集成电路研究分析大全11篇

时间：2023-07-05 16:20:14

集成电路研究分析

集成电路研究分析篇（1）

电力电子技术在研发，以及装置的生产和维护上需要大量的人力资源和物力资源的投入，导致电力电子装置的使用范围受到严重的限制，最终阻碍了电能在使用技术方面的发展和进步。同时根据国际电力电子学界的分析研究发现，电力电子技术的发展主要受到电力电子集成技术的制约。因此解决电力电子集成技术对于扩展电力电子技术使用范围有着至关重要的意义。概括电力电子集成技术的不同层次和形式，探讨集成技术的发展现状，研究分析电力电子集成技术的发展趋势。实现电力电子装置在设计和生产上的成本最小化，可靠性最大化的目的，达到电力电子模板将功率器件、电路元件以及控制器、动作开关等部件有机的集成起来，形成标准化的生产模板。促进电能的高效、科学、合理的开发和利用，为国民经济的稳定发展提供保障条件。

一、电力电子集成技术的概念

（一）概念。电力电子集成概念的出现已经有几十年的时间，世界上第一台计算机ENIAC在1946年诞生于美国的宾夕法尼亚大学，随着这类计算机的发展，晶体管计算机问世并不断发展起来，出现了集成电路。集成电路的发展和进步促进了人类科技的迅猛发展。同时出现了早期的单片集成，并且进一步证实了在同一块硅片上将主电路、驱动、保护电路以及控制电路等元件集成的片内系统（System On Chip—SOC）理念。但是单片集成存在高压隔离、传热、以及小电流电路元件制造工艺上的差距明显等问题。造成单片集成只能在小功率的范围内应用。随着电力电子集成化的明确，现在市场上广泛使用的电力电子功率模板在革新单片集成技术的基础上，对集成化的理念更为完善和创新。

（二）电力电子集成技术的研究机构。以美国电力电子研究中心（Center forPower Electronic System-CPES）为核心机构，德国赛米控公司，瑞士ABB公司以及西班牙国家微电子研究中心等权威性的电力电子集成技术的研究机构。

二、电力电子集成技术的分类

电力电子集成技术可分为三种不同的形式和层次。第一种是单片集成，是片内系统（System On Chip—SOC）理念的具体表现，在同一块硅片上设计将主电路、驱动、保护电路以及控制电路等元件集成起来。具有降低成本、减少体重的优势，但是其存在的高压隔热以及传热等问题突出。第二种是混合集成，利用封装技术，在同一个模块中将包括功率器件、驱动以及保护电路、控制电路的数块硅片封装，形成功能相较完整、独立的元件，更好的解决了不同工艺要求的高压隔热等问题。第三种是系统集成，这种集成方式在工程技术行业的应用最为普遍。

三、电力电子集成技术的重要意义

电力电子集成技术的改进关系着整个电力电子行业的发展。有利于实现复杂的电力电子应用系统研发，设计成本以及设计的人力物力成本的降低，促进电力电子行业的技术革命创新，影响着电力、能源以及工业生产过程的自动化。同时电力电子集成技术的发展和进步有利于改善电力电子领域的劳动以及技术密集的产业问题。

四、电力电子集成技术的现状

在电力电子集成模块的结构设计原理中，分析模块的可靠性能以及制造成品的成功概率等方面发现，制造成品的成功率随着模块中的集成元件的数量的增加而降低。电力电子装置的复杂性能随之增加。同时控制电路影响着装置的灵活性能，因此不同用途的集成模块不能随意更换控制电路。

集成模板内部的铝丝键合工艺存在很多问题，工艺的寄生电感大，造成元件的过高开关过电压问题，进而形成开关应力。铝丝过细，导致其传热性能不强。同时并联多根铝丝，造成电流分布不均匀，出现局部电流过于集中的问题。

单片集成的应用范围并不广泛，仅在小功率的范围内才有所应用，目前，混合集成重要是以中等级别的功率应用为主。系统集成在构成上是以分立的元件为主，在设计、制造上，过程复杂，成本高，集成的优点并不能很好的体现出来。

五、电力电子集成技术的发展趋势

随着新型半导体材料的发展以及加工工艺的改善，单片集成必然朝着较大功率的范围推广、普及应用。混合集成在集成程度以及技术难度上有一定的发展优势，因此，在未来的电力电子集成技术上，仍旧有一定的市场前景。改善电力电子集成模块的电路技术和磁技术，使得电路的性能得到提高，损耗得到降低。未来的电力电子集成技术一定会朝着将功率元件、电路元件、控制器以及动作开关等有效集成，形成系列完整、智能的电力电子标准模块的方向发展，实现元件内部的高度集成，降低生产成本，同时也能适应自动化的生产需求。

六、结语

电能的利用方式随着电力电子技术的产生和发展而发生了重大的创新。同时电力电子技术的发展也改变了人们对电能的使用观念。但是在实际的电力电子技术发展过程中，存在着电力电子装置在应用范围上受到限制等严重问题。探讨集成技术的发展现状，研究分析电力电子集成技术的发展趋势，结合实际的技术水平情况，采取科学合理的集成形式，促进集成技术的实用化和产业化。

参考文献

集成电路研究分析篇（2）

基于Astro的MIC总线控制器专用集成电路后端设计

MIC总线控制器专用集成电路的测试设计

论制约MCM技术发展的三个关键问题

一种轨至轨CMOS运算放大器的设计

几种可控硅的触发电路

国内首创低成本纯度99.9999%多晶硅

厚膜HIC电容粘接工艺研究

混合集成电路故障分析方法浅析

电子设备的屏蔽设计

SoC设计中的低功耗技术

一种高效率TEC温度控制器的设计

一种低噪声、宽动态范围I/F转换器的设计

混合有源电力滤波器分析及应用探讨

浅谈状态机的设计方法及应用

微机械陀螺仪版图与工艺设计

CrSi薄膜电阻制作工艺

LTCC半切割基板制作技术研究

MCM-C耐高过载试验研究

CCD图像传感器在军用武器装备中的应用

改善SOICMOS集成电路高温性能的研究

一种非挥发性MNOS器件的制作

非硅MEMS聚酰亚胺牺牲层技术研究

知识信息窗

X5045电路及其应用

单片机系统硬件抗干扰常用方法

浅析正弦振荡器的原理和制作

基于ASL1000自动测试系统的电路测试设计

MCM-C耐高过载试验研究

OLED技术及其国内外发展状况

《集成电路通讯》2006年总目次

MCM-C和HIC的元器件安装工艺技术

厚膜电位器膜层质量控制研究

印刷电路板的基本设计方法及在高频电路中的布线技巧

双通道USB/AC适配器电池充电器IC

虚拟仪器在自动测试领域中的应用

一种模拟开关电路测试台设计与制作

芯片测试中外接引线对电路频率特性的影响

同步MODEM中接收时钟和数据的提取及ADPLL设计

开关磁阻电机调速控制技术研究

PDM系统批量数据导入方法

世界上最小的单门逻辑控制器件集成电路

波长可调谐DFB激光器及其进展

三相全桥单芯片变换器集成电路TPD4104K

CCD图像传感器在军用武器装备中的应用

厚膜HIC共晶焊工艺研究

金锡焊料低温焊料焊工艺控制

用硅作系统级封装的衬底基片的进展

LTCC版图数据输出与CAM制作

集成电路(IC)中电阻的设计

一种高精度反激式DC/DC电源的设计

电气测试中地线干扰及接地设计

AT89S51的串行编程及其对串行EEPROM的读写

正交试验法在LTCC丝网印刷中的应用

电动机适用的驱动集成电路

产品数据管理系统的应用

集成电路研究分析篇（3）

2微电子发展状态与趋势分析

2.1发展与现状

从晶体管的研发到微电子技术逐渐成熟经历漫长的演变史，由晶体管的研发以组件为基础的混合元件（锗集成电路）半导体场效应晶体管MOS电路微电子。这一发展过程中，电路涉及的内容逐渐增多，电路的设计和过程也更加复杂，电路制造成本也逐渐增高，单纯的人工设计逐渐不能满足电路的发展需求，并朝向信息化、高集成和高性能的发展方向。现阶段，国内对微电子的发展创造了良好的发展空间，目前国内微电电子发展特点如下：（1）微电子技术创新取得了具有突破性的进展，且逐渐形成具有较大规模的集成电路设计产业规模。对于集成电路的技术水平在0.8~1.5μm，部分尖端企业的技术水平可以达到0.13μm。（2）微电子产业结构不断优化，随着技术的革新产业结构逐渐生成完整的产业链，上下游关系处理完善。（3）产业规模不断扩大，更多企业参与到微电子学的研究和电路中，有效推动了微电子产业的发展，促使微电子技术得到了进一步的完善和发展。

2.2发展趋势

微电子技术的发展中，将微电子技术与其他技术联合应用，可以衍生出更多新型电子器件，为推动学科完善提供帮助。另外微电子技术与其他产业结合，可以极大的拉动产业的发展，推动国内生产总值的增加。微电子芯片的发展遵循摩尔定律，其CAGR累计平均增长可以达到每年58%。在未来一段时间内，微电子技术将按照提升集团系统的性能和性价比，如下为当前微电子的发展方向。

2.2.1硅基互补金属氧化物半导体（CMOS）

CMOS电路将成为微电子的主流工艺，主要是借助MOS技术，完成对沟道程度的缩小，达到提升电路的集成度和速度的效果。运用CMOS电路，改善芯片的信号延迟、提升电路的稳定性，再改善电路生产成本，从而使得整个系统得到提升，具有极高研究和应用价值。可以将CMOS电路将成为未来一段时间的主要研究对象，且不断对CMOS电路进行缩小和优化，满足更多设备的需求。

2.2.2集成电路是当前微电子技术的发展重点

微电子芯片是建立在的集成电路的基础上，所以微电子学的研究中，要重视对集成电路研究和分析。为了迎合信息系统的发展趋势，对于集成电路暴露出的延时、可靠性等因素，需要及时的进行处理。在未来一段时间内对于集成电路的研究和转变势在必行。

2.2.3微电子技术与其他技术结合

借助微电子技术与其他技术结合，可以衍生出诸多新型技术类型。当前与微电子技术结合的技术实例较多，积极为社会经济发展奠定基础。例如：微光机电系统和DNA生物芯片，微光机电系统是将微电子技术与光学理论、机械技术等结合，可以发挥三者的综合性能，可以实现光开关、扫描和成像等功能。DNA生物芯片是将微电子技术与生物技术相结合，能有效完成对DNA、RNA和蛋白质等的高通量快速分析。借助微电子技术与其他技术结合衍生的新技术，能够更为有效推动相关产业的发展，为经济发展奠定基础。

3微电子技术的应用解读

微电子学与集成电路的研究不断深入，微电子技术逐渐的应用到人们的日常生活中，对于改变人们的生活品质具有积极的作用。且微电子技术逐渐成为一个国家科学技术水平和综合国力的指标。在实际的微电子技术应用中，借助微电子技术和微加工技术可以完成对微机电系统的构建，在完成信息采集、处理、传递等功能的基础上，还可以自主或是被动的执行相关操作，具有极高的应用价值。对于DNA生物芯片可以用于生物学研究和相关医疗中，效果显著，对改善人类生活具有积极的作用和意义。

4结束语

微电子学与集成电路均为信息技术的基础，其中微电子学中囊括集成电路。在对微电子学和集成电路的解析中，需要对集成电路和微电子技术展开综合解读，分析微电子技术的现状和发展趋势，再结合具体情况对微电子技术的当前应用展开解读，为微电子学与集成电路的创新和完善提供参考，进而推动微电子技术的发展，创造更大的产值，实现国家的持续健康发展。

作者:胥亦实单位:吉林大学

参考文献

[1]张明文.当前微电子学与集成电路分析[J].无线互联科技,2016(17):15-16.

集成电路研究分析篇（4）

引言

随着经济的飞速发展,对电力的需求越来越多,电力系统发展的势头更是突飞猛进。为了提高电力系统的可靠性和经济性,出现了越来越多的大型互联电力系统,使电力系统的网络结构更加复杂.由于网络规模的庞大、电压等级的提高以及交直流输电系统的应用,在某些情况下,要想准确分析电网的工作状态,电力系统中的元器件模型,如电力传输线,已不能用简单的集总参数模型去描述,必须采用分布参数的模型描述。这使复杂的电力网络模型包含了分布参数元件模型,使电力系统的分析更加复杂。众所周知,以往对保护整定的计算,均基于集总参数的对称分量法,忽略了分布电容,而500kv及以上线路采用分裂导线,线路分布电容大,各相对地电容和相间电容引起的相间电容电流很大。由于线路长、电压高,线路充电电容电流也很大。因此线路两端电流的大小和相位,均受电容电流的影响而变化,尤其当负荷电流和短路电流较小时,其影响更为严重,从而很可能影响继电保护的正确动作。超高压输电线路分布参数对保护动作行为的影响,越来越引起人们的广泛关注。一些学者认为:在分析和研究超高压输电系统的有关问题时,一定要考虑分布参数的影响。

1. 电力传输线时域等效模型及其离散时域模型

电力传输线是工程实际中经常遇到的一种典型分布参数元件,对其模型的建立和分析方法的研究具有一般性和实际应用价值。为此本文以电力传输线为例,研究分布参数元件模型的建立以及在此基础之上电力系统的瞬态响应的分裂算法。电力传输线模型的描述方法有两种:其一,用电报方程描述;其二,用多级型或多级型集总参数电路描述。电力系统中常用的传输线是三相传输线,所以在下面的研究中将以三相传输线为例,为了不使分析过于复杂,仅考虑无损的情况。图1中元件参数,、和。、、及分别为单位长度三相传输线的电感、相间电容、接地电容及相间互感值。三相传输线模型可由图1所示电路的互联电路构成,如图2所示。显然, 越小,互联电路模型越接近于电力传输线的实际特性,而其数学模型的状态变量数也越多,若采用文献介绍的电力子网络模型去描述电力传输线的集总参数模型将使计算量过大。因此,本文将采用分裂理论研究其模型的建立。

将传输线及集总参数电路模型分解成若干个子电路。显然,每个子电路的状态变量数小于传输线的集总参数电路模型的状态变量数。设t=0时刻,三相传输线发生换路。在t=qT时刻,分开各子电路之间的连接节点和公共节点,则三相传输线被分解成一些独立的子电路,从分割时刻起,各独立子电路都将继续进行自己的动态过程。由文献的研究结果可知:在时间段内,三相传输线的各子电路可用多端子动态电源等效替代。对于均匀传输线,合理地划分传输线,可使各子电路具有相同的结构和参数。在这种情况下,为获得各子电路自身的动态特性,可对其中之一进行分析。这将简化分析传输线的过程,同时也减小了对传输线信息的存储量。在时刻,传输线的独立子电路模型可用如图3,图4所示的两种离散时域模型之一等效替代。

2.传输线等效互联电路的计算

由图3等效三端子电流源模型组成的互联电路,如图5所示。在时刻,利用节点电压法对该电路进行分析,可写出线性方程:

式中,常系数电导矩阵(阶数,为子电路数)具有

下列结构:

对于均匀传输线,,()为传输线子电路不同端子间的互导纳,为子系统不同端子的自导纳,、分别为互联系统的节点电压向量和由支路电流源组成的向量(尺寸为:):

由传输线其余类型等效离散时域模型所组成的互联系统,其方程组(1)的系数矩阵也具有带型的结构。由方程组(1)可求出联络支路的状态向量,从而求出各子电路外端子的电压状态向量。因此,系统其余状态变量动态过程可参考文献介绍的方法在子电路内完成。

3. 算例

3.1 算例1

无损三相均匀传输线长度为,选取积分步长,分解缝合时间间隔为2.5s分解次数为1000次,子电路数,则每个子电路代表的传输线长度为100km,每个子电路用10个单元去替代,子电路中的每个单元表示的长度为10km,则每个子电路所含的状态变量数为63,T型集总参数表示的三相传输线的单元电路中,三相传输线的电感为,接地电容为。下面分别对三相传输线的相间电容及相间互感取不同值时,利用本文研究的算法编写的程序对三相传输线合闸瞬间末端的电压变化进行研究。为了便于观察及考虑实际电路中的所加电压相差的相角,对三相传输线分别加上1v、0.5v、-0.5v的瞬态电压,分析三相传输线不同相1000km处的电压。

1)不考虑三相传输线相间的影响,即相间互感,相间电容,此时三相传输线相当于三个独立的单相传输线,此时的三相传输线不同相1000km处的电压如图6。为了应证本次模型的正确性及算法程序的正确,对单相传输线运用Matlab 进行计算,可以看出本文的模型、算法及程序是正确的,而且本文程序的计算时间远远小于Matlab 的仿真所花的时间。

2)考虑传输线相间的影响,取相间电容,相间互感 ,此时三相传输线不同相1000km处的电压如图7。

从以上的分析可以看出,相间电容和电感的变化对三相传输线的末端状态变量影响很大。

3.2 算例2

电力变压器单相绕组的集总参数互连电路如图8。选取积分步长 ,分解缝合时间间隔, 分解次数为1000次,子电路数N=50,每个子电路所含的状态变量数为21,,, ,,运用本文的模型、算法及编写的程序进行计算得的电压如图9所示:

4. 结语

只需计算在时间段内,每段传输线的冲激响应矩阵值。在每一次积分步长的计算中,无须确

定传输线的所有状态值,但需要确定在时刻,传输线的所有状态值;对由各段传输线的等效多端抖动电源组成的互联电路的计算,可以应用带宽方程组的解法;由于子电路的等效多端动态电源及其自由动态过程具有明显的物理意义。所以可以利用任何已有的方法得出,而不仅限于状态方程法。本方法特别适用于对均匀传输线瞬态过程的分析。

参考文献

[1]任洪林,陈学允. 分裂法在线性三端级联电路瞬态分析中的应用. 电工技术学报. No1, 2000.

集成电路研究分析篇（5）

关键词：沥青路面；离析；无损检测，破损

Abstract: this paper introduces the commonly used at home and abroad for the asphalt pavement evaluation method of segregation, mainly including nondestructive testing methods of class and breakage, two kinds of methods in evaluating the asphalt pavement segregation all have their own characteristics, in the asphalt pavement segregation in the process of the degree of evaluation should be taken into account the applicability of each method, so as to objectively evaluate the, lengthen the service life of the asphalt pavement purpose.

Key words: the asphalt pavement; Segregation; Nondestructive testing, damaged

中图分类号：U416.217文献标识码：A 文章编号：

在对沥青混合料这种路面材料的研究越来越多的今天，出现了许多性能优良、结构合理的沥青路面结构。然而非均匀性的出现导致设计合理的路面出现种种病害，降低了沥青路面的使用寿命并提高养护和重建费用[1]。国际上许多国家已经开展了关于非均匀性的相关研究。

检测和评价非均匀性的方法主要包括无损类和破损类。无损类方法主要包括视觉辨别、用于测量表面构造深度的铺砂法和激光断面仪法、核子密度仪法、渗水法、热成像法、探地雷达法以及地震波路面分析仪法。破损类主要为现场取芯，通过混合料的性质，如沥青含量、级配、密度和孔隙率等来评价非均匀性[2,3]。

1无损类

1.1视觉辨别、铺砂法、激光断面仪法

视觉辨别、铺砂法、激光断面仪法能测量非均匀区域与均匀区域表面构造深度，通过构造深度的变化来划分离析程度。对表面构造深度不均匀的视觉辨别常用于最初确定离析部位，但这种主观方法常常引起业主和承包商的不同意见。视觉辨别仅能对路面表层进行评价，但实地研究表明具有相同表面构造深度的不同区域往往其下部可能出现不均匀性。同时在均匀区域，由于碾压导致集料破碎或者集料表面纹理缺陷，得到的视觉辨别结果可能会得出非均匀的结论。并且，大粒径材料路面的非均匀性易于分辨，而相对小的粒径往往不易分辨。

铺砂法虽然能准确测量表面构造深度，但随机选择的试验地点并不具备充分的代表性，而且费时费工，仅能用于路表面检测[4]。

激光断面仪测量构造深度能用正常车速进行，通过相关软件能取得连续的构造剖面图，能与视觉辨别结果对应。但激光断面仪对非均匀性的检测也仅限于表面，并且干湿情况和行车速度对测量结果也有一定影响。对于表面特别粗糙的例如OGFC路面，由于激光不能达到较深的位置而使测量结果偏小。

1.2核子密度仪法

核子密度仪能用来测定混合料密度和沥青含量，通过与均匀区域的对照来评价路面均匀性。美国一些州制定了相关方法和标准，如左治亚州研究认为密度差异超过0.63g/cm3，就认为路面存在离析。核子密度仪能现场评价混合料密度和沥青含量，并可在确定离析的区域进行二次测量。

然而沥青混合料的含水量会影响测量结果，而且不同种类集料对检测结果也有不同影响。同时，核子密度仪并不是针对某一结构层单独设计，其下层密度也会对测量结果产生影响。

1.3渗水法

由于依赖内部联通的孔隙，渗水法仅适用于测定粗集料的离析。细粒径密级配沥青混合料具有十分低的渗透性，即便出现一定程度离析，其渗透性也不会有很大变化。而且，流体的横向和纵向流动以及非饱和流动并不能由渗透性测试有效区分。

取芯渗水试验能够解决上述问题。通过封闭芯样的周边，并且给流体一个恒定真空压力用以增加细粒径密级配混合料的渗透性。

1.4热成像法

红外线扫描仪能够检测物体以热的方式发出的红外射线，这些自然射线能转化为电子脉冲从而绘制物体的热量图，不同颜色代表不同温度。

粗集料集中的区域其周围有更多的孔隙，这将促进这些区域温度下降加快。相反，细集料集中或者密实区域的高温将能保持得更久，因此温度的差异可以用来评价离析。然而这种方法依赖路面唯一热量源―阳光的影响，在气温变化不显著的情况下则很难进行。而且，周围环境温度、风速、湿度以及表面构造都会对结果产生影响，并且试验时要求一个相对高的温度变化率。由于路面含水量对测试的影响，此方法更多用于含水量少的新建路面而不适用已建成路面。

最近几年，热成像技术也用于测定路面施工时的温度变化。由于施工工艺造成的混合料温度差异称为温度离析。有关文献表明运料车中混合料中间与边部之差或者表面与内部之差可能高达100℃以上，通过摊铺机料斗边部的滞留，最终摊铺温度差能高达120℃。由于碾压造成表面温度变化，该技术必须在第一次压实前进行。

1.5探地雷达法（GPR）

探地雷达法的基本原理是测量介电常数，测量设备可车载从而比较快捷地获得数据。在公路应用中，不同结构层分界面介电常数会发生变化，脉冲通过结构层的时间可用来测定结构层厚度。

同时，由于各种材料的介电常数不同，当混合料出现不均匀时介电常数会发生变化，粗集料集中孔隙增大时，介电常数会减小，Williams用GPR技术进行的室内研究证明了这个结论。美国德克萨斯州公路局研究认为，当介电常数变化大于0.8的粗级配混合料以及介电常数变化大于0.4的细级配混合料则认为离析。

然而，各种材料介电常数的不同将影响测量的准确性。以下是沥青路面有关材料的介电常数：

水：81

冰：3.5～3.8

空气：1

干燥集料：4.5～6.5

沥青：2.6～2.8

由此可见，沥青路面的含水量会严重影响测试结果，而且GPR技术的测量结果对沥青、集料变化不敏感，当非均匀性出现时GPR的测量结果可能没有变化。

1.6地震波路面分析仪法

地震波路面分析仪使用四种波的分析技术：用表面波光谱分析评价单层模量和厚度，用联合超声波和冲击波获得杨氏模量和表层厚度，用脉冲响应获得土基的剪切模量。表层获得的数据可用来评价由于混合料的组成和密度变化造成离析引起的强度变化对路用性能的影响。

该方法的结果依赖于试验时的路面温度，因此，温度对试验结果的影响应该标定。而且，下层对试验结果的影响也是未知的。

1.7非均匀性检测与评价方法的综合应用

综合应用上述方法可用来检测与评价不同类型和等级的非均匀性。首先，应用例如热成像技术和激光断面仪等可以提供表层或接近表层特性的方法，来初步测定表面特性。其次，可以用核子密度仪以及探地雷达来测定非均匀区域的关键性质，并将其与均匀区域比较。表1.1是上述方法检测与评价非均匀性能力的评估。

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表1.1 检测与评价非均匀性方法的评估

2破损类

破损类评价非均匀性方法主要为钻芯取样和试验室模拟非均匀性试验。在无损测试后钻芯取样，通过测定混合料关键性质如级配、密度、沥青含量以及孔隙率等指标来评价非均匀性，同时也可用来设置各种非均匀性等级的范围。

2.1测定混合料性质如级配、密度、沥青含量以及孔隙率评价非均匀性

通过抽提或燃烧炉法得到的混合料沥青含量和级配主要用来评价集料离析这种非均匀性。许多文献表明，当集料变粗时沥青含量会随之减少。Bryant研究发现，4.75mm筛的通过率改变10％，沥青含量会相应改变0.75％。Brown和Brownfield对美国乔治亚州16个项目研究发现，离析区域的沥青含量比均匀区域低1～2％。Cross等人对美国堪萨斯州4个项目的研究发现当沥青含量变化0.28％，则意味着通过9.5mm筛且留在4.75mm筛上的集料将变化5％。由于混合料级配不同，使用相同筛孔评价离析有一定局限性，有关研究也通过2.36mm筛或者通过率为50％的筛来评价离析。

美国NCHRP411报告提出了用混合料性质评价集料离析的标准。报告指出：对于没有离析的区域，沥青含量的减少将在配合比设计0.3％的范围内，粗筛孔的通过率没有变化；对于轻度离析，孔隙率将增加0％～4％，一个粗筛的通过率将至少减少5％，同时沥青含量将减少0.3％～0.75％；对于中度离析，孔隙率将增加2％～6％，至少两个粗筛的通过率将至少减少10％，同时沥青含量将减少0.75％～1.3％；对于重度离析，孔隙率的增加将大于4％，至少有三个粗筛的通过率将至少减少15％，同时沥青含量减少将大于1.3％，这时取芯比较困难。报告虽然提出了评价离析的具体指标，但是仅仅是针对粗集料离析，细集料离析指标将有待进一步研究。

Junxia Wu通过模拟离析试件进行APA、SST、FSCH等试验，发现随着离析程度变换混合料的相关力学性质以及路用性能都有不同程度的变化。同时，文章通过大量现场钻芯数据进行多元统计分析，提出沥青混合料的离析能够通过其孔隙率、沥青含量、级配和密度来预测。

2.2应用数字图像处理技术评价非均匀性

通过数字图像处理，可得到混合料截面上集料的分布状态，通过分布状态的变化评价集料离析。Tashman等人通过把水平截面和竖直截面划分成等面积的内外两个区域来研究混合料中粒径大于2.36mm的集料分布情况。Hunter等人将横截面划分为四个90度的扇形，通过比较等面积中4.75 mm以上集料的分布数量来评价离析。彭勇等人通过比较横截面上集料面积对对称轴的转动惯量来评价离析。

3结论

离析的无损检测类和破损类检测方法在评价沥青路面离析方面均有各自的特点，在沥青路面离析程度的评价过程中应综合考虑各个方法的适用性，以期对其进行客观评价，钻芯取样是研究级配离析最基本也是最直接的方法，通过研究包括级配、孔隙率、沥青含量等混合料关键性质以及混合料力学性能的变化来评价集料离析。然而，钻芯取样的单一性、随机性很难包含整个路面的情况，也很难包含集料离析的全部级配范围。室内模拟试验在确定不同程度离析沥青含量的方法上通常采用通过沥青膜厚度与集料比表面积来实现，或者通过钻芯取样获得的某些沥青含量来给出一个大概的沥青含量，这些方法与实际路面中沥青含量都存在一定的差异，使得方法本身存在一定的缺陷，因此需要在该方面开展相关研究，提高沥青路面离析的控制效果，从而达到延长沥青路面使用寿命的目的。

参考文献：

[1] 刘亚红.沥青路面离析现象的成因及解决方法 [J]. 科技信息 ,2009,（20）:298-298.

[2] 李维杰.沥青路面离析现象的分析及其评价方法的探讨[J]. 交通科技与经济,2006,（5）:13-15.

[3] 唐娴.沥青路面离析的预测模型与评价标准 [J]. 中外公路,2008,(6)：85-87.

[4] 张国柄,邱志雄,张相杰,李智.评价沥青路面离析状态的无损检测方法探讨[J].中外公路，2006，(3)：102-104.

注：文章内所有公式及图表请以PDF形式查看。

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表1.1 检测与评价非均匀性方法的评估

2破损类

2.1测定混合料性质如级配、密度、沥青含量以及孔隙率评价非均匀性

2.2应用数字图像处理技术评价非均匀性

3结论

参考文献：

[1] 刘亚红.沥青路面离析现象的成因及解决方法 [J]. 科技信息 ,2009,（20）:298-298.

[2] 李维杰.沥青路面离析现象的分析及其评价方法的探讨[J]. 交通科技与经济,2006,（5）:13-15.

[3] 唐娴.沥青路面离析的预测模型与评价标准 [J]. 中外公路,2008,(6)：85-87.

[4] 张国柄,邱志雄,张相杰,李智.评价沥青路面离析状态的无损检测方法探讨[J].中外公路，2006，(3)：102-104.

集成电路研究分析篇（6）

经过了国内外近二十年的运行，行波故障测距装置应对现场复杂情况的经验也积累得越来越多。为行波测距技术的不断进步和行波理论研究的不断深入提供了大量的宝贵资料，对行波故障测距技术逐步走向完善起到了至关重要的作用。

下面对比较典型现代行波测距装置和系统做一简单的介绍。

1.测距装置国内外现状

（1）Hathaway行波测距装置

1992年，哈德威仪器公司（Hathaway Instruments Ltd， UK）研制的利用电流暂态分量的现代行波故障测距装置原型样机，在苏格兰电网进行了为期一年的试运行。1993年，该公司推出由行波采集单元和行波分析系统组成的正式的行波测距系统，并且集成了A、D、E三种行波测距原理。现场运行表明，该系统的故障测距误差 300m。

（2）B.C.Hydro行波测距系统

1993年，加拿大的不列颠哥伦比亚水电公司（British Colombia Hydro， CA）研制出双端法中的D型行波测距系统安装于不列颠哥伦比亚省的多个500kV变电所，覆盖线路总长度 5300km，缺点没有录波功能。实际运行表明，与哈德威仪器公司研制的行波测距装置的测距精度相似，该系统的故障定位精度 300m以内。

（3）科汇行波测距系统

1995 年，山东科汇电气股份有限公司等单位联合研制出利用暂态电流的 XC-11型输电线路行波故障测距装置，2000年科汇电气有限公司又研制出XC-2000行波测距系统，在2008年，科汇电气有限公司再次推出的GX-2000电力为用户提供完整的动态故障记录及线路故障精确定位解决方案，故障测距误差小于500米。

（4）中国电力科学研究院WFL-2010输电线路故障测距系统

2002年，中国电力科学研究院研制的WLF-2010输电线路故障测距系统，基于D型行波测距原理，利用小波分析技术及模量分析方法对输电线路故障行波信号进行分析。该系统的测距精度在500m以内。

（5）山东山大电力SDL-7002行波测距系统

2009年，山东山大电力公司研制了SDL-7002行波故障测距装置。该装置在单端、双端这两种行波故障测距原理基础之上，通过小波变换技术和模量分析等其他行波分析方法，结合了多种行波故障测距优化算法。该系统已在聊城、唠山等站投入运行，目前运行状况比较良好。

2.装置总体设计

针对以上测距装置效率不高以及运营成本大的缺点，我们自行研究了一套行波测距装置，主要包括三个部分：高压脉冲信号源装置、高频行波传感器和高速采集模块。高压脉冲信号源装置对故障线路发出高压脉冲信号，经高频行波传感器采集到模拟行波电压信号，然后传输给高速采集模块进行记录、存取故障点行波信号，最后通过算法软件对数据进行处理以判定故障性质和故障点位置。

3.测距装置各部分介绍

测距装置由三部分组成，高压脉冲发生器，首先利用直流高压发生器对脉冲电容器进行充电，在牵引网线路发生故障跳闸后，闭合户外真空断路器，此时，脉冲电容器通过真空断路器对线路放电，在线路上产生高压脉冲。

第二部分由传感器组成高频行波传感器的检测原理是基于法拉第电磁感应定律。当行波过电压在导线上传播时，脉冲电流产生脉冲磁场，以 TEM 形式在导线中传播，磁力线为同心圆形式，沿磁力线的垂直方向放置感应线圈，使磁力线穿过该线圈，则脉冲磁场能够在线圈上产生感应电势。感应电势在线圈两端引起电压 U。高频行波传感器等效电路原理图如图1。

图1 高频行波传感器等效电路原理图

第三部分由数据采集卡组成，用来存储和数据的采集。接触网故障判定装置使用高速数据采集模块采集记录、存取故障点行波信号。高速数据采集模块为多通道独立采样，设有多种触发方式；采样频率为100MHz；数据的采集深度为64Kbit；采样精度为12Bit。

本文针对以往接触网故障测距装置的优缺点，进行了改进，提高了效率同时减小了生产成本。

参考文献：

[1]陈小川，贺威俊，王牣，高仕斌.电力牵引网故障测距与录波微机综合系统[J]. 电力系统自动化，1996，vol：4.

集成电路研究分析篇（7）

现状与背景分析

国家的需求。微电子技术都是高科技、高风险、高投入、高利润的行业，而且是一个国家、地区科技、经济实力的反映，美国就是以集成电路设计、制造为核心的地区，让美国拥有了世界上一流的计算机和IT核心技术，为此，中国于1998年下发了《鼓励软件产业和集成电路产业发展的若干政策》的18号文件，大力支持、鼓励我国微电子产业发展。

企业的需求。从2005年8月的西永微电子园的建立，北大方正FPC等十大项目的建设，200亿资金的投入。到2015年4月8号，东方重庆8.5代新型半导体显示器件及系统项目，在重庆两江新区水土工业开发区举行产品投产暨客户交付活动。该项目总投资328亿，为重庆近年来最大投资项目。如此浩大的产业发展，必将大量需求各阶层微电子技术人才[2]。

高职学院自身的需求。近几年，高职教育在改革和发展中取得许多可喜的成果。但是专业不对口，学生兴趣缺乏，企业抱怨人才不足，应届毕业生的实践技能不够等相关问题也成为我们教学的薄弱环节。基于职业岗位来分析，才能真正让学生毕业更快的适应工作环境，解决专业不对口问题。

高职学生的需求。高职学生都期望通过学校专业课程学习，找到一份合适的工作。学生也在思考如何将专业知识转化成专业能力，如何消化书本内容。学生期望能学习在以后的工作岗位更实用的课程内容。因此基于职业岗位分析构建微电子专业课程，能更好的教学，让学生明确的学习提升自己的能力，同时帮助学生就业，解决专业不对口等问题。

研究内容、目标、要解决的教学问题

研究内容和目标。通过往届毕业学生的就业情况分析对应的岗位，找出专业不对口，或者就业工作不影响的主要问题。通过修改课程教学模式，提高学生兴趣，激发主观能动性。通过调研会邀请重庆44所，24所，西南集成设计有限公司等从事微电子行业的公司，分析高职学生通过学生什么课程能快速适应岗位，达到合理构建微电子课程来使高职学生具有对应的岗位能力，从而有效地培养微电子人才[3]。

要解决的教学问题。激发学生对课程的兴趣，提升主观能动性；学生不仅掌握对应岗位的理论知识，也要有熟练对应岗位的实际动手能力；调研企业岗位，分析微电子集成电路设计课程的建设；调研全国高职微电子课程开设，合理调整集成电路设计课程。

采取的分析方法

文献研究法：利用网络、报刊等媒介，搜集与课堂教学模式相关的专著、论文等文献资料，掌握课堂教学模式研究，掌握相关理论知识和国内外对课堂教学模式研究现状。

企业调研法：派成员组去江苏，上海，成都等微电子发达区域了解微电子产业发展对应的岗位需求。在我校组织的微电子行业专家职业分析研讨会，邀请重庆24所、44所、西南集成有限公司、鹰谷光电等行业专家从微电子高职学生岗位需要来分析，构建微电子专业课程建设[4]。

实验教学法：用微课进行微电子专业课程的建设，利用我校作为西南地区唯一的仿生产工艺线，以及封装测试线，配套生动形象来表达上课内容。“校企合作，工学结合”，让学生直接企业顶岗实习，验证微电子专业课程建设对应岗位的合理性，优化调整。通过微电子相关的职业技能大赛嵌入式比赛等等提升学生兴趣，对应的课程建设学习。

微电子专业课程建设

本校通过与微电子多个企业联合分析，将微电子专业课程分成集成电路制造、集成电路设计、集成电路封装、集成电路测试、半导体行业设备维护、半导体安全生产管理等相关方向，然后转为为A、B、C三类课程，由最基础的理论知识，如计算机使用，英语阅读，电路分析，工具使用到专业性技能的操作和综合职业技能的培养。

A类课程转换分析表提供的职业需求信息为基础，并依据课程的需要可补充相关理论知识信息，使课程具有理论知识的相对系统性和完整性。如分半导体器件物理，半导体集成电路，工程制图，电子材料，SMT工艺等基础课程。

B类课程的目的是培养基本技能。可以通过集成电路版图设计实训，集成电路生产工艺实训，集成电路封装工艺实训，集成电路测试实训，自动化生产线安装与调试实训等课程培养学生的基本技能。

集成电路研究分析篇（8）

图1：我国集成电路专利申请情况

图2：无锡市集成电路专利申请情况

分析：近五年来，我国集成电路专利申请量大体上保持持续增长的态势（图1），但增幅不大，从2006年626件申请量增长到2010年747件申请量，以年均4.5%的增幅递增，其中2006年到2007年申请量增幅最大，达到12.9%。参考其它制造业领域，大部分行业2007年专利申请量均有较大增幅，原因可能在于2007年相关政策的刺激。需要特别指出的是，2008年至2009年的曲线下降可能是来源于中国专利的早期公开延迟审查，所以不能作为专利申请趋势的判定依据。无锡市集成电路专利申请量较少（图2），2006―2010五年的申请总量仅为全国申请总量的1%左右，但增幅较大，年均增幅达56.5%。

2、专利类型分析（总量）

分析：从集成电路专利类型来看，国内该技术领域发明专利总量5944件，占比85%，而实用新型和外观设计则占比很少，说明该技术领域的技术含量较高。而对照无锡市集成电路专利类型分布图，发现发明专利总量仅为31件，占比仅为54%，与全国平均水平相比有较大差距，技术含量较低，有待于继续提高技术开发能力，加强集成电路方面的科技创新研究。

3、国省分布状况分析

分析：根据我国集成电路专利申请量排名情况来看，排名前十位企业中无一家大陆企业，日资企业6家、台资企业1家、韩国企业1家、美国企业1家、荷兰企业1家，可见国内企业在技术实力和研发能力上与外资台资企业相比有较大差距。我国企业在集成电路领域的技术竞争上缺乏壁垒优势，阵地薄弱，还没有形成规模，技术含量也不高，需要进一步提高技术开发能力。

无锡市在集成电路领域的专利申请量大部分来自“创立达科技”、“五十八研究所”、“中微高科”和“友达电子”，技术分布比较零散，没有形成集中技术优势的企业。

分析总结

集成电路研究分析篇（9）

[摘要]当前各个区域的电商平台依托其本土特征体现出不同的效益，截至目前，已有很多学者针对电商平台进行了相关研究，本文主要综合近年来关于电商平台研究，基于不同的视角对其综合分析及评价，以期为电商企业以及相关研究人员提供基础理论依据。

[

关键词 ]区域；电商；平台；企业

引言

区域电商平台的美誉度及影响力与中小企业参与度相呼应，导致越来越多的供货商和采购商参与进来，并实现了真正的贸易，电商平台才能大力发展并做大做强。互联网的快速发展及普及，电商平台早已超越传统意义上的交易平台，具有了跨区域、跨时间等特点，但若要进行深入探索，出发点还是要考虑到不同区域的特殊性，分析电商平台时尤其要注重理清电商平台在各个区域体现出的不同效果。中国的经济快速发展中，以区域内的中小企业为主区块制造的产业集群是一个显著特点[1]。

基于平台的电商综合了各种优势，起着不可替代的作用。也从侧面说明不同区域内的电商发展有着共同的主体构成，基于电商平台的支撑时，最终发展的模式选择均需要全面考虑各个主体之间的联系。

1、区域电商平台的研究现状

Sherah等（2015）借助多层次模型定量分析马来西亚的中小企业电商技术、环境压力等，得到环境压力对电商技术的发展有着显著作用，不同的组织和国家对电商的技术也有不同影响，并以期分析结果能为政策制定者及实践者提供参考依据[2]。H．Lieberman等(2000)将电商平台的情景要素分解为用户、环境和应用3个方面，以期更直接的分析电商平台[3]，其架构如图1所示：

2、区域电商平台对产业集群及行业的影响分析

王春影等（2014）通过总结构成区域的内电商产业集群的主体，结合不同主体之间的定位和作用，深入研究了区域内电商产业集群的发展模式，并提出了相应指导建议[4]。与此类似的是，吴凌娇等（2014）基于CAS和交流机制理论的“刺激-反应”模型，以长三角区域为例，就关于区域的电商产业集群的发展模式进行了深入研究[5]。吴先锋等（2014）梳理了电商产业集群的相关概念，并界定了区域电商产业集群的相关概念，结合国内一些电商园区的实际发展状况，剖析了区域电商产业集群的形成动因及特点，以期为推动区域电商产业集群的发展建设提供参考依据[6]。

3、区域电商平台的发展模式分析

朱晶晶等（2011）通过分析区域石化产业在电商平台上的应用现状及存在的问题，就关于把握区域电商平台的发展对石化产业带来的影响进行了深入分析，并尝试构建适应石化产业发展的区域电商平台模式[7]。陈青姣等（2014）依据平台产生的根本驱动“共享与协同”，综述了不同的平台研究成果，并提出战略管理集团公司平台的研究视角[8]。这间接的反映出电商平台的强大基础。吴清烈（2015）考虑影响电商发展的人才培养问题，结合从事电商经营过程中岗位的设定及人才的培养选择，提出了电商专业核心能力概念模型，并深入讨论了电商发展的发展思路[9]。这都充分证明了电商平台上的电商企业在发展过程中所遇到的问题具有很大的共性。

4、结论

综合不同研究者的研究视角，可以看出正在迅猛发展甚至广泛普及的B2B模式，形成了类型特别多且很知名的商业化第三方B2B电商平台，不同类型电商平台有着不同的特点。例如中国化工网等行业平台具有精细化、垂直化、专业化，平台内容特别有深度等显著的特点；阿里巴巴等综合平台具有平台内容广、行业覆盖面宽、客户资源丰富等特点。此类平台在各自的领域内都有着特别高的知名度，国内外的采购商会在第一时间注意到这些知名度高的电商平台。相对于上述知名的第三方B2B电商平台，区域的电商平台新模式还有很长的路要走，以便成功获得市场，带动区域经济的发展。

参考文献

[1]刘恒.长三角区域政府主导的第三方电子商务平台模式探析[J].合作经济与科技,2010(3):24-25.

[2]Sherah Kunia，Jyoti Choudrie，Rahim Md Mahbubur，Basil Alzougool.E-commerce technology adoption：A Malaysian grocery SME retail sector study [J]. Journal of Business Research，2015，68（9）：1906-1918.

[3]Lieber man H， Selker T. Out of context: computer systems that adapt to and learn from context[J]. IBM Systems Journal,2000,39 (3 /4) :617-632.

[4]王春影,曹晓燕，李欣颖.区域电子商务产业集群发展模式研究[J].民营科技,2014(12):278.

[5]吴凌娇,薛恒新.区域电子商务产业集群发展模式研究[J].常州大学学报(社会科学版),2014,15(3):37-41.

[6]吴先锋,谢蜀芳,卢华玲,王晓乐.区域电子商务产业集群形成动因分析[J].现代商贸工业,2014(04):5-6.

[7 ]朱晶晶.石化产业区域电子商务平台构建研究[ J ] .商场现代化,2011(5):83-84.

[8]陈青姣,李光金.共享与协同三种视角的平台研究述评[J].商业时代,2014(8):39-40.

[9]吴清烈.我国电子商务人才培养误区与专业发展思路[J].中国大学教学,2015(02):37-41.

集成电路研究分析篇（10）

1引言

机械设备的结构以及故障产生的机理日益复杂使得故障诊断技术应用于保护国民经济支柱产业的关键设备成为工业发展的必然趋势，核电工业尤其如此。作为安全、清洁、经济的能源，核电己被越来越多的国家政府和人们所认同。在我国，在核电机组的陆续建设和运行缓解我国现在的能源需求的同时，也对核电设备的安全性、可靠性提出了越来越高的要求。另一方面，系统和设备出现故障而造成的反应堆停堆会给核电站造成巨大的经济损失。所以无论是核电站安全性还是经济性的角度考虑，加强核电站系统设备状态监测与故障诊断技术的研发都具有重大意义。

2 诊断对象

压水堆核电厂主要是由反应堆、一回路系统、二回路系统及其它辅助系统和设备组成。压水堆核电厂中具有放射性的一回路与不带放射性的二回路系统是分开的，通常把压水堆核电厂分为核岛和常规岛两大部分。核岛是指核的系统和设备部分；常规岛是指那些和常规火电厂相似的系统―和设备部分。

反应堆将堆芯核裂变放出的热能通过一回路冷却剂的循环带出反应堆并传递给二回路工质以产生蒸汽。现代商用压水堆核电厂反应堆一回路一般有二至四条并联在反应堆压力容器上的封闭环路。每一条环路由一台蒸汽发生器、一台或两台反应堆冷却剂泵及相应的管道组成，其中一个环路的热管段上通过波动管与一台稳压器相连。一回路内的高温高压含硼水，由反应堆冷却剂泵输送，流经反应堆堆芯，吸收了堆芯核裂变放出的热能，再进入蒸汽发生器，通传蒸汽发生器传热管壁降热量传给蒸汽发生器二次侧给水，然后再由反应堆冷却剂泵唧送回反应堆。如此循环往复，构成封闭回路。整个一回路系统设有一台稳压器。一回路系统的压力靠稳压器调节，且保持稳定。

核能安全利用的目标是放射性释放的潜在风险可控，其前提是保证核电站一回路系统各关键设备的安全运行。反应堆压力容器与管道对放射源有保存、封闭的作用，所以保障压力边界的完整性很重要。主泵是一回路系统能量传递的唯一动力源，其正常运行对反应堆安全运行意义重大。控制反应堆启、停的控制棒提升和插入顺畅。反应堆堆内部件繁多，需要及时发现并合理的处置可能的松动或脱落。在尽量提高核电站自身的固有可靠性的同时开展故障诊断研究，开展核电站一回路系统的故障诊断研究，及时发现故障，防止故障的恶化，保障核电站运行安全。

3 研究现状

我国核电站故障诊断起步较晚，1988年清华大学核研院开始跟踪故障诊断专家系统学术动态，并于1993年利用故障树分析技术开发了核电站二回路故障诊断专家系统（FBOLES），并通过了模拟机验证。同年清华大学工程物理系开发了基于规则知识库的压水堆核电站运行故障诊断及处理专家系统ESPWR。90年代末期国内核电站及反应堆故障系统的研究逐步转向包括人工神经网络、模糊逻辑、遗传算法等的新型方法。清华大学核研院在其研究中加入了基于人工神经网络的快速预测，采用遗传算法的综合评价。重庆大学进行了使用因果图方法的核电站二回路故障诊断系统研究。尽管投入了大量的研究，但是具有其特殊性，目前能够面向核电站一回路系统的综合故障诊断系统非常少。国内上尚没有具有自主知识产权的并投入运行的核电站一回路系统综合故障诊断系统。

目前也有很多针对一回路系统某个设备的故障诊断系统，这是较接近工程实用的诊断研发方向。中国原子能研究院使用人工神经网络、小波分析、主成分分析等多种方法进行了针对试验快堆钠泵的故障诊断系统研究与开发。各大高校针对单个设备单一故障的特征提取、诊断方法研究进行了大量理论研究，但缺乏工程实用背景。总体看核电站一回路系统故障诊断研究和应用现状呈现出理论研究强，工程应用研究不够的问题。

4 故障诊断策略

故障监测与诊断一般可分为信号采集、特征量提取、诊断知识获取与诊断决策四个主要步骤。选择合适的运行参数作为监测信号，信号处理提取数据特征量数据，利用人工智能获取诊断知识，最后利用诊断知识、模型等对在线或离线监测获得的运作状态数据进行诊断，并提出诊断决策建议。

核电站反应堆一回路系统是一个庞大而复杂的系统，其运行中涉及的监测参数很多，包括按照阵列排布的温度、压力参数、各设备的振动测量获得的大量振动特征参量……这些数据具有时变性、多尺度性、非线性以及维度大等特征，不同的监测和诊断目标下选择合理的监测参数和特征量需要进行反复地分析和斟酌。主要考虑那些对核反应堆的安全运行有着重要影响的参数作为监测参数，并考虑某些参数间的关系。面对到不同的设备的不同监测要求肯定会有不同的监测参数组合，我们的选择标准是：（1）可用性，容易采集表达；（2）完整性，能够充分描述对应设备的动态行为；（3）最小化，尽可能使参数数目最少；（4）敏感性，对设备的某些故障比较敏感。

特征量的提取是故障诊断过程中的一个关键步骤，需从监测的信号中分析提取出具有能代表故障特征的值的过程。准确的故障诊断依赖于良好的特征信息的提取，并直接的决定了故障诊断的效果。从时域分析、频域分析、小波分析、分形维度和经验模态等多中方法入手，找到最好的表征故障信息的特征参量是很有必要的。这些方法特征提取过程的共同依据是能量保持。在特征提取中要尽可能多的提取多的特征参量以免信息遗漏。特征量的提取只是初始数据集预备与转换过程中的第一步，它并不是进行诊断知识提取的最佳数据集，要对其进行许多转换得到更有用的特征量组合。为得到更好的特征量组合需对原始特征数据进行处理和分析，异常点分析、合适的样本容量，比率，标准化等都是最基本的，大型的数据集的简化、归约也是很有必要的，可以通过特征归约，熵度量，主成分分析，值归约，特征离散化技术等技术来实现。这些技术会帮助我们从纷繁的数据集中找到合适的用于故障诊断知识获取的特征量或其组合。

由于人工智能在处理复杂动态系统故障诊断中兼具有理论意和应用价值，所以将人工智能用于核电站的故障诊断系统成为越来越普遍的选择。基于人工智能的诊断知识的获取方法很多，以单一设备故障诊断为例，需要根据已有的异常状态信息对新监测数据的故障与否、故障类型、故障程度等做出判断，其实质可以看作是分类问题。可以采用的分类方法有如下一些：决策树分类法、基于规则分类法、最近邻分类法、朴素贝叶斯分类、神经网络分类法、支持向量机和粗糙集分类方法等等。无论采用哪种方法，基于人工智能的诊断知识的获取都是训练算法从样本特征数据中找到对故障类别进行良好分类准确度、并对新的数据具有好的泛化能力的诊断模型，也就是获取诊断知识的载体。在一回路压力边界完整性诊断知识获取中，可以基于声发射信号衰减和传感器阵列布置建立一个压力边界泄漏定位、定量解析模型，也就是泄漏诊断知识；在主泵故障诊断中可以基于支持向量建立各故障分类模型知识。

当对象从单一设备扩展到一回路这样一个复杂系统的综合故障诊断时，首先需要考虑系统各设备之间的关联关系对特征的提取与简化的影响，诊断知识的归纳与知识库的建立往往需要一个很长的积累过程，海量数据下如何提高诊断效率的问题也会凸显。

最后使用训练好的诊断模型对新的监测运行状态做出诊断，诊断结果一般包括故障类别置（或位）和故障程度，诊断结果可以指导运行操作人员结合管理流程，做出维修保障行动或决策。

集成电路研究分析篇（11）

【关键词】

控制系统;故障检测;信号隔离;信号采集

1概述

随着生产设备的更新换代与两化融合,数字化生产线建设等项目的推进，越来越多先进、高效、高精度的数控设备不断投入到生产使用中。随着功能的增强、自动化水平的提高，设备的结构与工作原理也越来越复杂，给故障设备的检修工作带来了极大的挑战。诸如万用表、示波器等功能简单的传统测量仪器已不足以提供足够的信息来支撑设备的故障检测与诊断工作。为此，需要一种新型检测装置，通过计算机检测与数据分析技术，对设备的多点电信号同时进行测量，实现设备控制运行状态的实时检测与数据分析，确认设备的当前状态，给技术人员分析故障原因提供参考，进而及时排除设备故障提供足够的信息和可靠的依据。

2研究内容

主要研究内容包括：设备控制信号采集技术、设备控制系统与检测装置的信号隔离技术、计算机自动检测与分析技术以及检测装置的联调与实际应用。

3研究方案

通过研究设备控制系统与检测装置的信号隔离技术建立隔离测量电路。完成信号采集，首先要实现被采信号与采集装置的测量隔离，以屏蔽杂波信号对检测装置的干扰，保证检测精度，确保检测装置工作的稳定性与安全性。同时，通过信号隔离，保证测量过程对设备控制系统本身的正常工作不造成影响。通过研究设备控制信号采集技术，明确检测装置信号采集部分的接口形式与组合结构。由于现代化制造企业投入生产的数控设备数量大，各厂区分布广泛，要求应用于设备的故障检测装置轻便易于携带。同时，由于不同设备控制系统的年代差别、品牌、型号繁多，导致被采集对象千差万别。这就要求检测装置采集部分的接口具有足够的通用性，并且采用模块化设计，可以自由组合。根据现场实际情况,满足各类设备控制系统的检测要求。通过研究计算机自动检测与分析技术，实现被采集信号与计算机之间的实时数据传输。通过计算机处理，实现被采集信号检测结果的自动显示，可以清晰直观地观察到设备控制系统各路被检测信号的特征及变化情况。实现检测装置对采集后数据的实时检测，确认信号的幅值、斜率、时序等状态信息。结合分析软件对被采集信号进行综合分析，得出当前设备控制系统的运行状态。排查异常信号，找出故障点，进而排除故障，恢复设备状态，保证生产任务的顺利完成。在检测装置设计、制造完成后，通过研究检测装置的联调与实际应用，在现实的设备故障检修案例中，检验装置的检测精度和稳定性，其各项功能、性能是否满足实际工作的需求。通过反复试验，与传统的设备故障检修手段形成对比，检验装置的先进程度；通过总结和评价，对检测装置进行完善和改进。

4技术途径

4.1隔离测量电路

当前市场上的隔离产品种类繁多，必须经过调研、筛选、试验和改进才能确定隔离方法和相应器件，以及合理的使用条件。常用的信号隔离器件主要有电磁信号隔离器和光电信号隔离器。电磁信号隔离就是先将电信号转化为磁信号，再将磁信号还原成电信号，用磁场完成被测信号和采集信号之间的隔离；光电隔离器件是将电信号转化成光信号，光信号再还原成电信号，用光完成被测信号和采集信号之间的隔离[1]。无论是电磁隔离器件还是光电隔离器件，都对信号的强度、形式、转换精度以及使用寿命有相应的要求。课题组先后对帕罗肯公司多型号电磁隔离器和光电隔离器，中泰公司的交、直流信号隔离器，以及天佑恒达公司的PD3058系列隔离/采集一体化模块进行了信号隔离和信号采集试验，经过高压（600V）、低压（2V）、直流、交流等电压信号的多频次试验，经过对信号测量精度、器件耐压试验和器件适用性等方面的对比，最终选定天佑恒达公司的PD3058系列隔离/采集一体化模块作为隔离采集器。

4.2信号采集系统

采用便携式计算机为数据采集核心，通过电路与测量系统连接，在测量程序的统一控制下，形成完整的信号采集系统。其装置组成结构如图1所示。

4.3数据分析系统

数据分析系统主要以软件为主，确定信号的时序以及某时刻的信号值。该软件为课题组自主编写，其组成主要有：监控模块、数据采集模块、波形曲线显示模块、数据存储模块。其中，数据采集模块和波形曲线显示模块都有时间坐标，可对信号进行有效的时域分析（见图2）。

5总结

通过对设备控制系统电压的信号采集、信号隔离、计算机自动检测与分析等技术的研究，完成了设备控制系统故障辅助检测装置的研发与试验工作，实现了对设备多路控制信号的实时检测与分析。通过试验，对机加车间TNC42-65车削中心等设备多路控制信号进行了现场采集与检测，完成了数据分析，明确了设备运行状态。当人为模拟设备故障时，装置立即准确检测到了相应的信号变化，为分析故障原因，确认故障点提供了依据。本次研究开发的检测装置，为明确设备运行状态，分析故障原因提供了大量信息和可靠依据。改善了在先进复杂数控设备故障检修工作中，缺乏专用有效检测装置的局面，弥补了传统故障诊断手段的不足。通过检测装置的应用，缩短了设备检修时间，保障了生产进度，为设备保障体系提供了新的助力，也给未来设备控制系统故障检测技术的研究打下了基础。

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