距离感产品设计论文

距离感产品设计论文（精选12篇）

距离感产品设计论文 篇1

在以往的长距离输水工程设计中,由于受动力设备及输水管材的限制,多采取设多级加压泵站的方式来实现,不仅增加投资,而且管理麻烦。近年来,随着优质、新型给水管材的推广,大功率、高扬程水泵技术的成熟,长距离输水工程的设计得以优化。以下就长距离输水工程中管材的选择,经济管径的确定,排气、排泥等辅助设施的设置谈几点看法,并列举工程实例来说明在长距离输水工程设计过程中应注意的问题。

1 长距离输水工程管材的选择

在长距离输水工程中,管材的选择一般要根据工程的规模,管道的工作压力,输水距离的长短,工程的进度与重要性,以及工程所在地的地形、地貌、地质情况,当地管材的生产状况,应用管材的习惯,特别是工程的资金的落实情况,而后进行技术、经济、安全等方面论证综合比较后确定。

我国地域广阔,各地区的地形地质自然状况不一样,经济形势与应用管材的历史状况也不一样,而每项工程又都具有自己的特殊性,因此长距离输水工程管材的应用也是多种多样的。某一种管材在一个地方、一个工程被选用,其经济技术方面的合理性,在另一个地方、另一个工程就不一定合理,这就形成市场经济的今天,出现各种不同管材的竞争原因之一。

这几年我国引进大量的新型管材和新的生产工艺,优质、新型管材多样化。目前长距离输水工程大都在HDPE给水管、球墨铸铁管、钢管、予应力砼管与予应力钢筒砼管、玻璃钢管等方面选择。以HDPE管为代表的塑料管材正在逐渐取代了铸铁管和钢管等传统管材成为了主流使用管材。由于塑料管和传统管材相比,具有重量轻,耐腐蚀,水流阻力小,节约能源,安装简便迅速等显著优势,受到了管道工程界的青睐。同时,随着石油化学工业的飞速发展,塑料制造技术的不断进步,塑料管材产量迅速增长,制品种类更加多样化;塑料管材在建筑中的设计理论和施工技术等方面取得了很大的发展和完善,并积累了丰富的实践经验,促使塑料管材在给排水管道工程中占据了相当重要的位置。对于DN400mm以下的给水管,塑料管综合造价低于球墨铸铁管和钢管,在具体的设计中应推广使用。

3 经济流速与经济管径的选择

长距离输水工程经济管径的确定,关系着输水工程的合理性和工程的总造价。在经过技术方案的论证、优化选择了最佳方案后,尚要进行管材的论证比较,然后再进行经济流速的计算,确定经济管径。

经济流速的计算方法种类很多,各国都有不同的计算方法。一般讲有采用公式直接计算的,有采用基建投资+20年电费(有的也采用10年电费)进行计算比较的。改革开放以来,我们与国外接触交流频繁,引进了较为流行的动态法。动态法种类也有不同的形式,目前我们在亚行、世行、日元贷款项目中应用年值法与净现法较多。

(1) 年值法 公式:

A=1.4Q·H·S+[(1+i)n·i/(1+i)N-1]·C

A:管线年成本(元/米·年)

Q:管线流量(立方米/日)

H:每1米长管线水头损失(米/米)

S:电费单价(元/度)

i:投资收益率(%),我国一般取6~10%。

N:计算年限 N值一般取20年

C:单位长度管道综合投资(元/米)

利用亚行贷款项目在进行输水管道的经济流速计算,确定经济管径时一般采用该公式,为了能较好的反映电费的变动,并对年电费的数值取影子电费,这样可更切合工程的实际状况。

(2) 净现值法

W=C+[(1+i)N·i/(1+i)N-1]·A

W:费用总值(元)

C:管道初期建设投资(元)

A:年经营费(元),即电费、折旧费、大修费总和

N:计算年限,N值一般可取20年

i:投资收益率,我国一般取6-10%。

3 长距离输水工程水锤的防护技术与安全措施

凡是有泵及压力管道的地方就会有水锤,因此水锤是长距离输水工程的一个重要的技术问题,也是造成工程事故的一个主要原因。

对泵站及管路系统的水锤问题是国内外研究与防护的重要内容。长距离输水采用压力流输水时,在泵站系统为防止水锤的危害,一般采用调压井(双向、单向),水锤消除器、液控蝶阀、缓闭止回阀、旁通管泄压等形式。另一方面长距离输水管道较长,起动水泵时引起水锤造成管道破坏的现象也较多。因此大都要进行认真的分析研究,呼和浩特引黄工程在设计阶段就聘请有经验部门对水泵不同的工况进行水锤分析计算和研究,一方面解决设计中的问题,同时也对将来的运行提出要求。

长距离输水工程中应充分的认识到水柱弥合水锤的危害。在长距离输水管道中,流速变化是经常出现的,管道中水流速度变化时,致使管道中水压力的升高或降低,在压力低于水的气化压力时,水柱就被拉断,出现断流空腔,在空腔处的水流弥合时将产生强烈的撞击,管道中的水升压,则就形成断流弥合水锤,弥合水锤升值很大,在实验装置观测到的竟达到工作压力的2-4倍,因此其对输水安全性的危害很大。

水在输水管道运行时,实际上是水气两相流。因此在长距离输水管道设计时,应依据输水管道的纵向布置,分析研究计算可能出现的不同工况下水的流动状态,选择合适的位置(一般在驼峰处)布置一定数量的排气阀,在管线的水平段,排气的问题更突出,根据经验一般在600m~1000m设置一处。另外排气阀的选择也很重要,因为管道中运行时,水在管道中的状态很复杂。根据国外水锤研究者提供气水两相流可分为六种流态,即层状流、波状层、段塞流、气团流、泡沫流、环状流,由于水流流态的复杂性,也就产生了排气的困难,因此除了确定排气阀的合理数量,合适位置,对排气阀种类与性能也应充分重视。

近年来为保证输水安全,特别是防止水柱弥合水锤过压产生的危害,在输水管道中适当的设置超压泄压阀(也称为压力波动予止阀)效果较好。

长距离输水工程中在工艺设计时,采用安全、合理、经济的水锤防护措施,效果较好,但不能做到全部去除,因此在管道的结构设计中也有所考虑。我国《给水排水管道结构设计规范》中已明确,管道的设计内压力为管道工作压力的1.4~1.5倍。主要解决管道的试压与管道产生的残余水锤的危害。保证输水工程的安全。

4 放空阀、检修阀的设置

在管道安装过程中,势必会有一定的泥沙进入管道中,加上原水中不同程度的存在着悬浮物。在管线设计中,为了降低沿程损失,减小动力消耗,流速一般较低,携沙能力减弱。泥沙常会沉积在管线的低洼地带,影响管道的通水能力及水质。一般要在管线的低点设置放空阀,排除泥沙使管线能维持良好的运行状态。管道敷设时,在大致参照地形走向的前提下,通过采取超挖或回填的方式,避免管道过度的高低起伏。

当管线中某一段管线出现故障时,便于检修,一般隔一段距离就应设置检修阀。对于长距离输水管线,1000km左右设一检修阀,并尽可能设置在高点,这样关闭阀门后可以放空检修段管道中的水,有些检修阀可以与排气阀合建。

5 工程实例

笔者在新疆阿勒泰地区某工业项目设计了一条总长32km的输水管线。项目所在地区地处戈壁滩及丘陵地带,输水量160m3/h,地形最高点高出水源地137m。为便于管理、节省供电投资,经综合比较后采用了水源地泵站一次加压至厂区高位水池的供水方式。水源加压泵选用DFD85-45x6卧式多级泵(Q=85m3/h,H=270m,N=110kW),在水泵出口设多功能水力控制阀及卸压阀以防止停泵水锤。根据管段所承受的压力,管材选用了无缝钢管、和HDPE高密度聚乙烯给水管两种管材。其中D273x8无缝钢管5km、de273x16.5HDPE100给水管(1.6MPa)18km、de273x10.9高分子聚乙烯给水管(1.0MPa)8.1km。由于大量采用了HDPE塑料管,其安装快捷的优势充分体现出来,施工季节接近冬季,室外温度5~15℃,管道采用热熔连接,根据现场实测,焊~12分钟,管道每节长9m,一台焊机一天可焊500~600m。采取分段施工的方式,大大加快了施工进度。

为防止水锤压力对管道造成破坏,管内流速取0.9~1.0m/s。按PE100压力等级1.60MPa(SDR=11)计,水锤压力升值不超过35.5m(水柱);管内工作压力按1.25MPa设计(此时SDR=13.6),水锤压力升值不超过31.4m(水柱),在管道的设计内水压力范围内,管线可以安全运行。为减少排气阀、排泥阀的数量,在满足使用功能要求的前提下,尽量避免了管线的过度高低起伏,全线共设置29个排气阀、28个排泥阀。该管线已投入使用,运行状况良好。

6 结束语

由于经济的发展,我国各个地区用水量都普遍的增加,而另一方面,由于经济发展和人类的活动、环境的污染也渐严重。很多地区附近的水不能应用(如温州市),这样就使长距离输水工程近些年来发展很快,长距离输水工程的许多技术问题都有待更深入的研究和提高,上述几方面的仅为几个部分,还有一些设计、施工、运行管理方面的问题有待于进一步加强研究。

摘要：随着经济的发展,各地区的用水量大幅度增加,而我们赖以生存的水环境污染缺越来越严重,很多城市、居住区附近的水源已无法饮用,不得不从几十公里以外取水来满足用水的需求。文章就长距离输水工程中的管材、管径选择,排气等辅助设施的设置谈几点看法。

关键词：长距离输水,管材管径,辅助设施

距离感产品设计论文 篇2

用方向和距离确定位置

溧阳市昆仑小学 黄伟华

教学目标：

1．使学生在具体情境中初步理解北偏东（西）、南偏东（西）的含义，会用方向和距离描述物体的位置，初步感受用方向和距离确定物体位置的科学性。

2．使学生经历描述物体方向和距离的过程，进一步培养观察能力、识图能力和有条理地进行表达的能力，发展空间观念。

3．使学生体验数学与生活的密切联系，进一步增强用数学眼光观察日常生活现象，解决日常生活问题的意识。

教学重点：能用方向和距离描述物体的位置，感受用方向和距离确定物体位置的科学性。

教学难点：用方向和距离描述物体的位置

教学准备：挂图、三角板、量角器、直尺。

教学过程：

一、创设情境，导入新课。

1、故事导入：

在茫茫大海中一艘远洋轮船正向北航行。突然狂风大作，乌云密布，海翻浪涌。一名船员焦急地向船长汇报：“船长，有两艘遇险的船只向我们求救。”如果你是船长怎样才能准确地找到这两艘遇险的轮船呢？

学生发表意见，确定：方向、距离。

2、（老师站在讲台前，面对正西方向）复习方向

提问：我们以前已经初步认识了方向（板书：方向）

谁能说说现在老师面对的是什么方向？（正西）（板书：正西）

你们面对的方向呢？（正东）（板书：正东）

你们的右面和左面呢？（右：正南 左：正北）（板书：正南正北）你们的右面是正南，能不能说老师的右面也是正南呢？为什么？（不能。因为学生的右边是以学生为观察者，老师的右边是以老师为观察者）

也就是说认识方向应从什么角度来说？（参照物）（板书：参照物）

3、那么面对地图又是如何看方向的呢？（板书：上北下南 左西右东）

4．船长和大副取出一份地图。出示例1的场景图

师：这就是这艘轮船在大海中航行的场景，两艘遇险的船只就分别在灯塔1和灯塔2位置。从图中你能知道些什么？仔细观察后，再回答。

学生根据已有知识回答。

（可能会说：灯塔1和灯塔2都在轮船的北面；灯塔1大约在轮船的东北方向，灯塔2大约在轮船的西北方向，等等。）

相机介绍：在平面图上也常用“N”表示正北方向。

5．教师引导，揭示课题。

灯塔1和灯塔2一个在东北方向，一个在西北方向，都偏离了正北方。

教师指着东北方向问：这是什么方向？

再指着几个不同的东北方向问：这是不是东北方向？

谈话：看来东北、西北、东南、西南只是大体方向，这样不能准确表示灯塔1和灯塔2的具体准确位置。今天这节课我们就继续来研究――确定位置。

（板书课题：确定位置）

二、学习描述物体的方向和距离

1．学习用北偏东若干度、北偏西若干度描述物体的方向。

介绍：实际上，在野外或图上确定位置时，常把东北方向叫做北偏东，西北方向叫做北偏西。（板书：北偏东 北偏西）

提问：现在你能说说灯塔1和灯塔2分别在轮船的什么方向吗？同桌之间先说一说。

指名回答。

（出示图）问：如果这里有灯塔3，那灯塔3在轮船的什么方向呢？

再指着几个不同的北偏东方向问：这是什么方向？

看来北偏东、北偏西也只是大体方向，还是不能准确表示灯塔1和灯塔2的具体准确位置。你觉得还要知道什么呢？

确定：角度。

把这幅航海的情景图画在纸上就成了这样的平面图，出示教材例1中的平面图。

谈话：从这幅图上，你又可以看到一些什么？

启发学生认识到：灯塔1在轮船的北偏东30°方向；灯塔2在轮船的北偏西55°方向等等。

师相机提问：为什么是30°？怎样用量角器量出度数呢？

教师示范，明确方法:以南北线为中心，先用弧线表示出夹角，再把量角器的0刻度线与南北线对齐，读出度数。

谈话：我们这样表述是确定了物体的什么？（方向）（板书：方向 角度）

2．学习求图中物体间的实际距离。

谈话：为了更加精确地表示物体的位置，仅确定方向还不够。那么你们认为还需要什么？

指名回答。（板书：距离）

追问：灯塔1到轮船的实际距离你们能算出来吗？

学生在书中量出灯塔1到轮船的图上距离，并根据比例尺算出灯塔1在轮船北偏东30°方向的`多少千米处。

集体交流计算结果后，问：你是怎么算的？

问：现在请你们看着书完整地说一说灯塔1在轮船的什么位置？先在小组里互相说一说。

指名回答。

师谈话：我们知道了物体的方向和距离，就能更加准确地确定物体的位置。

4．完成“练一练”

第1题可以让学生口答。

第2题让学生先独立测量计算，再组织交流。

问：请你们和同桌完整地说一说灯塔2在轮船的什么方向。

三、联系实际，进行运用

1、谈话：这种确定位置的方法在生活中还有很多，谁来举个例子？

指名回答。 其实，在生活中还有很多行业、很多领域会像这样来确定位置，比如跳伞运动员训练跳伞时就需要用方向和距离来确定位置。另外在科技、军事、航天、航海等领域也要用到这些知识。

而在实际生活中，特别是在制图时，经常用方向和距离确定位置。

下面我们就来用这些知识来解决一些问题：

2．做练习十二第1题。

先让学生在图上指出北偏东、北偏西，再指出南偏东、南偏西等方向，然后让学生根据学校到少年宫有500米的距离，推出图上第一小格表示100米距离，并试着完成填空，最后组织全班交流。

其中第（2）~（4）题填方向时，只要求填偏东或偏西方向即可。

注意要让学生完整地说出少年宫、科技馆、新华书店、邮局等场所相对于学校的方向和距离。

3．补充练习：

下图是天目湖旅游景区的平面图。以游船码头为观测点，先量一量，再填表。

蝴蝶谷 乡村田园景区

○ ○

○

游船码头

○

龙兴岛景区 景点 方向 图上距离（cm） 实际距离（m） 蝴蝶谷 （ ）偏（ ）（ ）° 乡村田园景区 （ ）偏（ ）（ ）° 龙兴岛景区 （ ）偏（ ）（ ）° 让学生独立测量、计算、填表，再集体交流，然后让学生完整地说出蝴蝶谷、乡村田园景区、龙兴岛景区相对与游船码头的方向和距离。

在填方向时，不仅要填出北或南、偏东或偏西，还要填出偏东或偏西多少度。

四、全课小结

距离感产品设计论文 篇3

关键词：高架长距离 皮带输送机 设计选型

中图分类号：TD52文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2014）01（c）-0098-01

高架长距离的皮带输送机具有着可持续运输、长距离运输、维护方便以及大量运输的优点。我国的高架长距离皮带输送机随着科技的发展与创新，正逐步变得更加便利高效化。但是，在生产中，高架长距离皮带输送机一旦发生故障，将严重影响整个生产的进度与质量。因此，事后修理不如早期预防，我们应该从最初的设计上严格把控，防患于未然。

1 高架长距离皮带输送机概述

高架长距离皮带输送机是指运用输送带的摩擦传动原理进行驱动，从而可以通过输送带持续运输物料的，且单机长度达到几百米到一千米以上输送装置。

高架长距离皮带输送机基本是由位于两个端点的驱动滚筒和改向滚筒以及一个闭合的输送皮带组成的。驱动滚筒由电动机驱动，可以带动皮带转动，改向滚筒在另一端用来改变皮带的输送方向，闭合的输送皮带就紧套在两个滚筒上，通过与驱动滚筒直接的摩擦作用转动。

2 驱动装置的选用与设计

驱动装置给予整个长距离皮带输送机以动力，因此它的设计至关重要。驱动装置主要包括电动机、联轴器、减速器、传动滚筒。这里主要介绍在设计中关于电动机的选用原则。

根据高架长距离皮带输送机的运行情况我们可以做出分析，其负载是恒转矩的负载，这一类型的负载的特点就是要带负荷进行起动和制动。因此在选用电动机时，第一点要求电动机起动时的电流要比额定的电流大，一般可以达到6～7倍的电流。只有保证起动电流大了，才能较好地增大起动力矩，滿足带负荷起动的前提。第二点，起动电流增大了，就给电动机被电流冲击造就了条件，要避免电动机被烧坏的可能出现，同时保证电网的电压不至于降低，需要电动机加快转子的加速度，在最短的时间内起动，一般要求保持在3～5 s之内。

3 皮带输送机的部件的选用与设计

3.1 输送带的选用与设计

在长距离皮带输送机中，对于既要进行承载又要实现牵引功能的输送皮带来说，承载作用要求它要有足够的承载能力，牵引作用要求它应该有较大的抗拉强度。

输送皮带包括覆盖层和带芯（骨架）。上覆盖胶、边条胶和下覆盖胶组成了整个的输送皮带覆盖层。各种混纺织物、棉织物、化纤织物或者钢丝绳等材料构成了输送皮带的带芯。

在输送皮带进行输送工作时，绝大部分的负载将由带芯承载。所以，对于带芯材料的选择，应该按照尽量选择具有较高强度和刚度的材料。之前已经介绍，输送皮带的带芯材料包括织物层带芯和钢丝绳带芯。对于覆盖层而言，上覆盖胶层是直接与物料接触的，且会直接受到物料的各种摩擦力、冲击力。因此，为了尽量减小物料对于上覆盖胶层的磨损的速度，上覆盖胶层应该设计的更厚一些。下覆胶层与支撑托辊接触，为尽量降低输送带的压陷阻力，下覆盖胶应该设计的较薄一些。

3.2 传动滚筒的选用与设计

传动滚筒主要负责动力的传动作用。

以单点驱动方式为例，传动滚筒的传动方式分为两种：单滚筒传动和双滚筒传动。在输送机的功率较小时，多选用单滚筒传动，而当输送机的功率比较大时，就应该选择双滚筒传动。这是由于双滚筒传动的结构较为紧凑，通过添加围包角额定方式，便于将所传递的牵引力加大，增强牵引效果。

从表面形式上区分，传动滚筒的表面包括：铸（包）胶滚筒、钢制光面滚筒等形式。其中，铸（包）胶传动滚筒的表面摩擦系数较大，比较适合更长距离的输送，以及在湿度较大的环境中进行输送。而钢制光面的传动滚筒因为其是光面，所以摩擦系数较低，用在与铸（包）胶传动滚筒相反的情况下。

3.3 制动装置的选用与设计

一般制动装置的存在是防止在平均倾角超过4 °且满载停车的情况下，进而造成物料的散落及运输车滑落的事故。在没有倾角的水平输送机上也要安装紧急制动装置，以防止意外情况的发生。所以在水平或者非水平输送时都必须要合理设计制动装置。

在设计制动装置时要综合考虑，一般考虑点包括：首先，通过计算负载转矩，根据计算结果采取一定的安全准备措施，避免事故的突然发生。其次，制动器便是进行控制速度乃至停止机器运行的重要构件。在选择制动器时，要在保证选择的制动器能充分满足安全要求的前提下选择并使用。如果需要有更高的安全要求，应该采取进行双重的制动器制动。第三，紧急制动装置要根据输送带的整体长度进行均匀分布，达到对就近段皮带实现有效制动的效果。保证当出现紧急情况时，能够及时启动紧急制动装置。第四，凡是制动的装置，必然会出现摩擦，所以，要保证制动器的散热情况顺畅，减少因制动产生的热量而对机器和人造成的伤害。

3.4 拉紧装置的选用与设计

皮带输送机的拉紧装置的好坏影响着输送机的顺利起动、制动以及运行。

对于拉紧装置在运行时一般要达到的要求有：第一点，拉紧装置要保证输送带经过驱动滚筒的分离点时不发生打滑现象，使输送带存在一定的恒张力。第二点，输送带在输送过程中会出现一定的伸缩变化，所以，拉紧装置要及时补偿输送带的弹性伸缩和塑性的伸长变化现象。第三点，当输送带需要进行接头时，一定张紧行程就需要拉紧装置来提供。第四点，为防止输送带的动力效应在工况过渡时给输送机带来较大损伤，这就需要拉紧装置将这一动力效应尽量减小。

在设计时应该注意以下几点：首先，拉紧装置应该尽量处于输送带张力最小的地方，这样可以减少设置拉紧装置的成本。其次，拉紧装置在安装时，要综合考虑输送机的总体布置，由于在输送机使用过程中，拉紧装置需要根据输送带的松紧情况进行适当的调整，所以，拉紧装置要利于后期的维护和调动。

4 结语

高架长距离皮带输送机的功用包括了输送零散物料，输送成件包装好的物品，除此之外，还可以参与到其他工业生产流程中，与其共同组成流水作业运输线，满足生产工艺的要求。因此，高架长距离皮带输送机具有其重要的生产应用价值。因此，对于高架长距离皮带输送机的设计还需要更加深入的研究。该文关于皮带输送机的设计代表着一般的设计过程，希望为一般的设计选型提供一定的参考价值。

参考文献

[1]王传海，张卫国.带式输送机断带及飞车制动保护装置[J].矿业安全与环保2003，30（3）：40-46.

距离感产品设计论文 篇4

从1997年国务院学位委员会调整研究生招生学科目录开始,国家的学科目录中用“设计艺术学”取代了“工艺美术学”,成为“艺术学”一级学科目录下的九个二级学科之一。在某种意义上,用“设计(或称设计艺术、艺术设计)”取代“工艺美术”,反映出政策制定者的与时俱进,但14年来在笔者的观察中,这次学科目录的调整不但限制了“工艺美术”在高等院校中的生存空间,也在很大程度上阻碍了设计艺术学自身的发展。这么说决不是贬低或者歧视“工艺美术”,而是从基础层面上看到设计与工艺美术根本就是两门学科。常言道“强拧的瓜不甜”,工艺美术与艺术设计各自发展的方向、路径各不相同,这两门学科的发展应该拉开距离。

2011年,国务院学位委员会再次调整研究生招生学科目录,把“艺术学”从文学门类下的一级学科,升格成为与文学并列的学科门类,对应地,“美术”与“设计”这些旧目录中的二级学科,都上升成为一级学科。此次调整并非没有争议:在国务院学位委员会成员最早透露出的征求意见稿中,“美术与设计”是作为一个独立的一级学科的名目来设置的,但是最终正式公布的方案在征求了很多专家的意见和调研的基础上,“美术”和“设计”两者被分别设置为两个一级学科。这说明学科评议组的专家很清楚,把设计专业设置在美术学院只是一种在中国高校发展进程中的权宜之计,美术与设计不是子集而是交集的关系。不但如此,设计学科中不与美术发生交叉的那些内容,比如营销管理、市场调研、人机工学、说服学、广告媒体投放、效果监测与评估等等,很可能才是这门学科最主体、最基础的核心知识;至于所相交的创意、形式、美学等部分,仅仅是达成营销或服务目的的多种手段之一。以此代彼的设计教学,只能是脱离市场实践的设计形式教学。

这也就是为什么我们经常在学界和业界碰到类似的一些怪现象,一方面,是设计业界看不起学院教学,不读设计理论,认为设计专业教学的方法与内容严重脱离了业界的实践;而另一方面,我们也无法否认近十年来国内的设计学研究的确取得了长足的进步,开辟了设计社会学、设计美学、设计文化、设计伦理研究等许多新的研究领域,并且与许多学科形成了积极的对话。在某种程度上,设计学研究与教育,似乎已经与业界的设计实践渐行渐远,逐渐分道扬镳。在一部分业界人士的眼中,设计学研究无法解释实践和指导实践,而在一部分学院人士的眼中,又不屑于,或者说缺乏足够的能力去解释实践和指导实践。这种情形,与中国的经济学、管理学、传播学、广告学等领域所发生的业界与学界积极互动的情况截然不同。

然而,那些一方面在设计学领域中取得了很多研究成果,另一方面却在面对设计实务的时候缺乏足够的话语权和解释力的学者,虽然从学科归属上被划分为“设计艺术学”,但他们的学术训练往往是“美术学”或“工艺美术学”学科背景,既缺乏设计实务的亲身参与,又缺乏设计艺术学本身所需要的经济、管理、传播、营销等学科的学术训练作为支持。与此相联系,他们所从事的设计研究,往往并不是设计行业最关心的实务性、操作性的知识,而往往体现为一种从美学、历史、文化、伦理等形而上的领域对于设计的外围观照。从国家的专业目录来看,眼下很多工艺美术背景的学者所从事的的确是“设计艺术学”的研究,但他们所研究的对象又的的确确不是中国当下的设计产业和设计实践,或者说,在讨论当下设计产业和设计实践的时候常常缺乏洞见、方法和专业性,从而被业界人士误认为所有的理论家都只能“纸上谈兵”。

外围研究当然是需要的,但不可否认它们只能占据设计学科金字塔的顶端,而并不是这门学科真正的基础,更不是设计理论研究的全部内容。不仅如此,由于这种工艺美术背景的学者和教师在高校中负责教务安排的垄断性地位和高校中“因人设课”的实情,使得很多设计艺术学专业的研究生,还不得不花费大量的精力在与本专业核心知识关系并不密切的“中国古代设计史”、“中国设计史名著文献选读”一类所谓的“必修课”上面,而缺乏营销学、管理学、心理学、工学等显然更应该成为设计专业的基础的学术训练。可以说,以“两史一论”(中国设计史、外国设计史、设计概论)约略作为设计专业理论教学的主干课程,甚至不惜把“中国古代工艺美术史”更名为“中国古代设计史”的做法,不是“因人设课”使然,就是简单地仿效美术专业的“一刀切”。

这种现实的局面不但限制了设计学科的发展,同样不利于工艺美术学科的发展。由于“设计艺术学”学科的垄断性,使得传统的“工艺美术”的生存空间也一再被压缩。传统意义上的“中国工艺美术史”、“工艺美术概论”等等专著、教材、课程,纷纷更名为“中国艺术设计史”、“设计概论”,使得今天真正坚守工艺美术研究领域的学者寥寥无几,而在学术方法、视野和理念上不受设计艺术学干扰的更是凤毛麟角。然而,工艺美术教育和工艺美术学科的基础理论建设,在今天非物质文化遗产研究、文化产业、创意产业、旅游产业等兴起和发展的大背景下显得极其必要。可是,在学术和高等教育的领域中,由于专业名称已经被取缔或者不合理地被取代,使得真正从事相关研究的人才已经流失。在设计艺术学学科目录下招收的工艺美术史论研究方向的研究生中间,又因为学科的归属,常常又不得不花费大量时间在与本专业关系并不大的“设计理论”、“设计批评”等“公共课”身上。更可悲的是,其中的相当一部分人最终不得不勉强去从事自己并不熟悉的另一个学科,勉为其难地在各种设计业内评选中担任“专家”。

其实上个世纪90年代以来,中国的设计教育中也并非没有“非主流”的个案实验。以当时的中央美术学院设计专业教学为例,该院的本科和硕士研究生教学的课程体系中,很长一段时间之中并没有设置实属中国工艺美术学的“中国设计史”或者“文献选读”一类的课程,取而代之的是王受之讲授的设计史(那套在网上流传甚广的视频即是王受之1999-2000年间在中央美术学院的课堂教学)。当然王受之的课程也会涉及中国上世纪20-30年代的现代商业设计,但绝对不会把彩陶、青铜器、唐三彩、景泰蓝等都纳入“设计”这个大筐。甚至我们可以认为,“设计”就是这样一种现代性的概念,它伴随现代工业化、机器化大生产而首先在西方国家兴起,它与传统的工艺美术生产方式之间是一种断裂而不是承续的关系。在某种程度上,这也是上世纪90年代末以来的几年间中央美术学院的设计教育与国内其他院校有较大差别的原因之一,但遗憾的是近年来中央美院的设计教育在“学科建设”的压力下也不得不设置独立的理论教学部门,并也开始把“设计史”和“设计概论”等选修课当作必修课。

再以广告学专业作为设计教育的参照系。在国内,北大、中国传媒大学等高校的广告学专业教学,不会把“中国古代广告史”或者“古代广告文献选读”列入必修课程,取而代之的是基础统计学、市场营销学一类更加必须,而在设计专业中始终缺席的真正的“基础”课程。而在美国的西北大学、宾夕法尼亚大学、俄亥俄大学等广告专业排名靠前的高校中,更是没有表现出国内部分设在美术设计院校中的广告学专业对广告史课程的那种热衷。广告史作为高年级的选修课当然是无可厚非的,然而把广告史教学当作广告专业的全部,或者硬要认为“外国有的中国也有”,进而把中国古代的招幌、草标看作是“中国广告的起源”,显然有违于最初以“市场需求”而在高校中设置这个专业的初衷。然而,对于作为美术学科当中的一个门类的工艺美术来说,则以中国工艺美术史、外国工艺美术史和工艺美术概论作为本专业的基础理论课程则是正当而必须的了。

笔者不否认在个别学者那里可以打通艺术设计与工艺美术,但这毕竞是两个不同的专业:前者偏重于社会科学,而后者则偏重于人文学科。设计、广告一类偏重于市场实践专业在中国高校中的兴起有其特殊的实务背景,而不能套用当年蔡元培那种反对甚至歧视法、工、商科,强调“大学是为研究高深学问而设”的人文主义教育理念。如果那样的话,我想不但学生和家长不会同意,就是在设计专业教育者内部也一定会引起争议——按照这种理解,当初以为业界培养人才为目标而设置设计专业的理由就不充分了。说到底,设计是一门应用学科,它有自己的培养规律和核心专业知识领域,不能混同于理论学科。然而,工艺美术专业则不同,这个专业不但需要大量的基础理论人才来研究不与市场、功利发生关系的高深学问,而且作为人文学科艺术学、美术学的一部分,显然它适用于蔡元培源自欧陆的人文主义、培养研究人才的高等教育理念,而不是美国那种实用主义、培养应用人才的高等教育理念。

距离感产品设计论文 篇5

沙井小学

赵

丹

教学目标：

1．让学生在具体情境中初步理解北偏东（西）、南偏东（西）的含义，会用方向和距离描述物体的位置，初步感受用方向和距离确定物体位置的科学性。

2．让学生经历用方向和距离描述物体位置的方法的探索过程，进一步培养观察能力、识图能力和有条理地进行表达的能力，发展空间观念。

3．让学生进一步体验数学与生活的密切联系，增强用数学眼光观察日常生活现象和解决日常生活问题的意识。教学重点：初步掌握用方向和距离确定物体位置的方法。

教学难点：学生自主探索根据方向和距离在平面图上确定物体位置的方法。

教学准备：课件，量角器、直尺。教学过程：

一、唤醒记忆，巩固旧知。

1.谈话：请同学们回忆一下，我们已经学习了哪些确定位置的知识？（东南西北，第几排第几个，数对）

2.如果一个物体处在没有竖列没有横行的环境中，比如在海上、空中，又用什么方式确定位置呢？今天这节课，我们就继续研究确定位置的方法。

二、探索新知 1.出示例1情景图

（1）师：看，这是茫茫大海，一艘轮船在大海中航行。你能说出轮船的东、西、南、北四个方向吗？

学生答，师指出：在平面图上，常用大写字母“N”表示正北方向。

（2）师：船在大海上航行，需要灯塔的指引，你知道灯塔的作用吗？（引导船只安全航行，指示礁石、浅滩等障碍物）。

我们把轮船作为观测点，灯塔1和灯塔2分别在轮船的什么方向? 学生答。

2.教学北偏东（西）、南偏东（西）

师指出：东北方向指北与东之间，西北方向指北与西之间，它们都偏离了轮船的正北方向，（边说边用手势指出）

（1）师:实际上，在野外或图上确定位置时，一般以南北为基准，因此把东北方向也叫做北偏东，西北方向叫做北偏西（板书），请同学们相互指一指北偏东、北偏西的范围。

师：现在谁能用我们刚才认识的方向词说说灯塔1和灯塔2在轮船的什么方向呢？（指名说一说）（灯塔1在轮船的北偏东方向，灯塔2在轮船的北偏西方向。）

（2）师：请同学们猜一猜，东南、西南方向又叫做什么方向呢？ 学生猜一猜后，师指出：说的很对，这就是南偏东、南偏西（边说边用手势在图上指）3.教学用角度确定位置。

（1）师:如果灯塔3在这个位置，你能说出它在轮船的什么位置吗? 追问：灯塔1和灯塔3都在轮船的北偏东方向，它们是同一位置吗？为什么？学生思考、交流后，指名答。

师：要想清楚地区分灯塔1和灯塔3的位置，还需要说清楚什么？（偏离的角度）

（2）师：怎样测量灯塔1和正北方向偏离的角度？

指名演示，师适时强调：中心对准观测点，0刻度线对准轮船的正北方向，看灯塔1所在的边，读出度数。

师：这个角度是30度，我们可以说，灯塔1在轮船的北偏东30度方向。（学生练说）

师：测量出灯塔3和轮船的正北方向偏离了60度，它的方向可以怎样说？指名说。

4.用距离确定物体的位置。

（1）师：如果这里是灯塔4，你能用刚才的方法说出灯塔4 的位置吗？你发现了什么？它们是同一位置吗？你有什么想法？学生思考、交流。

（2）师 ：看来，要想准确地描述灯塔1 和灯塔4的位置，仅有方向还不够，还需要说清楚什么？（距离）

（3）师出示线段比例尺，要知道实际距离需要做哪些工作？指名说。（测量灯塔1到轮船的图上距离，再计算出实际距离）师：这样，我们可以完整地说，灯塔1在轮船的北偏东30度方向6千米处。同桌互相说一说。

师追问：你能说出灯塔4的具体位置吗？学生操作，并交流结果。（4）师：灯塔2在轮船的什么位置呢？请大家打开课本在书上测量、计算出灯塔2到轮船的实际距离，再说出灯塔2的具体位置。学生独立做。集体评讲。

4.小结：（明确确定位置的几要素。）

（1）回顾刚才几个位置的确定，我们发现，要给一个物体精确定位，必须得说清楚哪些要素？（方向（角度）、距离）

（2）小组讨论：这些要素很重要吗？如果缺少了某些要素，确定的是什么？

（3）集体交流，明确：只说在“北偏东”获“北偏西”这个方向，只能确定物体在这样的一个“面”上，添上角度后确定的是在这样一条“线”上，最后只有再确定距离后，才能准确的确定物体所在的那个“点”。

三、巩固练习

距离、距离感、心理距离 篇6

庞加莱至少是一位数学家，许多数学家相信他是最伟大的数学家（意味着他比希尔伯特更伟大）。他晚年的一部作品有两种中译本，其中较佳的是李醒民的译本，标题是《最后的沉思》，第三章“为什么空间有三维”，使我们有充分理由认为庞加莱的数学立场是直觉主义的而不是公理主义的（钱捷“庞加勒的数学直觉主义”《自然辩证法通讯》2000年第2期）。我也是数学直觉主义者（汪丁丁“数学与社会科学方法的关系”《社会科学战线》2004年第5期），我相信，例如，距离，首先是距离感。只不过我们关于空间的距离感具有充分的主体间客观性，于是我们逐渐有了公认的客观距离及其测量方法。类似地，我们关于时间的感觉，虽然没有距离感那样充分的主体间客观性，通常也相当客观以致我们逐渐有了公认的客观时间及其测量方法。

空间和时间，何者更本源？至少在脑的演化视角下，空间感的形成极大地早于时间感。迄今为止，可判断有时间感的物种极少——人类之外，或许只有大象、海豚和几种会唱歌的鸟。可是远比这些物种更早的物种例如海星和阿米巴虫，已有明确的空间感。我这篇文章其实很长，主旨是要探讨网络社会里的距离感。依照我习惯的表达方式，要从本源的观念开始我的探讨。空间比时间更具有本源性，空间观念的基础是距离感。

博弈理论演化到上世纪90年代后期，开始引入行为经济学。博弈论实验学家David Sally在《Journal of Pragmatics》（“语用学杂志”）发表了一篇引我关注的论文“Risky speech： behavioral game theory and pragmatics”（直译为“有风险的话语：行为博弈论与语用学”），他介绍的是他2001年发表于《经济行为与组织杂志》的论文“论同情与博弈”（“on sympathy and games”，《Journal of Economic Behavior and Organization》Vol. 44： 1-30）。在这里，斯密的“同情心”观念被引入博弈，并在实验中呈现出与以往囚徒困境博弈实验的显著差异。当博弈双方的心理距离更近时，合作策略的发生概率比以往大得多。遗憾但可理解的是，这位作者始终没有探讨“心理距离”的测量方法或可操作的定义。那时，我在浙江大学的一位学生翻译了这篇实验报告，并试图解答我提出的问题，当然不能成功。2006年，我在大连向东北财经大学的朋友们提出同一问题，希望共同探讨。2009年，我们将这一问题嵌入到实验教育的“社会调查-心理学-统计学”跨学科课程之内。当然，还是没有令人满意的解答。十年过去了，我意识到有必要在语用学基础上探讨心理距离。

不能否认我们有关于心理距离的常识。成语“同床异梦”譬喻人与人之间物理距离很近而心理距离很远。另一方面，“海内存知己，天涯若比邻”，譬喻志同道合者之间虽然物理距离很远但心理距离很近。基于常识，我们可以界定心理距离。当然，很难。例如，交谈之后，某甲感觉某乙“遥不可及”，意味着心理距离很远以致难以接近吗？又例如，交谈之后，某甲感觉某乙“深不可测”，意味着心理距离很远吗？第三例，交谈之后，某甲感觉某乙“俗不可耐”，意味着心理距离很远吗？与西方人的拼音文字相比，中国人的象形文字（或“形声文字”）可能更富于心理效应。例如，王国维（《人间词话》）认为“意境”是中国文学所特有的观念，不见于西方。

心理距离，在亚里士多德的“黄金中庸”思想传统之内是容易界定的，只要运用中庸原则（“有度即是善，过度即是恶”）于语词。任何表达都有两极端以及两端之间的“中”，任何充分理性的人都有“执两用中”的能力。例如，居于吝啬与浪费两极之间的，称为“慷慨”。又例如，居于懦弱与鲁莽两极之间的，称为“勇敢”。现代的行为学家如西蒙（Herbert Simon），定义“明智的利己”为居于自私自利与盲目利他这两极之间的行为，并论证明智的利己远比它的两类极端更符合理性原则。中庸原则也是中国文化传统的核心，《尚书》“禹谟”传十六字心法，最后四字是“允执厥中”。

斯密解释“同情”原理时，强调充分理性的人有能力判断，在特定情境之内自己的行为是否符合自己和他人心中那位“无偏的旁观者”关于正确行为的判断。我的一位老友在岳母丧礼时哭得比他妻子更激烈，被我另一位老友当做茶余饭后的笑料，是基于常情的嘲笑。不过，我那位老友确实与他岳母有更近的心理距离，在特定情境内，比他妻子与他岳母之间的心理距离更近。

超市设计中距离感的应用 篇7

艺术成功的秘密在于距离的微妙调整。布洛说:“在创作和鉴赏中最好的是最大限度的缩短距离, 但又始终有距离。”超市的距离感也是有微调的空间的, 微调的是否适度是让顾客购物舒适的关键所在。距离是在时间或者是空间上相隔。我们这里主要考虑的是在空间上的距离感, 对于时间上的暂不作考虑。下面我们先分析一下超市的陈列。

超市的陈列分为两大类:一类是常年性的陈列, 另外的一类是阶段性的陈列。

常年性的陈列主要是通过展柜来实现的, 超市根据自身卖品的需要考虑各个区域之间的联系, 有一个不动的模式, 一则可以是商家在摆放商品的时候有条不紊, 另一方面可以有效的方便顾客对不同类别的商品进行挑选。不同类别的商品之间“和谐相处”也是很有学问的。

首先常见的模式是将同类商品摆放在一起, 针对这种理念, 超市都会有明确的分区, 而且往往注重从顾客的角度考虑, 食品区和粮油区是在一起的, 这样便于家庭主妇对于家里的吃穿住行中的“吃”这一项有周到的安排, 方便找寻。再如日用品区和服装区的相连, 可以有效的提高商品之间的互动, 相互提升对方物品的销售机会。由此可见, 各个货架之间的合理安排, 可以让消费大众感受到商品之间由于摆放区域的舒适而舒适地购物, 这都是同类商品适当的距离感的设定所起到的关键性的作用。这种细节上的考虑和普通市场购物感受是不同的。

再者, 巧妙地将看似不同类的商品摆放在一起, 可以收到意外的效果。

最后, 从商家的利益出发, 运用客流量大的商品和客流量小的商品相邻升值, 同样也是商品布置的一个基本原则。在商品和商品之间做有效地互补, 又不至于使购物通道承受的压力过大。

阶段性陈列主要使通过展台来实现的, 分布在通道上。这类商品也又两种类型:促销性和季节性。促销性多为了超市整体着想, 有效地赢取一定的客流量。试想从数学的原理上来说, 客流量底数越大, 它的成交率才能相应的上涨, 试想一个只有一百人客流量和拥有一万人或是更多客流量的超市, 哪一个更能有效地提升自身的销售能力呢。季节性展示, 商家针对大众消费的需求、习俗等有针对性的对超市的陈设物品进行调整。一则可以有效的适应消费者的购物习惯, 另外也可以是消费者感受到节日或是季节的气氛。超市的布局上, 都应该有鲜艳的应季集中促销区域。比如在一些超市的主要通道附近大多数时段都会陈列有季节性的特价商品:夏天临近时是花露水、凉席、蚊香;冬天快到的时候则换成热水袋、棉拖、厚实的睡衣等取暖用品;情人节时由巧克力、玫瑰花占领这一区域的;中秋时节是月饼的热销区, 针对各种消费人群的礼品或是散品会有不同的调整。

由此可加, 阶段性陈设主要是针对通道区的展台来实现的, 相对于展柜的车设给大众的距离感相对亲切, 在购物过程中易取易拿, 展台的高低正好符合人们一抬手就及的位置, 消费者俯视到展示商品的全貌, 相比之下展台更有亲和力。

展柜的高度和结构构造与展台相比有着明显的不同, 它带给大众的距离感也是有所不同的。在展柜的展示中, 同类商品可以在这一个平面中互挑互选, 从视觉效应上给人一种秩序感、规则性。

针对一些贵重物品的陈列的设计需要更加的细腻, 针对一般物品的展示有所不同。如贵重烟酒区、贵重照相机等会专门设立一个柜台并作封闭式的围和状态, 并辅以展示货架, 大众不可以自己拿取, 形成一定的距离和神秘感, 并且有专门的服务员来为大众服务。

结合上述诸多细节, 我们可以得出控制超市距离感是为了让消费者一目了然, 确定消费者在购买商品中正确的“等级感”的结论。消费大众一旦进入超市就能很快的找到自己所需要的物品, 并且了解到此类物品的相关信息。

针对前面的提示和有效的分析, 我们可以逐步掌握控制超市距离感的策略。有以下几点是要注意的。

1.“稳中求变”原则

“变”主要是针对货物而言, 货物的种类以及与季节相关的商品展示要定期的更换, 但是相对于展示的区域和展示的货架来说是稳定的, 这样便于常来的消费者能有效的挑选货物。这样既能满足消费者多元化视觉需要, 又能够不至于常常更换通道找不到熟悉的路径。

2.“求质”原则

保证陈列的稳定性, 保证商品不易掉落, 应适当地使用盛装器皿、备品。

3.“悦目”原则

一般情况下, 由人的眼睛向下2 0度是最易观看的。人类的可视宽度范围为1.5米到2米, 在店铺内步行购物时的视角为60度。为使商品易观看, 在商品的分类方面下功夫。例如:同色彩、同活动等适宜的同类相吸法;与之相反的异类相衬法;按不同价格如1 0 0元商品等, 按不同价格带将商品集中到一起进行销售的价格取向法;不同机能--按低热量食品、健康食品等放置一起、提供烹饪菜谱的科学诱导法

4.“便捷”原则

顾客在购买商品的时候, 一般是先将商品拿到手中从所有的角度进行确认, 然后再决定是否购买。当然, 有时顾客也会将拿到手中的商品放回去。如所陈列的商品不易取、不易放回的话, 也许就会仅因为这一点便丧失了将商品销售出去的机会。

5.“节约”原则

为了提高收益性, 要考虑:将高品质、高价格收益性较高的商品与畅销品搭配销售。关联商品的陈列:适时性、降低容器、备品成本, 同时要提高效率, 防止商品的损耗。

6.“清洁”原则

不要将商品直接陈列到地板上。无论什么情况都不可将商品直接放到地板上。注意去除货架上的锈、污迹。有计划地进行清扫。对通道、地板也要时常进行清扫。

此外, 富有装饰感的设计, 设置与商品相关的说明看板, 通过照明、音乐渲染购物氛围, 演绎使用商品的实际生活场景, 演示实际使用方法促进销售。都是我们要注意的。

WDM波分系统传输距离设计 篇8

1 衰耗设计

波分系统衰耗设计主要是为了确定中继距离, 尤其是长途光纤通信系统, 中继距离的设计对系统的性能和经济效益影响很大。确定衰耗设计的方法很多, 我们一般采用最坏值设计法计算。

最坏值设计法的计算公式和参数如下:

以上衰耗受限的设计解决了一个跨段的传输距离问题, 而WDM系统再生段一般包括多个跨段。衰耗受限传输距离的计算一般按跨段进行, 即对每个复用通路的每个跨段分别进行衰耗方面的计算, 其方法类似于人们熟悉的单波长SDH的光功率预算公式, 不同的是在式 (1-1) 中并未考虑光通道代价的影响。光通道代价的影响将放在计算接收端Rn的光信噪比 (OSNR) 时考虑。

2 色散设计

2.1 色散限制距离计算公式

根据码间串扰的容限值可以推到出系统的色散限制距离:

式中, Dm为单模光纤的色散系数, 单位为ps/ (nm·km) ;λ为光源的谱线宽度;fb为光通路传送速率, fb=1/T, T为码元宽度。

由式 (2-1) 可以计算出光通道的色散限制距离, 但是在实际的工程设计中如果确定了系统代码, 则可以按下面的公式进行估算, L=允许色散/光纤色散系统, 允许色散 (色散容限, 其单位为ps/nm) 可以从相应的光接口规范中查找到。例如, 5×30 d B的主光通道的色散容限为12000ps/nm, 如果光纤的色散系数Dm为17 ps/ (nm·km) , 则光纤限制距离为L=12000/17=705.88 (km) 。

对于复用通路传输速率为2.5Gb/s的系统, 光源的色散容限可以做的比较大, 为12800ps/nm, 能满足一般的需求, 它可以进行640公里 (8~22 d B) 的长距离传输而不需要进行任何色散补偿, 但是超过640公里, 就需要考虑色散补偿的问题了。

对于复用通路传输速率为10 Gb/s的系统, 光源的色散容限值仅为1000 ps/nm左右, 按G.652光纤的色散系数为17 ps/ (nm·km) 计算, 最大传输距离仅为60公里, 所以对于传输速率为10 Gb/s的系统一般需要进行色度色散补偿。

2.2 色度色散补偿计算公式

WDM波分系统的色散补偿通常采用色散补偿光纤DCF, 主要是因为技术成熟、成本低廉、工程施工简便, 避免了每个复用通路都要进行色散补偿的麻烦。

每个DCF基本模块的色散值约为-340ps/nm, 工程中根据传输距离可配置由多个基本模块组成的DCM。因为DCF有一定的插损 (约为4 d B) , 所以长距离的色散补偿最好分段进行, 避免因采用集中补偿而付出过大的功率代价。

3 OSNR设计

3.1 光信噪比OSNR和EDFA

WDM波分系统光信噪比OSNR为在满足一定误码率BER (一般为1×10-12) 要求的条件下, 复用通路接收端的平均光信号功率与噪声功率之比, 即:

式中, Pi为第i通路的光信号功率 (W) ;Ni为第i通路在等效噪声带宽内的噪声功率 (W) 。

EDFA不仅可以大大的提高WDM系统的可用功率, 增加系统的衰减范围, 延长无中继的传输距离, 还可以取代一些光/电/光的电中继器, 只进行光/光转换, 减少设备的复杂程度, 提高系统的可靠性。EDFA可以级联, 级联的个数越多, 系统的传输距离就越长, 但是EDFA也不能无限制的级联, 因为EDFA工作时本身也产生一定的噪声。一方面, EDFA在放大信号的同时, 也发生自发辐射 (amplifi ed spontaneous emission, ASE) , 产生自发辐射噪声, 而ASE噪声是会逐渐积累的, 即本级EDFA产生的ASE噪声将和光信号一起沿光纤传送到下游的EDFA, 直到接收端;另一方面, EDFA不仅可以对光信号进行放大, 同时也会将ASE噪声进行放大。

LED远距离可见导标灯设计 篇9

随着现代水运事业的迅速发展,不同吃水深度的航船越来越多。当船舶进出港口时,就要进入长短、宽窄不同的航道,所以航道安全是显得越来越重要,对导标灯的要求也越来越高。传统的导标灯使用普通光源,存在维护成本高、节能环保性能差等问题,不能充分满足现代航运助航需要。LED光源因具有光效高,低能耗,使用寿命长,节能环保等优点,近年来已经在各个领域得到了广泛的应用。但是LED因自身的发光特点-朗伯余弦辐射,若要达到6 n mile(1 n mile=1.852 km)可见,必须设计特定的系统,方能实现对远距离信号的传达。例如海上新型LED航标灯的设计[1],必须采用相应的集光系统。根据海上导标灯灯箱的要求,导标灯一般是设在几十米高的塔架上,为保证对整个航道长度上的覆盖,因此目前常见的是在垂直方向设计发散角10°来达到对6 n mile长度航道的可见。由于航道的宽度是有限的,因此常见在水平方向设计发散角为3°来进行导航;为使船舶能够正确地航行在航道里,采取了用不同颜色的灯光信号来指示航道的左右边界。本文结合光的大气传输理论、光度学和几何应用光学理论,通过单体灯箱设计,对LED进行集光、准直与匀光,利用ZEMAX模拟设计LED灯箱,使灯箱在水平方向发散角达到3°,垂直方向发散角达到10°,达到在6 n mile可见并且能辨色的效果。

1 设计原理

1.1 光度学设计分析

因为要保证灯箱出射光束在垂直方向发散角为10°,在水平方向的发散角为3°,在白天和夜晚条件下6 n mile可见,所以系统对光源要求比较高[2]。以下对光源进行分析。根据海上导标灯灯箱的要求,一般的导标灯灯箱安装在30 m高,自灯箱口出射的光束在水平方向发散角为3°,垂直发散角为10°,方向斜向下,具体图形如图1所示。

根据图1: 所以AB与OB距离近似相等,BC为导标灯实际照射区域,BD为导标灯理论照射区域, 则:

根据图2,由于灯箱水平方向出射角为3°,所以理论照射区域内的宽为

则灯箱理论照射面积为 根据最远点M点要求人眼可见来计算所需的光功率。由于M点比P点(最近点)距离远,所以M点吸收衰减较P点严重,若M点可见,则P点一定可见。由 可得:

根据相应资料[3],在背景全黑条件下,人眼的最小光刺激值约0.2 μlx量级。即人眼所在位置最低光照度低于0.2 μlx时人眼无法识别。海上导标灯的灯光使用条件通常是指在气象能见度反差力为0.05、距离为10 n mile(所对应的大气透过率系数为T=0.74)的条件。此时,若要使得航标灯在人眼处产生的光照度为0.2μlx,可根据“阿拉特定律”(Allard’s law)[4]计算所需光强。

式中: I为有效灯光光强;Et为照度阈值 T为大气透射率0.74;D灯光射程单位海里(6 n mile)。

根据上述分析,光源可分以下几种情况进行分析:

1) 在白昼情况下:代入上述式(1)可知:

根据点光源在距离为r处光照度E与光强的关系公式[4]:

式中:θ 为AP与AM的夹角,

AM

由此得到在白昼情况下,6 n mile处的光照度为

在理论照射面积范围内所需的光通量为

2) 在夜间情况下:代入上述式(1)可知:

同理代入式(2)可知:

由此得到在夜间情况下,6 n mile处的光照度为

在理论照射面积范围内所需的光通量为

3) 根据辨色要求计算光强

由于人眼在暗视觉的情况下,当人眼适应小于或等于3×10-5cd/m2的视场亮度时[7],不能辨别灯光与事物的颜色,对于1)、2)两种情况,黑夜所要求的光强最弱,此时视场亮度为

计算表明:最弱光强时依然满足辨色的光强,因此可以确定无论是在白昼还是黑夜都可以通过辨别灯光颜色[8]来选择航道。

根据导标灯的使用情况,导标灯一般在夜晚使用,所以应选择夜间情况下的光通量计算。考虑到灯箱不会在完全黑暗条件下才点亮,而是在傍晚就需要点亮,且现代化的港口灯光也是比较明亮的,因此选择将夜间计算的光通量放大180倍(即240 lm)左右比较合适。为满足使用要求,我们选择LUXEON Rebel型号的光源,这种光源发光效率高,空气穿透力强,光源尺寸大小为3 mm×3 mm,在结温25℃的情况下,恒定电流700 m A下光源发光效率为 但是在一般情况下,对LED的导热及灯箱的散热效果未必很好,因此可以选定发光效率常规值 得到物镜出口处功率为

这一功率的光源需要多颗LED来实现,为保证出射光束的角度要求和均匀性,多颗LED采用线阵排布。

1.2 光学系统结构设计分析

光学系统设计的原则是在满足照射角度的前提下,充分利用LED光源的光能。光学系统由集光镜和菲涅耳物镜组成。LED光源为线阵排列,在LED光源的后加入柱面集光镜,使光源光束尽可能多的被收集到物镜中,菲涅耳物镜则主要用于实现水平方向的3°光束照射及垂直方向上达到10°光束照射要求,并达到一定的匀光效果。

整个光学部分垂直方向和水平方向的原理光路见如下图3(a),(b)所示。

1.3 柱面集光镜设计分析

根据LED的发光特性,在60°范围内光强比较均匀,且光通量约占整个光通量的45%,因此柱面集光镜的设计就是尽可能的收集这部分光能。设柱面镜的口径60 mm,LED距柱面集光镜为l=40 mm这样理论上可收集的最大角度范围为 可以保证60°范围内的光通量的全部收集,取F/#为2,则焦距约为116 mm。柱面镜采用平凸结构,材料为K9玻璃,由于K9玻璃透光度、折光效果、硬度和质感远高于树脂,选K9材料比较合适,厚度取15 mm,曲率为-60 mm。则根据牛顿公式[7]:

可知LED被柱面镜 成像约在 处 , LED的发光面 被放大 , 放大倍数 为 即芯粒为3 mm的LED经过柱面集光镜后像放大后为

1.4 菲涅耳透镜设计分析

菲涅耳透镜是整个光学系统的核心器件之一,它主要用来保证出射光束的垂直张角与水平张角,同时在一定程度上也影响了出射光束的发光强度与均匀性。在一般情况下,假设经菲涅耳透镜之后的出光面尺寸为200 mm×300 mm,考虑到无论是柱面镜还是菲涅耳透镜,边缘光线都会产生较大的球差,合理地选择F/#可以有效地减小球差。取菲涅尔透镜的F/#为2.8,焦距为500 mm。由于菲涅尔透镜为平面型透镜,即其中一个面为棱形槽面,另一个面是平面,在菲涅尔透镜材料确定以后只有菲涅尔面型可变,既要满足焦距的要求,又要用于校正像差[9],通过采用非球面的棱形槽面,可以对轴上点消球差,但对轴外点的像差校正能力较差,轴上点的消球差设计可以用等光程设计法来计算各环带的齿形角,能够确保轴上点在各环带的中心光线无像差出射。但本设计含有一定的视场,需从兼顾轴外光束考虑采取优化方法设计面型,菲涅尔面形可用如下非球面方程表示:

式中:c是表面中心处的曲率,k是锥面系数,r是径向高度, a是非球面系数。

高次非球面由于对面型的影响不大,且加工精度也达不到如此高的精度,因此实际面形可以只考虑二次锥面形状。利用ZEMAX光学设计软件对以上参数进行多视场优化设计。使轴上点和轴外点光线都能得到比较满意的像, 同时结合不太大的F/#可以使菲涅耳透镜边缘处的齿深较浅,结合出光面的尺寸,可以将柱面镜中产生较大球差的光线滤去,保留较为均匀的光线部分,这样的选择既考虑了灯箱出光的均匀性也兼顾了光源光能的利用率,能减小非工作面上的光能损失。

系统要求在水平方向出射角为3°,水平方向出射角由轴上点与轴外点共同作用,由于LED轴外点贡献出射角比较小,所以假设LED轴上点贡献为2.8°。根据物像关系公式: 其中 ,计算得u=12.65° ,则经过柱面集光镜后的像应在距菲涅耳透镜445.6 mm远处。LED经过柱面集光镜后像的大小为4.59 mm,垂直方向取15颗LED光源线阵排列。为满足垂直方向的出射角与均匀性,对LED光源采用中间间距大逐步向边缘递减的排列方法。假设排列15颗LED,则总长度为70 mm。

发散角计算:

水平方向的光束发散角计算:

轴上点: ,得U'= 1.39°。轴外点主光线: 得 w=0.3° 。

根据高斯光学的远场光束分布及各种光阑阻挡效应,总的有效光束发散角应按轴上和轴外点均方根考虑,即:

由上面结果可知,此角度大小与设计水平角度要求3°相符合,可以作为设计参考。

垂直方向的光束发散角计算:

同理:有效光束发散角应按轴上和轴外点均方根考虑。即:

虽然与垂直方向要求设计角度10?有偏差,但还是满足设计要求的,可以作为设计参考。

2 仿真分析

2.1 数据结构表

根据理论分析,各个光学元器件之间的数据如下所示。

根据上述表格数据,可以实现现代实际生产加工要求,本设计可以作为实际加工设计参考。

2.2 ZEMAX 仿真效果图

ZEMAX仿真效果如下图4(a)、(b)所示(为了使探测器效果好,滤掉杂光,只显示能探测到的光)。

2.3 ZEMAX 仿真分析

ZEMAX探测分析在6 n mile处的能量图、垂直方向与水平方向出射角度、水平方向与垂直方向探测器位置图,具体图形如下图5(a)、(b)、(c)、(d)、(e)。

由上述图形可知,在能量分析图中,图形的均匀度满足设计要求,且能量利用率为 与理论设计要求2.4 W相符合,所以选择15颗LED适合本方案。从垂直方向与水平方向出射角度图可以看出,达到半高度时垂直与水平角度分别为10°与3°,与理论计算相仿。在6 n mile处垂直与水平方向上边缘光线在探测器上的位置分别为 ±987 m和 ±275 m,所以出射角度分别为

这样更加确切说明此方案设计满足出射角度对10?与3?的要求,与理论计算数据相仿,所以仿真设计数据正确,方案可用。

3 结 论

短距离图像数据无线收发组件设计 篇10

关键词：接收机,检波,AGC,PIFA天线

引言

近年来无线短距离、微功率通讯成为一个发展热点, 由于其具有灵活的接入性能, 因而在各行业都引起了广泛关注, 如蓝牙技术和未来交通的智能化、信息化都用到了大量的DSRC (专用短距离通信) 技术。所设计收发组件用于某监视系统图像数据的无线传输, 收发间的距离小于20米, 工作频率在700~900MHz, 外界无线电波在该频段相对较少, 因此该系统设计的相对简单, 采用类似电视信号的传输方式进行低功率传输, 先对数据流 (9.6kbps) 进行FSK调制, 调制频率为6.6MHz和6.7MHz, 即电视伴音所在频带, 然后将FSK信号同图像信号频分复用之后在射频上进行双边带调幅, 经过放大发射;接收组件完成信号的接收解调, 恢复图像和数据信息。

1 系统分析

本系统所设计的收发组件采用双边带调幅和包络检波, 大大降低系统的复杂度, 各部分功能电路相对简单成熟, 现就收发组件设计的几个关键问题进行一些分析。

1.1 系统链路预算

收发天线增益:GT=GR=0dB

自由空间衰减:LS=92.44+201gf (GHz) +201g[d (km) ]≈50dB

其中, f=0.7GHz, d=0.01km。

热噪声电平:PN=-114+101g (NF) +101gB (MHz) =-92dBm

其中, Nf=10dB, B=14MHz。

解调器输入最低信噪比: (C/N) min=42dB

系统要求解调输出视频信噪比大于40dB (该信噪比满足FSK信号的解调所需信噪比) , 对于双边带包络检波理想状态输出信噪比等于输入信噪比, 但实际解调器会使输入信噪比恶化一些, 根据经验取解调器输入最低信噪比为42dB。

接收机灵敏度:Smin=PN+ (C+N) min=-47dBm

发射电平:PT=Smin-GT-GR+LS+Fm=5dBm

考虑实际传输过程中会有电平衰落起伏, 留有一定的裕量Fm=5dBm来保证通信的可靠性。

自动增益控制范围:考虑收发距离在0~10m变化, 根据自由空间衰减公式, 取20dB的变化范围应该可以满足系统正常工作。

1.2 收发天线的设计。

本系统应用于便携式个人终端, 要求体积小, 平面化, 实现电路和天线的一体化和平面化, 如果采用传统的微带贴片天线, 在该频段显得尺寸过大, 近年来随着个人无线终端的广泛应用和蓝牙技术的迅速发展, 极大地推动了微带天线小型化, 本系统所采用电容加载PI-FA (倒F型) 微带天线, 大量应用在手机等无线小型化终端, 便于和电路集成, 通过电容加载等手段可以将尺寸减小到λ/8以下, 同时具有很好的辐射特性, 易于匹配, 本系统所采用的天线结构如下, 通过ANSOFT建模仿真和优化, 试验结果可以满足设计要求。

另外, 对于批量较大可以专门订制陶瓷天线, 该类天线具有更小的体积和优良的辐射特性, 可以进一步减小系统体积。

2 具体设计

2.1 发射组件设计。

。发射组件的原理框图如图2所示, 主要有FSK调制器、锁频源、双边带调制器、功放和天线组成。

2.1.1 FSK调制器的设计。

由6.7MHz和6.8MHz石英晶体分别和与非门组成两个多谐振荡器, 用输入的数据控制数据选择器, 完成FSK调制。

2.1.2 锁频源的设计。

为了满足图像传输所要求的稳定度, 选用锁频源, 另外由于系统小型化、低功耗和今后的多信道应用, 选用SYNERGY公司的集成频率合成器, 外围用一个贴片晶振提供参考信号, 选用ATMEL的8引脚的微型单片机通过SPI口对频率合成器进行初始化控制, 即可完成频率的设置。

2.1.3 双边带调幅器。

选用双平衡混频器实现双边带调幅, 它和用作调幅的乘法器有相似的地方, 使用中应注意其对载波抑制过大, 通常包络检波要求载波信号应比边带信号功率大7dB, 否则会使包络检波变的困难, 甚至不可行。本方案采用降低视频信号输入功率的方法来提高载波相对信号边带的幅度差。此外, 还可以通过将载波信号同调幅输出信号相加来提高载波幅度。

2.2 接收组件设计。

接收组件的原理框图如图3所示, 主要有FSK调制器、锁频源、双边带调制器、功放和天线组成。

2.2.1 检波器的设计。

对视频检波器的性能要求有:检波效率高、波形失真小、输入阻抗大、滤波性能好、通带足够宽等要求, 该检波器有两个作用, 一是检出视频全电视信号;二是检出FSK信号, 两个信号通过滤波器进行分离, 分别进行放大输出和解调输出;另外, 本系统工作频率较高, 普通电视的检波管不能使用, 为此选用微波检波管, 通过对输入端进行匹配, 合理地设计检波电路RC参数, 实际检波效率和检波灵敏度相对较高, 可以满足系统设计要求。

2.2.2 AGC电路的设计。

由于通信距离变化等因素引起高频接收信号强弱变化, 为了保证信号相对恒定, 选用峰值型AGC电路, 通过设定检波电路充放电时间常数来检出射频信号的同步头的幅度, 用它作为信号强弱变化的指示, 将该信号经过放大加到前级的可变增益放大器的增益控制端构成AGC电路, 可变增益放大器选用Agilent公司的IVA-05208, 另外, IVA-05208的1dB压缩点较低, 为了不使其饱和而影响系统工作, 将该放大器放到了第一级。

2.2.3 FSK解调器的设计。

本组件的FSK解调器利用NE564集成锁相环实现的, 用PLL对FSK信号中的一个频率锁定, 而对另一个频率则是失锁的, 这样, 在解调FSK信号时, 锁定指示器的指示即为解调输出。

3 结论

实践证明, 通过以上方法设计的电路基本达到设计需求, 采用调幅体制进行短距离通讯有可行性, 传输、接收可靠, 接收图像效果清晰。

参考文献

[1]曹志刚, 钱亚生.现代通信原理[M].北京:清华大学出版社.

[2]陈如明.信号、系统与高速无线数字传输[M].北京:科学出版社.

[3]曹华民, 王兴亮.现代电视接收技术[M].西安:西安电子科技大学出版社.

[4]Corbett R.Rowell“, A Capacitively Loaded PIFAfor Compact Mobile Telephone Handsets”[J].IEEETransactions On Antennas And Propagation, 1997, 45 (5) .

如何培养良好的距离感 篇11

1．打沙袋。沙袋有很多种打法，从练习距离感出发，具体做法如下：保持警戒势姿势，站在沙袋前，身体自然放松，先发刺拳打击沙袋，以调整好自己与沙袋的距离，接着便可连发后手重拳、前高鞭腿、后高鞭腿以及前侧踹腿或者其它招法，具体动作还可根据个人喜好增减，但不管怎样击打沙袋，均不可用力，力求点到为止，只要找准距离就好。当练习一段时间之后，还可以配合着步法进行击打。还有一种方法就是在沙袋上用彩色笔标出1～9个阿拉伯数字，旁边的人说出某个数字，自己就用最快速度击打那个数字，这样一来，不但提高了距离感，还锻炼了反应速度。

2．打千层纸。所谓千层纸，并不是非得一千张纸，千层纸只是形容纸的厚度，具体需要多厚，要看个人的自身状况。取一定厚度的纸，钉在齐腮高的墙上，练习者保持警戒势站立，两手以推掌轮流击打千层纸，就像发直拳一样。在这里要强调的是一定要用掌，因为人在握拳时，手臂的长度要长于用推掌的长度，所以长时间用掌进行训练，将会在无形中缩短自己与对手的距离，到时在实战过程中用拳头也一定能击中对方。

3．打衣服。很多住在楼房里的人要想在家中吊一个沙袋打，很容易尘土飞扬，而且打起来会发出很大的响声，会引起邻里关系不合，因小失大。所以以上两种训练方法如果不在专业训练场是很难做到的。为了避免在家中冲拳踢腿打空气，我干脆把洗好的衣服挂起来打，具体打法和打沙袋一样，这样不仅可以培养距离感，还能让衣服干得快些，真是一举多得。

无论是打沙袋、千层纸还是衣服，这些统统都是死物，要想更直接、更有效、更快速地提高距离感，还是要靠大量的实战。

距离感产品设计论文 篇12

这节课的重点是理解采用高压输电的原因, 建立高压输电模型, 理解各个物理量的相互关系。到这一节课时, 老师通常的做法:课本为主阵地, 教师主讲。要不教师“灌”, 要不课本“填”, 学生处于被动接受状态, 然后用习题强化规律, 加上相关实验不太好做, 从而放弃了这一次非常好的培养学生思维和设计实验, 动手探究验证的好的素材和机会。下面说一下我对这节课的改进与尝试。

首先, 复习回顾交流电的产生模型 (如图1) , 提问线框中电流的方向以及安培力的方向, 学生总体回答到位。在此后, 教师开始逐步引导学生思考:“安培力对线框的转动是动力, 还是阻力?”学生还是能够顺利回答出来, “是阻力。”紧接着问题就来了, “有阻力存在的线框还能维持匀速转动下去, 继续发电吗?”学生脱口而出:“当然不能。”教师继续追问:“那么怎样才能维持线框匀速转动下去呢?”“必须给线框动力和安培力阻力平衡抵消。”教师开始逐渐引出问题:“能不能考虑一下, 能量如何转化的?”经过独立思考和小组讨论后, 学生能从平衡进一步意识到其他形式的能量在转化为电能, 并且能够表述为能量的转化, 发电机其实就是将其它形式的能量转化为电能的转化工具。教师继续引导学生思考:“发电机 (厂) 一般建造在哪儿?”学生水到渠成回答出:“能源丰富的地区。”“水资源丰富地区为西南地区, 风力资源丰富地区为新疆、沿海等, 煤炭资源丰富地区为山西”, 教师继续问:“那你们还知道我国用电大省在哪些地区?”“东部沿海地区。”并且我给了一幅中国地图如图 (2) 让这几个学生标示。

接着问:“那你们说, 怎么么样样把发出来的电送给用户, 能不能画个图?”“用导线连接呗。”学生一边说, 一边已经动笔开始画图。学生画好图后, 我在实物展示台展示了同学的模型图如图 (3) , 同时抛出课题, 这就是我们本节课要将要学习研究的电能的输送问题 (远距离输电) 。

教师继续引导, 从一个地区到另外一个地区, 电阻公式里L不能忽略, 而且非常大, 说明远距离输电线电阻, 不能像实验室那样忽略不计。教师立即请学生修正模型图如图 (4) :

接在, 教师开始引导设问:“怎么样减小输电的损失?有哪些方法?请同学们思考。”

生:“输电损失就是图上的r线上的驻U和驻P, 减小I和减小r就行了。”

教师不置可否, 继续问:“这些方法哪些可行?还是都可行?请同学们思考讨论, 给出理由。”学生开始相互交流, 其中一组交流如下:

生1 说:“减小r有什么方法?怎么减小?电阻公式里L不能减小的啊!”

生2 接着后面说:“还可以改变电阻公式里的S, 让S增加。”

生3:“增加S, 不太好吧, 导线变粗, 浪费材料, 还架设困难。”

生4:“还可以减小电阻率籽。”

生5:“我来查查表, 哪种电阻率籽最小。”

生6:“是银, 没人弄银做导线吧?太贵了!”

生7:“看来减小r不太可行, 还是减小I吧。”

生5:“由I越P/U, 大家看减小输送功率P行不行?”

生6:“应该不行, 发电厂不可能少发电, 或者不发电, 反而是要多发电。”

生7:“在输送功率P一定, 提高输电电压U, 就能减小电流I。”

生8:“对啊, 我看到外面就有高压电线, 难怪原来如此!”

教师及时给予肯定:“大家讨论的非常好, 减小输电线上损失的最有效、最经济的措施就是采用高压输电。”

接下来建立的高压输电模型, 继续设置问题:“怎样实现高压输电, 送至用户, 请同学们能不能在原来模型图上修改, 试着画出高压输电模型。”学生思考、讨论、汇总后画出高压输电模型图, 教师在实物展示台上展示学生画图, 如图 (6)

教师给予学生思考、讨论的结果充分的肯定。

接下来为模拟实验探究环节, 教师设问:“高压输电模型从原理上我们已经清楚了, 下面我们能不能用实验模拟呢?”要求能够对比展现两种情况:不用高压输电方式, 用户不能正常工作, 而采用高压输电方式, 则能够正常工作。

生9:“我们就可以用学生电源做发电厂, 小灯泡做用户, 问题到哪儿去找很长的输电线?”

生10 接着后面:“输电线就是因为有很大的电阻, 不能忽略, 我们就用大电阻代替输电线, 功能不就是一样。”

生11:“对!升压变压器和降压变压器就用学生演示变压器。”

生12:“我们一起动手试试。”

给学生提供必要器材, 供学生选择设计。

图 (7) 为不考虑导线电阻, 小灯泡能够正常工作。

图 (8) 为经过长导线后后 ( (用用大大滑动变阻器模拟代替) , 灯泡不能正常发光工作。

图 (9) 为高压输电模式需要的主要器材

图 (10) 为高压输电模式下, 先1:14升压, 再14:1降压, 小灯泡能够正常发光工作。

后记:在老师引导下激发发学学生生的思考, 通过对话, 研讨出方案, 通过重组器材, 模拟实验, 提高学生的兴趣, 通过动手实验, 培养操作能力, 锻炼发现问题解决问题能力。可想而知, 当高压输电模型下小灯泡发光, 他们的内心多么激动, 这样的说服力无需多言。教师将一节理论讲授课, 改进为一节理论分析加实验设计探究课, 通过师生互动环节, 不仅增加了课堂的趣味性, 而且使学生从实验中加深对物理规律的理解。