耦合影响论文范文（精选11篇）
耦合影响论文 第1篇
随着我国高速电气化铁路的高速发展,其电磁兼容问题也日益突出。高速电气化铁路牵引功率大,机车速度快等特点,其电磁兼容环境更为复杂。接触网开关监控系统在牵引供电系统中起着非常重要的作用,其运行的稳定性和可靠性直接关系到铁路的安全运行,因此接触网开关监控系统的电磁兼容问题显的特别重要[1]。
电磁干扰对控制电缆造成的损害时有发生,由于控制电缆与牵引网平行铺设,机车受电弓与接触网在接触和分离过程中,会产生很强的电磁骚扰,对其周围的电缆产生很强的电磁干扰。电磁干扰通过接触网与控制电缆间的互感耦合以及互电容耦合对控制电缆形成干扰。引起控制电缆产生很强的突变感应电压,致使控制电缆产生谐波、电压波动的干扰,导致传输信号的失真,特别是随着电缆长度的增加其干扰也越大。因此,有必要分析接触网对控制电缆的电磁干扰,总结控制电缆上感应电压的规律,为解决控制电缆的电磁兼容问题提供依据[2]。
虽然高速铁路的牵引供电采用了干扰较小的AT供电方式,由于机车受电弓与接触网接触和分离过程中产生很强的谐波仍然对控制电缆造成很大的干扰。基于积分方法分别分析和计算控制电缆末端的耦合电压,然后对两种耦合电压分别积分并求和,得到控制电缆上末端的干扰电压,通过仿真分析其造成的影响。
1 基于积分方法计算主扰线上耦合电压的原理
耦合电路,如图1所示,主扰线与被扰线间单位长度的耦合电容系数为C1A和单位长度的电感耦合系数为M1A,被扰回路的一次电气参数为R,L,C及G,二次电气参数为γ及Zc,被扰线近端及远端的阻抗分别为Z1,Z2,主扰线的对地电位为U1[3,4]。
1.1 电耦合计算
主扰回路的每一点通过容性耦合在被扰线回路中产生的干扰电压是所有传播的该点电压的积分,Zλ1,Zλ2为容性耦合输入阻抗且为并联关系:
所以
1.2 磁耦合计算
主扰回路的每一点通过感性耦合在被扰线回路中产生的干扰电压是所有传播到该点的电压的积分,感性耦合的输入阻抗Zλ1,Zλ2为串联关系,大小与容性耦合计算中的相同[5]。
2 接触网对控制电缆的电磁感应影响分析计算
2.1 耦合模型
接触网对控制电缆的电磁感应的模型可简化为图2。
图2中,L控制电缆的有效长度,U1为接触网电压,C1A,M1A分别为接触网与控制电缆的电容耦合系数和电感耦合系数,控制电缆的一次电气参数为RA,LA ,CA及GA。RA为单位长度控制电缆有效电阻;LA为单位长度控制电缆的电感;GA为单位长度控制电缆的漏电导,忽略不计;CA为单位长度控制电缆的电容,二次电气参数为γA,ZA。
2.2 电耦合影响
由传输线方程和积分方法可得控制电缆上任一点y处的干扰电压为:
2.3 磁耦合影响
由传输线方程和积分方法可得控制电缆上任一点y处的干扰电压为:
2.4 控制电缆上任意一点的干扰电压
控制电缆上任意一点的上的干扰电压为电耦合影响与磁耦合影响之和。
3 仿真分析
以接触网与控制电缆平行铺设长度1 000 m作为仿真长度,线间距离为30 m,仿真时间T为0.1 s,在00.04 s时,没有负载,在0.04 s时机车受电弓与接触网瞬间接触;在0.08 s时机车受电弓脱离接触网,接触网电流变化如图3所示,控制电缆末端感应电压如图4所示。
通过仿真可以看出,当机车受电弓与接触网瞬间接触和分离时,控制电缆末端(远离负载端)感应电压发生突变,约为300 V,且谐波成份比较多,稳定后电压值最大达到200 V,当机车受电弓与接触网分离时,控制电缆末端感应电压突变,约为270 V,仿真值与现场采集到的干扰电压值基本吻合[6,7],因此机车受电弓与接触网在接触和分离时都对控制电缆产生十分大的干扰,容易引起开关的误动。
4 结论
通过分析计算以及仿真结果可以得出,积分方法同样适用于底频电磁干扰的分析。接触网对控制电缆的电磁干扰是存在的,而且其干扰可能会引起控制电缆信号的准确传输,造成开关的误动。因此当机车与接触网接触和分离时,负载产生的谐波和电压波动使控制电缆产生突变感应电压,是导致接触网开关误动作的原因之一。因此必须对控制电缆采取更有效的电磁兼容设计。
摘要：基于积分方法对接触网与控制电缆之间的电磁耦合进行分析,推导出控制电缆上感应电压的计算公式。在AT供电方式下,分别仿真了机车受电弓与接触网接触和分离两种不同情况下,控制电缆末端的感应电压。从仿真结果可以看出,当机车与接触网接触和分离时,控制电缆上的感应电压发生突变,而且谐波很多,感应电压很大。因此接触网对控制电缆的电磁干扰能够引起接触网开关的误动。
关键词：电磁耦合,控制电缆,AT供电方式
参考文献
[1]叶畅.动车组弓网系统电磁骚扰.硕士学位研究论文,北京:北京交通大学,2008
[2]霍宏艳.高速动车组电磁骚扰源建模仿真分析.硕士学位研究论文,北京:北京交通大学,2008
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[4]Paul C R.电磁兼容导论.闻映红,等,译.北京:机械工业出版社,2006:76—108
[5]爱.弗.万斯.电磁场对屏蔽电缆的影响.高攸纲,吕英华,译.北京:人民邮电出版社,1988:112—177
[6]谭秀炳.交流电气化铁道牵引供电系统.成都:西南交通大学出版社,2009:82—96,194—213,218—239
耦合影响论文 第2篇
电荷耦合器件积分时间对微型成像系统成像质量的影响
在光圈固定的情况下,确定合适的积分时间对于提高微型电荷耦合器件(CCD)成像系统的成像质量,增强微型飞行器的侦察能力具有十分重要的意义.本文讨论了决定CCD积分时间的各种因素,重点研究了适用于微型飞行器的.CCD成像系统的积分时间与像移的关系,并进一步推导了计算像移量的相关数学模型.利用该模型对不同积分时间内采集的运动图像进行了像质评价,结果表明,在保证曝光量的前提下,当像移量被限制在1个像素内时,可以获得相对理想的运动图像像质.
作 者：宋勇 郝群 王涌天 作者单位：北京理工大学光电工程系,北京,100081刊 名：兵工学报 ISTIC EI PKU英文刊名：ACTA ARMAMENTARII年，卷(期)：24(3)分类号：O439关键词：应用光学 电荷耦合器件 积分时间 像移 微光机电系统
耦合影响论文 第3篇
关键词：原地应力；钻孔应变；耦合系数；钻孔模型；应力场
中图分类号：P315.61 文献标识码：A 文章编号：1000-0666（2014）03-0419-07
0 引言
钻孔应变研究中，人们关注的是应变观测曲线的相对变化，可以利用厚壁筒力学模型给出地层应力与钻孔应变之间的耦合关系，将观测的应变变化转化成应力变化进行分析研究（潘立宙，1981；Gladwin，Hart，1985）。前人对钻孔应变耦合系数的研究方法主要有两种：一是数值模拟方法，利用力学模型分析介质的弹性参数变化对钻孔应力一应变的耦合关系影响：二是潮汐标定方法，利用钻孔力学模型对固体潮潮汐的响应反演耦合介质弹性参数（骆鸣津等，1989；Hart et al.，1996）。采用数值模拟方法进行定量分析（李玉江等，2011；张凌空，牛安福，2013），受限于模型介质参数的取值，直接用其对观测数据的产生机理进行分析仍存在一定困难。高龙生（1973）分析认为钻孔固结介质与围岩之间存在的非完全耦合会对观测结果产生影响，邱泽华等（2005）利用潮汐标定对实际观测结果进行分析后，认为钻孔耦合状态与围岩介质的非均匀性存在关联；Langbein等（2010）和Hodgkinson（2013）对同一台站多套形变仪器测量结果对比分析后认为潮汐力大小不可忽视。另外还存在一些认识，池顺良等（2007）进行数值模拟与观测结果对比分析，认为断层阻隔了潮汐应力的传递，Roeloffs（2010）等研究认为局部地层的垂向应变对钻孔应变观测产生影响，张晶和刘琦（2012）分析认为差应变潮汐相位滞后与地下介质各向异性存在关联。
综上所述，在钻孔应力一应变耦合关系分析中，如何能准确的解读出观测数据中所反映的信息，取决于研究人员对观测数据产出机理的理解。笔者在分析野外实验数据后，发现实际观测中钻孔围岩与真实地层的弹性模量之间竟然相差1～2个量级，钻孔岩体围岩弹性模量测值在（0.1～6.5）GPa范围内（艾凯等，2003），而地层的弹性模量测值在（1.0～7.0）GPa范围内（秦向辉等，2012），分析认为该现象与原地应力对钻孔围岩卸载作用存在关联，在研究耦合介质弹性参数变化对钻孔耦合系数影响时不可忽视。本文给出了“探头一水泥环一弹性层一地层”4层介质组合模型，并进行了数值模拟分析、与实际观测数据对比分析，验证了4层组合模型的有效性和合理性。
1 钻孔物理模型及耦合系数表达式
根据地层受非均匀地层应力作用的特点，将其分解为与方位角无关的面应力项以及与方位角有关的偏应力项，并将问题转化成两个平面应力状态下的弹性力学问题，再分别分析地层在面应力和偏应力作用下的应力场和位移场，最后由叠加原理获得地层中应力场和位移场。
1.1 空孔模型及耦合系数计算
无限大地层带有半径为a的圆孔在非均匀地应力q1和q2作用下，可分解为面应力q和偏应力s的组合表达式：
地层中空孔的受力问题可分解成两个平面应力问题，均匀应力q作用下的力学模型（图1a）和偏应力s作用下的受力模型（图1b），再将两个平面问题进行叠加，可获得地层中空孔的应力场和位移场。
依据弹性力学中的极坐标下平面问题，采用应力函数法进行求解，可得平面应力状态下地层的应力函数表达式（徐芝纶，2006）为由几何方程和物理方程可得第i层介质中位移表达式为
该n层介质组合模型满足边界条件
同时两种介质的接触面上，满足应力连续和位移连续的边界条件：
在四分量钻孔应变中，可以利用式（18）计算两个相互垂直方向的组合和应变与组合差应变
由式（19）可以看出，只有在非均匀耦合系数R′、S′均等于0情况下，四分量应变的组合和应变满足“自检条件”。由于受实际观测条件限制，耦合介质很难满足理想的均匀各向同性条件，因此，通过潮汐标定方法计算钻孔耦合系数时，需要考虑介质耦合的非均匀性影响。2观测模型改进与耦合系数物理意义
考虑原地应力卸载影响，可以利用4层介质组合模型定量分析钻孔耦合介质中弹性层等效弹性模量Ee对耦合系数R和S的影响。假设水泥弹性模量Ec=300 GPa，地层弹性模量Em=50 GPa，弹性层的泊松比为0.25，在图4中给出了RYR-4钻孔应变的耦合系数R、S随弹性层等效弹性模量变化的关系曲线，从图中可以看出，面应变耦合系数R随Ee增加而上升但上升趋势变缓，差应变耦合系数S随Ee增加先快速上升后出现下降变化。
在应力由地层向测量钢筒传递过程中，由于钻孔的应力集中作用，地层介质和水泥介质对应力的传递起阻隔作用，考虑到原地应力卸载作用，卸载弹性层对差应变耦合系数S起放大作用而对面应变耦合系数R起衰减作用，弹性层等效弹性模量Ee越小影响越显著。
3 RYR-4钻孔分量应变的观测结果分析
由于存在日、月引潮力对地表的加卸载作用，在钻孔应变观测中可以记录到清晰的固体潮，虽然真实的潮汐力无法知道，但是理论潮汐力可以精确的计算，在对钻孔应变观测的分析研究中，假设理论潮汐应力等同于真实的潮汐力，通过对观测资料进行潮汐调和分析，可以计算出某一频段潮汐波观测振幅与理论振幅的比值。对于四分量钻孔应变，分别以相互垂直的1#、3#和2#、4#组合的和应变代替观测的面应变，通过面应变固体潮M2波振幅理论值对其进行调和分析，计算的固体潮M2波潮汐因子，厂即为面应变耦合系数R的观测值。
表1给出了31个台站RYR-4钻孔分量应变的M2波面应变潮汐因子，从表中可以看出，同一台站潮汐因子的最大值与最小值也不完全相等，其中安吉台相差接近1倍；不同台站观测的潮汐因子大小也不一样，最大值是临夏台的3.15，最小值是顺义台的0.16，两者相差约20倍。因为顺义台附近的昌平台体应变记录到清晰的固体潮，很难给出顺义台观测不到潮汐力的合理解释。
通过对观测结果进行对比分析，发现出现潮汐因子高值的台站多位于背景应力场较弱的大陆东部地区，而潮汐因子低值台站多位于背景应力场较高的南北地震带附近。利用4层介质钻孔模型也可以对该现象进行合理解释，原地应力越高，对钻孔卸载影响越显著，潮汐因子观测值也越小。依据式（19），由于耦合介质存在非均匀各向异性，各台站观测的组和面应变由于叠加了差应变，潮汐标定方法计算的两组面应变耦合系数存在一定的偏差，当实际面应变耦合系数相对较小时，若利用面应变潮汐理论值对观测资料进行拟合计算，耦合系数可能会出现负值。
4 主要结论
在钻孔应变观测中受到各种环境因素影响，原地构造应力对钻孔开挖的卸载作用，对应力传递起到衰减作用，造成钻孔应变观测值远小于真实值。本文所利用的4层介质钻孔模型对原有的3层介质模型进行改进，依据应力函数法研究了耦合介质弹性性质变化对钻孔耦合系数的影响，通过与观测结果对比分析，主要得出以下结论：
（1）4层介质耦合的钻孔模型较接近真实观测条件，通过分析耦合介质弹性性质变化与钻孔的耦合系数的关系，发现耦合系数的大小主要受耦合介质弹性性质的影响。
（2）受原地应力卸载作用钻孔围岩塑性层的等效弹性模量相对地层弹性模量发生较大变化，该弹性层等效弹性模量的变化对面应变耦合系数影响较大，对差应变耦合系数影响相对较小。
垂直对数周期天线近场耦合影响分析 第4篇
关键词：矩量法,垂直对数周期偶极子天线,近场耦合,桅杆,振子尾线
垂直极化对数周期偶极子天线是一种经典的宽频带天线[1,2],其具有输入阻抗和辐射图形与频率无关的特点。此种天线以宽频带、高增益、低仰角以及阻抗平稳等突出优点而广泛应用与侦收、通信等领域。近年来也常将该种天线组阵以应用于测向、相控阵等领域[3]。因此要求天线的计算设计必须更加准确,且对误差源的分析、控制必须更为全面。
本文基于矩量法[4]对天线工程中影响天线实际性能的近场耦合因素进行分析计算,并提出了相关建议。
1 计算方法
天线中桅杆、拉线、尾线和振子等均可视为线性结构,本文采用矩量法对天线振子及影响源进行联合求解,从而求得各影响源对天线性能的影响。
矩量法以线性空间理论为基础[5],通过将未知函数展开成线性无关基函数的级数表达式并与适当选择的权函数求内积的方法,将积分方程转换成线性代数方程组,并通过求矩阵元素和矩阵求逆方法最终得出未知函数解。
应用分段正弦基函数采用伽略金方法对Pocklington方程求解可导出下式[4]
对于线天线辐射问题,V表示外加电源。Z表示天线各分段互阻抗矩阵。I表示各分段电流。
在矩量法计算天线过程中,主要是建立互阻抗矩阵Z[6,7]。通过分离场表达式中电流、线上分布电荷和端电荷贡献项的方法,可得到散射矩阵一般性的解析表达式[8,9]
式中,。其中,H表示两个单极子之间的垂直距离;Ψ表示其夹角;Ei表示指数积分函数,表达式为z
式(3)为两个单极子之间的互阻抗。将Z11,Z12,Z21,Z22相加构成偶极子之间的互阻抗。
将式(2)求得的阻抗矩阵代入式(1)中可求得各振子电流。从而计算出天线输入阻抗以及天线方向图。
2 VLPDA天线简要分析
软结构垂直对数周期偶极子天线主要由前后桅杆、拉线、振子及尾线和大吊索组成[10],天线整体示意图如图1 所示。
3 前桅杆耦合计算
本文选取对数周期天线工作频率为4 ~ 28 MHz,天线尺寸如下:τ = 0. 92;σ = 0. 11;振子个数31;首振子半臂长19. 4 m。
根据以上对数周期天线电气、结构参数,由结构工程师计算,天线前桅杆大约需要16 m。一般由于受限于天线场地要求,前桅杆与天线振子之间的距离通常较小。且考虑前桅杆与天线振子均为垂直于地面的结构,因此前桅杆与天线振子之间存在较大的互耦。天线前桅杆会严重影响天线性能,尤其是在高频段。
图2 为天线前桅杆与天线首振子之间距离分别为5 m、10 m、15 m时,对天线阻抗的影响曲线。
从图2 中可看出,桅杆距离天线过近会严重影响天线阻抗,即便距离拉开至15 m影响程度仍不可忽视。初此之外,计算表明前桅杆对天线方向图有着更为严重的影响。
从图3 可见,在高频段,有无桅杆时天线方位面方向图变化明显。有桅杆时天线增益降低约0. 5 ~1 dB。另外,前桅杆对天线垂直面方向图影响较小,主仰角仅变化约1 °,故在此不逐一列出。
综上所述,前桅杆对天线影响较为严重,即便能拉开15 m距离其影响也不容忽视。因此,一般设计时为避免不利影响,前桅杆应当采用非金属材质,例如玻璃钢、焦木杆等。从而减小其对天线电气性能的影响。
4 振子尾线耦合计算
如图1 所示,由于垂直对数周期天线大吊索结构弧度限制,天线振子尾线一般较长,特别是在高频段。振子尾线距离天线振子极近且方向与振子平行,因此其与天线振子的耦合也极为严重。图4 所示为当振子尾线采用完整的一根金属线时天线阻抗对比图。
显然天线阻抗破坏严重。因此在实际中如此长的尾线必须要增加高频绝缘子以减小互耦的影响。增加绝缘子的密度可通过计算得到。本文对绝缘间距分别为0. 33 L、0. 5 L、1 L、2 L(L为振子半臂长)几种情况分别进行了计算,各种情况阻抗的对比如图5 所示。
从图中可看出,绝缘间距为2 L时阻抗变化明显,为L时有微小差别,0. 33 L和0. 5 L基本无差别。
此外从天线方向图而言,由于长尾线主要集中在高频区,对天线低中频影响较小。即便是在高频,尾线对方向图外形影响依然较小,方向图比较如图6 所示。
因此一般单一垂直对数周期天线作为发射或接收使用时,天线振子尾线绝缘间距选择小于振子半臂长便可满足一般性使用要求。但在测向天线阵以及相控阵天线中需对该影响因素进行更为深入的研究。表1所示为取不同绝缘间距时天线主波束方向远场相位计算值。由表可见,当绝缘间距选为L时,其相位与无尾线时相差3. 5 °;0. 33 L时相差0. 5 °。因此,在此类项目中应根据需求对尾线进行正确建模,从而得到更准确的响应数据。
5 结束语
耦合影响论文 第5篇
关键词：铃铛刺；苦马豆；苦豆子；萌发特性；光-温耦合条件
中图分类号： Q948.112文献标志码： A文章编号：1002-Q948.1121302（2014）06-0234-04
收稿日期：2013-09-23
基金项目：新疆生产建设兵团青年科技创新资金（编号：2010JC39）；新疆生产建设兵团博士资金（编号：2008JC15）；新疆生产建设兵团塔里木盆地生物资源保护利用重点实验室开放课题（编号：BRYB1003、BRYB1202）。
作者简介：黄文娟（1980—），女，黑龙江富锦人，硕士，讲师，主要从事荒漠生态系统生物多样性研究。E-mail：hwjzky@163.com。
通信作者：梁继业，博士，副教授，主要从事荒漠化防治与景观生态学、风沙治理与沙产业开发、干旱区植物生物多样性保育等研究。E-mail：ljyzky@163.com。铃铛刺[Halimodendron halodendron（Pall.）Voss.]、苦马豆[Sphaerophysa salsula （Pall.） Taub.]和苦豆子（Sophora alopecuroides L.）均为豆科（Leguminosae）植物，主要分布于我国北方的荒漠、半荒漠地区。三者均具有较高的生态和经济价值：铃铛刺是良好的固沙和改良盐碱土的植物[1]，也可作饲用植物、庭院绿化植物和蜜源植物；苦马豆既可作饲用植物，也可全草及果实入药[2-4]；苦豆子是重要的药用植物资源和饲用植物资源[5-6]，同时也可作蜜源植物。种子作为植物重要的繁殖器官，其萌发是植物生长发育过程中一个非常重要的时期，而自然界中铃铛刺、苦马豆和苦豆子的种子萌发率却较低，尤其是铃铛刺和苦马豆，自然条件下多以营养繁殖的方式产生新个体，较少以种子进行繁殖，这势必在一定程度上影响其繁殖的速度和数量，对种群的更新不利。因此，无论从保护生态环境角度、经济利用角度，还是植物保護角度来说，对这3种植物种子萌发特性的研究均具有重要意义。目前，有关苦豆子和苦马豆种子萌发及幼苗生长的相关研究已见诸报道[7-10]，主要从不同前处理方法、水分胁迫、盐分胁迫及不同埋深程度等对种子萌发的影响进行了探讨，但有关光照和温度对种子萌发影响的研究报道较少[11]，尤其是光-温耦合条件对种子萌发影响的研究尚未见报道。本试验以光照和温度2个重要环境条件为切入点，研究光照和温度对种子萌发的耦合效应，以期为铃铛刺、苦豆子和苦马豆的开发利用和保护提供科学依据。
1材料与方法
1.1材料
供试种子采自新疆维吾尔自治区阿拉尔市，该地区位于塔里木盆地西北缘，气候炎热干燥，终年干旱少雨，年降水量仅约50 mm，蒸降比为38 ∶1，年均气温10.8 ℃，年均日照时数为2 900 h，是典型的温带荒漠气候。9月上旬，种子自然成熟时将种子采回，及时除杂、除虫、除瘪粒并晒干，放置在4 ℃冰箱中保存，备用。
1.2方法
在HRR-1500E型人工气候箱内进行种子萌发试验，设置24 h全光照、12 h光照/12 h黑暗、24 h全黑暗3个不同光照处理条件及10、15、20、25、30、35 ℃ 6个不同恒温处理条件，两两组合后共得到18个光-温耦合处理。在每种光-温处理条件下对3种植物种子进行萌发试验。试验前先将种子用0.1% HgCl2消毒10 min，然后将种子用水浸泡12 h，放置在铺有滤纸的培养皿中，每皿放置50粒，重复3次，以胚根突破种皮为发芽标准，每天记录萌发种子数，并计算发芽率和发芽指数。萌发率=萌发种子数/供试种子数×100%；发芽指数（GI）=∑（Gt/t），式中：t为发芽时间（d），Gt为与t相对应的每天发芽的种子数。
2结果与分析
2.1光-温耦合条件对铃铛刺种子萌发特性的影响
，在光照和温度的耦合作用下，24 h全光照-25 ℃条件下铃铛刺种子的萌发率和发芽指数均最高，分别可达35.33%和12.10，而在24 h全黑暗/10 ℃条件下萌发率和发芽指数均最低，仅有2.67%和0.18。同时横向和纵向比较后可以发现，在纵向温度条件不变的情况下，通常表现为24 h全光照条件下种子萌发率和发芽指数最高，24 h全黑暗条件下种子萌发率和发芽指数最低。在横向光照条件不变的情况下，24 h全黑暗处理时明显表现为种子萌发率和发芽指数随温度升高而逐渐升高，即10 ℃条件下种子萌发率和发芽指数最低，而35 ℃下萌发率和发芽指数最高；24 h全光照和 12 h 光照-12 h黑暗处理下发芽特点无明显规律性可循。
减小干扰源耦合影响的电路设计探讨 第6篇
在电子电路系统中, 干扰源与干扰受体之间耦合的噪声是影响电路系统稳定可靠工作的主要因素之一。干扰耦合主要包括静电耦合、阻抗耦合与电磁耦合等[1,2]。静电耦合是由于相邻两导体之间存在互电容引起的;阻抗耦合是由于供电回路与信号传送回路呈现的电阻、电感而引起, 它们通常以杂散的分布参数出现;电磁耦合则是由于相邻两导体之间存在互电感而引起的[3,4,5]。降低干扰源耦合程度对于增强电路的可靠性, 提高整个电子电路系统的性能具有重要意义[6,7,8,9]。下面结合工程实际经验, 就如何降低干扰源耦合程度的电路设计做一些探讨。
1 公共阻抗的产生及其耦合干扰的抑制
由于系统的各装置间往往有共用的供电电源, 这样当其中某一装置所需的电源电流发生瞬变时, 会对其他装置的供电形成干扰, 该干扰耦合的主要途径是供电回路去线与回线的公共阻抗。同样, 系统的各装置间有信号交换, 这样当其中某一装置的信号电压或电流发生瞬变时, 对其他信号的传输也会形成干扰。
1.1 公共阻抗的产生
在供电回路或信号回路中的公共连线 (包括各种导线、印制板走线等) 所呈现的阻抗即为公共阻抗。在公共阻抗中, 除公共连线呈现的直流电阻以外, 其他的阻抗可统称为附加阻抗, 附加阻抗主要有:
(1) 公共连线的自电感。对于普通线径尺寸的直行走线的接线, 电感约为1.6μH/m, 在频率为10 MHz时产生的附加阻抗约为100Ω/m。导线的自感是导线回路的长度与宽度的函数, 所以等长的导线, 其自感在环形走线时呈现的电感要比直走线时大得多。
(2) 公共连线的集肤电阻。集肤效应引起的附加阻抗往往比直流电阻大得多。因此, 由于高频瞬变引起的电压损失比通常情况大得多。
(3) 公用电源的内阻抗。它是公共阻抗的重要组成部分。
1.2 公共阻抗耦合的干扰抑制
对于公共阻抗耦合产生的干扰, 可考虑的抑制措施如下:
(1) 由于干扰大多经共用电源引入, 可采用内阻小、响应快的自动调压的电源供电。比如可采用脉冲调制式开关直流稳压电源, 该电源对瞬变负载电流响应快, 电源动态内阻小, 抑制干扰能力强。
(2) 采用分布供电方式来消除或降低供电回路去线与回线的公共阻抗, 从根本上抑制经供电回路中的公共阻抗耦合的干扰引入。比如, 可将低压电气装置、逻辑电路装置、模拟电路装置各自用单独的电源分开供电, 以抑制开关强电装置通过电源及其供电回路的公共阻抗对弱电装置的干扰, 抑制逻辑电路装置通过电源及其供电回路的公共阻抗对模拟电路装置的干扰;在同一装置中的大功率部件 (如驱动级) 也可考虑用单独的电源供电, 以抑制开关大功率部件对处理小信号部件的干扰;在对抑制干扰要求较高的地方, 还可考虑每块印制板分别装上DC/DC稳压电源来供电, 尽量避免相互干扰。
(3) 采用供电电源去耦电路, 以降低电源的动态 (或高频) 内阻。例如在电源两端、每块印制板电源引入端并接去耦电路, 将一个大容量电容与一个小容量的高频电容并联, 在每个组件的供电端之间并接一个小容量的高频电容, 都可以有效降低动态内阻。电容容量可采用式 (1) 估算:
式中:ΔIc为电流的瞬变值;Δt为瞬变时间;ΔV为电压波动的允许值。
(4) 直流电源地线要粗, 在同一电源向多个装置或部件供电时, 供电回路的去线与回线 (接地线) 均可采用星形 (放射形) 连接, 而不采用环形连接, 以降低公共阻抗, 抑制各部件的瞬变电源电流对其他部件通过公共阻抗的干扰。
(5) 传输共地的各信号尽量采用单独回线, 各回线也应采用星形, 在同一点与信号公共地 (一般为直流地) 连接, 以抑制各信号的瞬变电流对其他信号通过公共阻抗的干扰。
(6) 装置外接的信号回路的公共回线 (信号地) 不借用供电回路的回线 (电源地) 。弱小的信号回路应单独回线 (如采用双绞线对, 在印制走线时采用二相邻的平行线对) , 以抑制信号回路中的公共阻抗耦合干扰。
2 导线间耦合的干扰抑制
2.1 信号导线分类处理方法
导线间的漏电阻很大, 通过分布电容与分布电感耦合, 主要包括远离地面的平行导体 (导线) 之间的分布电容和远离地面的平行导体 (导线) 之间的互感。按信号类型及相对功率电平的不同, 将信号导线分类, 然后分别进行处理, 在布线时各类信号线之间保持一定距离, 以降低之间的耦合, 可采用如下的信号导线分类处理方法:
(1) 对于低频模拟信号线, 可将所有相同幅值的信号放在同一屏蔽电缆中, 而对每对信号导线可不单独屏蔽。如果同一电缆中不可避免地包含载有不同强度信号的许多对信号线时, 可对同一低电平信号的所有线对一起进行屏蔽;
(2) 对于逻辑数字信号线, 数字信号传输线本身就是一个噪声源, 因此, 应尽可能地将其限制在数字系统布线区内。当数字信号电路与模拟信号电路在同一印制板内时, 应分区布线。当模拟信号走线进入数字线布线区时, 如果是电缆走线, 则模拟线采用双绞屏蔽线;如果是印刷板走线, 则与模拟地靠近一起走线, 同时避免与数字信号线平行走线。数字电路装置的I/O信号线要绝对避免和交流电源线放入同一线槽内, 要分离布线, 如果需要交叉, 那么要直交, 不能平行。
(3) 对于视频信号线, 应单独置于远离模拟或数字信号电缆的管道或槽内, 其他类别信号对视频信号的干扰不灵敏。
(4) 对于低压电器供电及其状态切换控制信号线, 如继电器、接触器在状态切换过程中, 由于感应, 在控制母线中会产生高的电压峰值, 这对数字信号的干扰是不能忽视的, 应远离逻辑数字信号线的走线。
(5) 对于交流动力线, 应单独置于金属管道或者屏蔽线缆中, 并要求经原边绕组带屏蔽的隔离变压器对系统供电, 以阻隔动力供电系统的瞬变干扰侵入。
(6) 信号走线尽量采用短的直接走线, 信号线特别是不同类型的信号线之间不要捆扎起来, 以降低信号线之间的耦合程度。弱电信号线 (包括低频模拟信号线、逻辑数字信号线) 在控制柜外布线时应与大容量变压器、大功率负载及其切换装置等干扰源保持一定物理距离。在控制柜内布线时, 弱电信号线与50Hz的交流线 (如电源线、变压器进出线、低压电气线、交流风机线等) 分开布线, 并保持一定距离, 若距离太近, 则交流线也应采用屏蔽线。初级绕组屏蔽的变压器的输入与输出、低通滤波器的输入与输出、隔离器件的输入与输出不要靠近布线。
(7) 在信号传输回路中串入隔离器件抑制干扰, 在信号的输入、输出回路中串入隔离器件, 可以把隔离器件的输入端与输出端的“信号地线”完全断开, 阻断了干扰互串的途径。特别是强电装置与弱电装置之间的信号交换应采取隔离措施。常用的隔离器件有光电耦合器、隔离继电器、隔离变压器等。
2.2 隔离电路设计
对于光电耦合器隔离电路的设计, 在选用光电耦合器件时, 要注意的直流参数主要有输入端的发光驱动电流允许范围、输出端允许负载电流最大值与耐压、输入电流与输出电流之间的增益。交流参数是允许最高工作频率、输出端上升与下降时间、退出饱和时间等, 退出饱和时间往往要比进入饱和时间长得多。当用光电耦合器隔离耦合慢变开关量信号时, 电路设计较为简单:首先根据输出电压电平与负载电流的要求, 选择确定输出端的电源电压与光电耦合器输出端的最大灌入或拉出电流;然后根据输出端最大的电流与电流增益设计输入驱动电路, 计算确定输入端的发光驱动电流, 驱动电流的大小应确保输出端在光耦工作温度范围内均能可靠进入饱和状态。当用光电耦合器隔离耦合快变 (或高频) 开关量信号时, 可选用相应频率响应的高速光电耦合器。
在输出端处于截止状态时, 输入端的干扰往往会经光耦及输入与输出之间的分布电容耦合到输出端, 引起输出高电平严重瞬间跌落。克服办法是在光电耦合器入端与出端信号地之间接一个耐压较高的小电容 (0.01F左右) , 对光电耦合器输入与输出之间的分布电容起旁路作用, 削弱耦合干扰的程度。当要求光电耦合器输出信号边沿快速响应输入信号边沿, 即要求隔离耦合快变的开关量信号时, 在输出端可设计抗饱和措施, 以大大缩短退出饱和时间。用光电耦合器隔离耦合模拟量信号时, 主要可通过2个途径:一是选用线性光耦器件, 使光耦器件中的光敏三极管工作在线性状态, 该光耦器件中集成了2对光耦, 分别用于正向通道与反馈通道, 以提高传输的线性度;二是先通过脉冲占空比调制、宽度调制或频率调制将模拟量变换成脉冲序列, 然后再经光电耦合器隔离耦合, 解调后恢复成模拟量。
对于继电器隔离电路的设计, 用隔离继电器只能传送开关量信号, 其输入回路是继电器驱动电路, 由于继电器线包是感性负载, 因此, 必须设计续流电路;其输出回路是继电器触点电路, 由于触点在状态切换时会产生抖动, 因此, 必须设计阻容等硬件消振电路或采取软件消振措施。
对于变压器隔离电路的设计, 用变压器可以隔离传送开关量, 在早期的PLC装置中被广泛采用, 相应的电路也多种多样, 但随着高性能光电耦合器件的出现, 这种方法已逐渐被替代。此外, 用变压器也能传送模拟量, 它是先将模拟量进行脉冲幅度调制, 变换成脉冲序列, 再经变压器耦合后整流滤波, 恢复成模拟量。为了提高隔离效果, 变压器初、次级均需要绕制屏蔽层。
3 屏蔽与接地措施
3.1 屏蔽阻隔干扰耦合
分布互电容与分布互电感是干扰传输的主要途径, 采用屏蔽是阻断该途径的有效办法, 其本质是屏蔽电场与磁场的传播, 电场的屏蔽层应采用导电的良好材料, 磁场的屏蔽层应采用导磁的良好材料。屏蔽层应正确接地, 否则会比不屏蔽的效果更差。屏蔽的主要对象有2个:一是整个装置, 二是装置内外的供电以及传输信号的走线。
静电干扰屏蔽较容易实现, 将干扰源用导电性良好的材料 (如铝、铜之类金属板, 对于几千赫兹以上的高频干扰源可用金属网) 屏蔽起来, 如果屏蔽干扰源难以实现, 则可对干扰受体进行整体屏蔽。
静磁场引起的干扰对系统可靠性影响不大, 但交变电磁场对系统内外的供电走线与信号传输线的干扰不可忽视。抑制方法是对产生电磁的干扰源 (如变压器、电感器、高频发生装置、传送大瞬变电流的导线与线圈等) 与接受干扰的各种传输线进行电磁屏蔽, 要求屏蔽层除采用导电、导磁均良好的材料外, 还要有较高的覆盖率。屏蔽层上的任何缝、孔等都会降低屏蔽效果。如果使用网状屏蔽层, 那么交变电磁场的频率越高, 网孔要求越密;同时还要求导电性屏蔽层具有几倍集肤深度的厚度。
减小信号回路的环路面积, 能有效地减少拾取的电磁干扰。从理论上讲, 信号传送回路采用双绞线对后, 能接近于消除对电磁干扰的拾取。如果动力走线与信号走线之间无法保持一定物理距离, 则阻断动力走线对信号走线的电磁干扰首选的是对动力走线进行屏蔽, 同时对传输小信号的线对也采取屏蔽措施。电源变压器的原副边之间、信号变压器的原副边之间也要加上屏蔽层, 以抑制原边、副边之间的电磁耦合。对于印制板元件的布置与外接插口的安置, 要使得印制走线长度尽量短;印制板内部走线要尽量短而粗, 以减少电磁干扰的拾取;信号线之间的间距要大, 或在信号线之间布上地线或电源线, 以形成良好的屏蔽。地线面积要尽量大, 以减少印制板之间的静电-电磁耦合, 降低公共阻抗。
3.2 接地阻隔干扰耦合
接地方式可分为防雷击接地、防漏电触电的安全接地、屏蔽接地等。
对于防雷击接地线, 供防雷接大地专用, 不可借作它用, 风电控制系统、能源管理控制系统或布线在野外的控制系统在设计接大地点时应特别注意。
对于动力供电的零线, 即220V/50 Hz的交流供电电源的零线, 一般在供电变压器处接大地, 在用电处没有接地, 也不能借作它用。
对于安全接地线, 在用电处接大地, 为了防止漏电触电而引起人身伤害或设备损坏事故的发生, 当设备内有超过安全范围的电压源时, 国家标准强制要求设备箱体 (外壳) 以及人可接触到的外露导电部分必须可靠地接入安全地线。
对于装置直流供电电源地线与信号地线, 直流供电电源地线为被供电电路所处理的信号电平提供了零电位参考点, 因此它最终要与这些信号的地线 (即信号公共线) 连接的, 因此, 统称为直流地。直流地与设备外壳 (即安全地) 、动力电源零线必须是隔离的, 直流地是不接大地的。各点的直流地连通原则:① 有效控制供电电流与信号电流的回流路径, 以尽量降低公共阻抗, 为此常采用星形在同一点连接的办法。需要说明的是, 这里所说的 “同一点接地”中的“一点”的含义不是几何意义上的“一点”, 而是指电气上的等电位 (零电位) 导体, 它可以是呈现零阻抗的接地母线排或印制板中的粗走线段与面等。② 降低通过地线对电磁干扰的拾取, 如直流地线不能连成闭合环路等。
对于屏蔽接地, 它的作用是为干扰提供一个释放回路, 以阻断干扰串入信号回路之中。一般不设计屏蔽层专用的接地线, 可在接导电材料机壳 (或安全接地线) 与直流地线之间选择。屏蔽层选择接地线与接地点的原则, 就是要有利于干扰的释放。
对于直流地的连接, 可以通过选择共地的各部件直流地之间的连接点 (接地点) 来控制电源或信号的回流电流的流向, 以抑制瞬变电流通过公共阻抗产生相互干扰。降低接地线的公共阻抗的方法除在前文讨论的方法外, 下面在共地的各部件直流地的连接方式上作更详细的讨论。首先, 不能用信号线的屏蔽层作为信号公共回线 (即信号地线) ;直流地一般在装置内浮置, 避免引出柜外。如果多个装置的直流地需要连接时, 应采用星形接法, 在同一点接地, 接地点的选择以合理控制地线电流的流向, 避免各装置的瞬变地线电流的相互干扰, 即降低公共阻抗干扰为准;装置内的各部件的直流地也应采用星形接法, 在同一点接地, 接地点一般选择在同一供电电源的滤波电容器的接地端;同一部件中的不同组电路的直流地也应采取星形一点连接。
图1为一多级放大器的直流地连接示意图。图1 (a) 中的接地方式会在每级的输入回路与三极管T1、T2的基极-发射极之间串入电源的瞬间电流干扰, 而图1 (b) 中的接地方式则避免了电源瞬间电流干扰的拾取。在图1 (b) 中, 第一级在A点一点接地, 第二级在B点一点接地, 整个电路的直流地在C点一点连接, C点是电源Vcc及其滤波电容的负端。由于第一级放大器的供电源电流较小, 所以也可改成由A点接至B点再接至C点。
在印制板走线设计时, 将易接受干扰的不稳定单元电路的直流地集中在供电源的去耦电容的负端, 一点接地, 而它们的电源也集中在去耦电容的正端一点连接。
3.3 屏蔽层的接地阻隔干扰耦合
信号线的屏蔽层应有绝缘被覆, 以控制屏蔽层的单端接地, 通常选在装置侧接地, 另一端敞开不接。同一装置的所有信号线的屏蔽层在同一点接地, 接地电阻要小。屏蔽层接地点的选择可根据具体情况而定。例如, 如果屏蔽的是装置外环境的电磁干扰, 由于该干扰源一般是相对大地而言, 而且是经装置与大地之间的分布电容而入侵的, 所以, 屏蔽层一般应接大地, 或统一在一点经一电容接大地;如果屏蔽的主要是相邻信号线之间的串扰, 而这种干扰是相对直流地而言, 而且干扰是经相邻线之间的分布电容与电感入侵的, 则应统一在一点接直流接地母线排。
由于电磁干扰异常复杂, 屏蔽层最佳的接地点可经试验后最终选择确定。当信号线传送的信号电平较低, 而且在信号源处对大地有不可忽视的漏电流时, 为了避免屏蔽层多点接地而引入纵向干扰, 屏蔽层也可选择在信号源端接地, 另一端敞开不接。动力电源供电走线的屏蔽层应接大地, 一般选在电源侧接大地。如果机壳是接安全地的, 则可经机壳接大地, 此时要求有小的接地电阻, 为感应浪涌电流提供到大地的小阻抗回路。
4 其他抗干扰措施
由于环境对电子装置的电磁干扰主要通过供电电源线引入, 而且干扰是相对大地而言的, 所以电子装置供电可采用交流稳压器低通滤波器隔离电源变压器直流稳压电源的供电方式, 并有良好的接大地端, 如图2所示。常见的LC低通滤波器的参数:电容为0.01~10μF, 电感为0.01~10mH。一端接地的电容宜采用穿心电容器。隔离电源变压器如果采用磁饱和式铁磁谐振变压器, 可以获得更好的抗干扰性能。直流稳压电源采用动态内阻低的脉冲调制式开关电源能提高抑制负载瞬变电流的能力。在安装工艺上, 供电回路的输出线不要和输入线靠近, 以尽量降低它们之间的分布电容。
对于高频发生装置、电动机碳刷等能产生火花、电孤的设备或可控硅大功率开关装置等引起的电磁干扰, 可在发生干扰的装置的供电电源线上接入低通滤波器, 以抑制干扰传导到输电线路上去。在信号传输线上, 特别是装置与装置箱柜外的信号传输线上也可接入线间低通滤波器或浪涌吸收器件, 以抑制浪涌干扰通过信号线侵入装置。
5 结语
结合工程实践经验, 从干扰来源、干扰的耦合途径及其抑制方法等方面, 对如何降低干扰源耦合的程度, 减小干扰对电子电路系统的影响进行了探讨, 为电路设计提供了参考。
参考文献
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耦合影响论文 第7篇
关键词：水肥耦合效应,青椒,膜下滴灌
青椒由原产中南美洲热带地区的辣椒在北美演化而来,经长期栽培驯化和人工选择,使果实发生体积增大,果肉变厚,辣味消失和心皮及子房腔数增多等性状变化。中国于100多年前引入,现全国各地普遍栽培。从2003年以来,我国青椒年栽培面积基本稳定在130万hm2左右[1]。
国内外学者针对不 同作物进 行了许多 单因素影 响研究。高树涛[2]等人进行的试验,得到的结论为磷肥在一定用量范围内对青椒的影响。任媛媛[3,4,5,6]等人进行的试验,研究了单一施肥因素对作物的 影响。国外的 学者,Keller等[7,8,9,10,11]进行的试验,研究了单一的氮肥等施用对作物生长发育的影响。对于作物耦合效应的研究,张凤翔[12]等人进行 的水肥耦 合对冬小 麦生长和产量的影响试验结果表明,水肥耦合对产量在一定范围内有明显正效应。徐岩[13,14,15,16,17]等进行的不同作 物耦合试 验,研究了氮、磷、钾及 灌水量之 间的耦合 效应对作 物的影响。Hebbar等[18]研究不同灌溉 施肥模式 下水肥耦 合对番茄 的影响,Thomas等[19]研究了地 下滴灌水 氮耦合对 花椰菜氮 肥吸收、硝酸盐残留以及氮肥利用率的影响。
国内外目前的诸多研究当中,多侧重于单因素或者2因素耦合对作物的影响研究,对于青椒4因素耦合相应的研究仍较少。因此,本实验拟在日光温室内,膜下滴灌条件下,进行氮、磷、钾、灌水量4因素对青椒耦合效应的研究,寻求水肥最优组合比,实现水肥相 互促进的 灌溉模式,为生产实 践提供理 论依据。
1材料与方法
1.1试验区概况
本试验地点位于沈阳农业大学试验基地43号温室大棚。海拔44.7m,年平均气温6.2~7.9℃,全年降水量600~800mm。土壤为壤土,田间持水率为34.3%(占土壤体积百分比)。pH值为7.09,含有机质26.89mg/kg、全氮2.25g/kg、全磷2.25 mg/kg、全钾2.02 mg/kg。速效氮175 mg/kg,速效磷378mg/kg,速效钾674mg/kg。供试肥料为尿素(46%N),钙镁磷肥(18%P2O5),氯化钾 (60%K2O)。供试品种 为35-619青椒。
1.2试验设计
试验设氮(x1)、磷(x2)、钾(x3)、灌水量(x4)4个因素,每个因素5个水平。采用4因素5水平正交通用旋转组合,得到20个不同水肥处理,每个处理有3个重复随机分布在试验区内。灌水量0水平为基础水平 ,氮、磷、钾施用量0水平位为基础水平,其他试验水平根据4因素5水平正交旋转组合设计理论计算而得。试验因素水平编码见表1。
kg/hm2
试验作物在塑料育苗盘中培育,发芽后15d移栽至试验小区内。每个小区面积3.9m2(1.3m×3m),每垄移栽2行,行距50cm,株距30cm。
施肥方式为穴施,氮肥分2次平均施入,第1次作为底肥在移栽时施入,第2次在开花期前期施入,每个处理具体施肥量由表1得出并称量。磷钾肥在移栽时一次施入。每次施肥时,按设计方案,将每小区 所需各种 肥量准确 称出,均匀混合后,一次穴施。施肥位置距离植株根部20cm,埋深15cm。
灌水方法为定额法 膜下滴灌,苗期时间 为1个月,灌水2次,时间间隔15d。开花结果期时间为1.5个月,灌水4次,时间间隔11d。结果盛期时间为1.5个月,灌水6次,时间间隔7d或8d。结果后期时间为1个月,灌水4次,时间间隔7d或8d。
1.3指标测定
果实成熟期,适时采摘成熟果实,对于每棵试验青椒分别采摘并称重。使用精度为0.1g的电子秤称重果实,记录采摘时间、单颗产量及果实数量,最终得到小区总产量。
2结果与讨论
2.1水肥耦合对青椒产量的影响
(1)建立回归模型。通过对青椒产量试验结果进行分析,以产量为因变量,氮、磷、钾、水为变量,进行多元回归分析,可以得到水肥与青椒产量之间的数学回归方程:
式中:Y为青椒产量;x1、x2、x3、x4分别为氮、磷、钾施用量和灌水量。对式(1)进行显著性检验:F=19.2,p=0.02<0.05。因此,所建立的水肥耦合模型均显著,可用于生产预报,且有较高的可靠性。
用t检验方法对式(1)回归模型偏回归系数进行显著性检验,见表2。
(2)主效应分 析。从式 (1)1次项和t检验表可 看出 ,4因素对产量影响的大小为氮(x1)>磷(x2)> 钾(x3)> 水(x4),2次项水(x4)>钾(x3)>磷(x2)>氮(x1),说明磷是影响产量的主要因素,水对产量也有较大影响。
注:p<0.01为极显著,0.01<p<0.05为显著,p>0.05为不显著。
(3)单因素效应分析。将回归模型中的氮、磷、钾、水4因子中的3个固定在零水平,求得单因素对产量的偏回归子模型如下。
施氮量:
施磷量:
施钾量:
灌水量:
由图1可见,只考虑氮肥对产量的影响时,氮肥与产量呈直线关系,说明氮肥的增加能显著提高产量。只考虑磷肥对产量的影响时,磷肥与产量呈曲线关系,当磷肥0.5水平时,出现产量单效应极大值。因此,在[-2,0.5]水平内,磷肥的增加使用能提高产量,磷肥与产量为正相关关系,在[0.5,2]水平内磷肥的增加施用反而降低了产量,磷肥与产量为负相关关系。只考虑钾肥对产量的影响时,钾肥与产 量呈曲线 关系,当钾肥0水平时,出现产量单效应极大值。因此,在[-2,0]水平内,钾肥增加使用能提高产量,钾肥与产量为正相关关系,在[0,2]水平内钾肥增加施用反而降低产量,钾肥与产量为负相关关系。只考虑灌水量对产量的影响时,灌水量与产量呈曲线关系,当灌水量0水平时,出现产量单效应极大值。因此,在[-2,0]水平内,灌水量增加能提高产量,灌水量与产量为正相关关系,在[0,2]水平内灌水量增加反而降低产量,灌水量与产量为负相关关系。
(4)互作效应分析。分析水与氮的互作效应,可以通过图2看出:
当灌水量水平位为-1.682水平时考虑氮肥施用量对青椒产量的影响:1施氮水平在[-1.682,0]水平内变化时,可以看出,青椒产量随着施氮量的增加而增加,在这一范围内,产量与施肥量是正相关关系。2施氮水平 在 [0,1.682]水平内变 化时,可以看出青椒产量随着施氮量的增加而减少,在这一范围内,产量与施肥量时非相关关系。说明青椒产量与施肥量只有在一定范围内才有正相关促进作用,而超过这一范围,青椒产量与施肥量则为负相关拮抗作用。
当灌水量水平为-1,0,1,1.682水平时考虑氮肥施用量得到了同上的结论,即在一定范围内,产量与施肥量具有正相关促进作用,而超过这 一范围,青椒产量 与施肥量 则为负相 关作用。
当氮肥使用量为-1.682水平时考虑灌水量对产量的影响可以看出:灌水量为-1.682水平时,产量最高;灌水量为1.682水平时,产量最低;青椒产量随着灌水量的增加而减少。
当氮肥水平小于0时可以看 出,在相同的 氮肥水平 情况下,青椒产量均随着灌水量的增加而减少,说明氮肥施用量在这一范围内,低氮配低水的条件比较有利于青椒产量。
本试验处理中,灌水量0水平配合施氮量0水平的处理有最高产量。
2.2讨论
对于青椒产量的影响,高艳明[15]等认为,灌水量为主要因素,黄科[17]等认为,氮为主要因素。而本试验认为对于青椒产量的影响,磷是主要因素,水为次要因素。之所以不同人进行的不同试验得到不同的结论,可能是不同试验的土壤性状、供试品种、天气、田间管理措施等因素不尽相同,因此得到了不完全相同的结论。董俊霞[5]等人认为在一定范围单一的增加某一因素可以提高青椒产量,这与本试验结论是一致的。对于2种因素之间的交互作用,不同试验者得到的结论却是相似的,即2种因素在一定范围内都是正相关关系,而超过这一范围,呈负相关关系。本试验结果是在日光温室内,灌水定额法,膜下滴灌灌水方式,穴施肥料等条件下进行的水肥耦合试验,可能存在一定的特定性,而为了得到更为准确的水肥组合配比,此后的类似试验可以缩小因素水平的范围。
3结论
(1)对于青椒产量的影响,氮、磷、钾灌水量对其影响的程度是不同的,其中氮肥的施用对产量影响最大,其次是灌水量。说明供试验的青椒品种对氮的需求较大,氮肥是影响青椒产量的重要因素。
(2)对于青椒产量而言,单一的增加施肥量或灌水量,在一定范围内是可以提高其产量的,但是超过这一范围,将会得到相反的减产效果。
耦合影响论文 第8篇
本文基于耦合理论模型，从理论上分析了耦合谐振的工作原理，并对负载线圈对传输距离和效率的影响进行分析，通过设计硬件实验平台测试，验证了理论的正确性和有效性。
1 耦合谐振模型分析
1.1 耦合谐振工作原理
磁耦合谐振式无线能量传输技术，就是通过两个具有相同谐振频率的线圈，在相隔一定距离时，由于磁场耦合使线圈产生谐振，能量通过交变电磁场在两个谐振线圈中传输，从而实现能量的无线传输。耦合谐振式无线能量传输同时利用了磁耦合和共振技术。
系统的基本结构如图1所示，L1和L2分别是能量发射线圈和接收线圈。高频信号经功率放大电路为发射线圈提供激励源，然后由发射线圈通过电磁耦合将能量传送至接收线圈，为保证两个线圈的谐振频率在同一个频率点上，在设计时应保持发射线圈和接收线圈的参数一致，同时外加谐振电容C1=C2。线圈的品质因素Q决定了能量的损耗大小，为解决负载直接加载接收线圈而大幅度降低品质因数Q，外加负载线圈LR。可以通过改变接收线圈和负载线圈的距离，提高系统的能量传输效率[2]。
1.2 耦合等效电路分析
对于发射端和接收端的线圈，可以建立如图2所示的等效电路进行分析。其中R1和R2分别表示发射线圈和接收线圈在高频下产生的等效电阻，C1和C2为外加谐振电容。L1和L2为发射线圈和接收线圈的等效电感值。由于两个线圈参数一样且谐振频率一致，有L1=L2,C1=C2。谐振频率为ω=1/L1C1=L2C2。Rr为负载反射到接收线圈的电阻，在单匝负载线圈中为了简化分析，近似取Rr=RL,M为互感，d为实际传输距离[3]。
由耦合模型理分析[4]，假设L1是一个正弦电流源驱动，频率为，且电流源复振幅为I1，则L2上的感应电动势为V2=jωMI1,，流过L2的电流I2=V2/Z2,Z2是接收线圈总的串联阻抗，Z2=jωL2+1/jωC2+Rr+R2。由于I2在L1中产生电动势，V1=-jωMI2，感应电压与L1的自感电动势迭加，等效为增加一个值为V1/I1的串联阻抗，因此，由互感现象产生的串联阻抗可表达为
同理，发射端反射到接收端的阻抗为
当两个线圈同时谐振时，线圈串联阻抗简化为:Z1=R1,Z2=R2+Rr。线圈在高频下的等效电阻R1和R2由欧姆阻抗Ro和辐射阻抗Rf两部分组成。
等式中，μ0为真空磁导率;a为导线半径;r为线圈半径;n为线圈匝数;δ为电导率;l为导线长度;ε0为空气介电常数;h为线圈宽度;c为光速。对于1～50 MHz，此时有RfRo，即可忽略辐射损耗[5]。
2 负载线圈影响分析
由于两个线圈同时发生在谐振状态可以利用KVL方程求出Rr上获得的功率[6]
同时求得效率的表达式如下
在不考虑负载线圈对系统的影响时，式中Rr=RL，可以看出，当系统工作频率固定时，系统的效率受距离和负载两个参数的影响。通过Matlab对其仿真，结果如图3所示。系统效率随互感减小而减小，当互感减小到一定值时，系统效率几乎为零，而且互感值与距离3次方的倒数成正比，可知效率随距离的增大而下降更迅速。由仿真结果还可以得出，当传输距离一定时，系统效率随负载值的增大先上升后下降，且存在最佳匹配电阻，特别是在远距离时，效率受负载的影响更大。
但是在考虑负载线圈到接收线圈的反射阻抗时，有，代入式(4)～式(5)可以得出新的效率表达式
为获得最大效率时的最佳匹配负载大小，对上式求导，并令其等于零可以解出最大效率时对应的负载，表达式如下
最佳匹配电阻受两个互感因数的影响，当传输距离增大时，M减小，此时负载电阻应相应的增大以使系统达到最佳效率。当发射距离固定后，最佳负载随负载线圈的距离增大而减小，可以使效率提高。由于，在仿真时可以忽略负载线圈阻抗值的影响，结果如图4所示。
当发射线圈和接收线圈都固定时，此时的互感M可以确定。分两种情况分析，在匹配负载的条件下，最大效率并不是在负载线圈和接收线圈最近时发生，而是随距离的增大先增大后减小。
在负载阻抗不匹配的条件下，最大效率发生在负载线圈离接收线圈最近处。
3 实验及分析
为验证上述理论分析的正确性，搭建了一个工作在1.12 MHz的磁耦合无线能量传输实验系统，对负载线圈对效率的影响进行实验测试，实验中线圈主要参数如表1所示。
实验中，由信号发生器产生1.12 MHz的高频信号，经E类功率放大后送给发射线圈，通过磁耦合使接收线圈谐振并耦合给负载线圈，最终能量传输给负载。由于线圈的固有谐振频率已定，因此只需调节高频信号的频率使其一致，就可使系统工作在谐振点上。实验中取负载值为8Ω，通过改变位于同轴上的发射线圈和接收线圈的距离，使系统达到最大传输效率状态。表2是负载接收电压随距离变化的测试结果，此时负载线圈和接收线圈固定距离为0.1 cm。
由测试结果得知，系统在8 cm附近时负载上的电压最大，此时系统达到最大效率状态，与图4的仿真结果一致。当距离小于最佳传输距离时，负载电压随距离增大而增大，反之，当距离大于最佳传输距离时，负载电压随距离增大而减小，测试波形如图5所示。
为了验证负载线圈匝数对传输效率和距离的影响，分别制作了3个不同的线圈进行测试。表3显示了当传输距离固定为8 cm时，不同负载线圈对距离和效率的影响。
从表中数据可以看出，单匝线圈时，负载最终接收的电压随距离的增大而逐渐减小;而在多匝线圈时，负载电压均随距离增大先增大再减小，而且线圈匝数越多，获得最大电压值的距离更远。和单匝线圈的接收电压相比，多匝线圈时获得的最大电压更小，这是由于负载线圈增大后对应的匹配电阻会相应减小，此时系统处于非匹配状态。因此系统的效率有所降低，测试结果和仿真结果一致。说明，增加负载线圈匝数可以提高能量传输的有效距离，但同时也降低了系统的传输效率。为使系统的效率达到最大值，在设计时应采用最佳匹配电阻，然后适当调节负载线圈的距离。
4 结束语
本文通过理论分析并仿真了负载线圈对系统能量传输的距离和效率的影响，通过实验测试结果对比验证了该理论分析的可行性。
摘要：从两个相同谐振频率线圈耦合模型出发,介绍了系统的工作原理。分析了负载线圈对系统效率和距离的影响,并利用Matlab对其进行实验仿真。通过与硬件测试结果对比分析验证了理论的有效性,为提高无线电能传输距离和线圈的优化设计提供参考。
关键词：无线能量传输,耦合谐振,负载线圈
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耦合影响论文 第9篇
科技金融是指,为了促进科技研发、科技成果转化和科技产业发展,由政府、企业、市场、社会中介机构等各种向科技创新活动提供金融工具、金融制度、金融政策与金融服务等金融资源的主体共同构成的一个体系。当前我国经济发展步入新常态时期,科技金融发展对我国经济结构调整、转变经济发展方式都具有重要意义。从2009年设立科技支行以来,科技金融取得了迅速发展,但是科技和金融的结合也进入了发展瓶颈。科技金融风险是银行等金融机构在为科技型企业提供贷款等金融服务过程中所面临的风险。科技金融风险贯穿科技型企业科技创新的整个生命周期。科技金融高风险的基本特征导致我国科技型中小企业大多面临融资难、融资贵的困境。我国金融资源大多数集中于风险偏好较小的商业银行,但是在我国严格的利率监控下,科技型中小企业的信贷风险可能超出银行所能承受的范围。尽管科技支行承担了科技中小型企业的高风险,却难以享受与高风险相对应的高回报,违背了风险与收益的匹配原则。由于科技创新本身就是一种高风险活动,科技型企业在科技研发、科技成果转化过程中的不确定性较多,会直接加大传统银行的信用风险和流动性风险。其中,科技型中小企业本身的技术风险、市场风险和管理风险等“科技”属性风险流动性和传导性最强。此外,这类企业与银行之间还存在严重的信息不对称问题,银行难以掌握企业的技术情况、资金状况、经营状况,导致科技金融风险进一步扩大。
综上所述,科技金融风险可以简单归为两类:技术本身风险和信息不对称风险。科技型企业科技创新的各种风险,具有较高的流动性和传导性。这些风险在传导过程中不仅依附在关联结点相互交汇,还会同其他关联结点上的风险发生匹配关系,产生不同的耦合效果。“耦合”源于物理学科,用来描述两个或者两个以上系统之间由于相互影响、相互作用产生关联关系的现象。耦合作用会使风险流量或者性质发生较大变化。科技金融系统的各个主体之间存在直接或间接的关联,导致这种经济系统中的风险传导普遍存在。本文认为科技金融风险实际上是影响科技型企业科研活动的各种不确定因素共同作用产生的结果,具有多因素耦合致因性。这些风险因素不仅能够直接放大科技金融风险,同时还会在传导过程中发生相互影响、相互作用的耦合现象,进一步放大科技金融风险。目前,关于风险耦合的研究已经涉及多个领域,如煤矿事故、企业财务、自然灾害、水域通航、空中安全等,但是还没有学者从风险因素耦合的视角对科技金融风险问题进行研究。因此,本文不仅分析单一因素对科技金融风险产生的作用,还要比较不同类型因素耦合所产生的作用。
近年来,我国通过一系列政策措施,将科技和金融结合提高到前所未有的高度。为降低我国科技金融的高风险,学者们提出两种设想:一是银行进行风险控制的产品创新;二是政府向银行提供风险补偿。但政府干预是一把“双刃剑”,可能导致风险发生巨变。目前,以银行为导向的风险控制创新模式,成为我国科技金融发展的着力点。科技型中小企业成果、市场、效益等的不确定性大大增加了银行发放信贷过程中的风险,而银行所拥有的贷款抵押物主要是难以评估和变现的无形资产,科技型中小企业偿还贷款的不确定性非常高。因此,本文从科技金融的风险源头入手,分析和度量科技型中小企业各种创新因素耦合作用对科技金融风险产生的影响,提出控制和降低科技金融风险的有效对策和建议。
二、耦合作用机理
科技金融系统是一个耗散系统,具有自我调节和修复的功能,当某种能量超过系统所能承受的极限时就会形成风险。当风险发生时,防御系统会为了保护整个系统的安全而进行风险阻断,使风险不能达到阈值。虽然系统中所有风险不会在同一时刻突破所有防御系统,从而超过系统的风险承受能力,但是风险一旦冲破各自的子防御系统,就会迅速寻找其他风险进行耦合,打破系统平衡的临界点,最终达到整个系统的最大风险阈值,导致系统处于不安全状态。风险因素之间形成正耦合效应,会加大风险传导,使风险流量增加,甚至产生新的风险。本文只讨论耦合的正向作用,仅对科技型中小企业各因素耦合导致科技金融风险增加的情况进行研究。科技型中小企业创新因素耦合对科技金融风险的作用机理如下图所示:
本文研究的风险耦合是指科技型中小企业无法偿还银行贷款的各种因素之间相互影响、相互作用导致科技金融风险增加的现象。科技研发是否能产生成果,科研成果是否能打开市场,产品批量生产是否能产生规模效益等不确定因素都会影响科技型中小企业的科技创新,增加科技金融风险。此外,由于财务信息不透明、产权界定模糊等问题,科技型中小企业与银行之间存在着严重的信息不对称。本文认为,这些影响因素主要包括资源因素、管理因素、市场因素和制度因素。这些因素的增加会加大科技型中小企业科技创新的不确定性,甚至引发科技创新中的技术风险、市场风险和管理风险等。其中,资源因素和管理因素是诱发各类风险的直接因素,市场因素和制度因素则起到间接作用。资源因素能够直接导致科技型中小企业科技研发不确定性的增加;管理因素直接增加科技型中小企业与银行的信息不对称;市场因素直接导致科技型中小企业科技成果转化不确定性的增加;制度因素则直接增加科技型中小企业与政府的信息不对称。这些因素使科技型中小企业偿还银行贷款的不确定性增加,导致科技金融风险扩大。同时,这些因素之间也会相互影响、相互作用,进一步扩大科技金融风险,增加系统的不安全性。
三、耦合作用对风险的影响
引起科技型中小企业科技创新不确定性以及信息不对称问题的主要影响因素在传导过程中会相互影响、相互作用,最终导致科技金融风险进一步扩大。根据科技型中小企业这些因素的参与情况,可以把它们对科技金融风险的耦合作用类型划分为以下三类:
1. 单因素耦合作用。
单因素耦合是指同类风险因子相互影响、相互作用导致风险增加的耦合现象,耦合后的风险保留原先的性质。单因素耦合主要包括资源因子耦合、管理因子耦合、市场因子耦合和制度因子耦合。其中,资源因子会直接导致科技型中小企业科技研发失败,具体包括技术条件、员工素质、资金支持等方面;管理风险因子会直接导致科技型中小企业与银行的信息不对称,包括管理模式、财务制度等方面;市场风险因子会直接导致科技型中小企业科技成果转化失败,包括市场需求、商业模式等方面;制度风险因子会直接导致科技型中小企业与政府的信息不对称,包括产权制度、信用体系等方面。如果科技型中小企业科技研发失败或者科研成果转化失败,就可能无法偿还银行贷款,从而增加科技金融风险。不仅如此,这些同类风险因子之间也会相互影响、相互作用,放大系统的某种缺陷。
2. 双因素耦合作用。
双因素耦合是指两种不同种类的风险因子相互影响、相互作用导致风险增加的耦合现象。这种耦合会引起风险性质的改变,从而产生新的风险。双因素耦合主要包括资源—管理因子耦合、资源—市场因子耦合、资源—制度因子耦合、管理—市场因子耦合、管理—制度因子耦合、市场—制度因子耦合。双因素耦合会加大风险传导,产生比单因素耦合更大的风险流量,导致系统更加不安全。科技型中小企业科技研发、科技成果转化的不确定性,其与银行、政府之间的信息不对称被进一步放大,导致企业无法偿还银行贷款的风险增加,扩大了科技金融风险。其中,资源—管理因子耦合会使科技型中小企业在科技研发期间与银行的信息不对称增加;管理—市场因子耦合会使科技型中小企业在科技成果转化期间与银行的信息不对称增加;资源—制度因子耦合会使科技型中小企业在科技研发期间与政府的信息不对称增加;市场—制度因子耦合会使科技型中小企业在科技成果转化期间与政府的信息不对称增加;资源—市场因子耦合会使科技型中小企业科技研发、科技成果转化的不确定性增加;管理—制度因子耦合会使科技型中小企业、银行、政府三者的信息不对称增加。
3. 多因素耦合作用。
多因素耦合是指三种以上(包括三种)不同种类风险因子相互影响、相互作用导致风险增加的耦合现象。由于系统中所有风险不可能在同一时刻突破防御系统,所以多因素耦合仅包括三种因素的耦合情况,即资源—管理—市场因子耦合、资源—管理—制度因子耦合、资源—市场—制度因子耦合、管理—市场—制度因子耦合。多因素耦合和双因素耦合一样,能够使风险性质和流量发生较大改变。但是,同双因素耦合相比,多因素耦合的作用会更加明显,传导的风险也更多,产生的风险流量也更大,导致科技型中小企业的不确定性更大,信息不对称问题也更严重。因此,银行更难掌握企业相关的技术情况、资金状况、经营状况等信息,出现呆坏账的风险也就更高。其中,资源—管理—市场因子耦合会使科技型中小企业在科技研发、科技成果转化期间与银行的信息不对称增加;资源—市场—制度因子耦合会使科技型中小企业在科技研发、科技成果转化期间与政府的信息不对称增加;资源—管理—制度因子耦合会使科技型中小企业在科技研发期间与银行、政府的信息不对称增加;管理—市场—制度因子耦合会使科技型中小企业在科技成果转化期间与银行、政府的信息不对称程度加大。
四、耦合作用对风险影响的度量
本文选取《2010~2015年中国银行业监督管理委员会信息报告》和《2010~2015年中国电子商务市场数据检测报告》中公开的科技金融风险事件作为样本数据,筛选出697起由于科技型中小企业科技创新导致的风险事件,并根据因素参与情况分别整理了不同耦合类型风险事件发生的次数和频率,如表1所示:
表1中,Phijk代表资源因素风险、管理因素风险、市场因素风险和政策因素风险分别处在第h种状态、第i种状态、第j种状态、第k种状态下引发科技金融风险耦合的概率。统计过程中,分别用0和1表示单一因素风险是否发生的状态,风险未发生状态记为0,风险发生状态记为1。
表1的统计结果显示,参与影响的风险因素越多,发生风险的可能性就越大。我国科技型中小企业拖欠银行贷款的事件中,多因素耦合作用的科技金融风险事件多达467次,将近风险事件总数的一半以上。双因素耦合作用的科技金融风险事件次之,共发生194次。单因素耦合作用的科技金融风险事件最少,共发生36次。
本文利用N-K模型分别度量科技型中小企业单因素耦合、双因素耦合和多因素耦合作用对科技金融风险流量的影响结果。N-K模型源于信息理论,最初用来度量交互风险传输量,之后被用来度量风险传导过程中发生的流量变化(罗帆等,2011)。该模型包括两个参数,其中N表示组成整体的要素种类,假设系统有N类风险因素,而每种风险因素都有n种状况,那么所有可能发生的风险就有Nn种情况;K表示要素之间依赖关系的数目,K的取值范围是0~N-1,表示系统中所有风险不会在同一时刻达到整个系统的最大风险阈值。本文的N-K模型如下:
科技型中小企业的4类风险因素之间的不同耦合作用,会导致科技金融风险流量不同程度的增加。风险流量值越大,这类耦合现象引起科技金融风险流量增加得越多,耦合作用的效果就越明显。根据(1)式,可以分别得到单因素耦合、双因素耦合和多因素耦合作用导致的风险流量增加值F。F值越大,说明这类耦合现象增加的风险流量越多,耦合作用的效果越明显。
计算过程中,单因素耦合现象中资源因子耦合、管理因子耦合、市场因子耦合和制度因子耦合所增加的风险流量分别记为F11(a)、F12(b)、F13(c)、F14(d),单因素耦合增加的风险总流量记为F1。
双因素耦合中资源—管理因子耦合、资源—市场因子耦合、资源—制度因子耦合、管理—市场因子耦合、管理—制度因子耦合、市场—制度因子耦合所增加的风险流量分别记为F21(a,b)、F22(a,c)、F23(a,d)、F24(b,c)、F25(b,d)、F26(c,b),双因素耦合增加的风险总流量记为F2。
多因素耦合中资源—管理—市场因子耦合、资源—管理—制度因子耦合、资源—市场—制度因子耦合、管理—市场—制度因子耦合增加的风险流量分别记为F31(a,b,c)、F32(a,b,d)、F33(a,c,d)、F34(b,c,d),多因素耦合增加的风险总流量记为F3。
根据(2)~(11)式,可计算得到不同类型耦合作用增加的风险流量值,如表2所示:
根据以上结果,按风险流量值得出各因子的关系为:F25<F22<F26<F23<F21<F34<F32<F24<F33<F31。总体来看,多因素耦合作用增加的风险流量普遍比双因素耦合作用增加的风险流量多,耦合作用效果也更加明显。我国科技金融风险增加主要是科技型中小企业多因素耦合作用的结果。影响科技型中小企业无法偿还银行贷款的因素越多,科技金融风险也会越大。(1)从双因素耦合产生的风险流量变化来看,管理—市场因子耦合、资源—管理因子耦合的作用最明显,管理—制度因子耦合、市场—制度因子耦合的作用次之,市场—管理因子耦合、资源—制度因子耦合的作用最小。因此,科技型中小企业科技在研发、科技成果转化期间与银行的信息不对称,导致科技金融风险流量增加得最多,其次是科技型中小企业科技在研发、科技成果转化期间与政府的信息不对称。(2)从多因素耦合产生的风险流量变化来看,资源—管理—市场因子耦合、管理—市场—制度因子耦合的作用大于资源—管理—制度因子耦合、资源—市场—制度因子耦合。因此,科技型中小企业在科技研发、科技成果转化期间的信息不对称,导致科技金融风险流量增加得最多,尤其是科技型中小企业与银行的信息不对称。综上所述,导致我国科技金融风险增加的最主要原因是科技型中小企业与银行的信息不对称。因此,控制和降低科技金融风险的关键在于解决科技型中小企业与银行之间的信息不对称问题。
五、建议
虽然科技金融在促进产业优化升级、增强国家自主创新能力和建设创新型国家等方面具有明显的正外部性,但是科技金融的高风险问题也逐渐在我国近几年的实践中暴露出来。科技型中小企业科技创新中各种风险本身具有非常强的流动性和传导性,导致银行面临更大的信贷偿还风险。从N-K模型的分析结果来看,科技型中小企业在科技创新过程中,各种风险因素会通过耦合作用进一步放大科技金融风险,导致这类企业和银行之间存在严重的信息不对称问题。因此,本文根据上述问题,提出如下建议:
1. 加快科技型企业信用体系建设。
分析结果表明,科技型中小企业科技创新的风险耦合会进一步放大信息不对称问题。因此,政府需要进一步完善互联互通的科技型中小企业征信平台,组织建立科技金融信息数据库,并通过征信平台整合和发布科技型中小企业、金融机构的相关信息,增进资金供给方和需求方之间的了解,顺利实现对接。此外,还要建立和完善科技型中小企业的信用评价体系,进一步健全企业信用信息共享机制;通过网络等公众信息载体,即时更新、发布企业信用信息,为科技型中小企业融资、担保、交易等提供有效依据;组织座谈会、研讨会,为科技型中小企业、金融机构提供深入交流和合作的机会;邀请相关领域的专家、学者,为科技型中小企业、金融机构提供咨询服务。
2. 尽快实现科技企业生命周期服务链。
针对科技型中小企业耦合风险对科技金融风险的作用效果,科技支行应该适应科技型中小企业的阶段性发展特征。科技支行需要根据科技型中小企业的特点,改进经营准则和内控机制,制定适合科技型中小企业的风险评估方法和标准等;配备专业科研团队,采用专门技术,实行专门的经营管理、考核评价机制、监督机制等;对科技型中小企业的发展潜力、财务状况、技术水平、偿贷能力、项目优劣等进行评估,根据评估结果决定是否放贷及放贷方式、放贷规模等。此外,科技支行还需要尽快培养一大批既懂技术又懂金融的高素质人才,提高科技金融从业人员的风险意识和防范风险的能力。
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德育“常态”：理论与实践的耦合 第10篇
关 键 词 德育理论与实践；根性理论；主体理论；特色理论
中图分类号 G41
文献编码 A
文章编号 2095-1183（2015）01-0018-03
央视《新闻联播》近日“新常态 新征程”系列报道，使得“新常态”这一经济新名词为广大公众耳熟能详。我由此联想到学校德育，理想的德育应该是一种怎样的常态呢？是运动式的轰轰烈烈还是常态化的和风细雨，是“小猴子下山”式的应景还是有相对稳定的德育文化自觉？答案不言而喻。学校德育常态离不开对德育理论与实践关系的把握，没有实践支持的理论是空头理论，没有理论支撑的实践是盲目行动。理想的德育常态应行走在理论与实践之间。
一、德育是什么——根性理论决定实践的厚度
追问“德育是什么”，并非是要从教育哲学的高度对德育进行思辨，而是把视角投向浩瀚的德育理论中，那些规定德育的性质、任务、目标、原则、内容、方法等，对德育的内涵与外延进行系统阐释的基本德育理论。这些德育实践工作者必须掌握的基本理论，可称之为德育的根性理论。根性理论虽说是基础性的德育理论知识，但对于学校德育的意义很大，它决定了学校德育工作者的思维方式，决定了学校德育实践的感染力，决定了学校德育的厚度。
学校德育既是一个理论性问题，又是一个带有鲜明实践性的操作问题。为此，德育实践者既要学好理论，又要紧密联系实际；从实践中引出理论，用理论指导实际，真正做到理论与实际的有机结合。反观自己作为一名德育实践工作者的成長历程，是一本书为我打开了丰富的德育工作理论的大门。《德育新论》是江苏省高等教育自学考试师范类思政教育专业的一门专业必修课教材，旨在帮助德育工作者系统地了解学校德育工作，掌握学校德育的原则、方法、途径等等通识性问题。
借鉴《德育新论》所述，我对自己所在学校的德育工作进行了观察与反思。针对存在的问题，提出了对策并在实践中加以落实。总结经验，我撰写了论文《小学“生活德育”的理论与实践》并公开发表，同时申报了江苏省“十五”教育科学规划项目，开始了对小学生活德育的理性思考和实践操作。
一位专门研究数学的朋友送我一本鲁洁教授的专著《超越与创新》。我如获至宝，认真拜读，受益匪浅。鲁洁教授从新科技革命与学校德育的关系出发，揭示出当代社会德育调节功能增强的必然性和加强学校德育的必要性。在文化领域方面，鲁教授运用马克思主义的观点，对文化与教育关系的各个侧面与不同维度，进行了静态与动态、历史与逻辑的考察，对教育与文化传统、教育与文化的传递传播、教育与文化选择、教育与文化的变迁等进行了独到的研究。另外，鲁教授还对德育的社会功能、自然功能、个体功能以及发挥德育功能的具体条件等作了全面的研究。
鲁教授的德育文化功能观给我最深的启迪与反思。我又一次申报省级教育规划项目“小学生活德育的文化践行研究”并获成功，并在学校德育中充分发挥儿童文化的重要作用，让德育与儿童文化紧紧相依，获得很大的成功。同进，本人也从德育内容、方法、教师、情境、文化活动等多个领域发表了“生活德育”系列论文。
二、德育为什么——主体理论决定实践的宽度
不是所有的德育工作者都能弄懂“德育为什么”，但这个问题十分重要，因为它决定着德育实践的内容、方式、价值取向等。德育的主要任务在于“育人”，主体理论正好把社会要求与个体发展要求有效地融为一体。在教育高扬人本主义思想的今天，德育实践者尤其需要主体性德育理论的指导，从而拓展学校德育实践的宽度，提升学校德育实践的温度。
近期，网上有这样一则报道：“什么是社会主义核心价值观，中小学生怎么做才能践行好呢？上周末，巴南区教委下发通知要求全区师生共同完成一道‘特别的家庭作业’——熟读并背诵24字社会主义核心价值观的内容……”
让师生背诵24字的核心价值观的内容的确是一件难事，因为这12个词语比较枯燥，内容上不易理解，也不押韵。我不知道巴南区的一年级小朋友们是怎样记住的，也不知道师生是带着怎样的心情完成这道“特别的家庭作业”的，更不知道时至今日还有多少师生仍然牢记在心。社会主义核心价值观引领着全社会良好风气的形成，理解它的内涵，践行它的要求，我们有很多工作可做。关键是如何化抽象为具体，如何从儿童的世界出发让核心价值观贴近儿童生活。在这方面，南通市组织班主任围绕“友善”话题开展的班会课评比，就是一项很好的举措。
近期，我有幸前往北京师范大学学习，聆听了专家的讲座，同时认真研读了肖川博士的《主体性道德人格教育》一书。该书力图建构一个概念系统：个体主体性、个体道德（人格、道德人格）、主体性道德人格、主体性道德人格教育。它们虽非递进的关系，但有着内在的关联。这一概念系统力图凸显现时代社会与个人关系之中，个体主体性的独特价值和内涵。该书认为，教育学应该从个性的角度来理解主体性。主体性道德人格教育作为主体性教育的深化与具体化，表达的是一种价值理想，是在应然意义上对道德教育所作的价值追求。
肖川博士认为，主体性道德人格是现时代中国社会的理想人——市场经济呼唤主体性道德人格的生成与确立，因而为主体性道德人格教育提供了社会基础；在“物的依赖”时代，主体性道德人格教育肩负着对人的物化的抗拒；社会发展的最终目标应该是个人自由全面发展，而主体性道德人格的确立是现时代个人自由全面发展的核心；无论是说“人性向善”，还是“人性趋善”，都与“人性本善”是同一个意思，因为它们都只是价值判断、价值追求和价值预设，而不是一个事实判断、事实命题。“人性本善”作为主体性道德人格教育的价值预设，在理论上使个体的主体性道德人格的生成成为可能。
在上述论述中，我们可以找到“德育为什么”的答案。主体性德育理论为小学德育增添了儿童的视角，让德育实践植根于儿童的现实生活，体现着儿童的逻辑与哲思，追逐着童年的幸福与梦想。相信这样的德育实践，一定是魅力十足的。
三、德育怎么办——特色理论决定实践的长度
影响德育实效性的一个重要的因素就是学校德育缺乏自己的根脉，如同浮萍飘悠着，常常在智育、突击性任务的挤压中失去自我。为此，作为德育实践工作者，要善于挖掘自身学校特色，构建具有个性特征的学校德育实践范式，形成稳固的德育品格。经过长久探寻，我们寻找到南通高师的创始人、教育家张謇先生的德育思想，以之为指导学校德育实践的德育理论之根。
张謇先生在兴办教育之初，就把培养学生的“国家思想、实业知识、武备精神”作为人才目标，且认为“国家思想”又是最为重要的。他特别重视人的品行修养，认为“首重道德，次则学术”，又说“时时以忠信笃敬为训，忠则不二，信则不欺，笃则不妄，敬则不偷”，还说“以用功学习为当务之急，发愤用功慰父远念……”。先生教诲谆谆，于言传身教中传递着大爱之心。张謇先生对学校德育的实施也有自己的见解，认为“学校所讲之修身，仅为理论出处，社会则实践矣”，强调德育要从社会生活出发，紧密联系社會生活，在社会生活的体验实践中进行。
先生百年前关于德育的论述，从国家思想到个人修养都体现着“大生思想”的精髓，对于高师附小的“大生德育”建设具有重要的指导意义。高师附小“大生德育”的核心是培养孩子的公德心，以“把忠心献给祖国，把爱心献给他人，把信心留给自己”为重点，以“要爱自己的妈妈”为情感基点，以“不妨碍他人”为高师附小学生行为习惯培养的起点。
为此，学校制定了《生活中的N个文明细节》并付诸实施，从小处入手，抓细节，积点滴；引导学生从整理学习用品开始，学会一些简单的自理技能，把整理课桌、清洁讲台以及黑板、卫生、就餐、灯、门窗等管理的任务交给学生，培养“不妨碍他人”的良好习惯。每天晨会安排“美好时分”环节，让师生分享一天中最让人感动的一件小事。推行“国旗下为你点赞”活动，丰富国旗下讲话的形式与内涵，增强实效性。校长每周一给孩子们讲一个德育故事，班集体展示中华经典诵读的成果，德育处给每个班的上周德性行为表现点赞，每月评比“大拇指班级”。树立牢固的“公德心”，养成高度自觉的文明意识和公德习性。
张謇先生堪称“开华人自办盲哑教育之先河”。借鉴他的慈善文化传统和先进思想经验，高师附小全面设计学校公益服务目标体系，鼓励师生和家长成立各类义工社团，建立健全学生公益积分制度，开展涉及交通协管、安全自护、百场报告、扶贫助弱、阅读推广、科学普及等领域，足迹遍及校园、家庭、社区，乃至边远贫困地区的社会服务实践；建立有效的促进与评价体系，鼓励学生从小事琐事做起，日行一善，向“陌生他者”尤其是社会弱势群体表达仁爱之心，培育无私奉献、不求回报的社会责任感和公益服务精神。各班建立QQ群，保持密切的家校联系，以自觉自愿为原则，努力实现学生、教师、家长义工全覆盖，让人间温情弥漫校园和社区。
学校仪式庄重、神圣，是现实与理想想的有机统一，主题仪式活动能表达衷心的祝福和祈愿。高师附小的“大生德育”高度重视仪式的特殊教育作用，扎实举行“八礼四仪”教育活动。独具特色的男孩节、女孩节以“阳光男孩，我最棒”“我是女孩，我最美”为主题培养小绅士和小淑女。男孩节评选“阳光男孩”“智慧男孩”“运动男孩”等；女孩节活动评选出心灵手巧的“灵巧女孩”、知书达礼的“灵秀女孩”、聪明智慧的“灵慧女孩”和多才多艺的“灵动女孩”。男生彬彬有礼，女生端庄优雅。
以学校特色德育理论为指导建立起来的学校德育实践活动，成为学校生活的“新常态”。正如农民种植庄稼一样，到了什么季节就忙什么农活。高师附小是到了什么时令，就开展什么样的德育活动，这已成为学校生活的常态。
耦合影响论文 第11篇
随着硬盘技术的发展, 微硬盘的体积不断缩小, 存储密度却成倍地增加。其中, 微硬盘磁头悬臂梁对微硬盘的存储密度、存取速度和存储可靠性等各个方面都起到了决定性的作用[1], 而且它对于磁头定位精度的要求比大硬盘要高很多, 这就特别要求微硬盘磁头悬臂梁具有良好的振动特性。因此, 无论是从结构方面, 还是从应用方式来说, 了解微硬盘悬臂梁的动态特性对硬盘的伺服控制、数据读取速率提升等将起到重要的作用, 所以必须对悬臂梁结构进行建模和分析, 使其刚度、稳定性和受力后的变形满足要求, 才能确保精度。
本文针对1.8英寸微硬盘悬臂梁的焊点分隔体与实体之间的耦合最容易出现误差的地方, 建立了不同的节点耦合方式, 在保证建模精度的原则下, 对模态分析数据进行比较, 总结出适于微硬盘悬臂梁连接节点的约束方式。
1用于微硬盘磁头的悬臂梁的结构
微硬盘磁头悬臂梁主要由包括滑行磁头在内的加载梁、传动臂、软线盖板、磁头4个零件组装而成。其中, 前3个零件在微硬盘磁头弹性臂结构中的作用比较重要, 其特性也主要由它们决定[2], 所以本文重点研究它们之间的焊点耦合方式。图1为基于SolidWorks2006建立的悬臂梁实体模型。
2ANSYS实体建模时单元类型的选择
ANSYS有限元法的基本思想是:将具体工程实体的求解区域划分成为选定的一系列单元, 利用单元节点变量对单元内部变量进行插值来实现对总体结构的分析。优良的单元既要有一定的刚性 (抗畸变的能力) 以避免网格再划分, 又必须有良好的变形特性[3]。影响模型精度的主要因素之一是单元类型的选择。微硬盘悬臂梁弯曲振动模拟为三维数值模拟, 采用各向异性材料。综合考虑到微硬盘悬臂梁结构的类型、形状特征、应力和形变特点、精度要求和硬件要求条件等因素, 本文选择四面体空间实体单元。
对1.8英寸微硬盘悬臂梁传动臂的一面采用Plane42单元类型, 设定单元边长为0.25 mm, 通过自由网格划分方法, 生成比较规则的网格, 为映射网格生成做准备;对硬盘悬臂梁的另一面, 采用Solid45单元, 通过映射、拖拉先前生成的面网格, 将加载梁和软线盖板采用Shell181壳单元, 设定其单元边长为0.1 mm, 通过自由网格划分方法对其进行网格划分。
3焊点处不同耦合方式及模态分析结果
3.1 微硬盘悬臂梁影响建模精度的因素
有限元分析的最终目的是利用分析结果来验证、修改或优化设计方案, 因此保证模型精度是建模的首要要求。
由于各种误差的存在, 在划分网格时特别要注意节点之间的耦合。耦合就是迫使在一定范围内的两个或多个节点的自由度取得相同值, 即分离的个体通过节点的耦合能成为一体。对于形式复杂的几何模型, 可以利用ANSYS的约束方程和自由度耦合功能来划分出优良的网格并降低计算规模。在1.8英寸微硬盘悬臂梁的焊点分隔体与实体之间的耦合处最容易出现误差, 这也是悬臂梁动态仿真的计算结果与实验结果偏差较大的主要影响因素。
设置分隔体和实体之间的连接方式不一样以及生成网格的方法、单元大小的不同将产生不重合节点, 也表示有限元模型在此处不重合, 不能连成一个整体, 那么节点之间的载荷等将不能实现传递, 将会严重影响到计算结果。如图2所示, 将传动臂中的分隔体与传动臂采用搭接的方式, 并且先制定分隔体的网格, 然后再制定传动臂的网格, 将会消除两个体之间的节点不相耦合的情况, 使计算结果更加接近真实值。
3.2 耦合方式
对计算精度影响较大的另外一个因素则是不同焊点处的节点耦合方式。例如, Solid45单元的每个节点具有3个自由度:UX、UY、UZ, 而Shell181单元的每个节点具有6个自由度:UX、UY、UZ、ROTX、ROTY、ROTZ。因为两者之间存在连接的问题, 仅仅经过布尔操作使得在焊点之间的2个节点保证在连接处共线是不能够完全连接单元节点自由度的。在ANSYS软件中可以采用耦合与约束方程来实现不同类型单元的连接, 可以定义多个约束方程 (使用不同的约束方程号) , 也可以在一个约束方程中定义多个自由度项 (重复使用同一个约束方程号) 。
3.2.1 CE耦合的方式
微硬盘悬臂梁传动臂中的分隔体与软线盖板和加载梁之间的焊点节点采用Beam单元连接, 传动臂中分隔体与Beam单元耦合图如图3所示, 其中粗实线表示ANSYS中的耦合关系, 耦合约束方程如下:
CE, 1, 0, 2815, UZ, 1, 2827, UZ, -1, 1449, ROTY, -0.5e-3
CE, 2, 0, 2841, UZ, -1, 2818, UZ, 1, 1449, ROTX, -0.5e-3
CE, 3, 0, 2841, UX, 1, 2818, UX, -1, 1449, ROTZ, -0.1e-2
CE, 3, 0, 2815, UY, -1, 2827, UY, 1
采用CE的耦合方式得到的前10阶模态分析数据见表1。
3.2.2 CP耦合的方式
在微硬盘悬臂梁传动臂的分隔体与加载梁和软线盖板的约束中也可以直接约束自由度, 采用ANSYS提供的CP命令, 这样就可以直接定义自由度的约束条件, 而无需中间加入Beam单元。针对Solid45单元与Shell181单元的节点自由度, 对UX、UY、UZ进行耦合约束, 如图4所示, 其中粗实线为Solid45单元和Shell181单元的耦合关系在ANSYS中的表现形式, 耦合约束命令如下:
由于Shell181单元的每个节点具有6个自由度, 因此对于全是由Shell181单元定义的网格面的焊点, 应该进行全约束, 如图5所示, 其中的实线箭头为Shell181单元的全自由度约束耦合关系在ANSYS中的表现形式, 耦合约束命令如下:
CP, 1, ALL, 3105, 4718
采用CP耦合的方式所得到的前10阶模态分析数据见表2。
4结论
根据表1和表2所得到的模态分析数据, 可得图6所示的曲线。由图6可以看出, 采用CE耦合的方式来约束焊点的自由度的频率比采用CP耦合的方式来约束焊点自由度的频率要高, 这样明显提高了每一阶的频率, 并且与实际工程的焊接所能到达的频率值很接近, 因此在本课题中将采用约束方程的形式来进行焊点处的自由度约束。
参考文献
[1]刘爱龙.微硬盘磁头弹性臂的研究[D].成都:电子科技大学, 2006:2-15.
[2]周丹.用SolidWorks和ANSYS对微硬盘悬臂梁进行建模及模态分析[J].机械制造与自动化, 2009 (6) :180-183.
[3]官英平, 王凤琴.宽板V型自由弯曲智能化控制过程的影响因素分析[J].锻压技术, 2005 (3) :35-39.
