工作原理及过程

工作原理及过程（精选12篇）

工作原理及过程 篇1

0 前言

近年来,PET-CT机迅速发展,它是在原有能够反映示踪剂体内分布的功能分子影像设备PET的基础上,与能够反映组织解剖结构的影像设备CT结合,同时提供PET图像与CT影像,并进行图像融合的影像设备。PET-CT将在蛋白质、RNA、DNA水平进行分子影像研究的PET和反映人体组织、脏器高分辨率解剖结构的CT两者有机融合在一起,是全新、最先进的功能分子影像设备,是近年来在所有大型医疗设备中增长速度最快的医疗影像设备,它代表了当前核医学影像技术水平的最高阶段。由于CT已经非常成熟和普及,因此本文将详细讨论PET的工作原理及工作过程,作为相关技术人员的参考。

1 正电子发射断层扫描仪PET的物理原理

自然界中的有机化合物主要由C、H、O、N四种元素组成,通常称为生命物质,它们几乎可构成所有生物体内的代谢物质。这些元素组成的化合物都可以用它们的放射性同位素(包括正电子放射性核素)来标记,它们具有同种元素的一切化学性质,当放射性同位素与普通元素相混合时,可以利用它具有放射性的特点来探测标记原子所在的位置和数量,从而研究该物质在运动过程中所显示的性质和运动规律。正电子发射断层成像(PET)技术是一种利用向生物体内部注入正电子放射性同位素标记的化合物,而在体外测量它们的空间分布和时间特性的三维成像无损检测技术,所以从理论上讲,PET技术具有提供任何与生物体生理、生化反应相关信息的可能性。与其他的成像诊断手段相比,PET可以快速、实时研究活生物体(包括人体)的代谢过程等生命活动。

正电子放射性核素通常为富质子的核素,它们衰变时会发射正电子,即原子核的质子释放正电子和中微子并衰变为中子,P→n+β+ν。式中:P为质子,n为中子,β为正电子,ν为中微子。正电子的质量与电子相等,电量与电子的电量相同,只是符号相反。通常正电子β衰变都发生于人工放射性核素中。人工放射性核素的产生:通过回旋加速器将带电粒子如质子、氘核等加速后轰击靶原子核而产生的核反应就能获得发射正电子的放射性核素。半衰期很短的放射性核素的制备工作完成后,它们可以被用来标记大量的生理物质或药物,成为在保持人体原有的生理或病理状态下,研究各种生化代谢过程的化学示踪剂。

在PET测量中,已被标记的化学示踪剂(正电子放射性核素)被注射入人体内,这些示踪剂通过血液的流动被运载到器官或病变区域参与人体的生理或代谢过程。例如人体注入正电子的放射性核素F18后,注入人体的放射性核素发生β衰变产生正电子,正电子在体内移动大约(1~3)mm后与组织中的负电子结合发生湮灭辐射,产生两个具有511 ke V、飞行方向相反的γ光子。这两个光子具有非常重要的性质:产生时间上的同时性及几乎以相反的方向飞出,这使得可以在体外使用两个相对放置的探测器,利用符合一致技术对它们进行探测,现在常用封闭多环型探测器对这些光子进行符合测量。如果在规定的时间窗内(一般为0ns~15ns),探测器探测到两个互成180度(士0.25度)的光子时,即为一个符合事件,湮没点就在发生闪光的两个晶体块之间的连线上,形成LOR(Line Of Reaction)响应线,符合响应线记录在存储器中。由于两个光子在体内的路径不同,到达各自探测器的时间也有一定差别,由此可计算出湮没点在符合响应线上的位置。符合电路系统进行符合测量产生原始数据,通过计算机系统完成数据采集、系统监控、衰减校正、图像重建,最终实现临床上的各种数据扫描操作和诊断的要求。

2 正电子发射断层扫描仪PET的工作过程

PET的基本工作过程如下:

(1)使用加速器生产正电子发射同位素。

(2)用正电子发射体标记有机化合物成为化学示踪剂。

(3)先用体外核素放射源做一次透射CT,记录透射投影数据,这组数据后来要被用于衰减补偿,然后把正电子核素示踪剂注射到观测体内,在体外利用探测器环探测γ光子的衰变地点。

(4)数据处理和图象重建。

(5)结果揭示。

3 正电子发射断层扫描仪PET的工作原理

3.1 探测器工作原理

3.1.1 探测器

探测器是整个正电子发射显像系统中的主要部分,探测器由闪烁晶体和光电倍增管组成。探测器采用块状探测结构(有利于消除散射、提高计数率),许多块结构组成一个环,再由数十个环构成整个封闭多环型探测器。每个块结构由大约36个小晶体组成,晶体之后又带有2对(4个)光电倍增管(PMT)。晶体将高能光子转换为可见光,晶体后的光电倍增管PMT将光信号转换成电信号,电信号再被转换成时间脉冲信号,符合线路对每个晶体脉冲信号的时间耦合性进行检验判定,排除其它来源射线的干扰,经运算给出正电子的位置。封闭环形探测器上的每块晶体与对面的一组晶体都有符合关系,形成一组扇形束的符合线,所有扇形束的交集部分决定了PET的径向视野(FOV),凡在此视野内发生的湮灭辐射所产生的两个光子不能“同时”(在同一时间窗内)射到同一晶体条上,这种不要屏蔽型准直器而是依靠两个光子的特殊方向和符合电路来实现准直的方法,被称为“电子准直”。PET采用符合探测技术进行电子准直,大大减少了随机符合事件和本底,并且电子准直器具有非常高的灵敏度(没有铅屏蔽的影响)和分辨率,只有在规定的时间窗内同时被互为180°的晶体捕获的两个光子才能成为一个符合事件。符合电路确认进入同一时间窗口内的“符合事件”来自一次湮没,这些“符合事件”按各个规定投影面储存,然后计算机采用散射、偶然符合信号校正及光子飞行时间计算等技术,完成图像重建,重建的图像显示了示踪剂在人体内的分布。

3.1.2 符合事件

符合事件又包含三种情况:真符合,即晶体捕获的是一对同时发生的光子;随机符合,即在时间窗或者分辩时间内,不是同一位置的光子被记录;散射符合,即光子在飞行期间还会发生康普顿散射,γ光子与吸收物质的一个作用电子,改变了电子动能的同时使γ光子改变了运动方向,这样就有可能与其他飞行的γ光子同时进入两个相对的探测器,并发生符合探测。提高真符合计数率而不增加随机符合计数率的有效办法,就是采用新型晶体,传统的BGO晶体的符合时间窗是12ns,而GSO与NAI晶体是10ns,LSO晶体是8ns;散射符合可以影响图像质量,严重时可导致图像失真,有效的办法就是采用铅挡块屏蔽的方法:即在PET探测环与环之间内置环形挡块,可以有效地减少相邻层面上散射光子的影响。

3.1.3 扫描方式

块状结构的PET探测器能进行2D或3D采集。2D采集是在环与环之间隔置铅板或钨板,以减少散射对图像质量的影响,符合仅是发生在相对的探测器的空间中,2D图像重建时只对临近几个环(一般2~3个环)内的计数进行符合计算,其分辨率高,计数率低。3D数据采集则不同,取消了环与环之间的间隔,在所有环内进行符合计算,明显地提高了计数率,但散射严重,图像分辨率也较低,且数据重组时要进行大量的数据运算。两者相比,2D模式散射符合要远远低于3D模式,同时有可能丢失部分符合事件而造成灵敏度低现象;3D模式灵敏度高,在视野中心为最高,但由于散射高,会使图像产生畸变,图像质量有所下降。3D模式下图像的灵敏度要比2D模式高5倍左右,同时散射符合由2D模式的15%~20%增加到3D模式的30%~40%,这主要是由死时间引起的。解决办法之一就是采用高质量的晶体,使符合探测时间缩短以排出大部分的散射符合。

3.1.4 死时间

晶体捕获到人体内的光子后,在晶体内部产生光输出,该输出被光电倍增管(PMT)接收并被放大、数字化处理,这样事件的能量与空间位置信息被记录,然后符合处理事件发生,这整个过程所需时间称为死时间(dead time)。在死时间这段时间内,探测系统将不能收集新的γ光子计数,也就意味着会丢失这部分数据。PET在高速计数时,计数率的丢失主要由系统死时间引起。有两种可行的办法来解决死时间引起的计数率丢失问题,其一采用更短闪烁时间的晶体、更快的处理电路;其二是利用小型高效的光电倍增管及减少每一个符合事件PMT的数目来减小独立探测单元的体积。

3.1.5 闪烁晶体

探测器是整个PET中的主要部分,探测器由闪烁晶体和光电倍增管组成,其中闪烁晶体性能好坏决定探测器的性能好坏,闪烁晶体探测器是系统的核心。理想的晶体材料应具有足够高的密度、余辉时间短、光输出量高、能量分辨率好以及生产成本低等特点。高的密度、高原子序数能有效提高γ射线探测效率;余辉时间短能更好地完善时间匹配,减少随机计数;光输出量高可使每个光电探测器晶体数目增多;好的能量分辨率能减低图像散射,使图像更为清晰。而这些性能就探测器晶体而言又是相互制约的。

早期研制的PET的晶体材料为Na I(碘化钠);80年代初期,BGO(锗酸铋)与GSO(硅酸钆)2种晶体被用作PET探测晶体。从1980年~2000年,BGO是主要的PET晶体材料之一,而Na I与GSO在PET中应用相对较少。1990年,LSO(硅酸镥)晶体的研究引起人们很大关注,LSO晶体短的余辉时间允许窄的符合时间窗(8ns),因而随机计数显著减少,同时其高能量分辨(大约12%FWHM)可降低图像的散射,LSO晶体以其明显优于Na I和BGO的性能得到逐步应用,这种新型探测器材料对PET的发展具有重要贡献。表1为几种常用PET探测晶体的性能参数比较。

3.2 数据采集、处理原理

PET的数据采集方式有多种:静态采集,是将探测到的湮没事件按LOR进行计数存放在一个投影数据矩阵里,使它能重建一组静态的断层图像;动态采集,实际是一组相继的静态采集,用来观察放射性药物的运动过程;门控采集,专门用于周期性运动过程,它依靠生理信号(如心电图)同步动态数据的分帧和叠加过程,将多个生物周期相同运动时相的事件累积起来,得到统计误差很小的动态图像;全身扫描采集,则是使探测器相对于病人从头运动到脚,把一段段的静态投影数据拼接起来,形成比PET轴向视野长的完整的全身静态图像,常用于药物的生物分布和癌转移检查;表模式采集,则是将每个湮灭事件的符合线位置、发生时刻和其他信息以数据表的形式逐个记录到存储器中。

PET探测器探测到同一环内正电子湮灭时转换成的一对γ光子所分别命中的环上晶体条的位置,并把这些位置信号转换成电信号,连同γ光子的能量信号和到达时刻的时间信息一起送到后续的电子前端放大和符合系统中去,此后就把经选出的真实的符合事例所命中的两个探测器晶体条的数据经计算机接口,送到后面的计算机系统去。计算机将探测到的湮没事件按LOR进行计数存放在一个投影数据矩阵(sinogrammatrix)里,是按层保存的,每层的数据都包含了特定角度的信息,即对于每一个特定角度的采样都是这个角度上所有LOR值的线性积分。在每一层投影数据矩阵(sinogrammatrix)中,矩阵的行与列分别代表角度值与放射性采样,通过数学运算和图像重建,从这些投影数据重建出物体内选定层面的图像,重建放射性药物分布的断层图像。

3.3 图像重建原理

图像重建分为二维重建与三维重建。

3.3.1 二维图像重建包括解析法和迭代法。

3.3.1.1 解析法

是以中心切片定理为基础的反投影方法,常用的是滤波反投影法(Filtered Back-Projection,FBP)。在FBP中,将某一角度下的Ramp滤波和低通窗滤波后的投影数据,按其投影方向的反向,向回涂抹于整个空间,从而得到一个二维分布。该方法的优点是操作简便,易于临床实现,但是抗噪声能力差,在采集数据相对欠采样和热源尺寸较小(如早期小肿瘤)情况下,往往难以得到令人满意的重建图像,并且其定量精度较差。滤波反投影法在投影数据不包含噪声的时候可以准确地重现示踪剂在体内的分布,该算法经常用于噪声较小的图像重建,例如头部图像。

3.3.1.2 迭代法

是属于数值逼近算法,即从断层图像的初始计值出发,通过对图像的估计值进行反复修正,使其逐渐逼近断层图像的真实值。可从一个假设的初始图像出发,采用迭代的方法,将理论投影值同实测投影值进行比较,在某种最优化准则指导下寻找最优解。迭代法求解过程是:a.假定一初始图像;b.计算该图像投影;c.同测量投影值对比;d.计算校正系数并更新初始图像值;e.满足停步规则时,迭代中止,否则以新的重建图像作为初始图像从b步开始。

迭代法最大优点之一是可以根据具体成像条件引入与空间几何有关的或与测量值大小有关的约束和条件因子,如可进行对空间分辨不均匀性的校正,散射衰减校正,物体几何形状约束,平滑性约束等控制迭代的操作,从而获得更加精确的重建图像。在某些场合下,比如在相对欠采样、低计数的核医学成像中可发挥其高分辨的优势。迭代法最大的缺点是计算量大,计算速度慢,较难满足临床实时重建的需求。在PET中常用的迭代法包括最大似然法(Maximum Likelihood Expectation Maximization,MLEM)和有序子集最大似然法(Ordered Subset Expectation Maximization,OSEM)算法。OSEM是近年来发展完善的快速迭代重建算法,它具有空间分辨好、抗噪能力强、速度快于其它迭代法等优点,已在新型的核医学断层影像设备中广为应用,是目前PET临床中主要的、实用的迭代算法。OSEM算法将投影数据分成n个子集,每次重建时只使用一个子集对投影数据进行校正,重建图像时更新一次,这样所有的子集都对投影数据校正一次,和传统的迭代算法MLEM相比,在近似相同的计算时间和计算量下,重建图像被刷新了n倍,大大加快了图像重建速度,缩短了重建时间。

3.3.2 三维重建

三维重建数据很大,例如,一个具有N个探测环的探测器,3D扫描获得的数据有N个与轴向相垂直的投影数据矩阵(sinogrammatrix),N(N-1)个不垂直的投影数据矩阵(sinogrammatrix),而2D扫描模式仅有2N-1个矩阵数据。对采集到的三维数据,可以直接采用三维重建方法,为了提高运算速度,减少运算量,通常采用重组的方法即PET的准3D重建的方法,将三维数据重组成二维数据,再用二维重建方法得到各断层图像。三维重建的困难在于容积数据采集的不完整性,未能采集到的数据必须由2D重建的断层图像的正弦图数据通过某种算法估计得到,测量得到的投影数据与估算数据一起通过滤波反投影法进行三维重建。

重组算法是一个将3D数据变为2D数据的数学过程。常用的几种重组方法有单层重组(SSRB)、多层重组(MSRB)和傅立叶重组(FORE)。单层重组SSRB是将倾斜的响应线重组到两个探测器环的中间平面上;多层重组MSRB是将倾斜的响应线均匀地重组到两个探测器环之间的各个平面上,将斜投影线均匀地“投影”到所有与该线相交的二维断层平面上;傅立叶重组FORE是在二维频率空间将倾斜响应线重组到距两探测器环中间平面轴向相位移为某一数值的平面上,是在频率空间依据频率-距离关系来进行的。

单层重组(SSRB)忽略了响应线(LOR)与断层平面间的夹角,将其等同于位于两个探测器环中间平面上的响应线,如果将所有的响应线都作此处理,就将一个三维数据组(N*N个正弦直方图)转化为一组二维直方图(2N-1个)。其优点是速度很快,而且可实现在线重组,其缺点是偏离视野中心区域的空间分辨率有所降低。这是因为对于每一条LOR而言,源于该线的何处是未知的,如果硬性假定它位于中间平面上势必引起误差,经过同一个点源的两条LOR可能会被重组到两个不同的平面,所以单层重组后的数据是不一致的。一般情况下,SSRB要进行轴向滤波来去除这种因数据不一致而引起的图像畸变。

摘要：本文主要介绍了PET的结构及工作原理,重点分析了探测器、闪烁晶体、数据处理、图像重建的基本原理和方法,以期为PET相关技术人员提供参考。

关键词：PET,探测器,闪烁晶体,死时间,图像再现,分子影像

参考文献

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工作原理及过程 篇2

随着我国经济的发展，电力系统正在朝着超高压、大电网、大容量、自动化的方向发展，一旦发生事故便会对国民经济造成巨大损失。如何对正在运行的电力设备进行在线监测并进行安全预测和温度变化趋势分析?如何通过实时数据对设备质量、运行环境、运行方式、设备老化、负荷不平衡等进行科学分析?这些都是电力系统中迫切需要解决的问题。传统的红外测温仪、红外成像仪、感温电缆、热电阻式测温系统等只能对电力系统的局部位置进行测温，无法为安全、经济运行、高效检修提供科学依据。而分布式光纤测温系统能够实现多点、在线的分布式测量，实现了运行设备的实时在线监测，有效地解决了长期以来现场出现的高温、燃烧、爆炸、火灾等事故应急不备的问题。在电力系统中，这种光纤测温技术在高压电力电缆、电气设备因接触不良引起的发热部位、电缆夹层、电缆通道、大型发电机定子、大型变压器、锅炉等设施的温度定点传感场合具有广泛的应用前景。

分布式光纤测温的基本原理

1.分布式光纤测温系统依据后向散射原理可以分为三种：基于瑞利散射、基于拉曼散射和基于布里渊散射。目前发展比较成熟，且有产品应用于工程的是基于拉曼散射的分布式光纤测温系统。它的传感原理主要依据的是光纤的光时域反射(OTDR)原理和光纤的后向拉曼散射温度效应。

(一)光时域反射(OTDR)原理

当激光脉冲在光纤中传输时，由于光纤中存在折射率的微观不均匀性，会产生散射。在时域里，入射光经后向散射返回到光纤入射端所需时间为t，激光脉冲在光纤中所走过的路程为2L，其中v为光在光纤中的传播速度、C为真空中的光速，n为光纤折射率。在测得时刻t时，就可求得距光源L处的距离。

(二)光纤的后向拉曼散射温度效应

当一个激光脉冲从光纤的一端射入光纤时，这个光脉冲会沿着光纤向前传播。由于光脉冲与光纤内部分子发生弹性碰撞和非弹性碰撞，故光脉冲在传播中的每一点都会产生反射，反射中有一小部分的反射光，其方向正好与入射光的方向相反(亦可称为后向)，

这种后向反射光的强度与光线中的反射点的温度有一定的相关关系。反射点的温度(该点光纤所处的环境温度)越高，反射光的强度也越大。利用这个现象，若能测出后向反射光的强度，就可以计算出反射点的温度，这就是利用光纤测量温度的基本原理。

如用公式来表达：当激光脉冲在光纤中传播时与光纤分子相互作用，会发生瑞利散射、布里渊散射、拉曼散射，其中拉曼散射是由于光纤分子的热振动和光子相互作用发生能量交换而产生的。如果一部分光能转换成热振动，那么将发出一个比光源波长长的光，称为斯托克斯光;如果一部分热振动转换为光能，那么将发出一个比光源波长短的光，称为反斯托克斯光。根据拉曼散射理论，在自发拉曼散射条件下，两束反射光的光强与温度有关，它们的比值R(T)为：

(1)其中，和分别是斯托克斯光强和反斯托克斯光强，h为普朗克常数，k为玻尔兹曼常数，T为绝对温度。从(1)式中可以看出，R(T)仅与温度T有关。因此，我们可以借助反斯托克斯与斯托克斯光强之比来实现温度的测量。

分布式光纤测温系统的传感过程

如图1所示，分布式光纤测温系统的传感过程为：计算机控制同步脉冲发生器产生具有一定重复频率的脉冲，这个脉冲一方面调制脉冲激光器，使之产生一系列大功率光脉冲，另一方面向高速数据采集卡提供同步脉冲，进入数据采集状态。光脉冲经过波分复用器的一个端口进入到传感光纤，并在光纤中各点处产生后向散射光，返回到波分复用器中。后向散射光通过波分复用器中的薄膜干涉滤光片分别滤出斯托克斯光和反斯托克斯光，经波分复用器的另外两个端口输出，并分别进入到光电检测器(APD)和放大器中进行光电转换和放大，将信号放大到数据采集卡能够采集的范围上。最后由数据采集卡进行存储和处理，用于温度的计算。

分布式光纤测温系统在电力系统中的应用

(一)电力电缆的温度监测

旋切机工作原理及技术特点 篇3

关键词：旋切机；类型与规格；工作原理

中图分类号： TS64 文献标识码： A DOI编号： 10.14025/j.cnki.jlny.2016.14.015

1 旋切机

旋切机，又称旋板机，即薄单板加工机。根据旋切机卡轴数量、卡轴动力来源、加工木材尺寸、旋切木材直径等进行分类，主要分为有卡轴旋切机和无卡轴旋切机，以及有卡无卡联合旋切机，其中有卡轴旋切机细分为单卡轴旋切机和双卡轴旋切机。

2 旋切机工作原理

有卡轴旋切机，如图1右图所示，利用卡轴101，插入圆木木料内，旋转木身，刀具将圆木由外至内旋切成薄板状。卡轴主要用于固定木料并进行旋转与切割，故卡轴插入木料的部分便无法旋切，且卡轴直径较大，无法旋切剩余木料多，卡轴旋切机非常浪费木材原料，不利于木材的充分利用，同时也增加了产品加工成本。目前一般有卡轴的旋切机旋切的长度为0.8～2.6米，无卡旋切的木芯直径达70～300毫米。

无卡轴旋切机，如图1左图所示，其利用一根既起压紧作用又起送进作用的挤压摩擦辊和两根压紧圆木并起摩擦驱动作用的具有表面纹路的主摩擦辊支撑圆木，一把旋切刀在挤压摩擦辊的下方旋入圆木内。工作时始终在全长方向上压住圆木的摩擦辊向相同的方向转动，驱动圆木旋转，使圆木向旋切刀送进，最后将圆木旋切成薄板，由于没有卡轴，旋切到最后木芯余料少，大大提高了出板率，因而受到广泛重视。

3 旋切机发展脉络

现有旋切机，无论有卡轴旋切机或无卡轴旋切机，在实际生产中，旋切机主要存在着辊轮组对木料棒夹持力难以控制，特别是当木料直径较小时，极易造成加工出的板材厚度不一致，为克服这一不足，通常的方法是在控制进给机构的液压装置上设置一手动调节阀，由人工操纵实现对夹持力的控制，这种方法不仅需要一定的工作经验，而且手工操作必然会产生误差，难以保证质量。针对以上问题便是提供一种自动调节辊轮对木料棒的夹持力，进而确保当木料直径较小时均可加工处板的厚薄一致的旋切机。

现有的无卡轴旋切机加工出的木薄板存在厚薄不均，为使薄板厚度均匀，目前的无卡轴旋切机都采用减压或减速进给装置进行控制；采用减压装置，由于压力不好控制，压力过小则旋切机将无法工作；采用减速装置，进给速度也不好控制，进给速度太慢则降低了生产率，因此采用减压装置或减速装置来控制薄板厚度效果都不是很理想。针对以上问题，实用新型专利（CN2644123Y）提出，提供一种机械式的刀口调整装置，通过该装置的作用使无卡轴旋切机能直接旋切圆木，旋出的圆木薄板厚度均匀，表面光滑，提高生产率。如图2所示，提供一种刀口调整装置，即通过偏心轴2、齿轮11、齿条5等实现对刀具的调整，从而使该旋切机可直接旋切出板厚均匀的圆木单板。

现有的无卡轴旋切机，由于其是通过压力将圆木卡紧旋切出单板，因此压力的大小直接关系到旋切出的板材的厚度，然而在数次的生产实践中，当旋切直径不规则的圆木时，采用单一的压力进给旋切，不同的圆木所旋切出的板材的厚度会略有不同，大直径的圆木旋切出的板材偏薄，小直径的圆木旋切出的板材偏厚。为了达到旋切板材厚度的一致，需要根据圆木直径的大小调整压力的大小，大直径的圆木需要的压力大些，小直径的圆木需要的压力小些，针对以上问题，专利申请（CN103056945A）提出，提供一种能根据圆木直径自动调节压力大小，从而达到不同原木直径旋切出板厚一致的薄单板，其通过直径自动检测装置反馈直径数据到油路控制装置等从而控制压力，利用压力反馈信号来根据原木直径自动调节压力大小，旋切出厚度一致的薄板材。

伴随科技日新月异，数字控制技术也逐步运用到旋切机生产中，近年来出现了数控旋切机。数控旋切机生产加工不仅提高了单板的质量和精度，还提高了生产效率和整机的自动化程度。数控无卡轴旋切机是胶合板生产线或单板生产线上的重要设备，主要用于将有卡轴旋切机旋切剩余的（或扒圆）木芯进行二次加工利用，将长度不等的木段，在一定直径范围内的木芯旋切成不同厚度的单板，旋切直径小。

4 旋切机的技术参数及其特点

4.1 技术参数

旋切机两卡头之间的距离决定旋切木段的长度，因而也决定了旋切出的单板带的宽度，它有一个最大距离和一个最小距离。旋刀长度一般比两卡头之间的最大距离大50毫米，卡轴的转速和旋切机传动装置的传动方式有关。目前旋切机按旋切过程中卡轴转速情况可分为两种类型，一种是卡轴转速固定不变，另一种是卡轴转速随木段旋小而增加。工作进刀速度是卡轴每一转或每分钟内刀床（旋刀和压齿）移动的距离，以毫米/转或毫米/分计算。进刀速度决定旋出单板的厚度，为了获得不同的单板厚度，旋切机上设有进刀速度变换机构——进刀箱。

4.2 技术特点

数控旋切机，更换板厚只需要输入板厚数字，无需更换设备内部结构，旋切精度高；不同木种也可一同旋切而不影响板厚；板面光洁度高，旋切中对木材的阴阳面反应不敏感。

5 旋切机专利基础状况及分析

木材加工领域涉及的分类号有B27（但B27分类下的文献有些并不属于木材加工的范畴，此外还检索了一些相关的分类号B32B21、E04F15），木材旋切机涉及分类号B27L5/02、B27L5/04、B27L5/06以及B27L5/00，本文在SIPOABS数据库中针对上述分类号下涉及木材加工旋切机的专利申请进行统计分析，其专利申请总量为9510篇，检索时间截止为2016年4月25日。下面对其申请国及申请人的申请量进行统计分析（主要分析排名前20）。

从图3中可以看出，在世界范围内，关于木材旋切机的专利申请，申请量最大的是日本，约占50%，这也与其国情有关，日本是一个地震多发国家，木材在房屋建造方面的应用尤为突出，因此对于木质产品的应用与开发也是更为重视。其次中国、美国、德国关于木材旋切单板的申请量差不多，我国专利申请量名列第二，说明我国也越来越重视对于木材的充分利用，木材旋切单板的重视程度也是逐步提升，这也是我国节约资源、退耕还林的体现。在旋切机专利申请领域，日本松下电器株式会社、日本名南制作所等关于木材旋切单板及旋切机的申请量最多，这也体现了多发地震的日本对于木材，尤其旋切单板、木地板等在房屋、建筑等发面的重视程度。

6 结语

旋切单板作为木材领域发展的一个分支，越来越受到人们的重视，随着科技的不断进步和发展，对于旋切机的创新与发展也会越来越被木材领域的专家关注和重视。国内有关旋切单板的申请量不断增加，这也预示着人们在不断开拓新的技术。旋切机是生产单板的主要设备之一，随着木材资源结构变化的调整，满足单板生产需要的旋切机种类、性能也在逐步变化，节约木材资源、提高单板质量、节能环保逐渐成为主题。

图文结合理解大气环流过程及原理 篇4

一、对流层大气受热过程及温室效应原理

对流层大气受热过程主要表现在“大气对太阳辐射的削弱作用和对地面辐射的保温作用”上，其实质是一个热量连续传输过程(如下图所示)。

大气削弱作用的理解要联系生活实际，能解释常见的自然现象。例如，运用大气反射作用的原理，解释“夏季白天多云，气温不会太高”。又如，运用大气散射作用的原理，解释“红灯停，绿灯行;晴朗的天空呈现蔚蓝色”等现象。

影响地面获得太阳辐射多少的因素主要表现在以下四个方面：纬度因素———太阳高度大小;下垫面因素———反射率高低;气象因素———日照时数多少;大气状况———空气密度大小。例如：全球太阳辐射最强区域在撒哈拉沙漠地区，主要原因是纬度低，晴天多、日照时数多。我国太阳辐射最强区域在青藏高原，主要原因是纬度相对较低，海拔高、空气稀薄，晴天多，日照时数多。

大气保温作用原理：大气中的水汽、二氧化碳吸收地面辐射，把地面辐射释放的能量截留在大气中，并通过大气逆辐射又将热量返还给地面，这在一定程度上补偿了地面损失的热量。

大气保温作用在生产中的应用：采用塑料大棚发展农业、玻璃温室育苗等。塑料薄膜、玻璃与二氧化碳具有相同的功能，能让太阳短波辐射透射进入，而地面长波辐射不能穿透塑料薄膜或玻璃而散失，从而将热量保留在大棚或温室里。秋冬季节，北方农民用人造烟雾的办法，可使地里的农作物免遭冻害。

二、大气运动原理

大气运动的根本原因是地表冷热不均，其最简单形式是热力环流。常见的热力环流有海陆风、山谷风、城市风等。要学会简易天气形势图的阅读分析，在等压线图中，基本判读方法有：(1)根据等压线数值特征，判读高压、低压中心，高压脊、低压槽、鞍部等气压场名称;(2)根据气压差异判读风向，基本原理：高压吹向低压，北半球右偏，南半球左偏，高空与等压线平行，近地面与等压线斜交;(3)根据气压梯度判读风力，同一等压线图中看等压线疏密，不同等压线图中看单位距离上的气压差(同时要注意比例尺的大小);(4)具体分析不同地点天气状况对人类活动的影响：低压中心因气流上升而多阴雨天气，如台风天气;高压中心因气流下沉而天气晴好，如伏旱、寒潮天气;低压槽附近因冷暖气流交汇常伴有阴雨天气，高压脊控制则天气晴朗。

[例]读“北半球近地面天气系统图”(单位：hPa)，回答下列问题。

(1)按气压状况， (1) 地为_____中心， (3) 地为_____中心。

(2)图中 (2) 地吹_______风， (2) 与 (4) 相比，______风力较大，原因是______。

(3)图中 (4) 地的天气状况是_____，试简述其成因。

(4)预报图中 (5) 地的天气变化过程。

(5) (3) 地周围形成的锋面，会不会在 (1) 地周围存在?为什么?

[解析]此图是北半球近地面天气图，根据图中等压线分布规律，可知 (3) 为低气压， (1) 为高气压。 (2) 地等压线较 (4) 地密集，水平气压梯度力较大，因此 (2) 地风力较大。 (4) 地正处于高压脊控制之下，天气晴朗，且冷锋刚刚过境，气温较低。冷锋逆时针运动， (5) 地位于冷锋前，即将经历冷锋天气过程。 (1) 地为高压中心，水平气流呈顺时针辐散，冷暖气流不能相遇，不会形成锋面。

三、气压带、风带的分布与移动对气候的影响

1. 气压带、风带的形成过程及移动规律

假设地表均匀的前提下，由于地球表面高低纬度之间的热量差异，以及地转偏向力的作用，使地球表面的大气运动呈现“三圈环流”的态势，从而形成不同性质的气压带和风带。

2. 气压带和风带的分布对气候的影响

气压带和风带的移动对气候的影响：

在南北纬100-200地区，受赤道低气压带和信风带的交替控制，形成终年高温，干湿季节明显的热带草原气候;在南北纬300-400的大陆西岸地区受副高和西风带交替控制，形成夏季炎热干燥、冬季温和温润的地中海气候，等等。

3. 海陆热力性质差异对“三圈环流”模式下形成的气压带和风带的影响

三圈环流形式下形成的气压带和风带分布是一种理想的模式，这是假设在地球表面均质的条件下的理想状况。海陆热力性质的差异，就会影响到气压带的理想分布状况，出现季节性气压系统。而季节性气压系统的存在又会影响季节性风向的转换，形成季风环流。

7月，北半球的副热带高压带大陆上的热低压———亚洲低压(印度低压)切断。东亚盛行东南季风(湿热)，南亚盛行西南季风(湿热)。

液压实验工作原理及数据 篇5

2、液压泵的工作原理：单柱塞泵由偏心轮，柱塞，弹簧，缸体和两个单向阀组成，柱塞与缸体孔之间形成密闭统计，通过原动机带动偏心轮的旋转造成密封容积的变化，完成泵在半个周期内吸油、半个周期内压油的工作过程。

3、外啮合齿轮泵的结构和工作原理：外啮合齿轮泵由一对几何参数完全相同的齿轮、泵体、前后盖板、长短轴等主要零件组成。当原动机通过长短轴带动齿轮进行啮合旋转时，吸油腔轮齿退出啮合，密封工作容积逐渐增大，形成部分真空，油箱中的油液在外界大气压力的作用下，经吸油管进入吸油腔，将齿间槽充满，并随着齿轮旋转，把油液带到左侧压油腔内，压油腔轮齿进入啮合，密封工作容积逐渐减小，油液便通过压油口排油。齿轮连续旋转，泵便连续不断的吸油和压油。

4、外啮合齿轮泵的缺点及其解决方法：a.流量脉动大，噪声大。解决方法：在同轴安装两套齿轮，且每套齿轮之间错开半个齿轮，两套齿轮之间用一平板相互隔开，组成共同吸油和压油的两个分离的齿轮泵，从而减小齿轮泵的瞬时理论流量，使总的脉动量减小。B.泄露和间隙。解决方法：在高压齿轮泵中的轮齿和前后盖板之间增加一个补偿零件，如浮动轴承后浮动侧板。C.工作压力提高时，液压径向力增大。解决措施：开设卸载槽，扩大压油腔。D.困油：在泵的前后盖板或浮动轴套上开设卸载槽。

5、单作用叶片泵及双作用叶片泵的结构及其工作原理：a.: 转、定子,叶片,配油盘组成。当传动轴带动转子逆时针方向旋转时，叶片因离心力的作用紧贴定子内圆，使其形成多个密封空间，配油盘有吸油窗口和压油窗口，工作时有密闭容积增大形成局部真空，油箱的油液经配油盘的吸油窗口吸入，有密闭容积减小，油液受挤压的配油盘的压油窗口而被排出。B.双作用叶片泵由转、定子,叶片,配油盘组成。当传动轴带动转子顺时针旋转时，叶片紧贴内表面随转子旋转。工作时，有两部分密闭容积减小，油液受挤压经配流盘上的两个压油窗口排出，同理，容积增大的密闭容积会形成真空而将油箱的油液吸入到吸油窗口。总的来说，就是转子每旋转一周，叶片在转子槽内滑动两次，泵可以完成两次吸油和两次压油。

6、轴向柱塞泵的组成及其工作原理：轴向柱塞泵一般都由缸体，配油盘，柱塞和斜盘等主要部件组成。轴向柱塞泵中的柱塞是轴向排列的，可分为斜盘式轴向柱塞泵和斜轴式轴向柱塞泵。当原动机通过传动轴带动缸体旋转时，泵缸与柱塞一同旋转，柱塞头永远保持与压盘接触，因压盘与 缸体成一定角度，因此缸体旋转时，柱塞就在泵缸中做往复运动。当位于最远点的柱塞在缸体柱塞孔内向里运动是，柱塞底部的密闭容积减小，油液经配流盘的压油窗口排出，位于最低点的柱塞因弹簧力向外伸，柱塞底部容积增大，油箱的油液经配油盘的吸油窗口吸入，原动机连续不读那旋转，泵连续不断的吸油和压油。

7、液压缸的结构组成:液压缸根据作用方式分为单作用式和双作用式。单活塞杆液压缸由缸底、缸筒、缸头、活塞、活塞杆、导向套、缓冲套、节流阀、带气孔的单向阀及密封装置等组成。双活塞杆液压缸主要由缸筒、活塞、活塞杆、左右缸盖、左右压盖等组成。

8、液压缸缓冲装置的工作原理：液压缸缓冲装置的工作原理是利用活塞或者缸筒在其行程接近终点时，在活塞与缸盖之间封闭一部分油液，强迫油液通过一小孔或细缝并挤出，产生很大的阻力，从而使运动部件受到制动逐渐减低速度，达到避免活塞与缸盖相互碰撞冲击的目的。

9、单向阀的结构及其工作原理：单向阀有普通单向阀和液控单向阀两种。普通单向阀主要由阀体、阀心和弹簧等零件组成。液控单向阀主要由控制活塞，单向阀阀心，卸载阀小阀心等零件组成。工作原理：阀体有左端进油口p1和右端出油口p2，当进口来油时，压力油作用在阀心左端，克服右端弹簧力使阀心向右移，致使阀口开启，油液通过；若油液反向，由p2口进入，则压力油与弹簧同向作用，将阀心锥面紧贴在阀座孔上，阀口关闭，油液被截止而不能通过。

10、两位三通电磁换向阀和两位四通换向阀的结构及其工作原理：都主要由电磁铁、阀心、阀体、弹簧等零件组成。两位三通电磁铁换向阀在电磁铁不得电视阀心在右端弹簧的作用下处于左极端的位置，油口p与a通，b不通。在电磁铁得电时，会产生一个向右的电磁吸力。致使推杆推动阀心右移，则阀左位工作，油口p与b通，a不通。

11、直动式溢流阀的结构及其工作原理：主要由调节杆、调节螺帽、调压弹簧、锁紧螺母、阀盖、阀体、阀心、底盖等组成。当阀的进口压力油经阀心下端的径向孔，轴向小孔进入阀心底部油室时，会产生一个向上的液压力F，当F大于等于弹簧力Ft时，阀心上升，阀口通流面积增加，溢流量增大，进而使系统压力下降，从而使定压和安全保护的作用。

12、先导式溢流阀的结构及其工作原理：由先导阀和主阀构成，以三级同心溢流阀为例，未工作时，主阀芯及先导锥阀均被弹簧压靠在阀座上，阀口处于关闭状态。工作时，压力油进入主阀芯大直径下腔，经阻尼孔引至主阀芯上腔，先导锥阀前腔，对先导阀心形成一个液压力F，当F小于弹簧力Fx时，先导阀关闭，主阀口关闭。当F大于等于Fx时，液压力克服弹簧力，使先导阀阀心左移，阀口开启，主阀口开启，溢流阀进口压力油经主阀阀口溢流回油箱，使主阀进口压力为一定值。

13、节流阀的结构及其工作原理节流阀主要由阀芯、阀体、和螺母等零件组成。工作原理：借助控制机构使阀芯相对于阀体孔运动，从而改变阀口过流面积，是一种流量控制阀，实质相当于一个可变节流口。

14、调速阀的结构及其工作原理：调速阀主要由阀芯、阀体、和螺母等零件组成。工作原理：调速阀是由定差减压阀与节流阀串联而成的组合阀，工作时，压力油由p1进入，先经过定差减压阀的阀口，压力减小，再经节流阀阀口流出，出口压力再次减少。其中，节流阀控制流量的大小，并且检测流量信号并转换为阀口前后压力差反馈作用到定差减压阀阀芯的两端与弹簧力相比较，而定差减压阀自动调整减压缝隙大小，并进行压力补偿，保证节流阀前后压力差基本不变。

15、分水过滤器的结构及其工作原理：分水过滤器由存水杯、挡水板、滤芯、手动排水阀、、旋风叶子等组成。工作原理：压缩空气从输出口进入后被引进旋风叶子中，由于旋风叶子上有很多小缺口，致使空气沿切线方向产生强烈的旋转，旋转让空气中的水滴、油污、灰尘获得较大的离心力，并与存水杯的内壁高速碰撞而被分离出来，沉淀与存水杯中，然后，气体通过中间的滤芯，把灰尘和雾状水滤去，输出洁净的空气。

16、双作用气缸结构及其工作原理：气缸由缸筒、前后缸盖、活塞、活塞杆、密封件和紧固件等零件组成。工作原理：气缸有杆腔和无杆腔之间的压力差使活塞完成伸出或缩回的动作。

17、直动式减压阀的结构及其工作原理：通过作用在阀芯的流体静压力与弹簧力相平衡、相比较的原理，调压弹簧力一定，由主阀芯自动调节运动并改变阀口的大小来调节输出量的，从而保持出口压力P。恒定。

18、溢流阀的启闭特性有何意义?启闭特性好坏对使用性能有何影响?启闭特性是衡量溢流阀定压精度的一个重要指标。启闭特性越好其定压精度就越高.19、液压传动实验二数据与图表

农业机械的工作原理及操作规范 篇6

关键词：农业；机械化； 原理；规范操作

农业是国民经济的基础，要把国家建设成为现代化的国家，就必须大力发展农业，实现农业现代化。要发展农业，就要用最先进的科学技术来武装农业，为农业提供先进的机械装备，用现代工程技术装备农业，实现农业的优质、高效、高产，保证农业的持续发展。因此，农业机械化是农业现代化的重要内容。

一、农业机械的重要性

农业机械化是用机器装备代替人力、畜力进行农业生产的技术改革和经济发展的过程。农业机械化包括种植业、养殖业、加工业机械化，贯穿产前、产中、产后全过程。各种农业机械都是为了完成一定的农业作业设计制造出来的，因此，凡用于农业方面的动力机械如电动机、内燃机、拖拉机等，以及与动力机械相配套的各种农机具即作业机械都属于农机械的范畴。动力机和农机具以牵引、悬挂或半悬挂等方式连接起来成为机组，或将两制造成为一个整体如谷物联合收获机，去完成一定的农业作业内容。单通常所说的农业机械，主要指作业机械，即农机具和带有动力机的联合作业机。

农业范围很广，包括农、林、牧、副、渔许多方面，因此，农业机械包括田间和场上作业机械，农副产品加工机械、林业机械、渔业机械、牧草机械、畜禽饲养机械、饲料加工机械、农田基本建设机械等。随着农业生产的发展及各方面需要的不同，许多专业部门专业从事有关机械的研究设计工作，如林业机械、渔业机械等。我们讲叙的主要是田间作业机械使用、维修。包括柴油机、联合收割机、土壤耕作机械等。

二、农业机械的操作注意事项

（一）拖拉机、联合收割机上牌的目的

拖拉机、联合收割机具有较大的危险性，这种危险不仅对使用者本人，而且对周围其他人都可能造成巨大的生命财产安全危害。全国发生的农机事故70%以上是涉及拖拉机或联合收割机的。这也是法律法规的要求，不上牌就是违法。通过上牌和定期实施检验，可以有效消除事故安全隐患，保障人民群众的生命财产安全。

（二）办理拖拉机、联合收割机上牌需要准备的资料

1.拖拉机、联合收割机所有人的身份证明。

2.拖拉机、联合收割机来历证明。

3.新机：国产拖拉机、联合收割机的整机出厂合格证明或进口机的进口凭证。旧机：拖拉机、联合收割机检验合格证明。

4.上道路行驶的拖拉机需要交通事故责任强制保险凭证。

（三）上道路行驶的拖拉机需要买交强险

上道路行驶的拖拉机，由于其行驶的道路环境比田间、场院复杂的多，发生事故的可能性比较大，事故造成的损失也可能比较大。为保障事故发生后受害人得到及时救治和财产补偿，法律规定上道路行驶的拖拉机必须购买交强险。交强险在保障受害人的同时，实际上保护了投保人自己，如没有买交强险，一旦发生事故，这笔费用就只能自己出了。

（四）发生农机事故的主要原因

1.人的原因。农机操作人员和辅助作业人员违反安全操作规程或违反交通规则所致，如不按规定对拖拉机进行年检、违章行车、作业，不懂安全操作规程，遇到突发情况措施不当，身体状况不佳或酒后作业，无证驾驶操作机械等。

2.农机的原因。农机类型、功能不断拓展，机械动力大、速度快、效率高，不少机械在安全防护设施、标识等方面未能按相关标准要求执行到位；机械安全装置不全，机件失灵、技术状态差，带“病”作业等。

3.环境的原因。摩托车与电动车等交通工具大量增加，容易与转移的农业机械相碰撞而引起事故；作业田块坡度大、环境复杂，道路路面窄、弯道急、有障碍物使机械转移难度增大等。

（五）农机事故的预防

预防农机事故的发生要坚持“四个不动”。

1.无牌无证不动。在无驾驶证的情况下不要操作拖拉机和联合收割机；不要操作无牌、未年检的拖拉机或联合收割机。

2.未经培训不动。各类农业机械操作技术要求各异，购买农机后一定要认真研读说明书，参加厂家或农机监理部门等组织的安全操作培训，才开始作业。

3.状况不好不动。一是指人的状态不好，如生病、疲劳、酒后、吃药后、年龄太大或太小等；二是指农机的状态不好，如机械的制动失灵、安全装置不全、异响等。

4.机动人不乱动。主要指在作业过程中机械出现问题时，不能在未熄火或未断电的情况下检查故障、加油、清理杂物、触各类刀具等。

（六）发生农机事故后的处理

1.如果在道路上发生涉及农机的事故，属于交通事故。事故发生后，要保护现场并报交警部门处理。

2.如果事故发生在田间场院，属于农机事故。事故发生后，农机操作人员和现场其他人员应当立即停止农业机械作业，保护现场，并向事故发生地县级农机安全监理机构报案；造成人身伤害的，应当立即采取措施，第一时间抢救受伤人员；造成人员死亡的，应当向事故发生地公安机关报案。当事人不得有逃逸或者故意破坏、伪造现场，毁灭证据等行为。

生活节奏水平的不断提高，人们生产日益机械化，在注重高产量、高效率、高收成的同时，更应该注意自己在劳动时的人身安全。

参考文献：

[1]刘开顺.如何防止农机伤人事故[J].农业机械，2015（10）.

[2]于海明，文刚，李传峰，周岭.农学专业农业生产机械化课程教学探讨[M].塔里木农垦大学学报， 2004（4）：65-66.

工作原理及过程 篇7

成本是项目施工过程中各种耗费的总和。施工项目成本管理的内容很广泛,贯穿于项目管理活动的全过程和每个方面,从项目中标签约开始到施工准备、现场施工、直至竣工验收,每个环节都离不开成本管理工作。在目前的工程量清单报价模式背景下,面对压价让利白热化的市场环境,推行目标成本管理,有利于增强施工项目全体人员的成本意识,有利于把握项目投入产出的全局,有利于从机制上保证项目成本在过程中受控。作为一种先进的管理方法,尽管目标成本管理在一些建筑施工企业已经推行了很长一段时间,但结果大多不尽人意。那么,建筑企业要在当前市场环境中求生存、谋发展,到底应该如何进行目标成本管理呢?

1 施工项目成本管理:目标管理原理的具体运用

目标管理是指各部门及每个人根据工作的目的,进行工作目标的制定,并在实施中运用现代化管理技术和行为科学,借助人本身的事业感、能力、自信等,实行自我控制,自主管理,努力实现目标[1]。作为一种管理方法,它是在20世纪50年代由美国管理学家的彼得德鲁克首先提出的,在现代化的施工项目成本管理中,这种管理方法以其特有的针对性、实用性和先进性而被广泛采用。目标管理的封闭原理表明:确定目标,层层分解;实施目标,监控考绩;评定目标,奖惩兑现;三大环节形成一个连续封闭的回路,是施工项目成本管理的本质要求。

1.1 确定目标,层层分解

目标成本是进行成本控制的标准和依据,确立科学有效的目标成本,并切实详尽地分解目标成本是确保目标成本管理模式有效运行的前提条件。

1.1.1 确立科学有效的目标成本

项目成本目标值的确定是目标成本管理的重要环节,目标值是否合理,直接关系到项目工程成本管理办法的顺利推行。施工项目在确立目标成本时,应能够体现目标成本管理的精髓,确立的目标成本要科学、可行、有竞争力。为此,需要搜集大量的数据资料,用科学的方法进行统计分析和对比分析,并根据自己的特点制定出目标成本。例如,在承揽到某项工程后,首先由预算部门编制出施工图预算,然后组织相关人员,根据该工程的实物量和预算定额,对构成直接成本的人工费,材料费,机械费和其它直接费进行测算,最后确定该项工程的目标成本指标。

1.1.2 切实详尽地分解目标成本

目标成本分解是目标成本管理模式的中间环节,它以已经确定的目标成本为基础,为目标成本控制提供标度,具有承上启下的作用。因此,目标成本确定后,应按项目内部的组织体系和构成,自上而下地将目标成本层层分解到部门、班组,直到最小的责任考核单位。特别是施工项目在目标成本分解时,要尽量按照本体维、主体维和时间维的三维模式,本着“纵向到底,横向到边”的原则,把目标成本分解到各相关作业环节、责任单位、责任时间,做到从项目经理到每一个工作人员,都能明确自己所应负的成本责任和成本控制目标,并且要注意责、权、利的统一。

1.2 实施目标,监控考绩

人是管理的核心和动力,没有人的积极性,任何管理工作都不可能完成。因此,对于预期的目标成本,如何去实现它,最关键的一步就是健全项目成本管理体系。而健全项目成本管理体系,主要是从组织上和制度上入手:

1.2.1 建立高效的组织机构

任何管理工作的顺利进行都是以组织为保障的,只有通过建立完善的、运行有序的严密组织管理体系,才能保证管理工作沿着既定的目标展开。

1.2.2 建立严格的管理制度

明晰的运行程序和严格的管理制度是成本管理工作顺利进行的基础。尤其是对一个独立的工程项目而言,为了保证成本管理的有效性,项目成本管理制度必须是可操作性较强的执行文件,要求每个职工都要严格遵循。因此,在编制成本管理制度时,要做到以下几点:(1)要选择结合实际的成本管理方法,采取的相关措施要具有可操作性;(2)成本管理目标的制定要明确。成本管理范围的界定要清晰、简明,方便操作,否则将失去指导意义;(3)各部门、岗位的职责要具体,人员分工要明确;(4)要有明确严格的工作程序。

1.3 评定目标,奖惩兑现

为使项目目标成本管理达到最佳效果,应注意激励和约束机制的配合:

1.3.1 加强对目标成本管理的检查和监督

目标成本考核结果形成的偏差须通过成本信息反馈系统及时进行分析总结,以保证目标成本的内部控制、自我监测、准确评定。

1.3.2 建立相应的奖惩办法

具体奖罚可按成本节超额与责任人员的工资、奖金直接挂钩,或作为考核各级部门及人员工作业绩的依据,以激励全体员工全力以赴实现目标成本。

2 施工项目成本管理过程:根据目标管理原理运行的PDCA循环

目标指导行动,是目标管理的精髓。一般来说,目标管理内容包括目标的设定和分解、目标的责任到位和执行、检查目标的执行结果、评价目标和修正目标等步骤,由此形成目标管理的计划、实施、检查、处理过程[2]。从过程角度看,施工项目成本管理根据目标管理原理可分为成本预测、成本计划、成本控制、成本核算、成本分析、成本考核等程序,这些程序有机结合、相互作用,形成成本管理的Plan(计划)—Do(执行)—Check(检查)—Action(处理)的连续循环。

2.1 成本预测和成本计划构成Plan(计划)环节

施工项目成本预测是根据成本信息及项目的具体情况,以调查研究和历史资料作依据,运用科学的方法,对未来的成本及其可能发展趋势做出科学的估计,目的是为编制成本计划提供依据[3]。成本计划是在成本预测的基础上以货币形式编制施工项目在计划期内的生产费用、成本水平、成本降低率以及为降低成本所采取的主要措施和规划的书面方案,它是建立施工项目成本管理责任制、开展成本控制和核算的基础[4]。编制项目成本计划首先是收集和整理有关资料;然后进行成本预测,确定目标成本;再后是编制计划成本草案;最后是综合平衡,形成正式的成本计划。

2.2 成本控制构成Do(执行)环节

施工项目成本控制就是在实施过程中对资源的投入、施工过程及成果进行监督、检查和衡量调整,通过借助各种方法并采取各种措施来来达到降低成本、开源增收的成本控制目的,它是项目成本管理的基础、核心和关键。项目成本控制采取的方法主要有:(1)以施工图预算控制成本。这种方法是以施工图预算为依据,按照“以支定收”的原则控制人工费、材料费、周转设备费、机械设备使用费、构件加工费和分包工程费等各项直接费用的支出;(2)以施工预算控制成本。项目开工前,根据图纸计算工程量,并按企业定额或上级统一规定的施工预算定额编制整个工程项目的施工预算;(3)成本与进度同步跟踪的方法控制成本,在以计划进度控制实际进度的同时,以计划成本控制实际成本,从而实现对成本的动态控制。

2.3 成本核算构成Check(检查)环节

成本核算是对项目施工过程中所发生的各种费用和成本进行核算,是成本管理的一个十分重要的环节,贯穿于成本管理的全过程。通过成本核算,项目管理者可以比较准确的掌握各成本项目实际消耗水平和消耗情况,便于有针对性的采取措施来降低施工成本。施工项目成本核算的方法主要通过成本会计账表和管理会计台账来实现,这种核算主要包括两个基本环节:一是按照规定的成本开支范围对施工费进行归集,计算出施工费用的实际发生额;二是根据成本核算对象,采取适当方法,计算出施工项目的总成本和单位成本。

2.4 成本分析和成本考核构成Action(处理)环节

成本分析,就是根据核算资料,对项目成本的形成过程和影响成本升降的因素进行分析,找出原因,总结项目成本管理经验,制定切实可行的改进措施,不断提出高成本管理水平。成本考核是对实际成本与计划成本进行比较分析,考察各个职能部门成本计划执行情况及目标完成情况并给予奖罚的一种管理办法,目的是通过成本考核,做到有奖有惩,赏罚分明,有效地调动每一职工在各自的施工岗位上努力完成目标成本的积极性。

3 施工项目成本管理的过程控制要求:成本管理目标是在过程控制中实现

在上面这个根据目标管理原理而运行的PDCA循环过程中,很清楚,其初始出发点和最终归宿点都是基于成本目标的实现,至于成本目标能否最终实现,其结果则是取决于施工项目成本管理的过程控制如何。换言之,成本管理目标是在过程控制中来达成和实现的。

接下来的分析的是,过程控制如何进行?有何要求?关于这个问题,基本的结论是:项目成本管理事前有目标,过程控制有依据,成本分析直观,而且成本责任区域明晰,便于落实考核;真正做到事前有计划,事中有落实,事后有总结,责任明确,激励到位,并且将过程控制贯穿于施工项目的全程。

3.1 编制项目成本计划,保证过程控制有依据

本质上,目标管理是贯彻执行计划的一种方法,它把计划的方针、任务目标和措施等逐一加以分解,提出进一步的具体要求,并分别落实到执行计划的有关部门、单位和个人。因此,在开工前的施工准备阶段,对整个工程施工都要认真细致地作出计划,对各职能部门、施工队及班组进行施工目标的安排落实,让参加施工的每位管理人员及生产者都做到心中有数,生产有目标,施工的整个过程有计划。施工项目成本计划一经确定,就应层层落实到部门、施工队、班组,并应经常将实际生产耗费与成本计划指标进行对比分析,揭露执行过程中存在的问题,及时采取措施,改进和完善成本管理工作,以保证施工项目成本计划各项指标得以实现。

3.2 节约资源消耗数量,保证过程控制能落实

在实施中,施工项目成本管理的过程控制主要体现责任成本管理者在资源消耗数量的节约和施工组织优化配置,以及对施工过程中的动态控制和成本降低等方面。节约就是项目施工用人力、物力和财力的节省,是成本控制的基本原则。当然,节约绝对不是消极的限制与监督,而是要积极创造条件,要着眼于成本的事前监督、过程控制,从提高科学管理水平入手来达到资源的节约和过程控制的落实。如施工过程中,要注意抓好施工预算编制,以施工预算为龙头,加强施工预算管理,及时编制施工预算,然后由项目部进行复核,将施工预算作为劳务分包控制、人工费支出、材料消耗的依据,把先算后做落实到施工过程中。

3.3 构建管理信息系统,保证过程控制直观可行

目标成本管理经过事前控制,事中控制,还要进行事后反馈控制。在目标成本管理的事后控制中,要着重抓好目标成本的信息反馈和分析工作,找出问题,及时制订改进措施。由于项目目标成本管理是一个复杂的系统工程,它不仅仅是成本形成后进行简单的会计成本分析和复核,而是一个动态管理过程,要及时处理反馈许多繁杂的信息,这种信息处理工作是不可能简单依靠手工劳动来完成的。目前国内的工程项目管理大多实行年、季、月计划的控制是相对“静态”的管理手段,其缺点是信息滞后,不能及时发现目标成本与实际成本的差异,不能及时采取措施在以后的施工中予以调整。国际上先进的成本管理经验值得借鉴,那就是必须构建一个完善的成本管理的信息系统,项目管理人员必须将每天耗用的人工数、材料数、机械台班数、工程成本等工程数据,通过计算机进行技术处理,与目标成本相对比,并做出判断意见,以便为管理者在后续施工中的决策提供依据。

3.4 建立目标成本责任制,调动过程控制的全员积极性

施工项目成本管理的过程控制,需要依靠项目各单位和个人按其各自所负责的成本控制目标,对现场的各种实际消耗进行控制。如果目标成本没有明确成本责任区域,成本目标就无法分解,成本责任也就无法传递,无法体现目标成本管理最重要的环节———过程控制。因此,施工项目成本管理的过程控制需要按照项目的经济责任制要求,建立成本控制责任制,进行目标成本分解并下达到各个责任单位和个人以贯彻执行。如此,在项目实施全过程管理中,各个责任主体才能主动检查实际成本与目标成本的偏差,及时采取措施减小偏差。同时,还要建立与责任成本管理直接联系的激励措施、奖罚制度、并适时兑现。首先,也是最重要的一点,是要坚持权责利相结合的原则,奖罚分明,这是责任成本考核的关键所在;其次,还要特别强调奖罚兑现的及时性,绝不能延期兑现,该奖多少与罚多少,都应不折不扣地落实。

3.5 进行阶段性目标分解,推动过程控制的全程实施

由于施工项目成本的发生涉及到项目整个周期,因此,目标成本管理原理要求项目整个周期都要有成本控制的意识,成本控制工作要伴随项目施工的每一阶段。在具体实践中,可以通过阶段性目标分解来推动过程控制的全程实施:(1)在施工准备阶段,做好经济性分析工作。经济分析是成本控制的重要环节,工期的长短,工程质量的好坏,材料的节约或浪费都与它有极大的关系。因此,在施工准备阶段,除了编制好成本计划外,还要特别注意的重视施工方案的经济性分析,优化施工组织方案,减少施工成本支出;(2)在施工过程中,控制好事中成本的形成。这里特别指出两点:第一,要重视施工进度与成本的关系,在保证要求工期的前提下尽量降低成本,在控制成本的前提下尽量加快施工进度。第二,要重视机械设备和建筑材料供应与成本的关系。根据价值工程的原理,选择合适的机械设备,合理安排施工机械的调遣;做好钢材等建筑材料的价格预测,综合考虑决定材料的最优库存;(3)在施工结算阶段,完善事后分析检查制度。通过对结算资料的全面收集、整理,及时与甲方办理签证结算手续,这也是对项目成本控制影响较大而又行之有效的重要方面。

参考文献

[1](英)丹尼斯.洛克著.杨爱华等译.项目管理[M].北京:电子工业出版社,2009.

[2]于纪淼.工程量清单计价模式下企业成本控制方法[J].交通科技与经济,2008(4):43-44,47.

[3]孙占国.建设工程项目管理[M].北京:中国建筑工业出版社,2007.

工作原理及过程 篇8

1 Radius服务器的功能原理

(1) 宽带用户拨号上网时接入NAS, NAS设备使用“访问请求”数据包向Radius服务器提交用户的请求信息, 该信息包括用户名、密码等。用户的密码会经过MD5加密, 双方会使用不会通过网络进行传播的“共享密钥”。同时, Radius服务器会对用户名和密码的合法性进行检验, 提出质疑时, 就会要求进一步对用户、对NAS设备进行验证。如果验证不通过, 就会返回“拒绝访问”的数据包, 以此来拒绝用户的访问;验证合法, 就会给NAS设备返回“接受访问”的数据包, 即用户通过了认证。允许访问时, NAS设备会向Radius服务器提出“计费请求”, Radius服务器响应“接受计费”的请求, 开始对用户计费, 用户从此刻开始了上网。

(2) “重传机制”是Radius协议的特色功能之一。一般情况下, Radius服务器分为主备用设备, 这项功能是为NAS设备向主用Radius服务器提交请求却没有收到返回信息时而准备的, 备用的Radius服务器会进行重传, 如果备用Radius服务器的密钥和主用Radius服务器的密钥不相同时, 是需要重新进行认证的。NAS设备进行重传的时候, 对于有多个备用Radius服务器的网络, 一般采用轮询的方法。

(3) NAS设备和Radius服务器之间的通信协议是“UDP协议”, Radius服务器有1812和1813端口, 其中1812端口是认证端口, 1813端口是计费端口。因为NAS设备和Radius服务器大多数是在同一个局域网中, 采用UDP协议进行通信则更加快捷方便, 而且无连接的UDP协议会减轻Radius服务器的压力, 增加安全性。

(4) 漫游和代理也是Radius服务器的功能之一。“漫游”功能是代理的一个具体实现, 作为Radius服务器的代理, 负责转发Radius认证和计费的数据包, 这样用户可以通过本来和其无关的Radius服务器进行认证, 即用户可以在非归属运营商的所在地得到服务, 实现了漫游功能。

2 Radius服务器的交互过程

2.1 NAS等设备的代理认证功能

该功能是用于实现Radius服务器对用户的认证过程的, 因为响应的报文中携带了授权信息, 所以Radius协议合并了认证和授权过程。Radius客户端和Radius服务器之间是通过共享密钥认证相互之间交互的消息的, 为了增强安全性, 用户密码是采用密文方式在网络上进行传输的。

2.2 拨号认证交互信息及过程

(1) 用户通过拨号软件输入用户名和密码。

(2) 收到这些信息后, Radius客户端会向Radius服务器发送“访问请求”包。

(3) 因为用户数据库中保存着已增加认证的用户名、密码等信息, Radius服务器会将收到的用户信息与用户数据库中的信息进行比对, 如果收到的用户信息在数据库中不存在, 就会返回“拒绝访问”响应包, 即认证失败;如果收到的用户信息在数据库中存在且比对后正确, 就会将用户的权限信息以“接受访问”响应包的形式发送给Radius客户端, 即认证成功。

(4) 根据接收到的认证结果, Radius客户端会判断拒绝或者接受该用户。如果Radius客户端向Radius服务器发送计费开始请求包, 则表示可以接入该用户。

(5) Radius服务器收到计费请求后返回计费开始响应包。

(6) 用户下线时Radius客户端会收到该请求, 同时向Radius服务器发送计费停止请求包。

(7) Radius服务器收到请求后返回计费结束响应包, 此时计费停止, 过程结束。

3 结束语

通过以上分析, 我们看出Radius服务器是配置网络结构中不可或缺的重要环节, 该环节实现了认证、授权、计费三个功能于一体, 了解掌握Radius服务器的功能原理及交互过程对日常的系统维护及故障处理意义重大, 不但能减少故障的发生, 更重要的是在故障发生时, 可以尽量缩短故障时间, 提高用户感知度及满意度。

摘要：RADIUS是一个英文缩写, 其具体含义是Remote Authentication Dial In User Service, 中文意思是“远端用户拨入验证服务”, 是一个AAA协议, 即集authentication (认证) 、authorization (授权) 、accounting (计费) 三种服务于一体的一种网络传输协议。文章将从Radius服务器的功能原理及交互过程对其进行介绍。

工作原理及过程 篇9

关键词：工作过程导向,数控原理,项目教学法

1. 引言

传统的课程体系要求教师在课堂上以传授理论为主,学生被灌输知识,很少自己思考,严重缺乏创新性和自主性。而职业教育培养的学生要求动手能力强,自主学习能力强。传统的课程教学已经不能满足这样的要求,因此课程改革迫在眉睫。

教育部发布相关文件,确定职业教育改革的要求和方向,并由国家出资资助职业院校的教师赴德国、澳大利亚、加拿大等国家学习这些国家的职业教育模式,并结合我国的国情进行职业教育的教学改革。

德国的学习领域、澳大利亚的培训包、美国的课程整合、法国的职业探索课程以及日本“地域综合科学科”和“桥梁课程体系”等都具有共同的特点:以职业行动任务开发职业教育教学内容,将课程与课程之间的分离趋向于综合,重视职业指导课程开发[1～4]。

在国家示范性院校内已首先进行课程改革,从模块化课程改革到项目化课程改革,又到目前的按照企业实际工作任务开发“工作过程系统化”的“教学项目”课程模式。工作过程导向的项目课程研究和实践现正在由点到面的发展,已基本成为我国职教课程改革的发展方向。

数控技术专业是我院示范性专业,在数控专业内进行数控原理的课程改革与实践,对推进其他课程的改革起到了一定的推广作用。而基于工作过程导向的课程改革,对培养学生的方法能力、社会能力、专业能力起着至关重要的作用,对学生直接走向工作岗位奠定了基础。

2. 工作过程导向课程开发的一般程序

首先,思考为实现职业教育的目标需要开发什么样的课程;第二,对企业进行调研,进行岗位分析及岗位群实施典型工作任务分析;第三,召开实践专家研讨会,根据能力复杂程度整合典型工作任务形成综合能力领域;第四,根据认知及职业成长规律进行课程设置;第五,实施教学设计,进行学习情景的设计;第六,进行课程实验改革实践及评价;第七,进行课程模式推广。可以看出,职业教育的课程开发是一项序列化、各个环节紧密联系的系统工程,具体如图1所示。本文以《数控原理》为例进行工作过程导向的课程改革与实践。

3.《数控原理》的指导思想及课程调查

学院对课程改革非常重视,从外面请来专家进行授课讲解,明确课程开发的目标和指导思想为:基于工作过程导向的项目化课程。

通过对苏北、苏南、长三角、上海等地的高新企业、国际大型跨国企业、国有大中型企业和中小民营企业工作的05、06、07届数控技术专业毕业生的工作状况及职业成长过程的跟踪调查研究显示,数控技术人才分为三个层次:以数控加工操作工为主的“蓝领层”;以数控编程工艺员和数控维修人员为主的“灰领层”;以机电连调、产品设计开发人员等为主的“金领层”。

通过调查分析,初步明确一般工作流程和职业能力。无论是数控加工人员还是数控编程人员以及数控维修人员,都需要明确掌握数控原理这门课程。

4.《数控原理》的课程内容选择及组织

通过与企业技术专家进行深度访谈,并邀请来自企业一线实践专家召开专家研讨会,对数控专业对应的职业岗位(群)中需要完成的工作任务进行分解,掌握工作任务中的具体的工作内容和完成该任务的职业能力,归纳出相近的工作任务和较为普遍的工作任务,最终得出专业职业岗位的典型工作任务。然后选择合适的工作任务作为《数控原理》这门课程的内容。这些工作任务要尽量贴紧生产实际,尽量模拟生产实际工作中的具体情景,能在这个任务中充分体现生产岗位所需要的职业技能、职业素养和职业态度。教师还必须认识到学生的实际知识水平和知识组成结构,选择的任务难度应该在学生的最近发展区,还必须在现有的实训设备、实训场地和课时量等实际条件中取得妥协和平衡[6]。

在进行《数控原理》的课程内容组织上,设计的学习情景呈并列式、递进式排列,要体现学生的自主性,教师作为服务的角色贯穿在这些项目中。表1为《数控原理》的学习情景设计。

5.《数控原理》的课程实施

基于工作过程导向课程的教学实施过程采取咨讯、计划、决策、实施、检查、评价等六个教学环节[7]。下面以项目1进行分析研究。

本项目包含两个任务:认识数控机床的结构并懂得如何操作数控机床。准备:数控原理实训室(SIEMENS数控机床设备)、SINUMERIK 802S操作编程——车床、SINUMERIK 802S操作编程——铣床及查阅的相关技术资料。

通过对本项目的完成实施,要求学生能够熟悉操作面板、主传动系统组成、进给传动系统组成、刀架结构、限位开关及辅助装置等数控机床的结构组成;能够熟练运用SINUMERIK 802S数控车床、铣床进行零件编程;熟练在JOG、MDA模式完成数控机床的操作。具备从网上或相关的书籍中查阅所需资料的意识和能力。具备将所准备的资料进行书面和口头表达的能力。并进一步培养学生的学习态度,逐渐形成认真、求实的态度。

确定项目后,教师对于理论知识可采用讲授法,但要注意把握理论的切入时机,注意结合学生需要理解在实践过程中产生和遇到的问题。教师要让学生理解工作任务,并提醒学生将注意力放在工作任务的实施上。

在学生分组上,将不同能力、不同优势的学生划分为一组,便于学生相互学习、相互合作,并任命有组织能力和责任心的学生担任组长。每个小组由5名成员组成,并形成相对固定的合作关系,教师需要负责组织安排、指导和管理每个小组的活动。

组长组织学生交流对工作任务的认识、讨论并分析,初步定出工作计划。教师参与实施方案的修订,进行评判,然后由学生按照计划进行项目的实施,最终完成项目任务。小组在进行PPT演示的项目汇报时,要将在完成任务的过程中所遇到的问题及解决的方法一同进行汇报,以答辩的形式在全班进行相互交流。最后进行总结评价,采取学生自评、互评和教师总评的方式,对项目的完成情况及学生个人在项目学习过程中的表现进行评价。教师总结数控机床的结构组成及数控机床的操作方式及编程方式关键知识点,使总结评价也成为学生再学习提高的一个过程。

6. 基于工作过程导向《数控原理》实践的思考

通过对《数控原理》进行基于工作过程导向的实践改革,学生普遍反映良好,动手能力加强,对理论知识也有了深一层次的理解,总体来讲取得了良好的教学效果。但仍然存在一系列的问题:如有的学生因为惰性,短时期内不能适应这种教学方式;部分教师由于缺乏工厂实践经验,难于应付学生在项目过程中提出的各种问题;学校的教学设备还不能够完全做到人手一个;目前教材的选择也很难适应这种教学方式。因此,还需要针对具体问题采取相应措施,以便更好地推广到相关专业的课程改革中。

参考文献

[1]刘育锋.部分国家职教教学内容改革新动向及对我国职教课程改革新启示[J].职教论坛,2008.

[2]姜大源,吴全全.当代德国职业教育主流教学思想研究——理论、实践与创新[M].北京:清华大学出版社,2007.

[3]高瑛,刘育锋.美国生涯与技术教育改革与发展的最新动向及亮点[J].中国职业技术教育,2007.

[4]姜大源.世界职业教育课程改革的基本走势及其启示——职业教育课程开发漫谈[J].中国职业技术教育.

[5]石伟平.职业技术教育课程开发技术[Z].讲义,2003.

[6]赵新凯.工作过程导向项目课程设计的实践与研究[D].上海:华东师范大学,2009.

捣固装置工作原理及运动分析 篇10

关键词：捣固装置,结构,振动,异步夹持,运动分析

捣固车是一种大型养路机械设备, 其核心设备为捣固装置, 捣固装置通过振动和夹持对石砟作用, 让石砟在小范围流动起来, 并向较为稳定的方向移动, 使其密实, 从而提高轨道的稳定性。

1 捣固装置工作原理

1.1 振动原理

参与振动的零部件有偏心轴、箱体、油缸、镐臂。捣固装置的振动是曲柄摇杆机构的运动过程。如图1所示, 偏心轴作曲柄, 箱体作机架, 油缸作连架杆, 捣固镐臂作机架。

当油马达驱动偏心轴旋转时, 装在偏心轴颈上的内侧夹持油缸, 在偏心轴的作用下做往复运动, 如同曲柄摇杆机构中的连架杆一样, 推动捣固臂以中心销轴为支点左右摆动, 装在捣固臂下端的捣固头就产生摇摆式强迫振动。

如图2所示, 振动轴的相邻偏心段轴线位于非偏心段轴线的正上方和正下方, 因此振动轴的相邻偏心挡相位差180°, 因此夹持同根轨枕的两个捣固镐同时向内或向外, 更加有利于道砟的密实。

1.2 异步夹持原理

在夹持过程中, 捣固镐将道砟夹实, 根据液压系统的设计, 捣固镐的加持力是相同的。但道床的密实程度各处都有差别, 因此道砟对捣固镐的阻力是不同的, 道砟疏松的地方阻力小, 道砟密实的地方阻力大。由于阻力不同, 不同捣固镐的夹持速度和夹持距离也不同, 即捣固镐之间运动的不同步。这就是所谓的异步原理。

2 捣固镐头运动学分析

图3为捣固镐头运动示意图, 分析销轴E的运动规律, 由于偏心距A与连杆长度L的比值很小可忽略不计, 故销轴的位移运动方程式为:Se=Acosωt, 即为偏心距和转动角度θ的余弦的乘积。销轴的运动速度为:Ve=Aωsinωt, 运动加速度:αe=-Aω2cosωt, 其中A=2.5 mm, 即位移对时间的一阶导为速度, 二阶导数为加速度。从这3个式子可以得出, 销轴E的运动轨迹呈摆线形, 是简谐运动 (简单正余弦运动) , 其最大位移等于两倍的偏心距, 即5 mm。

捣固镐臂下端含镐头的总长大于上端长度:c=1.75 b, 这对镐头的运动有放大作用。镐头的运动规律与销轴的运动规律相同, 镐头最大移动距离就是镐头的振幅:St=1.75×2A=1.75×2×2.5=8.75mm, 镐头的振动速度:V=1.75Aωsinωt, 振动加速度:α=-1.75Aω2cosωt, 即镐头的振幅、速度、加速度均对E点的振幅、速度、加速度放大1.75倍, 已知镐头的工作振动频率为35 Hz, 可得角速度:ω=35×2πrad/s, 则可以得到镐头的最大振动加速度为:α=21.5 g, 即21.5倍重力加速度。因此捣固镐头能传递给石砟的最大加速度为21.5 g。

3 结语

分析了捣固装置的振动结构和原理, 有利于今后的维修与操作。对捣固镐头进行了运动学分析, 进一步认识了捣固装置的振动形式。

参考文献

[1]韩志清, 唐定全.超平起拔道捣固车[M].北京:中国铁道出版社, 2004:38-59.

[2]李毅松, 翁敏红.D09-32型捣固装置的结构、功能及运动分析[J].机车车辆工艺, 2003 (2) 4-7.

工作原理及过程 篇11

【关键词】 可靠性性高;程序设计简单;速度快;灵活性强

一、PLC的基础知识

(一)PLC的定义

PLC的定义有许多种。国际电工委员会(IEC)对PLC的定义是:可编程控制器是一种数字运算操作的电子系统,专为在工业环境下应用而设计。它采用可编程序的存贮器,用来在其内部存贮执行逻辑运算、顺序控制、定时、计数和算术运算等操作的指令,并通过数字、模拟的输入和输出,控制各种类型的机械或生产过程。可编程序控制器及其有关设备,都应按易于与工业控制系统形成一个整体,易于扩充其功能的原则设计。可编程控制器(Programmable Controller)是计算机家族中的一员,是为工业控制应用而设计制造的。早期的可编程控制器称作可编程逻辑控制器(Programmable Logic Controller),简称PLC,它主要用来代替继电器实现逻辑控制。随着技术的发展,这种装置的功能已经大大超过了逻辑控制的范围,今天这种装置称作可编程控制器,简称PC。为了避免与个人计算机(Personal Computer)的简称混淆,将可编程控制器简称PLC。

(二)PLC的特点

1.高可靠性。(1)所有的I/O接口电路均采用光电隔离,使工业现场的外电路与PLC内部电路之间电气上隔离;(2)各输入端均采用R-C滤波器,其滤波时间常数一般为10～20ms;(3)各模块均采用屏蔽措施,以防止辐射干扰;(4)采用性能优良的开关电源;(5)对采用的器件进行严格的筛选;(6)良好的自诊断功能,一旦电源或其他软,硬件发生异常情况,CPU立即采用有效措施,以防止故障扩大;(7)大型PLC还可以采用由双CPU构成冗余系统或有三CPU构成表决系统,使可靠性进一步提高。

2.丰富的I/O接口模块。PLC针对不同的工业现场信号,如交流或直流;开关量或模拟量;电压或电流;脉冲或电位;强电或弱电等。有相应的I/O模块与工业现场的器件或设备,如按钮;行程开关;接近开关;传感器及变送器;电磁线圈;控制阀等直接连接。为了提高操作性能,还有多种人-机对话的接口模块;为了组成工业局部网络,还有多种通讯联网的接口模块等。

3.采用模块化结构。为了适应各种工业控制需要,除了单元式的小型PLC以外,绝大多数PLC均采用模块化结构。PLC的各个部件,包括CPU,电源,I/O等均采用模块化设计,由机架及电缆将各模块连接起来,系统的规模和功能可根据用户的需要自行组合。

4.编程简单易学。PLC的编程大多采用类似于继电器控制线路的梯形图形式,对使用者来说,不需要具备计算机的专门知识,很容易被一般工程技术人员所理解和掌握。

5.安装简单,维修方便。PLC不需要专门的机房,可以在各种工业环境下直接运行。使用时只需将现场的各种设备与PLC相应的I/O端相连接,即可投入运行。各种模块上均有运行和故障指示装置,便于用户了解运行情况和查找故障。

由于采用模块化结构,一旦某模块发生故障,用户可以通过更换模块的方法,使系统迅速恢复运行。

二、PLC的使用

1.模拟量控制。在工业生产过程当中,有许多连续变化的量,如温度、压力、流量、液位和速度等都是模拟量。为了使可编程控制器处理模拟量,必须实现模拟量(Analog)和数字量(Digital)之间的A/D转换及D/A转换。PLC厂家都生产配套的A/D和D/A转换模块,使可编程控制器用于模拟量控制。

2.运动控制。PLC可以用于圆周运动或直线运动的控制。从控制机构配置来说,早期直接用于开关量I/O模块连接位置传感器和执行机构,现在一般使用专用的运动控制模块。如可驱动步进电机或伺服电机的单轴或多轴位置控制模块。世界上各主要PLC厂家的产品几乎都有运动控制功能,广泛用于各种机械、机床、机器人、电梯等场合。

3.过程控制。过程控制是指对温度、压力、流量等模拟量的闭环控制。作为工业控制计算机,PLC能编制各种各样的控制算法程序,完成闭环控制。PID调节是一般闭环控制系统中用得较多的调节方法。大中型PLC都有PID模块,目前许多小型PLC也具有此功能模块。PID处理一般是运行专用的PID子程序,过程控制在冶金、化工、热处理、锅炉控制等场合有广泛的应用。

4.数据处理。现代PLC具有数学运算(含矩阵运算、函数运算、逻辑运算)、数据传送、数据转换、排序、查表、位操作等功能,可以完成数据的采集、分析及处理。这些数据可以与存储在存储器中的参考值比较,完成一定的控制操作,也可以利用通信功能传送到别的智能装置,或将它们打印制表。数据处理一般用于大型控制系统,如无人控制的柔性制造系统;可用于过程控制系统,如造纸、冶金、食品工业中的一些大型控制系统。

5.通信及联网。PLC通信含PLC间的通信及PLC与其它智能设备间的通信。随着计算机控制的发展,工厂自动化网络发展得很快,各PLC厂商都十分重视PLC的通信功能,纷纷推出各自的网络系统。新近生产的PLC都具有通信接口,通信非常方便。

三、PLC的工作原理

(一)PLC的工作方式

1.输入采样阶段。在此阶段,顺序读入所有输入缎子通断状态,并将读入的信息存入内存,接着进入程序执行阶段,在程序执行时,即使输入信号发生变化,内存中输入信息也不变化,只有在下一个扫描周期的输入采样阶段才能读入信息。

2.程序执行阶段。plc对用户程序扫描。

3.输出刷新阶段。当所有指令执行完毕通过隔离电路,驱动功率放大器,电路是输出端子向外界输出控制信号驱动外部负载。

(二)PLC的基本指令

1.输入输出指令(LD/LDI/OUT)。下面把LD/LDI/OUT三条指令的功能、梯形图表示形式、操作元件以列表的形式加以说明:

LD与LDI指令用于与母线相连的接点,此外还可用于分支电路的起点。OUT 指令是线圈的驱动指令,可用于输出继电器、辅助继电器、定时器、计数器、状态寄存器等,但不能用于输入继电器。输出指令用于并行输出,能连续使用多次。

2.电路块的并联和串联指令(ORB、ANB)

含有两个以上触点串联连接的电路称为“串联连接块”,串联电路块并联连接时,支路的起点以LD或LDNOT指令开始,而支路的终点要用ORB指令。ORB指令是一种独立指令,其后不带操作元件号, ORB指令不表示触点,可以看成电路块之间的一段连接线。如需要将多个电路块并联连接,应在每个并联电路块之后使用一个ORB指令,用这种方法编程时并联电路块的个数没有限制;也可将所有要并联的电路块依次写出,然后在这些电路块的末尾集中写出ORB的指令,这时ORB指令最多使用7次。

将分支电路(并联电路块)与前面的电路串联连接时使用ANB指令,各并联电路块的起点,使用LD或LDNOT指令;与ORB指令一样,ANB指令也不带操作元件,如需要将多个电路块串联连接,应在每个串联电路块之后使用一个ANB指令,用这种方法编程时串联电路块的个数没有限制,若集中使用ANB指令,最多使用7次。在程序结束处写上END指令,PLC只执行第一步至END之间的程序,并立即输出处理。若不写END指令,PLC将以用户存贮器的第一步执行到最后一步,使用END指令可缩短扫描周期。另外。在调试程序时,可以将END指令插在各程序段之后,分段检查各程序段的动作,确认无误后,再依次删去插入的END指令。一般情况下,X代表输入继电器,Y代表输出继电器,M代表辅助继电器,SPM代表专用辅助继电器,T代表定时器,C代表计数器,S代表状态继电器,D代表数据寄存器,MOV代表传输等。

四、梯形图的编程方法

梯形图是各种PLC通用的编程语言,尽管各厂家的PLC所使用的指令符号等不太一致,但梯形图的设计与编程方法基本上大同小异。

1.确定各元件的编号,分配I/O地址。利用梯形图编程,首先必须确定所使用的编程元件编号,PLC是按编号来区别操作元件的。我们选用的FX2N型号的PLC,其内部元件的地址编号如下表所示,使用时一定要明确,每个元件在同一时刻决不能担任几个角色。一般讲,配置好的PLC,其输入点数与控制对象的输入信号数总是相应的,输出点数与输出的控制回路数也是相应的(如果有模拟量,则模拟量的路数与实际的也要相当),故I/O的分配实际上是把PLC的入、出点号分给实际的I/O电路,编程时按点号建立逻辑或控制关系,接线时按点号“对号入坐”进行接线。

2.梯形图的编程规则。(1)每个继电器的线圈和它的触点均用同一编号,每个元件的触点使用时没有数量限制。(2)梯形图每一行都是从左边开始,线圈接在最右边(线圈右边不允许再有接触点),如图(a)错,图(b)正确。(3)线圈不能直接接在左边母线上。(4)在一个程序中,同一编号的线圈如果使用两次,称为双线圈输出,它很容易引起误操作,应尽量避免。(5)在梯形图中没有真实的电流流动,为了便于分析PLC的周期扫描原理和逻辑上的因果关系,假定在梯形图中有“电流”流动,这个“电流”只能在梯形图中单方向流动——即从左向右流动,层次的改变只能从上向下。

图 ( a ) 图 (b)

PLC具有通用性强、使用方便、适应面广、可靠性高、抗干扰能力强、编程简单等特点。PLC在工业自动化控制特别是顺序控制中的地位,在可预见的将来,是无法取代的。PLC在向微型化、网络化、PLC化和开放性方向发展 长期以来,PLC始终处于工业制自动化领域的主战场,为各种各样的自动化控制设备提供非常可靠的控制方案.

参考文献

[1]谢克明,夏路易.可编程控制器原理与程序设计.电子工业出版社,2001

工作原理及过程 篇12

按正确方向插入IP盒, 被皮带拉动至读片盒ID内容位置, 随后引导轮继续移动, 直至片盒进入后被放低及夹紧;片盒被机械手打开, IP扫描前吸盘臂举高至初始位置, 负压泵开始工作;吸盘靠近IP, 电磁阀打开, 负压传至吸盘使IP被吸附并取出, 沿引导板向下运动, 扫描滚轴开始滚动, 同时负压泵停止工作, 吸力减少, 吸盘放开IP, 吸盘臂移开, IP沿引导板进入扫描区域;扫描滚轴夹紧IP以一定速度进入扫描装置[1];激光源发出红外激光, 经强度控制装置监控激光的功率并校正波动, 线束成型光学装置优化处理, 线束偏导 (偏制) 装置使激光束快速向前向后均匀沿一条扫描线顺序激励成像板上每一点, 其他方向的移动由传输装置控制 (本机采用旋转的多边形棱镜, 每一面反光镜扫过成像板的一条线, 然后将下一条线移交下一面反光镜) , 激发出各个方向的光, 经光学过滤器滤过, 唯蓝色光可通过进入光电探测器 (PMT-光电倍增管) , 将光信号转化为电信号, 由模拟电子器件除去对诊断无用或数字化设备不兼容的高频信号, 经AD (模数) 转换, 得到的数字影像在发送到工作站之前暂存在本地存储器上[1,2];IP离开扫描装置落在扫描架上, 吸盘吸住IP, 将其移至擦除的起始位置, 擦除装置在温度75℃以下强光曝光IP[1], 消除IP上残留信号, 传送装置将IP放回片盒;关闭片盒, 引导板将其移至SOLO出口处, 传感器确认片盒移出过程结束;将IP盒送出SOLO, 整个扫描过程结束。

2 故障现象

AGFA ADC SOLO (CR数字扫描仪, 以下简称SOLO) 显示屏报警:“scanner warning, possible bad image, please‘√’, code:20654”, 每扫描一次IP均有提示。若不按提示操作, 插入下一个IP后只能关闭SOLO, 取出IP, 重新启动SOLO, 严重影响工作进度。

3 故障分析与检修

从故障代码“20654”提示检测到的能量不足, 可能由以下几方面引起:激光发生器功率输出不稳定、Galvanoment (偏振镜, 以下简称GALVO) 工作不正常、GALVO后方3个指示灯传感器未检测到、光电倍增管 (PMT) 疲劳和老化等。首先, 从能量的源头 (激光发生器) 排查, 由于SOLO在每次开机过程中都会记录扫描激光功率[3], 按维修按钮, 输入密码进入维修模式主菜单, 选择“8 checks”确认并进入下一页面, 选择“2 check laser”确认, 进入下一页面, 选择“2laser power on IP”[3], 确认进入下一页面, 屏显近期记录激光功率, 最近一次为8 MW, 远低于12~25 MW正常范围。用网线将1台计算机接入SOLO所在的局域网, 在浏览器地址栏输入SOLO本机的IP地址, 回车, 进入配置页面, 导入提高激光头功率配置文件, 重新启动SOLO安装配置文件, 扫描IP, 故障依旧。从每次扫描获取的图像观察, 并无明显异常, 激光头损坏率相比GALVO低很多, 暂不考虑其故障的可能性。其次, 排除GALVO工作不正常。打开左侧面板, 取下GALVO保护罩, 更换备用的GALVO, 更换时注意调节使下方、后方共3个指示灯由红色变成绿色, 盖上保护罩和侧面板, 扫描IP未报错, 故障排除。由此, 说明是因GALVO工作不正常导致传感器检测到的能量过低而报警, 而非激光头本身发射功率过低。依前述方法进入维修模式, 查看激光功率记录, 显示为33 MW, 高于正常使用范围, 为了延长激光发射器使用寿命, 调整其为20 MW, 最理想应为20MW左右, 再次联机导入降低激光能量配置文件, 重新启动SOLO。

4 小结

该故障之前偶尔也有发生, 一般按提示操作就不再报错。在故障期间使用时, 部分11 in×10 in IP扫描时平行“10 in”宽度的两边出现等大的白色条边 (黑色箭头所指区域) , 如图1所示。因为激光扫描宽度不足, 未全尺寸扫描IP, GALVO后方3个传感器没有检测全部3个指示灯, 通过调大GALVO振荡频率可解决。在大工作量下, GALVO振荡频率不稳定。SOLO为高精度仪器, 灰尘会阻碍减低发射光的采集, 加速一些机械部件老化, 引起线路的接触不良。因此, 安装时应坚持防尘原则, 温、湿度要合适, 专人负责, 定期维护保养[4], 擦拭除尘, 使其具有稳定恒压电源供电并且在每天夜间无患者时关闭SOLO。

参考文献

[1]吴剑威, 蔡华, 倪萍.AGFA CR工作原理及故障分析[J].医疗设备信息, 2004, 19 (12) :66.

[2]燕树林, 王鸣鹏, 余建明, 等.全国医用设备使用人员 (CT、MR、DSA) 上岗考试指南[M].北京:军事医学科学出版社, 2009:57-59.

[3]余厚军, 刘凯, 张学昕, 等.ADC SOLO CR扫描激光发生器故障检修1例[J].医疗卫生装备, 2008, 29 (10) :358