第一篇：太阳能电池环境监测系统研究论文（大全）
摘要：根据太阳能电池环境监测具有分散、灵活、偏远等特点以及传统有线网络布线繁琐、维护困难等问题，本设计提出一种基于CC2530-Zigbee的由太阳能电池进行供电的无线网络电池环境监测系统。本系统由数据采集终端节点和上位机实时监测平台组成，两个数据采集节点均采用太阳能电池和锂电池组合供电的方式,可以实时监测和记录温度、太阳能电池电压等参数信息,并可将采集到的数据经Zigbee网络无线传输到监测平台,实现数据的即时显示和存储功能。
【关键词】ZigbeeCC2530；温度；太阳能电池；无线网络
1引言
太阳能电池在其运行和操作过程中可能会因部分遮阴和老化而出现热斑现象，从而可能会严重影响太阳能电池的发电供电能力，又或者太阳能电池可能在某种情况下失去供电能力而在远处的用户又不能知晓。为了确保太阳能电池供电系统能够正常的运行和工作,以及为了了解太阳能电池的周边环境，使人们能够更加高效地利用太阳能，我们需要对太阳能电池供电系统的各项周边环境参数和太阳能电池的实时供电电量进行测量和监控。早在2003年，美国国家自然科学基金委员会就开始了一系列的无线传感器网络研究计划的实施，并联合一些大学开展了嵌入式智能传感器项目的研究，旨在构建一个关于太阳能电池无线动态的监测系统。而国内的一些大学如武汉理工大学、湖南大学和华中科技大学等高校也陆续开始了对类似问题的研究，分别提出有线和无线的太阳能发电监测系统。上诉研究虽然对太阳能电池环境方面作出了详细的研究，但是很多关键细节往往不公开而且这些系统往往存在成本高、功耗大的缺陷。所以有必要设计一款基于成本比较低、功耗比较少的Zigbee无线传感器技术、GPRS技术的太阳能电池环境监测系统。本次研究结合公众需求，基于无线网络、联合传感器，从而进行对数据的实时监测，这次实验具有一定的实际意义，也可满足公众对环境监测方面的要求。
2Zigbee无线技术的发展现状
无线传感器网络技术源于20世纪70年代，这种技术最早是应用于军事科技领域，但是由于技术能力限制，该网络只能获取单一数据信号，两个节点之间只能进行简单的点对点的数据通信，并不能实现广播和组播。无线网络技术可以分为WPAN、WLAN、WMAN和WWAN四种。Zigbee通信技术从2002年的Zigbee联盟成立到2006年该联盟推出了一种比较成熟协议—Zigbee-2006标准协议已走过了多个年头，而Zigbee技术也得到了快速的发展。Zigbee通信技术有良好的应用前景，比如智能家居、智能商业大楼、智能仪表控制。在智能的商业大楼中可以使用Zigbee完成智能设备的自动控制，其大楼管理人员可以对于灯光、空调、火灾系统等各项重要开关进行远程智能控制，以此实现减少能源费用，降低人力资源管理成本的目的。对于消费者来说，若家中安装有Zigbee管理系统，可以远程地监控家里各种开关、水利电力、煤气是否泄漏、是否有外来人进入等安全隐患，如若监测到异样可自动对户主发出警报信号。作为全球经济总量排名第二的中国市场，Zigbee产品链的应用有良好的发展前景，虽然本土的芯片供应商的参与度有限，但是Zigbee应用的成熟不需要很长时间。
3总体设计
传统的太阳能环境监测系统是以单片机和射频技术模块组合设计而成的，其特点是编程简单、容易实现和移植，但功耗比较高，成本也相对比较高，实用性较差；另外，用到的元器件比较多，不易于系统的长时间的运行且不能进行休眠或休眠的功能不容易实现。因此本设计采用Zigbee无线通信技术进行开发和研究，通过采集子节点和协调器的通信实现数据在两个节点之间的通信。位于PC的上位机能实时显示各项数据的情况，且增加高温、高压预警功能，保护系统的正常运行工作，在满足大众需求的情况下符合人性化、性价比比较高、功能容易实现。本设计主要分为两部分制作：硬件设计和软件设计。硬件设计方面：采用现成Zigbee核心板和底板结合温湿度传感器和AD模块实现温湿度和电量的测量；软件设计方面：利用IAR集成开发环境进行软件程序的编辑、编译和采用C#编程语言在VS2012开发环境下进行上位机程序的编写，系统总体框图如图1所示。
4硬件设计
本设计主要分为四个部分：第一部分是由Zigbee芯片和传感器模块构成的数据采集子节点；第二部分是由Zigbee芯片和GPRS模块构成协调器模块；第三部分为太阳能电池供电模块；第四部分为信息收集模块。
4.1CC2530Zigbee芯片Zigbee
通信技术要应用于功耗比较低、成本比较低以及运行速率要求的低的监控系统中。本设计采用的主控芯片为CC2530-Zigbee。CC2530芯片结合了强大的RF技术，以及业界标准的增强型8051CPU。CC2530芯片有四种不同的闪存版本：CC2530F32/64/128/256，分别具有32/64/128/256KB的闪存。本设计采用的是CC2530F256，其具有几种不同的运行模式，使得它可以适应超低功耗要求的系统，非常适合用作以环境监测系统的主控芯片。同时，CC2530F256结合了业界领先的黄金单元Z-Stack协议栈，提供了一个强大而完整的Zigbee解决方案。同时为了便于设备的维护以及日后的拓展使用，将Zigbee芯片的硬件分为两部分，即是CC2530核心板和底板。核心板集射频收发及MCU控制功能于一体，也集成了CC2530芯片正常工作的所有外部电路，满足监测系统开发的需要。同时模块引出CC2530所有IO口，便于功能评估与二次开发。CC2530底板连接着CH340G芯片，该信芯片与串口0相接，方便使用USB线进行调试。同时，底板有CC_Debugger接口，可与仿真器连接直接下载或调试程序。由于CC2530芯片是3.3V供电的，所以底板连接着AMS1117-3.3芯片，实现5V到3.3V的转变。
4.2Zigbee协议栈
由于传统的无线传感器网路协议很难适应某些系统对低成本、低功耗、低容错性的要求，而无线传感器网络节点之间进行数据信息传输又以无线网路通信协议为基础，于是就出现了以IEEE802.15.4协议为基础的Zigbee协议来支持于Zigbee技术的发展。Zigbee协议栈由物理层、介质接入控制层、应用层、网络层构成。其中Zigbee应用层包括应用支持子层APS、应用框架AF、Zigbee设备象ZDO等。其中设备之间的绑定是在协议栈的APS层实现的，应用支持子层APS在NWK层和APL层之间，并提供了两个接口：APSDE-SAP、APSME-SAP，两个接口的功能如下：前者提供在无线传感器网络内两个或多个节点之间的数据通信；后者提供多种服务给应用对象ZDO。IEEE802.15.4标准规定了物理层和MAC层的协议规范，而Zigbee联盟中的Zigbee标准定义了NWK层以及APL层的协议标准，让用户可在这个应用层上开发实现自己应用的开发，其中Zigbee无线网络协议如图2所示。太阳能电池模块是太阳能发电系统中价值最高的部分，其作用是将太阳能转化为电能，或送往电池中存储起来，或推动负载工作。在硅晶类的太阳能电池板中，当吸收了太阳光中0.4μm～1.1μm波长的光时，就能把光能转化为电能输出。本设计采用的是9V3W的单晶太阳能板，其开路电压可达到10.5V、短路电流可达400MA，并且该电池板可以直接加在6.4V的锂电池上而不需要添加稳压模块。本设计配备一个发光二极管，可知道电池板是否正常。本设计温湿度测量采用的模块是DHT11，DHT11传感器模块是一款在市面上应用很广泛的数字温湿度传感器。湿度测量范围为20%-95%RH测量误差为±5%RH；温度测量范围为0℃-50℃和测量误差为±2℃。DHT11传感器模块采用一根总线通信的方式，也就是说数据的传输和控制都是通过一根总线完成的，这在一定程度上节省了单片机IO端口的使用，同时该传感的整体的体积很小、功耗也很低，使其受到了很多用户的青睐，因此适合本设计中对太阳能环境中温湿度的测量，它的单总线通讯过程流程图如图3所示。本设计电池电压的测量方案采用的是内部ADC功能实现的，其主要步骤如下：首先是确定ADC用要几位进制表示，它的最大数值是多少。例如一个8位的ADC，最大值是0xFF，就是255。本设计中Zigbee的IO口ADC是12位的，故最大值是4095。然后确定最大值对应的参考电压。一般而言最大值对应的参考电压是加在芯片上的电压，为3.3V。接着计算IO电压值。就是把你ADC数值除以刚才确定的最大数值再乘以参考电压。最后计算实际的电压。因为IO口最大的输入电压不超过3.3V，故需要电阻分压测量。本设计采用了两个电阻：502欧姆和2K欧姆的电阻。故输入电压不超过3V，符合ADC电压输入的要求，所以电压计算如式1所示。（1）其中Va表示AD转换的值，V表示最终的电压值。本设计使用到GPRS模块的功能是发送短消息,故采用的是模块是果云GA6mini。该模块的供电电压为5V，并支持GSM/GPRS的四个频段,包括850、900、1800和1900MHZ。正常的工作温度范围是-30℃-+80℃，并且支持移动和联通2G,支持GSM07.10协议,使用的AT指令支持标准AT指令集。该模块具有尺寸较小、功耗较低和宽工位温度范围的特点,适合环境监测系统的要求。当发生高温、高压警报时，由协调器和GPRS模块通信发送警报短信到预设的手机号码。短信信息包括：节点序号和何种预警信号，其流程图如图4所示。
5系统工作流程
在协调器主控程序中，首先进行了设备的初始化，当无线网络建好后开始等待终端设备的加入。当设备加入网络后开始向协调器发送数据，协调器收到数据后，通过串口0把收到的数据发送到PC上位机显示。若协调器接收的数据为警报数据，协调器会判断是哪个节点发出的何种警报，然后调用警报函数通过GPRS模块把警报短信发送到预设的手机号码上。若协调器收到上位机发送的数据，则会把数据广播到终端子节点上，其流程图如图5所示。在终端节点主控程序中，首先进行设备的初始化，然后根据Zigbee协议栈搜索附近的无线网络并请求加入，加入网络后会根据设置定时采集温湿度和电压数据并判断是否超过预设值，然后把数据发送到协调器。若该终端收到了协调器发送出来的数据，则会判断数据的类型，然后根据数据作出修改，修改后返回成功标志，其流程图如图6所示。
6上位机设计
本设计采用C#语言来编写上位机软件程序。该语言是一门稳定、简单、安全的，是由C语言和C++语言衍变出来的编程语言，故其很好地继承了C与C++语言的强大功能，同时又剔除了C与C++语言的一些特性。其可视化的界面、高运行效率、便捷的面向组件编程的支持受到了许多用户的青睐。上位机的功能是与协调器进行通信，完成温湿度、电压数据的实时显示、保存等功能，并且用户可在上位机上进行操作，例如改变数据的定时发送的时间、获取节点的实时数据以及停止/开始节点的数据采集功能，方便用户对数据的分析和处理，其中上位机效果图如图7所示。本文设计的系统采集实时数据效果图如图8所示，电压警报的效果图如图9所示，上位机高温高压警报如图10所示。
7结语
本设计是基于Zigbee技术的一项应用，通过终端、协调器和上位机之间的通信，形成一个功能强大的太阳能电池环境监测系统，系统不仅可以采集各个节点的温湿度、电池电压数据，也可以通过控制GPRS模块实现远程短信报警。同时位于PC端的上位机可以改变终端节点的状态，以实现更加智能化的效果。这类监测系统应用前景是很广泛的，比如太阳能路灯、共享单车供电系统、森林、海岛、沙漠供电系统中都使用了大量的太阳能电池板，而Zigbee无线网络传输技术功耗低、制作成本低、数据传输性能好，故太阳能电池环境监测系统很适合应用于这些场合。
作者：徐国保 黄清文
第二篇：ABS系统研究论文
摘要：
利用机械动力学仿真软件ADAMS 建立汽车ABS的机械动力学模型，在MATLAB/SIMULINK 环境下建立Jetta GTX 轿车的ABS 控制模型，构成了ABS 机电液一体化联合仿真的动力学控制模型。利用MATLAB确定了ABS 的控制参数的门限值，进行了仿真结果数据处理和分析，与大量的ABS 实车道路试验数据对比，改进模型准确度，获得了正确和可行的ABS 仿真控制模型，为加速开发ABS 的控制算法奠定了基础。
关键词：ABS 动力学控制模型 联合仿真 ADAMS MATLAB/SIMULINK
第一章 概述
“ABS”（Anti-lockedBrakingSystem）中文译为“防抱死刹车系统”.它是一种具有防滑、防锁死等优点的汽车安全控制系统。ABS是常规刹车装置基础上的改进型技术，可分机械式和电子式两种。
现代汽车上大量安装防抱死制动系统，ABS既有普通制动系统的制动功能，又能防止车轮锁死，使汽车在制动状态下仍能转向，保证汽车的制动方向稳定性，防止产生侧滑和跑偏，是目前汽车上最先进、制动效果最佳的制动装置。
普通制动系统在湿滑路面上制动，或在紧急制动的时候，车轮容易因制动力超过轮胎与地面的摩擦力而安全抱死。
近年来由于汽车消费者对安全的日益重视，大部分的车都已将ABS列为标准配备。如果没有ABS，紧急制动通常会造成轮胎抱死，这时，滚动摩擦变成滑动摩擦，制动力大大下降。而且如果前轮抱死，车辆就失去了转向能力；如果后轮先抱死，车辆容易产生侧滑，使车行方向变得无法控制。所以，ABS系统通过电子机械的控制，以非常快的速度精密的控制制动液压力的收放，来达到防止车轮抱死，确保轮胎的最大制动力以及制动过程中的转向能力，使车辆在紧急制动时也具有躲避障碍的能力。
随着世界汽车工业的迅猛发展，安全性日益成为人们选购汽车的重要依据。目前广泛采用的防抱制动系统（ABS）使人们对安全性要求得以充分的满足。
汽车制动防抱系统，简称为ABS，是提高汽车被动安全性的一个重要装置。有人说制动防抱系统是汽车安全措施中继安全带之后的又一重大进展。汽车制动系统是汽车上关系到乘客安全性最重要的二个系统之一。随着世界汽车工业的迅猛发展，汽车的安全性越来越为人们重视。汽车制动防抱系统，是提高汽车制动安全性的又一重大进步。
ABS防抱制动系统由汽车微电脑控制，当车辆制动时，它能使车轮保持转动，从而帮助驾驶员控制车辆达到安全的停车。这种防抱制动系统是用速度传感器检测车轮速度，然后把车轮速度信号传送到微电脑里，微电脑根据输入车轮速度，通过重复地减少或增加在轮子上的制动压力来控制车轮的打滑率，保持车轮转动。在制动过程中保持车轮转动，不但可保证控制行驶方向的能力，而且，在大部分路面情况下，与抱死〔锁死〕车轮相比，能提供更高的制动力量。
第二章 发展历程
ABS系统的发展可以追溯到本世纪初期，早在1928年制动防抱理论就被提出，在30年代机械式制动防抱系统就开始在火车和飞机上获得应用，博世（BOSCH）公司在1936年第一个获得了用电磁式车轮转速传感器获取车轮转速的制动防抱系统的专利权。
进入50年代，汽车制动防抱系统开始受到较为广泛的关注。福特（FORD）公司曾于1954年将飞机的制动防抱系统移置在林肯（LINCOIN）轿车上，凯尔塞·海伊斯（KELSEHAYES）公司在1957年对称为“AUTOMATIC”的制动防抱系统进行了试验研究，研究结果表明制动防抱系统确实可以在制动过程中防止汽车失去方向控制，并且能够缩短制动距离；克莱斯（CHRYSLER）公司在这一时期也对称为“SKIDCONTROL”的制动防抱系统进行了试验研究。由于这一时期的各种制动防抱系统采用的都是机械式车轮转速传感器的机械式制动压力调节装置，因此，获取的车轮转速信号不够精确，制动压力调节的适时性和精确性也难于保证，控制效果并不理想。
随着电子技术的发展，电子控制制动防抱系统的发展成为可能。在60年代后期和70年代初期，一些电子控制的制动防抱系统开始进入产品化阶段。凯尔塞·海伊斯公司在1968年研制生产了称为“SURETRACK”两轮制动防抱系统，该系统由电子控制装置根据电磁式转速传感器输入的后轮转速信号，对制动过程中后轮的运动状态进行判定，通过控制由真空驱动的制动压力调节装置对后制动轮缸的制动压力进行调节，并在1969年被福特公司装备在雷鸟（THUNDERBIRD）和大陆·马克III（CONTINENTALMKIII）轿车上。
克莱斯勒公司与本迪克斯（BENDIX）公司合作研制的称“SURE-TRACK”的能防止4个车轮被制动抱死的系统，在1971年开始装备帝国（IMPERIAL）轿车，其结构原理与凯尔塞·海伊斯的“SURE-TRACK”基本相同，两者不同之处，只是在于两个还是四个车轮有防抱制动。博世公司和泰威（TEVES）公司在这一时期也都研制了各自第一代电子控制制动防抱系统，这两种制动防抱系统都是由电子控制装置对设置在制动管路中的电磁阀进行控制，直接对各制动轮以电子控制压力进行调节。
别克（BUICK）公司在1971年研制了由电子控制装置自动中断发动机点火，以减小发动机输出转矩，防止驱动车轮发生滑转的驱动防抱转系统.瓦布科（WABCO）公司与奔驰（BENZ）公司合作，在1975年首次将制动防抱系统装备在气压制动的载贷汽车上。
第一台防抱死制动系统ABS(Ant-ilockBrakeSystem)，在1950年问世，首先被应用在航空领域的飞机上，1968年开始研究在汽车上应用。70年代，由于欧美七国生产的新型轿车的前轮或前后轮开始采用盘式制动器，促使了ABS在汽车上的应用。1980年后，电脑控制的ABS逐渐在欧洲、美国及亚洲日本的汽车上迅速扩大。到目前为止，一些中高级豪华轿车，如西德的奔驰、宝马、雅迪、保时捷、欧宝等系列，英国的劳斯来斯、捷达、路华、宾利等系列，意大利的法拉利、的爱快、领先、快意等系列，法国的波尔舍系列，美国福特的TX3、30X、红彗星及克莱斯勒的帝王、纽约豪客、男爵、道奇、顺风等系列，日本的思域，凌志、豪华本田、奔跃、俊朗、淑女300Z等系列，均采用了先进的ABS。到1993年，美国在轿车上安装ABS已达46%，现今在世界各国生产的轿车中有近75%的轿车应用ABS。
现今全世界已有本迪克斯、波许、摩根.戴维斯、海斯.凯尔西、苏麦汤姆、本田、日本无限等许多公司生产ABS，它们中又有整体和非整体之分。预计随着轿车的迅速发展，将会有更多的厂家生产。
这一时期的各种ABS系统都是采用模拟式电子控制装置，由于模拟式电子控制装置存在着反应速慢、控制精度低、易受干扰等缺陷，致使各种ABS系统均末达到预期的控制效果，所以，这些防抱控制系统很快就不再被采用了。
进入70年代后期，数字式电子技术和大规模集成电路的迅速发展，为ABS系统向实用化发展奠定了技术基础。博世公司在1978年首先推出了采用数字式电子控制装置的制动防泡系统--博世ABS2，并且装置在奔驰轿车上，由此揭开了现代ABS系统发展的序幕。尽管博世ABS2的电子控制装置仍然是由分离元件组成的控制装置，但由于数字式电子控制装置与模拟式电子控制装置相比，其反应速度、控制精度和可靠性都显著提高，因此，博世ABS2的控制效果己相当理想。从此之后，欧、美、日的许多制动器专业公司和汽车公司相继研制了形式多详的ABS系统。
“自动防抱死刹车”的原理并不难懂，在遭遇紧急情况时，未安装ABS系统的车辆来不及分段缓刹只能立刻踩死。由于车辆冲刺惯性，瞬间可能发生侧滑、行驶轨迹偏移与车身方向不受控制等危险状况！而装有ABS系统的车辆在车轮即将达到抱死临界点时，刹车在一秒内可作用60至120次，相当于不停地刹车、放松，即相似于机械自动化的“点刹”动作。此举可避免紧急刹车时方向失控与车轮侧滑，同时加大轮胎摩擦力，使刹车效率达到90％以上。
从微观上分析，在轮胎从滚动变为滑动的临界点时轮胎与地面的摩擦力达到最大。在汽车起步时可充分发挥引擎动力输出（缩短加速时间），如果在刹车时则减速效果最大（刹车距离最短）。ABS系统内控制器利用液压装置控制刹车压力在轮胎发生滑动的临界点反复摆动，使在刹车盘不断重复接触、离开的过程而保持轮胎抓地力最接近最大理论值，达到最佳刹车效果。
ABS的运作原理看来简单，但从无到有的过程却经历过不少挫折（中间缺乏关键技术）！1908年英国工程师J.E.Francis提出了“铁路车辆车轮抱死滑动控制器”理论，但却无法将它实用化。接下来的30年中，包括Karl Wessel的“刹车力控制器”、Werner Möhl的“液压刹车安全装置”与Richard Trappe的“车轮抱死防止器”等尝试都宣告失败。在1941年出版的《汽车科技手册》中写到：“到现在为止，任何通过机械装置防止车轮抱死危险的尝试皆尚未成功，当这项装置成功的那一天，即是交通安全史上的一个重要里程碑”，可惜该书的作者恐怕没想到这一天竟还要再等30年之久。
当时开发刹车防抱死装置的技术瓶颈是什么？首先该装置需要一套系统实时监测轮胎速度变化量并立即通过液压系统调整刹车压力大小，在那个没有集成电路与计算机的年代，没有任何机械装置能够达成如此敏捷的反应！等到ABS系统的诞生露出一线曙光时，已经是半导体技术有了初步规模的1960年代早期。
精于汽车电子系统的德国公司Bosch（博世）研发ABS系统的起源要追溯到1936年，当年Bosch申请“机动车辆防止刹车抱死装置”的专利。1964年（也是集成电路诞生的一年）Bosch公司再度开始ABS的研发计划，最后有了“通过电子装置控制来防止车轮抱死是可行的”结论，这是ABS（Antilock Braking System）名词在历史上第一次出现！世界上第一具ABS原型机于1966年出现，向世人证明“缩短刹车距离”并非不可能完成的任务。因为投入的资金过于庞大，ABS初期的应用仅限于铁路车辆或航空器。Teldix GmbH公司从1970年和奔驰车厂合作开发出第一具用于道路车辆的原型机——ABS 1，该系统已具备量产基础，但可靠性不足，而且控制单元内的组件超过1000个，不但成本过高也很容易发生故障。
1973年Bosch公司购得50％的Teldix GmbH公司股权及ABS领域的研发成果，1975年AEG、Teldix与Bosch达成协议，将ABS系统的开发计划完全委托Bosch公司整合执行。“ABS 2”在3年的努力后诞生！有别于ABS 1采用模拟式电子组件，ABS 2系统完全以数字式组件进行设计，不但控制单元内组件数目从1000个锐减到140个，而且有造价降低、可靠性大幅提升与运算速度明显加快的三大优势。两家德国车厂奔驰与宝马于1978年底决定将ABS 2这项高科技系统装置在S级及7系列车款上。
在诞生的前3年中，ABS系统都苦于成本过于高昂而无法开拓市场。从1978到1980年底，Bosch公司总共才售出24000套ABS系统。所幸第二年即成长到76000套。受到市场上的正面响应，Bosch开始TCS循迹控制系统的研发计划。1983年推出的ABS 2S系统重量由5.5公斤减轻到4.3公斤，控制组件也减少到70个。到了1985年代中期，全球新出厂车辆安装ABS系统的比例首次超过1％，通用车厂也决定把ABS列为旗下主力雪佛兰车系的标准配备。
1986年是另一个值得纪念的年份，除了Bosch公司庆祝售出第100万套ABS系统外，更重要的是Bosch推出史上第一具供民用车使用的TCS/ ASR循迹控制系统。TCS/ ASR的作用是防止汽车起步与加速过程中发生驱动轮打滑，特别是防止车辆过弯时的驱动轮空转，并将打滑控制在10％到20％范围内。由于ASR是通过调整驱动轮的扭矩来控制，因而又叫驱动力控制系统，在日本又称之为TRC或TRAC。
ASR和ABS的工作原理方面有许多共同之处，两者合并使用可形成更佳效果，构成具有防车轮抱死和驱动轮防打滑控制(ABS /ASR)系统。这套系统主要由轮速传感器、ABS/ ASR ECU控制器、ABS驱动器、ASR驱动器、副节气门控制器和主、副节气门位置传感器等组成。在汽车起步、加速及行进过程中，引擎ECU根据轮速传感器输入的信号，当判定驱动轮的打滑现象超过上限值时，就进入防空转程序。首先由引擎ECU降低副节气门以减少进油量，使引擎动力输出扭矩减小。当ECU判定需要对驱动轮进行介入时，会将信号传送到ASR驱动器对驱动轮（一般是前轮）进行控制，以防止驱动轮打滑或使驱动轮的打滑保持在安全范围内。第一款搭载ASR系统的新车型在1987年出现，奔驰S 级再度成为历史的创造者。
随着ABS系统的单价逐渐降低，搭载ABS系统的新车数目于1988年突破了爆炸性成长的临界点，开始飞快成长，当年Bosch的ABS系统销售量首次突破300万套。技术上的突破让Bosch在1989年推出的ABS 2E系统首次将原先分离于引擎室（液压驱动组件）与中控台（电子控制组件）内，必须依赖复杂线路连接的设计更改为“两组件整合为一”设计！ABS 2E系统也是历史上第一个舍弃集成电路，改以一个8 k字节运算速度的微处理器（CPU）负责所有控制工作的ABS系统，再度写下了新的里程碑。该年保时捷车厂正式宣布全车系都已安装了ABS，3年后（1992年）奔驰车厂也决定紧跟保时捷的脚步。
1990年代前半期ABS系统逐渐开始普及于量产车款。Bosch在1993年推出ABS 2E的改良版：ABS 5.0系统，除了体积更小、重量更轻外，ABS 5.0装置了运算速度加倍（16 k字节）的处理器，该公司也在同年年中庆祝售出第1000万套ABS系统。
ABS与ASR/ TCS系统已受到全世界车主的认同，但Bosch的工程团队却并不满足，反而向下一个更具挑战性的目标：ESP（Electronic Stabilty Program，行车动态稳定系统）前进！有别于ABS与TCS仅能增加刹车与加速时的稳定性，ESP在行车过程中任何时刻都能维持车辆在最佳的动态平衡与行车路线上。ESP系统包括转向传感器（监测方向盘转动角度以确定汽车行驶方向是否正确）、车轮传感器（监测每个车轮的速度以确定车轮是否打滑）、摇摆速度传感器（记录汽车绕垂直轴线的运动以确定汽车是否失去控制）与横向加速度传感器（测量过弯时的离心加速度以确定汽车是否在过弯时失去抓地力），在此同时、控制单元通过这些传感器的数据对车辆运行状态进行判断，进而指示一个或多个车轮刹车压力的建立或释放，同时对引擎扭矩作最精准的调节，某些情况下甚至以每秒150次的频率进行反应。整合ABS、EBD、EDL、ASR等系统的ESP让车主只要专注于行车，让计算机轻松应付各种突发状况。
延续过去ABS与ASR诞生时的惯例，奔驰S 级还是首先使用ESP系统的车型（1995年）。4年后奔驰公司就正式宣布全车系都将ESP列为标准配备。在此同时，Bosch于1998及2001年推出的ABS 5.7、ABS 8.0系统仍精益求精，整套系统总重由2.5公斤降至1.6公斤，处理器的运算速度从48 k字节升级到128 k字节，奔驰车厂主要竞争对手宝马与奥迪也于2001年也宣布全车系都将ESP列为标准配备。Bosch车厂于2003年庆祝售出超过一亿套ABS系统及1000万套ESP系统，根据ACEA（欧洲车辆制造协会）的调查，今天每一辆欧洲大陆境内所生产的新车都搭载了ABS系统，全世界也有超过60％的新车拥有此项装置。
“ABS系统大幅度提升刹车稳定性同时缩短刹车所需距离”Robert Bosch GmbH（Bosch公司的全名）董事会成员Wolfgang Drees说。不像安全气囊与安全带（可以透过死亡数目除以车祸数目的比例来分析），属于“防患于未然”的ABS系统较难以真实数据佐证它将多少人从鬼门关前抢回？但据德国保险业协会、汽车安全学会分析了导致严重伤亡交通事故的原因后的研究显示，60%的死亡交通事故是由于侧面撞车引起的，30%到40%是由于超速行驶、突然转向或操作不当引发的。我们有理由相信ABS及其衍生的ASR与ESP系统大幅度降低紧急状况发生车辆失去控制的机率。NHTSA（北美高速公路安全局）曾估计ABS系统拯救了14563名北美驾驶人的性命！
从ABS到ESP，汽车工程师在提升行车稳定性的努力似乎到了极限（民用型ESP系统诞生至今已近10年），不过就算计算机再先进仍须要驾驶人的适当操作才能发挥最大功效。
多数车主都没有遭遇过紧急状况（也希望永远不要），却不能不知道面临关键时刻要如何应对？在紧急情况下踩下刹车时，ABS系统制动分泵会迅速作动，刹车踏板立刻产生异常震动与显著噪音（ABS系统运作中的正常现象），这时你应毫不犹豫地用力将刹车踩死（除非车上拥有EBD刹车力辅助装置，否则大多数驾驶者的刹车力量都不足），另外ABS能防止紧急刹车时的车轮抱死现象、所以前轮仍可控制车身方向。驾驶者应边刹车边打方向进行紧急避险，以向左侧避让路中障碍物为例，应大力踏下刹车踏板、迅速向左转动方向盘90度，向右回轮180度，最后再向左回90度。最后要提的是ABS系统依赖精密的车轮速度传感器判断是否发生抱死情况？平时要经常保持在各个车轮上的传感器的清洁，防止有泥污、油污特别是磁铁性物质粘附在其表面，这些都可能导致传感器失效或输入错误信号而影响ABS系统正常运作。行车前应经常注意仪表板上的ABS故障指示灯，如发现闪烁或长亮，ABS系统可能已经故障（尤其是早期系统），应该尽快到维修厂排除故障。
要提醒的是，ABS/ ASR/ ESP系统虽然是高科技的结晶，但并不是万能的，也别因为有了这些行车主动安全系统就开快车。
第三章 工作原理
控制装置和ABS警示灯等组成，在不同的ABS系统中，制动压力调节装置的结构形式和工作原理往往不同，电子控制装置的内部结构和控制逻辑也可能ABS通常都由车轮转速传感器、制动压力调节装置、电子不尽相同。
在常见的ABS系统中，每个车轮上各安装一个转速传感器，将有关各车轮转速的信号输入电子控制装置。电子控制装置根据各车轮转速传感器输入的信号对各个车轮的运动状态进行监测和判定，并形成相应的控制指令。制动压力调节装置主要由调压电磁阀组成，电动泵组成和储液器等组成一个独立的整体，通过制动管路与制动主缸和各制动轮缸相连。制动压力调节装置受电子控制装置的控制，对各制动轮缸的制动压力进行调节。
ABS的工作过程可以分为常规制动，制动压力保持制动压力减小和制动压力增大等阶段。在常规制动阶段，ABS并不介入制动压力控制，调压电磁阀总成中的各进液电磁阀均不通电而处于开启状态，各出液电磁阀均不通电而处于关闭状态，电动泵也不通电运转，制动主缸至各制动轮缸的制动管路均处于沟通状态，而各制动轮缸至储液器的制动管路均处于封闭状态，各制动轮缸的制动压力将随制动主缸的输出压力而变化，此时的制动过程与常规制动系统的制动过程完全相同
在制动过程中，（如下图所示）电子控制装置根据车轮转速传感器输入的车轮转速信号判定有车轮趋于抱死时，ABS就进入防抱制动压力调节过程。例如，电子控制装置判定右前轮趋于抱死时，电子控制装置就使控制右前轮刮动压力的进液电磁阀通电，使右前进液电磁阀转入关闭状态，制动主缸输出的制动液不再进入右前制动轮缸，此时，右前出液电磁阀仍末通电而处于关闭状态，右前制动轮缸中的制动液也不会流出，右前制动轮缸的刮动压力就保持一定，而其它末趋于抱死车轮的制动压力仍会随制动主缸输出压力的增大而增大；如果在右前制动轮缸的制动压力保持一定时，电子控制装置判定右前轮仍然趋于抱死，电子控制装置又使右前出液电磁阀也通电而转入开启状态，右前制动轮缸中的部分制动波就会经过处于开启状态的出液电磁阀流回储液器，使右前制动轮缸的制动压力迅速减小右前轮的抱死趋势将开始消除，随着右前制动轮缸制动压力的减小，右前轮会在汽车惯性力的作用下逐渐加速；当电子控制装置根据车轮转速传感器输入的信号判定右前轮的抱死趋势已经完全消除时，电子控制装置就使右前进液电磁阀和出液电磁阀都断电，使进液电磁阀转入开启状态，使出液电磁阀转入关闭状态，同时也使电动泵通电运转，向制动轮缸泵输送制动液，由制动主缸输出的制动液经电磁阀进入右前制动轮缸，使右前制动轮缸的制动压力迅速增大，右前轮又开抬减速转动。（参见：汽车电子控制基础，曹家喆 主编，机械工业出版社，2007年10月）
ABS通过使趋于抱死车轮的制动压力循环往复而将趋于防抱车轮的滑动率控制，在峰值附着系数滑动率的附近范围内，直至汽车速度减小至很低或者制动主缸的常出压力不再使车轮趋于抱死时为止。制动压力调节循环的频率可达3~20HZ。在该ABS中对应于每个制动轮缸各有对进液和出液电磁阀，可由电子控制装置分别进行控制，因此，各制动轮缸的制动压力能够被独立地调节，从而使四个车轮都不发生制动抱死现象。
尽管各种ABS的结构形式和工作过程并不完全相同，但都是通过对趋于抱死车轮的制动压力进行自适应循环调节，来防止被控制车轮发生制动抱死。
第四章 汽车ABS 机械动力学模型
1.汽车ABS 仿真模型建立的要求：
(1)在仿真建模过程中要考虑到模型的准确性和可信度，在不失真的前提下尽量简化仿真模型，减少自由度数，提高求解效率。
(2)能够正确的根据路面条件、道路状况、制动强度和法向载荷实时计算出车速和轮速，使模型尽可能反映实车的运动状况。
(3)具有仿真建模改进的能力，能方便地修改子模型的参数，不需要花费很大精力或者重新建模，就可以在设计阶段，插入或改变仿真模型。
ADAMS 软件计算功能强大，求解器效率高，具有多种专业模块和工具包，以及与其它CAD 软件的接口，可方便快捷地建立机械动力学模型，支持Fortran 和C 语言，便于用户进行二次开发[1]。基于ADAMS软件的上述优点，利用ADAMS 软件建立汽车制动防抱死系统（ABS）的机械动力学模型。2.模型建立：
汽车是一个复杂的动力学系统，对汽车的ABS 制动性能进行模拟仿真，输入的参数包括制动初速，路面条件如干铺设路面、湿铺设路面、雪路面、冰路面、对开路面、对接路面等，道路状况如直道、弯道、上坡、下坡等和整车参数。输出的参数包括汽车制动过程中整车和车轮的运动状态，如制动时间、制动距离、制动减速度、车轮滑移率、车轮角减速度、制动器制动力、地面制动力、地面侧向力、横摆力矩等。
根据以上研究目的，对整车进行适当简化。汽车悬架系统结构型式和转向系结构型式对汽车制动性能的影响不大，仿真模型中的惯性参数由Pro/ENGINEER 软件三维实体建模计算得到，对悬架系和转向系简化如下：
悬架系统只考虑悬架的垂直变形；转向系忽略车轮定位角和转向传动装置。把汽车简化为具有十个刚体的模型，共14 个自由度。十个刚体分别为车身、一个后非独立悬挂组质量、两个前独立悬挂组质量（两个前轮横摆臂和两个前轮转向节）、四个车轮。两前轮共有3 个自由度，车身具有3 个转动和3 个平动自由度，两后轮各有1 个自由度，前悬架各有一个自由度，后悬架1 个自由度，如图1 所示。
图1 整车仿真模型
1—车身 2—后轮 3—后悬架 4—前轮
5—前悬架 6—横摆臂 7—转向节
仿真模型包括以下几个子模型：
转向系模型：以转向角约束直接作用于左转向节。
前悬架模型：前悬架是独立悬架，一侧的简化模型如图2 所示。转向节简化如图2 中3 所示，用转动副与前轮连接。横摆臂与减振器以球铰分别与转向节和车身连接。
图2 悬架的简化模型
1—车身 2—横摆臂 3—转向节 4—轮胎 5—前悬架 6—弹簧
A—转动副 B—球铰 C—转动副 D—滑柱铰 E—球铰
后悬架是非独立悬架，只考虑垂直方向的自由度，悬架与车身之间用平移副表示它们之间的相对运动，悬架与车身用弹簧阻尼连接，与后轮用转动副连接。
轮胎模型：车辆的各种运动状态主要是通过轮胎与路面的作用力引起的。采用力约束方法，不考虑轮胎拖距、回正力矩以及滚动阻力的影响。采用ADAMS 提供的非线性Pacejka 轮胎模型[2]。
制动器模型：采用美国高速公路车辆仿真模型中的制动器模型。
液压模型：采用ADAMS 中液压模块（ADAMS/Hydraulics）建立制动系统的液压仿真模块。
路面模型：设计出路面模型可进行对开路面和对接路面制动过程的仿真计算。利用ADAMS 中提供的平面（Plane）作为路面模型的基础，定义了平面（Plane）的长、宽等参数，使得汽车制动过程有足够的空间，利用平面－圆（Plane-Circle）接触力（Contact）表示车轮与地面之间的法向作用力。ADAMS轮胎模型中没有附着系数变化的路面模块，为此在ADAMS 提供的路面模块基础上，对对接路面采用在路面模型上加入标记点（Marker）的方法，分别求出前轮和后轮质心到标记点X 方向上的距离。当距离为正时说明轮胎已经跨过了标记点，此时根据所规定的路面情况对轮胎附着系数进行改变，使得模型可以计算路面附着系数变化。对开路面也采取了相同的加入标记点的方法，进行计算左右侧轮胎相对于标记点Y 方向上的距离。（参见：汽车车身电子与控制技术，陈无畏 主编，机械工业出版社，2008年02月）
第五章 制动防抱死系统ABS 的控制模型
在ADAMS 中定义了与MATLAB/SIMULINK 的接口，把ADAMS 中建立的非线性机械模型转化为SIMULINK 的S－FUNCTION 函数，再把S－FUNCTION 函数加入到控制模型里，这样就可以方便的利用SIMULINK 提供的各种强大的工具进行控制模型开发，在MATLAB 软件下进行联合仿真计算[3]。图3 所示为MATLAB/SIMULINK中表示的ADAMS 机械模型，在ADAMS 中定义四个车轮的制动力矩为输入变量，定义四个车轮的速度和滑移率为输出变量，保存在.m 文件中由MATLAB 调用。
图3 ADAMS子模块
图4 所示
为在MATLAB/SIMULINK 下开发的ABS 控制模块，图中深色的部分为ADAMS 生成的子模块，输入参数为制动力矩，输出参数为车轮速度和车轮滑移率，以车轮的加速度/减速度和车轮滑移率为控制参数。（参见：汽车车身电子与控制技术，陈无畏 主编，机械工业出版社，2008年02月）
图4 ABS 仿真控制模型
第六章 ABS 联合仿真控制规律结果与分析
1.确定车轮加速度和参考滑移率的门限值
根据ADAMS 仿真制动过程计算出的车轮加速度曲线，分析出加速度门限值为w&
1、减速度门限值为w&2。车轮滑移率下门限值λ1，上门限值λ2。
车轮的加、减速度和滑移率的门限值的确定是一个反复交替验证过程。方法为：计算车轮的加、减速度和参考滑移率，以参考滑移率为控制参数初步确定车轮的加、减速度的门限值，再以车轮加、减速度门限值控制车轮的滑移率,确定滑移率的门限值。图4 中深色的部分为ADAMS 生成的机械模型，在MATLAB作为一个S－FUNCTION 函数参与运算。通过上述交替验证的方法，车轮滑移率和加速度的仿真变化曲线如图5 所示，实车测试数据如图6 所示。比较图5 和图6，可以看出仿真数据与实车测试数据相吻合，验证了车轮加速度门限值和滑移率门限值的确定是合理的。
图5 仿真试验数据
图6 试车实验数据 图6 实车试验数据
选取适当滑移率门限值λ1，λ2是控制的关键问题之一。如果车轮的滑移率大于路面峰值附着系数相应的滑移率λOPT，车轮的侧向附着力很低。在有侧向风、道路倾斜或转向制动等对车辆产生横向力情况下，或左右车轮的地面制动力不相等时，路面不能提供足够的侧向力使车辆保持行驶方向，车辆容易发生危险的甩尾情况，因此滑移率门限值的上限应小于λOPT。
理想的ABS 系统应能把制动压力调节到一个合适的范围内，使得车轮的滑移率保持在λOPT附近。如果（λ2 － λ1）取值较小，则控制过程的保压时间较短，需进行频繁的压力调节，压力调节器需进行频繁的动作，而压力调节器和制动器需要一定的响应时间，过于频繁的压力调节会使压力调节器和制动器来不及响应，达不到控制效果。如果（λ2 － λ1）取值较大，车轮的运动状态不能及时的控制，车轮的速度波动范围很大，还会造成制动效能降低。2.ABS 的控制周期
控制周期取决于车速信号采集频率，制动压力调节器的响应时间和控制逻辑运算时间之和。在仿真模型里进行了控制周期对ABS 控制影响的分析。
模型中采用了改变控制模型与车辆模型之间的通讯时间来实现控制周期的模拟。以通讯时间为0.1s 和0.15s 为例，得到结果如图7和图8所示。从两图中可以看到控制周期增大，滑移率变化范围增大，说明车轮的线速度变化范围增大，车轮的抱死趋势强烈。在开发ABS 的时候，应尽力缩短控制周期。的联合仿真 图9 为左前轮3～5s 的ABS 仿真试验数据，按照逻辑门限值的方式进行控制。从图9 中可以看出，在加速度为－20m/s2 附近，进行了快速减压，车轮的加速度增大，但车轮速度仍在减小。然后在加速度为－22m/s2 时出现了保压过程，此时滑移率为0.17 左右。紧接着是一个压力逐渐增加的过程，在这个过程中车轮的加速度逐步减小，但车轮速度继续增加，此时车轮滑移率控制在0.1 附近，接着又是一个短暂的保压过程，车轮的加速度增大，此后又开始了新的一轮的制动压力的调节。车轮的加速度在（－20～20）m/s2之间，管路压力在（1.5～4.5）MPa 之间。图10 为道路试验数据，比较两图，仿真数据与试验数据基本吻合。（参见：张跃今，宋健.多体动力学仿真软件－ADAMS 理论及应用研讨.机械科学与技术，1997.9）
图9 左前轮3～5s 的仿真试验数据
图10 左前轮3～5s 的道路试验数据
第七章 结论
(1)用两个软件
ADAMS 和MATLAB/SIMULINK分别建立机械模型和控制模型，发挥各自的优点进行联合仿真计算，精度较高。
(2)采用交替验证的方法，确定车轮滑移率和加速度的门限值效果较好。(3)仿真数据与道路试验数据基本吻合，证明仿真方法和仿真模型可行。(4)此模型较准确地反映ABS 制动过程各参数的变化情况，可以此为基础进行实车的ABS 控 制算法的开发，缩短开发时间，减少开发经费。
(5)此模型还易于扩展，进一步开发和研究ABS 以及与ASR(Acceleration Slip Regulation)、ACC(Adaptive Cruise Control)的集成化系统。
致 谢
在这短短几个月的时间里毕业论文能够得以顺利完成，并非一人之功。感谢所有指导过我的老师，帮助过我的同学和一直关心、支持着我的家人。感谢你们对我的教诲、帮助和鼓励。在这里，我要对你们表示深深的谢意！
感谢我的指导老师——田文超老师，没有您认真、细致的指导就没有这篇论文的顺利完成。和您的交流并不是很多，但只要是您提醒过该注意的地方，我都会记下来。事实证明，这些指导对我帮助很大。
感谢我的父母，没有他们，就没有我的今天。你们的鼓励与支持，是我前进的强大动力和坚实后盾。
最后，感谢身边所有的老师、朋友和同学，感谢你们三年来的关照与宽容，与你们一起走过的缤纷时代，将会是我一生最珍贵的回忆。
参考文献：
1.汽车电子技术，迟瑞娟，李世雄 主编，国防工业出版社，2008年08月 2.汽车电子控制基础，曹家喆 主编，机械工业出版社，2007年10月 3.汽车车身电子与控制技术，陈无畏 主编，机械工业出版社，2008年02月
4.张跃今，宋健.多体动力学仿真软件－ADAMS 理论及应用研讨.机械科学与技 术，1997.9 5.ADAMS Reference Manual Version 12, Mechanical Dynamics, Inc.6.Matlab Referen ce Manual Version 6.1.Mathworks Inc.
第三篇：Linux操作系统研究论文
随着IT产业巨头纷纷宣布对Linux的支持，Linux正在迅速扩展其应用市场，特别是服务器市场。在标准上，Linux与pOSIX1003.1兼容，但它具有比以住的UNIX系统更合理的内核结构。由于它的开放性，各种被人们广泛应用的网络协议都在该系统中得到了实现。目前人们所使用的Linux系统一般是指由Linux核心、外壳(SHELL)及外围应用软件构成的发行版本。Linux发行版本是不同的公司或组织将Linux核心、外壳、安装工具、应用软件有效捆绑起来的结果，所以种类繁多，各有各的优缺点。但就其总体而言，这些发行版本具有对尽可能多的网卡的支持。本文仅就RedHat5.1这个特定发行版本下的网卡的选择、安装、配置进行讨论，希望对于其他发行版本的同样问题有点借鉴作用。
就象UNIX，Linux支持的网卡主要是以太网卡。如3COM、ACCTON、AT＆T、IBM、CRYSTAL、D－LINK等众多品牌的以太网卡只要安装配置正确，都可以得到你所期望的效果。
一、Linux中网卡的工作原理
为了将这个问题说明的更清楚一些，不妨先简要地剖析一下Linux是如何让网卡工作的。一般来说，Linux核心已经实现了OSI参考模型的网络层及更上层部分。网络层的实现依赖于数据链路层的有效工作。网卡的驱动程序就是数据链路层与物理层的接口。通过调用驱动程序的发送例程向物理端口发送数据，调用驱动程序的接收例程从物理端口接收数据。
1.网卡驱动程序
简单地说，要将你手中的网卡利用起来，你唯一要做的是得到这块网卡的驱动程序。驱动程序提供了面向操作系统核心的接口和面向物理层的接口。
驱动程序的操作系统接口是一些用于发现网卡、检测网卡参数以及发送接收数据的例程。当驱动程序开始运作时，操作系统首先调用检测例程以发现系统中安装的网卡。如果该网卡支持即插即用，那么检测例程应该可以自动发现网卡的各种参数；否则你就要在驱动程序运作前，设置好网卡的参数供驱动程序使用。当核心要发送数据时，它调用驱动程序的发送例程。发送例程将数据写入正确的空间，然后激活物理发送过程。
驱动程序面向物理层的接口是中断处理例程。当网卡接收到数据、发送过程结束，或者发现错误时，网卡产生一个中断，然后核心调用该中断的处理例程。中断处理例程判断中断发生的原因，并进行响应的处理。比如当网卡接收到数据而发生中断时，中断处理例程调用接收例程进行接收。
2.驱动程序工作参数
驱动程序的工作参数因网卡性质的不同而不同，大致包括I/O端口号、中断号、DMA通道、共享存储区等。输入输出端口号又被称为输入输出基地址，当网卡工作于端口输入输出模式时被使用。端口输入输出模式需要CpU的全程干预，但所需硬件及存储空间要求较低。CpU通过端口号指定的空间与网卡交换数据。中断号是网卡的中断序号，只要不与其它设备冲突即可。当网卡使用DMA方式时，它要使用DMA通道批量传输数据而不需要CpU的干预。
对于一块具体的网卡，如果网卡支持完全自动检测，那么一个参数也不用指定，驱动程序的检测例程会自动设定所需参数。一般情况，你需要人工设定这些参数的一部分。如果你的网卡使用端口输入输出模式，你要设定端口号和中断号。如果你的网卡使用DMA模式，你要设定DMA通道和中断号。如果你的网卡使用共享存储区的模式，那你就得设定共享存储区的地址范围。
3.驱动程序的使用方式
有了网卡的驱动程序后，你可以选择是把驱动程序加入到Linux核心之中还是把驱动程序加工成独立模块。Linux系统一个引人入胜的长处就是可以定制系统的核心。把需要频繁调用的功能加入系统核心，可以大大提高系统的效率。在这种情况下系统启动时，系统核心自动加载网卡的驱动程序。驱动程序的参数可以通过LILO命令参数加以指
定。系统启动后驱动程序永久驻留核心，不能用常规的方法将其卸载。至于定制的系统核心，是通过重新编译得到的；如何编译核心将在后文叙及。
如果把驱动程序编译成可装载模块，就可以用系统提供的命令在系统启动后随时加载。随时加载的好处是减少内存开销，易于管理，但同时也牺牲了一点网络传输的效率。驱动程序的参数是在命令行中直接输入或通过配置文件指定。
二、网卡安装前的准备在安装网卡前，务必检查是否具备下列条件：
1.硬件方面
以太网卡
网络连接线及连接头，如10base－T一般为8芯双绞线配RJ－45接口
2.软件方面
Linux操作系统
网卡驱动程序(目标码或源代码)
＊网卡配置程序
＊软件开发工具，如GNU工具包(包括编译器gcc、make等)
3.系统配置信息
可用的端口地址
可用的中断号
以上不带星号标记的是必要条件，带星号的是视情况不同而要求的条件。具体情况在下面进一步说明。
三、网卡的安装及配置
第一步：配置以太网卡的工作参数
配置网卡就是配置网卡的工作参数，如端口地址、中断号等。网卡的缺省参数一般存储于网卡内部的EEpROM，这是网卡出厂前设置好的。缺省参数在大多数情况下是可行的，但如果这些参数与你的系统有冲突并且网卡又不支持软件动态设置，那么你就要使用网卡的设置程序。并不是所有的网卡都要经过这一步，因为有些网卡支持通过驱动软件及其输入参数来确定网卡的工作参数。可以通过查阅网卡使用说明书来确定这一点。
网卡的设置程序与驱动程序不同，设置程序仅仅用来对网卡EEpROM中的设置进行修改。网卡程序本身可能运行在其它操作系统下，如WINDOWS95/98、OS/
2、DOS等。如果是非Linux平台，那你就先在适合设置程序运行的系统中安装网卡，按设置程序说明设置网卡参数。然后再在Linux系统下安装该网卡。
第二步：安装Linux系统
假如你将要安装以太网卡的Linux系统本身还未安装，那么可以先试着在安装Linux的同时安装网卡。这一步成功的前提是你的Linux发行版本包含将要安装的网卡的驱动程序。
运行Linux的安装程序，按提示进行操作，别忘了安装核心的网络部分。当进行到LAN配置时，安装程序会列出它支持的所有网卡的类型。看看你的网卡是否榜上有名。随着Linux发行版本的不断升级，目前RedHat 6.0已经覆盖了常用的网卡类型。如果很幸运地你的网卡恰好在其中，那么下文讨论的很多步骤都可以不必考虑了，安装程序会自动完成网卡的安装与驱动。但如果没找到适用于你的网卡类型，也不必担心，继续下一步。
第三步：手工安装网卡
安装网卡也就是安装网卡的驱动程序。网卡要工作必须要有驱动程序，并且驱动程序越成熟越好。驱动程序一般由网卡的生产或供应商提供。由于Linux是一个起步不久的新兴操作系统，网卡的生产商并不一定提供Linux环境下的驱动程序。这时候你就得从其它途径想办法了，比如到INTERNET上专门提供硬件驱动程序的网站查找一下，也可以在新闻组上贴个求助信息。总之，只有得到网卡的驱动程序后，方可进行下一步。
网卡的驱动程序有两种类型。一是可直接使用的二进制代码；另一种是驱动程序的源代码。二进制代码一般是预先编译好的可装载模块。源代码可以编译成可装载模块，也可以编译成系统核心的一部分。如何把源代码编译成可装载模块不在本文讨论之列，具体可以查阅驱动程序的说明书。
1.可装载模块的使用
系统提供了一组命令用于将驱动程序模块载入内存执行。这些命令包括modprobe、insmod、Ismod、rmmod。modprobe 与insmod命令功能相似，但是方式各异。
modprobe 命令使用配置文
件/erc/config.modules来加载可执行模块。要用 modprobe命令加载以太网卡的驱动程序，可以在 config.modules文件中加入：
alias eth0 drivermodule(drivermodule是驱动程序模块的名称)
这行配置信息把以太网卡的设备名与驱动程序模块联系起来。modprobe命令依据这条信息，自动加载存放于 /lib/library/xxxx/net目录下名为 drivermodule.o的模块。因此要使 modprobe命令找到驱动程序模块，必须将该模块放在 /lib/library/xxxx/net目录下。
那么驱动程序的参数如何指定呢?还是使用conf.modules文件。方法是在接着上述配置信息的后面加入下行信息：
options drivermodule parml=valuel,parm2=value2,……
这里parm1 是驱动程序可以接受的参数名，valuel是该参数值；依次类推。
比如options cs89x0 io=0x200 irq=0xA media=aui
insmod命令直接通过命令行参数将驱动程序模块载入内存，并可以在命令中指定驱动程序参数。例如：
insmod drivermodule.o parml=valuel,parm2=value2,……
以上两个命令中可以使用驱动程序参数要依据具体的网卡及其驱动程序而定，要仔细阅读网卡及驱动程序的说明书。有的网卡驱动程序可以用这些参数覆盖网卡本身EEpROM中存储的参数。有的则必须使用EEpROM中的参数。有的因为驱动程序不自动检测网卡使用的参数，所以还得把网卡使用的EEpROM中的参数传给驱动程序。
卸载驱动程序模块使用rmmod命令：
rmmod drivermodule.o
2.把驱动程序编译入系统核心
除了以可装载模块的形式使用驱动程序，还可以把驱动程序编译进Linux核心，以获取更高的效率。这种方式需要驱动程序的源代码、Linux核心源代码及其编译工具。Linux核心的编译过程包括配置核心、重建依赖关系、生成核心代码等步骤。配置核心的过程是用系统提供的配置工具(make config 或make menuconfig)重新生成用来编译核心的众多make文件的过程。为了让核心的配置工具了解你的网卡驱动程序，你需要修改一些核心的配置文件。
(1)修改配置文件：主要修改核心源代码目录下的四个文件，即drivers/net/CONFIG文件、drivers/net/Config.in文件、drivers/net/Makefile 文件和drivers/net/Space.c文件。CONFIG和Config.in文件用于控制核心配置工具(make config 或make menuconfig)的运行，主要是加入关于是否包括该网卡的支持提示。Makefile 和Space.c文件用于编译核心代码并说明面向核心的接口。详细语句参见下面例子。
(2)运行核心配置工具：在核心源代码目录下执行make config或 make menuconfig命令。make config是面向命令行的，通过逐句回答提问来配置核心。由于其在配置过程中不可改变或撤消以前的回答，故多有不便。make menuconfig 则是通过窗口菜单方式，使用起来很方便。就本文而言，你只要在上一步中正确修改了配置文件，那么在config中会出现是否需要该网卡支持的提问，你选择‘y’。或者在menuconfig中的 network菜单中出现表示该网卡的菜单项，把它选上即可。
(3)重建依赖关系：很简单，执行make dep和make clean命令。
(4)生成核心代码：执行make zImage 命令。这个命令开始真正编译核心代码，并把核心代码存放为arch/i386/boot 目录下的zImage。
(5)为了使用新的核心代码，你需要用新的核心代码替换原有的。原有的核心代码一般存放在/boot 目录下，文件名称类似于vmlinuz－v.s.r－m(v.s.r－m)表示核心的版本号)。如vmlinuz－2.0.34－1。执行下列命令：
cp arch/i386/boot/zImage /boot/vmlinuz－v.s.r－m
为了安全起见，可以先把原有的核心代码做个备份，以便发生错
误时恢复。
至此，你可以重新引导系统以使用新的带有正确网卡驱动支持的Linux核心。唯一剩下未解决的是驱动程序的参数问题。有些网卡驱动程序如果不输入参数，那它工作就会不正常，甚至根本不工作。由于现在网卡的驱动程序是系统启动时由核心载入运行的，系统启动之后用户就很难改变这些参数了，所以你必须在系统启动时告诉Linux核心网卡驱动程序使用的参数。具体方法有两种：
(1)在系统引导程序LILO中输入。
在LILO开始引导系统时，用ether子命令设定以太网卡驱动程序的参数。ether命令的使用方式为：
LILO：linu xether=IRO.BASE_ADDR,NAME
这里带下划线的是要输入的部分，IRQ表示中断号，BASE_ADDR表示端口号，NAME表示网卡的设备名。例如：linux ether=15,0x320,eth0
(2)在LILO配置文件中设定。
每次在系统启动时再输入驱动程序参数似乎有点过于麻烦。幸好系统提供了LILO的配置文件可以用来永久性的设置Linux系统启动时的子命令。方法是在/etc/lilo.conf文件中的适当位置加入以下一行：
append=“ether=IRQ, BASE_ADDR,NAME”
这里带下划线部分的意义同上。加入这一行后，还需要用/sbin/lilo命令把这个配置写入引导程序。
第四步：网络配置及测试
安装完网卡就可以配置网络通信了。配置网络简单地就是使用ifconfig命令，例如：
ifconfig eth0 1.2.3.4 netmask 255.0.0.0 up
最后ping一下网上其它机器的ip地址，检查网络是否连通。
五、一个以太网卡安装实例
下面以Cirrus公司生产的Crystal CS8920以太网卡为例，详细说明上述安装配置过程。本例中，有些命令参数，如核心源代码目录等，是以我使用的系统环境为出发点。具体应用中还要加以本地化。为了更接近实际，例子中也包括了对安装中碰到的问题的描述。
1.此网卡是IBM pC机的内置式网卡，机器只提供了Windows95/98环境下的驱动程序。由于RedHat 5.0发行版本尚未提供对此网卡的直接支持，所以从Cirrus的站点上找到并下载了该网卡驱动程序的Linux版本，是一个名为Linux102_tar.gz的压缩文件。
2.文件Linux102_tar.gz解压后包括五个文件。包括源代码，仅适用于Linux 2.0版本的目标模块以及readme文件。
3.查阅readme文件后，了解到这个驱动程序只能使用网卡EEpROM中设定的端口号(I/O基地址)、中断号。为了知道网卡EEpROM的设置，又从Cirrus站点下载了该网卡DOS版本的设置程序setup.exe
4.在DOS中运行setup.exe，发现网卡的起始端口号为0x360，中断号为10，与别的设备有冲突。选择setup.exe程序的相应菜单，把中断号改成5。另外，此驱动程序不支持plug and play，故也在setup.exe中将网卡的pnp功能屏蔽掉。
5.我所使用的RedHat 5.0的Linux核心版本为2.0.34,所以不能用现成的驱动程序目标模块，需要自己动手编译。如上文所述，有两种方式使用此驱动程序。
6.如果要编译成独立模块，执行下列命令：
gcc －D_KERNEL_－I/usr/src/linux/include －I/usr/src/linux/net/inet－Wall －Wstrictprototypes －02 －fomit－frame－pointer －DMODULE －DCONFIG_MODVERSIONS －ccs89x0.c
编译结果是名为cs89x0.o的驱动程序目标模块。要装载此驱动程序，输入下列命令： insmod cs89x0.o io=0x360 irq=10
要卸载此驱动程序，用rmmod命令：
rmmod cs89x0.o
7.如果要将驱动程序编进系统核心，修改/usr/src/linux/drivers/net/CONFIG,加入：
CS89x0_OpTS=
修改/usr/src/linux/drivers/net/Config.in，加入：
tristate‘CS8920 Support’CONFIG_CS8920
以上两行是为了让make config在配置过程中询问是否增加CS8920网卡的支持。修改/usr/src/linux/drivers/net/Makefile加入：
ifeq((CONFIG_CS8920),y)
L_OBJS＋=cs89x0.o
endif
修改/usr/src/linux/drivers/net/Space.c，加入：
extern int cs89x0_probe(struct device ＊dev);
……
＃ifdef CONFIG_CS8920
＆＆ cs89x0_probe(dev)；
＃endif
以上两段是为了编译并输出网卡驱动程序及其例程。
把驱动程序源代码拷到/usr/src/linux/drivers/net目录下。
在/usr/src/linux目录下执行 make config或 make menuconfig，选择核心CS8920网卡支持。
执行make dep、make clean命令。最后用 make zImage 编译Linux核心。
如何设置核心驱动程序参数，上节已有说明，不再赘述。
六、结束语
与其它外设一样，以太网卡种类繁多，对于新兴的操作系统Linux来说，是否能够有效地支持这些设备，直接关系着Linux的发展前途。
第四篇：多晶硅太阳能电池制备工艺(论文)
XINYU UNIVERSITY
毕业设计（论文）
（2013届）
题
目 多晶硅太阳能电池制备工艺
二级学院 新能源科学与工程学院
专 业 光伏材料加工及其应用
班 级 10级光伏材料
（一）班
学 号 1003020138 学生姓名 纪 涛 指导教师 胡 耐 根
多晶硅太阳能电池制备工艺
目录
摘要„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„1 Abstract„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„2 第 1 章 绪论„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„3 第 2 章 多晶硅太阳电池制备工艺„„„„„„„„„„„„„„„„5 2.1 一次清洗工序„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„5 2.1.1 一次清洗工序的原理„„„„„„„„„„„„„„„„„„5 2.1.2 一次清洗工序的工艺参数„„„„„„„„„„„„„„„„5 2.2 扩散工序„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„6 2.2.1 扩散原理„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„6 2.2.2 扩散工艺„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„7 2.3 湿法刻蚀的工序及其原理„„„„„„„„„„„„„„„„„„8 2.4 等离子体增强化学气相沉积工序„„„„„„„„„„„„„„„10 2.4.1 等离子体增强化学气相沉积氮化硅薄膜的原理„„„„„„„10 2.5 丝网印刷工序及其工作原理„„„„„„„„„„„„„„„„„11 2.6 测试分选工序及太阳能测试仪的原理 „„„„„„„„„„„„ 13 2.7 小结„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„15 第 3 章 多晶硅太阳能电池行业展望„„„„„„„„„„„„„„„16 参考文献(References)„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„17 致谢„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„18
多晶硅太阳能电池制备工艺
多晶硅太阳能电池制备工艺
摘 要
长期以来随着能源危机的日益突出，传统能源已不能满足能源结构的需求，然而光伏发电技术被认为是解决能源衰竭和环境危机的主要途径。而多晶硅太阳能电池份额占据光伏市场的绝大部分，并呈现逐年上升趋势，有极大的发展潜力。
本文在阐明了国内外光伏市场以及光伏技术发展趋势的基础上，对多晶硅太阳能电池的结构及其特性简述，同时对其制备工艺：一次清洗→扩散→湿法刻蚀去背结→PECVD(等离子体增强化学气相沉积)→丝网印刷→ 烧结→测试分选做简要介绍。
关键词：多晶硅太阳能电池；光伏技术；光伏工艺；
多晶硅太阳能电池制备工艺
Preparation technology of polycrystalline silicon solar cell
Abstract
For a long time as the energy crisis increasingly prominent, the traditional energy cannot satisfy the needs of the energy structure, however, photovoltaic power generation technology is regarded as the main way to solve the crisis of energy exhaustion and environment and polycrystalline silicon solar cell occupies most parts of photovoltaic market share, and presents the rising trend year by year, has great development potential。
This paper illustrates the domestic PV market trends and the development of photovoltaic technology firstly, and makes a brief introduction on the preparation process of polycrystalline silicon solar cell secondly: cleaning →diffusion →wet etching →PECVD →screen printing →sintering →testing and sorting.Keywords: polycrystalline silicon solar cell;photovoltaic technology;photovoltaic process;
多晶硅太阳能电池制备工艺
第 1 章
绪论
随着经济全球化贸易国际化的发展，传统能源煤、石油、天然气等已不再是世界能源市场占有率扩张最快的，相反，新型可再生能源核能发电、水力发电、风能发电、生物质能发电，而光伏行业经历了从航天到地面应用的巨大变化，太阳能发电正飞速增加其市场份额，以求缓解能源危机和环境问题。
鉴于各种新型能源发电的弊端，相比较之下人们普遍认为太阳能发电具备广阔的发展前景。太阳能作为一种新型、洁净、可再生能源，它与常规能源以及其它新型能源相比有以下几个优点[1]：第一：储能丰富，取之不尽用之不竭。第二：不存在地域性限制，方便且不存在输电线路的远程运输问题。第三，洁浄，不会影响生态平衡和人类的身体健康，太阳能发电的种种优势，得到人类社会的一致认可。尤其是在遭受能源衰竭和环境危机的今天，人们更是把它当做缓解能源短缺和环境污染问题的有效途径。世界各地政府纷纷采取一系列相关政策，加大对光伏产业的财政补贴，促使光伏技术快速进步，生产规模不断壮大，早日实现光伏发电的大规模普及。
多晶硅太阳电池是一种将光能转化为电能的光电转换装置，在P 型硅衬底表面，利用POCl3 液态源扩散工艺制得厚度约为0.5um 的N型重掺杂层，P 型层与N 型层接触，形成pn 结，产生光伏效应[2]。同时，正Ag 电极可与N 型重掺杂层形成良好的欧姆接触，用于收集光生电流。位于最上层的氮化硅薄膜起到钝化和减反射的作用。背Al 与P型硅片接触，在烧结的过程中，形成良好的Al 背场，降低背表面复合电流，增加开路电压。
多晶硅太阳电池主要是依靠半导体pn结的光生伏特效应来实现光电转换的[3]。当光线照射到太阳能电池的正表面时，大部分光子被硅材料吸收。其中，能量E=hv＞Eg 的光子就会将能量传递给硅原子，使处于价带的电子激发到导带，产生新的电子-空穴对。新的电子-空穴又会在内建电场的作用下被分离，电子由p区流向n区，空穴由n区流向p区，电子和空穴在pn 结两侧集聚形成了电势差，当外部接通电路后，在该电势差的作用下，将会
多晶硅太阳能电池制备工艺
有电流流过外部电路，从而产生一定的输出功率。其结构和光电转换原理图如下1-1和1-2。
图1-1多晶硅太阳电池结构
图1-2多晶硅光电转换原理 4
多晶硅太阳能电池制备工艺
第 2 章 多晶硅太阳能电池制备工艺
由晶体硅太阳能电池的结构和原理可知，多晶硅太阳能电池的常规制备流程[4]如下：一次清洗（制绒）→ 扩散（形成pn 结）→ 二次清洗（湿法刻蚀去背结）→ PECVD（镀氮化硅）→ 丝网印刷（形成电极和背场）→ 烧结（形成欧姆接触）→ 测试（获得电性能）。接下来，将逐一介绍制备多晶硅太阳能电池各工序的工艺及原理。
2.1 一次清洗工序
2.1.1 一次清洗工序的原理
多晶硅太阳能电池制备流程中的一次清洗工序，主要目的是去除硅片表面的脏污和机械损伤层，在硅片表面形成绒面结构（俗称制绒），增强太阳能电池的陷光作用。我们知道，单晶硅太阳能电池制绒主要是依靠碱的各向异性腐蚀特性，在（100）晶面上形成连续、均匀、细腻的正金字塔结构，从而起到良好的减反射作用。而多晶硅各个晶粒的晶向不一样，若同样采用碱腐蚀，则得不到很好的金字塔绒面化结构。为了得到良好的多晶硅绒面化结构，人们尝试了许多方法，比如反应离子刻蚀法、机械刻槽法和化学腐蚀法等。综合成本以及制备工艺的难易程度考虑，化学腐蚀法在工业化大规模生产中得到了广泛的应用。接下来就对化学腐蚀法制备多晶硅太阳能电池绒面的原理做一下简单介绍。
与单晶硅太阳能电池碱制绒工艺不同的是，多晶硅太阳能电池采取酸制绒工艺。酸制绒体系主要由HNO3 和HF 组成，具体的反应方程式[5]如下： 3Si+4HNO3——3SiO2+2H2O+4NO(2.1)SiO2+6HF——H2(SiF6)+2H2O(2.2)其中，HNO3 作为强氧化剂，将Si 氧化成致密不溶于水的SiO2 附着在硅片表面上，阻止HNO3 与Si 的进一步反应。但SiO2 可以与溶液中的HF 发生反应，生成可溶于水的络合物H2(SiF6)，导致SiO2 层被破坏，此时，HNO3 与Si 再次发生化学反应，硅片表面不断的被腐蚀，最终形成连续致密的“虫孔状”结构。
多晶硅太阳能电池制备工艺
此方法不需要采用特定的反应装置、工艺简单、制造成本低，而且制备出的多晶硅绒面反射率低，可以与双层减反射膜相比。但此方法为纯化学反应，反应的稳定性不易控制，而且影响制绒效果的因素众多，比如滚轮速度、反应温度、硅片掺杂水平以及原始硅片的表面状况等。2.1.2 一次清洗工序的工艺参数
本工序采用由腐蚀槽、碱洗槽、酸洗槽构成的自动制绒设备。在向各槽内配置化学溶液前，需对槽体进行预处理。首先用水枪将滚轮、槽盖、槽体冲洗干净，然后注入一定量的去离子水，让设备自动循环10min 后，排掉污水。再按照上述操作重复一遍，待废水排干净后即可制备化学溶液。
各槽内化学溶液的初始配方[6]为：腐蚀槽：浓度为50%的氢氟酸溶液45L，浓度为68%的硝酸溶液28L；碱洗槽：浓度为45%的氢氧化钠溶液5.2L；酸洗槽：浓度为50%的氢氟酸溶液28L，浓度为36%的盐酸溶液58L。由于各槽是依靠化学反应来对硅片进行腐蚀的，反应的过程中必须伴有新的生成物产生和初始化学品的消耗，这就要求我们按时补液以及换液。
伴随着化学反应的不断进行，我们需要每小时向各槽填充的溶液量为：腐蚀槽：浓度为50%的氢氟酸溶液12.6L，浓度为68%的硝酸溶液11.4L；碱洗槽：浓度为45%的氢氧化钠溶液1.6L；酸洗槽：浓度为50%的氢氟酸溶液0.8L，浓度为36%的盐酸溶液2.4L。另外，腐蚀槽每生产156×156(cm2)规格的硅片15万片后，需重新制配腐蚀液；设备连续一小时以上不生产时需把腐蚀液打回储备槽；碱槽溶液和酸槽溶液在配置250h 后必须重新配液。否则都将影响最终制得的多晶硅太阳能电池片的电性能。
2.2 扩散工序
2.2.1 扩散原理
扩散实际上就是物质分子从高浓度区域向低浓度区域转移，直到均匀分布的现象。太阳能电池制备流程中的扩散工序，就是在P 型衬底上扩散一层N 型杂质，进而形成太阳能电池的心脏--pn 结。多晶硅太阳能电池的扩散方式有很多种，比如三氯氧磷（POCl3）液态源扩散、喷涂磷酸水溶液后链式扩散、丝网印刷磷浆料后链式扩散等。本文着重采用三氯氧磷（POCl3）液态源扩散工艺来制取pn结，下面是三氯氧磷（POCl3）液态源扩散的原理
多晶硅太阳能电池制备工艺
[7]：氮气携带的POCl3 在某种特定的条件下，可分解成五氧化二磷（P2O5）和五氯化磷（PCl5），具体反应方程式如下：
5POCl3→3 PCl5+ P2O5（T＞600℃）（2.3）
生成的P2O5 在800-900℃的高温下与Si 反应，生成磷原子和SiO2，具体反应方程式如下：
2P2O5+5Si→5SiO2+4P↓（2.4）
由以上化学反应方程式可得，POCl3 在没有O2 的条件下，热分解生成PCl5，而PCl5 极不易分解，且对硅表面有很强的腐蚀作用，严重损害了硅片的表面状态以及pn 结的质量。当有外来足够的O2 存在时，PCl5 就会进一步分解，生成P2O5和Cl2，具体反应方程式如下： 4PCl5 + 5O2→2P2O5+10Cl2↑（2.5）
生成的P2O5 可再一次与硅发生化学反应，生成磷原子和SiO2。由此可见，在POCl3扩散的过程中，必须通入一定流量的O2 来避免PCl5 对硅片表面的损伤。在过量O2 存在的条件下，POCl3 液态源扩散的总化学反应方程式为： 4POCl3 +5O2→2P2O5 +6Cl2↑(2.6)由总反应方程式可得，POCl3 热分解生成的P2O5 附着在硅衬底表面，在扩散高温条件下又与Si反应生成磷原子和SiO2，即在硅衬底上覆盖一层较薄的磷-硅玻璃层，接着磷原子向硅体内徐徐扩散。为了提高扩散的均匀度，避免硅片表面死层的形成，通常在POCl3 扩散之前使硅表面热氧化，生成一层极薄的氧化层，来控制反应速度。2.2.2 扩散工艺
扩散工序采用的设备是捷佳伟创扩散炉DS300A，它是在48 所和centrotherm扩散炉的基础上改进得来的，主要优势有以下两点： 1)喷淋扩散。传统48 所扩散设备是在炉尾通源，炉口排废，而捷佳伟创设备是在石英管内的上部安装一个喷淋管，直接将源喷在硅片上。相对于48 所设备，此种扩散工艺调节更加简单，重复性好，无需考虑温度补偿浓度梯度问题。同时，每个硅片所接触的磷源会更加均匀，进而提高方块电阻均匀性。
2)软着陆系统。石英舟承载在石英舟托上，由舟浆将石英舟托送入炉
多晶硅太阳能电池制备工艺
管内，然后舟浆退出，属于闭管扩散。相对于48 所设备，这样可以避免舟浆引入污染，同时由于对排废的特殊处理，不需要频繁清洗舟浆和石英炉管。
扩散过程可以简单概括为：预扩→主扩→推扩。优化的磷扩散工艺具备如下特点：
1)同时进行磷源的再分布和硅片表面的三次氧化。此时磷源总量一定，预沉积杂质源缓慢的向硅片体内扩散，便于形成平坦的pn 结，提高了扩散的方块电阻均匀性。
2)高温扩散过程中不再伴有硅片与高浓度的磷直接接触。减少了硅片表面以及势垒区的缺陷和复合中心，提高了多晶硅太阳能电池的开路电压和短路电流。
3)两步扩散法制备 pn 结，制备条件相对宽松，工艺参数调节余地大。预沉积杂质总量基本不受温度波动的影响，限定源表面扩散也不受扩散气氛以及环境的影响，这就大大增强了扩散的均匀性以及重复性。
采用改进的磷扩散工艺，对最终制得晶体硅太阳能电池片的电性能有了很大改善，尤其是在开路电压Voc 和短路电流Isc 方面。详见下图2.3 和
图2.3 一步扩散与两步扩散Voc 对比图 图2.4 一步扩散与两步扩散Isc 对比图
2.3 湿法刻蚀工序及其原理
对于多晶硅太阳能电池来说，并联电阻（Rsh）[8]是一个很重要的参数，Rsh 过小将会导致漏电流增大，影响电池最终的短路电流、填充因子以及转换效率。Rsh分为体内并联电阻和边缘并联电阻两类，对于一个太阳能电池片来说，一般20%的泄露电流通过体内并联电阻，而80%的泄露电流通过边缘并联电阻。工业上实现量产的多晶硅电池扩散方式均为单面背靠背扩散，多晶硅太阳能电池制备工艺
不可避免地使电池的四周也扩散了一层n 型层，它将电池的正电极与背电极跨接在一起，形成很大的漏电流，因此未达到分离pn 结的作用。本文主要采用正面无保护的湿法刻蚀方法将电池背面的pn 结去除，以达到分离pn 结的效果。其原理如下： 第一步：硅片表面氧化过程
氧化过程的激活，硅表面被硝酸氧化，生成一氧化氮或二氧化氮，见式（3.7，3.8）：
Si+4HNO3=SiO2+4NO2+2H2O（3.7）Si+2HNO3=SiO2+2NO+2H2O（3.8）
氧化过程的延伸，生成物一氧化氮、二氧化氮进一步与水反应，得到的二级产物亚硝酸迅速将硅氧化成二氧化硅，见式（3.9,3.10,3.11）： 2NO2+H2O=HNO2+HNO3（3.9）Si+4HNO2=SiO2+4NO+2H2O（3.10）4HNO3+NO+H2O=6HNO2（3.11）
由上式可知，硅片表面氧化所发生的一系列化学反应是一个循环过程，氮氧化合物是硝酸最终的还原产物，二氧化硅是与腐蚀溶液接触的硅片背表面的氧化产物。第二步：二氧化硅溶解过程
氧化产物二氧化硅，将快速与混合液中的氢氟酸反应，生成六氟硅酸，见式（3.12,3.13）：
SiO2+4HF=SiF4+2H2O（3.12）SiF4+2HF=H2SiF6（3.13）总反应式为：
SiO2+6HF=H2SiF6+2H2O（3.14）
可见，最终腐蚀掉的硅将以六氟硅酸的形式溶入溶液中。实际上，湿法刻蚀的工艺原理与一次清洗的工艺原理相同，只不过是通过控制混合液内HF 和HNO3的浓度比来形成制绒腐蚀或抛光腐蚀。
采用湿法刻蚀去背结工艺将扩散后电池片的正面与背面pn 结分开，与其它方法相比具有以下优点：
多晶硅太阳能电池制备工艺
1)等离子体刻蚀法将硅片边缘发射极刻掉，需要用到 CF4 毒性气体，且刻蚀过程中设备周围存在微波辐射，给人体健康带来的危害极大。另外，此种工艺成本较高，电池片间互相挤压的过程容易导致碎片，降低电池片的成品率。
2)激光或金刚石刀将边缘发射极直接切掉，将会减少电池的有效面积，降低电池片的功率。
3)用正面无保护的湿法刻蚀方法来代替上述两种方法分离pn 结，不仅避免了CF4 毒性气体的使用和太阳能电池片的碎裂，而且使硅片背表面抛光，有效地提高了太阳能电池的电性能。
2.4 等离子体增强化学气相沉积工序
2.4.1 等离子体增强化学气相沉积氮化硅薄膜的原理
等离子体增强化学气相沉积技术[9]（PECVD）的工作原理为：在真空压力下，加在电极板上的射频（低频、微波等）电场，使反应室内气体发生辉光放电，在辉光发电区域产生大量的电子。电子由于受到外加电场的加速作用，其自身能量骤增，它可通过碰撞将自身能量传递给反应气体分子，从而使反应气体分子具有较高的活性。这些活性分子覆盖在硅基底上，彼此间发生化学反应，制得所需的介质薄膜，产生的副产物被真空泵抽走。我们可以运用PECVD 技术制作各种器件的钝化膜、减反射膜，还可用其制作扩散工艺的阻挡层。本文采用PECVD技术，在硅片表面沉积一层氮化硅薄膜，具体原理在350℃，等离子射频：SiH4 + 4NH3 —— Si3N4 + 12H2（2.15）此法制备的氮化硅薄膜具有减反射和钝化的作用，其减反射原理图[12]如下：
图2.8 氮化硅薄膜减反射原理图
我们知道，减反射的原理就是让如图2.8 所示的两束反射光R1、R2 产
多晶硅太阳能电池制备工艺
生相消干涉，即它们的光程差为半波长。可以通过调整制备工艺来获得合适厚度和折射率的Si3N4 薄膜，使其满足减反射条件。氮化硅薄膜在起到减反射作用的同时，还可以对硅片表面和体内进行钝化。由于多晶硅表面存在很多的表面态、晶界[10]、缺陷以及位错等，在薄膜沉积过程中，大量的H 原子（离子）进入薄膜，饱和了硅片表面大量的悬挂键，起到降低表面复合中心的作用，从而提高太阳能电池的短波响应与开路电压。氮化硅薄膜的体钝化作用对于多晶硅太阳能电池来说特别明显，因多晶硅体内存在大量的缺陷、位错以及悬挂键，氮化硅薄膜中的氢原子可以在烧结时的高温条件下扩散到硅体内，进而饱和绝大部分缺陷以及悬挂键，有效降低了少数载流子复合中心浓度，增加少子收集能力，提高短路电流。
氮化硅薄膜是一种物理和化学性能都十分优良的介质膜[11]。它不仅具备减反射和钝化的作用，同时在光电领域也有一席用武之地。例如：氮化硅薄膜极硬而且耐磨，非晶态硬度高达HV5000；结构非常致密，气体和水汽极难穿过；疏水性强，可大大提高器件的防潮性能；较好的化学稳定性，在600℃时不会与铝发生反应，而二氧化硅在500℃时与铝反应已比较显著。对可动离子(如Na+)有非常强的阻挡能力；可靠的耐热性和抗腐蚀性，在1200℃时不发生氧化；在一定浓度的硫酸、盐酸中有较好的抗腐蚀性，只能用氢氟酸腐蚀等。
2.5 丝网印刷工艺及其原理
丝网印刷工序，就是在镀膜后硅片的正反两面印刷电极、背电场，经过烧结后使其能够很好的收集光生电流并顺利导出，实现电能与光能之间的高效转化。丝网印刷和高温快烧是构成金属化工序的主要组成部分。
图2.11 丝网印刷工艺的原理图
多晶硅太阳能电池制备工艺
丝网印刷的原理，就是将带有图案的模板附着在丝网上，利用图案部分网孔透过浆料，而非图案部分不透浆料的特征来进行印刷。丝网印刷工艺由5部分构成，即丝印网版、印刷刮刀、电子浆料、印刷台面和承印物，如上图2.11所示。印刷时，在网版一端倒入浆料，并用刮刀对网版中的浆料边施加压力边朝另一端推动。浆料在移动的过程中透过网孔被刮刀挤压到承印物上。由于印刷过程中，刮刀、丝网印版、承印物三者始终呈线接触，且浆料具有一定得粘性，这样就确保了印刷质量和印刷精度。
丝网印刷工序可细分为浆料的印刷和浆料的烘干处理两部分。电极浆料主要使用的是电子浆料，它由四部分组成：由贵金属及其混合物构成的金属粉末，在整个成分中充当导电相，决定了电极的电性能；无机粘合剂和有机粘合剂，决定了烧结前后电极与半导体的接触情况，合适的配比，可以有效加强电极和硅片之间的抗拉伸能力；其它添加剂，主要是起到润滑，增稠，流平和增加触变的作用。
丝网印刷工艺的制备目标因浆料种类、电极位置以及电极作用不同而不同。对于起收集光生载流子并对外导出电流作用的正Ag 电极来说，我们希望印刷后制得的正电极具备较低的遮光面积、金属栅线电阻以及金属半导体欧姆接触电阻；对于起汇集背面电流并对外导出电流作用的背Ag/Al 电极来说，我们希望其能与涂锡焊带、硅片背表面以及铝背场[12]形成良好的接触，使串联电阻Rs 降低；对于起收集背部载流子并对背面进行钝化作用的Al 背电场来说，我们希望其能在硅片背表面引入均匀的p+层，尽可能的降低背面光生载流子复合几率，同时还需控制背场印刷所引起的翘曲度弯曲。每一道印刷工序后的烘干，实际上是为了使硅片表面电子浆料中的有机溶剂挥发，形成可与硅片紧密粘结的固体状金属膜层。
烘干后的烧结工艺，实际上是为了使硅片和电极间形成良好的欧姆接触。首先，将半导体多晶硅和金属电极加热到共晶温度，此时半导体内的硅原子将按某种比例快速向熔融的合金电极中扩散。合金电极中的多晶硅原子数目由电极材料的体积和合金温度决定，电极材料的体积越大，烧结温度越高，则合金电极中的硅原子数目越多。如果此时温度骤降，将会在合金电极附近出现再结晶层，即固态硅原子从金属和硅界面处的合金中析
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出，生长出外延层。如果外延层中含有足够的杂质成分，则获得了良好合金结，同时也形成了良好的金属半导体欧姆接触[12]。
烧结采用红外加热的方式进行高温快烧，主要是为了让硅片表面的正电极穿透氮化硅薄膜，与硅片之间形成良好的欧姆接触，降低串联电阻，提高填充因子；促进镀膜工序引入的氢原子向硅体内扩散，增强其对硅的体钝化作用；形成均匀良好的铝背场，提高开路电压。
2.6 测试分选工序及其太阳能测试仪的原理
太阳能测试仪最初主要用来测量太阳能电池片的电性能参数，但随着测试技术的发展，目前集成的太阳能电池测试系统还可以进行EL测试（太阳能电池组件缺陷检测）、外观测试。太阳能电池测试系统要求：能够根据测试时间控制太阳光模拟器的开关，通过采样电路、温度传感器和数据采集卡(DAQ)读取太阳能电池的即时电流、电压和相应的温度及光谱测量值等参量，经过计算机的数值运算处理，得到逼近标准测试条件下的I值和V 值，从而绘出逼近标准测试条件下的I/V 特性曲线[13]。下图3.12为太阳能电池测试仪的结构图，其中采用高压短弧氙灯来模拟自然光。
图3.12 太阳能电池硬件测试系统框图
地面用太阳能电池的国际标准测试条件为：辐照度：1000W/m；电池
2温度：25℃；光谱分布：AM1.5[14]。通常，我们采用太阳能模拟器来模拟上述测试条件，进行多晶硅太阳能电池片的I-V 曲线测试。模拟光与自然光相比，具有以下优点：模拟光可选择性好，比如连续发光或闪光；模拟光的辐照度相对稳定，且在一定范围内可调；模拟光使用范围广，不受时间、气候等因素限制；模拟光便于与生产线集成光伏测量系统；另外，与自然光相比，模拟光光谱分布的稳定性较好，测试可重复性高；实际的自然光
多晶硅太阳能电池制备工艺
光谱与国际标准测试条件要求的有差异，且不稳定。种种原因表明，模拟光更适用于光伏测试系统的集成。
因太阳能光伏组件最终是在露天的环境下使用，所以太阳能测试仪的电性能测试结果应尽可能的与户外使用结果相拟合。常见的太阳能测试仪运用氙灯来模拟自然光，如下图2.13 所示为氙灯与AM1.5 光谱对比图[15]。
图2.13 氙灯与AM1.5 光谱对比图
由上图可得，AM1.5 光谱在可见光区与氙灯光谱十分相似，而多晶硅太阳能电池片的主要光吸收区即是可见光区，因此，氙灯被广泛的用来模拟太阳光。
太阳能电池各电性能参数的测试原理[16]：短路电流（Isc）：国际标准测试条件下，电池外电路短路时的输出电流；开路电压（Voc）：国际标准测试条件下，电池外电路断开时的端电压；最大功率（Pmax）：电池输出特性曲线上，I·V 乘积最大时所对应的功率；串联电阻（Rs）：指与P-N 结串联的电池内部电阻，主要由硅体电阻、欧姆接触电阻、发射区电阻等组成；并联电阻（Rsh）：指跨连在电池两电极间的等效电阻；填充因子（FF）：Pmax 与（Voc·Isc）之比；转换效率（η）：Pmax 与电池所受总辐射功率的百分比。2.7 小结
本章要主要论述了多晶硅太阳能电池制备流程（一次清洗→ 扩散→ 湿法刻蚀去背结→ PECVD →丝网印刷→ 烧结→测试分选），以及制备原理和过程。
多晶硅太阳能电池制备工艺
第三章 多晶硅太阳电池行业展望
太阳能光伏上下游产业链，包括上游的硅材料、光伏电池制造与封装工艺、支撑行业和光伏发电应用等领域。
目前重庆首例居民分布式光伏发电项目成功并网
[17]，如下图，这充分说明光伏产业在逐步深入市场，并将有更广阔的民用市场。
图－居民光伏发电项并网
纵观整个光伏市场走势，虽然目前太阳能行业处于市场低迷期，但随着工艺的改进和制造成本的降低以及国内市场的逐步打开，同时企业也要节能减材，不断进行低迷期技术潜能性研究，会使太阳能行业最终走向市场供不应求或供需平衡的态势。
由于多晶硅太阳能电池是目前相比与单晶硅和多晶硅的转换效率高且能批量生产的一种太阳能能电池，多晶硅电池的制作工艺不断向前发展，保证了电池的效率不断提高，成本下降，随着对材料、器件物理、光学特性认识的加深，导致电池的结构更趋合理，实验室水平和工业化大生产的距离不断缩小，各工艺如丝网印刷和埋栅工艺为高效、低成本电池发挥了主要作用，高效Mc—Si电池组件已大量进入市场，随着工艺的不断优化，生产成本的不断降低，多晶硅将对于光伏建筑、光伏发电、光伏水泵等有广阔的前景。
光伏发电技术若想快速大规模普及，必须实现高效、低成本。高效是降低成本的另一种方式。目前推出的可实现量产的新型高效多晶硅太阳能电池，均是在常规制备工艺的基础上改进得来，也就是说，前者若想发挥高效的潜能，前提是常规多晶硅太阳能电池制备工艺成熟且达到最优化。我国目前光伏技术仍处于低级阶段，制备工艺仍不完善，还有很大的优化以及改进空间。
多晶硅太阳能电池制备工艺
参考文献
[1] 王瑶.单晶硅太阳能电池生产工艺的研究：[硕士学位论文].长沙：湖南大学微纳光电器件及应用教育部重点实验室，2010 [2] 刘志刚.多晶硅太阳电池新腐蚀液的研究及其应用：[博士学位论文].上海：上海交通大学理学院物理系，2006 [3] 向磊.全球光伏产业发展状况及趋势.世界有色金属，2010，(8)，23-24 [4] 吴正军，梁海莲，顾晓峰.选择性发射极参数对太阳电池光电特性的影响.纳米器件与技术，2010，（4）：202-206 [5] 屈盛，刘祖明，廖华，等.选择性发射极太阳电池结构及其实现方法.技术交流，2004，（8）：42-45 [8]马丁·格林.太阳能电池工作原理、工艺和系统的应用.北京：电子工业出版社，1989 [9]K.Graff，H.Pieper.Semiconductor Silicon 1973.Journal of the Electrochemical Society，1973，170 [10]万群.奇妙的半导体[M].北京：科学出版社，2002，252-255 [11]姚日英.PECVD 沉积的氮化硅薄膜热处理性质研究：[硕士学位论文].杭州：浙江大学材料与化学工程学院，2006 [12]霍李江.丝网印刷实用技术.北京：印刷工业出版社，2007 [13]M.A.Green，AW.Blakers，S.R.Wenham，et al.Improvements in Silicon Solar Cell Efficiency.18th Phtovoltaic Specialists Confrence，Las Vegas，1985，39-42 [14]王立建，刘彩池，孙海知，等.多晶硅太阳电池酸腐表面织构的研究.光电子激光，2007，18（3）：289-291 [15]安其霖.太阳电池原理与工艺[M].上海：上海科学技术出版社，1984，20-2
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[17]重庆电力公司，中新能源频道，科技日报2013年05月10日
多晶硅太阳能电池制备工艺
致 谢
本论文是在导师胡耐根老师的悉心指导和关怀下完成的。感谢胡老师对我的辛勤指导和培育。从论文的立题到论文的撰写整个过程无不浸透着老师的心血。他广博的学识，严肃的科学态度，严谨的治学精神，灵活的思维方式，耐心细致的言传身教深深感染激励着我，将使我终身受益。导师不但在学习上给予我耐心细致的指导，在生活中也给了我关怀，这份师恩我将终身难忘。
同时感谢同组同学在完成论文中给予的帮助。我们在完成论文的过程中与同学互相讨论、互相协作下建立深厚的感情，同时我也学到了每个同学的为人处事的精神。另外，我要感谢在这几年来对我有所教导的老师，他们孜孜不倦的教诲不但让我学到了很多知识，而且让我掌握了学习的方法，更教会了我做人处事的道理，在此深表感谢。我还要向我的同学们表示感谢，感谢10级光伏材料(1)班所有同学以及丁辅导员对我生活和学业上的关心和帮助,我为自己能够在这样一个温暖和谐的班级体中学习工作，深感温暖、愉快和幸运。
最后向多年默默支持我和关心我，不断给我信心、支持我上进，使我顺利完成大学学业的家人，特别是我的父母，献上我最真挚的谢意和最美好的祝福。
第五篇：环境监测认识实习论文
环境监测认识实习论文
第一部分
蒙牛乳液
1.1实习时间
2014年11月6日
1.2实习目的
认识现代化生产技术，据数据显示，蒙牛生产线上的每一包牛奶都需要经过9道工序、36个监控点、105项指标检测、367项食品安全项目检测，以及GMP(优质生产规范)、HACCP(危害分析与关键点控制)等五大体系认证。认识一系列设备设施。
1.3工厂概况
蒙牛六期工厂于2007年7月投入使用。位于盛乐经济园区，紧邻209国道，距离呼市30公里。总投资12亿元，占地面积266亩。是蒙牛工业旅游新的亮色。蒙牛六期车间拥有达到世界先进水平的生产线条，车间生产设备来自瑞典利乐、德国康美、德国GEA、英国APV等世界知名公司，生产过程全部由电脑控制完成，日处理牛奶能力达到2000吨。车间建设投入10亿元人民币，是目前全球最大、智能化程度最高的乳制品单体生产车间。
环境监测认识实习论文
1.4工艺流程
入厂检验——入库——过滤——巴氏消毒——闪蒸——检验——灌装——包装——出厂
1、将收集回来的牛奶进行严格的检验。
2、由于养殖条件不同，牛奶的质量也不一样，脂肪含量、奶油比例也都不一样。由于牛奶是从多个奶场收集回来的，所以将牛奶倒在一起之后，第一导工序要将牛奶融合，进行“标准化”，也就是让混合牛奶的乳脂比例统一。
3、将牛奶进行巴氏消毒。巴氏消毒法也分不同温度，多个种类。现今比较流行的巴氏消毒法有如下两种：
高温短时法HTST：将牛奶加热到70摄氏度左右，保持15－20秒。
超高温短时法UHT：将牛奶瞬间加热到163左右摄氏度，然后马上恢复到常温。
以上两种方法，消毒温度高的，牛奶保质期就长，但是营养价值也相对低。至于最能保持营养的低温长时法LTLT，由于消耗时间长，影响生产速度，现代化的大型制奶企业都不会采用。
4、由于牛奶本身含有乳脂，长时间静止就会分层，就好比油和水一样。古时候人们会将牛奶用静止法将乳脂分离，获得奶油。在现代化制奶过程中，会将牛奶放入脱脂器进行脱脂。然后再根据不同的牛奶种类，如全脂奶，半脱脂奶，重新将乳脂按相应比例加入。
5、调配好比例以后，再将加入乳脂的牛奶以高压进行“同质化”，让已脱脂的牛奶和乳脂再次“融为一体”。这样，乳脂就不会浮在牛奶上面，而每一滴牛奶的乳脂含量都是一样的。
6、在制奶过程中，还会加入维生素A和维生素D。
7、检测，包括牛奶的含水量，乳脂含量，细菌含量等。因为在加工的过程中，有一些水分会在各工序进行时“不知不觉”地“意外”加入到牛奶中。而各国在含水量方面也有严格的标准。比如美国的就是1.8%
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1.5设备展示
图一 CIP清洗间
图二 卧式奶仓
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图三 超高温瞬时灭菌车间（UHT）
图四 灌装机
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图五 自动码垛机器人
图六 自动堆货
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图七 蒙牛文化长廊
1.6小结
在蒙牛六期工厂进行认识实习的这几个小时里，我们先后参观了牛奶的预处理设备，清洗车间，灌装车间，自动装箱车间，动力车间以及码垛车间和蒙牛库房，最后参观了蒙牛的文化长廊和常温液奶展区参观过后，体会和收获很多，用“高智能，现代化，自动化”形容六期工厂无疑是最恰当不过了。我们亲眼目睹了蒙牛牛奶生产加工和世界一流的生产技术以及现代化的生产工艺、严格的质量检验程序，体会到了先进的管理理念和深厚的企业文化，蒙牛本着“财聚人散，财散人聚”的理念，用财去留住人才，再用聚合的人才去创造更多的财富。通过参观，使我们更深刻体会到一个集体或个人的强大，需要的是庞大的精神内涵，不辞艰辛的努力，更需要不计回报的付出，在工作中，必须要有很强的责任心，不仅对自己的工作负责、岗位负责，更需要努力提高自己的职业素养，用高标准要求自己，打造自己，适应不断变化的市场要求。
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第二部分 盛乐污水处理厂
2.1实习时间
2014年11月6日
2.2实习目的
生产实习是学生大学学习很重要的实践环节。实习是每一个大学毕业生必的必修课，它不仅让我们学到了很多在课堂上根本就学不到的知识,还使我们开阔了视野，增长了见识，为我们以后更好把所学的知识运用到实际工作中打下坚实的基础。通过生产实习使我更深入地接触专业知识，进一步了解环境保护工作的实际，了解环境治理过程中存在的问题和理论和实际相冲突的难点问题，并通过撰写实习报告，使我学会综合应用所学知识，提高分析和解决专业问题的能力。
2.3工厂概况
内蒙古师范大学盛乐校区污水处理厂属和林格尔县盛乐经济园区污水处理的二期工程，位于内蒙古师范大学盛乐校区西北角，主要处理来自学校的生活污水，采用水解酸化技术+SBR（间歇式活性污泥法）处理工艺，占地面积7333m2，7
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设计污水处理能力2500m3/d，总投资517.86万元。工程于2008年5月开工建设，2009年6月调试运行。
污水处理厂实际日处理量只有800m3--1000m3/d，不到设计能力的40％。根据呼和浩特市环境监测中心站检测报告，该污水处理厂中水平均排放量为1438.8m3/d，说明当时来污量在1438.8m3/d以上。中水的PH值为7.34-7.61，COD57-59mg/l，BOD57.3-9.6mg/l，氨氮1.005-1.123mg/l，SS8mg/l，这些指标达到了《城市污水再利用-城市杂用水水质》标准。
2.4污水处理技术
2.4.1SBR工艺
SBR是序列间歇式活性污泥法（Sequencing Batch Reactor Activated Sludge Process）的简称，是一种按间歇曝气方式来运行的活性污泥污水处理技术，又称序批式活性污泥法。按间歇曝气方式来运行的活性污泥污水处理技术，又称序批式活性污泥法。与传统污水处理工艺不同，SBR技术采用时间分割的操作方式替代空间分割的操作方式，非稳定生化反应替代稳态生化反应，静置理想沉淀替代传统的动态沉淀。它的主要特征是在运行上的有序和间歇操作，SBR技术的核心是SBR反应池，该池集均化、初沉、生物降解、二沉等功能于一池，无污泥回流系统。
2.4.2水解酸化技术
水解（酸化）处理方法是一种介于好氧和厌氧处理法之间的方法，和其它工艺组合可以降低处理成本提高处理效率。水解酸化工艺根据产甲烷菌与水解产酸菌生长速度不同，将厌氧处理控制在反应时间较短的厌氧处理第一和第二阶段，即在大量水解细菌、酸化菌作用下将不溶性有机物水解为溶解性有机物，将难生物降解的大分子物质转化为易生物降解的小分子物质的过程，从而改善废水的可生化性，为后续处理奠定良好基础。
水解是指有机物进入微生物细胞前、在胞外进行的生物化学反应。微生物通过释放胞外自由酶或连接在细胞外壁上的固定酶来完成生物催化反应。
酸化是一类典型的发酵过程，微生物的代谢产物主要是各种有机酸。
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从机理上讲，水解和酸化是厌氧消化过程的两个阶段，但不同的工艺水解酸化的处理目的不同。水解酸化-好氧生物处理工艺中的水解目的主要是将原有废水中的非溶解性有机物转变为溶解性有机物，特别是工业废水，主要将其中难生物降解的有机物转变为易生物降解的有机物，提高废水的可生化性，以利于后续的好氧处理。考虑到后续好氧处理的能耗问题，水解主要用于低浓度难降解废水的预处理。混合厌氧消化工艺中的水解酸化的目的是为混合厌氧消化过程的甲烷发酵提供底物。而两相厌氧消化工艺中的产酸相是将混合厌氧消化中的产酸相和产甲烷相分开，以创造各自的最佳环境。
2.5工艺流程
2.6设备展示
图一 格栅与集水池
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图二 曝气池
图三 消化池
图四 配电室
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图五 砂滤间
图六 在线监测室
图七
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图八 污泥室
图九 风机房
2.5小结
此次在盛乐污水处理厂的实习,让我对污水处理厂的流程及基本操作有了一个大致了解，见到了许多老师在课堂上讲解过的设备和技术，做到了理论联系实际，也开阔了眼界。让我们把所学的知识更加深刻的印在了脑海里。对以后的学习和工作都有一定的帮助。
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第三部分 内蒙古自治区环境保护厅
3.1实习时间
2015年1月10日
3.2实习目的
认识实时在线监测系统，了解环保厅的职责，了解其工作性质，管理范围。了解环保厅的发展现状，工作亮点，工作构想。
3.3内蒙古环保厅概况
根据《中共中央办公厅国务院办公厅关于印发<内蒙古自治区人民政府机构改革方案>的通知》（厅字 【2009】4号）精神，设立内蒙古自治区环境保护厅，为自治区人民政府组成部门。
内蒙古自治区环境保护厅位于内蒙古呼和浩特市赛罕区，是全区环境保护的综合单位，其机构设置为:
1、内蒙古环保厅机关事务服务中心 ；
2、内蒙古自治 13
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区环境监测中心站 ；
3、内蒙古自治区环境科学研究院 ；
4、内蒙古自治区固体废物管理中心；
5、内蒙古自治区环境监察总队；
6、内蒙古自治区环境保护宣传教育中心；
7、内蒙古自治区环境保护评估中心 ；
8、内蒙古自治区污染物在线监控中心/环境信息中心；
9、内蒙古自治区环境保护西部督查中心；
10、内蒙古自治区环境保护东部督查中心。
3.4内蒙古环保厅机构设置：
办公室 人事处 政策法规处 规划财务处
科技监测处 污染物排放总量控制处 环境影响评价处 监督管理处 污染防治处 自然生态保护处 核安全与辐射安全管理处 机关党委 纪检监察室
3.5内部展示：
图一 会议室
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图二
图三 实时监控系统
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3.6小结
内蒙古环境保护厅负责自治区重大环境问题的统筹协调和监督管理。牵头协调自治区重大环境污染事故和生态破坏事件的调查处理，指导协调盟市处理突发环境事件的预警和应急工作，协调解决跨盟市的环境污染纠纷；监督落实自治区重点流域和区域的污染防治工作；负责环境监察和环保行政稽查工作。负责全区环境污染防治的监督管理。拟订自治区各类环境要素污染防治的制度并组织实施；牵头组织有关部门监督管理自治区饮用水水源地环境保护工作；组织开展城镇环境综合整治工作；参与应对气候变化工作。负责自治区环境保护科技工作。组织全区环境保护重大科学研究和技术工程示范；负责环境保护产业发展，参与指导、推动循环经济和清洁生产工作。组织、指导、协调全区环境保护宣传教育工作。拟订并组织实施全区环境保护宣传教育规划、计划，推动公众和社会组织参与环境保护。
通过在内蒙古自治区环境保护厅的学习，让我清楚的知道了环境保护厅中心部门的相关法律法规和工作职责，也让我认识到了环境保护工作的重要性和工作任务的艰巨性，它需要每一名工作人员认真及严谨的工作态度和不怕辛苦、任劳任干的的工作精神。
随着环境污染带给人们和社会越来越大的危害，环境保护工作迫在眉睫，因此更加需要工作人员在工作上的兢兢业业和一丝不苟。所以在这里实习让我学会了怎样更加科学严谨，我也会继续努力学习，学到更多的东西，希望在环保工作上能够尽自己的绵薄之力。
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第四部分
内蒙古疾病预防控制中心
4.1实习时间
2015年1月12日
4.2实习目的
认识先进设备及其工作原理（如原子分光光度计、气相色谱仪、液相色谱仪等）。认识疾控中心的责任范围，以及主要工作职责等。
4.3单位概况
内蒙古自治区疾病预防控制中心（内蒙古自治区卫生检验检测中心）是实施疾病预防控制与公共卫生技术管理和服务的公益性事业单位。在半个多世纪的发展历程中，经过几代人的团结奋斗，共同努力，为我区的卫生防病事业，写下了光辉的历史篇章。
内蒙古疾控中心是以宏观管理和质量控制为主，开展科研培训，参与疾病预防控制和公共卫生相关法规、规定、标准以及规划、方案和技术规范的制定，实施重大疾病预防策略与措施，确定公共卫生问题，组织调查处理重大疫情、群体性不明原因疾病和突发公共卫生事件，开展健康相关产品检测与评价，承担对下级机构业务指导的疾控机构。内蒙古疾控中心座落在呼和浩特市鄂尔多斯大街50号。占地总面积17000余㎡，建筑面积15600㎡，其中65％为实验室，20％为教育科研、宣传用房，15％为办公室。中心建有二级生物安全实验室4个，PCR实验室1个，有理化实验室和微生物实验室、艾滋病确认实验室、麻疹实验室、脊髓灰质炎实验室、传染病检测实验室、卫生毒理实验室、消毒杀虫实验室、二 17
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级清洁动物实验室等。
检验仪器设备总价值1140.8万元，有气相色谱仪、液相色谱仪、原子荧光光度计、原子吸收分光光谱仪、800mAX光机等先进大型仪器设备。
我中心现有职工155名，其中有高级技术职称39名，中级职称39名，初级职称44名；具有研究生学历21人，本科以上学历50人，大专学历39人，中等专业学历及以下45人。中心设有15个科室，10个为业务科室。
半个多世纪以来，先后参加了数百起传染病暴发疫情的处理工作，消灭了天花，保护了数以万计的人民群众的健康。全区传染病发病率由1953年1187.87/10万下降到2009年的529.52/10万。曾先后五次开展了病毒性肝炎的流行病学研究和现场调查，揭示了其流行特征及其分布状态；有效地控制了发生在我区的多起霍乱暴发点，为今后霍乱防治积累了宝贵的经验；进行了性病艾滋病的专题调查研究，建立了全区艾滋病病毒初筛实验室，初步形成了监测检验网络；实现了无野毒株引起的脊髓灰 质炎病例；儿童计划免疫以乡为单位，“四苗”接种率达到85%的目标；主持参加了近百项科研课题的研究，其中获得国家级科研成果奖29次，获得自治区级科研成果奖36次。
内蒙古疾控中心在抓好业务管理的同时，十分重视精神文明建设，改革开放以来，特别是十一届三中全会以来，实行目标管理责任化、监督管理法制化、质量管理标准化、信息管理微机化、仪器管理中心化，取得明显成绩，也是实施改革的结果。多年来，疾控中心积极开展思想道德和科学文化教育，树立正确的理想、信念、人生观和价值观，开展爱国主义教育，振奋民族精神，增强民族凝聚力，逐步树立起民族自尊感。近年来，紧紧围绕卫生体制改革，以增强服务意识，改善服务态度和提高服务质量为重点，以优良的医德、优质的服务、优美的环境为目标，逐步树立卫生防疫行业优秀形象。一九八三年被新城区区委和区政府授予新城区精神文明单位，一九八六年被呼市市委、市政府授予呼市精神文明单位，至今已保持十六年。
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4.4设备展示
图一 普通液相色谱仪
图二 高效液相色谱仪
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图三 气相色谱仪
图四 石墨分光光度计
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图五 生化实验室
4.5设备用途
4.5.1液相色谱仪：液相色谱仪根据固定相是液体或是固体，又分为液-液色谱(LLC）及液-固色谱(LSC）。现代液相色谱仪由高压输液泵、进样系统、温度控制系统、色谱柱、检测器、信号记录系统等部分组成。与经典液相柱色谱装置比较，具有高效、快速、灵敏等特点。
高效液相色谱法只要求样品能制成溶液，不受样品挥发性的限制，流动相可选择的范围宽，固定相的种类繁多，因而可以分离热不稳定和非挥发性的、离解的和非离解的以及各种分子量范围的物质。与试样预处理技术相配合，HPLC所达到的高分辨率和高灵敏度，使分离和同时测定性质上十分相近的物质成为可能，能够分离复杂相体中的微量成分。随着固定相的发展，有可能在充分保持生化物质活性的条件下完成其分离HPLC成为解决生化分析问题最有前途的方法。由于HPLC具有高分辨率、高灵敏度、速度快、色谱柱可反复利用，流出组分易收集等优点，因而被广泛应用到生物化学、食品分析、医药研究、环境分析、环境监测认识实习论文
无机分析等各种领域。高效液相色谱仪与结构仪器的联用是一个重要的发展方向。液相色谱-质谱连用技术受到普遍重视，如分析氨基甲酸酯农药和多核芳烃等；液相色谱-红外光谱连用也发展很快如在环境污染分析测定水中的烃类，海水中的不挥发烃类，使环境污染分析得到新的发展。
4.5.2分光光度计：分光光度法是在特定波长处或一定波长范围内光的吸收度，对该物质进行定性或定量分析。常用的波长范围为：(1)200～380nm的紫外光区，(2)380～780nm的可见光区，(3)2.5～25μm（按波数计为4000cm<-1>～400cm<-1>）的红外光区。所用仪器为紫外分光光度计、可见光分光光度计（或比色计）、红外分光光度计或原子吸收分光光度计。为保证测量的精密度和准确度，所有仪器应按照国家计量检定规程或本附录规定，定期进行校正检定。
分光光度计已经成为现代分子生物实验室常规仪器。常用于核酸，蛋白定量以及细菌生长浓度的定量。
仪器主要由光源、单色器、样品室、检测器、信号处理器和显示与存储系统组成。
4.5.3气相色谱仪
气相色谱仪在石油、化工、生物化学、医药卫生、食品工业、环保等方面应用很广。它除用于定量和定性分析外，还能测定样品在固定相上的分配系数、活度系数、分子量和比表面积等物理化学常数。一种对混合气体中各组成分进行分析检测的仪器。
色谱仪利用色谱柱先将混合物分离，然后利用检测器依次检测已分离出来的组分。色谱柱的直径为数毫米，其中填充有固体吸附剂或液体溶剂，所填充的吸附剂或溶剂称为固定相。与固定相相对应的还有一个流动相。流动相是一种与样品和固定相都不发生反应的气体，一般为氮或氢气。待分析的样品在色谱柱顶端注入流动相，流动相带着样品进入色谱柱，故流动相又称为载气。载气在分析过程中是连续地以一定流速流过色谱柱的；而样品则只是一次一次地注入，每注入一次得到一次分析结果。样品在色谱柱中得以分离是基于热力学性质的差异。固定相与样品中的各组分具有不同的亲合力（对气固色谱仪是吸附力不同，对气液分配色谱仪是溶解度不同）。当载气带着样品连续地通过色谱柱时，亲合 22
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力大的组分在色谱柱中移动速度慢，因为亲合力大意味着固定相拉住它的力量大。亲合力小的则移动快。
4.6小结
内蒙古自治区疾病预防控制中心经过半个多世纪的建设，基本形成了比较完整的疾病预防控制体系。为保障全区各族人民的身体健康，促进自治区经济建设的发展，内蒙古疾控中心正以党的十六大精神为指导，实事求是，与时俱进，努力开创我区疾病预防控制新局面。
本次认识实习让我充分的了解了各个一起的工作原理，仪器组成。充分的将理论和实际联系在了一起。
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第五部分 实习总结
四次的认识实习结束，我的收获很大。针对此次的实习我总结了一下几点： 作为一个环境工程的大学生，我觉得是光荣和自豪的，同时我也深深地感知到我们肩上的任务重担。因此，我要努力学好专业知识，充实自己，为以后投身环保事业打好基础。
环保工作永远不是一个轻松舒适的工作，以后的工作环境可能会很艰苦，但若我国环境会因为我们这批人的努力而越来越好的话，这点苦也算不了什么。就
通目前而言的话，我会利用好大学时光锻炼自己吃苦耐劳的品质。
通过了几个学期的导论学习，我们对环境工程已经有了初步的认识，环境是人类生存与发展的基本前提，而人类的生产生活活动对环境造成的影响是无所不在也是举足轻重的，所以身为一个地球人，我们应该尽自己所能来保护我们赖以生存的环境，保护环境也就是保护了人类自己，要做一名合格的环境工程师更要认识到环境的重要性，要意识到自己肩上的责任是多么重大，我们有必要认真学习专业知识并掌握好所学的专业知识，并通过不断的实践来磨练自己，使得所学到的专业知识可以融会贯通，懂得学以致用。
这次实习是对我们所学理论知识的一次全面的检验，是一次将理论和实践相结合的机会，通过这次实习我们对自己所学理论知识有了更深刻的理解，使我们感觉到自己所学的强弱所在，同时对我国现代环境保护技术、监测技术有了一定的了解，为自己以后走上工作岗位打下了坚实的基础。了解到理论和实际生产中的差距。在工程师和老师的仔细讲解和演示下，我们巩固了书本上的知识。将理论运用到实际中去，从实际生产中丰富自己的理论知识。
这是我从这次短暂的实习中所得到的收获！相信这必将对我以后的工作产生有益的影响！
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