TMS320C54x和ADSP218x性能比较论文

时间:2022年12月11日

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来源:doubleburpees

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以下是小编给大家收集的TMS320C54x和ADSP218x性能比较论文,本文共12篇,欢迎大家前来参阅。本文原稿由网友“doubleburpees”提供。

篇1:东方性能哲学论文

东方性能哲学论文

在人们的普遍认知中,高性能车一定是底盘坚硬、方向沉重、座椅单薄,在赋予你爽快驾驶感受的同时你或多或少要舍弃一些舒适性,这或许是鱼和熊掌不可兼得最好的例子,但雷克萨斯却不这么认为,它们想要更多。在“F”的世界里,豪华舒适与强劲动力互相融合,表现出属于东方的性能哲学。

在雷克萨斯的世界里,“F”代表“富士赛道”,这里是雷克萨斯进行高性能车测试和研发的摇篮。在,雷克萨斯在这里找到了开启性能车领域的钥匙,如今,“F”,已发展为LEXUS雷克萨斯的运动部门此次我受到雷克萨斯的邀请,来到日本富士赛道,来体验“F”的魅力。

活动中第一个环节是“疯狂出租车”。相信大家对“纽博格林出租车”并不陌生,在那里,会有一名专业赛车手替你驾驶一辆宝马M5进行刺激的“刷圈”,而在富士赛道中,这辆出租车换成了更为疯狂强劲的LFA!说到LFA,大家并不会陌生,因为它的名气实在太大了,它由顶尖设计及工程团队历经时间研发而成,作为雷克萨斯F系列高性能跑车中的旗舰车型,它肩负了太多期望。

为了使LFA拥有终极跑车的性能,开发团队借鉴F1赛车发动机的相关技术并由雅马哈组织研发,最终给这辆超级跑车装配了一台4.8升V10自然吸气发动机。关于这台发动机的传说实在太多了,比如之发动机转速采用液晶显示是因为目前没有一款物理指针能够达到LFA的转速显示速度,从怠速飙升至9000转/分钟的红区转速仅需0.6秒,而剩下的关于尖锐的.排气声浪震碎玻璃杯等宣传更是数不胜数,但最具代表性的一定是纽博格林版的LFA在“真理之环”跑出了7分14秒64的成绩!

在这条富士赛道中,这辆LFA也展现出了它应有的实力,从Pit房出来后就开始全力加速,3.7秒后这台LFA就已加速至100公里/小时,而在弯道中,这辆LFA也依靠精准的入弯轻盈的“滑过”弯角,能做到这些,LFA的轻量化设计功不可没。为了实现最佳的轻量化效果,LFA的底盘使用了65%的碳纤维增强复合材料和35%的铝合金打造,全车仅重1480公斤。

而此次雷克萨斯的F体验日不仅有LFA,RCF和GSF也悉数登场,RCF凭借轻巧的车身在“金卡纳”环节中表现出色,强劲的5.0升V8自然吸气发动机在桩桶拼成的小赛道中收放自如,而GSF则化身为“漂移车”在教练的指导下让我们这些菜乌完成了一次又一次漂亮的漂移动作。

经过一天的赛道狂飙,我的身体并没有出现十分疲倦的感觉,就像文章开头所说,雷克萨斯对于性能车的理解——在保证性能出色的情况下最大限度的保证舒适,我想这或许得不到某些极端分子的眷恋,但它却能得到大部分性能控的青睐。

篇2:TMS320C54x和ADSP218x性能比较论文

TMS320C54x和ADSP218x性能比较论文

摘要:TI(Texas Instruments)公司的TMS320C54X系列和ADI(Analog Devices Inc.)公司的ADSP218X系列是目前应用广泛的两款主流16位定点DSP芯片。以Geffe发生器和MD5算法的实现为例,通过对这两款芯片性能的详细比较,分析研究了它们各自优缺点。

关键词:DSP芯片 TMS320C54X ADSP-218X 性能比较

从1982年第一片数字信号处理器(Digital Signal Processor,DSP)TMS320C10产生以来,经过二十年的发展,DSP以其卓越的性能、独有的特点,已成为通信、计算机、消费类电子产品等领域的基础器件。业内人干预言,DSP将是未来集成电路中发展最快的电子产品,并成为电子产品更新换代的决定因素,它将彻底变革人们的作、学习和生活方式。

DSP[6][8][9]具有两种算术结构:定点和浮点。从理论上讲,虽然浮点DSP的动态范围比定点DSP大,且更适合于DSP的应用场合,但定点运算的DSP器件的成本较低,对存储器的要求也较低,而且耦电较省。定点运算的可编程DSP器件仍是市场上的主流产品。据统计,目前销售的DSP器件中的80%以上属于16位定点可编程DSP器件。其中,TI公司的TMS320C54X系列和ADI公司的ADSP-218X系列是目前广泛使用的主流定点DSP芯片。下面就以它们为研究对象,结合Geffe发生器[7]和MD5算法的实现,对其性能进行分析比较。由于TI的TMS320VC5402和ADI的ADSP-2186N是使用较多的两款,硬件性能指标又相近,有很好的可比性,所以编程实现时选择它们为具体芯片。虽然两款DSP芯片都提供C编译器,但是因为效率都不高,这里我们就不作讨论。下面的论述都是基于直接用汇编语言编程的。

1 Geffe发生器与MD5算法

先简单介绍一眄两个算法。Geffe发生器是一种密钥序列发生器,它利用线性反馈移位寄存器(Linear Feedback Shift Register,LFSR)产生序列密码。Geffe发生器使用了三个LFSR,它们以非线性方式结合,其中两个LFSR作为复合器的输入,第三个LFSR控制复合器的输出。因为运算量很大,所以LFSR用软件实现起来比较慢,但是用汇编语言实现比用C语言实现快。

MD5(MD,即Message Digest)是一个单向散列函数,它对输入消息产生128位散列值(或消息摘要)。该算法需要进行大量的移位和逻辑操作,用DSP实现比较方便。

2 TMS320C54X系列与ADSP-218X系列性能比较

2.1 硬件结构[1][4][5]

TMS320C54X系列采用改进的Harvard结构体系,有一组程序总线和三组数据总线、高度并行性的算术逻辑单元ALU、乘法/累加器MAC、桶形移位器、缓冲串口、专用硬件逻辑、片内存储器、片内外设和高度专业化的指令集等等。支持32位长操作数指令,支持并行存储和并行装入的算术指令。

ADSP-218X系列借装了TMS320X系列的优缺点,重新设计。它也是采用改进的Harvard结构体系。ALUMAC、桶形移位器这三个独立的运算部件均可以单周期操作。还有丰富的双缓冲串口、中断(分外中断和内中断)等。在TMS320C54x系列中,程序存储区和数据存储区是混在一起的,而ADSP-218X系列从物理上就将两者分开,这就使多功能指令操作显得非常方便。因此,ADSP-218X系列程序实现更有高效性。

两款芯片主要技术指标的比较如表1所示。

表1 两款DSP芯片主要技术指标比较

比较项目MIPSCycle Time/nsRAM/千字TMS320C54X30~53233.3~1.885~640ADSP-218X33~8030~12.58~104

可见,两款系列芯片性能指标的选择范围都很大,而TSM320C54X系列的选择空间更大一些。具体到本文选用的TMS320VC5400和ADSP-2186N,主要参数(MIPS/Cycle Time/RAM)为:TMS320VC5402是100/10ns/16kword,ADSP-2186N是80/12.5ns/16Kword。这两种芯片的硬件性能指标相仿,用它们实现相同的'算法,具有很好的可比性。

2.2 程序编程[2][3][4][6]

下面分别用TMS320VC5402和ADSP-2186N实现Geffe发生器和MD5算法,以此来比较两款芯片在编程过程中的优劣。其中,Geffe发生器产生96字的序列,MD5处理的消息长63个字。

2.2.1 指令系统概述

ADSP-2186N指令系统使用代数符号来表示算术运算和数据传送,源代码具有较高的可读性,且不会损坏运行特性。它的指令系统很精简,程序员可以快速掌握。ADSP-2186N的编程方式和高级语言类似,如果用户有高级语言编程的经验,上手较快。

TMS320VC5402指令系统很丰富,灵活多变,虽然使用时很方便,但是完全掌握却有一定的困难,这对程序员来说是个不小的难题。它的指令系统有传统的助记符和代数符号两种方式,程序员可以根据所好任选一种。助记符方式对于习惯了汇编语言的开者易于接受,代数符号方式则表达简洁、较为直观、易于理解。但是,合作完成项目时,往往会由于不同的程序员选择不同的格式而造成麻烦。解决的方法有两个,一是使用TI提供的转换工具,另一是只将两者的obj文件链接调试,但调试时有些方便。

另外,两者的编译环境也有差别。相比较而言,ADSP-2186N的界面要友好一些,它和VC++非常相像,很方便。

2.2.2 指令的“单周期性”

ADSP-2186N的每条程序语言都汇编成仅需一个执行周期的24位指令机器码。它完全在并行处理方式下工作,所有的指令都是真正的单周期指令。除了访问慢速的外部存储设备,或者外部存储器出现控制权竞争而需要附加周期的情况外,任何指令的运行一般仅需一个周期。由于它的指令系统没什么“禁忌”,所以程序员大可像编写高级语言程序一样,只需要考虑算法如何实现,至于编程过程就可以不太注意。

可是,TMS320VC5402的指令系统却不是这样。TMS320VC5402的各个单元是基于流水线方式的结构,指令按流水线

方式工作。它的大多数指令在单独执行时并不能在一个周期内完成,只是在流水线方式下工作或重复操作的,才可以做到平均每一个周期执行一条指令。因此,在它的指令系统中,不仅有不少的指令需要多个执行周期,而且由于“时延”的原因,如果处理的不好,还会出现额外的附加周期。因此为了保证每条指令准确执行,有时就不得不把程序打乱,就是说,相关联的几条语句要分散插入别的地方。程序的模块化遭到损害,显得杂乱无章,大大影响了可读性。

如下面语句中的句1、句2、句3、句4(选自Geffe发生器)是我们实际应用的形式(指令用代数符号格式,下面如果不特别指出,均为这要您)。

m_seq_ll: ;标号

……

b=a & #1 ;句1

if(aeq)goto m_seq_12 ;句2,if a=0,goto m_seq_12

a=a>>1 ;句3

if(beq)goto m_seq_11 ;句4,if b=0,goto m_seq_11

……

m_seq_12:

……

但是,它们正常语序则应该为

m_seq_11: ;标号

……

a=a>>1 ;句3(若这样,a的初始值随之改变)

if(aeq)goto m_seq_12 ;句2,if a=0,goto m_seq_12

b=a & #1 ;句1

if(beq)goto m_seq_11 ;句4,if b=0,goto m_seq_l1

……

m_seq_l2:

……

不过,若以正常语序执行if语句时,a、b的值会因为时延不够,来不及改变而导致程序出错。为避免这种情况,要么在句3和句2以及句1和句4之间分别加上若干个空操作(nop),这样就会影响速度;要么调整它们的顺序,如实际应用中的句1、句2、句3、句4.有时候,语句顺序实在无法调整,就不得不加上一些空操作。尤其是循环的主体部分,往往一条语句处理的不好,就会导致整个程序多运行成千上万条指令。因此,TMS320C54系列编程对程序员的要求较高,必须非常熟悉指令系统,才可以得到高效的程序。

2.2.3 对数组的循环操作

关于对数组进行循环操作,两者平分秋色。它们都支持寄存器地址自动加减。只不过ADSP-2186N的调试界面看上去更直观些。

2.2.4 对32位长操作数操作

ADSP-2186N不支持32位操作,如果需要的话,必须多条指令共同完成。而TMS320VC5402经过简单的设置,就可以直接进行一些32位操作。

例如,MD5算法中4轮主循环都需要大量的32位逻辑运算及加法操作。

表2示出“与”运算和加法的实例,显然,用TMS320VC-2186N实现时,必须将32位分为高16位和16位分别操作,最后再整合。这也是为什么在实现MD5算法时,用ADSP-2186N实现不如TMS320VC5402有效的主要原因。

表2 分别用TMS320VC5402和ADSP-2186N实现32位与运算和加法

实现32位与运算实现32位加法运算TMS320VC5402实现a=db1(*ar2);

b=b & a;

b=b+db1(*ar1);b=db1(*ar3);ADSP-2186N实现ay0=DM(i0,m1);

ar=ax0 and ay0,

ay1=DM(i0,m1);

sr0=ar;

sr1=ar;ay0=DM(i0,m1);

AR=AX0+AY0,

ay1=DM(i0,m1);

AR=AX1+AY1+C,AX0=AR;

AR;

AX1=AR;

另外,两者在编程时还有一些不同,例如,TMS320VC5402有标号必须顶格写等要求。总的来说,TMS320VC5402指令系统中有不少的“禁忌”,需要经验积累才可以发现,这就给编程者带来了不便。两款DSP芯片实现Geffe发生器和MD5算法的具体结果如表3所示。

表3 分别用两款DSP实现密码算法的结果分析(两者均在各自的最高主频下工作)

比较项目程序大小/字需要指令周期数需要时间/μsGeffe发生器TMS320VC5402

ADSP-2186N252

188444,816

268,2994,448.16

3,353.74MD5算法TMS320VC5402

ADSP-2186N900

4363,400

3,00934.00

37.61

可以看出,实现Geffe发生器时,ADSP-2186N较快,主要是因为其指令系统的单周期性;实现MD5算法时,TMS320VC5402稍快,主要原因是它支持32位操作。

2.3 其它

总而言之,从技术上看,ADSP-218X系列稍占优势。但目前的实际情况是:TI占有全球DSP市场48%的份额,市场排名第一。20其市场占有率也是第二名的两倍多。尤其在中国,高层占有率在80%左右。主要原因如下:

第一是价格。性能相近的芯片,TI比ADI要便宜很多。如TMS320VC5402的单片价格为$5.66,ADSP-2186N的单片价格则为$8.50。从性价比看,TI占优势。从产品效益看,如果大指生产,显然TI的芯片实惠。

第二是服务。这里指的是指生产商提供的服务。TI公司有非常完善的服务体系,从产品宣传到课程培训,非常齐全。ADI公司这方面略有不足。

第三是第三方服务。市场上支持TI芯片的第三方服务要比支持ADI的多,这也是由于TI芯片的市场占有率高的缘故。反过来,大量支持TI芯片的第三方服务,又保证了TI芯片的市场占有率。两者是相辅相成的关系。

第四是继承性。DSP芯片有其特殊性,不同公司的芯片,其编程方式差异很大。因此,程序员一旦熟悉了一种芯片,就不愿意更换。在我国,TI公司的用户要远远多于ADI公司的用户。为便于交流和学习,新的用户也会倾向于选择TI公司的芯片。

第五是性能。虽然从技术性能看,TI的芯片稍稍逊色一些,但只要程序员付出一定精力,也可以得到高效的程序。

所以,TMS320C54X系列和ADSP-218X系列可以说是各有千秋,互有短长。ADSP-218X系列界面友好、TMS320C54X系列性价比高、服务体系完善、产品效益好,故公司企业多选用它。

篇3:系统柔性性能的论文

关于系统柔性性能的论文

摘要:在日益激烈的市场竞争中,柔性被认为是企业竞争力的主要决定因素之一。

由于供应链管理概念的提出,商业社会意识到柔性的概念应该从单个制造系统拓展到供应链系统。

文章讨论了柔性的概念及类型,探讨了供应链柔性的定义及其作用,指出供应链柔性的概念及定量研究还处于初始阶段。

另外,文章给出了提高供应链柔性的一些途径。

关键词:柔性,供应链,制造,系统

一、柔性的概念及其类型

现代生产企业都处在竞争十分激烈、需求多样化以及多变的市场环境之中,企业能不能对市场环境变化作出相应灵敏的反应,将决定企业的发展前途和命运。

同时,企业也应能够适应企业内部的一些变化因素的影响。

因此,企业需要不断增强自己的技术水平、管理水平以及人员素质等,才能在市场竞争中生存下来,并不断成长壮大。

所以,柔性技术就成为许多企业的战略目标之一,许多文献把柔性同成本、质量、技术等同时并列为企业的战略核心领域。

在过去,市场需求比较平稳,企业生产的产品品种也比较单一,产品的生产周期和生产提前期都比较长,对柔性的要求也就不高。

然而,对许多制造企业来说,这一切都发生了巨大的变化。

为了有效地消化市场需求的波动,并利用现有设备和技术更快地生产和开发新的产品,是一个关系到企业在市场竞争中立于不败之地的重大课题,正是这种情况使人们对柔性技术的研究产生了极大的兴趣。

关于柔性的一般定义,现在还在不断的探索之中,现有的有关柔性的定义,往往只适合于某一特定的方面或领域,目前还没有明确的共识。

在较早前的研究中,有人将其定义为“制造系统适应因环境变化或由于环境变化引起的一系列变化的能力”,或将制造柔性称为,企业轻便快捷地应对市场条件变化的能力。

从企业内部作业层面出发,可以定义柔性为,企业系统适应相关因素(如产品、制程、负荷、机床故障等)变化的能力。

但是,一个更加综合性的柔性定义可能是,企业以在时间、精力、成本或企业运行性能等方面较小的代价,而作出快速反应或改变的能力。

本文倾向认为,企业柔性定义为企业对外部变化和内部变化的适应能力,它能使企业保持较高的竞争力和较好的经济效益。

企业对外界环境和内部因素等变化的适应能力,是受企业自身的生产条件决定的。

要提高企业的整体柔性水平,企业需要提高譬如人员、生产组织、机器设备、加工工艺、组织结构、产品开发等方面的柔性水平,也就是说,这些因素能使企业适应多样化、多变的生产要求,易于调整和转换。

例如,在企业内部采用高效率的数控机床、培养企业人员掌握多种技术、采用团队工作方式等。

度量柔性的数量方法很多,例如路径分析模型、信息模型、决策理论、财务分析等等,不一而足。

本文认为,企业柔性水平的衡量,应该建立在提高企业现在及将来的经济效益上,不能给企业带来经济效益的柔性,没有多大意义。

事实上,相关的研究也支持这一观点,表明柔性越强,并不一定始终意味着更多的经济效益,特别是当产品经济规模较大时更是如此。

因此,如果企业没有一个关于生产方面的清晰战略指引,那么新的制造技术可能成为因解决柔性问题而付出的昂贵代价。

度量柔性一般可以用时间或成本来作为度量指标。

由于成本较难估计,并且在市场竞争条件下,产品价格由市场竞争决定,所以最小的成本也就意味着最大的利润。

因此,以经济效益作为评判柔性的重要指标,是必须且可行的。

有关企业柔性的种类,有许多划分方法,一般包括机器柔性、工序柔性、产品柔性、市场柔性、组织柔性、人员柔性等等。

关于工序柔性的定义,本文认为工序柔性是企业生产单元处理机器故障而继续完成给定加工任务的能力。

设机床可靠性是指机床在给定的一个时间点正常运行的概率,为了定量工序柔性,可以将机床可靠性引入到了工序柔性模型当中。

机床柔性的一种定义是机床柔性是指机床在一系列给定的加工部件之间作出加工类型变换的容易程度。

产品柔性是企业快速高效率地生产、开发多品种、不同数量产品的能力。

市场柔性则是企业适应市场环境变化,保持企业正常平稳运行的能力。

组织柔性是企业为适应环境变化,克服组织结构可能发生变化的能力,而人员柔性则是人员能够适应多种工作的能力。

信息技术对系统柔性的有着重要的影响,本文着重加以讨论。

信息技术对企业组织的柔性贡献主要体现在三个方面,即信息技术改变或模糊了企业组织的边界,改变了工作时间和组织间的联系时间;改变了工作的性质和节奏;帮助企业对变化的市场环境作出快速反应。

各类不同的信息技术能够使作业因可以采用灵活的方法而增强企业的柔性。

例如,个人计算机系统、第四代语言(4GL)、电子商务技术等可以建立比以往更加灵活的工作、计划、决策模型,而面向对象技术也提供了一种有效手段处理企业柔性需求和不确定的未来。

信息技术对企业的影响并不完全局限在企业内部,它可以使企业与外界的联系更加快捷,提高了企业的竞争能力。

信息系统的采用能够提高企业柔性以适应新的竞争环境,信息系统使企业与商业伙伴的联系更加灵活多样,使企业间的信息交换更加快捷,从而增强企业的整体柔性。

二、供应链系统的柔性

在过去几十年的中,有关柔性的研究都是站在单个制造企业的角度来研究的。

随着供应链管理概念的提出,人们意识到只研究单个制造系统的柔性是不够的,必须扩展到供应链系统。

柔性的提高需要供应链中各组织间数据信息的共享和协作,尽管供应链系统柔性的研究很重要,到目前为止,这方面的研究文献还非常有限。

为了研究供应链柔性模型,关于供应链系统内部柔性的划分,Ducos等人考虑了六个方面的柔性,即生产系统、市场、配送、采购、组织和信息系统。

Swafford等人则认为,供应链系统柔性由四个方面的柔性决定:产品开发、采购、制造和配送。

他们给出了供应链整体柔性的定义,即供应链系统能够以最小的时间和最小的成本适应市场的变化,并提供市场所需的产品和服务的能力。

供应链系统柔性可以从四个方面加以考察:采购柔性、产品开发柔性、制造柔性和配送柔性。

采购柔性是指供应链系统根据顾客需求,改变产品供应而重构供应链的'能力。

产品开发柔性是指供应链系统能够低成本、快速地开发各种新产品设计,并灵活配置相关资源的能力。

制造柔性指低成本、快速地生产不同类型、不同数量的产品的能力。

配送柔性指低成本、快速地配送不同类型、不同数量的产品的能力。

在现有非常有限的供应链系统的柔性研究中,定性讨论讨论较多。

对于供应链系统柔性的定量研究,定量研究方法多为模拟、加权评价法等,完整而系统地采用数学模型对供应链系统整体柔性作出定量和说明,这方面的研究基本上还是空白。

供应链系统的整体柔性定量模型的建立,可以对供应链系统整体柔性作出定量化解释,以及帮助供应链系统作出柔性方面的决策,使系统而准确地评价供应链系统的总体性能成为可能,同时经济性模型的建立,为供应链系统总体柔性决策及柔性改造提供决策评判的基础。

三、供应链柔性的作用及管理措施

供应链柔性的作用体现在如下几个方面:

(1)产品生命周期。

供应链系统的柔性越强,那么供应链系统就能够在短时间内以低成本的方式实现新产品的开发,保证新产品开发所需物料的供应及其它保障,从而使系统能够适应市场较短的产品生命周期的要求。

(2)产品种类。

如果供应链系统能够实现多种产品和多种产品组合的生产,无疑使供应链系统更能适应市场需求的变化,提高系统的竞争力。

(3)顾客需求不匹配。

顾客需求在数量、品种、质量、时间等要求方面往往不一致,柔性较强的供应链系统,就能较好地处理这些问题。

(4)零部件多样性。

柔性较强的供应链系统,能在较短时间内、低成本地实现不同零部件之间的加工转换。

(5)工艺复杂性。

柔性较强的供应链系统能够处理复杂多样的工艺处理要求,能够高效率地实现加工过程的优化。

(6)采购不确定性。

消除和适应原材料采购的不确定性是供应链系统稳定运行的关键因素之一,供应链系统的柔性越强,就能够很好地保证原材料的供应。

(7)其它方面。

例如,配送过程的复杂性、人员的变动及调配、机床加工的可靠性等等,较高的柔性就可以快速低成本地克服供应链系统内部、外部各种因素的变化带来的不确定性。

提高供应链柔性应采取如下措施:(1)提高供应链系统的管理水平,应用现代化的管理手段和方法。

例如,可以建立反映供应链柔性的系统优化模型,据此分析供应链系统的柔性水平,同时还可以分析供应链内外各不确定性的因素对系统整体柔性性能的影响,从而作出柔性改造决策。

(2)提高供应链系统的信息交换和处理水平,构建高效的电子商务信息处理系统。

建立柔性良好的供应链系统,高效率、运行良好的ERP系统是必要的。

(3)提高人员的技术水平,培养多技能人才。

对单个人员来说,应加强人员的技能训练和培训,做到精通多种专业技能。

在具体生产业务活动中,努力采用团队的组织方式。

(4)提高设备技术水平,采用高效率的数控机床。

高效率的数控机床能够方便快捷地实现不同加工产品之间的转换。

(5)其它措施,如采用多供应商供应物料、设计良好的配送中心等等。

多个供应商供应物料,能够有效防止供应短缺的风险,设计及管理良好的配送中心能够实现产品的灵活、快捷的配送。

篇4:旋风除尘器性能分析论文

一、旋风除尘器的表态除尘效率

旋风除尘器利用离心力和电场力的共同作用分离粒子。旋风除尘器内安装电晕极(称旋风除尘器)但不加电压的运行工况称为旋风除尘器的“静态”工况,此时的除尘效率称为旋风除尘器的静态除尘效率。为了研究安装电晕极对旋风除尘器除尘效率的影响,对常规旋风除尘器和旋风除尘器两种情况分别进行了各种入口风速下的除尘效率实验。常规旋风除尘器选用长筒体型,筒体直径为40mm、入口尺寸为270×110mm,排灰口直径为116mm。排气管直径为200mm,排气管插入深度460mm。在常规旋风除尘器内安装电晕极构成旋风除尘器,电晕极由15根直径4mm钢筋构成网状结构并固定在排气管上。实验粉尘为400h目滑石粉,发尘浓度控制在5g/m3左右。

常规旋风除尘器安装电晕极后除尘效率明显提高,除尘效率的变化规律与常规旋风除尘器除尘效率的变化规律相同,即先随着入口风速的增加而增加,至一最佳运行工况后,除尘效率又有所降低。常规旋风除尘器最佳运行工况在入口风速V=17m/s左右,此时,其总除尘效率达到了80%;而安装电晕极以后,旋风除尘器的静态最佳运行工况约在入口风速V=20m/s左右,静态总除尘效率达到约85%,增幅为6.3%左右。这说明仅仅安装电晕极而不加电压,就能使旋风除尘器的除尘效率明显提高电晕极。在旋风除尘器内具有提高效率的作用。

二、旋风除尘器的阻力

由上述可知,电晕极在旋风除尘器内具有提高效率的作用,通过实验发现,电晕极在旋风除尘器内也具有降低阻力的作用。

旋风除尘器阻力系数ξ2=4.81,常规旋风除尘器的阻力系数ξ1=9.21,即旋风除尘器的阻力系数比常规旋风除尘器的阻力系数降低了约47%。因此,靠电晕极的作用,较好的改善了旋风除尘器的阻力特性,与常规旋风除尘器相比,旋风除尘器是一种低阻力的粒子分离设备,这对于节能具有极为重要的实际意义。

综上所述,在常规旋风除尘器内安装电晕极,具有降低阻力和提高静态除尘效率(称为“降阻增效”)的作用,为什么电晕极会对旋风除尘器的阻力和效率有这么大的影响呢?下面将进行分析。

三、电晕极降阻增效的原因分析

切向速度的大小和径向速度分布直接影响颗粒分离的效率,同时轴向速度分离影响了粒子在旋风除尘器内有效分离区域的'停留时间,必然对颗粒的除尘效率产生较大的影响。

旋风除尘器流动阻力主要由三部分组成:即进口局部阻力、旋风筒内旋涡流场中的阻力、排气芯管内的流动阻力。

可见,旋风除尘器的阻力和除尘效率与其内部的流场分布密切相关,要分析电晕极降阻增效的原因,就需要知道旋风除尘器内的流场分布。

为了研究电晕极安装前后旋风除尘器内三维速度分布的变化规律,分别对旋风除尘器内不安装电晕极(称常规旋风除尘器)和旋风除尘器内安装电晕极(称旋风除尘器)两种情况在相同的入口流速下进行了流场测试,流场测试仪器为五孔探针,在除尘器锥体部分及其他一些位置,电晕极比较密集,有的地方五孔探针无法插入,测点适当减少。某些断面在半径的二分之一到三分之一处均无法读取数据(4、5孔的压力不能调到平衡),分析认为由于电晕极对于筒体内流场的扰动,这些位置气流较为紊乱,使4、5孔无法保持压力平衡。

1.切向速度的作用

安装电晕极后,切向速度的分布变得平缓、峰值降低。内涡旋不再是强制涡流动,文献也得出了类似的结论。另外,内外涡旋交界面半径明显外移,即内外涡旋交界面直径由常规旋风除尘器的0.5de外移为1.2de(de为排气管直径)。在筒体和锥体的上半部,下行流区的切向速度有所增大,上行流区的切向速度明显减小,在除尘器内的整个流动区域,平均切向速度明显降低。

2.轴向速度的作用

旋风除尘器上、下行流交界面内移,即上行流区变宽。在下行流区,轴向速度的绝对值减小,这说明粉尘粒子在旋风除尘器的有效分离区域内的停留时间增加,这对离心力分离粒子是有利的,能够提高除尘效率。另外,轴向速度梯度减小,内摩擦阻力降低,有利于旋风除尘器的减阻。

3.径向速度及压力分析的作用

径向速度分布比较紊乱,尤其在电晕极附近,径向速度分布与常规旋风除尘器相比有较大波动。径向速度方向基本都是向心的,其值的大小与常规旋风除尘器相比没有明显的规律,大多数稍微小于原旋风除尘器的相应值,由于切向速度和径向速度对粒子的分离起着相反的作用,前者产生离心力使粒子做向外筒壁的径向运动,后者则使粒子做向心的径向运动从而进入内漩涡。径向速度值的减小可提高除尘效率。

就静压而言,旋风除尘器下行流区的静压值比常规旋风除尘器略低(绝对值增大);在排气管底部附近,上行流区静压值比常规旋风除尘器增加显著(绝对值减小),大大高于常规旋风除尘器,总的结果是径向上压力梯度减小。

安装电晕极后,径向静压梯度的减小,意味着液体无论是作旋转运动还是作轴向流动,各流层间来自外界的法向作用力减小,使得内摩擦阻力降低。这必然引起旋风除尘器的降低。

四、结论

在旋风除尘器内的特定位置上安装电晕极,在不加电压的“静态”条件下,能使旋风除尘器的除尘效率提高约6%。原因是:电晕极对旋风除尘器内的流场分布产生了较大影响,在下行流区切向速度较常规旋风除尘器流场的切向速度稍微增大,下行流区是旋风除尘器的主要有效分离区域,除尘效率的高低主要是由下行流区的切向速度的大小决定的。因此,电晕极对下行流区的切向速度产生的影响(下行流区的切向速度增大)有利于提高除尘效率。旋风除尘器上、下行流交界面内移,即下行流区变宽,在下行流区,轴向速度的绝对值减小,粉尘粒子在旋风除尘器的有效分离区域内的停留时间增加,这对离心力分离粒子是有利的,能够提高除尘效率。

旋风除尘器内的阻力大大降低,旋风除尘器的阻力系数(ξ2=4.81)比常规旋风除尘器的阻力(ξ1=9.21)降低了约47%。主要原因是:电晕极使旋风除尘器内整个区域的切向速度分布曲线比常规旋风除尘器内的切向速度分布曲线变得平缓,速度的最大值与平均值都有所降低,减少了旋转动能损失,切向速度梯度减小和径向静压梯度的减小,内摩擦阻力降低,引起旋风除尘器阻力的降低。

【摘要】本文根据旋风除尘器内三维速度分布的测试结果,分析了电晕极的安装对旋风除尘器除尘效率和阻力的影响。在特定的位置上安装电晕极能使旋风除尘器内的速度分布更有利于提高离心力的分离作用,通过测试可知,在安装电晕极但不加电压(称“静态”)的条件下,能使旋风除尘器的除尘效率提高约5%~6%,同时,由于安装了电晕极,改善了旋风分离内的速度分布,使旋风除尘器内的阻力大大降低,旋风除尘器的阻力系数(ξ1=4.81)比常规旋风除尘器的阻力系数(ξ2=9.21)降低了47%。

【关键词】旋风除尘器除尘效率阻力电晕极降阻增效原因

参考文献:

[1]张吉光,叶龙.计算粒子在旋风除尘器内平均停留时间的新方法.青岛建筑工程学院学报,1990,11(3):22-27.

[2]张吉光,李华.旋风分离器流场的实验研究.流体机械,,(9).

[3]亢燕铭,沈恒根.高效旋风器降阻条件下的流场特征.西安建筑科技大学学报,,29(1):18-21

篇5:半导体有机半导体电学性能论文

一、从有机半导体到无机半导体的探索

1.1有机半导体的概念及其研究历程

什么叫有机半导体呢?众所周知,半导体材料是导电能力介于导体和绝缘体之间的一类材料,这类材料具有独特的功能特性。以硅、锗、砷化嫁、氮化嫁等为代表的半导体材料已经广泛应用于电子元件、高密度信息存储、光电器件等领域。随着人们对物质世界认识的逐步深入,一批具有半导体特性的有机功能材料被开发出来了,并且正尝试应用于传统半导体材料的领域。

在1574年,人们就开始了半导体器件的研究。然而,一直到1947年朗讯(Lueent)科技公司所属贝尔实验室的一个研究小组发明了双极晶体管后,半导体器件物理的研究才有了根本性的突破,从此拉开了人类社会步入电子时代的序幕。在发明晶体管之后,随着硅平面工艺的进步和集成电路的发明,从小规模、中规模集成电路到大规模、超大规模集成电路不断发展,出现了今天这样的以微电子技术为基础的电子信息技术与产业,所以晶体管及其相关的半导体器件成了当今全球市场份额最大的电子工业基础。,半导体在当今社会拥着卓越的地位,而无机半导体又是是半导体家族的重中之重。

1.2有机半导体同无机半导体的区别及其优点

与无机半导体相比,有点半导体具有一定的自身独特性,表现在:

(l)、有机半导体的成膜技术更多、更新,如真空蒸镀,溶液甩膜,Langmtrir一Blodgett(LB)技术,分子自组装技术,从而使制作工艺简单、多样、成本低。利用有机薄膜大规模制备技术,可以制备大面积的器件。

(2)、器件的尺寸能做得更小(分子尺度),集成度更高。分子尺度的减小和集成度的提高意味着操作功率的减小以及运算速度的提高。

(3)、以有机聚合物制成的场效应器件,其电性能可通过对有机分子结构进行适当的修饰(在分子链上接上或截去适当的原子和基团)而得到满意的结果。同时,通过化学或电化学掺杂,有机聚合物的电导率能够在绝缘体(电阻率一10一Qcm)到良导体这样一个很宽的范围内变动。因此,通过掺杂或修饰技术,可以获得理想的导电聚合物。

(4)、有机物易于获得,有机场效应器件的制作工艺也更为简单,它并不要求严格地控制气氛条件和苛刻的纯度要求,因而能有效地降低器件的成本。

(5)、全部由有机材料制备的所谓“全有机”的场效应器件呈现出非常好的柔韧性,而且质量轻。

(6)通过对有机分子结构进行适当的修饰,可以得到不同性能的材料,因此通过对有机半导体材料进行改性就能够使器件的电学性能达到理想的结果。

1.3有机半导体材料分类

有机半导体层是有机半导体器件中最重要的功能层,对于器件的性能起主导作用。所以,有机半导体器件对所用有机半导体材料有两点要求:

(l)、高迁移率;(2)、低本征电导率。

高的迁移率是为了保证器件的开关速度,低的本征电导率是为了尽可能地降低器件的漏电流,从而提高器件的开关比。用作有机半导体器件的有机半导体材料按不同的化学和物理性质主要分为三类:一是高分子聚合物,如烷基取代的聚噬吩;二是低聚物,如咪嗯齐聚物和噬吩齐聚物;三是有机小分子化合物,如并苯类,C6。,金属酞著化合物,蔡,花,电荷转移盐等。

二、制作有机半导体器件的常用技术

有机半导体性能的好坏多数决定于半导体制作过程因此实验制备技术就显得尤为重要。下面将对一些人们常用器件制备的实验技术做简要的介绍:

(1)、真空技术。它是目前制备有机半导体器件最普遍采用的方法之一,主要包括真空镀膜、溅射和有机分子束外延生长(OMBE)技术。

(2)、溶液处理成膜技术。它被认为是制备有机半导体器件最有发展潜力的技术,适用于可溶性的有机半导体材料。常用的溶液处理成膜技术主要包括电化学沉积技术、甩膜技术、铸膜技术、预聚物转化技术、分子自组装技术、印刷技术等。

三、有机半导体器件的场效应现象

为了便于说明有机半导体器件的场效应现象,本文结合有机极性材料制作有机半导体器件对薄膜态有机场效应进行分析。试验中,将有机极性材料经过真空热蒸镀提纯之后溶在DMF溶液中,浓度是20Omg/ml,使用超声波清洗机促进它们充分并且均匀的溶解,经过真空系统中沉积黄金薄膜作为器件的源极和漏极。在类似条件下,在玻璃衬底上制作了极性材料的薄膜形态晶粒,研究发现:

在有机极性材料形态,有块状、树枝状和针状。不同的薄膜态形态,在不同栅极电压VG的作用下有不同的Ids(流过器件的源极和漏极的电流)一Vds(加在器件的源极和漏极之间的电压)曲线。

1、块状形貌结构的薄膜态有机器件的Ids-Vds(性能曲线,变化范围是从-150V到15OV、栅极电压的变化范围是从-200V到200V。当栅极电压Vg以100V的间隔从-200V变化到200V时,Ids随着Vds的.增加而增加,此时没有场效应现象。

2、针状形貌结构的薄膜态有机器件的Ids-Vds性能曲线,当Vds从-75V增加到75V,栅极电压VG的变化范围是一200V~20OV,递增幅度是5OV。此时器件具有三种性能规律:(1)在固定的栅极电压Vg下,当从Vds-75V增加到75V时,电流Ids也随之增加;(2)在固定的外加电压Vds下,当栅极电压Vg从-2O0V增加到2OOV时,电流Ids也随之增加;(3)如果没有对器件施加Vds电压,只要栅极电压Vds存在,就会产生Ids电流,产生电池效应。

通过上述的解说我们对有机半导体器件的电学性能已有一定的了解了。下面我们即将通过试验来揭开其神秘的面纱。

四、有机半导体的光电性能探讨——以纳米ZnO线(棒)的光电性能研究为例

近年来,纳米硅的研究引起了社会的广泛的关注,本文中我们将采用场发射系统,测试利用水热法制备的硅基阵列化氧化锌纳米丝的场发射性能。图11是直径为30和100nm两个氧化锌阵列的场发射性能图,其中图11a和b分别是上述两个样品的I_V图和F_N图。从图11a中可以看出氧化锌纳米丝的直径对场发射性能有很大的影响,直径为30nm的氧化锌阵列的开启场强为2V/μm门槛场强为5V/μm;而直径为100nm的氧化锌阵列的开启场强为3V/μm,门槛场强大于7V/μm。并且从图11b中可以知道,ln(J/E2)和1/E的关系近似成线性关系,可知阴极的电子发射与F_N模型吻合很好,表明其发射为场发射,其性能比文献报道的用热蒸发制备的阵列化氧化锌的场发射性能要好[25]。这主要是由于氧化锌的二次生长,导致所得氧化锌阵列由上下两层组成,具有较高的密度以及较小的直径,在电场的作用下,更多的电子更容易从尖端的氧化锌纳米丝发射,从而降低了它们的开启场强和门槛场强。

我们测试了硅基阵列化纳米ZnO的光致荧光谱,如图12所示。从图中可知,600~700℃和300~400℃下热蒸发合成的阵列化ZnO纳米丝的峰位分别在393nm(虚线)及396nm(实线)。PL谱上强烈的紫外光的峰证明:合成的ZnO纳米丝有较好的结晶性能和较少的氧空位缺陷。由于在高温区合成的纳米丝有较细的尖端,故有少量蓝移。

通过上述针对纳米ZnO线(棒)的试验,我们能对硅基一维纳米的电学性能进行了初步的探讨。相信这些工作将为今后的硅基一维纳米材料在光电方面的应用提供一个良好的基础。

篇6:沥青路面抗滑性能探讨论文

沥青路面抗滑性能探讨论文

1、影响路面抗滑性能的主要因素

路面抗滑能力的大小用路面表面摩擦系数F(通常以摆式仪测定)来评价。而面层石料的性质、颗粒级配、路面潮湿程度、滑流性污染、沥青性质与用量又决定了摩擦系数的大小。

1.1路面石料的性质

1.1.1石料的磨光值(SPV)路面面层的微观构造是指面层石料表面的粗糙度,用石料的磨光值表示。它是决定轮胎与路面之间湿摩擦力水平的决定因素,它反映了石料抵抗被磨光能力的大小。磨光值越高的石料,在轮胎的长期作用下,越能长时间保持其粗糙的微观构造,路面的抗滑能力也就越好。前面提到的高邮路段,面层石料为石灰岩,磨光值为33,路面摩擦系数为27-33,均达不到规范要求。所以,选用磨光值大的石料铺筑沥青面层是提高路面抗滑性能的主要措施之一。

1.1.2石料的磨耗值和压碎值石料的'磨耗值是评价石料抵抗磨擦、撞击剪切等综合作用的性能指标。石料的压碎值是评价石料抵抗压碎性能的指标。路面石料长期经受轮胎的摩擦、冲击、碾压等综合作用,要维持较高水平的抗滑能力,必须要求石料的轮胎作用下,不至于磨损太大、压碎太多。因此,规范要求面层石料为石灰岩,经钻孔发现路面上层6-12mm为沥青和石屑的混和物,无粗滑料,这就是石料被磨耗的结果。

1.2颗粒级配路面面层的宏观构造指面层表面石料间的孔隙,即构造深度。而级配则是形成构造深度的关键,构造深度越大,则抗滑能力越强。集料的级配还影响着集料的裸露程度、尺寸大小、相互间距,而它们又影响着路面摩擦系数的大小。

1.3路面表面潮湿程度宁六公路雨天事故占48%沪闵公路占31%,都因为雨天水分在路表面积聚,形成水膜使路面抗滑能力大幅度下降,事故率上升。车轮在有水膜的路面上行驶时,轮胎将轮胎与水膜接触区的水从前、左、右三个方面挤出。车速越高路面越光,则路面排水条件越差,轮胎与水膜接触区的水越摊排出,轮胎与路面石料不能充分接触,导致摩擦系数降低越多。这时就很容易出现水滑,发生交通事故。

1.4滑溜性污染及其它因素滑溜性污染指粘土等污染物被带上路面致使路面抗滑性能大幅度降低而影响行车安全。另外,沥青质量和用量、路面使用质量等,也是影响路面抗滑性能的因素。

2、沥青路面抗滑技术应用

高等级公路的沥青路面提高其抗滑能力需修建抗滑表层,公路交通发达的国家,一直把路面抗滑问题作为公路建设中的关键技术之一进行研究。根据英车1973年调查资料表时,在高速公路上修建抗滑表层后,摩擦系数可提高0.15,所以,在高速公路沥青路面上,修建抗滑表层是十分必要的,应引起重视。

2.1对抗滑表层材料的选用

2.1.1选用合格的重交通路用沥青,在寒冷地带选用,AH-90、AH-120,在温和地带可选用AH-70、AH-90;在较热地带可选用AH-50、AH-70。

2.1.2采用磨光值高、压碎值最低的石料作抗滑面层的主骨料,以维持良好的微观构造,是提高路面湿抗滑能力的主要措施之一。

2.1.3选择最佳级配,提高粗骨料含量,以形成粗的同构造,根据深度要求和当地气候特点选择级配,是提高路面抗滑能力的主要途径。一个良好的级配,要求空隙率最小而总面积也不大。前者的目的是要使集料本身最为紧密,后者的目的是要使沥青用量最省。

2.1.4加入适量活性剂,以提高沥青及酸性石料的粘结力。对沙岩、片麻岩加入活性剂量为沥青用量的0.4%即可。

2.1.5应注意防止下层沥青用量过多,以免多余沥青泛上表层影响抗滑能力。

2.2对抗滑表层的施工要求

2.2.1平整度,抗滑表层平整度要求从基层抓起,对各结构层的最大不平整度限制如下:基层应小于10mm,上、下面层应小于5mm,抗滑表层应小于3mm。

2.2.2对石油比和沥青混合料施工温度的控制。石油比要求误差控制在正负0.3%以内。沥青混合料施工温度要求:出厂温度控制在140-160℃,摊铺温度应大于120℃,初压温度应大于100℃,终压温度应大于70℃。

2.2.3接缝处理,在摊铺混合料时,对接缝处理要清除塌落或未充分压实部分,以确保缝边整齐顺直。待涂刷粘层沥青后再接着摊铺新的混合料并碾压。

2.2.4对嵌压式结构的施工要求。嵌压式结构是在下面层上铺筑一层厚1.5cm砂粒式沥青混凝土(LH5),然后用八吨压路机轻压一遍,紧接着将拌有2-3.5%沥青的10-15毫米的热石屑按6-8kg/m2均匀撒铺在沥青砂上,趁热用压路机碾压两边,使石屑3/4嵌入沥青砂中,然后撒上一层干砂,使其填满石屑的空隙,再用12吨压路机碾压成型,待路面冷却后即可开放交通。对嵌式结构在施工中还应注意以下几点:1、各工序间要紧密配合,趁热进行;2、嵌压石料要选择磨光值大的均匀颗粒,拌匀后要趁热运到工地;3、沥青砂要按马歇尔实验指标控制用油量;4、撒砂后应及时碾压,使其通过砂来增强砂的压实度,并能减少石屑被压碎,减慢沥青砂的降温速度;5、石屑要撒布均匀。

3、结束语

路面抗滑是实现高等级、重交通道路安全、舒适、高速行驶的关键技术问题之一,必须予以高度重视。使用经验表明,在沥青路面上加铺抗滑表层是可行的,有利于交通安全.

篇7:银幕的光学性能和使用的论文

银幕的光学性能和使用的论文

摘要:银幕是指能接受幻灯、投影、电影等设备所投射出的光束,并在其表面显示图像的白色特制平面,也称之为放映银幕。它对放映画面的亮度、清晰度、对比度、色彩还原和放映声音起着重要的作用。要使银幕达到良好的放映效果,就必须对银幕的种类、光学原理和使用方法等进行充分的研究。

关键词:银幕 类型 亮度系数 增益

银幕是指能接受幻灯、投影、电影等设备所投射出的光束,并在其表面显示图像的白色特制平面,也称之为放映银幕。它对放映画面的亮度、清晰度、对比度、色彩还原和放映声音起着重要的作用。要使银幕达到良好的放映效果,就必须对银幕的种类、光学原理和使用方法等进行充分的研究。

一、银幕的类型

目前常用的银幕按幕面的光学特性分为两大类:反射式银幕和透射式银幕。反射式银幕不受尺寸限制,但受环境光线的影响较大,包括各种规格的手动挂幕和电动挂幕。如升降幕、支架幕、地拉幕、桌幕、金属平面幕、弧面幕等。反射式银幕按照光学原理分为漫散反射银幕和方向性漫散反射银幕。透射型银幕画面整体感较强,不受环境光线的影响,能正确反映图像质量,画面色彩艳丽,形象逼真,包括各种规格的硬质透射幕和软质背投幕。透射式银幕按照光学原理多为方向性漫散透射银幕。

1、漫散反射银幕

漫散反射银幕是放映电影和幻灯投影中常用的一种银幕。其特点是银幕表面能将照射到幕面上的光线,在较大扩散角范围内,均匀分散地反射到各个方向,在银幕的前方任何不同的角度观看银幕影像时,其亮度基本不随方向和角度而改变,散射角大,颜色准确自然。

2、方向性漫散反射银幕

方向性漫散反射银幕的特点是将照射到幕面上的光线经过反射并重新分配后集中于一定方向的角度内,因而在这个角度内银幕亮度高,观众在这一角度内观看时图像清晰明亮:但偏离这一特定的角度时。银幕亮度有明显下降。另外,有一些方向性漫散反射银幕对某些颜色具有排斥作用,会使彩色影像的颜色失真。

3、方向性漫散透射银幕

方向性漫散透射幕的特点是当光线照射到银幕上时,在以入射光线为中心的立体角内都有透射光,在入射光方向上透射光强有最大值,偏离此方向越远透射光强越小,因此看起来入射方向最亮,远离此方向则变暗。这种幕放映时,可不用遮暗。

二、银幕的几个重要光学指标

1、银幕的反射系数、透射系数和吸收系数

光线投射到银幕上,通常分成三部分:一部分被反射,一部分被吸收,还有一部分穿透银幕。我们分别用反射系数、透射系数和吸收系数表示银幕材料对入射光线的反射、透射和吸收程度。

反射系数=银幕反射的光通t/照射到银幕的总的光通量(1)

透射系数=银幕透射的光通量/照射到银幕上总的光通量(2)

吸收系数=银幕吸收的光通量/照射到银幕上总的光通量(3)

对于任何一种幕面光学材料,这三个系数之和都等于1。

即:反射系数+透射系数+吸收系数=1(4)

各种银幕的光学材料都可用上述三种系数表明其特性,某种材料的吸收系数大,说明射到它上面的光通量损失大。无论是何种银幕都要求吸收系数值越小越好。吸收系数的大小与银幕光学材料的吸光性、厚度和颜色有关:材料吸光性高、厚度大、颜色深,则吸收系数大。与其它材料相比,白色材料吸收系数值最小。

反射型银幕要求反射系数大,透射系数尽量小。在同样的光照条件下,反射系数越高,银幕反射的光线就越多。幕面就越亮。透射型银幕则要求透射系数尽量大,反射系数尽量小。

2、银幕的亮度系数

银幕的亮度系数rα,就是在同一照明条件和规定的观察条件下,当入射光线沿银幕法线方向时,在观看银幕一侧与银幕法线方向成α角方向的银幕亮度bα与同样条件下理想漫散幕的亮度bo的比值。即rα=bα/bo(5)

理想漫散幕是抽象的一种理想银幕,即反射系数(或透射系数)为1,并且能将全部入射光能量以完全均匀的亮度反射(或透射)到半球空间内。

显然,由式(5)看出亮度系数rα是角度α的函数,不同银幕的亮度系数rα可用亮度系数特性曲线表示,它表明银幕表面亮度系数根据观察方向不同而变化的情况,如图1。

(1)当银幕是理想漫散银幕时:bα=bo,rα=1。其特性曲线如曲线1所示。

(2)当银幕是实际漫散银幕时,亮度bα在近法较大幅度内与。α角无关,仅在α接近90度时,亮度才有所降低,其特性曲线如曲线2所示。所以漫散反射银幕的光能量分配在一定范围内是均匀的。观看者在此范围内观看银幕时,亮度大致相同。

(3)当银幕是方向性漫散银幕时,在银幕法线(假定入射方向沿法线)方向的某个范围内bα可以大于bo,因而rα>1,但随着α角的增大,bα不断减小,rα则随着不断减小。当α超过一定值时,rα即小于1,其亮度特性曲线如曲线3所示。由于方向性漫散银幕对入射的光能量在空间的不同方向上重新分配,光线集中在某个方向上,其亮度系数大于1,但是这些方向上的亮度提高是依靠降低其它方向上的亮度来实现的,反射系数(或透射系数)并未超过1。

我们把亮度系数的最大值称为银幕的增益。漫反射银幕典型的亮度增益值在0.8-1.0之间,而方向性漫散银幕的亮度增益可以从1.4直到2.0,甚至更高。所以方向性漫散银幕也称增益银幕。对于增益银幕,我们不能只虑它的增益系数,还要考虑银幕的亮度特性曲线是否平缓。低增益系数银幕的亮度系数随着角度的增大降低的幅度较小。高增益系数银幕的亮度系数随着角度的增大降低的幅度较大。也就是说,对于高增益银幕,我们希望其亮度特性曲线越平缓越好。

经多年试验和验证,电影界已形成银幕亮度标准,且被全世界采用。在smpte公布的与影院放映影片有关的银幕亮度标准中,规定银幕中心亮度为16英尺朗伯(55cd/m2)。边缘为12英尺朗伯(41.25cd/m2)。这是放映机上无影片运行、白光下所测得的银幕亮度值。该标准同时指出银幕中心亮度不宜过亮,也就是说不应有热点(hot spotting)。通常,银幕亮度取决于放映机发出的光流以及放映灯和银幕之间的光损失,也就是反光镜、镜头、放映窗玻璃所造成的光损失,以及从银幕上反射光线的损失。

3、银幕的散射角

散射角也称为视角,是指亮度系数为rα=0.7 rαmax(ramax指该银幕的增益)时的2a角称为散射角,如图1所示。散射角在选择银幕时是一个重要的光学参数,观看者观看银幕时,应处于散射角范围内,这样才能获得较为清晰、明亮的图像。一般来说银幕的增益越大,散射角越小:增益越小,散射角越大。

4、银幕的.清晰度

银幕画面清晰度是放映质量的重要指标之一,是指银幕上影像各细部影纹及其边界的清晰程度。通常以解像力来表示,即每毫米可分辨的线条数,单位为线对毫米。解像力越高。并且银幕中心和四周的解像力相差不大,则银幕上的图像显得越清晰。一般来说,银幕的解像力达到50线对毫米就可以达到比较良好的图像清晰度。

三、常用的几种银幕

1、白色布幕、白色塑料幕、布基涂塑幕

白色布幕由白布精漂而成l白色塑料幕是由白色聚氯乙烯制成,布基涂塑幕是在幕基(布或其它织物)上喷涂一层白色聚氯乙烯或白色硫酸钡涂料而成。这些银幕都属漫散反射式银幕,光线反射柔和,亮度均匀,增益不高,对放映环境透光遮挡要求严,反射系数在0.7~0.85,散射角在140度左右。

2、金属银幕

金属银幕均属方向性漫散反射银幕,金属银幕可提供更大的辐射强度,就像镜子反射光一样,这种银幕的亮度系数范围较广,一般在1.5~10之间。使用这种银幕时应注意,增益越高,散射角越窄。该银幕的缺点是密度不易做均匀,从而造成平整度受影响,因此,建议不要用这种材料制作太大的银幕。

金属银幕分为铝箔反光幕和银粉幕。铝箔反光幕是在幕基(如麻布、白细布、漆布、塑料等材料)上喷涂一层铝反射层或刷一层铝粉漆。也可将铝板表面腐蚀或喷砂形成白色无光泽表面。这种银幕随制作工艺不同,反射系数通常不超过0.65,亮度系数可在1.5~4.5之间,散射角一般不超过50度。银粉幕是在幕基上均匀涂上银粉使之反射投影光。

金属银幕中有一种称为金属光栅银幕,它是在幕基上涂布一层含有增塑剂的白色聚氯乙烯,再涂含铝粉的清漆,干燥后在专门的机器中加热到200度c,并压出光栅网格。这种幕的散射角水平方向为1000,垂直方向为500,在此范围内亮度系数平均为1.3,在法线方向为1.5。这个范围内反射光占全部反射光的81%,占放映机有效光通量的52%,因而金,属光栅银幕光效高,均匀性好。

3、玻璃微珠幕

玻璃微珠幕是在幕基上涂一层白胶漆,然后再均匀喷上一层直径为0.02~0.03mm的透明玻璃珠,经干燥后而成。玻璃微珠幕属于方向性漫散反射印幕,具有耐老化、不易褪色、色彩还原性好的优点,银幕增益为2~4之间,幕前中心亮度为580e左右,反射系数0.75以下,散射角约为50度左右。此类银幕玻璃珠直径越大,散射角越小,亮度系数越大。这种银幕不能折叠,不能用手指、锋利硬物碰触幕面,否则容易造成污痕和裂纹。

4、穿孔银幕

通常放映时为了使声音与画面效果配合协调一致扬声器最好放置在银幕后的正中央处,这时就会影响声音的高频特性。为了提高声音保真度,可使用穿孔银幕。银幕穿孔既要获取最佳的声学特性,又要使观众观察不到幕孔。穿孔银幕的构造是在幕面均匀打上很多小孔,一般孔的直径在0.5-1.2mm之间,小孔之间应有5.5mm的间隔:小孔面积总和占银幕面积的2%~5%左右,这样观众在观看影像时看不到小孔。穿孔银幕有不同的幕面构造。常见的有橡皮穿孔幕、塑料穿孔幕、玻璃珠穿孔幕、金属穿孔幕等。银幕经穿孔后,其表面特性不变,只是改变了音响效果。穿孔银幕因幕面有孔,透光较多,亮度将降低。

5、毛玻璃银幕

属方向性漫散透射银幕,用毛玻璃制成,一般尺寸不大,方向性特别强,最大亮度系数可达13。

四、银幕的选择

银幕类型、形状和尺寸三个因素影响着银幕上的影像。银幕的选择主要依据放映场所的实际情况,合理选择银幕的类型、银幕的尺寸和银幕的形状。

1、银幕类型的选择

方向性漫散反射银幕,由于亮度系数大,散射角小,所以适合用于窄而长的放映场所。对于宽而短的放映场所,则应选择散射角大、亮度系数均匀的漫散反射银幕,这种银幕能使各个方位的观众都获得满意的视觉效果。对于无任何遮光条件而又明亮的放映场所,可考虑选择透射式银幕,其抗杂光干扰性能特别好。放映立体幻灯或电影,则必须选择金属银幕,因为金属银幕的反射不改变光的偏振情况,其它材料的银幕反射改变光的偏振情况。

2、银幕形状的选择

银幕的外形一般有长方形和正方形,长方形适用于电影放映,正方形适用于幻灯、投影放映,银幕的宽高比例要适合于放映设备显示的图像比例。银幕大小与影像格式的关系如表1所示

银幕形状还普遍认为应遵守漫反射银幕为平面、增益银幕为弧形这一准则。其理由是如果漫反射银幕采用弧形设计,银幕上相互之间由于光的散射会使亮度降低,而且有可能使对比度下降,所以漫反射银幕通常为平面设计,增益银幕弧深为弦长的5%(弦高比20:1)。弧形大的银幕可容纳更多的观众。所以,选择弧形银幕设计时推荐使用增益银幕。

3、银幕大小的选择

银幕尺寸是指银幕对角线的长度,通常为几十至几百英寸。适宜的银幕尺寸取决于使用的空间面积及观众座位的数量、位置的安排等因素。银幕尺寸的选择原则为银幕宽度大约等于从银幕到观众席最后一排座位距离的1/6,银幕到第一排座位的距离应大于2倍银幕的高度,银幕底部应距观众席所在地面应为120厘米左右。

银幕应在无尘、通风、干燥、阴凉的环境中使用,如果幕面发黄,出现斑点,则是银幕表面粘有灰尘和通风不良、室内湿度大等原因造成的。因此,要对银幕进行定期保养和维修,对银幕表面进行除尘处理。当银幕表面粘有灰尘时,应用柔软的布或软毛刷轻轻的拂拭银幕的表面,严禁用手直接接触银幕表面,对刷不下去的灰尘和杂物可用柔软的毛刷蘸清洁水进行清洗,清洗不掉的痕迹可用中性洗涤剂擦洗,但不得过分用力,以免损坏银幕表面的细微结构。注意不得用工业酒精和其他溶剂来擦拭银幕。

篇8:水泥理化性能检测工作论文

摘要:水泥是一种粉末状硬性无机胶凝材料,是建筑施工企业作业过程中最为重要的建筑材料,水泥成分检测直接关乎着建筑工程质量,本文通过具体分析水泥的各种理化性能,具体探究了水泥性能的常用检测方法,具体分析如下。

关键词:水泥;理化性能;检测

水泥加水搅拌后会形成浆体状态,能在空气或水中硬化,从而将砂石、砖瓦等牢固的粘合在一起,从而达到其使用价值。

人们日常生活中常见的水泥是硅酸盐水泥,其主要成分是CaO、SiO2、Al2O3、Fe2O3、MgO、Na2O、SO3等,其中主要的CaO的含量在64%至67%之间,SiO2的含量为20%―23%。

而根据具体成分的不同,市场上销售的水泥还有铝酸盐水泥、硫铝酸盐水泥、铁铝酸盐水泥、氟铝酸盐水泥、磷酸盐水泥等硬度不同的水泥。

由于水泥的成分不同,所以具体的应用范围也不相同,因而在具体检测过程中要进行详细的理化性能检测,以确保各项各种水泥的性能能得到充分发挥。

水泥的理化性能检测可以有效的检测出水泥的成分或质量上是否符合规定标准,为建筑施工安全提供了保障。

一、水泥的理化性能

水泥是经由各种矿物质的充分作用而形成的无机物质,其生产及用过过程中时刻都在发生理化反应,想要明确水泥的具体用途及其潜藏的价值,必须加强对其理化性能的探究。

根据《硅酸盐水泥、普通硅酸盐水泥》、《矿渣硅酸盐水泥、火山灰质硅酸盐水泥及粉煤灰硅酸盐水泥》、《复合硅酸盐水泥》、《水泥胶砂强度检验方法》、《水泥细度检验方法》、《水泥标准稠度用水量、凝结时间、安定性检验方法》、《水泥密度测定方法》、《水泥比表面积测定方法》、《数值修约规则》、《极限数值的表示方法和判定方法》、《高性能混凝土胶凝材料技术标准》、《海洋工程混凝土符合胶凝材料》等水泥检测的技术标准的要求,在对水泥进行具体的理化性能检测时一定要严格尊崇技术标准的要求,充分运用可应用的工具对水泥进行深层次的检验,以确保其质量与安全系数。

我国的水泥理化性能检测主要使用的范围是硅酸盐水泥、普通硅酸盐水泥、矿渣硅酸盐水泥、火山灰质硅酸盐水泥、粉煤灰硅酸盐水泥、复合硅酸盐水泥、高性能混凝土胶凝材料、海洋工程混凝土符合胶凝材料的凝结时间、安定性、细度、胶砂强度、标准稠度用水量等理化性能。

二、水泥理化性能检测

水泥的理化性能检测应根据要检测的主要性能,以不同的检测标准为依据进行科学合理的检测。

1.水泥的凝结时间

水泥的凝结时间是指水泥从拌制起到逐渐具有硬度的时间,其反映的是水泥综合的使用性能。

水泥的凝结时间对水泥砂浆及混凝土的硬化速度都有明显的影响,因而在具体的检测过程中要采用国家规定的维卡仪进行检测。

(1)具体检测方法。

检验前检验人员应先将水泥加水拌制成具有一定可塑性的混合物,即水泥净浆。

将水泥净浆填满所使用的仪器,用力均匀的进行震动并刮平其瓶壁上的水泥残留物,然后将仪器放进湿气养护箱中进行养护。

试件在湿气养护箱中养护至加水后30min时进行第一次测定,测定时,从湿气养护箱中取出试模放到试针下,降低试针与水泥净浆表面接触。

拧紧螺丝1s~2s后,突然放松,试针垂直自由地沉入水泥净浆。

观察试针停止下沉或释放试针30s时指针的读数。

临近初凝时间时每隔5min(或更短时间)测定一次,当试针沉至距底板板4mm±1mm时,为水泥达到初凝状态。

而临近终凝时间时应每隔15min(或更短时间)进行一次测定,当测试针沉入0.5mm时,即环形附件开始不能在试体上留下痕迹时,为水泥达到终凝状态。

水泥的终凝时间与水泥的具体成分有很大关系,所以对水泥的凝结时间的测定是通过水泥的硬度来分辨所检验的水泥的具体用途。

(2)注意事项。

水泥的凝结时间的测定关系到其砂浆及混凝土的硬化程度,所以在对其进行理化性能检测时应注意以下几点。

一、初次检验应慢慢将测试针延边下放,尽量防止测试针的弯曲变形,如有变形应及时更换。

二、每次检验都应选取新的下放位置,不能延续上一次的缝隙,避免阻力不一致的现象的发生。

三、检测过程要保证轻拿轻放,避免不必要的震动影响浆体与杯壁的密和程度,从而影响最终测定结果的准确程度。

2、水泥的安定性

水泥的安定性是判定水泥是否合格的重要指标之一,其对建筑工程质量的影响最为深远,因而水泥的安定性的检测环节是水泥理化性能检测的重要环节。

国际通用的水泥安定性的检测方法主要有雷氏夹法与试饼法两种,其中以雷氏夹法更为常用。

雷氏夹法测定水泥安定性的主要操作如下:一、按照一定比例将水泥拌制成净浆状态。

二、将经过校准的雷氏夹安置于涂有晃悠的玻璃板上,并把拌制均匀的水泥净浆小心的添置进雷氏夹内,并用工具进行压实、抹平,最后在其上部同样盖至一块涂有油的玻璃板,将其放入养护箱中养护一天以上。

三、进行沸煮试验。

要保证在中途不补水的情况下水在25~35min之内开始沸腾,期间水箱中的水应始终没过试件。

四、将雷氏夹从养护箱中取出并取下玻璃板,进行沸煮前应先将雷氏夹指针尖端的距离(记为A)精确到半mm,然后将试件放入沸煮箱的试件架上,开始加热。

沸煮箱的应在30min之内沸腾,且应保持175~185min的恒沸。

五、沸煮试验结束后,立即将沸煮箱中的热水放掉,并打开箱盖,使其自然冷却至常温,取出试件。

测定雷氏夹指尖尖端的距离(记为C)。

两个雷氏夹试件煮后指尖尖端增加的距离(C-A)的平均值不大于0mm,则认为水泥的安定性检测合格,否则即为不合格。

3.水泥的细度检测

水泥的细度对水泥凝结时间及水泥的硬化程度都有很大的影响,通常情况下说水泥质量越细,凝结时间越短,硬度越高。

在进行水泥的细度检测前应校验负压筛析仪的压力值,若其达不到4000帕,即表示应对仪器进行清理。

在确保仪器一切正常的情况,进行检测,将石灰过滤到仪器中去看其的过滤程度及筛面的残留程度,以此断定水泥的细度。

4.水泥胶砂强度的检测

水泥的胶砂强度是水泥的理化性能指标的重要衡量因素,对其造成威胁的因素有很多,如水灰比、环境中的温度及湿度、水泥胶砂强度检测过程中各种行为不当等。

因而在进行水泥胶砂强度检测时,应格外注意各种因素的影响。

检测时必须确保搅拌机的正常运转,确保搅拌机的叶片与锅之间的间隙为间隙的最小值,即7~9mm;将水加入锅中,然后放入水泥,将锅固定在架上,上升至固定位置,然后在砂斗中放置一袋标准砂。

开动搅拌机进行搅拌,低转搅拌30秒后,在第二个30秒开始的同时均匀地将砂子加入,高速搅拌30秒后,停拌90秒。

在第一个15秒内用一胶皮刮具将叶片和锅壁上的胶砂刮入锅中间,再高速继续搅拌60秒后停止搅拌;将成型的试件进行明确的标记以确保检测各个细节的准确性;最后,强化试件脱膜前后的具体养护,保证强度检测的准确性。

5.水泥的标准稠度用水量

水泥的标准稠度具体指水泥的可塑状态,其对综合衡量水泥的凝结时间有很大的影响。

在检测水泥的凝结时间时第一次确定将试杆伸进仪器内,当试杆能达到杯底的6±1mm的`距离时即为水泥净浆的标准稠度用水量。

在进行水泥净浆的标准稠度测量时应保证所有过程在1.5min内完成,以保证检测结果的精准程度。

总结:水泥的理化性能的检测工作是检验水泥质量的重要环节,各检测人员应加大对各种性能的检测力度并实现检测方式的创新。

本文通过具体分析水泥的各理化性能,并就其具体的检测方式进行总结,希望促进性能检测方式方法的创新,保障水泥的质量。

参考文献:

[1]李伟.水泥产品理化性能指标检测的分析[J].中国建材科技,,2(01):15-17

[2]支春梅.水泥化学分析的检测方法及操作要点[J].交通标准化,2012,7(14):85-86

[3]肖瑛.我国水泥产品中有害微量元素含量水平的调查[J].水泥,,41(04):14-15

篇9:含钼抗磨添加剂的性能研究论文

含钼抗磨添加剂的性能研究论文

含钼抗磨添加剂的性能研究论文【1】

摘要:以五硫化二磷、烷基醇和三氧化钼为原料在一定的条件下反应合成了一种极压抗磨添加剂(简称M)――二烷基二硫代磷酸钼,将其按不同比例加入到国产L-AN100全损耗系统用油、韩国双龙HVI150基础油、CC40柴油机油、国产GL-5重负荷车辆齿轮油中做性能对比试验。

试验结果表明:加入该添加剂后,润滑油的承载能力和摩擦学性能得到了较大的改善,对金属无腐蚀性。

尤其在国产GL-5重负荷车辆齿轮油中加入少量的M可显著改善其高载荷下的极压抗磨性,其性能可达到国外同类产品水平。

关键词:含钼化合物;极压抗磨添加剂;磨损

0 前言

使用润滑油的目的是为了减少机械设备的摩擦,防止烧结,减少磨损,以提高设备的运转效率和降低动力消耗。

在边界润滑条件下,若金属表面承受负荷较高,摩擦产生大量热造成金属表面磨损、擦伤,甚至烧结。

极压抗磨剂可以改善边界润滑,其主要作用是在摩擦表面生成沉积膜、反映层或渗透层,从而形成极压固体润滑膜,以减缓摩擦表面的摩擦和磨损。

油溶性钼化合物在使用过程中可催化分解成新鲜的、超微细的二硫化钼,从而可改进添加油溶性钼化合物润滑油的摩擦性能。

本文简要介绍一种含钼化合物添加剂(后文简称为M)的制备及性能研究情况。

将M添加到基础油和几种成品油中,通过大量的对比试验,发现加入M后,随添加剂量的不同,油品的极压抗磨性能有较大的提高。

1 添加剂的合成

用P2S5与烷基醇反应制得二烷基二硫代磷酸,将其与钼源化合物在一定的条件下反应若干小时,所得产物经分离、提纯得蓝绿色液体。

反应式如下,其中R为烷基基团。

2 试验设备

磨损试验是采用SQ―Ⅲ型四球摩擦磨损试验机,转速是1450 r/min。

钢球材料为GCr15钢(符合GB 308),直径为Ф12.7 mm。

按照《GB/T 3142润滑剂承载能力测定法》(四球法)检测。

3 性能评定

3.1 M加入L-AN100全损耗系统用油(简称N100油)中的性能评定

表1给出了N100油的润滑性能及添加剂M按不同比例加入N100油中,PB值随添加量的增加而变大,磨斑直径随添加量的增加而变小的试验情况。

其中PB值为最大无卡咬负荷,代表油膜强度。

磨斑直径D为3个底球磨斑直径的算术平均值。

D294N30min表示加载294 N、长时磨损30 min后的磨斑直径。

D392N60min表示加载392 N、长时磨损60 min后的磨斑直径。

D588N30min表示加载588 N、长时磨损30 min后的磨斑直径。

从图1可以看出,添加少量的M对N100油的极压性能有很大的改善。

添加量为4%时的PB值(1177 N)比未添加M时的PB值(471 N)提高229%,充分显示了M添加剂的极压性能。

从图2的三条曲线可以看出,添加少量的M对N100油的抗磨性能有很大的改善。

在相同载荷、相同时间的作用下,磨斑直径随添加剂浓度的增加(从0%到2%)有明显的下降趋势,且载荷越大,下降趋势越显著。

添加量从2%到5%,曲线趋于平缓。

由图1和图2的曲线变化可知,M在N100油中的最佳添加量为2%~3%。

3.2 M加入HVI150润滑油基础油中的性能评定

表2给出了HVI150(韩国双龙)基础油的润滑性能以及将添加剂M按照不同比例加入HVI150润滑油基础油中,PB值随添加量的增加而变大,磨斑直径随添加量的增加而变小的试验情况。

从图3可以看出,添加少量的M对HVI150油的极压性能有很明显的改善。

添加量为1.5%时的PB值(1079 N)比未添加M时的PB值(539 N)提高了一倍,再一次充分显示了M添加剂的极压性能。

从图4的三条曲线可以看出,添加少量的M对HVI150油的抗磨性能有很大的改善。

在相同载荷、相同时间的作用下,磨斑直径随添加剂浓度的增加(从0%到1%)有明显的下降趋势。

在添加量较小的情况下(0.5%)磨斑直径就有较大的变化,凸现了M添加剂的极压抗磨性能。

添加量从1%到4%,曲线趋于平缓。

由图3和图4的曲线变化可知,在HVI150油中加入0.5%~1%的添加剂M就可以有效改善油品的极压抗磨性。

3.3 M加入CC40柴油机油中的性能评定

表3给出了添加剂M按照1%比例加入CC40柴油机油中,油品性能的变化情况。

其中100 ℃运动粘度按照GB/T 265测定,PB值按照GB/T 3142测定,酸值按照GB/T 264测定,腐蚀性按照GB/T 5096测定。

从表3可以看出,添加1%M入CC40柴油机油中,100 ℃运动粘度有少量提高,PB值可增大150%。

虽然加入添加剂后油品的酸值有所上升,但从油品腐蚀性的测定结果可以得知,加入M添加剂并不会影响油品的腐蚀性。

3.4 M加入GL-5重负荷车辆齿轮油中的性能评定

表4给出了添加剂M按照1%比例加入GL-5重负荷车辆齿轮油中,其各项性能与GL-5重负荷车辆齿轮油和美孚GX90车用齿轮油的数据对比。

由表4可以看出,GL-5齿轮油在测定载荷为1255 N时发生干摩擦,添加入1%M添加剂后立即改变了其极压抗磨性,且磨斑直径与相同条件下测定美孚GX90车用齿轮油的磨斑直径相当。

测定载荷为1491 N时,添加1%M的GL-5齿轮油其磨斑直径小于相同条件下测定美孚GX90车用齿轮油的磨斑直径。

由此证明了M添加剂优良的极压抗磨性能。

4 结论

自制M是一种良好的极压抗磨添加剂,添加少量的M可有效提高油品的极压抗磨性。

虽然加入添加剂后油品的酸值有所上升,但从油品腐蚀性的测定结果可以得知,加入M添加剂并不会影响油品对金属的腐蚀性。

在国产GL-5重负荷车辆齿轮油中加入少量的M可显著改善其高载荷下的极压抗磨性,其性能可达到国外同类产品水平。

有资料表明,有机钼化合物极压剂可在摩擦面分解形成含MoS2的反应膜,MoS2具有良好的层状结构,是优良的固体润滑剂,因此有机钼化合物具有良好的抗磨作用。

用X-射线光电子能谱(XPS)分析发现含S、P、Mo的有机化合物极压剂在摩擦表面形成的反应膜含MoS2、FePO4、MoO2、MoO3。

这些化合物都是固体润滑剂,有较低的剪切力,可有效地减少摩擦和磨损,提高金属的承载能力,防止金属烧结。

参考文献:

篇10:单片机通信性能探究专业论文

单片机通信性能探究专业论文

一、串行通信口的物理特性

对单片机的通信性能可以从通信接口性能和软件处理能两个方面进行考虑。通信接口性能主要表现在与通信有关的电路物理性能上;而软件处理性能则与单片机的指令系统和CPU性能直接有关,所以,软件处理性能可以用单片机的固件特性来表示。

单片机串行通信接口一般分为两种,一种是同步串行通信接口(SPI),另一种是异步串行通信接口(SCI)。SPI具有串行通信速度高的特点,但一般需要1条发送和1条接收串行数据通信线、1条通信目标选择线和1条同步时钟线,一共需要4条通信线(占用单片机的4个I/O引脚)。SOC虽然数据传输速度低于SPI,但一般只需要2条数据线和1条地线即可,也就是只需要3根通信线(占用单片机的3个引脚)。

SPI和SCI串行通信接口的基本电路结构如图1和图2所示。

从图中可以看到SPI和SCI的物理结构有很大差别:SPI的通信速率和信号接收正确率由时钟和接口物理特性决定;SCI的通信速率和信号接收正确率由物理接口和时钟分频率决定。

通信接口接收的是数字电平信号,因此,存在电平判别的问题。如果输入电路的物理特性对输入电平波形有影响,则会直接影响接收信号的正确性。因此,要求接收和发送电路的物理特性必须满足波形的要求。

通信息的物理特性还与通信介质和连接状态有关。图3是通信接口电路和驱动电路之间的待效电路图。

当数据传输速率远小于电路电压跟踪速度时,可认为每一位数据的电平保护足够长的时间。根据图3可以得到输出和输入信号的阶段响应:

u=U(1-e-at)(1)

式中,u是数字信号高电平,a=1/[R(C1+C2)]是上升时间常数。图4是数字信号受到分布参数影响后的波形。

根据式(1)可知,在5V电源电压条件下,通信信号电平幅度上升到判别电压幅度(TTL高电平或CMOS高电平)所需时间是T=-R(C1+C2)ln0.46(对TTL电路)或T=-R(C1+C2)ln0.72(对CMOS电路)。如果信号的波特率为fb,为确保正确接收,信号上升时间应当为信号脉冲宽度的1/4~1/10。

由此,当数字信号为TTL电平时,要求单片机接口电路的分布参数范围是

当数字系统为CMOS电平时,要求单片机接口电路的分布参数范围是

如果单片机的物理分布参数已经确定,则式(2)和式(3)就是最高通信速率的限制条件。

通过以上分析可以看出,单片机通信接口的物理特性对通信性能直接影响,主要反映在接口电路分布参数对数字信号波形的影响,进而引起接口电平判别失误。

二、单片机串行通信接口的固件特性

所谓单片机串行通信接口的固件特性,是指单片机串行通信接口的控制和支持硬件在串行通信时所具有技术特性。固件特性包括两个方面问题,一个方面是软件行为对硬件的要求条件,另一个是硬件电路所能提供的结构和功能特性。

1.单片机通信接口功能的控制方式

单片机串行通信接口功能的控制是在单片机内部硬件结构支持下的软件操作。单片机是面向寄存器的工作方式,因此,对于通信接口的控制是通过一系列的寄存器操作实现的。基本控制步骤如下:

(1)设置必要参数(如通信速率、时钟源、终端方式等);

(2)设置数据结构(对于异步通信口);

(3)通过向发送寄存器写入数据,启动发送/接收——读取数据。

每一次通信(发送一个字节)都需要重复最后一个步骤。

由此可知,单片机串行通信接口寄存器的操作会直接影响通信接口的功能和性能。由于单片机的每一步骤操作都是执行1条指令,所以,单片机串行通信的真正发送时间,是向发送寄存器写数据指令结束的时刻。

2.单片机串行通信接口基本固件特性

单片机串行通信接口一般包括发送数据、接收数据、发送时钟、接收时钟、线路监测、碰撞处理、波特率设置、帧结构设备等。这些固件的特性有一个共同的特点,就是全部以寄存器为操作对象,并在每一个操作指令结束时执行寄存器操作,通过寄存器的输出电路实现相应的功能。由此可知,寄存器操作的特性,就是单片机串行通信接口固件的特性。

(1)次序固定的固件特性。单片机串行以通信接口操作中,必须先进行相应的设置,才能实施通信。这种固定的次序是单片机串行通信接口的重要固件特性,如果忽略了这种次序特性,必然会导致通信失败。

(2)协议相关的固件特性。通信协议是有效利用单片机串行通信接口的基本保证之一。如果在单片机的通信协议执行过程中出现问题,则通信功能就会丧失。

(3)隐含协调性。所谓隐含协调性指隐含在通信指令集中的协议规定,如发送方与接收方的.等待协议规定等。

由此,可以把单片机的固件特性用3个不同集合之交表示:设有通信接口的操作次序集合A、相关协议集合B和隐含规约集合C。A中的每一个元素都是一种正确的通信接口操作次序;B中每一个元素都是一种体现相关协议的通信接口操作要求;C中每一个元素都是一种隐含规约,则符合要求的通信接口控制固件必然是三者之交:

Y=A∩B∩C(4)

由此可知,要检查单片机串行通信接口的基本固件特性,可以使用式(2)进行判别;如果不能满足式(2),就表明单片机串行通信接口的固件特性有问题,会引起通信失效。

三、单片机通信性能分析

上述对单片机串行通信接口的物理特性和因件特性的分析,提供了单片机通信性能分析的基础。单片机通信性能分析包括比特吞吐特性分析、有效性分析和数据安全性分析。

1.比特吞吐特性分析

比特吞吐特性,是指单片机执行通信任务时单位时间内发送和接收的比特数目。比特吞吐特性不能用串行特性的波特率代替。比特吞特性不仅与波特率有关,更与单片机的固件特性有关。不同的通信协议会引起不同的通信操作,形成不同的操作固件。这种固件操作的有效性才是决定比特吞吐特性的关键。

在处理一组数据时,设通信协议处理数据的时间为tp,串行通信发送数据的时间为tc,则总的通信时间为t=tp+tc,因此,串行通信接口的比特吞吐特性可用如下函数表示:

ξ=fctc/(tp+tc)(5)

式中,ξ叫做比特吞吐系数,fc是固件设备的串行通信波特率。可见,在fc固定的条件下,要提高比特吞吐特性,就必须尽量减少tp+tc并增加tc。在tp=0这种极端情况下,比特吞吐系数才能等于通信波特率。

利用比特吞吐系数可以方便地检查单片机的串行通信能力能否满足应用系统的要求。例如,应用系统要求每秒钟内传输10个字节数据,相当于要求每秒钟的比特吞吐系数为80K。这里K是数据帧格式有效系数:异步串行通信中K>1;同步串行通信中K=1。根据这个要求,可以对应用系统所设计的软件结构进行核实,如果不能满足,则说明应用系统不能满足对通信的要求,必须进行调整。

2.有效性分析

所谓有效性,是指对包括通信协议在内的整个通信过程的有效性。设单片机应用系统发送和接收的控制信息数据是随机函数y=P(x),其中x代表单位时间内的数据传输量。Y的数据期望是:

σ=E[y]=E[P(x)](6)

σ叫做单片机串行通信系统的数据传输有效性系数。显然,在满足应用系统功能的前提下,σ的值小,说明数据传输的有效性高;反之,系统数据传输量大,说明系数控制信息的有效性差。必须注意,这里只考虑控制信息,并不包括必要的数据采集。

有效性分析就是要根据系数数据传输的随机分布,估计系统数据的有效性。可以直接利用有效性系数作为检验的标准。

此外,数据识别率也是衡量单片机通信效果和应用系统固件特性的一种重要参数。

数据识别率是指对接收到的数据语义理解的速度。设单片机接收到能代表完整意义的X个字节所需要的时间是tx,语义理解(翻译和判别)需要的时间为tY,则数据识别率为

η=X/(tx+ty)(7)

数据识别率表示了单位时间内单片机通信的效果,η值越大,表明单片机的整体固件特性越好,通信效率越高。

3.数据完全性

数据安全性不仅与系统的串行通信物理特征有关,更主要的是与应用系统通信的固件特性有关,尤其是通信协议中的应用层,直接关系系统的数据安全。

数据安全性可以用通信稳定性和数据识别率表示。

通信稳定性与通信线路和物理接口的侵入和干扰状态有关。对于单片机通信系统来说,当多个单片机采用串行连接的方法连接在1条总线上时,通信线路的侵入状态由通信协议直接确定。如使用令牌通信方式时,基本上没有侵入状态;但如果用客户/服务器方式,侵入状态将随线路上单片机数量的增加而恶化。这是比较复杂的通信系统行为特性分析问题,本文不再分析。

结论

本文对单片机通信接口的物理特性和固件特性进行了分析。指出了确定物理接口电路分布参数的分析方法,并导出了在不考虑传输线电感(PCB板)条件下电路分布参数与保证通信可靠条件之间的关系计算公式。这些计算表明,接口电路的分布参数是限制通信速度的主要因素之一。

通信接口控制的固件特性对单片机通信性能有重要影响。通信接口控制的固件特性需要用通信接口操作次序集合A、相关协议集合B和隐含规约集合C的交集进行检查。选择一组合适的固件结构组合,以保证通信系统通信接口控制性能固件的正确性。

对单片机通信性能评价时,可以使用本文提出的单片机通信性能分析参数。这些参数是比特吞吐系数ξ、数据传输有效性系数σ和数据识别率η。利用这些参数,可以定量地对单片机通信特性进行分析,同时也中以利用这些参数进行单片机的选择和应用系统设计。

必须指出,单片机通信系统的安全特性也是一个重要的应用基础,限于篇幅本文不再讨论。

篇11:热传导性能试验管理的论文

热传导性能试验管理的论文

摘要:在空间机械制冷系统中,面对大规模焦平面探测器的使用,为了达到探测器温度均匀性的要求、实现大冷量的有效传输,并减小制冷机的振动可能对探测器的影响,该文讲述了专用的冷链研制,并设计了专用的试验设备,进行了大量的试验,并对试验数据进行了处理,结果表明,该冷链的研制达到了设计的要求,能够实现其研制目的。

关键词:空间制冷冷链热导率

引言

随着空间红外探测技术的发展,空间制冷技术也得到了高速的发展,已出现了多种制冷方式,如辐射制冷、机械制冷、复合制冷等,而机械制冷中又有斯特林制冷、脉管制冷等。其结构形式则是多种多样,如辐射制冷器中就有W型、L型、G型、V型、O型等,而机械制冷的结构形式则更是多种多样,很不规则,针对每一不同的探测器及冷箱结构,就会有不同的制冷结构形式。

目前,随着空间红外探测器由单元、多元,发展到大规模焦平面,对空间制冷技术也提出了更高的要求。由于焦平面探测器探测元数多,导致其长度或面积很大,而其温度均匀性必须被控制在很小范围内,因此不能简单的采用制冷机冷头与探测器冷平台直接联接的方式,必须对其进行多点制冷,同时涉及到对制冷机冷量的有效传输,而探测器对制冷机的振动也更加敏感,必须尽可能减小制冷机的振动对探测器的影响,因此,需要设计专用的冷链来实现以上两个目的。

1冷链的研制情况

在空间应用领域,冷链的研制与其实用性是密切相关的,因此,国内参与研制的单位并不多。我们的研制也是以具体的型号任务研制为背景的,具有很强的针对性,但其研制工艺具有普遍的意义,可为将来大规模焦平面探测器及大冷量制冷机的大量应用积累技术储备。

1.1冷链材料的选择

冷链的研制目的之一是要在低温下实现高效传热,因此,其材料必须具备良好的低温热导率。图1所示为不同材料间热导率与温度间的关系。由于焦平面探测器的工作温度大多在100K左右,从图中可以看出,在此温度范围内,钻石的热导率是最高的,其次是纯铜,然后是纯铝等。由于我们研制的冷链还必须起到隔振的作用,因此,采用钻石不能满足要求,且价格昂贵。而高纯铜则不同,经过退火处理的铜片或铜丝具有很好的柔性,且低温热导率比铝好,因此,我们选用高纯铜作为研制冷链的材料。

图1不同材料间热导率与温度间的关系

1.2冷链的研制

以高纯铜为材料来研制冷链,其原料的主要结构形式可有两种考虑,即铜丝和铜片。

以往的研究表明,以铜丝作为材料来研制冷链,其头部的固定将会非常困难,而为了达到很好的传热效果,以及从冷链的可靠性上考虑,需将铜丝捆绑在一起,这时会发现,冷链将变得很硬,从而失去我们所需要的柔性。因此,我们选择铜片作为研制冷链的原料。

图2所示为我们研制的冷链样品的实物照片。在研制过程中,我们选择了厚度为0.1mm,经过退火处理的高纯铜片为原料,根据高纯铜的相关物性作了初步计算,以确定铜片的相关尺寸,接下来将铜片切割成我们所需要的尺寸,然后采用特殊的焊接工艺将铜片两端焊接在一起,最后在焊接好的两端打孔,用以固定冷链。

2冷链的试验

样品冷链研制完成后,其最重要的性能就是它在低温下的热传导性能,即冷链的低温热导率。为此,我们设计了专用的液氮杜瓦,并进行了充分的试验,获得了大量的数据。

2.1冷链试验用液氮杜瓦的设计

液氮杜瓦基本结构如图3所示,主要由内胆和外壳组成。试验时,中间利用分子泵机组抽真空,使其保持较高真空状态;为了防止液氮的过度蒸发,在杜瓦内胆上包有多层绝热层,从而大大减小液氮杜瓦内胆与外壳之间的辐射换热。

冷链一端安装在杜瓦内胆的底部,而另一端悬空,上面装有两只铂电阻和一只加热片,其电极引线通过液氮杜瓦外壳上的密封插座引出。

2.2冷链的试验

冷链安装在试验液氮杜瓦内,并连接好测温铂电阻及加热片引线,同时在杜瓦外部连接两只万用表来测量铂电阻的阻值变化,另外串接一台稳压电源和一只万用表,用以实现对加热片加热,然后便可开始试验。

测量冷链低温热导率的试验过程大致可分为三个阶段:

第一阶段为杜瓦抽真空阶段。利用与杜瓦抽气口相连的分子泵抽气机组,使杜瓦内真空度达到1×10-4Pa以下后,便可进行第二阶段的工作。

第二阶段为降温阶段。在杜瓦内加入液氮,同时记录铂电阻的阻值变化情况。待铂电阻的阻值稳定后,便可进行第三阶段工作。

第三阶段为加热阶段。利用稳压源和万用表,向加热片通入电流,使加热片获得恒定的加热功率,同时记录铂电阻的电阻变化情况,待稳定后便可停止加热。

为了获得更可靠的结果,可改变加热片的加热功率,以获得多组冷链的传热数据,从而为数据处理提供足够的资源。

3试验数据的处理

在试验过程中,冷链的传热性能通过安装在其上的两个铂电阻和一个加热片来反映。铂电阻的阻值通过高精度万用表测得,然后与铂电阻的标定值进行比较,从而得出任意时刻准确的温度值。加热片的加热功率则通过恒流源和高精度万用表来控制,利用测得的加热片的电阻值,以及万用表测得的电流值,由公式

(1)

准确计算得出。

图4所示为其中一次试验过程中记录的冷链两端的温度变化情况,以及加热后的温度变化情况。图中,曲线B和曲线C所示分别为铂电阻4和铂电阻7所测得的降温曲线,曲线D和曲线E分别为铂电阻4和铂电阻7所测得的在加热后的温度变化曲线,而我们最关心的则是在稳定后的'温度值。

试验过程中,由冷链本身造成的冷量损失主要由三部分组成:固体导热、表面辐射传热和残余气体导热。而试验本身并未测出该部分冷损值,暂且以来表示。在液氮杜瓦的温度、内部压强保持不变的情况下,冷链的表面辐射传热和残余气体导热将保持不变,而不会对试验数据的处理造成影响,由此,将全部看作是由于固体导热而造成的冷量损失,当加热片加热量为零时,由固体传导漏热公式得

(2)

式中:—冷链的低温热导率;

—冷链传热方向上的横截面积;

,—铂电阻4和7测得的稳定温度值;

—冷链的有效长度。

此时,公式中和均为未知量,因此无法计算出各自的值,而则为我们需要的量。

在冷链的加热片上通上几十毫安的微小电流,施加功率为的加热,稳定后可测得此时铂电阻的电阻值,从而得出冷链两端的温度值,分别表示为和。由于,与,之间的相对变化量很小,由此引起的的变化量就非常小,因此,可看成是一定值,同时忽略此时的变化量,由此可得

(3)

由公式(2)和(3)便可计算出此时冷链的低温热导率。

在试验过程中,通过改变加热片的加热功率,得出了多组稳定的温度值,后以加热功率最接近的两组测量值组成一组,代入公式组成方程组,解出多个值,对各值取平均,以表示,便可近似看作该温度点附近的热导率。

从试验结果来看,冷链在我们需要的温度范围内的低温热导率已接近高纯铜本身的值,因此,该冷链的研制是成功的,可以满足实际应用的要求。

4结论

经过一段时间的工作,我们研制出了样品冷链,并对其进行了充分的试验,获得了所研制的冷链的低温传热性能。数据表明,其传热性能达到了设计时提出的要求,是可以满足应用需要的。

在冷链的研制过程中,我们总结出了一套完整的研制工艺,并可根据具体的要求,在满足传热性能的条件下,调节冷链的相关参数,从而实现对冷链柔性的调节,研制出满足不同需要的冷链,为今后的工作打下了坚实的基础。

参考文献

[1]刘晓华.空间机械制冷机与红外系统耦合技术的研究.博士学位论文,

[2]杨世铭.传热学.高等教育出版社,1987

篇12:谈汽车安全性能检测论文

谈汽车安全性能检测论文

摘 要:随着汽车业的发展,汽车保有量迅猛增长。现代科学技术的发展,使车辆结构复杂化,也使汽车安全性能的检测越来越重要。本文在对汽车安全性及检测重要性分析的基础上,探讨了发挥汽车安全性能检测站的作用以及结合计算机技术研发汽车安全性能检测线的问题。

推荐期刊:《教育现代化(电子版)》

随着经济的发展以及科学技术的进步,现代汽车技术朝着安全、环保和技能的方向发展。其中最重要的影响人的生命财产安全的就是汽车安全。汽车安全行驶问题是社会生活中一个日渐突出的问题,对汽车安全性能进行定期检测成为保证交通安全的必要手段。因此,对汽车安全性能检测技术的研究和探讨,具有重要的现实意义。

1、汽车安全性能检测的重要性

汽车检测技术是从汽车维修技术衍生出来,由汽车维修伴随着汽车技术的发展而发展的。在早期的汽车维修过程中,主要是通过有经验的维修人员发现汽车故障并作有针对性的修理。是有经验的专业人员通过眼看、耳听、手摸的方式进行。科学技术的发展进步,开始运用各种先进的仪器设备、安全、迅速、准确地对汽车进行不解体检测。汽车安全性能检测就是指在不解体时,对影响汽车安全性能方面的项目进行检查与测试的技术。包括:前照灯、制动性能、转向轮测滑量以及车速表。

汽车在运行过程中各零部件受到力、热以及摩擦、磨损等各类物理作业,其运行状态不断变化。而且随着科学技术的不断发展,汽车结构日益复杂,零部件越来越精密,电子控制技术和液压控制技术在汽车上的应用不断增多,单纯凭经验进行汽车维修已不能满足现代汽车技术要求。在运行过程中一旦发生故障,往往会导致严重的后果。这就要求我们在事故发生之前能够查清并消除故障隐患。汽车与现代人的生活关系越来越密切,它的安全性能与人的生命息息相关,对汽车的诊断及维护就显得更加重要以及必要。能够及时在车辆运行状态下判断并消除隐患,不仅可以保障人身、生命及财产安全,还可以使车辆更好、更安全、更可靠的运行,减少了维修的费用获得更大的.经济利益。

随着计算机技术的发展,现代的汽车检测技术水平也有很大的提高。在一些发达国家,现在已基本实现汽车检测、诊断和控制的自动化、数据采集处理自动化、检测结果直接显示、打印等现代检测技术,广泛使用如汽车制动检测仪、发动机分析仪、发动机诊断仪、全自动前照灯检测仪、电脑四轮定位仪等检测设备,有的还具有先进的全自动功能。

2、发挥汽车安全性能检测站的作用

为保障交通安全,加强车辆管理,公安部规定汽车必须经过检测站用仪器进行科学检测,而这种检测每台车每年至少必需进行一次。随着机动车数量的增加,许多城市、地区甚至县都在兴建检测站。安全性能检测站是对机动车辆的安全性能进行检测的检测站。它所执行的标准是《机动车运行安全技术条件》 (GB7258—1997),公路交通监理部门使用安全性能检测站对机动车辆进行检测,并依据国家标准GB7258—1997来判定机动车是否符合上路行驶的技术条件。

安全性能检测站对检测结果往往只给出“合格”和“不合格”两种检测结果,而不作故障诊断分析和质量的优劣比较。它是交通监理部门的执法工具,交通监理部门将依据车辆检测结果,发放合格证,准许车辆在有效期内上路行驶。

初次检验,对新申领号牌的各类汽车进行安全技术检验。还有:

(1)定期检验,对在用的各类汽车定期进行安全技术性能检验。

(2)临时检验,对需要异地和临时移动的汽车,以及对在用的各类汽车抽检和在道路检查中需要检验的汽车进行检验。

(3)特殊检验,对肇事车辆、改装车辆、报废车辆和特殊用车进行的检验。

3、研发汽车安全性能检测线

系统设计检测标准符合《GB7258-20xx机动车运行安全技术条件》、《GB21861-20xx机动车安全检测项目和方法》、符合《汽车工业企业整车出厂质量保证检测线管理办法》和交通部相关标准及规定。汽车安全性能检测线主要是对汽车的安全性能,主要是制动、轴重、侧滑、速度表、灯光、废气、烟度、声级等进行检测的各种智能化单台设备,和将这些设备通过计算机联网,在计算机的统一指挥下对机动车的安全性能进行流水线式检测的自动化检测系统。检测线有三种类型:

(1)多微机分布式全线联网的全自动检测线;

(2)单微机全线联网的半自动检测线;

(3)单微机部分联网的检测线。系统具有全自动完成信号采集、数据处理、管理,数据显示、存储及检测报表打印功能。检测流程如下:

首先操作员将被检车辆信息录入到登录计算机,登录计算机将车辆信息发送到主控计算机;引车员将被检车辆驶入检测车间;主控计算机根据此车辆信息的具体情况,将检测要求发送到每一工位机。

第一工位为烟度、车速表(自由滚)二个项目的检测。第一工位机接到主控计算机的信息后,在大点阵显示屏上显示出检测指令并进入前轮定位检测状态。点阵显示屏会自动显示此车辆的检测指令,进行烟度检测,此项目检测结束后,引车员则按照点阵屏所显示的指令开始检测车速表的校验,检测完成后,汽车进入下一工位检测,第一工位等待接受下一车辆的检测。

第二工位为称重、制动力、踏板力检测。汽在第三工位计算机接到主控计算机的检测指令后,在点阵显示屏上显示出检测指令并开始检测。对于二轴标准车辆,检测的顺序为前制动、后制动、驻车三个项目及ABS检测,计算机可根据检测的数据进行计算,并将计算结果与国标进行比较,得出合格与否的结论。

第三工位为灯光、声级、侧滑检测。在第三工位检测结束后,第三工位计算机接到主控计算机的检测指令,显示屏会自动显示本车辆的检测指令,第三工位的检测顺序为灯光、声级、侧滑。全自动灯光仪对左、右前照灯进行自动检测。灯光仪检测结束后,进行声级检测、侧滑检测,侧滑检测为动态检测,车辆以5km/h 的速度驶过检测台便可完成检测任务。

第三工位检测结束后该车辆的在线检测项目内容全部完成,打印出检测报告。此时,这一车辆的全部检测项目便告完成。对于检测不合格项目,经维修调整后,再进入检测线,对不合格项目进行复检。

总之,在车辆技术保障中,汽车安全性能检测是一个重要的环节。

参考文献:

[1]周天佑.汽车检测技术的发展方向[J].汽车维护与修理,20xx(06).

[2]肖洪涛.汽车安全性能检测系统的研究[D].吉林大学,20xx(05).

[3]王小琴.影响汽车制动性能检测的因素[J].科技经济市场,20xx(07).

[4]杨建.汽车安全性能检测及管理系统软件开发[D].西安电子科技大学,20xx(02).

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