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時間：2023-10-23 10:42:44
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中圖分類號：V260 文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2015）04（c）-0123-01
伴隨航空工業(yè)技術日新月異的發(fā)展，對單一航空型號電子元器件的使用越來越廣泛，使用數(shù)量越來越多，所以對于電子元器件的質量來說，對航空事業(yè)的發(fā)展起到一定的作用。航空電子元器件在使用的過程中不斷進行改造與更新，在設計、選材、工藝及生產制造方面都展現(xiàn)出一定的優(yōu)勢，使電子元器件的質量有所提高。但為了更好的適應航空航天的型號，電子元器件的質量與安全可靠性還應進行科學合理的改造與提高。因此，在航空電子元器件的選擇、采購及檢測的過程中，應加強對其質量的控制，使其能夠在航空工業(yè)中得到充分的運用。
1 電子元器件質量保證的意義
電子元器件是所有電子設備的重要組成部分，它的質量對電子設備的正常運行具有重要作用。近年來，隨著我國國防科技的發(fā)展，逐漸將電子元器件應用于航空工業(yè)中，使其走向智能化、電子化。電子元器件的大量使用，使其品種逐漸增多，適用于各個領域?，F(xiàn)階段，電子元器件的質量問題是其生產制造工作的重中之重，其作用在當下社會也日益突顯。電子元器件作為航空產品中重要的組成部分，其性能與質量需要有一定的技術基礎。電子元器件的質量分為固有質量和使用質量兩種。固有質量是由生產部門決定的，包括其設計、選材及工藝等。使用質量則是由電子元器件的使用者對其進行選擇、采購及檢測等，最終對其質量進行控制。電子元器件的質量保證是為保證電子元器件的質量而進行的相關活動，對其生產部門與使用者進行質量的控制工作。航空電子元器件的質量是保證航空型號電子元器件使用過程中是否可靠的重要條件，也是確保航空產品及工作順利進行的重要基礎。
2 航空電子元器件特點
近年來，我國高新技術不斷發(fā)展，現(xiàn)代武器設備都逐漸應用電子化與自動化的技術，使其更加智能。據(jù)相關數(shù)據(jù)顯示，在設備系統(tǒng)穩(wěn)定可靠的前提下，對其零件與元件的質量可靠性越高。而航空工業(yè)中對電子元器件的使用日漸增多，所以，為保證其系統(tǒng)的穩(wěn)定與可靠，就應保證電子元器件的質量達到一定的標準。
航空電子元器件的特點有四個：可靠性強，壽命長，體積輕便且功耗低，環(huán)境適應能力強。
2.1 可靠性強
為適應航空型號，電子元器件在壽命、質量及可靠性方面應積極展現(xiàn)其自身的優(yōu)勢。航空電子元器件的可靠性表現(xiàn)在多方面，首先，對于電子元器件的性能來說，應以滿足航空專業(yè)的穩(wěn)定可靠為主，在一定的時間內應保證不影響航空產品的性能。除此之外，電子元器件對于不同的環(huán)境條件應具有一定的適應能力，不會因為周圍環(huán)境的影響使其自身的功能削弱，而影響航空產品的整體使用效果。航空電子元器件在生產制造的過程中應根據(jù)相應的生產規(guī)范進行生產，并制定相關的制度與規(guī)范，進而確保不同等級的電子元器件能夠具有一定的可靠性，在實際的應用中發(fā)揮自身的作用。
2.2 壽命長
電子元器件的壽命與其較強的可靠性具有一定的密切聯(lián)系，只有電子元器件的使用壽命延長，才能保證其較高的可靠性。針對工作周期不長的航空產品來說，可以采用壽命較短的電子元器件，但由于航空產品具有相當?shù)闹匾?，所以在電子元器件的選擇上仍以壽命長的元器件為主。
2.3 體積輕便且功耗低
航空產品中元器件的功耗、體積的有效降低對航空產品的整體功耗及體積來說具有一定的減輕作用。降低電子元器件的重量與體積不僅要對其進行結構的改造，同時也應對裝聯(lián)工藝進行相應的改造。在航空電子元器件功能不改變的前提下，對其質量與體積進行相應的改造，并減少其功耗，進而促進航空電子元器件質量的提高。
2.4 環(huán)境適應能力強
航空產品主要用于環(huán)境較為惡劣的條件下，所以其電子元器件也應具有一定的環(huán)境適應能力，在各種環(huán)境下都不會影響其自身功能的發(fā)揮，有效的促進航空產品的高效使用。
3 航空電子元器件質量保證體系
3.1 技術隊伍的建設
針對航空電子元器件的質量與可靠性的研究設立了相關的崗位，并根據(jù)相關的研究情況對其進行有效的改造。針對設立的不同崗位，其工作內容與職務各不相同，但都為航空事業(yè)及電子元器件的改造工作共同努力。航空技術隊伍的建設，一定程度上對航空電子元器件的質量控制工作做出了相應的貢獻。
3.2 航空電子元器件質量保證對策
3.2.1 電子元器件生產單位實行質量認證
加強對電子元器件生產單位的質量認證工作，在航空產品的電子元器件的選擇方面，應盡量選擇質量好且生產情況穩(wěn)定的元器件供應商。這對于航空產品的穩(wěn)定性與可靠性具有積極的意義。
3.2.2 建立健全航空電子元器件標準體系
航空電子元器件標準體系的建立是對其設計的規(guī)范，同時對于強化元器件的質量控制具有重要意義?，F(xiàn)階段，我國僅參考國外先進的電子元器件標準體系進行我國標準體系的建設。但由于我國的工業(yè)基礎較落后，所以對于既有的標準無法進行實際有效的運行。因此，我國應以自身的實際情況為基礎，建立符合我國國情的航空電子元器件標準體系。
3.2.3 重視電子元器件目錄的編制工作
對于電子元器件目錄的編制工作應予以一定的重視，因為不同型號元器件的有效記錄對于元器件型號的選用時具有一定的輔助作用，能夠有效的對其進行采購管理，同時也能夠保證元器件型號的穩(wěn)定性。
3.2.4 建立電子元器件信息管理平臺
為加強航空電子元器件的質量控制工作，對電子元器件的信息管理工作十分重要。通過對相關信息的有效管理，實現(xiàn)元器件使用部門與生產部門的有效溝通與連接。
4 結語
綜上所述，伴隨我國航空事業(yè)的飛速發(fā)展，對航空產品起到至關重要作用的航空電子元器件越來越得到眾多的關注。文章通過對航空電子元器件質量控制工作的意義及其特點進行詳細的分析，探究出航空電子元器件質量控制工作的具體策略與建議。通過對電子元器件自身特點的分析，找出有效提高其質量控制的方法。航空工業(yè)的發(fā)展一定程度上帶動了我國社會經濟的發(fā)展，同時也提高了我國航空事業(yè)在國際中的地位。所以，對于航空電子元器件質量的控制工作應予以一定的重視，對于航空事業(yè)的發(fā)展具有一定的推動作用。
參考文獻
電子元件主要包括電阻器、電容器、電感器、變壓器、波器、天線等是一大類重要的電子信息產品。電子元件與電子器件共構成電路的核心部分，是各類電子信息產品基礎。電子元器件屬于電子信息產業(yè)的中間產品，介于電子整機行業(yè)和原材料行業(yè)之間，其發(fā)展的快慢、所達到的技術水平和生產規(guī)模，不僅直接影響著整個電子信息產業(yè)的發(fā)展，而且對發(fā)展信息技術，改造傳統(tǒng)產業(yè)，提高現(xiàn)代化裝備水平，促進科技進步都具有重要意義。未來5年～10年，我國的電子元件市場將出現(xiàn)高速增長。
一、我國電子元件產品市場現(xiàn)狀
隨著世界電子制造業(yè)向中國大規(guī)模轉移，我國的電子元件市場以近年來每年都20%的增長率增長。粗略測算目前我國電子元件市場容量約在350億美元左右，在不久的將來，我國可望成為全球最大的電子元件消費市場。
1.多層陶瓷電容器(MLCC)多層陶瓷電容器目前國際上用量最大、發(fā)展最快的片式元件之一。MLCC主要應用于各類軍用、民用整機的震蕩、禍合、濾波、旁路電路中，應用領域已經拓展到自動控制儀表、計算機、手機、數(shù)字家電、汽車等行業(yè)。全球市場的需求量從1998年的3070億只，增至2007年11000億只。年增長速度近20%。市場需求巨大，產業(yè)化市場前景非常廣闊。
2.片式電感類元件主要應用領域包括移動通信、計算機、音像產品、家電、辦公自動化等。預計在今后若干年中，隨著第三代移動通信技術、數(shù)字電視、高速計算機、藍牙產品等新一代數(shù)字化電子產品的推出，片式電感器的需求量將急劇上升，市場前景將十分看好。
3.片式敏感元件在程控交換機、計算機、便攜式手提電腦、高清晰度彩電、便攜式移動電話、車載電臺、汽車電子、復印機、軍用電子產品等方面都具有廣闊的應用市場。用片式化生產技術制備的新型高性能超低阻、高耐壓熱敏材料還可用于通信及網絡系統(tǒng)過電流保護、系統(tǒng)防雷、大屏幕大電流自動消磁、汽車用直流電機、低壓電器、變壓器及家用電器等過熱過載保護等，國內年需求量估計可達10億只左右。
4.多層壓電元件具有能量轉換效率高、體積小、厚度薄、升壓比高、無電磁干擾、無燃燒短路隱患、適合表面安裝、安全可靠性高等顯著特點，由于液晶顯示器背光電源市場需求快速增長，MPT及其背光電源極具應用價值與發(fā)展前景。它的推廣應用將有力的推動智能化電子信息產品向小型集成化方向發(fā)展，在筆記本電腦、PDA、液晶PC、液晶屏手機、液晶Tv、可視電話、GPS、傳真機等領域具有十分廣闊的市場前景。
二、電子元件產品市場發(fā)展趨勢
1.我國電子元件產品的類型。
(1)片式化、小型化。以多層陶瓷電容器(MLCC)為例，目前的主流產品尺寸正在從0603型向0402型過渡，而更受市場歡迎的高端產品是0201型。
(2)多功能化。隨著電子新型產品功能的不斷增加，對片式元件功能的要求也越來越多樣化。
(3)集成模塊化。近年來，由于低溫共燒陶瓷(LTCC)等技術的突破，才使無源集成技術進入了實用化和產業(yè)化階段，并成為備受關注的技術制高點。
(4)微波、高頻化和寬帶化。目前電子整機向微波、毫米波、高頻寬帶方向發(fā)展的趨勢十分強勁。此外，高速數(shù)字電路產品越來越多，光通信的傳輸速度已從2．5Gbps發(fā)展到10Gbps。這些都對電子元器件的高頻和寬頻化提出了更高的要求。
2.電子元件產品有良好的市場前景
電子元器件正進入以新型電子元器件為主體的新一代元器件時代，它將基本上取代傳統(tǒng)元器件，電子元器件由原來只為適應整機的小型化及其新工藝要求為主的改進，變成以滿足數(shù)字技術、微電子技術發(fā)展所提出的特性要求為主，而且是成套滿足的產業(yè)化發(fā)展階段。新型電子元器件體現(xiàn)了當代和今后電子元器件向高頻化、片式化、微型化、薄型化，低功耗，響應速率快、高分辨率、高精度、高功率、多功能、組件化、復合化、模塊化和智能化等的發(fā)展趨勢。同時，產品的安全性和綠色化也是影響其發(fā)展前途和市場的重要因素。良好的市場前景，為電子元器件提供了巨大的國內市場機會。無論是全球市場還是國內市場電子信息產業(yè)的迅猛發(fā)展給上游電子元器件產業(yè)帶來了廣闊的市場應用前景，新產品的推出曾出不窮，這些都為元器件開拓了新的應用市場。
汽車電子、PDA、互聯(lián)網應用產品、機頂盒等產品的迅速啟動及飛速發(fā)展，將極大地帶動中國電子元器件市場的發(fā)展。在通訊類產品中，不僅僅是蜂窩電話，還有更多的產品如移動通信、光通信網絡，普通電話等都需要大量的元器件。另外，計算機及相關產品、消費電子產品雖然沒有以前發(fā)展那么快，但需求依然強勁，這些都將成為中國元器件市場發(fā)展的動力。
三、結束語
預計到2010年全球電子信息制造業(yè)市場將達到19055億美元，其中，電子元器件市場將達到2800億美元，占14.7%。蜂窩電話、移動通信、光通信網絡，普通電話等都需要大量的元器件。另外，計算機及相關產品、消費電子產品雖然沒有以前發(fā)展那么快，但需求依然強勁，這些都將成為中國電子元器件市場發(fā)展的動力。全球電子元器件市場規(guī)模進一步擴大，國內電子信息產業(yè)迅猛發(fā)展，將為電子元器件產業(yè)帶來廣闊的發(fā)展前景。
參考文獻:
隨著納米技術的廣泛運用，已經延伸到社會中的各個領域。目前已經研究出的納米電子技術產品多種多樣，這些納米技術的產品不但性能優(yōu)良，最主要的是功能奇特。但是值得注意的是科學家對于納米電子技術的研究還不夠深入，那么以后的還需要從新型電子元器件以及碳納米管等方向入手進一步研發(fā)。
1 納米電子技術的發(fā)展現(xiàn)狀
1.1 納米電子材料的應用
現(xiàn)階段納米材料主要有納米半導體材料、納米硅薄膜以及納米硅材料等類型。在這些納米電子材料中，可以說納米硅材料最有發(fā)展前景，同時還符合當前社會對于電子技術的實際需求。通過對納米硅材料與其他納米電子材料進行比較后，可以看出納米硅材料具有以下特點：首先，納米硅材料在不斷研發(fā)的背景下其成本處于逐漸降低的趨勢，其次，該材料還具有能耗低、準確性高以及不易受外界影響的特點。最后，由于納米硅材料中分子與分子所存在的距離較小，因此可以一定程度的提升納米電子材料的反映速度，最終達到提升工作效率的目標。
1.2 納米電子元件的應用
可以說納米電子元件是以集成元件以及超大規(guī)模集成元件為基礎的。其具體研發(fā)歷程是在上個世紀50年代美國研究者對集成電路進行研發(fā)之后而開始的，然后經過多年的發(fā)展后逐漸從中型、大型轉變?yōu)槌笮偷募呻娐泛吞卮箢愋偷募呻娐贰Ｔ诖吮尘跋?，其納米電子元件的尺寸越來越小，現(xiàn)階段的電子元件尺寸在0.1到100nm范圍之內。
1.3 應用于現(xiàn)代醫(yī)學領域
特別是在納米技術的不斷發(fā)展過程中，其納米電子技術逐漸應用到醫(yī)學的領域?？梢哉f在醫(yī)學治療的過程中，可以利用納米電子技術的特點在細微部分的檢測與觀察方面。在普通顯微鏡無法觀測的物品可以通過納米電子技術進一步剖析。與此同時，還可以將電化學的信息檢測流程中融入納米傳感器的方式對生化反應進行診斷。同時，在納米電子技術不斷發(fā)展的背景下，產生了很多方面的高科技醫(yī)學產品，例如伽馬刀、螺旋CT以及MRI等。可以說生物醫(yī)學以及電子學的融合對于納米電子技術的發(fā)展具有重要的意義，納米電子技術在生物醫(yī)學的電子設備集成化具有很大的發(fā)展空間，在未來的發(fā)展中，可以將納米電子元件的尺寸控制在分子與原子的大小之間，進而就會將微小生物體的研究帶到一個新的領域。
2 納米電子技術的發(fā)展趨勢
通過對納米電子技術的發(fā)展現(xiàn)狀進行分析后可以看出納米電子技術在未來發(fā)展具有很大的空間，對此主要可以從新型電子元器件、石墨烯以及碳納米管等方向入手。
2.1 新型電子元器件
對納米電子技術的當前模式分析后，可以斷定在未來十年內必然會經過飛速發(fā)展的歷程。特別是當前市場對于新型電子元器件的需求逐漸增多的背景下，還需要根據(jù)實際需求來對新型電子元器件進行擴展與完善。對此，可以從單電子器件、共振隧穿電子器件、納米場效應晶體管、納米尺度MOS器件、分子電子器件、自旋量子器件、單原子開關等新型信息器件的方向入手，在保證了納米電子技術朝著良好的方向發(fā)展的同時，還可以延續(xù)摩爾定律以及CMOS的研究成果。
2.2 碳納米管
可以說碳納米管是納米電子技術的發(fā)展重要方式，碳納米管的本質是一種一維的納米材料，其最大的特點是具有重量輕以及完美六邊形的結構。因此在實際的運用中，碳納米管具有良好的傳熱性能、光學性能、導電性能、力學性能以及儲氫性能等。與此同時，碳納米管在納米電子方面具有重要的作用，并作為現(xiàn)階段晶體管中主要的材料，對此有效的碳納米管可以對集成電路的效率進行提升。
2.3 憶阻器
所謂憶阻器就是就是經過了繼電阻器、電容器以及電感元件發(fā)展之后而發(fā)展的一種模式。并且憶阻器是模擬信號的方式來對非線性動態(tài)納米元件而組成的具有交叉開關模式的納米電子技術。憶阻器的屬性不但與CMOS類似，更主要的是其具有功率低、體積小以及不受外界因素影響的特點，進而在未來的發(fā)展中可以有效的代替硅芯片等材料。
2.4 石墨烯
同時，石墨烯作為新型的納米材料來說，不但具有超薄的特征，最主要的是其質地還是非常堅硬的。并且在正常狀態(tài)下石墨烯電子的傳輸速度要比其他類型的納米電子材料快，正是由于多方面的因素使得對于石墨烯的研究具有重要的意義。石墨烯和其他導體具有很大的區(qū)別，進而在碰撞的過程中其能量不會有損失。在對石墨烯的未來進行研究與設想后，根據(jù)專家預計在10年后可成功研制性能優(yōu)異的石墨烯類型的導體材料與晶體管。
2.5 納米生物電子
最后，納米電子技術還可以與生物技術進行有效的融合，也可以認為納米生物電子是以多個領域為核心共同建設的。在對納米電子技術帶入生物領域的過程中，利用納米電子技術的自身特點可以制造出關于納米機器以及附屬的納米生物醫(yī)用的材料產品等，進而可以在醫(yī)學領域中取得一定的成果，最終達到為人類健康做出巨大貢獻的目標。
3 結束語
總之，在電子科學不斷發(fā)展的背景下，其納米電子技術的發(fā)展越來越受到國際的重視。通過對納米電子技術的應用現(xiàn)狀進行分析后，可以發(fā)現(xiàn)其應用的領域越來越廣泛，也就是說納米電子技術完全融入到我們日常生活當中指日可待。通過采用納米電子技術可以實現(xiàn)一種高效、科學而環(huán)保的生物材料、電子晶體管以及醫(yī)學設備等，最終達到改善人們的生活現(xiàn)狀的目標，讓人們切切實實地體驗納米時代。
參考文獻
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實驗教學作為模擬電子技術實踐教學的基礎部分，對學生基本實驗能力的培養(yǎng)有著至關重要的作用.處于附屬地位的實驗教學基本用來驗證理論知識點，其雖然加深了學生對理論知識點的掌握深度，但一定程度上卻削弱了實驗教學在學生應用型能力培養(yǎng)中的作用.理論知識點的驗證固然重要，但作為一門實踐課程，結合實際，培養(yǎng)實際能力尤為重要.結合課程培養(yǎng)應用型能力，應對實驗項目做調整，增加其他項目的比重.然而考慮到理論知識點驗證、實際的需要以及課時的限制等，增加適當課時的同時，減少驗證型實驗項目用于其他實驗項目.
1.1.1元器件識別、檢測和應用
模擬電子技術介紹的主要內容是以半導體器件為核心元件的各種電子電路，其中的半導體器件包括半導體二極管、雙極性晶體管和場效應管等.模擬電子技術實驗教學環(huán)節(jié)的所有內容均和它們有關.根據(jù)新建應用型本科院校模擬電子技術實踐教學大綱，開設的實驗項目內容有常用電子儀器的使用，驗證性實驗內容，對半導體器件以及其它常用電子元器件的單獨介紹很少，僅在部分實驗項目中會涉及極少的該方面知識.元器件的識別、檢測和應用知識的忽略得益于教具產業(yè)的發(fā)展，模塊化的電路雖然節(jié)省了學校的不少開支，減少了耗材支出，但卻剝奪了學生搭建電路過程中設計的元器件識別、檢測和應用知識的學習.根據(jù)實際教學經驗，修完整個實驗課程后，僅部分同學對電子元器件知識有一定了解，大部分學生對元器件的識別和檢測和應用等知識了解幾乎為零.然而對于電類應用型人才培養(yǎng)和實際需要，該部分知識卻顯得十分重要，應從多個角度提升學生對元器件識別、檢測和應用知識的掌握.
（1）安排二到四個左右課時進行電子元器件識別、檢測和應用知識的介紹，特別是常用的電子元器件如電阻、電容、二極管和三極管等識別和檢測等知識的介紹，并就其中部分內容設計相應實驗項目，強化學生對該部分知識的掌握.由于課時的局限，不可能方方面面都可作出介紹，僅需對常用的基本知識點做詳細說明.
（2）鼓勵有興趣的學生在業(yè)余時間通過其他方式加深和擴展對元器件識別、檢測和應用知識的掌握.可指引他們參閱相關書籍或通過網絡查閱各種元器件的識別、檢測和應用的資料或進入各種購物網站或到實體店了解元器件，一定程度上還可激發(fā)學生的學習興趣.
1.1.2電路仿真軟件的應用
隨著計算機仿真技術的發(fā)展，企業(yè)在電子電路產品的設計過程中為了提高效率，首先會進行仿真設計，一定程度上檢測所設計電路的功能以及各項指標是否滿足要求，具有參考價值.為了滿足行業(yè)要求，培養(yǎng)實際能力，應在實驗項目中增加相應仿真實驗項目，電子電路的仿真平臺有很多，電子類專業(yè)在本科階段課本上常見的有SPICE、(EWB的高級版本)和Proteus等.三種仿真設計平臺基本都可進行模擬電子技術中模擬電子電路的仿真設計，然而其實它們各有自己的應用場合.Proteus常用來在單片機原理與應用等課程中結合編譯軟件進行電路仿真，仿真結果直觀，生動.SPICE則較多的應用在模擬電路的仿真中，但仿真結果相對不太直觀.Miltisim作為課本中介紹的一款電路設計仿真平臺，應用在電子技術課程等的電路設計仿真.它的功能強大，基本涵蓋了電路設計所需要的所有類型電子元器件，它具備各種實際電路測試中所有的虛擬儀器儀表，提供多種電路分析工具和方法，可對模擬電子技術中所有理論知識進行仿真驗證，同時可以進行其它電路設計和仿真，加深學生理論知識點的理解和運用，可培養(yǎng)學生獨立提出、分析和解決問題的能力.Miltisim電路仿真設計平臺的精通運用往往不是幾節(jié)課就可以做到的，其實任何課程的學習都一樣，需要教師的引導和輔助結合學生自主學習和思考才能達到較好的效果.模擬電子技術實驗需增加相應仿真實驗項目，但課時不必過多，可安排4到6個課時，也即2到3次實驗，主要演示軟件常用的使用方法并進行仿真實驗內容和常用的分析方法，鼓勵學生在業(yè)余時間進行仿真實驗，驗證課本知識，掌握各種分析方法，并進行一些小設計，激起學生的學習興趣.
1.2注重課程設計，培養(yǎng)應用能力
課程設計作為模擬電子技術實踐環(huán)節(jié)的另外一個方面，它應該是實驗項目的升華，作為一次學生獨立思考，分析和解決問題的實踐機會，對創(chuàng)新能力的培養(yǎng)具有至關重要的作用.網絡時代的到來，方便了人們生活的方方面面，可以很輕易的從網絡獲得各種信息.課程設計也不例外，各種大小論壇，文庫共享了大量的電路設計報告，信息的共享可以提供知識交流和學習的機會，加快社會的發(fā)展，然而對于新建應用型本科高校，學校對課程設計的重視程度不大和學生的學習積極性不高等眾多因素決定了課程設計的完成僅僅是CTRL+C和CTRL+V，使得課程設計在應用型能力培養(yǎng)中的作用甚微.切實的培養(yǎng)應用型人才，還需注重課程設計.它作為一次實踐和創(chuàng)新能力培養(yǎng)的機會，不僅對模擬電子技術課程，而且對后續(xù)課程應用能力的培養(yǎng)均有影響，導致學生壞學習習慣和思維的養(yǎng)成.當然課程設計的有效實施和多種因素有關，可以試著從以下方面入手：（1）院部應強調對課程設計的重視，不能只當成一次實驗來看待.（2）指導教師應指引學生切實自主的完成課程設計項目，嚴格要求，杜絕粘貼和復制，草草了事.（3）鼓勵學生自主提出設計方案，進行設計驗證，在過程中自主發(fā)現(xiàn)和解決問題，培養(yǎng)自學和創(chuàng)新能力.
二、強調創(chuàng)新，提升實踐實效
2.1提高設計自由度，培養(yǎng)創(chuàng)新能力
隨著科學技術的發(fā)展，為了滿足人們不斷提高的需求，生活的方方面面都在向著便捷化、人性化的方向發(fā)展.人性化和便捷化的發(fā)展方向在很多場合體現(xiàn)了其優(yōu)勢，然而在有些方面反而適得其反.高校擴招的不斷增加，規(guī)模的不斷擴大，導致對教學儀器的需求，教學儀器產業(yè)在近些年得到了很大的發(fā)展，產品不斷的人性化，方便操作，與此同時也帶來很多問題.對于模擬電子技術實驗課程，教學儀器生產公司提供的完成實驗項目的電路均是模塊化成品.模塊化產品確實帶來了諸多好處.教學儀器公司根據(jù)課程內容設計了實驗項目，方便了教師的教學活動，另外也節(jié)約了大量耗材.然而事物大多具有兩面性，模塊化產品給學校的主體卻帶來了諸多不便.應用型人才需要學生培養(yǎng)動手能力和創(chuàng)新能力，事先設定好的模塊化產品在在項目實施時的設計自由度大打折扣，實驗內容完全由模塊確定，學生自由發(fā)揮的自由度很小，同時模塊化的電路各電路參數(shù)均是事先設計好的，僅僅為完成實驗項目，除了事先設計好的問題外，不會出現(xiàn)其他問題，減少了學生發(fā)現(xiàn)問題，思考問題和解決問題的機會，不利于培養(yǎng)學生的應用型能力.模塊化實驗項目也有其應用場合，隨著新建本科院校應用型專業(yè)的培養(yǎng)方案的重新制定，實踐教學教學環(huán)節(jié)課時有所提高，然而課時畢竟有限，模塊化實驗項目可以節(jié)約實驗項目時間，同時由于模擬電子技術實驗項目大部分為驗證型實驗項目，可適當部分使用模塊化電路進行實驗，部分采用自己搭建或焊接電路的方式進行，帶來的問題特別是耗材問題可從如下方式解決：（1）教師科學化管理，預先準備每組所需元器件，并在實驗后按組核對并收回；（2）有條件的情況下，教師可自制實驗項目所需元件的元件箱，并引出端口；（3）培養(yǎng)學生合理正確使用的元器件的方法，減少元器件的燒毀；
2.2全民參與，提高創(chuàng)新能力
專業(yè)競賽是創(chuàng)新能力培養(yǎng)的有力方式.電子類專業(yè)有很多專業(yè)類的競賽，教育部積極倡導的有全國大學生電子設計大賽，飛思卡爾汽車賽和單片機程序設計大賽等，作為電類專業(yè)基礎課程的模擬電子技術實踐教學，其實踐性極強，它幾乎是所有專業(yè)類競賽必須具備的基礎知識，通過模擬電子技術實驗課程可以使學生掌握分析和解決和調試簡單電路問題的基本方法，并對理論知識點做實踐驗證，同時了解各種電路的功能以及應用場合.參加各類專業(yè)比賽的學生大部分集中在二年級和三年級，基本都已修過模擬電子技術實踐課程.對學生而言，首先參加專業(yè)競賽可以對模擬電子技術實踐課程的學習情況進行檢驗，另外可以利用該課程學習所擁有的電路分析、設計和調試等能力結合到專業(yè)競賽中，更好的參加比賽，通過基本電路的分析方法和調試方法等來分析各種大型電路的工作原理，特點等，加深對模擬電路的掌握和理解深度，并掌握其使用場合，實實在在的學到實用的和社會聯(lián)系更加緊密的知識，為之后從事本專業(yè)工作奠定了堅實的基礎，從而切實的培養(yǎng)了應用型人才.指導專業(yè)競賽對指導教師也是一種鍛煉，大部分在高校工作的專業(yè)教師，特別是新建應用型本科高校教師，大部分都是畢業(yè)后直接進入高校工作，然而傳統(tǒng)的教育方法并沒有過多的理論聯(lián)系實踐的機會.對他們來說，這是一次重新學習的機會，該類知識也是從零開始，極大的拓展了教師對各種規(guī)模較大電路的理解和掌握，通過實際電路調試中問題出現(xiàn)，分析和解決的過程，教師的業(yè)務素質得到了極大的提高，一方面為與相關企業(yè)進行產學研合作向項目，解決企業(yè)實際難題，服務地方做準備，另一方面可以應用到模擬電子技術實踐教學中，結合實際進行模擬電子技術實踐教學，激發(fā)學生的學習積極性，同時可以更詳細生動的介紹各種電路，拓展學生的知識面，以便更好的培養(yǎng)應用型人才.雖然專業(yè)競賽具有諸多優(yōu)點，但競賽的參與往往是少數(shù)人的活動，能力的培養(yǎng)也僅僅涉及到少部分人.為了培養(yǎng)應用型人才，從大眾入手，應提倡全民參與競賽培訓的方式，鼓勵大部分學生利用業(yè)余時間參與競賽的培訓，培養(yǎng)應用型能力，并最終從競賽培訓人員中好中選優(yōu)，參加競賽，一方面可在模擬電子技術實踐環(huán)節(jié)的基礎上培養(yǎng)大部分學生的應用能力，加強模擬電子技術實踐環(huán)節(jié)指導作用；另一方面，全民培訓必然需要眾多教師的參與，可最大程度上鍛煉指導教師，并反饋到模擬電子技術實踐教學環(huán)節(jié)上.
中圖分類號：TK223 文獻標識碼：A
隨著社會的進步，科學技術也發(fā)生了翻天覆地的變化?？删幊炭刂破鳎≒LC）也越來越成為我們現(xiàn)實生活中廣泛應用的一個具有科技含量的高技術。到了二十一世紀，特別是在近幾年里，組態(tài)軟件控制技術在我國的工業(yè)控制及自動化領域逐漸有了十分重要的地位，越來越多的自動控制行業(yè)的企業(yè)和公司對此技術產生了濃厚的興趣，這也是我們現(xiàn)實生活中的一種新型的值得深入研究的技術。因為該技術除了電子信息方面的硬件之外，還包含計算機軟件方面的知識，是一種綜合性的邊緣學科。
1 可編程控制器控制系統(tǒng)干擾源分析
大家都知道我們人類本身就生活在各種各樣的有干擾因素的場類，如來之地球本身的北極南極磁場、地球本身也有重力場、生活在中電源也有電磁場等等，這些干擾因素對我們鍋爐中的電磁設備本身就具有干擾。但是這些不是主要干擾源，PLC控制系統(tǒng)中的主要電磁干擾因素有這些。第一鍋爐所在場地的耗電設備由于種類繁多，其開關電源也比較頻繁，這樣就會導致電源出現(xiàn)浪涌電源或浪涌電流。浪涌電流或浪涌電壓對PLC電子器件損耗較大，給控制系統(tǒng)將會帶來極大的危害。同時，這些浪涌電流或電壓由于是瞬間造成的突變現(xiàn)象，也會產生電磁場，該磁場的瞬間出現(xiàn)也會對PLC控制系統(tǒng)造成干擾。第二自然環(huán)境中的輻射因素，對PLC控制系統(tǒng)電子元器件的干擾。眾所周知我們生存的空間本身就有輻射元素，并且現(xiàn)在環(huán)境惡化嚴重，空間電磁場的污染也十分嚴重，這些空間輻射會產生感應電流，這感應電流通過PLC器件的外殼或導線形成電路，使得控制器的某些部位形成感應電流，從而會對PLC的控制系統(tǒng)形成威脅，損壞電子元器件。這種通過輻射產生感應電流傷害電子元器件的現(xiàn)象在干燥的冬季很容易產生，為了避免PLC電子元器件收到感應電流的破壞，一般會在鍋爐的PLC控制系統(tǒng)中采用導線中接地來消除感應電流的影響。第三由于鍋爐抗干擾系統(tǒng)中有導線接地，這樣也會由于接地系統(tǒng)的混亂而產生新的干擾。PLC鍋爐控制系統(tǒng)中接地的導線一般有屏蔽地線、交流地線、系統(tǒng)地線和保護地線四種。這四種接地導線功能都不一樣，屏蔽地線主要是將電子元器件上的感應電流屏蔽掉，交流地線一般是用于屏蔽交流電產生的感應電場形成的感應電流，系統(tǒng)地線是屏蔽系統(tǒng)上面的靜電等干擾源，保護地線一般是保護相應電子元器件或電子控制系統(tǒng)而設計的。但是由于使用人員對各種地線功能攪渾，很容易出現(xiàn)錯誤的接地現(xiàn)象，這樣不斷沒有消除原有的干擾因素，還產生新的干擾信號，更使得PLC控制系統(tǒng)沒有辦法順利工作下去。另外由于這四種接地線路接法的混亂，就會在接地附近產生地環(huán)流，從而會在地線上面產生不等電位分布。這樣就會導致鍋爐的PLC控制系統(tǒng)出現(xiàn)異常邏輯信號，導致數(shù)據(jù)混亂或死機現(xiàn)象頻發(fā)。
2 鍋爐可編程控制器控制系統(tǒng)的優(yōu)化設計
市面上有許多穩(wěn)壓器，利用穩(wěn)壓器先對PLC控制系統(tǒng)的供電端口進行穩(wěn)壓，這樣即使鍋爐所在環(huán)境中有耗電器材頻繁起停，也能通過穩(wěn)壓器來降低浪涌電流或浪涌電壓造成的損耗，從而達到保護PLC控制系統(tǒng)的目的。因此，設計PLC鍋爐抗干擾系統(tǒng)時，選用隔離性能良好的電源UPS來給PLC控制系統(tǒng)供電。
針對空間輻射所帶來的干擾因素，我們可以采用四種措施來有效的預防、消除。由于空間輻射電磁波產生的電磁感應會產生感應電流，屏蔽感應電流可以通過在PLC控制系統(tǒng)的外殼上加上屏蔽層，將此屏蔽層的某一點接地。因為感應電流是由耦合而產生，那么我們將原來的普通導線換成具有屏蔽功能的導線，如采用屏蔽電纜、同軸電纜、光纜或雙絞線就可以有效的防止耦合，也就可以預防產生感應電流的干擾。因為信號地線與機殼接地，我們可以改變這種方式而采用信號地與機殼、大地浮空的浮地方式，使得PLC控制系統(tǒng)的電路與機殼或大地之間無直流電流方面的聯(lián)系，從而加大信號地與其他物質的阻抗，達到阻斷干擾電流的電路之目的，實現(xiàn)抗干擾優(yōu)化的設計。另外在PLC控制系統(tǒng)的信號通道中設置一些必備的濾波器，也可以通過過濾消除不穩(wěn)定因素所造成的干擾。
信號通道的抗干擾措施我們可以采用通道隔離技術、屏蔽技術來進行處理。對于信號的系統(tǒng)通道，我們根據(jù)其測控點離控制中心很遠的特點，可以對數(shù)字量通道采用光電耦合器、繼電器等電子元器件進行隔離，再輔以施密特、RC等濾波、整形電路來進行濾波整形可以很好的消除干擾，而對于模擬量來說就采用線性光耦、隔離變壓器、隔離放大器、差動放大電路技術消除干擾因素。當輸入、輸出通道有感性負載時，對交流負載可以在線圈兩端并聯(lián)RC吸收電路，而對于直流輸入信號可以采用并接續(xù)流二極管電路來消除因電路信號的突變而產生感應電勢的不良影響。整個PLC鍋爐抗干擾控制系統(tǒng)設計如圖1所示。
在這個PLC鍋爐抗干擾系統(tǒng)設計框圖中，主要使用了FX2N-48MR PCL芯片作為控制系統(tǒng)的主要處理程序核心，整個設計框架中有故障設置面板、燃燒控制面板、鍋爐的水位控制面板等部件，如果出現(xiàn)異?，F(xiàn)象，系統(tǒng)設計的蜂鳴器就會發(fā)出異響，提示報警。
3 PLC抗干擾控制系統(tǒng)在鍋爐中的應用
根據(jù)前文所分析，采用優(yōu)化抗干擾設計技術，選擇有較高抗干擾能力隔離性能良好的采用浮地技術的PLC控制系統(tǒng)。根據(jù)選用我國指定的抗干擾標準(GB/T13926)，選擇恰當?shù)腜LC控制系統(tǒng)。同時在使用該控制系統(tǒng)時注意PLC的輸入、輸出方式，設計實施時采用高可靠性的電子元器件，對直流與交流型號分別采用各自的電纜，對于系統(tǒng)的輸入、輸出信號線使用屏蔽電纜，同時將屏蔽電纜在輸入、輸出一側懸空，在控制一側接地。通過優(yōu)化設計出的抗干擾PLC控制系統(tǒng)在某鍋爐廠使用具有良好的效果，性能穩(wěn)定，運行正常，取得了良好的社會效應。
參考文獻
[1]王興姣，傅強，耿捷.管道SCADA系統(tǒng)在河間蒸汽鍋爐中的應用[J].儀器儀表用戶，2011，(02).
失效是元器件不能完成規(guī)定任務的一種狀況，即在元器件執(zhí)行任務
過程中功能終止或性能參數(shù)超出容許的權限。正是因為存在元器件失效，人們提出和發(fā)展了可靠性技術?？煽啃约夹g就是研究失效發(fā)生、發(fā)展的規(guī)律及糾正、控制和預防的一整套辦法。
元器件失效判據(jù)是針對某個元器件在特定應用條件下的一種具體規(guī)定，其范圍一般寬于該元器件的合格判據(jù)。如
某電阻器的判據(jù)是阻值100Ω±20%才算失效。而在某種應用時，阻值變化超出100Ω±20%才算失效。這就是元器件可靠性與元器件質量兩個概念的不同之處。
元器件可靠性是在元器件設計、制造過程中形成的固有特性，在一定的使用應力作用下，工作到某個時刻發(fā)生失效，可靠性是t=T時的質量。
2.失效模式
失效模式是失效的一種表現(xiàn)形式，如開路、短路、時好時壞、參數(shù)超出極限等等。不同元器件失效模式不盡相同。一種元器件往往有多種失效模式，每種失效模式出現(xiàn)的概率是不同的。
了解各種元器件失效及其分布對正確使用元器件很重要：以開路為主要失效模式的元器件，不宜串聯(lián)使用；以短路為主要失效模式的元器件，不宜并聯(lián)使用；以參數(shù)漂移為主要失效模式的元器件應采取必要的補償或控制措施。
3.失效原因
元器件失效總是有原因的，具體原因可能多種多樣，但從應力與強度關系看可分為兩大類：第一類是元器件存在本質缺陷，強度太低，在正確工作應力下失效，叫固有失效或責任失效；第二類是使用中引入過應力導致的元器件失效，叫使用失效或從屬失效。
元器件固有失效按其性質和原因又可分為系統(tǒng)性和偶然性的。系統(tǒng)性的失效是在設計或制造或試驗過程中控制不良引入某種固有缺陷所致。而偶然失效則是隨機的，沒有一個主導失效原因在起作用，是設計、制造水平決定的。
使用中過應力失效往往是由于選擇不當，或應用不合理或操作失誤所致。元器件在工作過程中遇到的電、熱、機械、輻照、粒子等單項或綜合應力超出了元器件所能承受的程度，就失效。
4.失效后果
元器件失效后果的嚴重程度取決于元器件在系統(tǒng)中的地位和作用。按照失效對系統(tǒng)的最終影響可分為災難性的、關鍵的、嚴重的和一般的。
災難性的是指造成系統(tǒng)任務失效和人員傷亡；
關鍵的是指造成系統(tǒng)任務失效；
嚴重的是指造成系統(tǒng)任務降低或暫時中斷；
輕微的是指造成現(xiàn)場使用中要對系統(tǒng)進行調整或維修。
5.失效的規(guī)律
元器件失效引起的嚴重后果，迫使人們去研究失效發(fā)生的規(guī)律。通過大量觀測和數(shù)據(jù)的統(tǒng)計分析，把保險界用于壽命預測的“浴盤曲線”作為元器件失效分布規(guī)律，研究分析元器件的失效時期。
元器件失效率的高低是與它工作經歷的時間相關，大體可分為三個時期，對應三類失效。
O早期失效期-某一特定產品母體壽命的初期階段，此階段發(fā)生的失效是由于設計制造過程控制不良等原因引起的。早期失效可用篩選的方法剔除。
O偶然失效期-也叫使用壽命期，某特定產品母體壽命的第二階段，在此階段僅發(fā)生隨機失效。失效率近似為常數(shù)，其高低取決于設計水平。
O耗損失效期-某特定產品母體壽命的第三階段，在此階段發(fā)生耗損引起的失效。對付這個階段的失效，只有進行更換，如液體鉭電容漏液。
二、可靠性的度量
1.可靠性
可靠性是指產品在規(guī)定條件下，規(guī)定時間內為完成規(guī)定任務而不失效的概率?？煽啃允黔h(huán)境應力、工作應力、使用時間和要完成任務的復合函數(shù)，是用失效發(fā)生是隨機的，失效的概率Q是0-1之間的一個數(shù)值，可靠性是不失效的概率，等于1減失效概率，即R=1-Q。
2.失效率λ
定義：已工作到t時刻的產品（元器件），在t時刻后單位時間內失效的概率，也稱失效率函數(shù)，簡稱失效率。
元器件的失效率是一個條件概率，即工作到t時刻未發(fā)生失效的條件，在t時刻元器件在單位時間內失效的百分比。
用λ數(shù)值表示的元器件質量水平：
λ=3×10-51/時亞五級
λ=1×10-51/時五級W
λ=1×10-61/時六級L
λ=1×10-71/時七級Q
λ=1×10-81/時八級B
λ=1×10-91/時九級J
λ=1×10-101/時十級S
一般情況下，電子系統(tǒng)的可靠性用平均壽命MTTF或（MTBF）來度量，而元器件的可靠性一般用λ來表示。
元器件的基本失效率λb水平即固有可靠性高低取決于元器件設計、制造水平，如結構形式、材料和工藝水平等。工作失效率λP則于λb、使用應用的高低和環(huán)境的惡劣程度等因素有關。
3.失效率模型
失效率模型是通過對大量失效數(shù)據(jù)統(tǒng)計分析獲得的，如單片集成電路工作失效率模型為：
λP=πQ[C1πTπV+（C2+C3）πE]πL
式中：πQ——質量倍數(shù)
πE——環(huán)境系數(shù)
πL——成熟系數(shù)
πT——溫度應力系數(shù)
πV——電壓應力系數(shù)
C1及C2——電路復雜度系數(shù)
C3——封裝復雜度系數(shù)
元器件可靠性的分析、計算、控制都是在其失效率模型上進行的，對元器件失效模型有一個了解，對正確選擇與合理使用元器件是最起碼的要求。
4、元器件可靠性對系統(tǒng)可靠性的影響
任何一個復雜系統(tǒng)分解到最低層都是由元器件、零件、材料、工藝、計算機軟件和人組成的，系統(tǒng)的可靠性是各部分可靠性的連乘積：
RS=R元件•R零件•R軟件•R操作
系統(tǒng)可靠性水平低于組成系統(tǒng)任何一個部分的可靠性水平。系統(tǒng)越復雜且可靠性要求越高，對組成系統(tǒng)的各個部分的可靠性要求就更高。要全面分析，抓住關鍵少數(shù)。
假設除電子元器件外其余各部分可靠性為1，元器件失效是相互獨立的，如果要保證系統(tǒng)可靠性為0.98，則組成系統(tǒng)的元器件數(shù)量越多，對單個元器件的可靠性要求就越高。所以，系統(tǒng)越復雜，即使用的元器件品種、數(shù)量越大，使用環(huán)境越惡劣，可靠性問題越突出，對元器件可靠性要求就越高，也就是失效率λ越低。
上述數(shù)據(jù)說明電子元器件質量狀況令人擔憂，國產元器件質量問題嚴重，進口元器件也有不少問題，使用不當問題日益突出。
三、元器件可靠性增長工程
通過實踐和系統(tǒng)總結元器件可靠性工作經驗與教訓，加深對元器件問題和重要性的認識。
首先，電子元器件在新產品中使用量越來越多，擔負的任務越來越重要。元器件雖小，作用和影響卻巨大，必須引起重視，把元器件作為型號的一個重要組成部分去抓，而且要堅持不斷地抓。
其次，新產品研制、裝備周期太長，而電子元器件更新?lián)Q代在型號方案論證時選擇的元器件到型號定型時就已經該淘汰了。這給設計選用提出了新課題，既要繼承成熟技術，選用標準元器件，又要不斷采用新技術，淘汰陳舊過時的元器件，在新方案論證時就要考慮定型后改進和替代品問題。
第
三、諸如選用品種多、用量少與供應商要上規(guī)模、增效益之間的矛盾日益突出，設計余量小與元器件參數(shù)散布大之間的矛盾，以及元器件可靠性上水平與我國工業(yè)基礎薄弱，材料、工藝水平不高的現(xiàn)狀之間的矛盾等等都是亟待解決而又一時難以解決的問題。
解決元器件問題要各方面協(xié)同作戰(zhàn)，把軍用元器件研制費、技術改造費、用戶采購費和生產單位產品開發(fā)、改進費捆梆起來使用，從提高元器件固有可靠性和使用可靠性兩個方面努力，以重點工程需求為牽引，實施元器件可靠性增長工程。從系統(tǒng)甲套的角度出發(fā)，應建立一個高可靠性元器件的“公用平臺”。這個“公用平臺”搞好了，可以覆蓋各型號用的品種的70％--80％。從提高國產元器件可靠性人手帶動元器件國產化和新品研制問題。
1.元器件可靠性增長工程的目標
以需求牽引，通過工程實施爭取在3-5年內達到
1)基本消除元器件臟、斷、掉、傷、漏等常見的失效模式；
2)主要元器件失效λ降低盡效率入降低一個數(shù)量級，關鍵參數(shù)標準偏差б減半；
3)重點工程元器件裝機后批次更換為“零”；
4)制訂和形成一套高可靠元器件采購規(guī)范和質量保證規(guī)范。
2.工程主要內容
1)優(yōu)選壓縮品種、廠點，重點抓好品種技術攻關，點重點工序改造。
2)組織技術攻關，重點解決鍵合強度、剪切力散布大、水氣含量高、內部劃傷、腐蝕、多余物等問題曠
3)實施技術改造，結合技術攻關進行關鍵設備技術改造，提高工藝裝備水平。
4)制訂可靠性增長要求和驗收方案，成采購規(guī)范體系。
5)完善檢測、試驗、分析手段。
6)建立信息系統(tǒng)，收集、分析、評價工程進展和效果。
3.改進管理
實行聯(lián)合領導、多方籌措、統(tǒng)一策劃、集中管理，充分利用已有成果，充分發(fā)揮已有專業(yè)機構的作用。做到有限目標，重點，數(shù)據(jù)說話，科學決策。
四、改進使用可靠性
1.加強設計師的責任
隨著元器件固有可靠性的提高和新型元器件的不斷采用，使用可靠性問題日益突出+—對設計師的要求也越來越高，責任越來越重。
1）必須了解元器件。設計師應對選用的元器件特性、結構、質量等級、常見的失效模式、能承受的各種極限應力、使用中應注意的問題和必須的防護措施都應清楚地了解。
2)必須了解使用環(huán)境。對應用情況應了如指掌，諸如元器件在使用中可能遇到的機電、熱和輻射環(huán)境，環(huán)境應力水平，環(huán)境應力在設備中的傳遞關系，持續(xù)時間，各種因素對元器件可靠性的影響等。
3)必須了解元器件與系統(tǒng)的關系。在了解對系統(tǒng)提出的可靠性要求時，應通過功能分析、失效模式分析，深刻揭示元器件在系統(tǒng)中的地位、作用和失效后果。
4)必須了解有關元器件的標準規(guī)范。如元器件總規(guī)范、產品詳細規(guī)范、測試篩選方法、應用指南、降額準則、防護措施等。
5)必須了解元器件壽命周期費用。
2.在選好、用好上狠下功夫
1)在方案論證階段，就把元器件的選擇作為一個重要問題進行分析論證，確定好系列、品種、質量等級和供應單位，并經評審確認。
2)在初步設計階段廠要進行應力二強度分拆和失效模式分析，并進行嚴格評審。
3)在工程研制階段，要進行瞬態(tài)分析、容差分析和微環(huán)境分析，并進行線路仿真，以確定極限狀態(tài)。
3.不斷提高元器件可靠性保證水平
1)要制定一整套元器件要求，包括制定選用目錄、超目錄審批程序、采購規(guī)范、驗收和補充篩選方法、設計選用評審辦法、失效元器件分析，以及數(shù)據(jù)系統(tǒng)的建立要求等。
2)要落實責任，每個單位、每個型號都要有人對元器件使用可靠性負責，要有研究、試驗、分析的技術支撐單位。
3)總體部門要對各協(xié)作配套單位元器件可靠性保證工作制定統(tǒng)一要求，并監(jiān)督實施。
4)要建立能記錄到每個元器件全部工作歷史和失效歷史的數(shù)據(jù)系統(tǒng)。
4.不斷總結經驗，分析數(shù)據(jù)，反饋到各個部門，改進使用可靠性并促進固有可靠性的提高
實現(xiàn)產品的生產能夠在無人條件下實現(xiàn)自動化作業(yè)一直是各個行業(yè)追求的目標，而電子信息技術以及機械電子技術的發(fā)展使得電氣自動化日益延伸到生產的各個領域，也日益實現(xiàn)著這個目標。電氣自動化作為一種提高生產效率、節(jié)省勞動力、改善勞動條件的重要手段，其普及程度已經成為衡量一個行業(yè)發(fā)展水平的重要尺度。而作要提高電氣自動化的性能，其控制設備的可靠性就是一個不得不加以重視的問題。雖然我國自上世紀以來在電氣自動化方面取得了一定的成就，電子產品的可靠性得到有效提高，然而電氣自動化控制設備的可靠性現(xiàn)狀依然有很大的進步空間。本文就將根據(jù)電氣自動化控制設備可靠性的現(xiàn)狀分析造成其可靠性降低的原因，并由此得出增強控制設備的可靠性的相關對策。
1 電氣自動化控制設備的可靠性現(xiàn)狀
1.1 工作環(huán)境不穩(wěn)定降低了控制設備的可靠性
通常電氣設備需要面臨各種各樣的工作環(huán)境，無論是氣候、地質、地貌等自然環(huán)境還是機械作用力、電氣干擾等物理環(huán)境都是復雜多樣的，這種不穩(wěn)定的工作環(huán)境會影響到控制設備的可靠性。氣候條件中的溫度、濕度、氣壓、污染等都會通過作用于設備的升溫、電氣性能、結構運作等影響控制設備的性能。而機械作用力包括電氣設備受到的沖擊、震動等作用力使得控制設備出現(xiàn)損壞。電磁干擾也會對控制設備造成噪聲、穩(wěn)定性等方面的影響?？傊?，不穩(wěn)定的工作環(huán)境提高了對電氣自動化控制設備可靠性的要求。
1.2 操作維護不當降低了控制設備的可靠性
不穩(wěn)定的工作環(huán)境是造成控制設備的可靠性降低的自然原因，而操作維護不當則是降低其可靠性的人為原因。在進行電氣化工作時，一些操作人員由于素質過低，沒有完全掌握控制設備的原理，從而無法熟練正確地進行自動化操作，一些不當?shù)牟僮餍袨橐矔刂圃O備的性能造成損害。而在控制設備作業(yè)后期，由于缺乏及時的維護和保養(yǎng)，控制設備的性能很難得到可持續(xù)的維護，也就大大降低了設備的使用壽命。
1.3 零部件質量低下降低了控制設備的使用壽命
控制設備是由許多元器件構成的，這些零部件的質量直接關系到控制設備的生命力。而我國目前的零部件生產廠家雖多，但質量良莠不齊，且大都規(guī)模較小，一方面由于缺乏相關質量監(jiān)管體系，這些零部件的質量在進廠檢查時存在巨大漏洞；另一方面，為了生存，零部件廠家之間的壓價競爭使得廠家將成本轉移到質量上，，這就嚴重影響了控制設備的可靠性，極大地降低了其使用壽命。
2 增強電氣自動化控制設備的可靠性的策略
如前所述，設備質量一直以來都是客戶最為關注的問題，也是確保設備使用功能與價值的重要因素，工作環(huán)境的不穩(wěn)定性、操作維護的不恰當以及元器件質量不合格等都是造成控制設備可靠性降低的原因，綜合來看，要增強電氣自動化控制設備的可靠性，就必須從提高元器件的質量、考慮環(huán)境因素、加強可靠性設計等入手。
2.1 加強對控制設備設計階段的重視
在生產電子自動化控制設備的時候，控制設備設計是其基礎環(huán)節(jié)。在進行控制設備設計的時候，一定要加強對控制設備各部件的技術研究，設定有關控制設備調試參數(shù)，進而確?？刂圃O備的使用性能。除此之外，一定要加強對控制設備產量的控制，在確?？刂圃O備可靠性的基礎上，逐漸增加控制設備生產數(shù)量，進而以最經濟的模式開展控制設備生產與維護工作，實現(xiàn)控制設備應用性能與價值的最大化。通過對控制設備設計階段的重視，可以在確?？刂圃O備可靠性的前提下，盡可能減少控制設備的生產成本，從而減少控制設備使用與維護費用，促進控制設備的全面推廣與應用。
2.2 嚴格把關電子元器件質量，提高零部件選用準則
電子元器件的質量直接關系到控制設備的性能和使用壽命，嚴格把關電子元器件質量，提高零部件選用準則是增強控制設備可靠性的關鍵。首先要加強元器件的進廠質量檢查，根據(jù)相關電路性能和質量要求設定元器件的選用標準，所有元器件必須經過性能篩查才能投入到生產中；其次要加強對零部件廠家的把關，選擇技術精良、價格合理、質量保障的生產廠家，并按合同規(guī)定好產品所需的品種、規(guī)格、型號、數(shù)量等相關內容。
2.3 加強控制設備的散熱、防潮等氣候防護的設計
作為影響控制設備可靠性的重要自然因素，工作環(huán)境的不穩(wěn)定并非不可控的，要提高控制設備的可靠性就要加強其對環(huán)境的防護設計，增強控制設備對環(huán)境的適應性。散熱設計是控制設備的氣候防護的一個重要方面，這是因為溫度是影響電氣設備工作性能的最重要因素，過度的升溫會使得設備產生噪聲增大、信號失真、運作不穩(wěn)定等現(xiàn)象，做好散熱設計可以通過增大器件外殼與散熱器的接觸面積并保持接觸面的光滑，導熱膏的使用也會有所幫助。潮濕環(huán)境是另一個影響控制設備工作性能的重要因素，過于潮濕的環(huán)境不僅會侵蝕電氣設備，還會造成短路、漏電等現(xiàn)象，因而做好控制設備的防潮處理是十分重要的，這就需要加強設備的密封、灌封等工作。
2.4 提高操作人員的素質，加強控制設備的后期養(yǎng)護
設備能否按照要正常運作以及是否及時維護和保養(yǎng)也是影響控制設備可靠性的重要方面，因而加強控制設備的后期養(yǎng)護也是十分重要的，而這就需要加強操作人員的隊伍建設，提高設備操作人員的素質，一方面需要對操作人員進行崗前培訓工作，加強其對設備操作的熟悉程度；另一方面還要建立行之有效的工作責任制，實現(xiàn)工作績效與工作表現(xiàn)掛鉤，從而提高操作人員的責任意識，減少工作事故。
3 電子自動化控制設備的發(fā)展趨勢
同一些發(fā)達國家相比，我國電子自動化控制設備的發(fā)展還不夠先進，有著一定的差距。所以，我國在對電子自動化控制設備進行研究的時候，一定要重視控制設備使用效率的提高，這樣就可以促進我國工業(yè)自動化的有序、健康、全面、可持續(xù)發(fā)展，進而逐漸減小我國和發(fā)達國家之間的差距。在生產電子自動化控制設備的時候，一定要加強對其規(guī)模化、系統(tǒng)化、規(guī)范化的研究，不斷提高設計人員的專業(yè)水平與業(yè)務能力，加強信息技術與自動化技術的融合與應用，不斷提高控制設備的自動化與可靠性，在進行使用的時候，可以全面、高效發(fā)揮控制設備的性能與作用，促進社會各領域的快速發(fā)展，實現(xiàn)我國綜合競爭力的不斷提高。
4 總結
根據(jù)對電氣自動化控制設備可靠性現(xiàn)狀的分析，電子元器件的質量直接關系到控制設備的性能和使用壽命，而要提高控制設備的可靠性就要加強其對環(huán)境的防護設計，增強控制設備對環(huán)境的適應性，同時設備能否按照要正常運作以及是否及時維護和保養(yǎng)。因此，要增強電氣自動化控制設備的可靠性就需要從三個方面入手：嚴格把關電子元器件質量，提高零部件選用準則、加強控制設備的散熱、防潮等氣候防護的設計、提高操作人員的素質，加強控制設備的后期養(yǎng)護。
參考文獻
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DOI：10.16640/ki.37-1222/t.2016.21.198
0 引言
電氣自動化主要是指為了實現(xiàn)操作、控制或監(jiān)視等功能，使預先設定好的程序或計劃在無人的狀態(tài)下自動運行，近年來，隨著微電子技術、信息技術、機械電子技術的高速發(fā)展，電氣自動化控制設備我國的經濟發(fā)展中起到了重要的作用，電氣自動化控制技術也成為了推動經濟快速發(fā)展的重要動力，同時也關系著我國電子行業(yè)發(fā)展水平的高低。電氣自動化控制設備不僅能夠提升工作效率和質量，而且能夠改善勞動條件，提高經濟運行的活性。但是電氣自動化控制設備必須具備高度的可靠性才能確保生產的順利運行。所以目前提高電氣自動化控制設備的可靠性是急需探究的重要課題。
1 我國電氣自動化控制設備的現(xiàn)狀
1.1 工作環(huán)境多樣，操作維護不當
行業(yè)不同，工作環(huán)境也會有所不同，有些行業(yè)的工作環(huán)境是十分艱苦的。電氣自動化控制設備通常需要面對復雜多變的工作環(huán)境，來應對自然環(huán)境對電氣自動化控制設備產生的不利影響。這些不確定因素主要包括電磁干擾、氣候和機械作用力等。首先是電磁干擾因素，其因素為不可見因素，對電氣自動化控制設備也會產生不利的影響，通常情況下，電氣自動化控制設備工作會產生各種電磁波，這些電磁波在一定程度上會增加設備的輸出噪聲，致使其工作失常，嚴重時會影響設備安全。其次是氣候因素，主要包括溫度、氣壓、濕度、光照、大氣污染、臭氧層等，這些不利因素會嚴重影響電氣自動化控制設備的工作性能、運行結構，如果溫升過高，可能還會造成設備損毀，無法正常工作。最后是機械作用力因素，主要是指電氣自動化控制設備在運載時所受到的各種機械作用力，如震蕩、沖擊、加速等，這些機械作用力會嚴重損害電氣自動化控制設備的電子元件，甚至改變設備參數(shù)，導致設備嚴重變形，斷裂。此外，人員因素的影響也不可小覷，電氣自動化控制設備的操作技術要求較高，功能較為復雜，所以，操作人員對設備的不熟練或不正確操作都有可能導致失誤，甚至可能損壞設備，而且電氣自動化控制設備的維護和保養(yǎng)也是提高其可靠性的重點。
1.2 設備元器件質量不合格
電氣自動化控制設備電子元件的生產廠家眾多，并且參差不齊，一般而言，生產設備元件的廠家規(guī)模較小，質量管理體系不完善，元器件質量合格率不高，此外，在社會主義市場經濟體制下，元器件廠家之間的價格競爭變成了只重視產品價格，不重視產品質量的惡性競爭，直接導致電氣自動化控制設備的可靠性指數(shù)過低，影響了設備的正常工作。
2 提高電氣自動化控制設備可靠性的策略
2.1 正確選擇電子元器件
在對電子元件進行選擇時，標準元件是首選，元件在選擇的過程中一定要確保嚴密和準確，使用元件前，要確保元件的質量符合要求，對元件的生產廠家、型號、規(guī)格等要擇優(yōu)選擇，切不可因價格便宜而選擇質量不達標的元器件，同時，元件在使用過程中所產生的檢測數(shù)據(jù)一定要及時記錄在案，以便日后查詢整理。此外，要始終做好元器件散熱維護的工作，因為溫度對電子設備的穩(wěn)定性和可靠性有著直接的影響，功率大的電氣自動化設備在工作時會產生熱能，一旦外部溫度過高，內部溫度就難以擴散出去，這時便需要人力來為設備進行散熱，而且潮濕也會對元器件產生影響，如果是在低溫潮濕的環(huán)境中，濕氣過重會使元器件出現(xiàn)短路故障，從而損壞元件。所以要正確選擇電子元器件。
2.2 合理選用零部件
零部件的選擇和使用應當根據(jù)電控設備的特點來進行，采用與之對應的方式方法，切實做好維護工作。零部件的使用參數(shù)設置應當結合產品的實際使用情況，零部件是確保設備可靠性的前提，是保證產品質量的關鍵，選擇穩(wěn)定性好的、質量高的零部件不僅有利于提高整個電氣自動化設備的可靠性，而且能夠提高設備的使用率，延長設備的使用期限。
2.3 增強設計的可靠性
設計階段是提高控制設備整體可靠性的關鍵階段，我們在對電氣自動化控制設備進行設計時，要對設備特點進行深入研究，結合實際使用方向，分析設備的設計參數(shù)，確保產品的使用性能和條件，基于對這些情況的了解制定出切實可行的設計方案。設備的結構形式和類型需要利用應用空間的概念來進行設計，設備的規(guī)模直接決定產品的類型和生產批量，設備的形式和類型之間的差異也會對產品的經濟性能帶來影響，所以，在設計過程中，要對這些方面進行全面考慮，遺漏任何一個方面都會嚴重影響設備整體的可靠性。在滿足器件技術要求的前提下，可以運用價值工程觀念對零部件進行設計，最大限度的降低生產產品的成本，進而減少整個設備的制造費用，在嚴密的邏輯思維下選擇合適的材料和元器件進行設計不僅能夠降低生產成本，而且能夠提高產品的使用性能，從而提高整個設備的可靠性。
3 小結
綜上所述，提升電氣自動化控制設備的可靠性意義重大，目前，我國的電氣自動化控制設備工作環(huán)境復雜多樣，操作維護不當，設備元器件質量也不過關，所以，我們應當正確選擇元器件，合理選用零部件，增強設計的可靠性，只有這樣才能提升設備的可靠性。
參考文獻：
[1]張群英.電氣自動化控制設備可靠性測試研究[J].煤炭技術，2012，31（04）：52-54
1 引言
電子陶瓷是廣泛應用于電子信息領域中的具有獨特的電學、光學、磁學等性質的一類新型陶瓷材料，它是光電子工業(yè)、微電子及電子工業(yè)制備中的基礎元件，是國際上競爭激烈的高技術新材料。
電子陶瓷可分為絕緣陶瓷、導電陶瓷、光學陶瓷和磁性陶瓷四大類。隨著現(xiàn)代通訊、光電子、微電子、生物工程、智能制造和核技術等高科技的快速發(fā)展，對電子陶瓷元器件的要求也愈來愈高，高性能復合型電子陶瓷材料的研究越發(fā)引起了世界工業(yè)先進國家的重視。
現(xiàn)代科學技術的加速發(fā)展對電子陶瓷材料提出了嚴峻的挑戰(zhàn)，也為這一領域的研究和發(fā)展創(chuàng)造了新的機會。在市場信息的引導下，傳統(tǒng)電子陶瓷材料的改性研究和新型電子陶瓷材料的研發(fā)使用受到重視，日益顯示出廣闊的市場前景和強大的經濟效益。
2 電子陶瓷發(fā)展動向
從20世紀初期開始，電子陶瓷材料的發(fā)展過程經歷了由介電陶瓷、壓電陶瓷、半導體陶瓷、快離子導體陶瓷、高溫超導陶瓷到高性能復合型電子陶瓷的一個轉變。近年來，隨著厚膜、薄膜技術以及高純超微粉體技術的研究突破以及探索信息技術、微電子技術、光電子技術等高新技術的發(fā)展，人們在電子陶瓷材料與器件的一體化研究與應用、傳統(tǒng)材料的改性等方面都開展了廣泛深入的研究，電子陶瓷已成為當前材料研究者關注的熱點。
隨著電子信息技術的高速發(fā)展，電子陶瓷材料由傳統(tǒng)的消費類電子產品向數(shù)字化的信息產品比如計算機、數(shù)字化音視頻設備和通信設備等應用領域轉化。為了滿足數(shù)字技術對陶瓷元器件提出的一些特殊要求，世界各國的研究機構及大學都在功能陶瓷新材料、新產品、新工藝方面投入大量資金進行研究開發(fā)。其中新型電子陶瓷元器件及相關材料的發(fā)展趨勢和方向主要體現(xiàn)在以下幾個方面。
2.1 技術集成化
在原有工藝的基礎上，電子陶瓷材料制備技術的開發(fā)也結合了現(xiàn)代新型工藝的復合工藝。其中，多種技術的集成化是電子陶瓷材料制備技術的新發(fā)展趨勢，比如納米陶瓷制浼際跫澳擅準短沾稍料、快速成形及燒結技術、濕化學合成技術等都為開發(fā)高性能電子陶瓷材料打下了基礎。隨著多功能化、高集成化、全數(shù)字化和低成本方向發(fā)展，很大程度上推動了電子元器件的小型化、功能集成化、片式化和低成本及器件組合化的發(fā)展進程。
2.2 功能復合化
在激烈的信息市場的競爭中，單一性能的電子陶瓷器件逐漸失去了競爭力，利用陶瓷、半導體及金屬結合起來的復合電子陶瓷是開發(fā)各種電子元器件的基礎，它是發(fā)展智能材料和機敏材料的有效途徑，同時也為器件與材料的一體化提供重要的技術支持。
2.3 結構微型化
目前，電子陶瓷材料與微觀領域的聯(lián)系不斷深入，其研究范圍也正在延伸。基于電子陶瓷的微型化和高性能正在不斷出現(xiàn)，比如在微型化技術和陶瓷的薄膜化的聯(lián)合運用以生產用于信息控制的高效微裝置，電子陶瓷機構和裝置尺寸減小的趨勢是得益于微型化技術發(fā)展而出現(xiàn)的。目前元器件研究開發(fā)的一個重要目標是微型化、小型化，其市場需求也非常大；片式化功能陶瓷元器件占據(jù)了當前電子陶瓷無元器件的主要市場；比如片式電感類器件、片式壓敏電阻、片式多層熱敏電阻、多層壓電陶瓷變壓器等。要實現(xiàn)小型化、微型化的話，從材料角度而言，在于提高陶瓷材料的性能和發(fā)展陶瓷納米技術和相關工藝，所以發(fā)展高性能功能陶瓷材料及其先進制備技術是功能陶瓷的重要研究課題。
2.4環(huán)保無害化
近年來，隨著人類社會的可持續(xù)發(fā)展以及環(huán)境保護的需求，發(fā)達國家致力研發(fā)的熱點材料之一就是新型環(huán)境友好的電子陶瓷。作為重要的功能材料，被廣泛應用于微機電系統(tǒng)和信息領域的新型壓電陶瓷，比如多層壓電變壓器、多層壓電驅動器、片式化壓電頻率器件、聲表面波（SAM）器件、薄膜體聲波濾波器等器件也不斷被研制出來。
3 電子陶瓷應用前景
3.1電絕緣陶瓷的應用前景
電絕緣陶瓷因具備導熱性良好、電導率低、介電常數(shù)小、介電損耗低、機械強度高、化學穩(wěn)定性好等特性，被廣泛應用于金屬熔液的浴槽、熔融鹽類容器、封裝材料、集成電路基板、電解槽襯里、金屬基復合材料增強體、主動裝甲材料、散熱片以及高溫爐的發(fā)熱件中。
在電子、電力工業(yè)中，絕緣陶瓷比如電力設備的絕緣子、絕緣襯套、電阻基體、線圈框架、電子管功率管的管座及集成電路基片等主要是用于電器件的安裝、保護、支撐、絕緣、連接和隔離。
由于陶瓷的絕緣性主要由晶界相決定，為了提高絕緣性，應盡量避免堿金屬氧化物的存在，而且玻璃相應盡量是硼玻璃、鋁硅玻璃或硅玻璃。一般來說，陶瓷內部氣孔對絕緣性影響不大，但陶瓷表面的氣孔會因被污染或吸附水而使表面絕緣性變差，所以絕緣陶瓷應選擇無吸水性，氣孔少的致密材料。
3.2介電陶瓷的應用前景
2市場上模擬電子技術實驗平臺的現(xiàn)狀
由于教學儀器和設備的生產廠家對高校學生的學習狀況、實驗教學過程、實驗教學需求等并不十分了解，在生產制造實驗用教學平臺時，只注重傳統(tǒng)的實驗教學內容和教學方法，對近幾年的教改內容并不十分熟悉。目前市場上各儀器設備廠家所提供的模擬電子技術實驗平臺不能完全滿足當今實驗教學的要求。并且，隨著教學改革的不斷深入，市場現(xiàn)有模擬電子技術實驗平臺的使用率會逐年降低，花費大量的資金購買現(xiàn)有模擬電子技術實驗平臺勢必會造成某種程度上的資源浪費。市場上現(xiàn)有模擬電子技術實驗平臺普遍存在的問題是:以測試驗證性實驗為主，實驗項目比較固定，大多是傳統(tǒng)的實驗項目。實驗用器件比較單一，出廠前都已經設定好，不允許學生自己做元器件的增減或替換，一塊實驗模板對應一個實驗項目。實驗內容單一，實驗方式的靈活性不夠，直接導致某些能引起學生實驗興趣的實驗項目無法開設。并且市場上所能買到的模擬電子技術實驗平臺，實驗器件大多封裝在實驗箱里。在完成實驗的過程中，學生看不到真正實現(xiàn)實驗功能的器件實物，造成實驗過程與實踐訓練脫節(jié)。學生在實驗過程中所能看到的大多是電路符號和電路圖形，做實驗的感覺就好像在圖紙上測試實驗數(shù)據(jù)，學生不能真正體會到用真實的電子元器件設計、安裝實驗電路的興奮和刺激。并且，為了能讓學生對實驗器件有感性認識，學校還必須另外安排時間給學生做電子元器件的辨識培訓，這既占用了學生有限的學習時間，同時又因為學生沒有真正在實驗過程中見過并使用過這些電子元器件，器件辨識培訓的效果并不理想，很多學生很快就會忘掉培訓內容。
3開發(fā)思路和設計準則
在實驗平臺開始設計之初，課題組成員專門到兄弟院校做了實地考察，將各種實驗平臺進行了比較，對在不同實驗平臺上的實驗過程進行了觀摩，同時和一線實驗教師進行了現(xiàn)場交流，重點討論實驗教學過程中遇到的問題，一起探討了對未來實驗平臺的設想，整理出第一手實驗教學資料。課題組成員將帶回來的產品圖片和產品資料進行了匯總，對實驗平臺樣品進行了剖析，對比分析了各知名廠家生產的實驗平臺，重點討論現(xiàn)有實驗平臺在設計中存在的缺陷。從可靠性、耐用性、可擴展性、產品成本和使用效率等多個角度出發(fā)，經多次集體討論修改，最終確定了模擬電子技術實驗平臺的研發(fā)方案。實驗平臺的設計，必須將安全性和可靠性放在首位。為了增強學生對電子元器件的感性認識，課題組決定，在此次設計的實驗平臺上，所有電子元器件都安裝在外面，保證學生在實驗的過程中能直觀地看到自己是用哪些電子元器件完成設計任務的。這種產品設計方案對電路設計的安全性提出了更高的要求。在設計電路時，必須將安全問題滲透到每個實驗項目、每個實驗細節(jié)。設想學生在實驗過程中可能出現(xiàn)的操作失誤，設想這些失誤會造成哪些過流或過壓的安全隱患，在適當?shù)奈恢?，加上電路保護器件，這樣可以大大減少學生在實驗過程中所浪費的無效實驗時間，同時安全可靠性的提高，也簡化了實驗教師對實驗平臺的維修維護工作。在安全可靠的基礎上，實驗平臺還應具有一定的靈活性。其靈活性表現(xiàn)在實驗內容的多樣性和實驗器件的可替換性。此次實驗平臺的設計原則之一是保證每一個實驗項目可以提供多種不同的實驗電路供學生選擇，方便學生在相同的實驗時間里完成不同的實驗內容，這樣不僅有利于提高實驗平臺的利用率，同時也減輕了實驗教師的課前準備時間。實驗內容的多樣性，也符合層次化教學培養(yǎng)目標的要求，改進了實驗教學方法，提高了學生做實驗的效率。創(chuàng)新應從細微處開始，在實驗內容設置上，保留了經典的實驗項目，擴展了設計性實驗內容，注重單元電路與系統(tǒng)的融合，重視各模塊之間的銜接和匹配。把實驗過程中一些小的細節(jié)滲透到每個實驗電路中。在經典實驗項目基礎上，增設了設計提高性實驗項目。在實驗內容中，強化電路的原理，讓學生根據(jù)實驗電路原理設計擴展功能和細化功能，設定除主要元器件之外其他各元件的電路參數(shù)，制定符合電路要求的實驗方法并測試。給學生在實驗過程中提供了更加靈活方便的實驗條件，讓學生把時間和精力都用在電路設計、實驗過程、實驗方法、儀器儀表的使用、實驗數(shù)據(jù)的測試、對比和分析上，以提高學生的實踐技能。
4實驗平臺的研究成果
4．1電源部分
出于安全考慮，市場上所能購買到的模擬電路實驗平臺的電源電路:變壓、整流、濾波、保護、去耦等都封裝在機箱里面，學生所能看到的只有交流220V輸入電源線、直流輸出電源接口、電源指示燈和電源開關。學生對電源電路的設計沒有感性認識，甚至很多學生認為電源電路很簡單，用電阻分壓就可以實現(xiàn)。本次教改設計實驗平臺時，將整個電源電路全都暴露給學生，讓學生清楚的看到自己在實驗過程中所用的電源是怎么實現(xiàn)的，讓學生直觀地認識到使用電源應該注意哪些問題，幫助學生理解在設計電源電路時保護電路的重要性，同時也教會學生在使用電源的過程中，通過指示燈和表頭發(fā)現(xiàn)并判斷問題所在，幫助學生在實驗過程中學習維護實驗設備的基本常識，從細微處學習，積累實踐經驗。為了能做到電源變壓器外置，讓學生能直觀地看到整個電源電路的設計，前提是必須保證學生在用電方面的安全。在設計電源電路的過程中，課題組成員花費了大量的時間在市場上調研，最后確定選用北京新創(chuàng)四方電子有限公司生產的兵字牌全封閉環(huán)氧灌封板載電源變壓器，該系列電源變壓器采用絕緣灌封的方式，采用雙層絕緣，PPT外殼的絕緣電壓符合外置變壓器的用電安全要求，同時解決了電源變壓器外置和保證學生用電安全的問題。
4．2基礎實驗部分
在市場上所能購買到的實驗平臺上，基礎實驗部分大多采用模塊化設計結構，即一個實驗模塊對應一個實驗項目，模塊上的實驗器件不可以更換，除了可以用電位器調節(jié)靜態(tài)工作點外，學生在實驗過程中可以自由選擇的實驗器件幾乎沒有，這勢必會造成在同一次實驗課上，所有學生使用的是一種實驗模塊，做的是相同的實驗內容，測試出來的實驗數(shù)據(jù)也基本一樣。對學生來說，這種實驗方式，缺乏新鮮感，更沒有挑戰(zhàn)性，很難激發(fā)出學生做實驗的熱情，更難以實現(xiàn)層次化培養(yǎng)的教學目標。新設計的實驗平臺，在實驗內容的一致性方面做了重大調整。在實驗平臺上，只提供給學生最基本的實驗器件，學生需要自己補充選擇一部分實驗器件才能完成實驗。比如單管放大實驗，實驗臺上只給學生提供一個晶體管和四個固定電阻，學生需要另外選擇一個電位器才能完成最基本的基極分壓式單管放大電路靜態(tài)工作點的設置實驗，同時還需要學生另外選擇交流器件，設計不同的交流放大通路:共發(fā)射極放大電路、共基極放大電路、共集電極放大電路，最后完成全部實驗內容。這樣設計實驗的好處是:在一個實驗環(huán)節(jié)里，給學生設置了多個不同的實驗內容，實現(xiàn)了實驗內容的多樣性。同時也保證了實驗技能相對較好的學生可以利用剩余的實驗時間，完成擴展的實驗內容，以實現(xiàn)層次化培養(yǎng)的教學目標。
4．3設計提高實驗
本次設計的實驗平臺，注重采用傳統(tǒng)實驗平臺上很難見到、并且學生平時也很少有機會使用的貼片封裝器件，如貼片封裝的電阻、二極管、MOS管，讓學生有機會認識這些器件。各單元模塊都采用開放式設計結構，增加接口電路，注重各模塊之間的級聯(lián)和匹配，提高設計性實驗內容的比重。讓學生進到實驗室，一下子見到很多以前沒有見過的實驗器件，首先會異常興奮，充滿好奇心，帶著新鮮感去完成實驗。為了能更好地貼近實際應用，激發(fā)學生學習的熱情，在本次設計的實驗平臺上，還增設了多個傳感器接口電路，如稱重傳感器小信號的檢測與放大，室內光強變化的檢測與控制，環(huán)境溫度變化的檢測與控制，障礙物的檢測與判斷等多種模擬傳感器檢測電路，讓學生在實驗室里就能直觀地體驗到在學校所學到的理論知識與實際應用有著緊密的聯(lián)系，以激發(fā)學生做實驗的熱情，同時幫助學生初步建立起系統(tǒng)設計的觀念。
一、溫漂與時漂的產生原理
現(xiàn)如今因電子天平其稱量迅速、操作簡單、故障自檢等優(yōu)勢已經廣泛的應用于各種領域。但是由于計量精密，靈敏度高，時漂和溫漂成為影響電子天平計量準確性的最重要因素。電子天平的溫漂是溫度變化對電子分析天平計量性能影響的外部表現(xiàn)，時漂是電子分析天平長時間工作的不穩(wěn)定性的外部表現(xiàn)。產生溫漂的主要原因是電子分析天平內過流元件的發(fā)熱和天平工作環(huán)境溫度的變化，產生時漂的主要原因是電子分析天平的永磁體磁感應強度和傳感器力敏元件的內部應力隨時間的變化、元器件某些參數(shù)隨時間的變化以及重力加速度隨地域的變化，溫漂和時漂從表象上來看，都是天平加載不變，而測量輸出緩慢變化。因此，溫漂和時漂從表象上是難以區(qū)分的，但它們形成的機理各有不同。
溫漂產生的原因在于環(huán)境溫度變化、動圈載流發(fā)熱、電路元器件的發(fā)熱等，都將引起永磁氣隙中的磁感應強度B、動圈導線長度L、動圈導線電阻RL和線繞取樣電阻RN的變化，從而引起傳感器輸出和電子分析天平測量結果的變化。設上述參數(shù)隨溫度I 變化引起的電子分析天平的誤差分為MB、ML、MRL、MRN，則溫度I 變化引起的電子分析天平的測量結果變化mB。mB=Mb+mL+mRL+MRN
時漂產生的原因也是多種多樣的，重要來源是彈性材料，機械零部件，電子元件和重力加速度。對電磁力平衡傳感器中的拉簧和恒彈性片，理論上要求它們的彈性是線性和恒定的，但實際上，彈性材料內應力是隨時間變化的，即存在蠕變現(xiàn)象。電磁力平衡傳感器中所有的機械稱重零部件都存在隨著使用時間延續(xù)而產生的變形、熱伸冷縮、內應力蠕變等問題。這些變化對電磁力平衡傳感器輸出的影響經后續(xù)電路放大后，都表現(xiàn)為電子分析天平的時漂。電子元器件存在噪聲與漂移，由此帶來的時漂具有隨機性。
二、時漂與溫漂的自動補償
溫漂與時漂的自動補償是決定電子分析天平計量性能的至關重要的設計內容。溫漂補償主要包括動圈的溫度補償、永磁體的溫度補償、取樣電阻的溫度補償以及環(huán)境溫度影響的自動補償。時漂補償主要包括永磁體、恒彈性材料、機械零部件、電子元器件的老化處理，以及重力加速度的自動校準等。
1.動圈的溫度補償
欲使動圈受溫度影響減小，主要可從兩方面采取措施：一是保持動圈電阻不隨溫度變化：二是保持動圈溫度基本不變，從而保持動圈導線的長度為恒定值。為避免溫度變化對動圈電阻的影響，可將動圈采用兩種線徑相等、溫度系數(shù)絕對值相等的正、負溫度系數(shù)導線串聯(lián)繞制，利用二者隨溫度變化伸縮相反的原理抑制動圈電阻的溫度影響。天平的加載越大，動圈的載流越大，發(fā)熱量越大。另一方面，環(huán)境溫度也直接影響動圈。在這個過程中正弦電流發(fā)生器，就是為消除動圈載流發(fā)熱以及環(huán)境溫度影響而采取的溫度自動補償方法。Rl是與動圈串聯(lián)的電阻，同熱敏電阻Rtl集成密封在一個金屬腔內。熱敏電阻Rt2用于感知環(huán)境溫度的變化。當天平加載，電流I 增加時，Rl的發(fā)熱量增加，金屬腔內溫度升高，使Rtl產生相應的變化，此時控制電路控制正弦電流發(fā)生器的輸出幅值相應降低，流經動圈的交變電流減小，交流引起的動圈發(fā)熱量降低。環(huán)境溫度變化時，熱敏電阻Rt2將環(huán)境溫度變化量送控制電路，控制正弦電流發(fā)生器的輸出。環(huán)境溫度升高，正弦電流減小，動圈的過流發(fā)熱量相應降低。
通過熱敏電阻Rtl、Rt2控制正弦電流發(fā)生器的輸出，可以在很大程程度上抑制動圈載流變化和環(huán)境溫度變化對動圈溫度的影響，使動圈溫度基本不變。
2.永磁體的溫度補償
環(huán)境溫度的變化會引起永磁體磁感應強度B 的變化，圖1 中的熱敏元件和測溫電路就是為抑制環(huán)境溫度對永磁體磁感應強度影響而采取的補償方法。永磁體的溫度變化曲線存儲于單片機中，置于永磁體內的半導體熱敏元件將永磁體的溫度測量信息經測溫電路放大處理后，送單片機系統(tǒng)，通過軟件修正因溫度變化導致永磁體磁感應強度變化而造成的測量誤差。
3.永磁體、恒彈性材料及元器件的老化處理
永磁體、拉簧、恒彈性片、機械稱重零部件、電子元器件等在使用前，都必須進行老化處理。金屬材料可通過熱處理，消除時漂影響；電子元器件可通過高低溫處理穩(wěn)定其工作性能。永磁體經老化處理后，磁感應強度的年漂移可控制在1ppm/ 年的變化范圍，甚至更小。
三、總結
溫漂與時漂是制約電子分析天平穩(wěn)定性與準確性的重要原因，克服漂移影響是電子分析天平設計調試極其關鍵的環(huán)節(jié)。本文系統(tǒng)地分析了電子天平產生溫漂與時漂的原因，提出了較完善的漂移自動補償方法。
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