应用技术的发展

应用技术的发展（共12篇）

应用技术的发展 篇1

1 电气技术的应用

1.1 电能生产

电能生产也就是发电, 它是电气技术应用的起点, 解决电源的问题。发电是能量的一种转化形式。1832年法国人毕克西发明了手摇直流发电机, 1875年法国巴黎建成世界上第一座发电厂, 从此拉开了大规模电能生产的序幕。目前, 电能生产的主要形式有火电、水电、核电、风电、地热发电和太阳能发电等。火电是以煤炭、石油、天然气作为燃料发电的形式, 一般通过燃烧加热锅炉产生蒸汽, 再驱动汽轮发电机组发电。水电则是利用水位势能, 驱动水轮发电机组发电。

1.2 电能输送

电能输送是指将发电厂生产的电能通过输电网输送到另一处。输电网就是许多个发电厂 (即电源) 和许多个供电点 (即用电区域) 连接而成的网络体系。输电前在发电厂都要将电压升高以后输送, 因为这样可以减少输送过程中的电能损耗。到达输电网另一处再经过降压供用户使用。采用输电线路输送电能既解决了发电厂与用户之间的距离问题, 而且输电线路联成网络有利于电能的合理分配, 提高了供电的经济性和可靠性。目前, 我国已建成并应用了1000k V的特高压交流输电线路及800k V特高压直流输电线路。

1.3 电能分配

电能分配是指电能经配电网向用户供电的形式, 也就是接受输电网电能, 再逐级分配或就地消费电能。

1.4 电能使用

电能使用是电能生产的终极目的, 也是电气技术研究的主要目标。电能最早的应用领域是照明和通讯, 之后扩展到电镀、电动力, 并迅速应用到工业生产与人类经济生活的各个领域[1]。照明技术经历了火把、动植物油灯、蜡烛到煤气灯的漫长历史, 但都离不开火, 直到电的应用才改变了这一切。1807年英国人戴维斯首先制成了碳极度弧光灯, 但真正实用的电照明来自爱迪生1879年发明的碳丝白炽灯, 后来随着照明技术的发展, 荧光灯、卤钨灯等相继投入使用。通信领域过去主要依靠烽火狼烟、信鸽等方式进行远距离的信息传递, 电报、电话的发明使电气技术在通信领域获得广泛应用, 如今移动电话已经极度普及, 这是电气技术在该领域成功应用最好的例子。电动机的使用是电气技术应用中最普通、又是最具划时代意义的事件, 从1899年美国一家棉花加工厂首先实现电气化到1909年这10年时间里, 电动机产量增长了216%, 而工业领域电动机使用量剧增584%, 所有新建工厂都采用了电动机作为驱动力。电力除了作为动力, 电镀、电焊、电加热、电加工 (如电火花加工) 等也广泛应用于工业领域。

电气技术广泛应用与其具有以下优势分不开的: (1) 电方便远距离输送, 具有清洁、安全和经济的特点; (2) 电能很容易与其他能量进行相互转化, 如机械能、光能、热能、化学能等; (3) 电也很容易应用各种控制技术, 实现各种控制功能和自动化目标, 实际上采用其他能源如压缩空气作为动力, 其自动控制也离不开电气技术。

2 电气技术的发展方向

2.1 向更节能、更环保方向发展

以照明技术来说, 采用发光效率更高、寿命更长、汞含量更低的灯具, 世界上许多国家和地区已经禁止生产和销售效率较低的白炽灯, 推荐采用节能的荧光灯, 如无极荧光灯、准分子光源 (ELS) 、微波硫灯等, 而固体光源 (LED) 则可能在未来20~30年获得普及。在能源使用上, 太阳能、风能、潮汐能、地热能、海洋能等可再生能源将获得更快发展。应用各种节电技术, 如火电厂采用热电联产技术 (CHP) , 使余热得到更有效的利用, 提高能源利用效率;再如热泵技术利用天然水源、地热可节省电能。建设智能电网不仅可以改善电力系统的稳定性, 提高电能质量, 而且更有利于节电, 因智能电网可以更方便地并入可再生能源, 利用电池储能系统可以优化能源使用方式, 节电效果显著。同时, 节电及采用可再生能源是遏制CO2排放最有效措施之一。

2.2 电气自动化程度和水平不断提高

电气自动化技术在科学技术的迅猛发展以及信息化时代的大背景下得到迅猛发展。引入电气自动化技术, 不仅可以摆脱工业生产人工操作的种种弊端, 而且开创了经济发展的新局面。电气自动化技术在电力系统中可以在以下几方面[2]获得改进和提高: (1) 运用电气自动化技术实施系统仿真, 可以实现稳态与暂态实验的结合, 提高实验准确度的同时获取更多的数据; (2) 通过电气自动化技术可以实现智能化服务, 帮助工作人员解决运行中的复杂疑难问题, 提高工作效率并且降低劳动强度; (3) 电气自动化技术用于配电网, 可提高配电网数字化、信息化和智能化水平, 降低配电网运行难度, 提升配电网乃至整个电力系统的运行效率, 因配电网是目前电力系统中相对薄弱的环节。未来, 电气自动化技术将会发挥更大的作用, 其进一步发展的趋势将是向计算机、多媒体等综合领域发展, “保护、控制、测量”将实现三位一体, 从而极大地提高系统运行效率。

3 结语

电气技术已经在人类生产与生活中发挥出了不可替代的巨大作用, 但电气技术的发展没有止境, 随着科技的不断创新和发展, 电气技术水平仍将会获得较大的提高。当前, 低碳和可持续发展是整个国民经济发展的主旋律, 电气技术可以在这方面发挥更积极的作用和贡献。

摘要：电气技术实际使用只有200年左右, 然而其发展速度可以用“突飞猛进”来形容, 电气技术已经彻底地改变人类生产与生活的方式, 未来仍将对人类文明产生巨大影响。鉴此, 本文对电气技术的应用和发展进行了分析和阐述。

关键词：电气技术,应用,发展

参考文献

[1]肖吉德, 符彩霞.电气技术发展回顾与展望[J].电气技术, 2010 (9) :44-47

[2]袁学明, 孙伟杰.浅谈电气自动化技术在电力系统中的应用[J].机电信息, 2013 (15) :113, 116

应用技术的发展 篇2

班级：2011级计科系计本班 姓名：何玲芳

摘要：重点解读了云计算这种新的网络应用模式的概念，阐述了

其实现的方式，分析了其在现阶段的优势，并对现有的云计算服务进行了简略的介绍。最后以实例阐述了云计算技术的应用。

关键字：云计算 网络 发展 应用

在计算机网络不断发展过程当中，总是能够提出一些新的概念让 我们目不暇接。在“网络”概念提出10余年后，又一个类似其改进版的新概念“云计算”被重新提了出来。

云计算是一种基于互联网的计算方式，通过这种方式，共享的软 硬件资源和信息可以按需求提供给计算机和其他设备。云是网络、互联网的一种比喻说法。过去在图中往往用云来表示电信网，后来也用来表示互联网和底层基础设施的抽象。云计算是继1980年代大型计算机到客户端-服务器的大转变之后的又一种巨变。用户不再需要了解“云”中基础设施的细节，不必具有相应的专业知识，也无需直接进行控制。云计算描述了一种基于互联网的新的IT服务增加、使用和交付模式，通常涉及通过互联网来提供动态易扩展而且经常是虚拟化的资源，它意味着计算能力也可作为一种商品通过互联网进行流通。

云计算是分布式处理，并行处理和网络计算的发展，或者说是这些计算机科学概念的商业实现。云计算的基本原理是：通过使计算机分布在大量的分布式计算机上，而非本地计算机或远程服务器中，企业数据中心的运行将更与互联网相似。这使得企业能够将资源切换到需要的应用上，根据需求访问计算机和存储系统。这就好比是从古老的单台发电机模式转向了电厂集中供电的模式，它意味着计算机能力也可以作为一种商品进行流通，就像煤气，水电一样，取用方便，费用低廉。最大的不同在于，它是通过互联网进行传输的。因此，在未来，只需要一台笔记本或者一个手机，就可以通过网络服务来实现我们需要的一切，甚至包括超级计算这样的任务，从这个角度而言，最终用户才是云计算的真正拥有者。云计算的应用包括这样的一种思想，把力量联合起来，给其中的每一个成员使用。对于云计算，李开复（原Google全球副总裁，中国区总裁）打了一个形象的比喻：钱庄。最早人们只是把钱放在枕头底下，后来有了钱庄，很安全，不过，兑现起来比较麻烦。现在发展到银行可以到任何一个网点取钱，甚至通过ATM，或者国外的渠道。“云计算”带来的这样一种变革——由谷歌，IBM这样的专业网络公司来搭建计算机存储，运算中心，用户通过一根网线借助浏览器就可以很方便的访问，把“云”作为资料存储以及应用服务的中心。

云计算的优势毫不保留的展现在世人面前，人们确实体会到了它的伟大与神奇。它的优势有：廉价，计算能力比以往的任何方式都强大，数据存储在云端，人们不用担心数据的丢失。IBM曾经表示，他们的管理使任何用户的数据都存储三份，当其中一份出现崩溃，丢失之类的问题后检测系统会自然的在另外一个地方再次复制一份。数据丢失对用户来说是个从来不用担心的问题。云计算的规模性可以使所有的资源充分共享，同步。在这方面苹果公司的同步功能无疑是令人印象深刻的。云计算对于数据的存储能力也是毋庸置疑的，仿佛人类世界的所有数据都不足以填满，事实也的确是这样，不然Google怎么会有那样宏伟的计划，对于普通用户而言，操作系统的兼容性不再是烦恼。在云端，无论用何种方式连接到数据，分享都是方便快捷的。

云计算是信息技术（IT）行业最新的发展潮流。它曾被描述为由若干新型现有技术带来一场技术变革。大量的云服务已经出现，这些服务是通过它自己的服务网站入口来提供，然后根据“按使用支付”的定价机制来向客户收取费用。云计算才刚刚兴起，许多系统仍处在概念验证阶段。文献研究发现，云计算研究分裂成两大方向：一方面，研究云的技术问题，如云架构，云存储，云安全，云标准化，并行计算，开源计算等等；另一方面，从企业和用户的角度看待云计算的含义，如云的商业化，云的商业模式等等。在云计算中，根据其服务集合所提供的服务类型，整个云计算服务集合被划分成4个层次：应用层，平台层，基础设施层和虚拟化层，这4个层每一层都对应着一个子服务集合：软件即服务，平台即服务，基础设施即服务，硬件即服务。在云计算服务体系结构中各层次与相关云产品对应。应用层对应SaaS软件即服务，如Google APPS,SoftWare+Services;平台层对应PaaS平台即服务，如IBMIT Factory，Google APPEngine，Force.com;基础设施层对应IaaS基础设施即服务，如Amazo Ec2,IBM Blue Cloud,Sun Grid;虚拟化层对应硬件即服务结合Paas提供硬件服务，包括服务器集群及硬件检测等服务。云计算的表现形式多种多样，简单的云计算在人们日常网络应用中随处可见。对于众多的服务，可将云计算提供的服务细分为以下七个类型。1.SaaS(软件即服务)。SaaS通常被用在企业管理软件领域，产品技术和市场，国内的厂商以八百客，沃丽森为主，主要开发CRM，ERP等在线应用。用友，金蝶等老牌管理软件厂商也推出在线财务SaaS产品。国际上其他大型软件企业中，微软提出了Software+SaaS模式，谷歌推出了与微软Office竞争的Google Apps,Oracle在收购Sieble升级Sieble on-demand后推出Oracle on-demand，SAP推出了传统和SaaS的杂交模式。2.平台即服务。包括提供集成开发环境，集成Web服务和数据库，支持团队协作，提供实用设备。3.按需计算。按需计算用于提供数据中心创建的解决方案，帮助企业用户创建虚拟的数据中心。这种方式的优点在于用户只需要低成本硬件，按需租用相应计算能力或存储能力，大大降低了用户在硬件上的开销。4.MPS（管理服务提供商）。管理服务是面向IT厂商的一种应用软件，常用于应用程序监控服务，桌面管理系统，邮件病毒扫描，反垃圾邮件服务等。目前瑞星杀毒软件早已推出云杀毒的方式。5.商业服务平台。商业服务平台是SaaS和MSP的混合应用，提供一种与用户结合的服务采集器，是用户和提供商之间的互动平台，如互动管理系统中用户可以订购其设定范围的服务与价格相符的产品或服务。6.网络集成。网络集成是云计算的基础服务的集成，通常采用的“云计算总线”，整合互联网服务类似的云计算公司，方便用户对顾问提供商的比较和选择，为客户提供完整的服务。7.云端网络服务。网络服务供应商提供API能帮助开发者开发基于互联网的应用，提供网络拓展功能性。服务范围从提供分散的商业服务到涉及Google Maps,ADp薪资处理流程，美国邮电服务Bloomberg和常规的信用卡处理服务等的全套API服务。

云计算的数据存储技术主要有谷歌的非开源的CFS和Hadoop开发团队开发的CFS的开源实现HDFS。大部分IT厂商，包括yahoo,intel的云计划采用的都是HDFS的数据存储技术。云计算的数据管理技术最著名的是谷歌的BigTable数据管理技术，同时Hadoop数据开发团队正在开发类似BigTable的开源数据管理模块。云计算采用MapReduce的编程模型。现在所有IT厂商提出的云计划中采用的编程模型，都是基于MapReduce的思想开发的编程的工具。MapReduce不仅仅是一种编程模型，同时也是一种搞笑的业务调度模型。MapReduce这种编程不仅适用于云计算，在多核和多处理器，cell processor以及异构机群上同样具有良好的性能。云计算是并行计算(Parallel Computing)、分布式计算(Distributed Computing)和网格计算(Grid Computing)的发展，或者说是这些计算机科学概念的商业实现。云计算是虚拟化(Virtualization)、效用计算(Utility Computing)、IaaS(基础设施即服务)、PaaS(平台即服务)、SaaS(软件即服务)等概念混合演进并跃升的结果。由于较早地进入了云计算市场，亚马逊和谷歌目前正在领跑该市场。而IBM、微软和VMware紧随其后。以亚马逊为例，从2004年开始，亚马逊陆续推出了简单队列服务、MechanicalTurk等云计算服务雏形。亚马逊云计算部门负责人JeffBarr表示，云计算服务成熟的标志是亚马逊在2006年推出的简单存储服务（S3）和弹性计算云（EC2）。之后，企业数据和服务都已被放在亚马逊的“云端”了。那么“云端”到底在哪里呢？其实就是亚马逊分布在全球的服务器——这些服务器可以在瞬间共同完成租用企业的一个任务。

浅析变频技术的应用与发展 篇3

关键词:变频技术 水泵 节能

中图分类号:TN77文献标识码:A文章编号:1006-8937(2009)03-0169-01

1变频技术的降耗节能原理

1.1变频节能

由流体力学可知,P(功率)=Q(流量)譎(压力),流量Q与转速N的一次方成正比,压力H与转速N的平方成正比,功率P与转速N的立方成正比。如果水泵的效率一定,当要求调节流量下降时,转速N可成比例的下降,而此时轴输出功率P成立方关系下降,即水泵电机的耗电功率与转速近似成立方比的关系。

1.2功率因数补偿节能

无功功率不但增加线损和设备的发热,更主要的是功率因数的降低导致电网有功功率的降低,大量的无功电能消耗在线路当中,设备使用效率低下,浪费严重,由公式P=S證OS中,Q=S譙IN中,其中S—视在功率,P—有功功率,Q—无功功率,COS—功率因数,可知COS中越大,有功功率P越大,普通水泵电机的功率因数在0.6～0.7之间,使用变频调速装置后,由于变频器内部滤波电容的作用,COS≈1,从而减少了无功损耗,增加了电网的有功功率。

1.3软启动节能

由于电机为直接启动或Y/D启动,启动电流等于(4～7)倍额定电流,这样会对机电设备和供电电网造成严重的冲击,而且还会对电网容量要求过高,启动时产生的大电流和震动时对挡板和阀门的损害极大,对设备、管路的使用寿命极为不利。使用变频节能装置后,利用变频器的软启动功能将使启动电流从零开始,最大值也不超过额定电流,减轻了对电网的冲击和对供电容量的要求,延长了设备和阀门的使用寿命,节省了设备的维护费用。

2变频技术在水泵降耗节能改造中的应用

目前,国内在水泵控制系统中使用变频调速技术,大部分是在开环状态下,即人为地根据工艺或外界条件的变化来改变变频器的频率值,以达到调速目的。

采用变频调速技术后,电机水泵的转速普遍下降,延长了设备的使用寿命,降低了设备的维修费用。同时,由于变频器启动和调速平稳,减少了对电网的冲击。变频调速器具有十分灵敏的故障检测、诊断、数字显示功能,提高了电机水泵运行的可靠性。

3水泵高压电机变频调速改造应注意的问题

为达到电气节能和工艺优化的目的,高压变频器在工程设计中应注意:

3.1电机的特性试验和技术规范的再修订

当一台普通电动机由变频提供电源时,其变频器输出端的电压和电流谐波分量会使电机的损耗增加、效率降低、温度升高。高次谐波引起损耗的增加主要表现在定子和转子的铜耗、铁损及附加损耗的增加。在普通异步电机中,为改善电机启动性能,转子的集肤效应使实际阻抗增加,从而使铜耗增大。

另一方面,由于电机线圈之间存在分布电容,当高次谐波电压输入时,各线圈之间的电压是不均匀的,这种长期反复作用使定子线圈某一部分的绝缘造成损伤,从而产生线圈老化,这在普通异步电动机的绝缘结构方面是难以接受的。

另外电机的电磁回路不可能做到绝对对称,所以变频器输出电源中所含有的各次谐波分量将与电磁回路中固有的空间谐波分量相互作用形成各种电磁脉动。同时,电机因处在频率不断调节的工作状态下,很容易与电机机械部分产生机械共振,造成电机机械部位的损坏。

因此,在变频调速改造工程中,为了避免变频调速系统在运行时出现上述问题,技术设计时必须考虑和电动机制造厂家进行技术合作,对电动机的相关特性进行调速实验,重新修订原电动机的技术规范。

3.2电力电缆选型要点和敷设要求

由于变频器输出端与电机之间的联系采用电缆附设方式,且线路各相均存在对地电容,所以运行时线路上的电容电流是不相等的。如果电缆附设距离较长,且线路中又存在高次谐波电流,那么一旦发生单相接地时,故障电容电流所点燃的电弧熄灭时间过长,会使这端电缆发热,造成非故障绝缘。

在变频调速改造工程中,针对输出电源电缆,考虑电缆结构上的三相对称和屏蔽,将电缆截面适当增加,敷设长度不超过限定值(100m),如果原输出电源电缆为非屏蔽或截面的栽流量裕度小于2,应更换符合要求的电力电缆。

现场敷设施工时要将电源电缆与控制电缆和信号电缆分开敷设,避免由电源电缆中高次谐波产生的磁场干扰其他信号。

3.3变频器工作环境的基本要求

由于高压变频器的逆变部分采用高压IGBT等功率器件,其开、关频率大干100HZ,易形成高次谐波电流,使得变频装置在工作时将产生一定的热量。一般在变频器柜的顶部均配有排风扇,它将柜内的热量排放到室内,使室内的环境温度不断升高,最终会影响柜内各器件的可靠运行。所以,在水厂工程设计中一般变频调速装置单独设置在变频调速室内,室内必须安装备用空调设施,控制室内环境温度在变频器所要求的范围内,同时设有通风门窗,必要时采用专门风道进行强制通风和冷却。

3.4 高压供电系统出口断路器控制的技术完善

当变频器发生故障发出跳闸信号时,断路器应可靠动作跳闸。普通断路器高压开关柜内部出现跳闸回路断线或直流控制电源消失的情况,变频器恰好出现故障(要求断路器跳闸)时,跳闸线圈已失电,断路器拒绝动作,因而造成变频器内部的功率器件损坏。所以在设计中选择了带有欠压脱扣线圈的断路器,一旦出现跳闸回路断线或控制电源消失的情况,断路器首先自动跳闸,以保护变频器的设备安全。

4总结

综上所述,变频调速技术用于水泵控制系统,具有调速性能好、节能效果显著、运行工艺安全可靠等优点。在大力提倡节约能源的今天,推广使用这种集现代先进电力电子技术和计算机技术于一体的高科技节能装置,对于提高劳动生产率、降低能耗具有重大的现实意义。可以说,变频调速技术是一项利国利民、有广泛应用前景的高新技术。

参考文献:

[1] 李勇伦.基于PLC控制的变频调速恒压供水系统[J].科技创新导报,2007.

[2]符锡理.多泵并联变频调速恒压变量供水水泵的配置与控制[J].给水排水技术与产品信息,2000.

[3] 王锡仲,蒋志坚,高景峰.变频优化调压节能供水装置的研制[J].给水排水,1998.

遥感技术的应用与发展 篇4

1 遥感技术应用现状

利用卫星遥感技术对自然灾害进行监测和预报, 已被广泛证明是一种行之有效的手段。中国在利用卫星遥感技术进行自然灾害监测预警方面进行了广泛的研究与实践, 取得了宝贵的经验。如今, 光学遥感、红外遥感、微波遥感、高光谱遥感等卫星与航空遥感数据, 已成为自然灾害监测预警及防灾减灾的有效手段。

随着遥感科学技术的发展, 各种新型的高空间、高光谱、高动态遥感卫星可以对地球进行多尺度、多层次、多角度地连续观测, 源源不断地提供丰富的数据源, 大大地扩展了可供利用的信息源。然而, 当前常规的遥感处理理论和方法基本上是遵循了数理统计分析的理论模式, 所能处理的数据量十分有限, 自动化和智能化水平不高, 已不能满足处理海量遥感影像数据的需求。如何快速有效地自动提取和解译地物目标信息已成为遥感科学领域迫切需要解决的科学问题, 需要结合测绘、遥感、计算机、地理以及电子等科学技术手段进行综合研究。

2 遥感技术发展趋势

基于人工智能技术的遥感信息智能化信息提取与解译方法是解决上述问题的有效途径, 对于提高信息提取精度和效率具有重要意义。经过多年的发展, 尽管当前的遥感影像智能解译技术有了很大的提高, 在面向专业目标的实际应用 (如粮食估产系统) 中已经得到了很好的应用, 但对于大部分遥感应用来说, 由于受限于当前人工智能的水平, 遥感智能解译方法离实际应用还需要进一步发展。

对地观测遥感信息处理发展的另一趋势是集成了强大的星上影像处理功能, 增强星载、机载信息处理能力可使地面接收站设备简化, 操作简单。同时, 可降低对星载、机载传输信道容量的苛刻要求。当前, 一些卫星系统如美军的NEMO卫星、欧洲空间局PROBA卫星, 都具有一定的星上图像处理功能。

面对获取的多时相、多分辨率、多视觉、多波段和异质的海量卫星遥感数据, 如何综合利用好这些信息, 提高遥感应用的准确性、精确性、完整性和稳健性是遥感领域的前沿课题, 遥感影像融合不仅仅是对多传感器数据进行简单组合, 它是一种将来自多传感器的遥感数据进行重组、合并, 并提取有用信息的技术。遥感影像融合实现多源数据优势互补, 能够提高信息提取的有效性和可靠性。

为适应遥感应用环境、应用模式、处理方式的可变性和灵活性, 遥感信息一体化快速综合处理应同时支持单机独立作业和多机联合作业等环境。为适应应用需求 (如灾害监测、应急响应、军事行动等) 对遥感影像处理时效性的要求, 在综合处理技术中必须考虑软硬件一体化的集成问题。目前在国内外, 软硬件一体化的专项技术如影像的读取、显示、压缩等方面的研究已经较为成熟, 但对多星遥感影像产品生成的硬件加速方法考虑较少, 需要考虑如何集成到一体化遥感影像处理平台中。同时, 该平台应具有明显的可伸缩、可动态配置的特点, 结合未来遥感信息处理的网络化趋势, 兼容过去遥感信息处理的成果, 可以采用多种加速和优化方法, 形成对集中部署和分布部署均兼容的开放式体系结构。

3 结语

遥感技术的应用领域不断在扩展, 各类遥感信息日益广泛地应用于国土资源调查、农作物估产、森林资源普查、基础测绘、城市规划、重大灾害与环境事件评估等众多领域, 并在政府科学决策与管理、全球与重点地区监测等方面发挥重要作用。

摘要：遥感作为采集地球数据及其变化信息的重要技术手段, 在世界范围内得到广泛的应用。随着遥感技术的发展, 遥感技术在理论上、技术上和实际应用上发生了重大变化。在应用方面, 结合地理信息系统和全球定位系统, 向着更系统化、更定量化的方向发展, 使遥感技术的应用更加广泛和深入。

关键词：遥感技术,信息应用

参考文献

[1]刘爱容.GIS支持下的农业气象灾害监测系统的开发与应用[J].科技资讯, 2007 (7) :145-146.

[2]刘志强, 陈纪玲.中国大气环境质量现状及趋势分析[J].环境保护, 2007 (5) :46-47.

激光焊接技术的应用及发展 篇5

题目：激光焊接技术的应用及发展班级：姓名：学号：

激光焊接技术的应用及发展

高伟

（沈阳工业大学 材料科学与工程学院 辽宁 沈阳）

摘 要：激光焊接作为一种新型的焊接方法，已经在越来越多的领域得到广泛的应用。本文对激光焊接技术的概况、国内外激光焊接技术的研究现状、激光焊接技术的应用、激光焊接技术的发展等方面进行了综述。希望对激光焊接技术的应用和发展有一个比较全面的了解。

关键字：激光焊接技术 应用领域 发展

Abstract: As a new technology, laser welding is widely applied in mangy fields.The general situation of laser welding technology, the research situation of domestic and foreign laser welding technology, application of laser welding technology and the development tend of laser welding technology are summaries in this paper.Through this paper we get a quite comprehensive understanding to the laser welding technology application and development.Key words: laser welding, application fields, development 引 言

激光焊接作为一种新型的焊接技术已被广泛的应用于IT、医疗、电子、汽车、机械和航天等行业，为优质、高效、无污染和低成本的现代加工生产开辟了广阔的前景。由于具有很高的适应性、很强的加工能力以及更加先进的质量检测手段，激光焊接在许多行业已经逐步取代了一些传统的焊接技术。

1激光焊接技术的概况

目前激光焊接是激光工艺技术应用的核心内容,同样是目前大力发展的一种焊接技术。一些国外发达国家早已将激光焊接技术应用于工业生产方面,而国内在开发激光焊接技术的时候,州门还要拟定起一个匹配于我国工业的发展规划书。随着工业制造的持续发展,高效的加工技术将会是未来工业发展的必然趋势,而激光焊接则符合这一发展趋势。通过长期实践我们总结出,激光焊接在加工业的应用面非常宽,激光焊接术较之常规焊接技术其焊接品质更高,月加工更有效率。

激光焊接的特点是被焊接工件变形极小,焊接深度/宽度比高,热影响区小,因此焊接质量比传统焊接方法高,它们在工业上的应用越来越广泛。激光焊接还具有不受磁场的影响,不局限于导电材料,不需要真空的工作条件并且焊接过程中不产生X射线等优点。随着制造部门把自动化技术应用到焊接过程,激光和计算机控制的结合能够更好更精确地控制焊接过程,从而提高产品质量。保证激光焊接的质量,也就是激光焊接过程监测与质量控制也已成为激光利用领域的重要内容,包括利用电感、电容、声波、光电等各种传感器,通过电子计算机处理,针对不同焊接对象和要求,实现诸如焊缝跟踪、缺陷检测、焊缝质量监测等项目,通过反馈控制调节焊接工艺参数,从而实现自动化激光焊接。激光可以用于对很多材料的焊接,碳钢、低合金高强度钢、不锈钢、铝合金和钛合金等都可以用激光进行焊接。一般来说,激光焊接的速度跟激光功率成正比,也受到工件的材料类型和厚度的影响。激光焊接的应用也随着激光焊接技术的发展而日趋广泛,目前已涉及航空航天、武器制造、船舶制造、汽车制造、压力容器制造、民用及医用等多个领域。2激光焊接技术的研究现状

目前,国内一些激光设备与生产单位主要生产kW级的CO2激光设备和1 kW以下的固体YAG激光设备。对激光焊接研究主要集中在激光焊接等离子体形成机理、特性分析、检测、控制、深熔激光焊接模拟、激光-电弧复合热源的应用、激光堆焊、超级钢焊接、水下激光焊接、宽板激光拼焊、填丝激光焊、铝合金激光焊、激光切割质量控制等。

清华大学彭云等人分析了超细晶粒钢的焊接性及激光焊接的特点,进行了400 M Pa和800 M Pa 2 种超细晶粒钢的激光焊接试验,并与等离子弧焊接、MAG焊接进行了比较。无论是碳钢或经合金强化的高强度钢,还是通过特殊冶金加工的高强度钢,在快速加热和冷却的激光焊条件下,一方面接头的硬度大大高于母材,使接头易产生裂纹;另一方面激光的再热作用使HAZ出现软化区。目前,对于高强度钢激光焊接性方面的研究还不足,其应用还缺少更多的数据,需进一步深入研究。

相关资料显示,激光的高能量密度不但可以融化金属,且还能够将金属完全汽化,而金属在气化后与激光束接触,就会出现等离子体。等离子体可以吸收激光束,同时还能够将激光进行反射,这样就会导致光斑聚焦发生偏移,这在很大程度上都影响着激光的焊接质量。因此控制等离子体,尉罢在激光焊接技术的主要问题。近年来国外开发了激光摆动法,其理论为将光束沿悍接方向反复摆动,时间在匙孔出现后和等离子体出现前,这样有效的防止了等离子体的出现。而相关资料显示,等离子体的内质密度为影响激光束传输的核心要素,其可以经磁场辐射遏制等离子体对激光束的屏蔽效应。

另外,我们还进行了一些难熔金属的焊接,如钨、钥、祖等,这些金属的熔点都在2600℃以上,用传统的焊接方法成品率低且质量不能保证,用激光焊接不仅工艺简单,而且成品率均在98%以上。对熔点温度相差很大的两种不同的金属进行激光焊接,例如铜和铁、钢和金、铬和钦、铁和钥、镍和铂等,都可收到很好的效果。激光焊接作为一种特殊的焊接工艺,正逐渐被人们所认识和使用,随着我国改革开放的不断深入,激光焊接技术一定会得到瞩目的发展。

3激光焊接技术的应用

伴随工业激光器的研发以及相关学者对焊接技术的研究,目前此技术已被广泛应用。不过因成本问题,应用激光焊接的基本都是量产焊接的行业,七以口造船业以及汽车制造业等等,同时很多投资较大的特殊行业也会应尾激光焊接技术。在欧美地区,激光焊接已被汽车业以及金属加工业所广泛应用二而在中国,激光焊接术还仅仅被应用在电气等工业。现阶段很多发达国家的主要绍齐来源都要依附于汽车工业,很多发达国家平均每年的汽车出产量少则数千万计,所以,制造技术的完善及发展,始全绪日是相关学者的主要研究课题。利用激光焊接技术,能够有效的控制车体的质量,而且还在很大程度上提高了车身的强度,最主要的是降低了汽车的生产成本。

近年来激光焊接技术已应用于造船领域,一般的船用板材都需要达到一定的厚度,且焊缝较长,所以焊接后的翘曲以及变形为造船业的一大问题。相关资料显示,通过普通焊接工艺,大概有四分之一的工作量都应尾到了船板的整型中。因为激光焊接有较高的能量密度,同时光斑范围较小,热影响范围较常规的弧焊要小很多,焊后无显著的变形从而激卿旱接技术十分适用于造船业。通过激光对塑料施焊,在发达国家已是非常成熟的技术,而此技术在国内正处于发展中。常规塑料焊接基本都是以高频焊、热熔焊以及振动摩擦焊为主,上述焊接技术难以达到那些结构繁琐、加工精度高领域白舫目关要求。3.1激光焊接技术在汽车制造上的应用

工业上的激光焊接技术是目前激光工业中的第三大领域,在当今社会中已有大幅度的增长和广泛的应用。特别是在制造业的汽车产亚上,车身的部件大部分采用了激光的焊接技术,已取代我国传统的电阻电焊技术。激光焊接技术在国内外都有广泛的应用。例如日本本田汽车车门框和各种材料上的激光焊接。美国的福特汽车的中央门柱焊接技术。通过几个案例可以表明激户己焊接技术在汽车车身的制造上是非常可取的。激光技术不断随着社会改革发展而增加扩大范围,激光在工业上的用途也有了大幅度的提升。德国奥迪、奔驰、大众、瑞典的沃尔沃等欧洲的汽车制造厂早在20世纪80年代就率先采用激光焊接车顶、车身、侧框等钣金焊接,20世纪90年代美国通用、福特和克莱斯勒公司竟相将激光焊接引入汽车制造,尽管起步较晚,但发展很快。意大利菲亚特在大多数钢板组件的焊接装配中采用了激光焊接,日本的日产、本田和丰田汽车公司在制造车身覆盖件中都使用了激光焊接和切割工艺,高强钢激光焊接装配件因其性能优良在汽车车身制造中使用得越来越多。激光焊接还广泛应用到变速箱齿轮、半轴、传动轴、散热器、离合器、发动机排气管、增压器轮轴及底盘等汽车部件的制造,成为汽车零部件制造的标准工艺。应当看到我国一些汽车制造厂家已经在部分新车型中采用激光焊接技术,而且从激光焊接技术本身研究的角度看,我国一些科研院所在一些具有特色的领域取得了具有特色的成果。随着我国汽车工业的快速发展,激光焊接技术一定会在汽车制造领域取得丰硕的成果和广泛的应用。

在电子工业中对激光焊接技术需求也是必不可少的。主要应用在显像管的电子枪,且在这方面上获得不错成绩,在日本的东芝公司中已成功的将焊接显像电子枪装配到线上。我国有几个厂家也应用了,华中理工大学所研发出来的激光焊接电子枪设备。另外,激光的焊接在续电器、电路引线、计算机配件中获得较大成功。3.2塑料激光焊接的应用

激光焊接是一项无振动焊接技术,因此它特别适合用于鼠标、移动电话、连接器等加工精密的电子元器件,以及那些需要以更清洁的方式来熔接的复杂部件,例如含有线路板的塑料制品、医疗设备等。在汽车工业中,激光焊接塑料技术可用于制造很多汽车零部件,激光还可以将塑料薄膜焊接在一起,操作过程可以完成的非常快。

塑料激光焊接技术是一种变革性的短流程、数字化、知识化、绿色环保、先进的近净成形新技术，正在成为激光焊接领域的一个热点；它具有成本低、速度快、加工方便、原材料适用范围广、实现精密数控容易、结合性和工艺性好等许多优点$并且以其十分独特的技术和经济优势弥补了常规塑料连接方法的不足。在未来几年，中国将有可能成为全球最大的塑料产品市场要使激光焊接技术在塑料材料高品质，高附加值的加工领域获得应有的地位，这样塑料激光焊接技术所带来的巨大经济效益和社会效益是毋庸置疑的。3.3激光焊接在船舶制造上的应用

船舶制造中，钢板从储存、运输到下料切割、装配焊接等一直是增加变形的过程，特别是焊接，钢板变形影响很大。很多船厂花费大量人力物力用于焊接变形的火工校正工作。据统计，单船焊接费用占到整个船体制造费用的30%以上。现在船东、船检对船舶的质量要求提高，特别是豪华游船，船体外观要求很光顺，而船厂为达此要求花费很高。而使用激光焊接，速度快，变形小，焊缝窄，光顺美观，节省了大量后续校正工作。激光焊接不仅是制造工艺上的变化，而且也带来了船体结构上的创新和变化。例如，美国在最新建造的新型船舶上广泛使用高强度、低合金钢的T形构件，通过激光焊接技术的采用，令船舶的重量大幅降低。船用复杂结构如“三明治”板、T型和I型结构等，传统焊接方法的热输人量大，易引起工件严重变形、热影响区性能下降等问题;此外“三明治”结构是在两层薄板间加不同形式的撑板来实现整体结构的强度提升和重量减轻，弧焊方法难以完成。采用激光焊接技术这些问题都可解决.激光焊接技术可改进船舶设计的理念、减轻船舶的重量、降低船舶制造成本等。在欧洲，激光焊接已应用于护卫舰、轻型巡洋舰、大型游艇的焊接，它能够提高板的有效载荷，满足轻型设计要求，同时具有较高焊接速度。3.4其他领域

在其他行业中，激光焊接也逐渐增加，特别是在特种材料焊接方面，我国进行了许多研究，如对BT20钛合金、HE130合金、Li-ion电池等激光焊接。德国玻璃机械制造商Glamaco Coswig公司与IFW接合技术与材料实验研究院合作开发出了一种用于平板玻璃的激光焊接新技术。

4激光焊接技术的发展

目前,在激光焊接技术研究与应用方面处于世界领先水平的国家有德国、日本、瑞士和美国等国。横流连续CO2激光加工设备的输出功率可达20kW,脉冲N d∶YAG激光器的最大平均输出功率也已达到4kW,并且实现了纳秒级的脉冲宽度。激光焊接能够实现的材料厚度最大已达80mm,最小为0.05mm,大部分材料的激光焊接质量均超过传统焊接工艺。激光焊接技术正朝着低成本、高质量的方向发展,具有很大的发展潜力和发展前景。可以预料,激光焊接工艺将逐步占据焊接领域的主要位置,并取代一些传统落后的焊接方法。5结束语

激光焊接技术是集激光技术、焊接技术、自动化技术、材料技术、机械制造技术及产品设计为一体的综合技术。汽车工业的发展对焊接质量提出了更高的要求。激光焊以其高能量密度、深穿透、高精度、适应性强等优点,在汽车工业中充分发挥了其先进、快速、灵活的加工特点,不仅在生产率方面高于传统焊接方法,而且焊接质量也得到了显著的提高。激光焊接技术发展到今天,其逐步取代电弧焊、电阻焊等传统焊接方法的趋势已不可逆转。在未来的21世纪中,激光焊接技术在材料连接领域必将起到至关重要的作用。

随着技术和工艺方法的不断进步,激光作为非接触柔性制造工具的特性将体现得更为明显。激光制造必然成为便捷高效、绿色环保、节能降耗的先进制造技术,促进我国工业领域的技术进步和产品技术改造,满足国民经济尤其是制造业的发展需要。

参考文献

抗旱造林技术的发展与应用 篇6

【关键词】抗旱造林；技术措施；成效

近年来，退耕还林、三北防护林等林业重点生态工程的成功实施，使桦南县在应用抗旱造林技术上取得了一些经验，这对提高造林成活率、增加森林植被、改善生态环境提供了技术支撑。

1.采取的主要技术措施

1.1适地适树

“适地适树”是干旱半干旱地区提高造林成活率，实现科学造林的基础。针对近年来本地造林地的实际，土壤水分缺乏是限制造林成活与否的限制因素。由于不同的立地条件水分含量不同，科学区划立地类型，选择不同的造林树种，做到乔、灌结合，针、阔并重，以乡土树种为主，经济树种与生态树种合理搭配。立地条件差的以侧柏、刺槐等耐干旱树种为主；立地条件较好的可适当发展一些经济树种，使该树的生态学特性与造林地立地条件相适应。可以彻底改变传统的不划分立地类型、不搞混交和树种搭配、造林地“一刀切”、不讲质量，千篇一律栽植同一种树种或只栽一两个树种的落后树种选择方法。

1.2提前整地

造林前先整地是提高造林成活率和改善幼林生长环境的重要条件。实践证明，提前整地可以积蓄水分，提高土壤的含水量，同时还能够改变林地的光照和通风条件，使土壤熟化，增加土壤肥力，又可以通过光照杀死土壤中的病虫害，使整地时间提前半年，也可以在前一季或前一年的雨季整地。根据造林作业区自然条件和多年造林经验，整地方法以蓄水保土、最少破坏植被为原则，采取中鱼鳞坑整地，规格为60cm×40cm×40cm。

1.3容器苗造林

在干旱瘠薄的浅山区，受侵蚀的沟坡等条件差，常规树种难以成活的地带采用容器苗造林是一项重大的技术改革，栽植时撕破容器袋底，或去掉容器底，保持土坨完整，入穴深度以超过容器袋口1～2cm为宜，侧方用土压实，并覆盖1层细土，容器苗比裸根苗造林成活率高，一般侧柏高44%，油松高22%，油松、侧柏容器苗造林无缓苗期，成活保存率高，造林初期生长快，效果十分明显，容器苗已完全替代其裸根苗造林。

1.4覆膜造林

覆膜造林技术是提高造林成活率的一种有效方法，它可抑制土壤水分蒸发，提高土壤温、湿度，形成有利于苗木生长发育的小气候。近2年来，通过对比试验发现，覆膜造林比不覆膜造林成活率可提高15 %～20%，新梢和地茎的高、粗生长，比不覆膜造林提高1.6倍和0.8倍。

覆膜方法：先把膜的一边向中心剪一道缝，栽时把穴（树坑）整成浅锅底形，穴边缘略低于地面。栽后盖上地膜，使苗木地茎通过膜中心，用土把膜四周和划破的缝压实，覆土宽及厚约4cm，苗木根茎与地膜之间覆土略厚，约有6cm，做到覆膜无空隙、无透气孔，形成一个倒伞形，可使雨水尽快地渗入土壤中，增加土壤温度，防止蒸发，减少杂草丛生。如果苗木根茎处覆土过薄，土壤表面温度增高到一定程度时，热气集中顺着苗木根茎蒸发而出，会直接灼伤针叶树小苗的根茎部输导组织和形成组织，致使幼苗茎部形成环状腐烂枯死。如果造林前先浇1次水，栽植后再浇1次水，然后覆膜，成活率更高，一般可达100%。

1.5截干造林

生产中应大力提倡截干造林的方法，减少树木地上部分蒸腾，促进地下侧根生长，从而有效提高造林成活率。经济林树种一般不截干，而是定干，针叶树一般不截干，尤其是油松，如果截干，则破坏生长点，导致苗木无法生长。截干高度一般不超过10～15cm，有利于树形的形成，提早挂果。

截干造林应注意事项：一是截干时不要使苗木茎干破裂扯起茎皮，以免影响发芽生长；二是截干时要把露在地面上的茎干培土堆留出2～3cm，以免风干，一直等到幼苗顶出土时再扒开土堆，也可常年不去土堆，既可闷芽，又可防止兔啃。

1.6栽前浸根

裸根幼苗的根系细弱，起苗后很容易干枯死亡。为解决这个问题，首先要选用良种壮苗，可选用一、二级合格苗木，其根系发达，抗旱能力强，以提高造林成活率；其次，尽量采用随起苗随栽植的方法，减少苗木根系水分的蒸发，缩短起苗到栽植之间的时间。对经过假植、长途运输的苗木，在造林前1d浸水24h，若失水较重，可延长浸水时间2～3 d，能有效补充苗木失去的水分，增强苗木的抗旱能力。

另外，裸根苗在栽植前用100～300mg/kgABT3号生根粉迅速蘸根或蘸泥浆，用固体水、保水剂等其他保水物质处理，也能有效提高造林成活率。

1.7抚育管理

“三分栽，七分管”，在苗木栽植后到成活，还需要一个缓苗期，从地下生根到地上部分加速生长直至成林，对水分、养分需求较大，容易受到自然环境的影响，要及时进行松土、除草、维修集水坑穴、修枝抹芽、施肥灌溉等抚育措施，以免除杂草侵害，改善土壤结构和蓄水保墒条件，促进植株成活和生长，通过幼林抚育，幼苗成活率可提高10.7 %，年生长量可提高13.8%。

2.成效分析

2.1明显提高造林成活率

几年来，通过采用以上抗旱造林技术，针对不同地区、不同工程、不同树种、不同立地条件，采用不同的技术措施，抗旱造林一次获得成功，成活率在90%以上。

2.2促进林木生长

抗旱造林促进了幼树生长，在苗高、地径、主根长、根茎比方面均有明显差异，平均生长量要高出1倍以上。其缓苗快，能迅速适应造林地环境，幼树早期生长迅速，幼林郁闭也能提早1～3年。

2.3降低造林成本

开始造林时，抗旱技术要增加造林成本20%～30%，但高出部分通过提高造林成活率，使单位面积林木省去了反复补植、重造成本，从而使造林成本大大降低，一般来说，可以节约2～3倍的造林费用，而且造林地条件越差，效果越明显。

3.结束语

骨科微创技术的发展与应用 篇7

随着科技的进步和外科学的发展, 新的创伤更小的治疗方法不断涌现, 人们对创伤与组织修复过程及机制的认识不断深化, 微创技术的内涵将逐步丰富、完善和发展。

1骨折治疗观念的转变体现了微创技术

骨折治疗从原来强调坚强内固定达到一期愈合的生物力学观点, 逐步演变为保护骨折局部血运的生物学固定达到二期愈合的观点, 即生物的、合理的接骨术的观点[1,2]。骨科医生应树立正确的微创观念, 将医源性损伤降低到最低限度, 尽量采用简便有效的方法进行稳妥固定, 避免忽视非手术治疗和微创治疗的错误倾向[3]。

2骨科微创在关节外科中的应用

2.1 关节镜介导的微创技术

关节镜手术自60年代应用于临床以来, 极大地提高了骨科领域关节疾病的确诊率, 特别是可进行许多常规手术难以完成的操作。目前关节镜技术不仅仅是一种检查手段, 也是一种具有代表性的微创技术。关节镜下手术通过很小的皮肤切口, 减少了手术创伤和并发症, 明显缩短了治疗时间。因此, 近年来在临床上的应用得到了惊人的发展, 成为骨科领域发展最快的微创外科技术, 实现了许多骨科手术的微创[4,5]。

膝关节镜的应用最早也最普遍, 膝关节镜下半月板损伤的治疗、前后十字韧带的重建已成为常规定型手术, 可最大程度减少手术创伤, 简便易行。肩关节镜是继膝关节镜之后发展最快的关节镜之一, 现已应用于肩关节病、肩关节损伤的诊断、治疗以及组织活检。肘关节镜手术约占所有关节镜手术的10%, 主要应用于关节炎的清理与滑膜切除。髋关节镜为髋关节疾病的诊疗提供了全新的手段[6], 作为一种微侵袭性技术, 对不明原因的髋关节疼痛、髋关节骨性关节炎、盂唇病变、髋关节游离体、韧带损伤、化脓性关节炎的诊疗及滑膜病变清理等均极有价值。随着髋关节镜性能的改进和操作技术的提高, 其适应证不断扩大, 并有由诊断向治疗方向发展的趋势。近年腕关节镜的发展也较快, 镜下可以直接观察到韧带损伤的部位、范围和程度, 而且可以观察到关节软骨的损害程度和发现局部滑膜炎, 并对三角纤维软骨复合体病变、腕关节不稳定及腕管综合征进行诊断和治疗, 且手术切口小、创伤累、出血少、恢复快、并发症明显低于常规手术。此外, 还有踝关节镜等其他关节镜应用的报道[7]。

关节镜技术的日臻成熟, 使关节镜下的手术适应证不断扩大, 激光等高新技术应用于关节镜手术中, 可使镜下手术进一步简化, 对关节正常生理功能干扰进一步缩小。

2.2 微创全髋置换术与全膝置换术

微创全髋关节置换是最近几年关节外科最新发展的技术, 目前有两种方法:单切口技术与两切口技术。单切口技术采用常规的改良外侧人路或后人路, 仅需8～10 cm的手术切口, 通过特殊设计的拉钩与器械, 减少对髋关节周围正常组织的解剖。两切口技术通过其中1个切口植入股骨假体, 另外1个切口植入髋臼假体, 手术过程需要X线机监视。微创全髋关节置换手术具有以下优点:周围组织创伤小、出血少、患者康复快、住院时间短, 两切口手术24 h后患者即能出院。20世纪90年代后期, Repicci和Eberle等倡导通过有限的外科显露进行单髁置换, 然后随着技术与器械的不断改进, 微创单髁置换对于单间隙病变可以获得满意的疗效, 也为微创全膝置换奠定了基础。微创关节置换技术还处于起步阶段, 随着形像导航定位系统的不断改进与推广, 将来会有良好的发展。

3内镜辅助的微创技术

应用内镜技术进行脊柱外科手术始于20世纪80年代, 而90年代后, 经内镜脊柱外科技术有了长足的进步。目前较具临床实用价值的技术包括内镜辅助下腰椎后方或侧后方人路椎间盘摘除术、腹腔镜辅助下腰椎病灶清除术及胸腔镜辅助下胸椎病灶清除术等。最近有内镜辅助下进行颈椎间盘切除与融合的报道。近年椎间盘镜的微创手术越来越多地应用于腰椎间盘突出症的治疗。胸腔镜辅助胸椎间盘切除、脊柱畸形的前路松解及矫形融合固定、脊柱骨折的前方减压和重建、胸椎病灶活检、清除感染的清创引流等是近年兴起的微创治疗新技术。腹腔镜可经腹腔达到腰椎, 也可通过后腹膜充气技术, 将腹腔镜经腹膜后放至腰椎病灶处, 然后用适配器械进行手术操作。采用这种技术不仅可以做经前路腰椎间盘摘除或腰椎病灶清除, 还可施行腰段脊柱的融合手术, 目前已有专用内窥镜和整套的专用器械推出, 并为越来越多的人们所接受。

经腹膜外内窥镜下置人椎体间融合器 (Cage) 是腰椎节段性不稳定及退变性椎间病变治疗方法中发展迅速且具较多优点的现代化外科技术。McAfee等采用这种技术从侧方放置Cage或骨皮质环治疗了18例腰椎疾病患者, 结果所有患者均未出现手术并发症, 平均住院时间2.9 d, 平均随访时间24.3个月, 未发现Cage移位、假关节及明显下沉。笔者认为该技术可避免损伤腹膜和腹部大血管, 术野显露清楚, 操作简便, 并发症少, 尽管例数较少且未设对照组, 但展示了良好的前景。通常内镜辅助下的微创骨科手术具有创伤小、术后恢复快、住院时间短等诸多优点, 是一个很有价值、值得研究和应用的方向。

4经皮微创技术

应用经皮穿刺技术治疗脊柱疾病始于20世纪60年代。最初采用X线透视监测, 将蛋白酶注入病变的椎间盘治单纯性腰椎间盘突出症。20世纪70年代后期在此基础上加以改进, 在病变的椎间盘内置人套管并通过套管用特制器械对髓核组织进行机械切割, 使并发症有所降低。20世纪90年代有学者通过置人椎间盘的工作套管放人激光光导纤维, 利用激光的能量使腰椎间盘的盘髓核组织气化, 降低了椎间盘内部的压力, 减轻或解除对神经根的压迫, 从而使椎间盘突出症的症状消失, 达到治疗的目的。由于经皮技术创伤小、恢复快、不干扰椎管内的结构, 并发症低, 操作简单, 疗效较满意, 在临床上得到较广泛的应用。经皮椎体成形术是一种在影像增强设备或CT监视下, 利用微创技术将骨水泥等生物材料经皮及椎弓根注入椎体, 以恢复椎体高度, 防止椎体进一步塌陷或畸形, 减轻患者疼痛并改善功能的新技术。该方法并发症少, 安全有效, 目前欧美国家报道在治疗骨质疏松椎体压缩性骨折引起的疼痛和椎体肿瘤等方面已取得较理想的疗效, 可大大提高患者的生活质量, 骨痛范围减少, 且骨痛减轻可持续较长时间。

经皮微创接骨术受到更多的骨科医师注意。由于该类手术切口较小, 以恢复肢体长度、纠正轴线角度及旋转畸形为目的。与传统的开放手术相比, 可减少对骨折局部软组织和骨膜血供的破坏, 也不干扰髓腔内的血液循环, 提供了较理想的组织修复生物学环境, 缩短了手术时间, 降低了骨不连和感染的发生率, 有利于患者术后的功能康复, 临床疗效较为满意。

5介入技术介导的微创技术

近年在影像学方面涌现出的新的检测技术对未来临床实践和研究将产生深远的影响。采用由激光定位系统、重建三维图像立体系统和机械手等组成的CT Pinpoint系统导引应用于肌肉骨骼穿刺活检, 可即时自动显示介入活检的进针点和进针途径, 提高活检的准确率, 降低并发症, 减少活检所需的时间。对合并盆腔血管损伤的严重骨盆骨折患者, 采用微创介入治疗可有效控制盆腔血管出血, 为抢救患者生命赢得宝贵的时间。复杂的髋关节骨折脱位采用螺旋CT扫描三维重建技术利用图像再处理功能可消除某一骨性结构影像, 同时保留其余骨结构影像, 避免了多骨重叠的影响而提供全面观察的机会, 便于临床医生分析情况及移位程度, 为制订治疗方案提供了可靠信息。目前, 新的影像学技术不断发展和完善, 介入放射学诊断与治疗疾病的范围越来越宽, 为微创外科提供了强有力的手段, 同时也使人们更好地对外科疾病进行早期微创诊断、提高治疗效果和进行在体评估。

微创外科作为有创手术和无创手术发展的桥梁, 将外科学带入一个全新的境界, 并将成为21世界骨科领域新的生长点和技术领域, 具有广阔的发展前景。

参考文献

[1]王亦璁, 周志道.微创意识与微创技术.中华创伤杂志, 2005, 21:81.

[2]王满宜.新观念及新技术影响着创伤骨科的发展.中华创伤骨科杂志, 2004, 6:85.

[3]裴国献, 任宏远, 21世纪骨科领域新技术-微创外科.中国创伤骨科杂志, 2002, 4:89.

[4]Joyce MJ, Mankin HJ.Caveat arthroscopes:extra-articular lesionsof bone simulating intra-articular pathology of the knee.J BoneJoint Surg (Am) , 1983, 65:289.

[5]刘仲前.探索求实努力提高微创骨科诊治水平, 四川医学, 2004, 1:1.

[6]Baber YF, Robinson AH, Villar RN.Is diagnostic arthroscopy ofthe hip worthwhile a prospective review of 328 adults investigatedfor hip pain.J Bone Joint Surg (Br) , 1999, 81:600.

小议4G技术的发展及其应用 篇8

随着信息通信技术的发展, 原有的2G、3G业务已经不能满足人们的需要, 而4G技术以它优越的特性赢得了各大移动公司的青睐, 尤其是国家放开4G技术对民营资本牌照限制后, 一些小公司的加入, 也将对以4G技术为核心的国有大公司的垄断地位提出挑战, 新的一轮竞争即将开始。

一、4G技术的概念

关于4G的概念, ITU做出了定义, 认为4G通讯技术是利用IP协议的高速移动网实现通讯的一种模式。在这种模式下, 完全突破了3G阶段的弊端, 如果真正运行的话, 4G技术的传输速率会比现有的3G网络高一千倍, 甚至可以达到100Mb/s.

在2005年10月的ITU-RWP8F第十七次会议上, 4G技术获得了一个正式的名字IMT-Advanced。按照ITU的概念, 当前我们所使用的3G网络为WCDMA、HSDPA、CD-MA2000等技术, 可以统称为IMT-2000技术;而4G技术在未来新的空中接口技术, 可称为IMT-Advanced技术, 从字面上来说就有了很大的不同。

二、4G技术的发展历程

2012年1月18日, 国际电信联盟在2012年无线电通信全会全体会议上, 正式审议通过将LTE-Advanced和WirelessMAN-Advanced (802.16m) 技术规范确立为IMT-Advanced (俗称“4G”) 国际标准, 我国主导制定的TD-LTE-Advanced同时成为IMT-Advanced国际标准。

自2009年开始, ITU在世界上征选IMT-Advanced的技术方案。在2010年10月, 最终确立了IMT-Advanced的两个关键技术, 即LTE-Advanced和802.16m。而我国, 也在此次会议的基础上, 确立了TD-LTE方案为我国的4G技术方案, 这就标志着我国在4G通讯技术方面走在了世界的前列。

与3G的相比, 国家把3G的最强势分配给了中国电信CDMA技术, 它的信号最稳定, 覆盖面最广;中国联通的WCDMA、HSDPA技术则是最快的, 但覆盖远没有电信的强, 而中国移动则只获得TD-SCDMA的速度最慢, 覆盖也不如电信, 这主要是国家处于对市场的扶持。而在4G技术上, 中国移动则走在了各大公司的前列, 把其在3G业务上的失利重新甩掉, 大踏步的进入到了4G领域。

三、4G核心技术

基于4G通信技术的特点, 决定了它与3G技术不同, 它是一种独立使用的通讯技术。而对于4G所采用的核心技术, 人们普遍采用正交频分复用 (OFDM) 技术、软件无线电、智能天线技术、多输入多输出 (MIMO) 技术、基于IP的核心网。

从以上技术上来看, 与3G技术相比, 4G技术的优势体现的很明显, 这使得4G技术能够在承载量、信息量、服务功能、数据安全等方面都有较大的提高, 如果能够在全国范围内扩展, 则可以使我国的移动通信技术赶上美英等发达国家, 一跃成为世界前列。

四、4G技术的研发及应用

自2007年, 我国政府就面向国内征集4G技术方案。经过多年的研究与探索, 工信部最终确定了在TD-LTE基础上, 扩展网络, 演化成TD-LTE-Advanced技术方案。工信部表示, 这必将对未来4G国际标准和产业发展产生重大影响。同时, 它也将推动我国移动通信界的又一次科技革命, 使我国的移动技术飞速发展。

五、4G技术的发展趋势

根据我国有关部门的预测, 在未来10年, 4G技术不会取代3G技术, 两种技术将在同一时期得到长足的发展。

中国移动总裁李跃表示, 4G和3G的惟一不同就是网速, 是3G的50倍, 最起码100M, 成本也比较低。中国移动董事长奚国华正式发布了有关TD-LTE的“双百”计划:2013年, 中国移动在国内的4G网络覆盖将超过100个城市, 4G终端采购将超过100万部。

相对于中国移动, 中国联通和中国电信也表示在未来将加大对4G技术的开发和运用, 使其在4G市场上能获得比3G技术更大的突破。

而国家对民营资本在4G技术方面的放开, 则使得移动通信界的垄断地位即将打破, 目前出现的170号段, 就是一个尝试, 与国有大公司相比, 目前的民营公司在多个领域还要实现互通, 否则就很难取得与国有大公司共同的竞争地位。

总的说来, 我国的移动通信业务在近几年得到了长足的发展, 不管是2G技术、3G技术、还是4G技术, 在我国还将持续一段时间, 但从目前来讲, 虽然4G技术有很大的优势, 但由于各大公司提出的资费问题, 我国的大多数移动用户还处于观望态度, 相信民营资本的介入会给中国的移动用户带来更多的实惠。

参考文献

[1]朱海涛.第四代移动通信发展前景[J], 中国科技信息, 2010, (17) .

[2]张函清.第四代移动通信技术研究[J], 黑龙江科技信息, 2010, (15) .

喷丸处理技术的应用及其发展 篇9

喷丸强化可改善金属材料的抗疲劳性能及耐腐蚀性能,提高其使用寿命。近年来,新型喷丸技术获得了较大的发展和应用,如微粒冲击、激光喷丸、超声喷丸、高压水射流和复合表面喷丸在各领域有着不同的应用。然而,对喷丸理论的研究、喷丸工艺设备研制方面尚未成熟。以下对传统及新型喷丸技术进行了综述,以期为促进喷丸强化技术的开发和应用提供参考。

1 传统喷丸技术

1.1 国内

目前,国内对传统喷丸技术的研究主要有以下3个方面。

(1)基础研究

以塑性变形、位错及相变、残余应力及松弛、疲劳断裂、应力腐蚀和表面强化为基础理论,研究材料的疲劳性能和组织强化。TC4钛合金经喷丸处理后,表层的组织和亚结构细化,表层强变形区形成孪晶,从而产生了强烈的加工硬化效应[1]。0Cr13Ni8Mo2Al[2]、303奥氏体不锈钢[4]、Ti-10V-2Fe-3Al钛合金[4]、TC18[5]、TC21超高强度钛合金[6]等作喷丸强化后其疲劳性能不同程度地得到提高,疲劳寿命也得以延长。不同初始残余应力状态、表层冷作程度和表面粗糙度的7075铝合金,在循环载荷下,较大的残余应力场分布也伴随着较强的表层冷作、塑性变形及表面缺口效应[7]。

(2)特殊材料喷丸工艺参数的选择和确定

采用不同工艺参数(喷丸粒径、喷丸时间和强度)对A-100高强度钢进行喷丸强化,残余应力场分析结果表明,随着喷丸时间的延长,最大残余压应力的深度和强化层深度增大,表面残余压应力减小,较大直径和较大喷丸强度会加深强化层的深度[8]。TC4钛合金经干湿2种喷丸处理后,表面产生不同程度的硬化,其中湿式喷丸在提高表面硬度和提高最大压缩残余应力方面更具有优势[9]。但是,影响喷丸强化效果的工艺参数较多,试验分析缺少对各种喷丸参数下残余应力变化规律的系统研究,采用数值模拟分析可弥补这一缺点[10~12]。

(3)应用范围的拓宽

目前,喷丸强化的应用范围已经从传统的钛合金、铝合金零部件扩展到镁合金、粉末冶金等新材料,且喷丸强化不仅用于提高其疲劳寿命,同时还能使之发生塑性形变,实现表面纳米化。对ZK60镁合金和CW103K新型高强镁稀土合金喷丸处理可提高其疲劳性能,改善其疲劳断裂行为,并开发了与之配套的关键设备[13]。对发生自蔓延反应的金属混合粉末涂层进行喷丸处理,得到了纳米表面涂层[14]。

1.2 国外

一直以来,国外基础研究都注重考察喷丸对工件疲劳性能、表面硬度和耐磨性的影响,以期获得稳定的工艺,拓展喷丸的应用范围。对航空用AISI4340钢材40Cr Ni2Mo高强度钢喷丸处理可用代替硬铬电镀提高耐疲劳性能[15];40Cr Ni Mo钢经过喷丸处理之后,疲劳极限提高20%~30%[16]。模拟手段来预测和解释喷丸参数对喷丸强化的影响方面也有相应的研究进展,通过建立新三维模型系统考察了喷丸参数控制对构件材料性能的影响,结果表明喷丸处理能提升铝合金等金属表面的疲劳性能和表面粗糙度[17],与试验研究结果相一致。将内聚力模型引入评价喷丸强化对疲劳裂纹增长的影响,模拟结果与试验结果一致,即裂纹萌生的位置和时间依赖于喷丸强度[18]。然而,不同喷丸工艺的复杂性使得模拟计算的可靠度存在一定的问题。因此,目前也越来越注重试验和数值模拟的结合,以便控制工艺参数,使喷丸过程向着更有利的方向发展[19]。

虽然国内对喷丸工艺的改性及理论研究取得了一定进展,但对喷丸工艺参数系统控制的模拟研究比较薄弱,关键设备的研制投入较少,且自动化控制无法满足工业应用要求,所以与国外还有较大差距。

2 新型喷丸技术

2.1 微粒子喷丸

微粒冲击方法所使用的喷丸粒径较小(0.2 mm以下),冲击速度快,处理后工件表面硬度增加的幅度大,表面粗糙度减小,可使工件耐磨性得到显著提高,从而延长被加工工件的使用寿命。该技术被广泛应用在机械部件、切削工具、模具等领域。对100μm钢球和陶瓷进行喷丸处理,其疲劳极限分别提高了35%和23%[20]。先用微粒冲击使微粒子镶嵌于基体中形成复合表面,再换用Sn,Ag和Mo S2等软质金属微粒或具有固体润滑特性的微粒实施二次冲击,在硬质微粒复合表面产生了厚达几微米的镀膜层,达到了降低基材摩擦系数的目的。然而,微粒子喷丸技术的推广具有一定的困难,因为其关键设备的喷嘴还处于研制阶段,微粒子粒度也很难保持一致。

2.2 激光喷丸

相比于传统喷丸,激光喷丸形成的残余压应力层更深,其稳定性和一致性都更好,可使同一零部件上的不同区域达到不同的抗疲劳性能。它可以和其他强化技术配合使用,对普通热处理工件存在的“软点”补充强化。国外采用激光喷丸处理形成的残余应力能达到材料抗拉强度的60%[21],而国内的激光喷丸工艺和设备仅限于试验阶段,缺乏相应的工艺和技术标准,激光器的峰值功率水平不高,控制和检测技术也不成熟,这些都限制了激光喷丸工艺的应用和快速发展。

2.3 超声喷丸

相比激光喷丸,超声喷丸因超声波的普及及其设备造价较低,在国内的应用领域较为广阔,超声喷丸强化形成的硬化层深度也比机械喷丸的深,能产生较大的残余应力值,金属材料表面获得厚度达几十微米的纳米层[22,23]。对7075-T651铝合金超声喷丸,所形成的压缩残余应力最大值为-217.3 MPa,比普通喷丸增大了31.9%[24]。对321不锈钢进行超声喷丸后,其表层产生了厚约10 nm的纳米层,有利于提高表面硬度,改善表面性能[25]。目前,超声喷丸的实际应用取得了一定的进步,且试验性研究积累了一定的研究成果,但一些关键的问题还没有得到解决,如金属材料在超声喷丸过程中的力学理论模型及动态响应、超声喷丸参数对喷丸效果的影响和对喷丸过程进行模拟时模型的精确建立等问题。

2.4 高压水喷丸

对铝合金、硅锰合金和碳钢等进行高压水喷丸或气穴无弹丸喷丸,其疲劳强度比传统喷丸强化提高了4%~36%[26~29]。该技术弥补了其他新型喷丸技术的设备昂贵等问题,水介质和动力源来源广泛,能耗和成本低,生产效率高,应用前景广阔。然而,目前对于高压水喷丸技术相关的理论研究还不够深入和完善,且在国内的研究较少。因此,进一步研究该技术的微观作用机理,提高强化和成形的效率,加强设备研制是下一步需要开展的工作。

2.5 复合喷丸及再次喷丸

单一表面强化技术因其设备和条件的限制都有其特定的适用范围,限制了实际应用范围。复合喷丸强化技术通过协同效应可结合2种或者多种技术的优点,获得更优异的效果。一种基于激光熔覆结合激光喷丸强化复合表面改性的方法和装置可改善熔覆层残余应力分布,降低表面粗糙度,提高其表面质量,延长使用寿命[30]。

合适的再次喷丸周期可使TCl8钛合金的总疲劳服役寿命提高75%[31]。将渗碳淬火后的18Cr Ni Mo7-6钢进行二次喷丸处理,在一次喷丸的基础上可进一步提高表面残余压应力,优化显微组织[32]。

新型喷丸技术对设备要求高,特别是激光喷丸,价格昂贵,国内与国外研究相比还存在一定差距。

3 喷丸强化机理和模拟模型

最早认为,喷丸过程中材料表层金属的形变本质为一循环应变疲劳过程[33,34],后来通过对高温疲劳强度与表面强化的关系的研究,提出喷丸强化机制中的“应力强化”和“组织强化”是2个最基本的强化因素。主要是通过对实际应用中材料的喷丸处理效果和喷丸强化因素的影响来分析喷丸强化机理。目前,对喷丸处理的研究较多地集中于个案工艺,且以经验方法为主,所以对其过程和效果的系统理论分析显得非常重要。较为简单的模型是解析型模型,其假设材料表现为线弹性或理想的弹塑性力学行为[35],通过合理简化工艺参数对喷丸过程进行一系列分析,提供丰富可靠的实验仿真依据,既能加快研究周期,又可大幅度降低研究成本。解析型模型可以揭示喷丸的过程,而运用有限元方法则能更直观清晰地表现整个喷丸过程,有些仿真分析结果与试验结果也有较好的吻合性。对单/多颗弹丸垂直撞击工件过程进行三维有限元模拟发现:单个弹丸过程的模拟是进行喷丸强化过程模拟的基础;多个弹丸撞击目标物体的过程模拟考虑了覆盖率的影响,更贴近实际喷丸过程;沙漏参数对喷丸过程的模拟结果影响较大[36]。用数值法研究喷丸强度与残余应力的关联,再用有限元软件ABAQUS对喷丸零件表面进行数值模拟以探索对喷丸效果的仿真,进一步证实了喷丸对减弱疲劳裂纹萌生的作用[37,38]。采用喷丸残余应力有限元分析[39]、喷丸残余应力三维动力有限元分析[40]及有限元软件ANSYS-LSDYNA对喷丸进行模拟计算,优化了喷丸工艺参数,模拟研究结果值得借鉴[41〗。然而,喷丸处理的物理过程本身是成千上万个弹丸随机地撞击零件的表面,通过零件表面局部残余应力的变化,逐步形成整个零件表面的强化,所以,喷丸处理过程的数值模拟一直是一个很难解决的技术难题。

4 展望

目前,传统的喷丸技术在机械加工行业的广泛应用,大多是基于解决单个问题,缺少持续和共性技术的研发;新型喷丸技术,设备昂贵,条件较苛刻,其应用还需要提升。今后,应重点开展以下几方面的工作:

(1)着重开发复合喷丸强化技术,如表面渗碳、渗氮与喷丸强化的复合,热喷涂与喷丸强化技术的复合等;

(2)大力开拓喷丸技术新的应用方向,如通过新型喷丸工艺获得纳米涂层;

(3)在加强理论研究的基础上加强新型喷丸处理技术设备的研制,实现对工艺过程及工艺参数的精确控制;

(4)继续探讨各种条件下的强化机制,深入定量研究喷丸所产生的各种效应。

摘要：喷丸处理可以改善机械零件的疲劳强度、耐磨性和粗糙度等性能,其应用也越来越广泛,随着技术要求的提高,新型喷丸处理技术得到了发展。综述了国内外传统喷丸处理技术的研究及发展现状,阐述了新型喷丸处理技术的特点和使用条件,分析了喷丸强化处理技术在实际应用中的限制条件,指出今后的研究重点应为开发复合喷丸强化技术、开拓新的应用方向及加强理论研究。

农艺节水技术的发展与应用 篇10

1 农艺节水概述

农艺节水在众多节水环节中, 属于其中核心部分, 主要立足于种植区地形、气候、经济等条件, 采用节水抗旱品种, 经由完善种植制度与耕作制度, 基于农业综合技术利用的前提下, 综合水资源, 从而提升作物水分生产率, 最终达到节水高产高度。节水技术措施涵盖五个方面:一是耕作保墒, 二是覆盖保墒, 三是增施有机肥及秸秆还田, 四是水肥耦合, 五是化学调控。从农艺节水机制出发, 主要包括两种:一是保墒节水, 二是提升作物光合效率。针对保墒节水类举措而言, 主要是指基于把握作物不同生育阶段特征的基础上, 坚持按需给水, 对农田无效蒸发损耗进行抑制, 维护水分充足, 确保作物增收。而就提升光合效率类举措而言, 主要是指基于把控用水量基础上降低作物不当蒸腾, 提升作物光合效率, 将无效蒸发转变为植株蒸腾, 提升作物收成。

2 农艺节水技术在现阶段农艺发展中的应用

2.1 覆盖保墒技术在现阶段农艺发展中的应用

目前, 在国内外覆盖保墒技术逐渐成熟, 主要包括四种:一是秸杆覆盖保墒, 二是砂石覆盖保墒, 三是地膜覆盖保墒, 四是化学覆盖保墒技术。覆盖保墒技术对地温具有调节作用, 可增强土壤肥力, 降低地表径流, 同时对无效水分蒸发具有一定的抑制作用, 可实现蓄水保墒、提升水分利用率目的。目前, 地膜覆盖与秸秆覆盖研究相对较多。秸秆覆盖主要是在土壤表面是铺制干草或作物秸秆, 具有调低温、造价低、抑杂草等优势, 而砂石覆盖多在土层表面覆盖粗砂、卵石等。与以往常规耕作相比较, 秸秆覆盖可完善土壤蒸发与地温条件。陈素英等学者研究发现, 将玉米秸秆铺放在麦田, 可提升冬季地温, 促使春季地温下降, 保证小麦进行深层储水吸收, 减少了灌浆时间。而刘超等学者研究发现, 当秸秆覆盖量为0.8 k左右时, 能确保25 em左右土层维持含水量, 基于无覆盖环境下, 土面蒸发速率占30%左右, 相较于无覆盖处理而言, 单株产量上升28%左右。方日尧等学者综合利用秸秆与地膜覆盖, 经由大田对照试验对冬小麦节水增产效果进行研究, 结果发现, 垄覆膜沟覆秸秆模式所取得的效果较为显著, 水分利用效率1.15 km3左右, 单位水量增收60%左右。

2.2 增施有机肥与秸秆还田技术在现阶段农艺发展中的应用

据相关研究发现, 秸秆中存在无氮浸出物及粗纤维, 同时碳、磷、氮、钾、镁等含量较高, 综合利用效能较大。而秸秆还田可完善土壤结构, 促使有机质含量上升, 改善土壤微生物作用显著。周波等学者认为, 秸秆还田可提高有机质含量, 降低土壤容重, 增大孔隙度, 基于无任何微量元素肥的条件下可促使活性酶及氮、铁等微量元素含量增加, 对土壤环境具有调控作用。而增施有机肥, 可促使胡敏酸含量上升, 聚合分散单粒土壤, 构成团粒结构, 促使入渗水为毛管水, 对改善土壤肥力与涵蓄水能力具有重要的作用。但与单纯秸秆还田效果比较, 单纯增施有机肥效果欠佳, 投入产出比与实际要求不符, 投资大、见效慢。

2.3 耕作保墒技术在现阶段农艺发展中的应用

土壤耕作措施可综合天然降水, 增强灌溉用水效率, 属于地下水、土壤水、大气降水调控的关键。传统耕作保墒技术主要包括四类:一是耙耱保墒, 二是深耕保墒, 三是镇压保墒及提墒, 四是中耕保墒。此类耕作技术对土壤具有疏松作用, 可将水分通道切断, 提升土壤活性, 减少土壤水分无效蒸发与地面径流, 实现高效用水。刘庆福等学者对东北春玉米进行研究发现, 经由分层盖土, 密实土壤, 可上移底层土壤水分, 确保种子快速发芽, 出苗率极高。目前, 多数耕作措施可提高土壤水分, 增设亩产。

2.4 化学调控技术与水肥耦合技术在现阶段农艺发展中的应用

目前, 作物蒸腾调控剂与保水剂属于关键的化学调控措施, 在现阶段农艺发展中得到了广泛应用。杨永辉等学者认为, 积极采用保水剂, 可降低作物水分消耗、促使湿润层土壤含水量上升, 进而增加水分利用率, 完善土壤物理特性, 确保作物增产。而作物蒸腾调控剂不含激素, 具有无害、无毒、无污染等优势, 多经由浸种、喷施等方式来使用。合理利用作物蒸腾调控剂, 能促使作物叶片水分蒸腾与气孔开度下降, 提升玉米叶片叶绿素含量, 促进光合作用, 确保根系正常发育。而水肥耦合技术主要以肥、水、作物产量为关键, 构建耦合模型, 可发挥水肥激励机制, 保证作物抗旱能力。目前, 旱地农田水肥耦合模式研究已成为国家重点研究专题.

3 结束语

应用技术的发展 篇11

关键词：近场光学 显微技术 发展 应用 展望

中图分类号：O43 文献标识码：A 文章编号：1007—3973（2012）009—066—02

1 近场光学显微技术概述

近场光学的作用主要是对束缚在物体表面的非辐射场进行探测。普通光学的分辨率与近场光学的分辨率存在不同。在理论上，由于衍射极限的限制，使得普通光学成像的分辨率低于入射光波长的一半，根据估算大概在200 nm左右。近场光学的分辨率是根据衍射场的非辐射量而得到提高，大概在一个波长以下，其实它的工作原理是将扫描系统的频带拓宽。

近场光学原理在应用中最常见的便是扫描近场光学显微镜，通过对衍射分辨率的突破，然后收集纳米材料表面的光学信息。扫描近场光学显微镜（SNOM）它主要是由探针、信号采集和处理、探针—样品间距反馈控制、X—Y扫描以及图像处理几部份组成。对于SNOM来说，如果要完成超衍射分辨率的工作，必须要能够精确的掌握及控制探针—样品间距。截至目前为止，实现精确控制探针—样品间距主要有激光光点反馈模式和剪切力反馈模式。这两种模式存在主要的区别便是光的问题。激光光点反馈模式是利用激光在探针接近物体表面时产生的光斑来确定探针—样品间距。剪切力反馈模式就是根据样品间的作用力，使得探针针尖在接近物体表面时发生变化，根据这样的原理使得探针控制在z=5nm～20nm的范围之内。运用剪切力反馈模式的原理得出的光学成像更具有真实性。

另外一种以近场光学原理为主的光学显微镜是光子隧道扫描显微镜，这种显微镜具有更高的分辨力，它的工作原理是利用光线探针接近近场光信号，分辨率取决于物体表面上光线点的面积。

2 近场光学显微技术中的问题

2.1 纳米级探针的制作

进场光学显微技术是利用探针收集光场的信息，分辨率取决于探针尖的粗细和探测信息的精细结构。但是如果探针尖端过细，那么就会导致光的灵敏度降低。因此，在制作纳米级探针时，必须要做到具体问题具体分析，必须要解决两个问题：探针削尖化和亚波长孔径的制造。

（1）探针削尖的方法。

通常情况下，在探针削尖的过程中，可以有两种方法：

腐蚀法。这种方法被广泛使用，可以利用HF酸和氨水对光纤芯进行腐蚀进而制作出不同的探针尖，但是这种方法具有高度的重复性。探针的圆锥角是可以改变的，取决于HF酸和氨水的综合比例（1：X），当X由0.5增大到1.5时，针尖的圆锥角由15€霸龃蟮？0€啊5窃擞酶捶ㄖ谱魈秸耄沟霉庀呒獯嬖诿绦纬煞稚⑹降纳⑸渲行摹8莶欢涎芯糠⑾郑壳翱梢栽擞靡恢止庀吮；ぬ锥怨饧饨懈矗佣贸龅奶秸爰獗冉瞎饣？

熔拉法。这种制作方法的原理是利用二氧化碳熔融光纤，在光纤两端作用力使其形成丝状，在用大力迅速将其拉断，这样形成的断面是锥面，也可以用作探针尖。运用这种方法形成的探针尖比较光滑，在相同孔径的情况下，腐蚀法却比熔拉法的传输效率更高。熔拉法可以制作不同种类或形状的针尖，但是相对来说成本高，设备昂贵。

（2）亚波长孔径的制造方法。

纳米光刻法：首先对要制作的光纤尖镀膜，然后对其采用化学方法进行腐蚀，进而使用纳米光刻法制成亚波长孔径。

探针制造法：首先以二氧化碳激光加热单模光纤，利用熔拉法使光纤顶端形成抛物面型的传输铝尖，然后以5%的HF腐蚀探针尖端的细纤丝，这样得到的探针的针尖更适合近场光学探测。

2.2 纳米级样品—探针间距的控制

为了保证近场光学中的超高分辨率，必须要保证探针在探测过程中对样品的探测是无接触扫描探测，这就要求必须要掌控好样品—探针的间距。

在样品—探针间距控制的过程中，剪切力调制是一种最常用的方法。它的工作原理是在亚波长范围内保证探针—样品间距的可靠性和稳定性，这种方法是一种非光学调制法。

剪切力通常是通过光纤头与样品表面的振动频率探测得出的。当探针尖靠近样品时，光纤头的振动幅度是随着样品—探针间距和剪切力发生变化的，以此来测得探针—样品间距的大小。在实际生活中，样品—探针间距是通过压电陶瓷的压电效应测得的。

实际中通常采用压电陶瓷的压电效应测控样品—探针间距。将高频振动压电管分为上下两部分，下半部分以交流电压激励振动；上半部分有两个电极，用于探测压电陶瓷管（DPT）的振幅。由于剪切力对于探测振动的阻碍，DPT内部产生张力；又由于压电效应引起感应电压，将感应电压作为反馈信号，经锁相放大器达到控制样品—探针间距的目的。利用这种方法，可以使得近场光学显微技术更简单化。除了此种方法可以测得样品—探针间距，还可以利用电容传感器、电压—声学法等来测得样品—探针的间距

3 近场光学显微技术的应用

3.1 物理领域的应用

近场光学显微技术是物理领域重要的一部分，并且应用范围极广。

（1）光学可以成像，利用近场光学可以使得成像的分辨率达到纳米量级。

（2）应用近场光学显微技术，可以使得物理领域的光谱学研究更加深入。

由于研究发现的限制性，目前的光谱研究都处在宏观水平，即使利用微区光谱也只能达到微米的程度。但是利用近场光谱仪器，可以实现纳米级的测量，并且能够区分纳米量子线的光发射极多个量子线的发射谱。近场光学显微技术可以在研究纳米晶体、量子点、量子球方面发挥独特而优越的作用。

3.2 生物领域的应用

近场光学显微技术在生物领域的应用也是很广泛的。利用近场光学显微技术的超高分辨率，可以更清晰的测得生物标本中细胞膜和细胞壁的厚度以及它们的内部存在结构，并且还可以测得细胞膜内部与外部结构在不同环境下的不同变化。根据生物技术的发展，国外已经利用PSTM测得纳米生物标本噬苗体细菌图像的椭圆头直径为100 nm，圆柱尾直径为10 nm。这样精确的分辨率是以前的生物领域中不能做到的。

4 近场光学显微技术未来前景展望

近场光学显微技术使得衍射分辨率突破极限，并且促进了纳米光学的发展，而且带动了高密度光储存、检测生物单分子、细胞组织生命探测研究等多个领域的发展。

对于近场光学显微技术未来的前景展望，应进一步研究样品表面离激元产生机理，将更深入近场光学成像技术的创新和应用，包括亚波长和纳米材料的应用。表面等离子晶体的新型纳米光子学器件将得到迅速的发展，表面光波导将会引起科学领域的高度重视。在生命科学领域，TIRFM和SNOM的结合应用会获得高分辨率的生物单分子光学图像。另外，在大规模集成电路当中，利用反射式NSOM，对SRAM芯片进行表现成像来测量电路的线宽，将有非常广泛的应用前景。

对于近场光学显微技术的前景展望有着不可估量的飞跃，也必定会为各个领域的科学研究带来更大的作用。

参考文献：

[1] 王海潼，刘斐.近场光学显微技术[J].应用光学，2005（5）.

[2] 贾正根.光学显微技术探讨[J].光电技术，2001，42（4）：12—18.

浅析云技术的发展应用趋势 篇12

1.1 云技术的基本释义

云技术大多指云计算技术, 它是分布式计算技术的一种, 是透过网络将庞大的计算处理程序自动分拆成无数个较小的子程序, 再交由多部服务器所组成的庞大系统经搜寻、计算分析后, 将处理结果回传给用户。狭义上云计算是指通过网络以按需、易扩展方式获得所需资源的IT基础设置交付和使用模式;广义上的云计算是指服务的交付和使用模式, 即通过网络以按需、易扩展的方式获得所需的服务。

1.2 云技术的主要特点

云技术的出现与传统的单机以及网络应用模式相比有其独特的特点。

首先, 云计算技术强调的是虚拟化技术, 既包括资源虚拟化, 又包括应用虚拟化。每一个应用部署的环境和物理平台没有任何关系, 仅通过虚拟平台来达到应用的拓展、迁移、备份等一系列操作。

其次, 云计算技术通过动态扩展虚拟化来达到应用拓展的目的, 可以通过实时将服务器加入到现有的服务器群中, 从而增加“云”的计算能力。

再次, 云计算技术具有高度的灵活性。目前市场上的大部分软硬件都可以对虚拟化进行支持, 将各种IT资源放在虚拟资源池中进行统一管理, 它可以兼容不同的产品, 对各种物理资源的要求较低。云计算的另一个特点就是它有着较高的可靠性。云计算通过虚拟技术使得用户的应用和计算处于不同于物理服务器, 即使有单一的服务器出现问题, 仍然可以通过云技术的动态拓展技术部署新的服务器, 作为资源将计算能力添加进来, 以确保应用和计算的正常运转。

2 目前云技术的应用领域

从生活角度来说, 人们所使用的电子邮箱就包含着云计算技术的应用, 在电子邮箱使用过程中, 用户不需要知道邮件是怎么发送的, 邮件的存储地方, 仅需指定发送的地址和内容即可。电子邮箱的使用也不受时间及地点的限制, 极大地满足了人们的生活需要;另外, 人们对云技术了解更多的是基于苹果系列的移动设备, 通过i Cloud可以将存储的短信、通讯录以及文档等上传到云端的服务器中, 即使是使用不同的苹果移动设备, 只要用户登录同一账号, 即可从云端下载上传的资料, 实现不同移动设备的资源共享。人们所用的云安全、云存储都是从云计算技术演变而来, 云端服务带给人们的便捷比起传统的存储有较大的优势, 尤其是在企业中, 应用云服务可以为公司节省大量的人力、物力资源, 公司内部每天都会产生大量的资料, 而且都是由不同的部门产生。传统技术下, 要想将不同部门所产生的信息有机地结合起来, 费时费力, 应用云端服务之后, 就可以将公司内部的数据资源进行统一的管理, 极为简便。此外, 传统技术下公司的资料保存也需要专人看管, 而在云技术服务下, 仅仅依靠网络公司即可, 目前, 能够推送云服务的网络公司都是大型的网络公司, 在安全性能方面能够保障用户数据的安全性。

3 云技术的发展趋势

首先, 随着人们生活水平的提高以及日常生活的需求, 移动化设备对于人们的日常生活会有着巨大的影响, 而将云技术移入到这些移动设备上则可以产生“1+1>2”的效果。随着云技术的发展, 移动设备移入云技术的门槛会越来越低, 不同层次的人都能够享受云技术服务所带来的益处。

其次, 市场环境竞争会导致市面上出现越来越多的云技术应用, 诸如云安全、云存储应用等, 在竞争中会促进云技术的不断更新与改革, 另外, 对于一些公司来说, 云技术的应用不再是单一的, 他们会选择适合公司发展的多种云技术或者供应商作为自己的保障。

再次, 云技术的最大意义就在于数据的共享和使用, 云技术网络公司格外重视保障这些数据的安全性, 虽然现在的安全性已经能得到一定程度的保障, 但是各种木马病毒也在不断地更新升级, 云技术的安全性能还需进一步增强。在未来的时间里, 随着科学技术的不断发展, 云技术的安全性以及可靠性会得到大幅度提升, 将会吸引更多的百姓应用云技术服务生活。

最后, 云技术的互操作性也将得到大幅度提升。在云技术发展的过程中, 可能会在互操作性以及数据的迁移上成为技术的瓶颈。目前, 由于各网络公司纷纷推出自己的云技术应用, 且各有利弊, 意味着这些云技术应用都是单独存在的, 各个公司之间竞争大于合作, 使得用户将数据从一个服务提供商转移到另一个服务提供商的产品十分困难。这样, 各公司都会提高云技术应用的互通性, 以期得到更好的服务体验。网络系统的开放性是大势所趋, 因此, 不论是为了提升生产力以及降低成本, 云技术应用的关联性将会是云技术在未来的一大亮点。

摘要：文章解析了人们对云技术的认识和目前云技术的应用领域, 并阐述了云技术的发展趋势。

关键词：云技术,发展,应用趋势

参考文献

[1]杨珂, 郭晓军.云技术对物联网应用的影响探讨[J].现代物业 (中旬刊) , 2012, 11 (6) :38-39.