机设专业前沿讲座

机设专业前沿讲座（共9篇）

机设专业前沿讲座 篇1

机械专业前沿讲座

姓 名：

专 业：机械设计制造及其自动化

年 级：

学 号：

数控机床产品的创新策略

摘 要：近年国产加工中心产业尽管在产量和销售额上取得巨大的进展，但由于过分依赖模块化设计、功能参数选择单一化所引起的产品趋同的现象导致低价竞争，严重腐蚀国产机床企业的竞争力。反观加工中心国际市场的领先企业在竞争时采取的是非对称的技术对抗战略，力求以差异化创造和保护自身的核心价值。对比显示我国机床产业有必要加强产品差异化的规划。关键词：产品创新；数控机床

CNC machine tool product innovation strategy Abstract:In recent years,domestic processing center industry in spite of production and sales,has made great progress,But as a result of excessive reliance on modular design,function parameters choice for a single the product homogenization phenomenon leads to low price competition,Serious corrosion of domestic machine tool enterprise competitiveness.Strive to create differentiation and protect its core value.Comparison of China`s machine tool industry it is necessary to strengthen the planning of product differentiation.Key words:Product innovation;CNC machine tool

前言

机床是一个国家制造业发展的基础。我国在第十一个五年规划中订下振兴装备制造业的目标，明确提出 “全面贯彻落实科学发展观必须提高自主创新能力”并重点表明 “要提高大型、精密、高速数控装备和数控系统及功能部件的水平”，以支持能源、运输、信息、材料等战略性产业的发展〔１〕。为此，我们必须对机床产品创新进行研究，以摆脱我们只能制造基础装备，“大型、高精度数控机床大部分依赖进口的现状” 〔２〕。本文以机床产品中具有代表性的品种—加工中心为研究对象，研究加工中心的创新现状，可以反映出整体机床产业的情况。

1国产机床产业现状

目前我国进口立式加工中心以高端产品为主，２００６年我国进口立式加工中心 ９９７８台，总值 ８．１４亿美元〔３〕，以此推算每台平均价 ８．１６万美元，比同类国产机床的平均售价高 １００￣２００％。我国的立式加工中心的商品化在上世纪 ８０年代起步，步入 ２１世纪开始随着国内市场需求上升以较高速度增长，见图 １，市场占有率和进口产品保持均势，占全总销售量的 ２０￣３０％，占据国内市场的中、低端。在我国生产的各种加工中心当中，立式加工中心产量最大，占全部加工中心产量的 ３／４，同时也是发展最快、新产品最多的加工中心品种，２００４年已取代数控车床成为年新产品开发数的首位，其中工作台宽度小于６００ｍｍ的占立式加工中心生产量的 ７０％左右，工作台宽度在大于 ６００ｍｍ小于 １０００ｍｍ和工作台宽度大于１０００ｍｍ的各占立式加工中心生产量的 １５％左右〔４〕。（１）产品趋同。国产立式加工中心产品最明显的一个特点是总体方案非常相似，ＸＨ７１５是较多企业模仿的机体设计，见图 ２，此方案采用单立柱结构，垂直运动由主轴沿立柱运动实现，水平运动由工作台移动实现。高速化方面国产的大部分是在现有的 ＸＨ７１５机体上增添高速电主轴，与国外专门为高速加工研制的机体相比性能差距明显。国产立式加工中心制造企业很少进行加工活动，机体铸造和加工主要委托外包生产商按设计供应，而大部分其它子系统和零部件均通过对外采购取得，企业在生产场地进行的主要是样机试制和产品装配、检验工作。国产立式加工中心的结构单一性造成了一个机床产业的独特现象：出现了专门供应标准机体的供应商，让部分立式加工中心的生产企业可以放弃机床设计环节，外购所有子系统，完全把精力集中在组装环节上。（２）低价竞争。对Ｘ、Ｙ、Ｚ轴行程为８００、５００、５００ｍｍ的两种档次的立式加工中心进行直接材料成本估算，图３显示生产企业付出的直接材料费用约１８万元左右，是组装成本的１３倍。在直接材料成本不断上升的同时，国产立式加工中心在市场上的价格下限却在逐年下降，现时上述规格的国内品牌加工中心价格低端在２０万元左右，这类立式加工中心，已形成一定的生产批量。与国外同类产品相比，有一定性价比优势，在质量的稳定性、可靠性和交货期上还有差距。然而，国产加工中心的性价比优势是由价格竞争所换取的，从使用制造装备的角度看，用户的普遍需求是 “快挣钱、多挣钱、少花钱”，追求的是投资回报，需要的是能够帮助他们实现这一切的产品。由于国产加工中心结构设计趋同，其性能和投资回报也会相近，用户的选择标准因此就转向降低价格、降低付款条件等，以期减少投资成本或降低投资风险。从图 ３可见，数控系统在成本中占的比例最大，国内外产品的价格差也最高，价格下调的空间最大，但是由于数控系统的国产化进展缓慢，市场仍然由少数国外品牌占据，因此在加工中心价格下调的趋势中，国外数控系统品牌仍然有强大的议价能力，加工中心制造企业在无法裁减功能部件成本的情况下，只能降低组装成本、固定成本和利润。2趋同现象的分析

（１）模块化设计。产品开发是具有排他性的活动，企业为了保护核心能力，会阻止竞争对手得到推出相似产品的能力。如果趋同现象出现，就代表了生产该种产品的所有能力都可以在市场上自由取得，某个企业无法独占。加工中心的技术现状正是如此，而模块化设计则是加工中心技术市场化的基础。模块化设计（ＭｏｄｕｌａｒＤｅｓｉｇｎ）的基本原理是将复杂的产品和系统分解为简单、独立、功能单一的部分，再把各部分搭配出各种复杂的产品〔５〕。模块化设计思想强调部件的互换性，因此模块化的产品比较容易单独对其中某一个部件进行技术革新而不影响产品的其它部分，达到降低开发成本，加快开发速度的效果。过去对模块化设计的研究证明，模块化产品设计带来的负面效果，是降低出现突破性创新的机会。据文献 〔６〕分析，美国过去２００年专利发明的关联性发现，虽然模块化可以降低产品功能部分的互相影响，令功能部分的创新更加容易、频繁，但产品存在功能部分的依赖性有助于促发突破性创新，产品模块化的同时，出现突破的、根本的创新可能性将受到影响。（２）参数化设计。自然淘汰是市场经济的基石，当市场上出现相同用途的产品时，性价比最高的产品必然会把稍差的产品淘汰。为了容易理解和比较，客户会将产品的总体分解和简化为少数直观的、可量化的功能参数。市场上普遍采用的功能参数会压倒其它性能成为加工中心制造企业的主要努力对象，加工中心制造企业

没推出相异产品的意欲，其主要原因是市场上加工中心评价参数的片面性。从我国传统机床设计界的角度看，客户选购产品的主要考虑点是产品功能与客户的典型加工任务匹配，次要考虑是价格，在满足加工任务的前提下，尽量节约投资。在这种思想指导下，处于国际上金属切削工艺研究前沿的课题，因为使用了诸如切削效率〔７〕、动态精度、热稳定度、精度保持性等，较为抽象、难于检测或未有公认量化标准的功能参数，因此未被国内加工中心制造企业用作开发新产品的标杆。企业对如何更有效帮助客户 “快挣钱、多挣钱、少花钱”的努力只是限于提升个别部件的技术参数，这种以部件技术参数为本的观点，令企业无法发掘产品开发机遇。3产品差异化的案例

设计模块化、技术市场化已经在加工中心制造领略实行多年，从国外成功的例子可以看到，在保留模块化设计思想的同时，通过针对特定市场区间，提供独一无二的产品是规避趋同竞争，保持价值的有效办法。利用产品差异化（ＰｒｏｄｕｃｔＤｉｆｆｅｒｅｎｔｉａｔｉｏｎ）是达到这种效果的产品开发策略。德国 ＤＭＧ公司的机床设计采取一体化机体策略，以单体式（ＭｏｎｏＢＬＯＣＫ）或双体式（ＤｕｏＢＬＯＣＫ）结构取代传统的机床大件结合方式，达到提高机体刚性、减少组装步骤、降低组装误差的效果〔８〕。ＤＭＧ的另一项技术革新是采用直线电机驱动运动系统，和传统伺服电动机加滚珠轴承的方案相比，直线电机驱动能提供更高的加速度，同时简化机体结构。图３国产中、低档加工中心产品的直接材料成本构成的估算瑞士米克朗公司的机床设计特色之一是使用人造大理石材料，浇注成封闭型单体床身，该材料的震动阻尼特性和热稳定性较铸铁为佳，此外采用冷浇注的人造大理石大大降低生产成本和简化组装。森精机制作所的机床总体设计侧重平衡作用在机床上的力矩。在机体设计上，森精机独特的双跨孔龙门布局令龙门置于 Ｙ轴导轨的中间位置，缩短主轴箱的悬空从而减少其翻转力矩。此外，森精机机床的运动系统采用了独特的重心驱动，重心驱动技术从根本上消除了加工点的移动方向改变后立即出现了切削痕迹不规则和紊乱的现象，达到提高加工精度和延长刀具寿命的效果。从以上 ３家立式加工中心企业的近期产品可以看出，各家企业都谨守 ９０年代沿用至今的制造战略，大量使用外部提供的通用子系统和功能部件，并在总体方案设计上力求与众不同。4小结

一款加工中心在市场中的竞争力，很大程度在总体方案阶段就已经决定了，机体结构和运动系统的布局如果没有特色，不能对独特的客户群带来无可代替的优点，哪怕是选配最好的功能部件，都不会对机床的生产者带来更多的利润。决定产品总体方案的产品计划和产品定义设计环节，以及更早的模糊前期（Ｆｕｓｓｙｆｒｏｎｔ－ｅｎｄ）对机床开发的最终效益影响最大，但相关的理论研究较少。现时国内机床制造企业对如何组织参与发掘产品机遇的部门、客户需求、内部限制和中、长期目标如何反映到产品定义上、如何监控产品定义不会在开发过程中偏离原意等问题，均没有深入的思考。对以上问题的探索，必然有助提升机床企业的核心竞争力。

参考文献：

〔１〕艾兴．高速切削加工技术〔Ｍ〕．北京：国防工业出版社，2003． 〔２〕张伯霖．高速切削技术及应用〔Ｍ〕．北京：机械工业出版社，2002． 〔３〕席俊杰．高速切削的关键技术及应用〔Ｊ〕．润滑与密封，2008，5．

〔４〕张曙.数控机床发展的新趋势〔Ｊ〕．全国数字化设计与快速制造技术研讨会，2005,3 〔５〕聂福全．现代高速加工的特点及要求〔Ｊ〕．现代零部件，2005,1.

通信工程专业前沿讲座感想 篇2

前沿讲座这个课程感受颇多，带我们了解了一些从无到有的东西，也给了我们知道未来的发展方向，老师的丰富经历一举一动深深吸引着我，对我这个即将做到工作岗位ieshangde人来说，老师的亲身经历是一笔宝贵的财富

通信工程专业是IT领域的关键学科，移动通信、光纤通信、因特网使人们传递和获得信息达到了前所未有的便捷。本专业本着加强基础、跟踪前沿、注重能力，培养具有扎实的理论基础和开拓创新精神，能够在通信技术、通信系统和通信网络等方面，从事研究、设计、运营、开发的高级专门人才。

从20 世纪90年代初以来，全球向信息密集的工作方式和生活方式的转变，推动了光纤行业的发展。在此之前，数据处理资源的性能开始有可能实现各种各样的应用，而所需成本对大众市场很有吸引力。在很大程度上能使现代大规模数字通信网络得以实现并产生对其需求的分布式计算资源这一概念并没有促成数据传输技术方面直接并行的构建。因此，除了一些值得注意的特例之外，与其说各种应用可能受计算资源缺乏的限制，倒不如说受输入输出的束缚。这个显著特点与以前几十年计算资源的速度缓慢和价格昂贵形成了鲜明对比。以前几十年的数据密度比较稀疏，应用领域也在很大程度上局限于由一个或仅仅几个CPU和数据存储器支持的LAN（局域网）。

在近10年内，数据客户的数量急速增长。从模拟方式到占主流通信模式的数字传输方式的转变将历来孤立而又不相关的系统转变为可能共享同一网络的“服务”。因此，譬如说，有线电视服务提供商可以通过传统的线路末端的电器，如电视机、电脑、手机提供视频服务、互联网服务和电话服务。这些电器在某种程度上起着专用数据终端设备的作用。甚至各类终端设备之间的差别也开始变得模糊不清，因为任何人都可用当今一代手机读电子邮件、拍照和打电话。最终用户现在能够在任何时间，从几乎任何地方使用各种服务。在用户只访问的数据只有一部分来自PAN（个人网）或LAN数据存储器的情况下，越来越大的数据流必须经由基于光纤的公用网。到1998年底，公用网中的数据通信业务量超过了电话通信业务量。从此，互联网通信业务量的增长率从每年45％上升到100％。这种增长率与报刊上神话般夸大的每季度甚至每100天通信业务量翻一番的报道--这些报道甚至使最虔诚的 Mooresian也汗颜--形成对比。

虽然声名狼藉的“网络”泡沫对金融市场产生了短暂影响，但数据通信业务量却呈现出一种稳定得多的趋势。然而，正如简单的均匀分布模型所表明的，通信业务总量的增长并没有直接带来相应的主干网带宽需求的扩大。相反，超过半数的万维网请求都只以估计总共20亿个网站中的头1000个为目标。大型互联网服务提供商都保留万维网缓存服务器来处理他们所接收的数量庞大的数据请求。这种服务策略实际上产生了许多不同地域的镜象网站，导致相当部分的互联网通信业务量不通过主干网，而是通信业务量的产生和终止都在同一网络之内。

随着互联网规模的迅速扩展，互联网本身也面临着新的问题，解决这些问题将对互联网今后的发展具有至关重要的意义。例如网络运营模式如何调整、网络架构如何演进等。归根结底，其目的在于满足互联网应用和业务不断增长的需求。

近年来，随着互联网的迅猛发展，IP业务呈现爆炸式增长。预测表明，IP将承载包括语音、图像、数据等在内的多种业务，构成未来信息网络的基础；同时以WDM为核心、以智能化光网络(ION)为目标的光传送网进一步将控制信令引入光层，满足未来网络对多粒度信息交换的需求，提高资源利用率和组网应用的灵活性。因此如何构建能够有效支持 IP业务的下一代光网络已成为人们广泛关注的热点之一。

对承载业务的光网络而言，下一步面临的主要问题不仅仅是要求超大容量和宽带接入等明显需求，还需要光层能够提供更高的智能性和在光节点上实现光交换，其目的是通过光层和IP层的适配与融合，建立一个经济高效、灵活扩展和支持业务QoS等的光网络，满足IP业务对信息传输与交换系统的要求。

智能化光网络吸取了IP网的智能化特点，在现有的光传送网上增加了一层控制平面，这层控制平面不仅用来为用户建立连接、提供服务和对底层网络进行控制，而且具有高可靠性、可扩展性和高有效性等突出特点，并支持不同的技术方案和不同的业务需求，代表了下一代光网络建设的发展方向。

机设专业前沿讲座 篇3

高素质的水利水电人才必须全面掌握基本理论知识墓础，有较强的全局观念和系统工程概念。本课程是毕业设计的基础，也是学生走向社会的必要准备更是将基础理论与水利工程实践紧密结合的关键环节，对学生的长远发展有重大影响。本课程通过多类型的水利水电枢纽工程的工地实习要求学生对水利枢纽工程的基本组成从选型到功能设计以及建造施工方法均能积累宝贵的亲身感受，要求学生结合已经学到的专业知识对水利工程设计与施工的关键环节及步骤均有清晰的概念。1.2 实习任务 1.2.1 实习工地

在建工程，要求预先掌握相关工程的背景资料。1.2.2特邀专家的专题报告 大型工程规划和综合利用、水利枢纽工程的布置与设计、水利工程的施工设计与组织管理、水利工程施工监理与安全生产、水利工程的环境保护与生态问题。1.2.3实习活动

由经验丰富的专业人员带领学生分组实地考察，跋山涉水，上大坝下基坑进厂房钻廊道现场讲解，鼓励学生提问与讨论。

黄睿的生产实习报告 2 2 实习主要内容及要求

第一天：了解围堰工程的施工过程及方法。第二、三天：了解挡水坝的形式、构造及施工方法。第四、五天：了解溢流坝的形式及施工方法。第六、七天：了解电站厂房的构造及施工方法。第八、九天：了解渠系建筑物的组成及施工方法。第十天：编写实习报告。3 实习总结 3.1 五花山水库

2012年6月16日~2012年6月21日我们进驻黑龙江省绥芬河市，进行对五花山水库水利枢纽的参观与学习。通过报告学习和实地参观学习两种方式相结合，对五花山水库水利枢纽进行了比较全面的了解，使得我们对于水利工程有了全方面的认识。3.1.1 工程概况

五花山水库是一座以城镇供水为主，兼顾发电、森林防火及改善生态环境等综合利用功能的中型水库工程，工程所在地行政区划属于东宁县。工程位于黑龙江省绥芬河流域小绥芬河干流上游，下游距东宁县北部的绥阳镇12km，东南方向距绥芬河市约20km，地理坐标为东经130°59′、北纬44°29′。五花山水库坝址以上流域面积746km2，占流域总面积的

21.7%，绥芬河流域主要电网为东宁独立电网，五花山电站建成后，就近并入东宁电网运行。

黄睿的生产实习报告 3 工程布置由拦河坝、河岸式溢洪道、引供水隧洞、混合式电站组成。拦河坝采用沥青混凝土心墙堆石坝，坝长500m，防浪墙顶高程428.60m，最大坝高38m。溢洪道采用河岸式，布置在坝左岸，堰顶高程为416.00m，闸孔总净宽大27m；陡坡段长160m，比降为1:10；挑流段长21m，挑流鼻坎顶高程为394.36m。引水隧洞布置为绕坝式，隧洞长291.85m，水利水电工程专业前沿讲座学习报告

洞径为4.0m。电站为混合式，装机2台，单机容量1MW，总装机容量2MW。

水库为中型工程，工程等别为Ⅲ等。①主要建筑物挡水坝、溢洪道、电站进水塔、取水塔为3级，按50年一遇洪水设计、1000年一遇洪水校核，溢洪道消能防冲设计标准为 30年一遇。②次要建筑物引水隧洞、取水隧洞为4级，临时围堰等水工建筑物为5级。③电站装机容量2000kw，工程等级为Ⅴ等5级。

主体工程施工期为3年。溢洪道工程：第一年汛后开始覆盖层清除工作，第二年完成全部砼工程，开始金属结构汛前完成衬砌，为导流做好准备。3.1.2 主体结构 3.1.2 主体结构 1.挡水建筑物

采用沥青混凝土心墙坝，两侧为堆石。该坝是黑龙江省第一个碾压式混凝土心墙坝，是水利工程建设的一个开拓，具有探索性。坝顶高程427.40m（防浪墙顶高程），最大坝高38m，坝顶长500m，坝顶宽6m，坝底宽140m。心墙在高程为415m以下为60m厚，在高程415m以上为40m厚，起挡水防渗作用，心墙现已填筑12m。在高程400m处设有马道，坝顶公路为沥青路面，坝基防渗采用帷幕灌浆并与沥青砼心墙结合。黄睿的生产实习报告 4 2.泄水建筑物

溢洪道为开敞式河岸溢洪道，溢洪道轴线与坝轴线成90°角相交，闸室右侧与坝体相接，左侧与山体相连。溢洪道由进口引渠、平直段、闸室、陡坡段、挑流段组成。

引水渠长123m，进口宽62m，末端宽31m。引水渠末端右侧布置圆弧型导墙，圆弧半径20m，圆心角为90°导墙为扶壁式结构，墙顶高程为427.03m；进口左侧布置仰斜式导墙，墙顶高程为427.03m。

进口平直段长30m，15m分缝，底板顶高程413.00m，底板净宽31m，左侧边墙为衡重式挡墙，右侧边墙为扶壁式挡墙，挡墙顶高程427.03m。

闸室段总净宽27m，分三孔，每孔净宽9m，中墩厚3m。闸室顺水流方向长27.5m，采用WES实用堰，堰顶高程416.00m，设弧形工作门与平板检修门。为防止闸室下岩基渗漏，闸室下布置一道帷幕灌浆，与两侧帷幕灌浆连接成整体。边墩与坝体心墙连接处，边墩外侧由倾斜改为直立，沥青混凝土心墙嵌入边墩外侧25cm，并用铜止水连接。边墩与山体间设一道钢筋混凝土刺墙，墙顶程为427.60m，刺墙底部位于弱风化上限，刺墙下布置帷幕灌浆，与闸室帷幕灌浆连接成整体。闸室上游墙顶布置6m宽交通桥。

陡槽段长140m，起点高程407.37m，断面为矩形，底宽31m，陡坡比降1:10，陡槽左侧为衡

重式挡墙，右侧为半重力式挡墙，挡墙顶高程按陡槽水面线加掺气高度和超高后 黄睿的生产实习报告 5 确定，陡槽底部为钢筋混凝土底板，挡墙后及底板下布置排水软管。

挑流段长21m，反弧半径16m，挑角30°，鼻坎顶高程394.36m，鼻坎下部齿墙深入地面下10m，鼻坎左侧设翼墙，翼墙长10m。

溢洪道陡槽起始段边墙高度为7m，大坝侧挡土高度较大，边墙高度由10m渐变至7m。陡槽段其它部分亦采用7m高边墙高度，不做渐变处理。3.取水建筑物及输水建筑物 取水塔塔底高程为398m，塔顶高程为435m，塔高37m。取水塔与山体相连，与引水洞接口为4m，内部设有拦洪栅，以防止脏物进入输水洞。进水分两层闸门，闸门为5m×5m的方形闸门。第一层高程398m至高程403m，第二层高程405m至高程410m。洞内采用钢筋混凝土结构，设有止水，并设1m深的沉沙池。底板厚3m，防滑齿1m厚。引

水利水电工程专业前沿讲座学习报告

水洞全长538m，引水洞分三部分，引水主洞长291m，供水支洞247m，发电支洞78m。发电洞采用压力钢管，10m左右又分叉输向两个发电机组。输水洞采用外包钢筋。引水洞前期用于导流，后期用于供水。根据围岩的破碎程度，洞径和衬砌不同。

2类围岩采用4.6m洞径，衬砌30cm厚；3类围岩采用5m洞径，衬砌40cm厚依次类推。该建筑物采用二级钢筋。4.电站厂房

采用混合式电站厂房。装机2台，单机容量1MW，总装机容量2MW。3.2 东宁县东升水电站 3.2 东宁县东升水电站

2012年6月23日我们来到黑龙江省东宁县，对东升水电站进行参观与学习。黄睿的生产实习报告 6 通过简单实地参观学习，对东升水电站有了大致的了解。3.2.1 工程概况

东宁东升水电站项目由大唐黑龙江发电有限公司开发，是绥芬河干流河段水能梯级开发一期工程，位于东宁县东宁镇镇西绥芬河干流上游约20公里处。东升水电站工程总投资6.15亿元，安装4台单机容量8000千瓦和1台单机容量1000千瓦的发电机组，总装机3.3万千瓦，水库总库容5016万立方米，坝体采用埋石砼重力坝，引水隧洞长3481米，年发电量为8372万千瓦时，是一座集发电、城市供水、防汛灌溉、改善生态、养殖、旅游、防火等功能为一体的综合性大型水利工程。坝址控制流域面积为8176Km2，相应库容为6733×104m3。正常蓄水位为156m，相应库容为4300×104m3。调洪库容为3740×104m3，占总库容的51.5%。死水位为149m，相应库容为830×104m3，占总库容的12.3%。

东升水电站建成后，既能发电、防洪、灌溉，更重要的是，又能解决困扰多年的东宁城区居民饮水问题，而且能够提高绥芬河下游的防洪能力，有效抵御洪涝灾害，还可以改善生态环境，发展旅游产业，创造良好的经济效益和社会效益。

流经东宁县全境的绥芬河是我省四大水系之一，也是流经中俄两国的国际河流，全长443公里，在

东宁县境内流径160公里，流域面积7208平方公里，水量充沛，年平均径流量 黄睿的生产实习报告 7 13.3亿立方米，年平均流速为38.9立方米/秒。绥芬河属山区性河流，峡谷众多，落差大，水流急，水能资源丰富，非常适合水电开发。实习感受

实习是大学里必不可少的一项内容，作为学生，只是一味获取知识而没有真正实践是远远不够的。尤其是对于对实践经验要求比较高的工科学生来说，这次实习的机会是非常宝贵和有意义的。这次实习使得我对生产环境更加熟悉，不单靠自己凭空想象建筑物的形态而是实地的见到了这些正在建设的水利工程枢纽，使得这些建筑物的特点通过书本和实地观察深深地映入脑海，也对最新的施工工艺有了一定的了解。这次实习不但巩固了课堂知识，弥补了自己对基本理论和专业知识的不足，也让我学习到了很多课本上不能学到的知识，开阔了眼界，明确了未来工作的方向和工作任务。让我在今后的学习中更容易抓住重点，学好专业知识。

水利水电是国民经济和社会发展的基础产业。水利工程中面临的各种问题是对所有水利水电工作者包括我在内的一个又一个挑战。为了能够迎接这些挑战，我更应该认真学好知识，不断完善自己，为以后的实践工作做好准备。尤其是在听完王向东老前辈的专题讲座之后，水利水电工程专业前沿讲座学习报告

学科前沿讲座 心得 篇4

郝倚天 2011021142

报告人：电子工程学院 张福贵老师 地点：1104 时间：2014年12月1日（星期一）14:00 本次讲座，张老师首先介绍了气象雷达的发展历史，接着介绍了相控阵雷达的相关情况，最后详细介绍了数字信号处理在气象雷达中的应用。

一、气象雷达发展概况

美国在80年代初开始研制全相干脉冲多原普勒天气雷达，1988年开始批量生产，并由此组成的美国下一代天气雷达网(NEXRAD)作为美国气象现代化的重要组成部分开始实施。WSR-88D多普勒天气雷达不仅提高了探测能力，还具备了获取风场信息的功能，并提供了丰富的监测和预警产品。2000年NEXRAD业务布网完成，包括了158部业务雷达，分布在美国本土以及近海和岛屿，雷达间的最大距离为250海里。NEXRAD网的布设，大大提高了对灾害性天气，尤其是暴雨的预报能力，对龙卷形成前奏-中尺度气旋和机场附近的下击暴流的识别具有特殊的能力。上世纪末，美国开始NEXRAD Open System的改进工作，重点在双线偏振技术的引入和数据网络结构的改进。计划在2010年完成WSR-88D雷达的双线偏振雷达改造。

加拿大自1998起的6年时间内完成了“国家多普勒雷达计划”，主要沿人口密集、灾害性天气频发并造成巨大灾害的海岸线布设了30部多普勒雷达，其中11部多普勒雷达是完全新建的，其余19部则是原有的常规雷达翻建成具有多普勒雷达功能的。雷达的有效探测距离为240 km，多普勒模式下为120 km。目前加拿大正在进行将多普勒模式下的作用距离加大到240 km的技术开发。雷达网的建成，使得对龙卷的预报从几乎不可能到提前15~20 min，对风暴位置和雨雪量级做出了比以前更为准确的预报。欧洲国家由于国土紧密相连，采取联合方式建立雷达网，使雷达探测资料在天气预报中得到充分利用。从1970年代后期，欧盟COST-72(Cooperative in Science and Technology Project 72)项目开始实施并持续了6年，至1980年代中后期的COST-76项目，欧洲形成了世界上两大雷达网之一，共有130多部雷达，其中一半具有多普勒雷达能力，并建立了风廓线雷达网，进行欧洲大面积降水监测和风廓线观测。COST717项目的主要目的是对先进的雷达信息进行评估、演示和记录，如将径向速度、垂直风廓线、反射率、估算出的降水等作为参数，对数值天气预报和水文模式进行评估。

二、相控阵天气雷达

相控阵多普勒天气雷达，主要优势是可以提高获取资料的时间分辨率、进一步提高探测能力。一般雷达均基于机械扫描体制，这种扫描方法一般在6 min内完成14层的扫描，对于快速变化的中小尺度天气过程如冰雹、龙卷、微下击暴流、风切变等过程，用这种传统的方法很难同时满足高时空分辨探测天气过程三维结构和发展演变的需求。

相控阵天气雷达快速而精确地转换波束的能力使该雷达能够在1 min内完成全空域的扫描，同时获取大量的气象信息。所采用的阵列天线是由大量相同的辐射单元组成的孔径，每个单元在相位和幅度上是独立控制的，能得到精确可预测的辐射方向图和波束指向。若干个固态发射机通过功分网络将能量分配到每个天线单元，移相网络又控制每个天线单元的初相位，通过大量独立的天线单元将能量辐射出去并在空间进行功率合成。接收时，各天线单元将接收到的目标回波信号进行相位相加进入接收机。回波信号经接收机放大、滤波后进入信号处理机进行多种模式的信号处理。对信号处理机提取的气象数据进行二次处理得到气象预报需要的气象要素资料。相控阵天气雷达具有常规天气雷达所不具有的许多优点：可以实现跳跃式电扫描波束和天线方向图形状的自适应控制，从而实现多功能探测能力；可充分地将雷达时间和能量资源应用于微弱目标探测能力、目标数据率、分辨率、精度等等技术性能上，因而具有能对付多目标、机动性强、反应时间短、功能多、数据率高、抗干扰能力强、可靠性高等特点。相控阵雷达跟踪孤立的目标是成熟的，但相控阵天气雷达对分布体目标的强度场和速度场的探测能力有待研究；即使是技术上可行，相控阵天气雷达的阵面天线造价十分昂贵，近期在发展中国家难以实现业务化和组网。

三、数字信号处理的应用

雷达信号处理则是为完成雷达数字信号检测和信息提取功能所采取的实施手段。物体的反射回波是微弱的高频信号,经过变频、放大和滤波等处理变成具有一定强度的模拟信号（时间上连续，幅度上可为任意实数值）。数字处理须采用模拟-数字转换器,把模拟信号转换成为数字信号（时间上离散，幅度上分层），然后进行各种运算和处理。早期的雷达信号处理，几乎全部是模拟的。50年代出现利用计算机进行信号处理的雷达系统。这是雷达数字信号处理的开端，功能还仅限于自动检测。

同模拟信号处理相比，采用数字信号处理的优点是：①把许多功能综合设计在一部处理机中，可以根据外来指令或预先编好的程序灵活地选择和组合使用。②精度仅与字长有关，不像模拟处理那样，性能与使用人员的调整有关，因此性能稳定可靠。③有利于高速大规模集成电路的应用，从而可使信号处理机的重量减轻和体积缩小。同其他领域的数字信号处理相比，雷达数字信号处理的特点是信号带宽大,因而采样率高,并且实时输出。因此，单位时间内的处理量（或称吞吐率、解题率）极大。

数字转换器把模拟视频信号转换成数字信号,从原理上可分为三个步骤，即采样、保持和分层。在脉冲雷达中，数字信号处理可划分为周期内处理和隔周期处理两大部分。周期内处理是指对一个周期之内的回波脉冲进行匹配或最佳滤波处理，使单个脉冲的信-噪比达到最大;隔周期处理是指对多个周期中回波脉冲串的复包络进行匹配或最佳滤波处理，使整个脉冲串中某时刻的信－噪比达到最大。对于周期内处理，采样周期应小于或等于测时延（距离）的分辨单元。对于隔周期处理，采样周期可以长达一个重复周期。

数字信号处理可分为四类，即线性非时变、线性时变、非线性非时变和非线性时变。在理论上最容易解决的是线性非时变型的处理。这一类型的模拟处理用线性常系数微分方程描述，从而可以用傅里叶级数或傅里叶变换求解。同样，这一类型的数字处理可以采用线性常系数差分方程描述,从而可以用Z变换或离散傅里叶变换求解。

采用状态变量法解决线性时变型数字处理的分析问题效果较好。这种方法尤其适用于利用电子计算机进行仿真分析。关于含有非线性性质的数字处理，只能对特定问题进行计算机仿真计算，而不能应用叠加原理。

前沿讲座总结 篇5

机电硕1205班姓名：徐海滨学号：12121357专业：车辆工程

参加的各类前沿讲座及次数：

“与大师面对面”名师讲坛、院士校园行、学术沙龙、软件应用、职业生涯规划、安全教育、心里健康教育，科研课题研究规划。

转眼间，进入研究生阶段的学习已经有一年时间。能进入学术氛围浓烈的北京交通大学学习，我感觉很荣幸和幸运。在研一的两个学期中，学校举办了各种各样的处在学术、科研前沿的讲座，有幸聆听各个研究领域专家、老师、学长的讲座。在这个过程中，我感觉到了自己各方面素质的提升。

2012年10月19日我听了沈卫明老师的“与大师面对面”名师讲坛，2012年9月23日我参加了翁宇庆院士的“轨道交通制造业发展前沿讲座”，沈大师和翁院士对学术的那种痴迷和认真的态度令我印象深刻，也使我触动很深；作为已经成就自己的学术的科研领域前沿专家，他们年近花甲还在不断努力探究科研，想想自己对待科研的态度，心中不免产生羞愧之情。2012年10月21日，我参加了我们班里组织的前沿讲座，赵方伟、徐宁、刘业博三位博士，对自己所研究的领域给我们做出了详细的讲解，使我对车辆工程领域有了进一步了解。学长亲切细致的讲解让我对自己的研究生期间的学习、生活有了一个较为明晰的计划。2012年11月17日，我参加了温庆丰、杨天夫讲解的关于科研课题研究规划的讲座，两位学长以其自身的亲身经历详尽地给我们分析了研究生阶段该怎么做科研，让我对研究生期间的学习和科研有了自己的规划。2012年9月25日和2012年11月6日，我分别参加了保卫处老师安全教育培训、校医院介绍公费医疗和医疗保险等有关情况的讲座和孙大强老师讲解的硕士研究生心里定位与心理自我调试的讲座，这两个讲座使我了解了研究生期间的身体和心理的健康问题。2012年11月5日和2012年12月6日，我又分别参加了上海世纪仿真技术有限公司陈志涌讲的MEDINA软件应用与推广和李玉峰讲解的PIU和PLIF光学诊断技术的讲座，这两个讲座使我对研究生期间能用到的软件有了一个认知和了解。2012年12月14日，我参加了张雅文和姚伟君讲解的机电研究生求职攻略，通过这个讲座，我对以后即将毕业找工作时会遇到的问题和解决技巧有了一个充分认识。

总之，在聆听了学校、学院组织的这些讲座后，我收获颇多。通过这些讲座，我跟很多在专业领域知名的专家、教授、学者有了近距离的接触。在这同时，我也看到了自身对于科研钻研的不够深入，不够努力。在今后的科研、生活中，我会更加严格地要求自己，不断地以各位专家的事迹来激励自己，不断改正和克服自身的缺点与不足，力求在今后的科研乃至整个人生取得不断进步。

汇报人：徐海滨

通信学科前沿讲座 篇6

摘要：简要回顾各位老师的讲座内容，做出自己的心得体会，并论述雷达信号处理。

关键词： 心得体会，雷达信号处理

1.引言

通过这七周的通信学科前沿讲座的学习，我对通信这个学科有了一个新的认识，逐渐形成了自己新的看法与见解，特别是对雷达信号处理有了更加深刻的了解。也明白了作为通信专业研究生应该掌握的知识和技能。

2.心得与体会

以前去上课总是后多或少的带着应付与应试的态度，然而毕竟自己对通信有着发自内心的热爱与非常浓厚的兴趣，去上这门课的时候，心中特别的期待，对老师即将讲到的学科前沿技术非常的好奇。老师对专业前沿和核心技术的讲授也果真没有让我失望，唯一的遗憾是这门课的周期太短，有种意犹未尽的感觉，这些优秀的老师的一言一行已深深印入我的脑海。他们，邵老师,刘老师，黄老师，陈老师，全老师，谢老师，赵老师......在每次短短的两小节课中，我都被他们研究的那些专业技术深深的吸引着。虽然以我现在的水平还不能弄懂，但我却看到了我们专业的一片大好的未来。这对我来说是一个非常强大的动力，同时这些不易弄懂的技术也给了我不小的压力，但我毫不畏惧，我会在老师正确的引导下努力的探索与学习。

由于时间限制和我们有限的知识水平，老师都只能为我们勾勒出通信专业的轮廓，他们耐心地为我们介绍了他们的研究方向和研究内容，简单地向我们描述了这些研究将来的发展前景与实际意义。总的来说，也许理论逻辑上的很专业的知识我们没有学到多少，但老师们利用这不到两个小时的时间，就基本上将一个新的技术潮流在我们脑中呈现出来，使我们这些只能在学校死啃书本的学生有机会了解与现实生活有直接联系的科学研究，使我们对一些现实生活中普通人难以琢磨的高科技有了初步的了解，心中也有了一点点谱，同时也增加了一点自信，感觉这些高科技也没有那么神秘，自己通过努力的学习也能实现这些。

各位老师不仅在学术领域给我们打开了新的窗户，使我们豁然开朗，令我最有感触的是他们为我们这帮还未进入社会的书生介绍了他们在工作科研中切身的经验与心得。例如说邵玉斌老师，他不仅为我们介绍了一些专业上的技术，同时，为我们这些刚入学的研究生讲述了一些毕业研究生需要具备的专业技能与专业知识，他苦口婆心烦人教导我们该努力的方向，甚至对一些还是不太明白的学生介绍了一些该阅读的书籍。针对大家制订了一个笼统的学习计划，细致到一天学习几个小时的专业课，记多少单词，学多长时间英语等等。邵老师的这份细致与对学生的关怀深深的打动了我，我想其他学生也深受教导，因为我看见不止一个同学在这之后拿了一本邵老师推荐的《傲慢与偏见》在细细品读。还有刘云老师他让咱们真实的见证了知识的力量，他把他从大学到现在的经历一一展现给大家，介绍他的奋斗史，让大家直呼精彩。他在现实的角度给我们介绍了马云的敛财之道，作出了很精辟的点评。最后，他说了一句让大家感受深刻的话：如果你很聪明那你应该去寻找一切省钱的方法，如果你聪明绝顶你应该把这门课和社会联系起来。

最令我感兴趣的学科前沿技术是刘老师和谢老师给咱们介绍的雷达信号方面的知识，下面，我陈述一下听完讲座和查阅相关资料后，自己对这方面的一些了解。

3.雷达信号处理

雷达信号处理是为完成雷达数字信号检测和信息提取功能所采取的实施手段。物体的反射回波是微弱的高频信号,经过变频、放大和滤波等处理变成具有一定强度的模拟信号（时间上连续，幅度上可为任意实数值）。数字处理须采用模拟-数字转换器,把模拟信号转换成为数字信号（时间上离散，幅度上分层），然后进行各种运算和处理

【1】

。早期的雷达信号处理，几乎全部是模拟的。50年代出现利用计算机进行信号处理的雷达系统。这是雷达数字信号处理的开端，功能还仅限于自动检测。

同雷达的模拟信号处理相比，采用数字信号处理的优点是：①把许多功能综合设计在一部处理机中，可以根据外来指令或预先编好的程序灵活地选择和组合使用。②精度仅与字长有关，不像模拟处理那样，性能与使用人员的调整有关，因此性能稳定可靠。③有利于高速大规模集成电路的应用，从而可使信号处理机的重量减轻和体积缩小。同其他领域的数字信号处理相比，雷达数字信

【2】号处理的特点是信号带宽大,因而采样率高,并且实时输出。因此，单位时间内的处理量（或称吞吐率、解题率）极大。数字转换器把模拟视频信号转换成数字信号,从原理上可分为三个步骤，即采样、保持和分层。

在脉冲雷达中，数字信号处理可划分为周期内处理和隔周期处理两大部分。周期内处理是指对一个周期之内的回波脉冲进行匹配或最佳滤波处理，使单个脉冲的信-噪比达到最大;隔周期处理是指对多个周期中回波脉冲串的复包络进行匹配或最佳滤波处理，使整个脉冲串中某时刻的信－噪比达到最大。对于周期内处理，采样周期应小于或等于测时延（距离）的分辨单元。对于隔周期处理，采样周期可以长达一个重复周期。

数字信号处理可分为四类，即线性非时变、线性时变、非线性非时变和非线性时变。在理论上最容易解决的是线性非时变型的处理。这一类型的模拟处理用线性常系数微分方程描述，从而可以用傅里叶级数或傅里叶变换求解。同样，这一类型的数字处理可以采用线性常系数差分方程描述,从

【3】而可以用Z变换或离散傅里叶变换求解。

采用状态变量法解决线性时变型数字处理的分析问题效果较好。这种方法尤其适用于利用电子计算机进行仿真分析。关于含有非线性性质的数字处理，只能对特定问题进行计算机仿真计算，而不能应用叠加原理。

雷达信号处理方法有两种，一种是信号依次进入而形成信号流，另一种是执行完一条指令再执行下一条指令，形成指令流。雷达中的数字信号处理机可采用这两种方法中的任一种，也可以兼用两种方法。一般来说，采样速度高而功能较简单者宜用前者；采样速度较低而功能复杂者则宜采用后者。

在处理中对数据结构有一定要求，位数会影响全机精度。为保持很高精度势必增加字长。为了不使字长过分增加，则须采取截尾或舍入的措施。这些措施等效于在系统中加入噪声。因此，为确保一定精度，系统运算字长应适当地大于输入数据的字长。过长的运算字长会导致机器结构庞大。

对处理机的硬件结构有一定要求特别重要的是数据和指令的存储方式。早期多采用移位寄存器控制方式，后来随机存取存储器方式得到更多的应用，现代雷达信号处理更多采用只读存储器程序固化的方式。

对指令语言也有一定要求。使用语言的级别越高(即面向任务),操作时越方便，即只需一个动作就可适应事先规定的一种场合；语言级别越低（即面向机器），操作时越灵活，即可临时编制程序执行多种不同的任务。

诚然，在雷达成像的研究中还有数不清的难题需要攻克，雷达成像这一研究领域也面临着许多的问题需要解决。在学习图像处理时我们不仅要掌握一维信号处理的基本知识，也要掌握二维或者高维信号处理的知识。其次，图像处理是计算机视觉和视频处理的基础，所以必须掌握图像处理的基本知识。4.结语

听完讲座，我感到压力重大，即使是雷达信号处理一个方面的技术，也还有很多方面值得拓展和探索。同时，这也给了我很大的动力，作为研究生，研究是我们主要的工作，想要取得满意的结果和优异的成绩，我们所要做的就是倍加努力，汲取现有的知识，在新的领域开拓新的研究道路，积极探索，永不止步。

参考文献

【1】（美）理查兹（Ricnards,M.A.）邢孟道 《雷达信号处理基础》 电子工业出版社 2008-6-1

学科前沿讲座学习心得 篇7

1201100416 王海珊

一、学有所感

大学里开设的课程总是异彩纷呈，可以无限地满足我们学生求知欲和好奇心，似乎无论我们对哪一方面感兴趣，总可以在琳琅满目的课程条目中找到自己的归宿。然而，本学期我院开设的学科前沿讲座，却在众多的课程中独领风骚，展现出了其独特的魅力，其专业性、尖端性，在学术领域给我们打开了新的窗户，使我们眼前一亮。

学科前沿是指某一学科中最能代表该学科发展趋势制约该学科当前发展的关键性科学问题、难题及相应的学说。在短短八周的时间里，我们有幸参加学习了外国语学院英语方面8位最优秀的老师的讲座。一周一位老师，一百三十五分钟，一个领域；三节课，一项前沿研究„„无疑全是精华中的萃取，而对于我们学生而言，则更是一场知识盛宴，带给我们完全优于课本，来自时代尖端的知识风暴。下面我将就自己这八周的所学，谈谈自己我简单的想法。

二、学有所得

在这八次精彩纷呈的讲座中，给我留下最深刻的印象就是顾琦一老师关于语言习得的讲座了，其中关于婴儿语言能力的知识，更是让我耳目一新，记忆深刻。

婴儿有能力分辨人类能够发出的一切声音。换言之，他们是有能力说任何语言的。加拿大的研究者发现：小至四个月大的小孩就已经可以通过注视说话者的视觉线索来区分两种不同的语言,但这种能力会随着时间的增加而减弱。婴儿甚至拥有比成人更强的声音语言识别能力，他们可以区分电话中任意两种世界语言的声音。在不用听到一个单词的情况下，一个四个月大的小孩就可以通过注视说话者面部动作的改变，轻而易举地意识到说话者使用了另外一种语言，例如嘴形、特殊的习惯，像因说话方式而异的头摆动的频率。

婴幼儿出生时具有天生的通过视觉来辨识语言的能力，但随着时间和年龄的增加，如果他们仅仅处于某一种语言环境中，这种能力将减弱。如果他们反复听到的只是当地语言，那么，他们很快就学会辨认这种语言的声音。小孩子渐渐长大，他们将调整并适应对常用语言的理解，同时丧失理解和区别其他语言的能力。他们停止识别他们所不需要的，并且加强识别他们所需要的。婴幼儿辨别非母语的细微声音的能力也存在同样的减弱现象。在这个充满声音的世界中，婴儿能从各种声音中分出说话的声音，甚至还能识别自己的母语和其他语言。但到了10个月大，这种奇异的能力就会消失不见。这与我们大脑内部的神经网络连接是有很大关系的。

儿童的学习不仅是大脑机能的发育，它还与大脑内部的神经网络连接关系的转变息息相关。一个新生儿拥有和成人同样多的神经细胞，但是这些神经细胞之间的联系却并不紧密。经过学习和实践经历，神经细胞之间的联系会变得逐步复杂。儿童在三岁的时候，大脑中所拥有的神经细胞可以达到成年人的两倍，这种水平一直维持到9到10岁，之后人体将会对它们进行一次“修剪”。虽然这些“修剪”对我们智力的发展至关重要，但是科学家推测，在这个过程中我们会丢失某些东西。这些丢失的东西，可能是人在童年时期拥有千奇百怪的浪漫幻想的原因。如果我们现在拥有两倍的脑神经细胞连接，那么我们的感知将变得十分敏感：我们可能发现沙子中的一个世界，抑或是一朵花中的一个天堂？但是儿童的浪漫幻想与科学推理并非水火不容，科学家和诗人所拥有的好奇心、感知世界的热情，都是儿童大脑中不可或缺的组成部分。

三、学有所思

由于时间短暂，介绍大量的专业的知识是不太现实的。老师们讲座的过程中都考虑到了时间限制以及我们有限的知识水平，从大处着眼，为我们大概介绍他们研究方向和内容，同时还会简单向我们介绍这些研究将来的实际意义，以及和英语专业的联系。总的来说，也许我们无法学到很多理论上、逻辑上的很专业的知识，但老师们利用不到两小时的时间，就基本上将一个新的领域在我们的脑海中勾勒了出来，使我们这些死啃书本的孩子也有机会现实了一把，真正了解到与百姓的生活有直接联系的科学研究。各位老师不仅在学术领域给我们打开了新的窗户，使我们眼前一亮，也为我们介绍他们在工作学习中切身的体会及经验，提前向我们预警就业道路及工作生涯可能遇到的问题。

行业发展前沿讲座 篇8

——Evolution of Aviation Propulsion System

本次讲座由上海交通大学致远讲席王安正教授为我们讲解，主要为我们介绍和讲解航空发动机方面的知识，使我们了解航空发动机的重要性，以及我国航空发动机的发展现状及面临的挑战等内容。

首先介绍了航空发动机的重要性。航空发动机是为航空器提供所需动力的发送机，它直接影响航空器的性能、可靠性及经济性，也是一个国家科技、工业和国防实力的重要体现。航空发动机是确定航空器的飞行速度、飞行高度、机动性、航程、有效载荷的关键因素，直接影响军用飞机作战能力和出勤率，从而影响国防安全。由于现代航空发动机的研究与发展涉及到航空动力学、燃烧学、传热学、材料工程、计算机技术等几十种科学与专业，航空发动机的研究非常困难，决定了航空发动机的重要性。

其次是我国航空发动机的发展现状。近年来我国为弥补航空发动机的短板，加大投入自主研发国产发动机，目前我国已研制出“太行”发动机（涡扇10系列发动机），是国产第三代大型军用航空涡轮风扇发动机，主要用于装备中国第三代高性能歼-10战斗机。现阶段正研制WS-15（涡扇15“峨眉”涡扇发动机），是为我国第四代重型/中型战斗机而研制的小涵道比推力矢量涡扇发动机。但我国的航空发动机的发展水平仍与美俄等国家存在一定的差距，而且目前我国新型战斗机使用的仍然是俄国的发动机，制约了我国战斗机的发展，所以我国航空发动机水平已经严重影响军用作战飞机综合性能的提高。在民用航空发动机的研制生产方面，我国的处境也是很不利的，在干线、支线民用航空飞机上，采用国产发动机的比例非常小。因此我国仍需加快研究发动机的步伐，缩短与欧美国家差距。

次之是航空发动机的核心技术。航空发动机的核心技术主要是材料、加工工艺和精度等技术。航空发动机对材料的要求可以用苛刻来概括。某种发动机的压气机转子叶片长七厘米，但工作时高速运转，所需的向心力相当于几吨的重力，此外还要承受气体的反作用力。有些部件要承受极高的温度，还要保持极高的机械性能，保证机件充分的润滑等。这些都不是能轻易做到的。如果工艺不够好，高速旋转的转子不是太平衡，就会产生相当大的振动，影响设备的性能和寿命。这只是一小部分，其他部分要求更高。加工工艺的精良与否也决定了生产出来的零件的好坏，而一个小的零件都会影响到发动机的性能，因此加工工艺也是重要的技术。然后王安正教授讲述了我国在航空发动机什么方面比较落后。“心脏病”的问题，一直是困扰中国航空工业发展的瓶颈。高性能航空动力装置研发有“三难”：设计难、加工组装难、材料难。航空发动机的零部件工作在高温、高压、高转速条件下，而且要有几千小时的工作寿命，达到很高的可靠性，这对设计、加工以及航空材料的要求非常高。中国航空发动机在上述三个领域都落后于世界先进水平。于在相当长一段时间内认识不到位，投入少，中国大多以仿制和授权生产为主，高性能发动机的工程经验非常少，发动机的研制也是“摸索着来”，在设计理论方面就落后于发达国家。而在加工制造方面，则受制于整个基础工业水平和缺乏高素质工人的限制，例如涡轮盘出现零点几毫米的安装误差，发动机的性能就会降低10%。

前沿物理讲座听后感 篇9

——从历史上三次产业革命看物理学与社会进步

（物理与机电工程学院 应用物理）

前言：物理学是一门探究一切物质的组成及其运动发展规律，同时揭示它们之间的联系和各种物理运动之间的关系的博大精深的学问。物理学是研究物质性质、运动规律及其相互作用的学科。物理学是自然科学的基础学科．又是一门带头学科。物理学是古老的科学，又是一门不断发展的科学。它向着研究物质世界的深度和广度进军，探索着物质世界及其运动的奥秘。物理学的进展密切关系着农业、工业等的发展，也同人类文明的进步息息相关。物理学是技术革命的先寻，已经为人类文明作出了巨大贡献。从电话的发明到当代互联网络实现的实时通信，从蒸汽机车的制造成功到磁悬浮列车的投入运行，从晶体管的发明到高速计算机技术的成熟等等，这些无不体现着物理学对人类文明与社会进步的贡献。

物理学对科学技术和生产力的发展起着最直接地推动作用，几次工业革命便是最好的验证。其都是由于物理学深刻地揭示了自然规律，构成了认识自然、改造自然的巨大力量，为科技发展提供了方法和技能。物理学正是通过推动着科学技术和生产力的发展，进而推动社会文明不断前进。近一个世纪以来，物理学又有了崭新的进展，带来相应的新技术革命。

一、蒸汽机的发明和牛顿力学的建立，导致了第一次工业革命

17世纪，牛顿完成了划时代的伟大巨著《自然哲学之数学原理》，其奠定了整个经典物理学的基础，并对其他自然科学的发展起了极大的推动作用。牛顿力学的建立使人类对自然界的认识跨进了划时代的新世界。经典物理学的思想方法、定量规律及实验基础，使科学技术的发展摆脱了当时多少还带有经验式的、工匠式的、思辨色彩的落后状态，加快了科学技术的发展步伐，为第一次工业革命大规模发明和使用机械打下了基础。世纪中期的英国资产阶级革命，推翻了英国的封建专制制度，建立了资产阶级和土地贵族联盟为基础的君主立宪制度，从而成为世界上第一个确立资产阶级政治统治的国家。资产阶级利用国家政权加速推行发展资本主义的政策和措施。英国通过圈地运动，聚集了大量劳动力，同时也扩大了英国的国内市场，以及多年的海外贸易和殖民扩张。但渐渐地，英国的资本主义生产大发展，采矿业，航海业甚至战争等的规模扩大都遇到了一定的困难。相同的是，它们都涉到动力机问题。从17世纪初已经有很多人着手这方面的工作，但都没取得重大进展。直到1698年，英国的赛维利（Thomas Savery,1650~1715）才研制成功实用的蒸汽水泵。1705年，英国的纽可门（Thomas Newcoman,1663~1729），发明了第一台蒸汽推动活塞工作的抽水机。瓦特（James Watt,1736~1819）对蒸汽机的改革

取得了历史性的突破。1765年，他把蒸汽的冷凝过程安排在汽缸外进行，实现了汽缸的恒温。这是对原始蒸汽机的关键改革。蒸汽机的研制是以力学和热学为基础的。那时，对温度计、量热学（比热、潜热）、热传导及热的本质的研究等都取得了重大发展。瓦特在改革蒸汽机的过程中，就得到布莱克（J.Black,1728~1799）的理论指导。因此，科恩（M.H.Cohen）指出：“我们的制造厂不再被交给无知的工作者；相反，在他们中的大多数人中，有非常有知识的人，有受到良好教育的物理学家们，为了促进有用技艺的进步，我们必须指望他们”。

蒸汽机的历史意义，无论怎样夸大也不为过。它成功解决了工业化发展中的动力问题，成为大工业普遍应用的发动机，它提供了治理和利用热能、为机械供给推动力的手段，结束了人类对畜力、风力和水力的由来已久的依赖。蒸汽机在火车机车和轮船上的应用，不仅大幅提高了货运速度和数量，降低了成本，更在时间、空间和商品化的概念上引起了一场革命，极大地扩大了世界贸易版图。

蒸汽技术革命引起了社会的全面变革，带来了社会生产力的极大飞跃，使产业结构发生了巨大变化，机械制造业和加工业取代了农牧业而成为产业结构中核心支柱产业。

牛顿力学和蒸汽机的发明，使人类进入了机械化时代。

二、电磁理论的发现和建立, 使人类进入了电气化时代

第二次工业革命发生在十九世纪下半叶，它以电磁理论的建立和发展，电气技术开发和应用为基础，极大促进了社会生产力的发展，引起了社会经济结构和生产结构的巨大变革。同时，电磁场理论的发展拓展了科学研究领域，带动了一些新兴学科和相关交叉学科的发展。

在第一次工业革命时期，许多技术发明都来源于工匠的实践经验，科学和技术尚未真正结合。1870年以后，所有工业都受到科学的影响。科学与技术未能真正结合使得社会经济发展受到很大障碍，生产力的发着迫切要求科学与技术真正结合，要求自然科学突破性进展并迅速转化为技术。

历史上第一个对电磁现象进行系统研究的是英国的吉尔伯特，但其研究停留于现象层面。此后一百多年，电和磁的研究非常缓慢。18 世纪，美国的富兰克林证明了电的同一性，还定义了正负电荷，提出了电荷守恒定律。法国科学家库仑借助扭秤实验得到了静电作用的平方反比定律。1820年，丹麦的奥斯特发现了电流的磁效应，首次得出了电磁统一的思想。不久，法国的安培提出了电流相互作用的安培定律，为电动力学的创立作了开创性的工作。后来，英国的法拉弟通过10年的努力，终于在1831年发现了电磁感应现象，并在实验的基础上创建了力线思想和场的概念，为麦克斯韦电磁场理论奠定了重要的理论基础和实验基

础。麦克斯韦于1873年建立了经典电磁理论方程组——麦克斯韦方程组。其中，麦克斯韦提出了“涡旋电场”和“位移电流”假说，预言了电磁波的存在，算出了电磁波的传播速度，从理论上证明了光是一种电磁波。电磁理论发展到了一个辉煌的时期。10年后，德国的赫兹在实验室实现了电磁波的发送和接收规律，还证明了电磁波的一系列光学性质，为麦克斯韦理论的确立给出了权威性的证明。这样就实现了物理学的第三次大综合即电、磁、光的综合。

电磁感应现象的发现奠定了电力工业最重要的基础；对电磁波运动规律的研究也是电讯技术发展所不可缺少的。19世纪80年代，欧洲各国的物理学家相继发明了交流发电机、变压器、交流感应电动机和输电系统。这些研究和发明, 为建造大容量电机，获得强大电力提供了技术上的可能性；实验室里成功的技术开发，引发了电力技术的广泛应用，导致第二次工业革命。在电力革命的过程中，电磁场理论规定着革命的方向，指导着电力系统技术体系的建立。事实再一次证实了科学包括物理学对生产力发展的先导作用。科学技术的发展突飞猛进，各种新技术、新发明层出不穷，并被迅速应用于工业生产，大大促进了经济的发展。第二次工业革命以电力的广泛应用为显著特点，把人类带入了电气时代。生产力的迅猛发展改变着社会结构和世界形势，资产阶级掌握了先进的生产力，实力日益壮大，开始确立对世界的统治。企业的规模也越来越大，生产和资本的集中促成了垄断组织的形成。

事实再一次证实了科学包括物理学对生产力发展的先导作用。

三、量子理论与信息技术革命

信息革命始于20世纪40年代，以计算机问世为标志，目前方兴未艾。从1904年发明二极管起，到1946年世界上第一台电子管计算机研制成功止，是信息技术史上的“电子管时期”。1947年随着半导体晶体管问世，信息技术史进入了“晶体管时期”。此后，集成电路的发明，打破了电路与元件分离的传统观念，使电子设备微形化。经过大规模集成电路阶段后，超大规模集成电路又在迅猛发展。而计算机就是由这些物理元件组成的信息处理工具。

电子和信息技术具有物理基础。首先是1925年~1926年量子力学的建立。1926年费米—狄拉克统计法的提出，得知固体中的电子服从泡利原理。1927年Bloch理论的建立，得知理想晶格中无电子散射。1928年Sommerfeld提出能带的猜想。1929年Peiels提出禁带、空穴的猜想；Wlson和Bloch从理论上解释了导体、绝缘体和半导体的性质和区别；Mott和Jones用电子轰击、X射线发射和吸收等方法验证了能带理论；Bethe提出费米面的概念；Landau提出费米面可测量。1947年Bardeen，Shockley，Brattain发明晶体管。1957年Pippard测量了第一个费米面(铜的)；而后，剑桥学派建立费米面编目。1962年制成集成

电路（IC）。70年代中后期，制成大规模集成电路（LIC）；制成超大规模集成电路（VLIC）；集成度以每10年一千倍的速度增长;巨型机的向量运算超过每秒亿次；微机进入家庭。80年代以后智能计算机、光学计算机和量子计算机的研制取得一定成果，巨型机的运算速度已达数万亿次；网络时代随即到来，新物理技术，如光纤的应用，掀起了信息技术革命的又一次高潮。

第三次工业科技革命是人类文明史上继蒸汽技术革命和电力技术革命之后科技领域里的又一次重大飞跃。它以原子能、电子计算机和空间技术的广泛应用为主要标志，涉及信息技术、新能源技术、新材料技术、生物技术、空间技术和海洋技术等诸多领域的一场信息控制技术革命。这次科技革命不仅极大地推动了人类社会经济、政治、文化领域的变革，而且也影响了人类生活方式和思维方式，使人类社会生活和人的现代化向更高境界发展。正是从这个意义上讲，第三次科技革命是迄今为止人类历史上规模最大、影响最为深远的一次科技革命，是人类文明史上不容忽视的一个重大事件。

四、总结

历史上的三次产业革命使得我们整个世界发生了翻天覆地的变化，社会进步，生活方便，经济腾飞，政治完善等等，都是它的硕果，这三次产业革命所带来的影响是不可估量的。

当今时代，物理学前沿领域的重大成就又将会引领着人类文明进入一片新天地，物理学的不断进步必将对社会的发展和人类生活的改善产生不可估量的影响。