航空航天电源技术精选(十四篇)

序言：作为思想的载体和知识的探索者，写作是一种独特的艺术，我们为您准备了不同风格的14篇航空航天电源技术，期待它们能激发您的灵感。

篇1

【关键词】电子机柜；布线板；线束

1.概述

随着我国航空航天事业的快速发展，电子设备内部各功能模块之间需要相互通信，所敷设的电缆（线扎）电压不同、电流不同、频率不同，这些电缆的相互位置，以及走向都将对设备整体的电磁兼容性能产生影响。所以，必须对电缆进行合理的分类布局，使之更适合于机载机柜的布线要求。

2.当前机载电子设备布线分析

我所常用的机载电子设备中的电子电路装配设计，通常只有一份接线图和接线表，不能体现电子设备电缆和线扎的电气性能和机械特征。接线图和接线表在生产操作人员布线过程中容易出现一些情况：

（1）没有明确电路图中的电缆是由哪些导线组成的，没有对电缆进行交流电缆、直流电缆、数字信号电缆、模拟信号电缆、高频电缆和高压电缆等进行分类。

（2）没有明确电子设备中电缆布线的空间位置，也没有对电缆之间容易出现信号干扰等问题进行明确注明。

由于这些传统的设计缺陷，因此机载电路布线过程中没有明确的电气设计，根本不可能进行电缆布线设计。此外机载设备较小，集成度高，控制机柜和驱动机柜合而为一，趋于采用标准的一体化控制机柜。这种控制机柜通常采用抽屉推拉的结构，如图1所示。机载方舱空间有限，各机柜并列紧密排在一起，背靠机体，侧面、后面被封死，装配、维修困难。机载方舱机柜由于机体空间而限制了机柜的数量，机体高度的限制又使得机柜高度变低，为了不减少控制单元的功能数量，只有加长抽屉的长度，而抽屉容量的增大，使得机柜的纵深加长。如图1所示，H尺寸变小，L尺寸变大。机柜数量的压缩使得单个机柜的电器单元容量增加，电器之间的互联性增多，导线数量随之加大；抽屉长度的加长，使得抽屉后面的线束随之加长，线束过长给抽屉的推拉增加了不小的困难。

3.机载电子设备布线改进

从以上两种布线上所需的硬件分析，我们可以看出由于电缆和线扎是属于机械电气类的产品，在处理设计问题时，必须兼有电气技术与机械技术两个专业的特点。电缆布线设计需要将电气技术、机械技术、制造技术的有关内容结合起来，综合考虑。

3.1 改进机柜走线

针对机载装备系统中方舱空间窄小、机柜结构复杂、导线数量较多的具体情况，克服传统走线的缺点，从工艺角度考虑设计了一种新的机柜走线方案。

(1)增大机柜抽屉之间的空间，用于布线抽屉面板尺寸不动，抽屉高度缩小，抽屉底板向上抬高30mm，与抽屉上部原有10mm高度合在一起，在两抽屉之间留出40mm的空间，用于布线。

(2)去掉跟线装置，加装布线板去掉抽屉后面的跟线装置，改变走线路径，在抽屉之间留出的布线空间内加装金属布线板；在布线板上走线、布线。图2。

3.2 布线设计优点

(1)布线板上线束固定有依托，不会随飞机的起飞、降落、颠簸、振动、加速、制动而晃荡，始终不受力，插头也不受力，保证整机设备的电气性能。

(2)可满足电气方面的要求。每个抽屉内有强、弱信号控制线，有电源线、有大电流线，信号线与电源线可从机柜两侧分开分别走线，在布线板上可分开一定距离布线，避免电源线干扰信号线。而跟线架是无法满足这一电气要求的。

(3)抽屉后面的线束不需要留过多的余量，缩短了导线长度，降低了信号损耗，节约了线材，且不会再有线束下垂、绞缠的现象。

(4)各抽屉之间线束互不影响，彻底分离，上面抽屉的线束不会影响下面抽屉。

(5)布线板上各插头线束各自分开，条理分明，不会绞在一起，装卸抽屉，人为操作都在机柜前面，能看见，易操作，各插头、插座不易插乱，减少人为误插。

(6)布线板上开有许多长条孔，可用于固定线束，同时利于机柜通风，并减轻重量。

3.3 布线过程应注意的问题

(1)金属布线板一定要把毛刺打磨掉，并对所有棱边打磨，避免毛刺、棱边划伤导线。

(2)线束拐弯不能打死弯，弯曲半径要比线束直径大两倍以上。

(3)插头线束较多可编成辫子形状，以减轻线束弯曲张力。

4.结语

新的机载电子设备机柜布线方法解决了机柜传统的布线弊端，有效地改善了机柜电气设备的电气性能，使之更适合机载机柜的布线要求。同时也使机柜的走线从外观上条理清晰，整齐美观，便于装联、调试和日后的维护、维修。

参考文献

[1]龚维蒸.无线电设备结构设计与工艺[M].天津:天津科学技术出版社,1983.

[2]吴汉森.电子设备结构与工艺[M].北京:北京理工大学出版社,1995.

篇2

1.完善实验教学体系，建立多层次实验平台

为了实现培养学生实验能力、实践能力和创新能力的目标，我校电气工程与自动化国家级实验示范中心经过多年的发展和建设，不断积累经验，提出了“三层次、六类别”实践教学体系1,培养学生实践能力“以基本实验技能为基础，以独立设计能力为中心，以研究创新能力为目标”。实验教学由基本型、提高型和研究创新型实验组成。第一层次为基本型实验，由各课程的实验课或单独设立的实验课组成，每门实验课包含若干基本和选做实验。第二层次为提高型实验，包含课程设计、实习及综合设计实验。第三层次为研究创新型，学生根据自己的爱好进入实验中心的各开放实验室、创新实验室、学生科研实践基地，研究自己拟定的课题和学生创新基金项目，或参加教师的科研项目。在三个层次中，基本型教学实验约占55%,提高型实验占35%,研究创新型实验占10%。

根据“三层次、六类别”实践教学总体建设思路，电气工程与自动化中心建立并完善了实验教学体系。

1.1 基本型实验

基本型实验与课堂理论教学同步进行，基本型实验教学注重实验基础技能培养，主要包括基础性原理知识与验证性实验。

以“电力电子技术”基本型实验为例，坚持外购与自制相结合，自主研制并生产实验设备，改善实验条件，充分体现我校电力电子技术专业教学特色和先进性。实验设备的基础平台选用方圆公司的通用平台，实验挂箱为我校自主开发，这些挂箱观测点多、实验内容丰富，既可以进行器件实验、又可以进行电路实验;既可以进行电路开环实验、也可以进行电路闭环工作特性的测试。通过自行研制、开发、生产实验教学仪器，一方面可满足实验教学的需要，及时更新实验内容，同时也为学生的第二课堂提供了丰富的课题。在自制仪器的研制过程中，我们积极吸收优秀本科生参加，让他们在教师指导下直接参与收集资料、方案论证、电路设计及制作调试的全过程，实验教学成效反馈证明了这种方式非常有利于锻炼和培养学生的科研能力和协作精神。

1.2 提高型实验

在基本型实验的基础上，给学生提供了更高层次的综合性、开放性实验。提高型实验教学注重独立设计能力的培养，打破了传统实验教学思维方式，按照课程群的类别设置综合设计型实验。包括电力电子与电力传动开放性实验、电机开放性实验、飞行控制实验、过程控制实验等。提高型实验注重学生的研究创新能力培养。实验室实行开放式教学，学生可以申请实验器材，自行设计实验，进行研究型实验。

以电力电子与电力传动开放实验室为例，采用积木式结构的实验平台，可以开放至底层元件级别，灵活性好，可扩展能力强。学生既可以选用基本模块单元完成一些基本型实验项目，也可以自行设计电路。本实验可以不针对具体课程，综合应用“电力电子技术’、“电机学’、“自动控制原理’、“现代调速技术”、“开关电源技术”等课程的知识。结合教师科研课题和学科发展前沿“二次开发”部分核心部件，可将最新的科研成果及时转化为教学实验。从而增加了学生自己动手的机会，培养他们独立分析思考问题的能力。电机学课程设计是学生在完成电机学课程和课程实验的基础上开展的综合设计工作，学生完成电机参数计算、绕组设计分析、定子、转子设计分析等工作，主要培养学生的设计和分析能力。电机学实习是紧跟在电机学课程设计之后，学生设计好电机后，动手进行电机的加工和装配、测试工作。主要内容有拆解电机、拆解绕组、清理电机、绕制线圈、嵌装绕组、端部整形及绑扎、绕组绝缘强度测试、电机装配、电机运行、电机参数测试、合格电机验收，以及到企业参观。该课程设计可以有效促进教学与生产相结合，加强学生工程技术能力的训练和培养。

1.3 研究创新型实验

以航空航天应用、新能源发电等为核心，建立创新实验研究平台，提供学生创新实践的环境。利用创新实验室的条件，开展多种形式的科技创新制作活动，包括：创新实验室的开放项目；学生在学习过程中自己提出的创新项目；从教师的科研课题中分解出来的小课题;校大学生科技创新基金等。

航空航天应用是我校电气类学科研究的重要应用，为了让学生了解先进航空电气技术、提高实践创新能力，学校建有航空电源航空科技重点实验室和航空航天电源工程中心。该实验室由航空主电源发电系统、二次电能变换装置、配电系统及负载管理系统等实验创新平台构成。新能源发电技术是目前电力电子技术发展和研究热点之为了让学生了解学科前沿技术、提高学生的创新能力，学校投入大量资金建设了新能源发电技术创新实验室。该实验室由小型风力发电实验平台、太阳能发电实验平台和燃料电池发电实验平台构成。基于上述平台，学生可以进行创新性的发电机、电力电子功率变换等研究。

部分优秀学生通过参与老师的科研工作，通过对-个项目的“设计、加工、实验、分析”的全过程实践，可以系统学到专业知识和科研方法，提高科研工作能力、培养创新精神、积累创新方法。

通过“三层次、六类别”实践教学体系的细化，形成了电机、电力电子、自动控制3个实验教学课程群，共103个实验项目。包括：电机学（23个）、特种电机（4个）、电机与控制元件（18个）、电器原理及应用（4个）、电气测试技术（8个）、现代调速技术（8个）、电工学（2个）、电力电子技术（7个）、航空航天供电系统（4个）、自动控制原理（6个）、现代控制理论（7个）、控制系统工程（8个）、控制系统设计和实践（4个）。因篇幅限制，文中未列出实验中心详细的实验条目。

2.建立多层次实验教学队伍

针对示范中心多层次实践教学的需要，实验中心进一步加强了实践教学队伍建设。

基本型实验主要由年青教师和专职实验员联合授课，实验员侧重于具体操作的演示和讲解，年青老师侧重于实验结果分析和引申讨论，从而弥补了实验员单独指导的不足。

提高型实验由相关课程的资深教师负责，由实验老师配合，加强实验过程中的指导，通过手把手教学生，给予必要的过程辅导，解答学生疑惑以及对实验过程中出现的现象进行深入讨论，启发学生进行探究性实验，并掌握从现象中进一步挖掘更深层次的研究性问题的方法。

创新型实验主要由教授和部分副教授指导，通过创新论坛、创新示范区，以及每周创新研讨例会等形式加强对学生的指导，启发学生创新思维。

通过多层次实践教学师资队伍的建设，避免了过去的实验员单一带学生做实验的弊端，极大的提高了实践教学效果，培养了大量富有创新精神的高质量人才，在全国电子竞赛、数模竞赛、挑战杯、以及全球IEEE未来能源竞赛中多次获奖。

3.结语

篇3

关键字： DC/DC变换器； 有限元法； 热设计； 热分析

中图分类号： TN911?34 文献标识码： A 文章编号： 1004?373X（2013）18?0035?04

根据相关统计表明，在所有实效的电子设备中，其中由温度过高导致实效的比例占到了55%，在电子设备使用过程中，过热引起的损坏是最主要的故障形式[1]。随着温度的升高，电子设备的失效率也会不断提高，有的元器件失效率甚至会随着温度提高10 ℃就提升一倍，所以被人们称为十度法则[2]。针对电子设备的温度加以设计，从而有效控制其热损坏故障是提高电子设备使用稳定性的重要途径。尤其是对于航天电子系统而言，要求极高的稳定性，因此必须进行热控制。随着人们对电子设备热控制的日益重视，热设计在电子设备整体设计中的地位也越来越重要。通过对电子设备进行可靠的热分析能够降低设计成本，提高产品的稳定性，并极大的缩短电子产品的设计周期。

1 热分析基本理论

2 热源分布及其损耗分析

2.1 功率器件的损耗

通常来看，功率器件的损耗主要有开关、导通及栅极驱动损耗。在表征功率器件中，热阻和结温是主要的热能力参数。要想确保功率器件的稳定运行，增强器件的可靠性能，就应该确保其半导体组件工作于额定结温条件下。

半导体组件的额定最高结温大小是由器件的芯片、封装等材料决定的。热阻是表达功率器件散热能力的主要指标。通常情况下，热阻越大则表示其散热能力越差。热阻可以分为两个部分，即内热阻和外热阻。内热组是功率器件本身的热阻；外热阻是与管壳封装形式相关的。一般外热阻与管壳的表面积成反比。在对功率器件的热控制进行设计过程中，主要分为以下几个设计环节：内部芯片热设计、封装、管壳及实用热设计。设计人员在设计中，主要是针对器件进行实用热设计，通过对功率器件的热损耗进行计算，从而设定科学的散热布局和电路布局，以有效的增强功率器件的散热，确保器件能够安全稳定的运行。

2.2 变压器及电感的损耗

众所周知，变压器和电感结构大致是一样的，本文中主要针对电感损耗进行研究。

一般情况下，电感损耗主要来自磁芯损耗，也就是铁损；还有就是来自电感绕组的损耗，也就是铜损。开关电源中的高频交流电，会产生电流的趋肤效应，随着电感绕组频率的增加，其电阻也会逐渐增大[5]。所以，在对铜损耗进行计算时就会包含两个部分损耗，即直流电阻与交流电阻损害。要想切实提高变压器及电感的功率密度及热性能，以防止热失效，应对其封装技术、散热技术、热模型以及温度设计准则等热设计技术进行深入的研究。

3 印制板及关键元器件的散热设计

热设计的目的是控制电子设备内部所有电子元器件的温度，使其在设备所处的工作环境条件下不超过规定的最高允许温度。高温对大多数电子元器件将产生严重的影响，它会导致电子元器件的失效，进而引起整个设备的失效。重视航天电子产品的热设计工作，能够通过对电子产品的热设计，达到消除可靠患，提高产品可靠性的效果。

3.1 印制板的散热设计

印制板是电子设备中一个极其重要的组成部分，其热设计是否科学，对电路性能有着严重的影响，也是引发电子设备失效的重要因素之一。

首先，印制板的设计应该注意结构和布局的合理，以多层PCB板结构为最佳。采用散热印制板能够提升其导热能力，在多层结构印制板中间加入金属夹芯板，能够提高多层板到散热件的散热性能。采用较大的焊盘置于板上的接地安装孔，能够使表面以及安装螺栓的散热性能提高。最大限度增加金属化过孔来辅助散热。

3.2 关键元器件的散热设计

印制板上的元器件如何布置对于散热来说有很大的作用。应该最大限度地在PCB板上均匀分布功率器件，避免板上热点集中，确保板表面的温度性能均匀。在进行实用设计时，要想实现分布的均匀存在较大的困难，但一定要避免热量集中或某区域功率密度较高。对于功耗较高发热量较大的器件，采用有效的散热措施，通过有效的散热途径导出其热量，降低工作温度，进而满足温度降额要求。

对于放置在PCB板下方的功率元器件，可在机壳底板对应的位置增铣凸台，使发热器件与机壳间的距离减少到0.3 mm以内，在两者的接触面之间填充0.38 mm导热垫和导热硅脂，使热量以热传导方式导出。其散热路径示意图见图1。

4 ANSYS热仿真软件

ANSYS软件是建立在FEM基础之上的大型计算软件，其应用遍布国内外诸多领域的工程中。采用该软件计算出的结果相对可靠，图表更加简单。现阶段，该软件是应用最为广泛的工具软件，它能够针对不同领域的不同问题加以统计和分析，除了具备十分强大的结构分析功能之外，还能够为其他领域的计算提供专业的分析和计算方法[6]。

ANSYS的热分析是建立在能量守恒基础之上的热平衡方程，通过对各网格节点的温度分布进行计算和采用有限元法进行分析之后，推导出相关的物理参数。

5 实例分析

5.1 DC/DC变换器建模

DC/DC变换器采用六面体结构，外形尺寸为：130 mm×110 mm×3 mm。DC/DC变换器壳体材料为2A12硬铝合金，具有强度高、重量轻、导热好、加工性能好等优点。根据设计要求，考虑到主要发热元器件的散热问题，将这些器件均安装在电源底部和电源壳体侧壁，以便更好的散热。由于计算是针对模块建立计算物理模型，考虑到计算的可行性对模型进行一定的简化。建立计算物理模型时，做如下假设和简化：

（1）印制电路板认为正交同性材料，导热系数按等效导热系数计算；

（2）功率管衬底为长方体，芯片置于衬底上，两者间填充绝缘层；

（3）磁性件外形为圆筒形，内径为不计环氧树脂固封时的内径、外经为包括环氧树脂固封层厚的直径，高为安装高度；

（4）机架上圆弧过渡，半圆面认为是直角及平面。

5.2 仿真的主要参数

（1）环境参数：电路外部环境温度为20 ℃；热传递只考虑热传导。

（2）材料参数：该模块涉及的各部分材料参数如表1所示。

（3）功耗参数：本例DC/DC变换器产品的额定功率为50 W，根据估算效率为80%，计算得到热耗为12 W，现取其中5个元器件，其功耗值见表2。

5.3 热仿真结果与红外成像仪测试结果对比分析

使用ANSYS有限元分析软件，取热条件最恶劣的情况即功率器件工作，真空条件，忽略辐射。该DC/DC变换器产品工作达到稳态时温度分布云图见图3。图中可以清晰地看出，变压器的热量最高，温度为36.5 ℃。

红外摄像法是通过红外摄像机进行物体照片拍摄，进而分析照片，将各种红外辐射加以转换，通过光学信号表示出来，从而使人明确物体表面的温度分布和相关参数。采用热辐射原理进行温度的测量，不仅需要测量元件与介质的接触，不会对被测介质的温度场形成影响，而且具有较快的反应速度；但这种方法会受到物体表面的测量距离、发射频率及环境等因素的影响。

在本实验中采用的红外测试仪器IR913A型红外热成像仪。它是利用对物体表面微红外辐射强度的测量，间接地计算得到定量的温度分布值，并用彩色图像来表达稳态温度场的分布。红外测试实验的实测数据见表3。图4是在产品通电工作时拍摄得到的红外图像，拍摄时的环境温度为20 ℃。将红外测试结果与热仿真结果进行比较，见表4。

对比结果，得出测试结果与仿真结果的误差没有超过10%。这是由于在仿真建模的过程中，在此对相关参数进行了简单的处理，将其与热边界条件进行了近似处理，其准确度与实际参数必定会有所差异。但从整体上看，仿真结果具有一定的热设计意义，与相关要求相符。这也充分表明，采用建模的方式，能够近似的模拟出既定条件下的测试结果。尤其是在某些区域，不仅需要明确热点所在位置，而且必须明确其规模大小，这样，就能够使热仿真结果具有更强的参考意义。

6 结 论

为解决DC?DC变换器的热可靠性问题，本文结合实际例子，利用仿真软件，模拟了电路内部的温度场分布特性。仿真结果为电路的初期热设计或后期散热性能的进一步改善提供了依据，可为热设计提供指导，推动设计进程，提高工作效率。

参考文献

[1] 于慈远.计算机辅助电子设备热分析、热设计及热测量技术的研究[D].北京：北京航空航天大学，2000.

[2] 张祺，蒋和全.开关电源热仿真模型研究[J].微电子学，2010（6）：884?889.

[3] 余建祖，高红霞，谢永奇.电子设备热设计及分析技术[M].北京：北京航空航天大学出版社，2008.

[4] LOSTETTER A B，BARLOW F，ELSHABINI A. An overview to integrated power module design for high power electronics packaging [J]. Microelec Reliab， 2000， 40（3）： 106?379.

篇4

资源税改革对陕西煤炭企业的主要影响表现在：第一，资源税税负增加必然提高煤炭开采企业的生产成本，进而迫使高耗能、低效率的开采企业竞争力下降，直至退出市场。铜川、渭南等老矿区煤质较差，开采手段落后，成本高，销价低，历史包袱沉重，企业效益差。长期来看，煤炭资源税税负提高必然对关中地区的部分中小煤炭企业形成较大冲击，推进煤炭资源开采企业的市场退出和兼并重组，从而提高行业竞争力和可持续发展。第二，促使煤炭企业改变发展方式，提高资源的回采率和利用率，进而推动煤炭产业转型，促进整个行业的可持续发展。神华集团、陕西煤业集团等大型煤炭企业可率先通过研发和采用新型技术和先进设备，提高煤炭资源回采率，延长煤炭产业链，增加产品品种数量，进行多元化发展；同时大力采用洁净煤技术和发展煤化工产业，达到煤炭资源的节约化和减量化利用，降低对生态环境的破坏程度，形成低开采、高利用、低污染的新型生产模式，最终达到企业经济效益、社会效益和生态效益的“多赢”，实现企业和地区的全面、协调和可持续的发展。2、石油和天然气企业。陕西石油和天然气采掘企业有中石油长庆分公司和延长石油集团，在油气资源税税负提高而油气资源价格基本不变的情况下，必然增加企业的生产成本，压缩企业的获利空间，进而激励企业为降低生产成本而提高开采效率。因此，资源税改革对油气企业的影响表现在：第一，资源税税负增加挤压油气企业的利润空间，以此倒逼垄断企业通过改进工艺、提高开采效率，相应承担部分税改成本。石油天然气产业是资本、技术密集型产业。油气勘探开发、炼油化工产业的复杂性，使油气生产对科学技术及相应的装备、工具、手段等依赖性很强。依靠技术创新和技术进步可以大幅度地降低勘探开发成本和风险，大幅度地提高炼制和化工生产效率及产品附加价值。因此，资源税改革将促使陕西油气资源企业加大科技研究投入力度，不断提升自主开发和创新水平，引进和开发世界先进的油气勘探开采技术，从而增加石油天然气开采量和提升石油天然气资源探明率，增强陕西石油天然气开采业的竞争力。第二，资源税改革促进油气企业整合产业链，进而提高企业生产经营规模和盈利能力、抗风险能力等。陕西省油气资源企业，以延长石油集团为例，上游生产和投资规模突出，但中下游炼化加工业和销售规模偏小，纵向一体化程度相对较低。因此，陕西油气资源企业应当以资源税改革为契机，优化油气勘探开发、炼油和销售，化工等环节的结构，适度增加中游、下游规模，优化一体化产业结构，实现油气上中下游产业链一体化。第三，鼓励油气企业将清洁生产贯穿整个生产过程。油气产业是污染大户，其“三废”问题一直伴随产业发展。陕西油气产业应将清洁生产贯穿整个生产过程，加强环保管理，淘汰不符合环保要求的生产工艺，限制或制止生产有毒、污染重的油气产品，节约用能，减少污染物的排放，鼓励开发绿色产品，实现以最小的环境代价换取最大的经济效益，实现油气产业可持续发展。资源税税负提高对资源消耗企业的影响分析1、电力企业。电力开发依赖能源、资源的特性，决定了电力行业的发展要建立于资源能源的有效配置的基础上。从我国电源结构上看，火力发电占总发电量的80%左右。而我国煤炭消费的50%用于火力发电。全国电力生产与消费受电煤的产量、价格影响极大。因此，处于上游的煤炭资源企业，可以通过调高发电用煤（简称“电煤”）的价格，将增加的资源税额转嫁给下游的电力企业。

近期国家发展改革委为缓解煤电矛盾，提出在全国范围内对“电煤”实施临时价格干预措施，同时适当调整电力价格，试行阶梯电价制度。这是“煤电联动”政策、2011年限制合同电煤政策的延续。然而，这一“电煤”限价政策对市场交易“电煤”的约束基本无效。从2004年和2008年煤炭限价政策来看，供需才是决定煤炭价格的核心因素，现货煤价往往脱离政策目标。从资源税改革的长期取向来看，资源税税负提高必然对煤炭开采企业生产成本带来更大压力。作为下游行业的电力部门来讲，只有两种选择：一是提高管理效率、推广使用提高效能或节能的生产技术，淘汰落后，降低能耗，以增强自身消耗一次能源价格上涨的因素，来提高自己的市场竞争力；二是优化电源结构，加大核能、风能、生物能和太阳能等新能源的开发和利用，逐步实施以煤为主的多元化的清洁能源战略。此外，工业企业作为终端电力用户，将承担更多的煤炭上涨价格，促使工业部门的整体效率提高，部分高耗能、低效率企业将退出市场，这对于我国调整产业结构，走新型工业化道路无疑是有益的。2、煤化工企业。目前煤化工主要分为四大类：洁净煤技术、炼焦、煤制甲醇、多联产。陕西自2003年6月明确提出陕北能源化工基地建设坚持煤向电力转化、煤电向载电工业品转化、煤油气盐向化工产品转化的发展方向，至2010年陕北煤化工产业布局初步形成。统计数据显示：2010年焦炭产量达200万吨、兰炭产量1100万吨、电石产量105万吨、聚氨乙烯产量20万吨、化肥（合成氨）产量122万吨、煤制甲醇149万吨。资源税改革对陕西煤化工产业的影响表现在：第一，由于煤化工产品需求弹性较大且行业本身竞争性强，单个企业难以通过提价把资源税税负转嫁给消费者。在此情况下企业仍有两种选择：一是保持现有技术水平和对资源的刚性需求，通过加强经营管理包括降低其他要素成本（如工资）来自行消化税负，显然这种选择并不利于实现资源税改革的政策目标；二是通过自主创新，采用新技术、提高劳动生产率等方式对上游资源产品生产者转嫁的税负进行消化，以保证其利润水平。第二，资源税的改革取向是将水资源纳入征税范围。煤化工产业发展对水资源有很强的依赖性，陕北地区水资源相对匾乏，煤化工用水十分紧张。因此，政府应该积极投入资金并且联合企业共同出资建设节水改造工程。同时政府应该统筹各地水资源，进行合理分配，将水资源从周边较丰富地区调往较缺乏地区，或者将耗水量较大的产品生产企业建立在水资源较丰富地区，实现水资源配给的合理性。第三，由于陕西能源化工产业内部各分支产业都会在短期内受到资源税改革的不利影响，各产业必然加强管理，深入开发资源价值，尽量延长产业链条，提升资源循环利用效率，提高企业技术含量，提升利润空间和核心竞争力，从而使陕西矿产资源优势得到更好地利用。第四，煤化工产业环境污染严重，而陕北生态比较脆弱，煤化工生产过程中会排放大量的有害气体，如二氧化硫、NOX等，而不少企业缺乏有效的废弃物处理装置，导致污染物大量排放，污染环境。为此，煤化工产业发展过程中应积极推进多联产系统，加强煤化工固体废渣粉类灰和废气、余热等的利用水平。3、钢铁企业。新一轮资源税的调整对焦煤企业影响最直接，煤炭开采成本升高势必将成本的增加转移到焦炭价格上。而焦炭是钢铁生产不可或缺的原料，在原材料成本中占有很大比重，加之煤炭企业较强的议价能力，极容易将增加的税额转嫁到下游钢材产业。对于钢铁企业而言无疑是增加企业的生产成本，这对当前不锈钢产业而言，可能短期影响不会迅速体现，但长期而言很可能还是要实际的消费需求来消化。资源税改革对于钢铁企业影响主要体现在以下两个方面：一方面，资源税税制的改革将给煤炭、矿石等资源类生产企业带来经营压力，提高其营运成本；对于资源、能源消耗大户的钢铁企业，由于生产成本上升，利润也将受到挤压。另一方面有助于抑制钢铁这种高耗能行业的过快增长，有利于促进钢铁工业由依靠资源能源消耗的粗放型经济发展方式向依靠科技进步的集约型经济发展方式转变，彻底从“高投入、高能耗、高污染、低效益”的发展模式转变到“低投入、低消耗、低排放、高效率”的可持续发展模式上来。4、有色金属企业。长期来看，我国有色金属的税率水平会不断提高，这对有色金属产业的影响表现在以下两个方面：第一，通过调整资源税、出口退税率等一系列政策措施的实行，有色金属行业的集中度不断升高，再通过今年下半年的行业准入管理，存活下来的企业的定价权灵活度将会更大，企业还可以借此机会，通过集中度的进一步加强，向行业的上游推进，进而完善产业链。第二，加快淘汰落后产能。

现阶段情况下，陕西有色金属企业一方面应通过各种手段努力降低生产成本；另一方面提高技术、淘汰落后产能，提高能效。目前有色金属企业利润丰厚，对引进先进技术和提高能效的技术改造要求不够迫切，政府应出台一系列的鼓励和限制措施，促使其加大技术改造，淘汰落后产能。5、水泥企业。一方面，由于煤炭企业有较强的议价能力，资源税改革可能成为企业提高煤价的推动因素。今年全国大范围的电荒已让水泥行业的生产受到严重影响，如果煤价上调，加之“市场煤、计划电”的定价机制，电荒或许会更加肆虐；此外，煤价的上涨直接可能引发火电企业的生产规模下降，如果电价顺势上调，对处于电力资源下游的水泥行业而言，无疑会大幅压缩赢利空间。另一方，此次煤炭资源税的上调会加速水泥产业结构调整。利用大企业的规模优势，超强竞争力替代落后生产能力，优化生产布局，推进企业重组；推广节能、利废技术，创建绿色水泥产业资源税税负提高对非资源型企业的影响分析资源税改革后，随着石油、天然气、煤炭等矿产资源价格的上涨，水、电等价格也将随之上涨，非资源型企业的运营成本将会大幅增加，所生产的产品价格也将会上涨。这样，非资源型企业所处的行业竞争就会加剧，无法降低运营成本的企业，将会倒闭、破产、重组和兼并，所释放出来的资本、劳动力等资源将会流向利润较高的行业或企业。1、装备制造企业。陕西装备制造业主要涵盖以下主要门类：汽车制造产业、输变电装备产业、航空装备产业、航天装备产业、机床工具产业、工程机械产业、重型矿山装备产业、新能源装备产业、电子通信设备及元器件制造产业等。2011年前三季度，全省规模以上装备制造工业实现工业增加值493.93亿元，增长15.3%。陕西装备制造企业生产过程中要投入大量的有色金属矿产、黑色金属矿产、贵重金属矿产、稀有金属矿产和稀土金属矿产等原材料。资源税改革的取向是提高金属矿产资源的税负水平，这必然增加装备制造企业的生产成本，压缩企业的利润空间。装备制造企业生产的产品需求特性各不相同。对于富有弹性的产品，生产者可以通过提高产品价格来转嫁资源税赋，只会获得更少的利润；对于缺乏弹性的产品或服务，生产者可以通过提高产品价格，来抵消所增加的资源税赋。因而，由于装备制造企业所生产的产品需求弹性不同，资源税改革后，利润受到的影响也不同。2、航空航天企业。西安国家航空产业基地以航空工业整合和大飞机项目为契机，对其产业链进行了完善，初步形成了飞机整机、航空新材料、航空零部件加工、航空装备及专用设备等4个产业集群共同发展的局面。西安国家民用航天基地以国民经济发展重大装备需求为导向，以产业平台为依托，以产业链延伸为方向，以资本运作为主要手段，着力推进卫星应用、航天特种技术应用、航天电子信息等民用航天产业规模、竞争力双提升。资源税改革对航空航天企业的影响主要有：一方面是企业生产过程中要投入的稀土矿等原材料税负水平上升，会提高企业的生产成本，对企业利润构成不利影响；另一方面，资源税政策改革的目标之一是解决工业发展高度依赖能源原材料型重化工业，单纯依赖廉价劳动力和廉价物质要素的投入，自主创新能力不强等问题，而航空航天技术作为国家鼓励发展的高新技术产业获得难得的发展机遇。3、新能源新材料企业。资源税改革之后，企业资源使用成本必将增加，促使企业尽量提高使用资源的效率，实现产业发展的环保节能，从产业发展来看，资源税的改革将会会鼓励企业发展新材料、新能源产业，以替代传统的资源，而且对于新能源汽车产业也将得到较大的发展；从长远角度看，有利于我国经济增长模式的真正转型，实现从传统产业向新兴产业的转变，从粗放型的出口方式向集约型的出口方式转变，从低端产品出口向高端产品出口的转变，使我国的竞争优势得以持续。因此，资源税改革为陕西装备制造业中的新能源汽车、风电等新能源装备、光伏产业、半导体照明产业以及新材料产业等发展带来历史性机遇。

篇5

关键词：PC104 一体化 分布测试

中图分类号：TP336 文献标识码：A 文章编号：1007-9416（2016）05-0000-00

运载火箭地面测试作为点火发射的必要条件，通过箭地接口检测箭上各部件的工作状态。电磁阀信号作为箭上姿控发动机和动力发动机的重要检测指标，在系统测试中需要实时监测电磁阀的动作情况。采用通用的采集设备存在信号接口处理复杂，体积庞大、操作不便等问题。

随着计算机技术的迅速发展，PC104系统作为一种新型的嵌入式计算机测控平台，在软件与硬件上与标准的台式PC（PC/XT）体系结构完全兼容。它具有如下优点：体积小、高可靠性、长寿命、编程调试方便，并采用模块化结构，紧固堆叠方式安装，用户自定义方案余量更大。在航空航天电子系统中基于PC104的专用测控方案得到了广泛应用。本文利用PC104处理器外置专用采集板卡构建模拟量采集系统，完成了某型运载火箭电磁阀信号波形的采集处理。

1数据采集系统硬件设计方案

1.1系统功能及结构

本系统实现箭上电磁阀信号的实时采集及存储，该类信号幅值小，最高不超过0.8V，要求采集精度高，至少不低于12bit，采样频率达到8KHz，能精确反映出电磁阀通断过程，以测试箭上电磁阀的工作状态，箭上共有多路电磁阀信号，需要考虑到通道之间需要完全隔离，被测信号与测试设备之间完全隔离等特殊要求。

本系统的基本框架如图1所示，主处理器采用104-1814CLDNA系列嵌入式PCI/104结构主板，BIOS固化在CPU板上的闪存存储器中，主要功能包括：初始化系统硬件，设置各系统部件的工作状态，调整各系统部件的工作参数，诊断系统各部件的功能并报告故障给上层用户。

软件系统提供硬件操作控制接口，引导操作系统等。选择组合电源并利用外设接口连接硬盘、显示、键盘鼠标等设备组成一个完整的信号处理系统。

1.2 模拟量信号采集设计

本系统模拟量信号的采集主要采用PC/104接口的采集卡，该板卡可以同时完成24路信号的采集，模拟量采集卡基本框架如图2所示。

单路输入信号通过精密低功耗仪用放大器INA128的差分输入接口接入，做消噪处理，INA128的输入阻抗高达1010欧姆，输出信号进入运算放大器TL082，调整输入信号范围，满足线性光耦HCPL7520的输入范围，在该范围内进行正常隔离变换，由于每路信号都单独采用一电源芯片供电，实现24路信号的完全相互隔离。线性光耦输出将返回值传输至AD采集芯片ADS1178进行模数转换，本设计使用3片AD串联的工作方式来满足对24路信号的转换，第三片AD的DOUT脚连接到DSP的McBSP口，DSP进行信号采集及实时跳变检测处理。DSP芯片选用TI公司的TMS320VC5416。DSP芯片与接口PCI9030联接，通过PC104接口与上位机进行信号交互通讯，完成模拟量信号的采集存储与实时跳变检测功能。

考虑到部分信号时序和兼容性的问题，系统中增加了CPLD芯片，使用了Xilinx公司的XC9572XL。CPLD实现了AD和DSP之间的串口数据时序的转换及PCI9030和DSP的HPI接口之间的时序转换和前端电路的控制。

2 软件设计

按照本系统的设计目标，主要完成多路模拟量信号的实时采集存储和跳变监测判定。软件开始执行后，首先对整个系统的硬件配置进行初始化，主要包括PLL配置，中断配置，串口输出配置等功能。然后进入软件初始化流程，主要对系统的缓冲区等进行初始化。系统进入命令字匹配流程，根据用户给出的命令字进入响应的模拟信号处理流程。

模拟信号采集处理的主流程如图3所示，当进入模拟信号主流程时，此时必然接收到Start命令字。Start命令字不仅揿动模拟信号采集主流程，而且开始进行信号的采集与跳变检测，是否通知驱动读取采集的信号或跳变信息由Det和Cap两个命令字。仅当Det命令字有效时，当检测到上跳或下跳信息时才将信息写入跳变信息输出缓冲区，并向驱动发跳变发生的通知中断。当Cap命令字有效时，软件会将采集的信号数据写入信号数据输出缓冲区，并通知驱动来读取数据。用5个WORDs标识跳变信息，其前两个Words用于计数时间，单位0.125ms（8Khz采样），而后三个Words存储跳变信息，即每2bit代表一路跳变信息，通道编号从高Bit到低Bit依次为1路到24路，01标识上跳，10标识下跳。

24路信号的每次采样值一起构成一个数据块，按采样次序该数据块依次排列。因此，若要获取第1路数据，应先取第1个数据，然后每隔24个Words取一个数据，从而构成第1路采样数据。

3实验结果

利用本系统对某型火箭电磁阀信号进行波形采集，采集到的波形如图4所示，该波形有效的反映了箭上电磁阀门的动作过程。

4结语

本设计实现了采样频率为8KHz，采集精度达12bit的多路模拟量信实时采集存储功能，在系统应用中，采用便携分布式结构与箭地接口连接，减少中间处理环节，体积小，测试方便，可靠性高，有效检测出了电磁阀动作的变化过程。

本设计采集模拟量信号的同时还具有跳变监测功能，信号开始采集之前，设定跳变阈值，当输入信号大于设定阈值，系统显示上跳信息，反之显示下跳信息。本系统还具有远端判读功能，在系统应用中，本地存储模拟量信号采集数据，测试结束后，利用网络接口，将本地数据传输至后端，进行模拟量信号的判读处理。

参考文献

[1]PC104总线在测试设备中的应用[J]，测控技术，2014，33（4）：107-109.

[2]基于PC104的数据采集系统设计[J]，微计算机信息，2007，23（11-2）：23-26.

[3]基于PC104+总线的多通道数据采集系统的设计[D] 2008.

篇6

与此同时，越来越多的汽车开始采用电能驱动。和化石燃料相比，电力有更多的优势，例如驱动结构简单、成本更低，以及更加环保。也许是受到这些优势的吸引，航空业也开始寻求新的解决之道，电力飞机终进人们的视野。

现在已经有了一些很有前途的电力飞行器。以这种发展趋势来看，也许在未来十年之内，小型电力飞机就会部分取代现在家用轿车的地位，成为常见的出行方式，而2010年后出生的孩子们，也许会被称为“机舱里的一代”。

逐日

2010年7月9日，Zephyr无人机上天，直到23日才降落下来。这架飞机来自英国国防技术企业Qinetiq，只有50公斤重，翼展却有22.5米。它仅靠自己的动力甚至无法起飞，但是却刷新了太阳能无人机的最长不间断飞行时间纪录：整整两个星期，336小时。

Zephyr是一架原型机，将来可能用于军事或者通讯用途。无人太阳能飞机的历史可以回溯到上世纪70年代，以Sunrise和Solar Riser为代表的太阳能飞机被用于侦查或者科考用途，在今天电子技术和微型计算技术的帮助下，它们的性能已经相当令人满意。

与之相比，载人太阳能飞机要走的路，还要更长一些。就在Zephyr起飞前一天的早上，Solar Impulse号刚刚安全降落，驾驶员Andr e Borschberg打开驾驶舱盖，向围观的人们挥手致意，脸上是满满的倦意一一他刚刚经过了26小时零9分钟的不间断飞行，这也是载人太阳能飞机的最好成绩。

虽然Solar Impluse的飞行时间只有Zephyr的十三分之一，但是它的体积却大得多。它的翼展长达63.4米，长21.85米，而重量却只有1600公斤，和一辆家用轿车差不多。为了满足夜间飞行的需要，它安装了400公斤重的锂离子聚合物电池组，占了总重的四分之一。

在今天的电动飞机中，电池的重量是最重要的制约因素。汽油的能量密度能够达到每公斤12.5千瓦时，即使按照30％的能量转化率计算，也有每公斤3.75千瓦时：而Solar Impluse使用的锂离子聚合物电池，能量密度却只有每公斤0.22千瓦时。换言之，电动飞机需要17公斤的电池，才能提供相当于一公斤汽油燃烧产生的能量。

很显然，为了弥补电池的弱点，电动太阳能飞机需要轻而坚固的机身。Solar Impluse的项目组用蜂巢状的碳纤维复合材料制造机身，以碳纤维材料制成翼肋，在上面铺满了150微米厚的太阳能电池板――一共用去了11628块。为了在供能和重量间取得的最好的平衡，这架翼展相当于空中客车A340的庞然大物，只有一个1.3平方米的驾驶舱，只能容纳一个人。

现在这架纤细如蜻蜓般的飞机能够以每小时70公里的平均速度飞行，最大高度达到8500米。它拥有四个10马力电动机，每个电动机都有自己的电池组和调节充放电以及温度的控制系统，以及一个直径3.5米的双轮叶式螺旋桨。螺旋桨的转速控制在每分钟200到400转，以避免过大的噪音和强烈的震动。以目前的实验结果来看，Solar Impluse做得不错。

2003年，位于洛桑的联邦综合理工大学完成了对不间断飞行太阳能载人飞机的可行性分析，当年11月28日正式宣告项目开始。Solar Impluse相关技术的研发花了三年时间，原型机的研制又花了另外的三年时间。现在，这架飞机人选了2010年《大众科学》杂志100项最佳实用创新技术榜单，它的研发者也开始下一代机型的制造，希望在今年飞跃大西洋，并在2013年完成环球飞行。到那时，载人太阳能飞机将会像永不降落的风筝一样，不受限制地在天空翱翔。

平衡

在光照最强的正午，每平方米地表也只能接收到大约1000瓦光能。平均到一天之内，每平方米分摊的太阳能仅有250瓦左右。Solar Impluse拥有200平方米电池板，整个驱动系统的能量转化效率大约能达到12％――现在太阳能电池的转化效率最高只能达到20％左右 这就意味着引擎的功率只能达到8马力左右。这大概只相当于莱特兄弟那架“飞行者”的功率，而翼展六十多米的飞机，并不能轻松地放进车库里。

而如果减小太阳能电池的面积，能量将会变得更少，少到无法维持飞行甚至无法起飞。这看起来像是个难题。不过早在1894年，德国人Otto Lilienthal就给出了漂亮的答案：滑翔。具体来说，太阳能飞机可以以电池驱动螺旋桨起飞和爬升，在达到适当高度后，以太阳能电池提供继续飞行和降落的能量；如果能量不足，只要再滑翔一会就好。

Solar Flight公司的Sunseeker系列太阳能载人飞机就是采用了这种思路，并且已经在09年4月，以一架Sunseeker II飞机完成了横跨欧洲八国的飞行。Sunseeker II的空载重量甚至不到Solar Impluse的十分之一，最大重量也不过只有229公斤。这是架单引擎小飞机，长7米，宽17米，起飞和爬升时用一部8马力电动机来提供动力，让它达到大约1000米的高度和大约每小时60公里的巡航速度。电池的电量会在15分钟之内用光，剩下的能量只能依赖太阳能电池――和Solar Impluse一样，它的机翼上也铺满了太阳能电池板。如果电池还有电的话，它的最高速度可以达到每小时120公里。这架重量和摩托车差不多的小飞机适合短途飞行，甚至还有双座版本。

但是它还是有点太大了。如果要让电动飞机变得更小，也许只能抛弃太阳能电池，而使用蓄电池提供能量。这会需要更重的电池，但是会获得更强大的动力：这正是许多小型电动飞机的关注点。

近几年，航展上开始出现越来越多的电动飞机、一些来自创业企业，另一些甚至来自飞机爱好者的下工工场。现在已经有数十种电动飞机面世，从电力滑翔机到全电力飞机都有。其中一些简陋的宛如一战时期的战斗机，而另一些则简单得像是玩具。但是没有人知道，今天的这些飞机，会不会成为明天的空中法拉利。

2009年10月10日，Yuneec E430飞上天空。这架飞机翼展只有13 8米，却提供了两个座位。它只有1.15米高，空载重量只有171.5公斤，简直像个玩具。这也难怪，毕竟Yuneec就是以航模制造起家的企业。现在这家企业正在上海郊区的工厂里生产这种小飞机，

它能够达到每小时150公里的速度，充满电的情况下只能飞行一个半到三个小时一一取决于天气状况。而为了维持这么短的飞行，它的电池重量却几乎占去整架飞机重量的一半。不过令人高兴的是，它的每小时飞行成本只需要5美元。

看起来，现在的电动飞机正像是早期的电动汽车：续航时间不长，充电时间不短，而且速度还不快。不过，正如电动汽车行业在短短几年中的显著进步一样，电动飞机也将会有迅速的发展――只要市场够诱人，就从来不乏新竞争者的加入。

蹊径

2006年，德国Lange Aviation公司制造的Antares 20E就已经飞到了3000米的高度。这是一架单人电动滑翔机，只有460公斤重，有一对细长得怪异的机翼。它使用一部42千瓦的电动机，由安装在机翼上的72块锂离子电池提供电能，能够达到每小时73公里的速度。制造这样的飞机，已经没有什么技术难关需要跨越了。人们能做的，只是绞尽脑汁挖掘现有技术的极限罢了。

这大概就是美国航空航天局从2009年开始举办“绿色飞行挑战赛”的原因，这项挑战赛奖励那些能源利用效率最高的轻型飞机，获胜者能够获得150万美元的奖金。已经有不少企业投入到电力飞机的研发中，甚至连波音和空中客车这样的大型飞机制造商也开始谨慎地迈进这一领域。“我想人们JE在醒来。”Randall Fishman说，他是新泽西州的一位退休珠宝商，也是个有30年经验的b行员。“许多人都开始想，电动飞机会发展成什么样子?这些技术会如何影响我们的生活?”

Fishman自己设计和制造了ElectraFlyer系列飞机。这系列飞机最大的革新是它的电源控制系统，在整套电路中电能的有效利用率高达98％，几乎榨干了所有的潜能。除此之外，这架小飞机还拥有一些电动汽车电力回收系统的特性：在滑翔时，螺旋桨可以将风力转化成电力，为电池充电。现在Fishman在自己的网站上出售ElectraFlyer系列的零件和控制系统，同时研制双座电动飞机，希望能够在近期试飞，并且推向市场。

做为个人或者家用交通工具，电动飞机的优势甚至胜过电动汽车――最少，它不会受到堵车的困扰。环保组织也会欢迎这样的飞机，因为随着可再生能源技术的发展。电能终将变成清洁的能源。然而，却还有两个巨大的难题：电动飞机只能是螺旋桨飞机。它的速度不会太高，而在电池的储能能力没有获得革命性的突破之前，它的承载能力和续航能力也相当有限。

前一个问题可能无法突破，但是第二个问题却并非无解。只要有了足够的电能，飞机就能永远飞行；而电池并不一定是必须的要件：电能，可以无线传输。