。并且FCS系统可以将PID闭环控制功能装入现场设备中，缩短了控制周期，提高运算速度，改善调节性能。

4．FCS由于信息处理现场化，与DCS相比可以省去相当数量的隔离器、端子柜、I/O终端、I/O卡件、I/O文件及I/O柜，同时也节省了I/O装置及装置室的空间与占地面积。同时，FCS可以减少大量电缆与敷设电缆用的桥架等，同时也节省了设计、安装和维护费用。

5．FCS相对于DCS组态简单，由于结构、性能标准化，便于安装、运行、维护。

结 论

在未来，工业过程控制系统中，数字技术向智能化、开放性、网络化、信息化发展，同时，工业控制软件也将向标准化、网络化、智能化、开放性发展。因此现场总线控制系统FCS的出现，数字式分散控制DCS及PLC并不会消亡，DCS及PLC系统会更加向智能化、开放性、网络化、信息化发展。或只是将过去处于控制系统中心地位的DCS移到现场总线的一个站点上去。这样说，DCS或PLC处于控制系统中心地位的局面从此将被打破。今后的控制系统将会是：FCS处于控制系统中心地位，兼有DCS、PLC系统一种新型标准化、智能化、开放性、网络化、信息化控制系统。