JYCSⅢ型機(jī)械系統(tǒng)性能研究及參數(shù)可視化分析實(shí)驗(yàn)臺(tái)畢業(yè)論文

1、畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文) 課 題 名 稱 jycs-型機(jī)械系統(tǒng)性能研究及參數(shù)可視 化分析實(shí)驗(yàn)臺(tái) 學(xué) 生 姓 名 學(xué) 號(hào) 系、年級(jí)專業(yè) 08 級(jí) 機(jī)械類（現(xiàn)代制造技術(shù)方向） 指 導(dǎo) 教 師 職 稱 教 授 2012 年 5 月 20 日 內(nèi)容提要 為了解決機(jī)械設(shè)計(jì)課程相關(guān)實(shí)驗(yàn)分散進(jìn)行，缺乏組合實(shí)驗(yàn)的問題，設(shè)計(jì)了一種 jycs-型機(jī)械系統(tǒng)性能研究及參數(shù)可視化分析實(shí)驗(yàn)臺(tái)。該實(shí)驗(yàn)臺(tái)利用光柵角位移 傳感器測(cè)量轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)速的大小，利用高精度拉壓力傳感器測(cè)量加載在軸瓦上壓力的大 小，利用貼在螺栓組螺栓上的應(yīng)變片感應(yīng)靜載荷的大小。整個(gè)試驗(yàn)臺(tái)可以實(shí)現(xiàn)帶傳 動(dòng)，鏈傳動(dòng)，滑動(dòng)軸承，動(dòng)態(tài)螺栓，螺栓組螺栓的性能測(cè)試與分析，也可對(duì)整

2、個(gè)機(jī) 械系統(tǒng)性能進(jìn)行測(cè)試分析。 該實(shí)驗(yàn)臺(tái)對(duì)不同工作條件下工作的傳動(dòng)部分的性能參數(shù)進(jìn)行檢測(cè)，數(shù)據(jù)可通過 數(shù)碼管顯示或計(jì)算機(jī)自動(dòng)采集分析，顯示運(yùn)動(dòng)參數(shù)的實(shí)時(shí)變化曲線，具有綜合性強(qiáng)、 完整性好、便于教師指導(dǎo)實(shí)驗(yàn)等優(yōu)點(diǎn)。其檢測(cè)控制系統(tǒng)以 51 系列單片機(jī)組為核心， 配有放大、濾波、抗干擾電路實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)采集、放大、初步處理和數(shù)據(jù)通訊，以及電 機(jī)控制等功能，利用串口實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)采集箱和電腦之間的信息通訊；以 vb 為開發(fā)平 臺(tái)，包括實(shí)驗(yàn)內(nèi)容介紹、參數(shù)可視化分析、實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析等內(nèi)容；實(shí)驗(yàn)結(jié)果可以以 文本形式保存，并可在網(wǎng)絡(luò)上發(fā)送，便于網(wǎng)絡(luò)化實(shí)驗(yàn)，而且教師可在網(wǎng)上批改作業(yè)。 此設(shè)計(jì)在整體上結(jié)構(gòu)布局合理，將機(jī)械工程測(cè)

3、試技術(shù)和計(jì)算數(shù)據(jù)處理技術(shù)結(jié)合 一體，具有較好的經(jīng)濟(jì)性和實(shí)用性,有助于增強(qiáng)學(xué)生的工程實(shí)踐能力。 summary in order to solve mechanical design course experiments, the lack of a combination of experiment, design a jycs-iii mechanical system performance and parameter visualization analysis of experimental units. the experimental use of the size of the

4、grating angular displacement sensor to measure shaft speed, precision pull the pressure sensor to measure the size of the load pressure in the bush, using a strain gauge sensor attached to the bolt of the bolt group the size of the static load. the entire test rig can be belt drive, chain drive, sli

5、ding bearings, dynamic bolt, the bolt of the bolt group performance testing and analysis, but also the entire mechanical system performance test. the experimental transmission part of the performance parameters under different working conditions for testing, data through the digital display or autom

6、atic computer acquisition and analysis, and display real-time curve of the motion parameters, a comprehensive and strong, good integrity and to facilitate the guidance of teachers experiments and other advantages. detection and control system 51 series microcontroller as the core, with amplification

7、, filtering, anti-jamming circuit for data acquisition, amplification, preliminary processing and data communications, and motor control functions, using the serial interface between the data acquisition box and computer information and communication; vb as a development platform, including the expe

8、riment, the parameters of visual analysis, the analysis of experimental results; experimental results can be saved as text, can be sent on the network, to facilitate networking experiments, and teachers can online correcting homework. this design in the overall structure of the rational layout, mech

9、anical engineering test and calculation of data processing technology combined with one, with good economic and practical help to strengthen the ability of students in the engineering practice. 目 錄 內(nèi)容提要 .i summary.ii 1 緒論.1 1.1 實(shí)驗(yàn)室的簡(jiǎn)介.1 1.2 課題來源.3 1.3 國(guó)內(nèi)外儀器儀表的發(fā)展趨勢(shì).3 1.4 實(shí)驗(yàn)臺(tái)設(shè)計(jì)內(nèi)容.11 2 實(shí)驗(yàn)臺(tái)總體結(jié)構(gòu)布局.13 2.1

10、 實(shí)驗(yàn)臺(tái)總體構(gòu)思 .13 2.2 實(shí)驗(yàn)傳動(dòng)路線的擬定 .13 2.3 實(shí)驗(yàn)臺(tái)總體結(jié)構(gòu)布局圖.15 2.4 制動(dòng)系統(tǒng)的選擇 .15 3 本實(shí)驗(yàn)臺(tái)的組成及調(diào)整.19 3.1 結(jié)構(gòu)流程圖.19 4 本實(shí)驗(yàn)臺(tái)上帶傳動(dòng)和軸的機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)計(jì)算.24 4.1 帶輪傳動(dòng)的計(jì)算 .24 4.2 帶輪軸的設(shè)計(jì).28 5 偏心凸輪傳動(dòng)軸的設(shè)計(jì). .30 5.1 軸的相關(guān)數(shù)據(jù)的設(shè)計(jì).30 5.2 軸的校核.31 6 螺栓螺紋的計(jì)算.34 6.1 動(dòng)態(tài)變載荷螺栓螺紋的計(jì)算 .34 6.2 受橫向載荷鉸制孔螺栓連接的基本計(jì)算 .35 6.3 動(dòng)態(tài)螺栓變載荷的上的螺紋計(jì)算 .36 7 實(shí)驗(yàn)臺(tái)的測(cè)試控制系統(tǒng)與實(shí)驗(yàn)臺(tái)的配套軟件.3

11、9 7.1 實(shí)驗(yàn)臺(tái)的測(cè)試控制系統(tǒng).39 7.2 實(shí)驗(yàn)臺(tái)的配套軟件.40 8 該實(shí)驗(yàn)臺(tái)可進(jìn)行的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目.41 8.1 靜態(tài)螺栓組應(yīng)變實(shí)驗(yàn) .41 8.2 帶傳動(dòng)實(shí)驗(yàn).43 8.3 滑動(dòng)軸瓦油膜壓力分布分析實(shí)驗(yàn) .45 8.4 動(dòng)態(tài)螺栓聯(lián)接實(shí)驗(yàn).47 8.5 系統(tǒng)速度波動(dòng)實(shí)驗(yàn). .48 8.6 注意事項(xiàng).48 總結(jié).49 參考文獻(xiàn).50 致謝.51 1 緒論 1.1 實(shí)驗(yàn)室的簡(jiǎn)介 實(shí)驗(yàn)室是科學(xué)的搖籃，是科學(xué)研究的基地，對(duì)科技發(fā)展起著十分重要的作用。 在國(guó)際上享有盛譽(yù)的著名實(shí)驗(yàn)室更被譽(yù)為科研領(lǐng)域的麥加，是科技工作者向往和追 求的地方。這些實(shí)驗(yàn)室往往代表了世界前沿基礎(chǔ)研究的最高水平，誕生了一大批諾 貝

12、爾獎(jiǎng)獲得者和具有劃時(shí)代意義的科技創(chuàng)新成果，是開展高層次學(xué)術(shù)交流的重要場(chǎng) 所。 1.1.1 實(shí)驗(yàn)室的發(fā)展動(dòng)向 近年來，隨著微電子、自動(dòng)化、計(jì)算機(jī)和信息管理等相關(guān)技術(shù)向傳統(tǒng)機(jī)械行業(yè) 的不斷滲透，給機(jī)電類專業(yè)的發(fā)展帶來了前所未有的活力。同時(shí)，我國(guó)的產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu) 調(diào)整、企業(yè)改制及技術(shù)改造正向縱深推進(jìn)，中國(guó)有望成為世界新的制造中心和加工 中心，制造業(yè)將成為我國(guó)的支柱產(chǎn)業(yè)和主導(dǎo)產(chǎn)業(yè)。 “制造業(yè)信息化”和“機(jī)床數(shù)控化”作 為現(xiàn)代加工業(yè)制造業(yè)的高科技標(biāo)志和發(fā)展趨勢(shì)，為高等工程教育創(chuàng)造了廣闊的人才 市場(chǎng)空間。國(guó)家實(shí)施科教興國(guó)戰(zhàn)略，加大對(duì)高等教育的投入，學(xué)校進(jìn)入了發(fā)展建設(shè) 的新時(shí)期，給實(shí)驗(yàn)室?guī)砹诵碌陌l(fā)展機(jī)遇。 構(gòu)建

13、以綜合性、設(shè)計(jì)性、應(yīng)用性為主，既有基本技能訓(xùn)練，又有開發(fā)創(chuàng)新的實(shí) 踐教學(xué)體系，改變實(shí)踐教學(xué)附屬于課堂教學(xué)，以驗(yàn)證性、演示性實(shí)驗(yàn)為主的現(xiàn)狀， 打破各專業(yè)課程間的壁壘，加強(qiáng)課程間的交叉、滲透，建立系列課程或課群起點(diǎn)上 的具有一定柔性、實(shí)驗(yàn)實(shí)習(xí)一體性的獨(dú)立的實(shí)訓(xùn)環(huán)節(jié)，建成基本技能、專業(yè)技能、 技術(shù)應(yīng)用能力訓(xùn)練有機(jī)結(jié)合的實(shí)踐教學(xué)體系，使實(shí)踐教學(xué)向深層次發(fā)展，以滿足培 養(yǎng)學(xué)生的應(yīng)用技能和創(chuàng)新能力的需要。 1.1.2 實(shí)驗(yàn)室發(fā)展特點(diǎn)及高等教育對(duì)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的要求 高等教育實(shí)驗(yàn)教學(xué)的建設(shè)目標(biāo)是：樹立以學(xué)生為本，知識(shí)傳授、能力培養(yǎng)、素 質(zhì)提高協(xié)調(diào)發(fā)展的教育理念和以能力培養(yǎng)為核心的實(shí)驗(yàn)教學(xué)觀念，建立有利于培養(yǎng) 學(xué)生

14、實(shí)踐能力和創(chuàng)新能力的實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系，建設(shè)滿足現(xiàn)代實(shí)驗(yàn)教學(xué)需要的高素質(zhì)實(shí) 驗(yàn)教學(xué)隊(duì)伍，建設(shè)儀器先進(jìn)、資源共享、服務(wù)開放的實(shí)驗(yàn)教學(xué)環(huán)境，建立現(xiàn)代化高 效運(yùn)行的管理機(jī)制，全面提高實(shí)驗(yàn)教學(xué)水平。為高等學(xué)校實(shí)驗(yàn)教學(xué)提供示范經(jīng)驗(yàn)， 帶動(dòng)高等學(xué)校實(shí)驗(yàn)室的建設(shè)和發(fā)展。 實(shí)驗(yàn)教學(xué)應(yīng)以培養(yǎng)學(xué)生實(shí)踐能力、創(chuàng)新能力和提高教學(xué)質(zhì)量為宗旨，以實(shí)驗(yàn)教 學(xué)改革為核心，以實(shí)驗(yàn)資源開放共享為基礎(chǔ)，以高素質(zhì)實(shí)驗(yàn)教學(xué)隊(duì)伍和完備的實(shí)驗(yàn) 條件為保障，創(chuàng)新管理機(jī)制，全面提高實(shí)驗(yàn)教學(xué)水平和實(shí)驗(yàn)室使用效益。 實(shí)驗(yàn)室發(fā)展特點(diǎn)： （1）創(chuàng)造條件，更新項(xiàng)目，實(shí)現(xiàn)實(shí)驗(yàn)室全方位的開放 實(shí)驗(yàn)室的開放就是實(shí)驗(yàn)室全日向?qū)W生開放，并在實(shí)驗(yàn)室中同時(shí)安排多項(xiàng)實(shí)驗(yàn)內(nèi)

15、容，讓學(xué)生獨(dú)立自主地安排實(shí)驗(yàn)時(shí)間，選擇實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，為學(xué)生個(gè)性化培養(yǎng)提供自由 發(fā)展的空間和平臺(tái)。積極組織對(duì)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目的設(shè)計(jì)和論證，大膽地削減過去陳舊、簡(jiǎn) 單重復(fù)的演示性和驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，按照國(guó)家教育部本科教學(xué)工作水平評(píng)估的要求 和標(biāo) 準(zhǔn)，增加綜合性、應(yīng)用性、設(shè)計(jì)性、創(chuàng)新性的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容和項(xiàng)目，并達(dá)到實(shí)驗(yàn)課 程總數(shù)的80%以上。要使前沿性、創(chuàng)新性的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目在水平上和數(shù)量上有較大的突 破。 （2）加快實(shí)施基礎(chǔ)課實(shí)驗(yàn)教學(xué)示范中心的建設(shè) 教育部啟動(dòng)的“基礎(chǔ)課實(shí)驗(yàn)教學(xué)示范中心建設(shè)”計(jì)劃，擬在全國(guó)建設(shè)100個(gè)左右 的示范中心。我們應(yīng)抓住“十二五”建設(shè)機(jī)遇，在先期通過由教育部委托省教育廳組 織的基礎(chǔ)課教學(xué)實(shí)驗(yàn)室評(píng)估的

16、實(shí)驗(yàn)室及面向廣大學(xué)生受益面較大的實(shí)驗(yàn)室中，重點(diǎn) 培養(yǎng)和建設(shè)如“流體力學(xué)實(shí)驗(yàn)中心”、 “力學(xué)實(shí)驗(yàn)中心”、 “大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)中心”、 “機(jī)電實(shí)驗(yàn) 中心”、 “計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)教學(xué)實(shí)驗(yàn)中心”、 “自動(dòng)控制教學(xué)實(shí)驗(yàn)中心”、 “大學(xué)外語語言教學(xué)中 心”等基礎(chǔ)教學(xué)實(shí)驗(yàn)中心。使上述實(shí)驗(yàn)室全部按照“基礎(chǔ)課實(shí)驗(yàn)教學(xué)示范中心” 標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行建設(shè)，徹底改善基礎(chǔ)教學(xué)實(shí)驗(yàn)條件，成為“十二五”期間標(biāo)志性建設(shè)成果。 通過“十二五”期間的重點(diǎn)建設(shè)，選擇其中條件比較成熟的，向教育部進(jìn)行申報(bào)。通 過基礎(chǔ)課實(shí)驗(yàn)教學(xué)示范中心建設(shè)工作，建設(shè)成國(guó)內(nèi)一流的基礎(chǔ)教學(xué)實(shí)驗(yàn)室，對(duì)學(xué)校 的發(fā)展將產(chǎn)生積極影響。 （3）加強(qiáng)上層次、上水平的重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室的培育與建設(shè)

17、 要?jiǎng)?chuàng)建高水平一流的研究型大學(xué)，重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室的建設(shè)，將會(huì)形成學(xué)校的核心競(jìng) 爭(zhēng)力。具有鮮明學(xué)科特色及強(qiáng)勁科研能力的實(shí)驗(yàn)室，以及今后有發(fā)展前景的基礎(chǔ)實(shí) 驗(yàn)室，使高校高水平高質(zhì)量的實(shí)驗(yàn)室從數(shù)量上和質(zhì)量上都有新的突破和飛躍。 （4）建設(shè)與現(xiàn)代化實(shí)驗(yàn)室相適應(yīng)的高素質(zhì)、高水平實(shí)驗(yàn)技術(shù)隊(duì)伍 創(chuàng)新教育的關(guān)鍵在教師，教師創(chuàng)新素質(zhì)的高低是培養(yǎng)和造就高素質(zhì)創(chuàng)新人才的 關(guān)鍵。人才因素是保證實(shí)驗(yàn)室可持續(xù)發(fā)展的關(guān)鍵因素，也奠定了培養(yǎng)創(chuàng)新人才的師 資條件。 1.2 課題來源 目前，隨著高等工科學(xué)校教育改革的深入，根據(jù)建設(shè)工程型、研究型大學(xué)的需要， 以及社會(huì)對(duì)培養(yǎng)現(xiàn)代化的高級(jí)人才要求，學(xué)生在大學(xué)里學(xué)習(xí)技術(shù)基礎(chǔ)課程，掌握基本 技

18、能和知識(shí)的同時(shí)，要求與當(dāng)代的工程師、研究型人才一樣具有工程設(shè)計(jì)的綜合創(chuàng)新 能力。為此，作為將來從事機(jī)械產(chǎn)品的設(shè)計(jì)、制造以及與此相關(guān)的工程技術(shù)人員，在 掌握機(jī)械設(shè)計(jì)方法、理論的同時(shí)，通過較完整的實(shí)驗(yàn)教學(xué)的訓(xùn)練，使學(xué)生掌握機(jī)械產(chǎn) 品的性能測(cè)試的綜合能力，從而使學(xué)生學(xué)會(huì)應(yīng)對(duì)分析工程問題，解決問題的能力。同 時(shí)，掌握各種現(xiàn)代化的測(cè)試手段，構(gòu)筑進(jìn)行機(jī)械產(chǎn)品研制開發(fā)的能力所必需的工程思 維。另外，學(xué)生在學(xué)習(xí)理論課程的基礎(chǔ)上，針對(duì)實(shí)際機(jī)器和機(jī)械系統(tǒng)進(jìn)行性能的綜合 分析和評(píng)估。 機(jī)械系統(tǒng)是一個(gè)較復(fù)雜的系統(tǒng)，主要由驅(qū)動(dòng)部分、傳動(dòng)部分、執(zhí)行部分和鏈接部 分組成。現(xiàn)代機(jī)械工業(yè)的發(fā)展為了提高效率、減少設(shè)計(jì)和制造周期，

19、大部分產(chǎn)品已基 本成為模塊化。在原動(dòng)機(jī)方面，電動(dòng)機(jī)、氣缸、液壓缸等已實(shí)現(xiàn)了模塊化；而傳動(dòng)部 分也以所謂的減速器的形式作為模塊早已進(jìn)入市場(chǎng)，當(dāng)然也包括近年來出現(xiàn)的各種新 型減速器、增速器；作為連接使用的模塊有聯(lián)軸器、離合器等也已模塊化；還有支撐 零件如滾動(dòng)軸承等。因此，可以這樣講，構(gòu)成機(jī)器或機(jī)械系統(tǒng)的主要部件大都已經(jīng)模 塊化，于是，機(jī)械設(shè)計(jì)的任務(wù)就是根據(jù)給定的具體功能要求，通過這些模塊的有機(jī)組 合（設(shè)計(jì)）構(gòu)成具有一定目的的系統(tǒng)。因此，基于各種機(jī)械模塊，進(jìn)行系統(tǒng)的創(chuàng)意設(shè) 計(jì)就作為我們開發(fā)創(chuàng)新性實(shí)驗(yàn)平臺(tái)的構(gòu)筑依據(jù)。 邵陽學(xué)院機(jī)械與能源工程系按照工程模式進(jìn)行實(shí)驗(yàn)室的設(shè)計(jì)與規(guī)劃，尤其重視學(xué) 生的工程能力

20、、應(yīng)用能力及創(chuàng)新能力的培養(yǎng)。為了滿足機(jī)械設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的需求，本 文設(shè)計(jì)了 jycs-型機(jī)械系統(tǒng)性能研究及參數(shù)可視化分析實(shí)驗(yàn)臺(tái)。 1.3 國(guó)內(nèi)外儀器儀表的發(fā)展趨勢(shì) 1.3.1 我國(guó)儀器儀表制造業(yè)的發(fā)展趨勢(shì)： 儀器儀表行業(yè)高技術(shù)、高投入、高產(chǎn)出、低能耗、低污染的特點(diǎn)將在低碳經(jīng)濟(jì) 和新興產(chǎn)業(yè)的發(fā)展下帶動(dòng)儀器儀表需求的上升。國(guó)內(nèi)儀器儀表行業(yè)一直以來都是應(yīng) 用在傳統(tǒng)的服務(wù)市場(chǎng)，如冶金、火電等行業(yè)。隨著市場(chǎng)需求的改變，越來越多的新 型產(chǎn)業(yè)開始興起，物聯(lián)網(wǎng)、智能電網(wǎng)等新技術(shù)的發(fā)展快速。食品、藥品安全領(lǐng)域備 受人們關(guān)注。國(guó)家對(duì)能源的綜合利用、環(huán)境保護(hù)提出了更加嚴(yán)格的要求。這同時(shí)也 為我國(guó)儀器儀表行業(yè)提供了廣闊

21、的市場(chǎng)發(fā)展空間和新的發(fā)展方向。 隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和社會(huì)的進(jìn)步，用戶對(duì)儀器儀表需求模式也發(fā)生了很大變化。 以環(huán)保行業(yè)為例，以人工采樣和實(shí)驗(yàn)分析正向自動(dòng)化、智能化、網(wǎng)絡(luò)化監(jiān)測(cè)方向發(fā) 展。大力發(fā)展裝備自動(dòng)化，提升裝備制造業(yè)的整體水平。儀器儀表是提升裝備制造 水平的關(guān)鍵，國(guó)內(nèi)儀表企業(yè)要緊緊圍繞汽車裝備、新能源裝備、節(jié)能環(huán)保裝備等方 向發(fā)展裝備自動(dòng)化。 “十二五”期間我國(guó)自動(dòng)化儀表行業(yè)市場(chǎng)需將持續(xù)穩(wěn)定增長(zhǎng)，年復(fù)合增長(zhǎng)率為 20%左 右， “十二五”末期，市場(chǎng)容量或?qū)⒊^ 3500 億元。 隨著經(jīng)濟(jì)和技術(shù)的發(fā)展，對(duì)自動(dòng)化控制和檢測(cè)技術(shù)的要注越來越高，從而出現(xiàn) 了大量自動(dòng)化控制和檢測(cè)的新技術(shù)和新產(chǎn)品，如功能安

22、全儀表系統(tǒng)，無線儀表等技 術(shù)和產(chǎn)品。其中工業(yè)自動(dòng)化儀表，基于現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)的主控系統(tǒng)裝置及智能化儀表、 特種和專用的自動(dòng)化儀表是其發(fā)展重點(diǎn)。 1.3.2 國(guó)外儀器儀表發(fā)展趨勢(shì)： 工業(yè)自動(dòng)化控制儀表主要包括變送器、調(diào)節(jié)器、調(diào)節(jié)閥等設(shè)備控制儀表從基地 式調(diào)節(jié)器變送、指示、調(diào)節(jié)一體化的儀表開始經(jīng)歷了氣動(dòng)、電動(dòng)單元組合儀表到計(jì) 算機(jī)控制系統(tǒng) ddc 直至今日的分散控制系統(tǒng) dcs 已經(jīng)走過了 20 多年的里程。dcs 以 其高度的可靠性,易于擴(kuò)充的功能、漂亮的圖形界面、方便的組態(tài)軟件、豐富的控制 算法、開放的聯(lián)網(wǎng)能力等優(yōu)點(diǎn)得到迅速的發(fā)展,成為計(jì)算機(jī)工業(yè)控制系統(tǒng)的主流。 plc 以其結(jié)構(gòu)緊湊、功能簡(jiǎn)單、速

23、度快、可靠性高、價(jià)格低等優(yōu)點(diǎn),迅速獲得廣泛應(yīng) 用已成為與 dcs 并駕齊驅(qū)的另一種主流工業(yè)控制系統(tǒng)。目前以 plc 為基礎(chǔ)的 dcs 發(fā) 展很快，plc 與 dcs 相互滲透、相互融合、相互競(jìng)爭(zhēng)已成為當(dāng)前工業(yè)控制系統(tǒng)的發(fā) 展趨勢(shì)。 開放化 開放化及小型化 downsiz 顧客服務(wù)系統(tǒng)等新的關(guān)鍵技術(shù)已進(jìn)入自動(dòng)化行業(yè)與以 往 dcs 相對(duì)應(yīng)的 pc 機(jī)控制系統(tǒng)也已經(jīng)出現(xiàn)。近幾年 pc 機(jī)及其相關(guān)技術(shù)的迅速發(fā)展 將對(duì)今后產(chǎn)生重大影響。開放化潮流的背景有下述兩方面： a 大量生產(chǎn)的 pc 機(jī)已在企業(yè)和家庭中廣泛作為信息設(shè)備。 b 控制系統(tǒng)的范圍逐漸擴(kuò)大，用戶希望自選設(shè)備并能簡(jiǎn)單方便地把它相互連接 起來

24、進(jìn)行統(tǒng)一管理。 提供新的服務(wù) a 系統(tǒng)集成system integrator 開放化通過多賣方技術(shù)設(shè)備的綜合、建立系統(tǒng)，這就需要高效運(yùn)行的控制系統(tǒng) 集成業(yè)務(wù)，根據(jù)用戶對(duì)象熟悉系統(tǒng)中的各種自動(dòng)化儀表選擇最佳設(shè)備。今后的趨勢(shì) 是由專門的 si 部門來代替用戶組成系統(tǒng)。 b系統(tǒng)維修 用通用信息處理設(shè)備組成的控制系統(tǒng)，當(dāng)故障出現(xiàn)時(shí)判別哪臺(tái)設(shè)備出故障是非 常困難的。儀表制造廠不僅要對(duì)自己的產(chǎn)品，還必須對(duì)在系統(tǒng)中的通用信息處理設(shè) 備提供一定程度的綜合維修服務(wù)。 dcs經(jīng)歷了初創(chuàng)從1975年到1980年，成熟從1980年到1985年，擴(kuò)展從 1985年以后幾個(gè)發(fā)展時(shí)期。在控制功能完善、信息處理能力、速度及組

25、態(tài)軟件等方 面取得了令人矚目的成就，已經(jīng)成為計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的主流。當(dāng)今幾乎每個(gè)發(fā)達(dá)國(guó) 家都有生產(chǎn)自己的 dcs 生產(chǎn)廠家。主要生產(chǎn)廠家集中在美國(guó)、日本、德國(guó)等多家公 司如美國(guó)的霍尼韋爾honeywell tdc300、tdc3000、xs9000、foxboroi/a、swestinghouse wdpfa bbmod30,日本橫河yokoyawacenumxl,日立hia cs30005000,德國(guó)的西 門子 siemenstelenermmsipa os200,加拿大貝萊ba ileyn90。 目前世界上約有200家 plc 生產(chǎn)廠家目前占控制市場(chǎng)份額30%，主要生產(chǎn)廠家有 美國(guó)的 ab

26、公司、莫迪康公司、ge 公司、德國(guó)的西門子公司、法國(guó)的 teleme cangu 公司、日本的歐姆龍公司、三菱電機(jī)公司。plc 將與 ipcdcs 集成 plc 逐漸成為占自 動(dòng)化裝置及過程控制系統(tǒng)最大市場(chǎng)份額的產(chǎn)品。據(jù)美國(guó)專家預(yù)測(cè)，到2000年 plc 占 控制市場(chǎng)份額將超過50%。 現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)是九十年代迅速發(fā)展起來的一種用于各種現(xiàn)場(chǎng)自動(dòng)化設(shè)備與其控 制系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)，是一種用于各種現(xiàn)場(chǎng)的儀表，包括變送器、執(zhí)行器、記錄 儀、單回路調(diào)節(jié)器、可編程序控制器、流程分析器等基于計(jì)算機(jī)的控制系統(tǒng)之間進(jìn) 行的數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)。有人預(yù)測(cè)基于現(xiàn)場(chǎng)總線的fcsfieidbus control system將

27、取 代dcs，成為控制系統(tǒng)的主角。internet和intranet技術(shù)也將進(jìn)入控制領(lǐng)域，計(jì) 算機(jī)自動(dòng)化系統(tǒng)也將滲透到企業(yè)，從生產(chǎn)到管理、直到經(jīng)營(yíng)的方方面面。 自動(dòng)化產(chǎn)品市場(chǎng)需求將快速增長(zhǎng) 全球的自動(dòng)化產(chǎn)品市場(chǎng)銷售額預(yù)測(cè)如下：全球的過程自動(dòng)化產(chǎn)品市場(chǎng)銷售額在 1996年達(dá)461億美元，到2001年將增長(zhǎng)到559億美元。預(yù)計(jì)在2006年將達(dá)到700億 美元。從1996年到2001年間的年平均增長(zhǎng)率為3.9%，而從2001年到2006年年平均增 長(zhǎng)率將達(dá)到4.6%，以不變價(jià)格計(jì)算則2006年的銷售額為761億美元。主要應(yīng)用于玻璃、 陶瓷、鋼鐵和有色金屬工業(yè)、軋鋼和鋁板材工業(yè)、化學(xué)、食品和制藥業(yè)、石

28、化工業(yè)、 紙漿和造紙業(yè)、環(huán)保、礦山、石油和天燃?xì)夤I(yè)等。 1996年的自動(dòng)化產(chǎn)品系統(tǒng)和維修的461億美元中有406億美元是屬于自動(dòng)化工程 項(xiàng)目方面，有54億美元是用于操作方面。測(cè)量和自動(dòng)化技術(shù)作為新的投資在工廠現(xiàn) 代化投資中將增長(zhǎng)2-3倍。2006年全球過程自動(dòng)化產(chǎn)品的市場(chǎng)需求情況為：礦山工業(yè) 為70億美元、原材料工業(yè)為90億美元、過程工業(yè)為360億美元、電站為110億美元、 環(huán)保工業(yè)為70億美元。就全球地區(qū)而言北美占27.2%，西歐占26%，亞非不包括日本 占21.1%，日本占12.3%，東歐占4.7%，南美占4.9%，其它地區(qū)占3.7%，從中看出亞 非地區(qū)的市場(chǎng)發(fā)展前景最好。 （2）、科學(xué)

29、儀器 科學(xué)儀器含光學(xué)儀器和分析析器 a 光學(xué)儀器 光學(xué)儀器是工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、資源勘探、空間探索、科學(xué)實(shí)驗(yàn)、國(guó)防建設(shè)以及社會(huì) 生活各個(gè)領(lǐng)域不可缺少的觀察、測(cè)試、分析、控制、記錄和傳遞工具。特別是現(xiàn)代 光學(xué)儀器的功能已成為人腦神經(jīng)功能的延伸和拓展。 集成電路生產(chǎn)所用制造設(shè)備品種的40%，數(shù)量的60%都是光學(xué)設(shè)備，而檢驗(yàn)儀器 所占比重就更大。計(jì)量工作約有90%屬幾何尺寸測(cè)量，其中主要用光學(xué)計(jì)量?jī)x器來完 成。過去在計(jì)量室測(cè)量一個(gè)凸輪需要數(shù)小時(shí)，現(xiàn)在車間生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)用計(jì)算機(jī)控制的三 坐標(biāo)測(cè)量機(jī)進(jìn)行測(cè)量只需10分鐘。軋鋼生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)條件極其惡劣，被測(cè)件溫度超過 1000，運(yùn)動(dòng)速度為數(shù)米每秒并伴有振動(dòng)、高溫、氧化層飛濺

30、、冷卻水霧彌漫和強(qiáng) 電磁干擾。利用 ccd 光電在線測(cè)徑系統(tǒng)在軋鋼生產(chǎn)中進(jìn)行在線尺寸檢測(cè)控制了生產(chǎn) 流程，就能保證產(chǎn)品高質(zhì)量和生產(chǎn)高效率。 光學(xué)遙感儀器幫助人類解決面臨的能源、糧食、氣象預(yù)報(bào)、環(huán)境監(jiān)測(cè)等方面的 重大問題。15號(hào)阿波羅飛船上裝載的光學(xué)遙感儀器就有近十種。美國(guó)在70年代先后 發(fā)射三顆陸地衛(wèi)星花費(fèi)2.5億美元，但所獲經(jīng)濟(jì)效益大得多，其中僅用遙感儀器監(jiān)視 洪水、探測(cè)農(nóng)作物病蟲害、改進(jìn)油田勘探以及糧食估產(chǎn)等幾項(xiàng)每年的經(jīng)濟(jì)收益估計(jì) 就達(dá)15億美元以上。 由于光電系統(tǒng)具有光學(xué)和電子兩方面的技術(shù)優(yōu)勢(shì)，從而能滿足生產(chǎn)過程中的自 動(dòng)監(jiān)控以及圖象分析、精密測(cè)量、信息處理和傳輸、微觀觀察、記錄、顯示、

31、傳遞 和儲(chǔ)存。利用光電轉(zhuǎn)換能在太空、深水、高溫、有毒有害氣體、核輻射等各種特殊 環(huán)境下正常地工作。因此光機(jī)電一體化的現(xiàn)代光學(xué)儀器或光電儀器設(shè)備應(yīng)用十分廣 泛。 現(xiàn)代光學(xué)儀器的發(fā)展趨勢(shì)： 隨著光學(xué)儀器產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)的全球性調(diào)整，主要工業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家競(jìng)相發(fā)展高技術(shù)產(chǎn)品， 使傳統(tǒng)的光學(xué)儀器已向現(xiàn)代光學(xué)儀器轉(zhuǎn)變。美、日、德等國(guó)為了發(fā)展現(xiàn)代化的光學(xué) 儀器工業(yè)，大力開發(fā)和應(yīng)用各種新技術(shù)、新器件、新材料、新原理，系統(tǒng)地應(yīng)用光 機(jī)電綜合技術(shù)以最快的速度開發(fā)新穎的高附加值產(chǎn)品投入市場(chǎng)，使光學(xué)儀器向產(chǎn)業(yè) 高技術(shù)化、產(chǎn)品高附加值化和智能化、企業(yè)集團(tuán)化和國(guó)際化、制造技術(shù)柔性化方向 發(fā)展。 現(xiàn)代光學(xué)儀器的特征： 1、現(xiàn)代光學(xué)儀器

32、沖破了傳統(tǒng)理論，以幾何光學(xué)或物理光學(xué)為基礎(chǔ)的束縛光學(xué)技 術(shù)同其它學(xué)科和技術(shù)不斷融化、滲透派生出新的學(xué)科分支，形成許多交叉發(fā)展的領(lǐng) 域，打破了長(zhǎng)期來光學(xué)的傳統(tǒng)應(yīng)用范圍。如以傅里葉變換原理為基礎(chǔ)的各類傅里葉 變換光譜儀，基于光聲效應(yīng)的激光光聲光譜儀，利用激光開拓新的測(cè)量原理、方法， 使眾多的激光計(jì)量檢測(cè)儀器問世。激光技術(shù)與傳統(tǒng)的顯微鏡相結(jié)合，開發(fā)出激光掃 描顯微鏡。另外，有一系列產(chǎn)品應(yīng)用光電轉(zhuǎn)換原理生產(chǎn)了一大批新穎的光電儀器， 許多新技術(shù)如激光、紅外、光纖、光信息處理、微光學(xué)等得到開發(fā)應(yīng)用。 2、結(jié)構(gòu)上打破了以光學(xué)和機(jī)械為主體的基本框架，集光學(xué)、機(jī)械、電子、計(jì) 算機(jī)于一體，電子技術(shù)、計(jì)算機(jī)及其軟件

33、成為儀器不可分割的重要組成部分。 3、擺脫了傳統(tǒng)光學(xué)儀器離不開人的操作和觀測(cè)的經(jīng)典模式，操作、檢測(cè)、數(shù) 據(jù)處理和信息傳遞實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化。工作效率、可靠性是傳統(tǒng)光學(xué)儀器無可比擬的。 4、設(shè)計(jì)方法上日益采用計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)、優(yōu)化設(shè)計(jì)和 quot 優(yōu)化設(shè)計(jì)。整個(gè)系 列產(chǎn)品品種之間零部件通用性強(qiáng)、標(biāo)準(zhǔn)化程度高、標(biāo)準(zhǔn)件多，因而使儀器成本下降， 質(zhì)量提高。 5、現(xiàn)代光學(xué)儀器的質(zhì)量評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)更全面、更嚴(yán)格。過去評(píng)價(jià)傳統(tǒng)光學(xué)儀器的 質(zhì)量主要著眼于功能指標(biāo)，即儀器的使用范圍、精度等級(jí)、靈敏度、重復(fù)性、穩(wěn)定 性及結(jié)構(gòu)特性等。如今較全面地客觀評(píng)價(jià)現(xiàn)代光學(xué)儀器的質(zhì)量指標(biāo)、可靠性、工藝 性、經(jīng)濟(jì)性、人機(jī)學(xué)指標(biāo)、美學(xué)指標(biāo)、標(biāo)準(zhǔn)化

34、及專利權(quán)指標(biāo)等八個(gè)方面。 發(fā)展趨勢(shì)： 從傳統(tǒng)光學(xué)儀器轉(zhuǎn)變?yōu)楝F(xiàn)代光學(xué)儀器，關(guān)鍵在于計(jì)算機(jī)化，而微電子技術(shù)是基 礎(chǔ)。光譜儀器發(fā)展最快。發(fā)達(dá)國(guó)家80年代已實(shí)現(xiàn)微機(jī)化，現(xiàn)已向聯(lián)用技術(shù)、全自動(dòng) 化，如內(nèi)裝機(jī)械手等機(jī)器人系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)無人操作，向?qū)嶒?yàn)室信息管理系統(tǒng)自動(dòng)化及智 能化方向發(fā)展。光學(xué)計(jì)量?jī)x器從大型精密儀器-三坐標(biāo)測(cè)量機(jī)到傳統(tǒng)的自準(zhǔn)直儀和 投影儀，都已實(shí)現(xiàn)微機(jī)化、光電化。激光技術(shù)的結(jié)合和ccd等光電器件的引入更 為快速、準(zhǔn)確、可靠的線檢測(cè)和監(jiān)控創(chuàng)造了條件。 未來10年由于高新技術(shù)的發(fā)展和應(yīng)用將進(jìn)一步推動(dòng)光學(xué)儀器實(shí)現(xiàn)光機(jī)電一體化 和智能化?，F(xiàn)今的智能化儀器更確切地應(yīng)稱為 quot 微機(jī)化儀器。而更高程度的

35、智能 化是信息技術(shù)的最高層次應(yīng)用，包括理解、推理、判斷與分析等一系列功能，是數(shù) 值、邏輯與知識(shí)的綜合分析結(jié)果智能化的標(biāo)志，是知識(shí)的表達(dá)與應(yīng)用。電子技術(shù)、 計(jì)算機(jī)技術(shù)和光電器件的不斷發(fā)展和功能的完善為儀器向更高檔次的智能發(fā)展創(chuàng)造 了條件。 未來10年光和電的滲透會(huì)進(jìn)一步強(qiáng)化更多的新技術(shù)、新器件的推廣應(yīng)用，因而 在光機(jī)電一體化的基礎(chǔ)上融入不同原理，派生出新用途的產(chǎn)品，以滿足各領(lǐng)域日益 增長(zhǎng)的需求。具有優(yōu)異性能的光電器件和功能材料的開發(fā)和應(yīng)用將加速現(xiàn)代光學(xué)儀 器的發(fā)展，如 ccd 器件、半導(dǎo)體激光器、光纖傳感器等制造技術(shù)趨于成熟，實(shí)際應(yīng) 用已獲突破，顯示了廣泛的應(yīng)用前景，必將使光學(xué)儀器領(lǐng)域發(fā)生重要變

36、革，推動(dòng)產(chǎn) 品向小型化、高分辨、光電化和自動(dòng)化發(fā)展。 a、光學(xué)計(jì)量?jī)x器 未來的光學(xué)計(jì)量?jī)x器儀表必須簡(jiǎn)化設(shè)計(jì)，大量壓縮零部件，提高智能化，便于 操作，發(fā)展在線計(jì)量測(cè)試儀器儀表。 利用物理學(xué)的新效應(yīng)和高新技術(shù)及其成就開發(fā)新型計(jì)量測(cè)試儀器儀表和新型高 靈敏度、高穩(wěn)定性、強(qiáng)抗干擾能力的新型傳感器技術(shù)，如： 利用高溫超導(dǎo)量子干涉器 sguid 開發(fā)計(jì)量測(cè)試儀器、物理學(xué)測(cè)試儀器、地 學(xué)和地質(zhì)學(xué)儀器、化學(xué)分析儀器、醫(yī)學(xué)儀器、無損材料檢驗(yàn)儀器等。 利用橢偏技術(shù)來檢測(cè)光纖、光學(xué)玻璃等這是大家所共知的，它與近場(chǎng)光學(xué) 相結(jié)合不僅可以測(cè)量表面精細(xì)結(jié)構(gòu)，同時(shí)根據(jù)近場(chǎng)光學(xué)反射偏振信息可以分辨出被 測(cè)物體的材料，這是目前實(shí)

37、驗(yàn)研究的新探索。將可調(diào)諧穩(wěn)頻激光光譜儀的技術(shù)用于 高精密的幾何量與機(jī)械量及多種無形態(tài)的量的測(cè)量，如高精度的折射率測(cè)量、光波 波前沿的測(cè)量、超薄膜層厚度的測(cè)量等。 開發(fā)新一代微型光纖傳導(dǎo)激光干涉儀。它測(cè)量范圍可以從納米到幾米或更 大的范圍，分辨率可達(dá)10nm，并且克服了 hp 激光干涉儀的缺點(diǎn)，它具有 hp 激光干 涉儀的一切功能。另外，它還可用于稱重研制新型電子天平、高精度的電子皮帶稱、 高分辨率的壓力計(jì)等。 發(fā)展納米測(cè)量技術(shù)建立納米計(jì)量測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)。這是當(dāng)今在計(jì)量與測(cè)量技術(shù)研 究中十分活躍的課題。 發(fā)展測(cè)量機(jī)器人。類似的測(cè)量?jī)x器已出現(xiàn)。即 zeissscanmax 三坐標(biāo)測(cè)量機(jī)， 操作十分方便，

38、工人學(xué)習(xí)510分鐘即掌握使用；可放在車間使用；自動(dòng)修正影響測(cè)量 精度的外界干擾；目前的測(cè)量精度為35m。 利用了智能機(jī)器人技術(shù)，但要保證測(cè)量量值的計(jì)量正確性是一個(gè)十分復(fù)雜理論 和技術(shù)問題，目前已得到初步解決。 環(huán)境保護(hù)科學(xué)儀器儀表的發(fā)展與進(jìn)步將是當(dāng)今和21世紀(jì)的重點(diǎn)研究領(lǐng)域。有關(guān) 環(huán)?？茖W(xué)儀器儀表的檢測(cè)和有關(guān)這方面的配套的計(jì)量?jī)x器儀表還缺乏，用于生產(chǎn)安 全與防護(hù)的科學(xué)儀器儀表也還需大力開發(fā)與發(fā)展，將成為儀器儀表行業(yè)的新分支。 b、分析儀器 分析儀器是集光、機(jī)、電、化、計(jì)算機(jī)等多學(xué)科技術(shù)為一體的高技術(shù)產(chǎn)品在計(jì) 算機(jī)技術(shù)、微電子技術(shù)、現(xiàn)代數(shù)字手段、信息處理論數(shù)字圖像技術(shù)以及人工智能技 術(shù)的發(fā)展推動(dòng)

39、下，分析儀器儀器正向智能化方向發(fā)展智能化，包括理解、推理、判 斷、分析等一系列功能。 分析儀器智能化發(fā)展趨勢(shì)主要表現(xiàn)是：基于微電子技術(shù)和計(jì)算機(jī)技術(shù)的應(yīng)用實(shí) 現(xiàn)分析儀器的自動(dòng)化。通過計(jì)算機(jī)控制器和數(shù)字模型進(jìn)行數(shù)據(jù)采集、運(yùn)算、統(tǒng)計(jì)、 分析、處理，提高分析儀器數(shù)據(jù)處理能力。數(shù)字圖像處理系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了分析儀器數(shù)字 圖像處理功能的發(fā)展，以及分析儀器的聯(lián)用技術(shù)與人工智能的廣泛應(yīng)用等。這些使 現(xiàn)代分析測(cè)試速度超高速化、分析試樣超微量化、分析儀器的超小型化的發(fā)展趨勢(shì)。 世界分析儀器事業(yè)持續(xù)快速發(fā)展可以由兩個(gè)角度來看： 從技術(shù)發(fā)展角度來看，世紀(jì)之交的世界分析儀器技術(shù)可以說正在經(jīng)歷一場(chǎng)革命 性變化。傳統(tǒng)的光學(xué)、熱學(xué)、

40、電化學(xué)、色譜、波譜類分析技術(shù)都已從經(jīng)典的化學(xué)精 密機(jī)械電子學(xué)結(jié)構(gòu)、實(shí)驗(yàn)室內(nèi)人工操作應(yīng)用模式轉(zhuǎn)化為光、機(jī)、電、計(jì)算機(jī)一體化、 自動(dòng)化的結(jié)構(gòu)，并正向更名副其實(shí)的智能系統(tǒng)發(fā)展，帶動(dòng)有自診斷自控、自調(diào)、自 行判斷決策等高智能功能系統(tǒng)的發(fā)展。其可與多臺(tái)儀器、多個(gè)實(shí)驗(yàn)室結(jié)合的綜合分 析管理系統(tǒng) lims laboratory information management system 已經(jīng)推廣應(yīng)用，計(jì) 算機(jī)內(nèi)裝上調(diào)制解調(diào)器從而可以上網(wǎng)，制造廠商可與全球用戶或用戶之間實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí) 信息交流。例如，廠商對(duì)用戶正在使用的儀器進(jìn)行遠(yuǎn)距診斷、指導(dǎo)，正確使用或提 出維修指導(dǎo)。各同類儀器用戶或相同分析工作用戶直接進(jìn)行數(shù)據(jù)互

41、換、情報(bào)共享等 已經(jīng)不是研究開發(fā)的方向，普遍應(yīng)用亦已指日可待。 從世界分析儀器銷售增勢(shì)來看：世紀(jì)之交在農(nóng)業(yè)、能源、信息、環(huán)境、材料、 生物、醫(yī)學(xué)等領(lǐng)域快速發(fā)展的全球需求刺激下，加上分析儀器技術(shù)發(fā)展推動(dòng)的分析 儀器更新?lián)Q代周期不斷縮短，使多年來世界分析儀器市場(chǎng)銷售額保持10%左右甚至更 高的年增長(zhǎng)率。這說明分析儀器行業(yè)不是 quot 這個(gè)夕陽產(chǎn)業(yè)，而是能不斷更新，保 持旺盛的生命力的行業(yè)。世界分析儀器技術(shù)更新快、科技含量高，增長(zhǎng)迅猛。 為適應(yīng)現(xiàn)代高科技研究和產(chǎn)業(yè)的迅猛發(fā)展，作為信息時(shí)代，信息獲取-處理-傳 輸鏈的源頭技術(shù)、分析儀器技術(shù)的發(fā)展是必然的。沒有新的分析方法、分析技術(shù)和 相應(yīng)的全新分析儀

42、器就不能更全面、更靈敏、更可靠、更方便地獲取、研究社會(huì)、 環(huán)境等領(lǐng)域中的信息，21世紀(jì)的信息時(shí)代就無從談起。這是世紀(jì)之交期間面臨新形 勢(shì)的一個(gè)特征，也是分析儀器新技術(shù)、新元器件、新產(chǎn)品會(huì)不斷涌現(xiàn)、科技含量越 來越高的緣由。從另一個(gè)角度來說，也是被世界科技和產(chǎn)業(yè)、人類社會(huì)發(fā)展大形勢(shì) 的要求逼出來的分析儀器技術(shù)適應(yīng)大形勢(shì)發(fā)展的結(jié)果。 分析技術(shù)和分析儀器的應(yīng)用日益拓展 20世紀(jì)前些年經(jīng)典的分析技術(shù)和分析儀器主要是為現(xiàn)代產(chǎn)業(yè)大生產(chǎn)服務(wù)的，主 要為了適應(yīng)分析、監(jiān)控工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、保證產(chǎn)品質(zhì)量、保障大生產(chǎn)流程，安全高效的 要求而發(fā)展、提高的當(dāng)今世紀(jì)之交分析技術(shù)和分析儀器的。quot用武之地在于 quot已經(jīng)大

43、大拓展最引人注目的生物、環(huán)保、醫(yī)學(xué)等有關(guān)人的生存、發(fā)展領(lǐng)域的應(yīng) 用。日新月異的現(xiàn)代高科技在軍事方面的發(fā)展也促進(jìn)了分析技術(shù)和分析儀器的應(yīng)用 拓展，例如生物武器、化學(xué)武器在戰(zhàn)爭(zhēng)中的使用，使得高速、靈敏、準(zhǔn)確的現(xiàn)場(chǎng)毒 物檢測(cè)、生命保障任務(wù)大大擴(kuò)大了分析儀器的應(yīng)用領(lǐng)域。 可以肯定在新世紀(jì)到來后，分析技術(shù)和分析儀器的應(yīng)用、拓展趨勢(shì)將更加顯著。 必須看準(zhǔn)這個(gè)發(fā)展潮流在分析儀器事業(yè)的發(fā)展，在思路上擺正位置、選好方向。 21世紀(jì)初世界分析儀器市場(chǎng)的年銷售額遞增率為8%-10%，2000年世界市場(chǎng) 將達(dá)300億美元。世界分析儀器最大的市場(chǎng)是美國(guó)，約占總銷售額的40%，其次是 歐洲，約占27%，第三是日本，約占2

44、0%，中國(guó)進(jìn)口分析儀器僅占世界銷售額的1.4%。 科學(xué)儀器的世界市場(chǎng) 科學(xué)儀器隨著世界經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)市場(chǎng)需求今后可望每年以3%-6%速度的增長(zhǎng)。需求潛 力最大的產(chǎn)業(yè)部門有通信、電力、信息、生物、生物技術(shù)、醫(yī)藥、環(huán)保等。市場(chǎng)前 景最好的國(guó)家和地區(qū)為東亞和墨西哥。 全球科學(xué)儀器的市場(chǎng)規(guī)模約200億美元，主要市場(chǎng)為美、德、日、法、英、意 等工業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家。主要生產(chǎn)國(guó)和出口國(guó)是美、德、英、瑞士、日本、意大利。近年 來部分發(fā)展國(guó)家對(duì)科學(xué)儀器的需求增長(zhǎng)很快，這些國(guó)家地區(qū)有智利、捷克、洪都拉 斯、印度、臺(tái)灣省、厄瓜多爾、埃及等地，對(duì)科學(xué)儀器的進(jìn)口正在以年均15%-30%速 度增長(zhǎng)。 1.4 實(shí)驗(yàn)臺(tái)設(shè)計(jì)內(nèi)容 對(duì) jy

45、cs-型機(jī)械系統(tǒng)性能研究及參數(shù)可視化分析實(shí)驗(yàn)臺(tái)進(jìn)行整體設(shè)計(jì)，包括 實(shí)驗(yàn)臺(tái)總體結(jié)構(gòu)布局的設(shè)計(jì)，零部件設(shè)計(jì)、計(jì)算、總圖繪制，各個(gè)帶傳動(dòng)、鏈傳動(dòng) 的傳動(dòng)比等計(jì)算。 該實(shí)驗(yàn)臺(tái)為一機(jī)多用的機(jī)械設(shè)計(jì)類綜合實(shí)驗(yàn)臺(tái)，將帶傳動(dòng)實(shí)驗(yàn)、鏈傳動(dòng)實(shí)驗(yàn)、液 體滑動(dòng)軸承實(shí)驗(yàn)、靜態(tài)螺栓組聯(lián)接實(shí)驗(yàn)、動(dòng)態(tài)變載荷螺栓聯(lián)接實(shí)驗(yàn)有機(jī)地綜合在一個(gè) 實(shí)驗(yàn)臺(tái)上，使其能測(cè)試分析系統(tǒng)，同時(shí)該實(shí)驗(yàn)臺(tái)利用先進(jìn)的測(cè)試技術(shù)和計(jì)算分析技術(shù)， 讓學(xué)生掌握現(xiàn)代測(cè)試技術(shù)，提高工程實(shí)踐能力。 機(jī)械系統(tǒng)性能研究及參數(shù)可視化分析實(shí)驗(yàn)臺(tái)是一部新型的綜合實(shí)驗(yàn)研究分析器材， 具有與基礎(chǔ)學(xué)科相關(guān)、內(nèi)在聯(lián)系密切的能進(jìn)行多種機(jī)械性能研究測(cè)試，把多種實(shí)驗(yàn)有 機(jī)的整合到一起的實(shí)驗(yàn)臺(tái)

46、，能讓學(xué)生把所學(xué)的知識(shí)貫穿起來。 1.4.1 課題提供的主要參數(shù) （1）電機(jī)功率：0.6kw （2）最高轉(zhuǎn)速：600 rpm （3）傳感器類型：光柵角位移傳感器：1000柵/轉(zhuǎn) 壓力傳感器：量程10kg blr-14高精度拉壓力傳感器：量程1000kg zb-yb管路壓力傳感器：量程1.6mpa 光電角位移傳感器：180柵/轉(zhuǎn) （4）重量：320kg 1.4.2 實(shí)驗(yàn)臺(tái)預(yù)期達(dá)到的功能 （1）、該實(shí)驗(yàn)臺(tái)系統(tǒng)可對(duì)帶傳動(dòng)，鏈傳動(dòng)，滑動(dòng)軸承，動(dòng)態(tài)螺栓，螺栓組的性能進(jìn) 行測(cè)試分析，也可對(duì)整個(gè)機(jī)械系統(tǒng)性能進(jìn)行測(cè)試分析。 （2）、該實(shí)驗(yàn)臺(tái)可對(duì)在不同工作條件下工作的傳動(dòng)部分的性能參數(shù)進(jìn)行檢測(cè)，數(shù)據(jù) 可通過數(shù)碼

47、管顯示或計(jì)算機(jī)自動(dòng)采集分析。 （3）、通過計(jì)算機(jī)實(shí)時(shí)顯示運(yùn)動(dòng)參數(shù)的實(shí)時(shí)變化曲線，綜合性強(qiáng)，完整性好，便于 教師指導(dǎo)實(shí)驗(yàn)。 （4）、檢測(cè)控制系統(tǒng)以 51 系列單片機(jī)組為核心，配有放大、濾波、抗干擾電路實(shí) 現(xiàn)數(shù)據(jù)采集、放大、初步處理和數(shù)據(jù)通訊，以及電機(jī)控制等功能，該系統(tǒng)利用串口 實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)采集箱和電腦之間的信息通訊； （5）、該實(shí)驗(yàn)臺(tái)教學(xué)分析軟件以 visual basic 語言為開發(fā)平臺(tái)，包括實(shí)驗(yàn)內(nèi)容介 紹、實(shí)驗(yàn)錄像、參數(shù)可視化分析、實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析等內(nèi)容； （6）、實(shí)驗(yàn)結(jié)果可以以文本形式保存，并可在網(wǎng)絡(luò)上發(fā)送，便于網(wǎng)絡(luò)化實(shí)驗(yàn)，使教 師可在網(wǎng)上批改作業(yè)； 2 實(shí)驗(yàn)臺(tái)總體結(jié)構(gòu)布局 2.1 實(shí)驗(yàn)臺(tái)總體構(gòu)思

48、 本次設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)臺(tái)的目標(biāo)是組合帶傳動(dòng)、鏈傳動(dòng)、液體動(dòng)壓軸承、螺栓組靜載荷、 螺栓動(dòng)載荷各個(gè)實(shí)驗(yàn)裝置，測(cè)試參數(shù)包括轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)速n、液壓油膜壓力p、螺栓組聯(lián) 接靜載荷pn、螺栓動(dòng)載荷加載力f、彈性滑差率、繞接合面的傾覆力矩m等等。 根據(jù)以上5個(gè)實(shí)驗(yàn)的要求，主要將實(shí)驗(yàn)臺(tái)分為5個(gè)部分：動(dòng)力系統(tǒng)、制動(dòng)系統(tǒng)、 加載系統(tǒng)、測(cè)試系統(tǒng)及工作平臺(tái)。 2.2 實(shí)驗(yàn)傳動(dòng)路線的擬定 電機(jī)帶傳動(dòng)級(jí)傳動(dòng)軸（滑動(dòng)軸承）靜態(tài)負(fù)載 如圖2.1所示： 圖 2.1 滑動(dòng)軸瓦油膜壓力分布分析實(shí)驗(yàn) 電機(jī)帶傳動(dòng)級(jí)傳動(dòng)軸（滑動(dòng)軸承） 鏈傳動(dòng)級(jí)傳動(dòng)軸動(dòng)態(tài)負(fù)載（動(dòng)態(tài)螺栓） ，如圖 2.2 所示： 圖 2.2 系統(tǒng)速度波動(dòng)實(shí)驗(yàn)圖 電機(jī)帶傳動(dòng)級(jí)傳動(dòng)軸（磁

49、粉制動(dòng)器） ，如圖2.3所示： 圖 2. 3 帶傳動(dòng)實(shí)驗(yàn)圖 電機(jī)鏈傳動(dòng)級(jí)傳動(dòng)軸動(dòng)態(tài)負(fù)載（動(dòng)態(tài)螺栓） ，如圖2.4所示： 圖 2.4 鏈傳動(dòng)實(shí)驗(yàn)圖 2.3 實(shí)驗(yàn)臺(tái)總體結(jié)構(gòu)布局圖 通過對(duì)上述各種實(shí)驗(yàn)傳動(dòng)路線的分析，可以設(shè)計(jì)出如下的 jycs-型機(jī)械系統(tǒng) 性能研究及參數(shù)可視化分析實(shí)驗(yàn)臺(tái)。實(shí)驗(yàn)臺(tái)總體結(jié)構(gòu)布局如圖 2.3 所示： 圖2.3實(shí)驗(yàn)臺(tái)總體結(jié)構(gòu)布局 2.4 制動(dòng)系統(tǒng)的選擇 機(jī)械功率開放式實(shí)驗(yàn)臺(tái)的加載器的種類大致有以下3種。機(jī)械制動(dòng)器結(jié)構(gòu) 簡(jiǎn)單，制造容易，使用靈活，并有一定的測(cè)量精度，但制動(dòng)器發(fā)熱大，需要強(qiáng)制 冷卻，且載荷不夠穩(wěn)定，制動(dòng)輪磨損快，速度不能過高；磁粉制動(dòng)器結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單， 操作方便，運(yùn)轉(zhuǎn)平

50、穩(wěn)，能適用于高頻加載，且有定型產(chǎn)品可以選購(gòu)，但這種制動(dòng) 器運(yùn)轉(zhuǎn)發(fā)熱量大，溫升高，易引起激磁線圈內(nèi)阻增加，從而使負(fù)載力矩不穩(wěn)定， 制動(dòng)器需要強(qiáng)制水冷。渦流消功器式在低速時(shí)有很好的制動(dòng)效果，可不必采用增 速器，改變負(fù)荷時(shí)平穩(wěn)、方便，很容易實(shí)現(xiàn)程序控制，結(jié)構(gòu)也較簡(jiǎn)單，但這種制 動(dòng)器因渦流產(chǎn)生的熱量需要循環(huán)水帶走，耗能大，不適合大功率實(shí)驗(yàn)裝置。因 此在加載器的選擇方面，選用磁粉制動(dòng)器 1。 2.4.1 磁粉制動(dòng)器的簡(jiǎn)介2： 磁粉制動(dòng)器是根據(jù)電磁原理和利用磁粉傳遞轉(zhuǎn)矩的。其具有激磁電流和傳遞 轉(zhuǎn)矩基本成線性關(guān)系的特點(diǎn)。在同滑差無關(guān)的情況下能夠傳遞一定的轉(zhuǎn)矩，具有 響應(yīng)速度快、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、無污染、無噪音、無

51、沖擊振動(dòng)節(jié)約能源等優(yōu)點(diǎn)。是一種 多用途、性能優(yōu)越的自動(dòng)控制元件?，F(xiàn)已被廣泛應(yīng)用于造紙、印刷、 塑料、 橡膠、紡織、印染、電線電纜、冶金、壓片機(jī)以及其他有關(guān)卷取加工行業(yè)中的放 卷和收卷張力控制。磁粉制動(dòng)器還經(jīng)常被用于傳動(dòng)機(jī)械的測(cè)功加載和制動(dòng)等。磁 粉制動(dòng)器和 磁粉離合器經(jīng)常配對(duì)使用。 磁粉制動(dòng)器工作原理：磁粉制動(dòng)器主要有制動(dòng)架，制動(dòng)件和操縱裝置組成。有 些制動(dòng)器還裝有制動(dòng)件間隙的自動(dòng)調(diào)整裝置，為了減少制動(dòng)力矩和結(jié)構(gòu)尺寸，制動(dòng) 器通常裝在設(shè)備的高速軸上，運(yùn)用剎車、閘來對(duì)機(jī)械運(yùn)動(dòng)件和機(jī)械零配件的停止和 減速。 2.4.2 磁粉制動(dòng)器用途 3： （1）緩沖起動(dòng)，停止用：利用連結(jié)時(shí)的圓滑特性及定轉(zhuǎn)矩特性

52、達(dá)到緩沖起動(dòng) 和停止。 （2）連續(xù)滑動(dòng)、張力控制用。 （3）轉(zhuǎn)矩限制器用。 （4）高速應(yīng)答用。 （5）動(dòng)力吸收用。 （6）定位停止用。 （7）模擬負(fù)載用。 圖2.4 單軸磁粉制動(dòng)器 2.4.3 磁粉制動(dòng)器具有以下幾大特點(diǎn)： （1）可以輕松進(jìn)行大范圍的控制。 （2）可以達(dá)到連續(xù)滑動(dòng)運(yùn)轉(zhuǎn)。 （3）可以得到安定的扭力。 （4）無鳴叫音。動(dòng)作面的滯滑現(xiàn)象會(huì)發(fā)生于摩擦方式，但是在此不會(huì)出現(xiàn)， 而且也不會(huì)發(fā)出連結(jié)音，所以運(yùn)轉(zhuǎn)相當(dāng)安靜。 （5）熱容量很大。由于使用了耐熱性優(yōu)越的磁粉及運(yùn)用了理想的冷卻方法， 即使是過于嚴(yán)酷的連續(xù)滑動(dòng)運(yùn)轉(zhuǎn)，也可以安心使用。 （6）可以達(dá)到平順的連續(xù)及驅(qū)動(dòng)狀態(tài)。由于靜摩擦系數(shù)和動(dòng)

53、摩擦系數(shù)幾乎一 樣，所以完全連結(jié)時(shí)不會(huì)產(chǎn)生震蕩，可以因應(yīng)負(fù)載加減速度。 2.4.4 磁粉制動(dòng)器的基本原理和構(gòu)造 2： 磁粉制動(dòng)器由定子和轉(zhuǎn)子兩部分組成（如圖2.5）。定子上有線圈，定子 和轉(zhuǎn)子的有關(guān)部分組成磁路。在定子和轉(zhuǎn)子之間的工作間隙中填充一定數(shù)量的磁 粉，線圈通電后，磁路中產(chǎn)生磁通，磁粉在電磁吸引力的作用下形成磁粉鏈。當(dāng) 轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)時(shí)定子通過磁粉鏈作用于轉(zhuǎn)子的一個(gè)制動(dòng)力矩。改變線圈中的電流，就 可以調(diào)節(jié)電磁引力的大小，從而控制制動(dòng)力矩。 磁粉制動(dòng)器是一種性能優(yōu)越的自動(dòng)控制元件。它以磁粉為工作介質(zhì)，以激磁 電流為控制手段，達(dá)到控制制動(dòng)或傳遞轉(zhuǎn)矩的目的。其輸出轉(zhuǎn)矩與激磁電流呈良 好的線性關(guān)系而

54、與轉(zhuǎn)速或滑差無關(guān)，并具有響應(yīng)速度快結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單等優(yōu)點(diǎn)。廣泛應(yīng) 用于印刷、包裝、造紙及紙品加工、紡織、金屬箔帶加工等有關(guān)卷取裝置的張力 自動(dòng)控制系統(tǒng)中。磁粉制動(dòng)器還可作為模擬加載器使用，與轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)速傳感器和轉(zhuǎn) 矩轉(zhuǎn)速功率測(cè)量?jī)x配套組成成套測(cè)功裝置，廣泛用于電機(jī)、內(nèi)燃機(jī)、變速箱等動(dòng) 力及傳動(dòng)機(jī)械的功率、效率測(cè)量。 磁粉制動(dòng)器的基本特性有如下兩點(diǎn) : 1.激磁電流-力矩特性； 激磁電流與轉(zhuǎn)矩基本成線性關(guān)系，通過調(diào)節(jié)激磁電流可以控制力矩的大小。 其特性如圖2.6中左圖所示。 2.轉(zhuǎn)速-力矩特性： 力矩與轉(zhuǎn)速無關(guān)，保持定值。靜力矩和動(dòng)力矩沒有差別。其特性如圖2.6 右圖所示： 磁粉制動(dòng)器的選型一般以其最大制動(dòng)

55、轉(zhuǎn)矩來確定，該儀器不支持使用徑向承 受主傳動(dòng)力的安裝方式，如懸臂安裝皮帶輪、齒輪等，支持使用連軸節(jié)式安裝力 方式。cz- 5型磁粉制動(dòng)器采用水冷的冷卻方式，技術(shù)參數(shù)如下 4： 圖2.5磁粉制動(dòng)器的結(jié)構(gòu)圖 圖2.6磁粉制動(dòng)器基本特性圖 3 本實(shí)驗(yàn)臺(tái)的組成及調(diào)整 3.1 結(jié)構(gòu)流程圖 動(dòng)力部分螺栓組螺栓動(dòng)態(tài)螺栓液壓滑動(dòng)軸承制動(dòng)系統(tǒng) 圖 3.1 實(shí)驗(yàn)臺(tái)結(jié)構(gòu)流程圖 3.1.1 動(dòng)力部分的組成5 實(shí)驗(yàn)臺(tái) 1、內(nèi)六角螺釘 m612 2、導(dǎo)軌 3.指針 4、(平、三角)皮帶輪 5、聯(lián)軸接 6、支座 7、軸承 8、法蘭 9、直流電機(jī) 10、過渡接 11、光電傳感器 12、初拉力調(diào)整裝置 13、支撐塊 14、壓頭

56、15、測(cè)力傳感器 16、電機(jī)安裝 板 圖 3.2 動(dòng)力部分 3.1.2 液體動(dòng)壓軸承實(shí)驗(yàn)裝置的組成6如圖 3.3: 1、放油螺塞 2、箱體 3、軸瓦 4、油管組件 5、測(cè)力壓頭 6、測(cè)力傳 感器7、平衡錘 8、壓力傳感器(管路) 9、三角帶輪(鏈輪) 10、光電傳感器 11、軸承蓋 12、主軸 13、軸承 14、油封15、(平、三角)皮帶輪 16、傳感 器支架 圖 3.3 液體動(dòng)壓軸承 軸瓦的結(jié)構(gòu) 傳 感 器 支 架 固 定 螺 孔 138 r37.5 承 壓 塊r62 進(jìn) 油 孔 61 出 油 孔 測(cè) 力 壓 頭 固 定 孔 圖 3.4 軸瓦 3.1.3 螺栓組聯(lián)接的組成 1、承壓軸承 2、

57、導(dǎo)向支持座 3、彈性體 4、荷重傳感器 5、平壓頭 6、加載螺 桿 7、牽引架 8、被聯(lián)接立柱 9、螺栓組(25 根) 10、雙頭螺柱 11、組合加載器 軸 瓦 中 心 箱 體 承 壓 塊 2 3 4 5 6 789 35353535 10 110 1 104 11 圖 3.5 螺栓組聯(lián)接及加載方式 64 10 8 46 10 50 m10 圖 3.6 螺栓組聯(lián)接中螺栓的尺寸 3.1.4 動(dòng)態(tài)螺栓變載荷的組成（如圖 3.7） 1、固定塊 2、動(dòng)態(tài)螺栓支架 3、導(dǎo)柱 4、聯(lián)接螺栓 5、移動(dòng)上座 6、 壓簧 7、挺桿 8、滾子 9、偏心凸輪 10、軸承11、傳感器座 12、光柵角 位移傳感器 13

58、、軸承蓋 14、傳動(dòng)軸 15、三角帶輪(鏈輪) 16、內(nèi)六角螺釘 m1040 底 架 安 裝 板 1 2 3 4 5 67 16 12 11 10 9 8 13 14 15 圖 3.7 動(dòng)態(tài)螺栓變載荷的結(jié)構(gòu) 3.1.5 平皮帶、三角皮帶傳動(dòng) (1)平皮帶輪、三角皮帶輪6的結(jié)構(gòu)如圖 3.8 所示 8 28 30 1201 120 28 30 113 8 平皮帶輪 三角皮帶輪 圖 3.8 帶輪結(jié)構(gòu) (2)帶傳動(dòng)的安裝組合形式 300(平 皮 帶 傳 動(dòng) 中 心 距 ) 310(三 角 皮 帶 傳 動(dòng) 中 心 距 ) 1 2 3 4 5 6 圖 3.9 帶傳動(dòng)主視圖 1、定位塊 2、電機(jī) 3、平皮帶

59、(三角皮帶 a-920) 4、液體動(dòng)壓軸承 5、組 合加載器 6、螺栓組聯(lián)接 在帶傳動(dòng)中液體動(dòng)壓軸承(4)作為負(fù)載使用。啟動(dòng)驅(qū)動(dòng)源(1)使帶輪按逆時(shí)針方向 旋轉(zhuǎn)，通過組合加載器(5)逐步給液體動(dòng)壓軸承(4)加載至所需的負(fù)荷即可進(jìn)行各項(xiàng)實(shí) 驗(yàn)。定距(初拉力)調(diào)整裝置(1)用于調(diào)整帶的張緊力。 圖 6.9 所示為平皮帶傳動(dòng)。當(dāng)需進(jìn)行三角帶傳動(dòng)時(shí)可按以下步驟進(jìn)行: （1） 、卸下平皮帶并松開平皮帶輪(圖 3.8)的軸擋螺栓。 （2） 、用拉碼將平皮帶輪卸出。 （3） 、將三角皮帶輪的鍵槽與鍵對(duì)齊，用銅棒輕輕敲入并用螺栓將軸擋擰緊， 再套入 a-920三角皮帶。 （4） 、用內(nèi)六角扳手松開內(nèi)六角螺釘m

60、612(1)，轉(zhuǎn)動(dòng)初拉力調(diào)整裝置(1)上的 調(diào)節(jié)螺栓將三角帶調(diào)整至張緊力 4 本實(shí)驗(yàn)臺(tái)上帶傳動(dòng)和軸的機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)計(jì)算 4.1 帶輪傳動(dòng)的計(jì)算 已知條件： =100mm =150mm（電機(jī)主軸與負(fù)載軸中心線到壓力傳感器支 1 l 2 l 點(diǎn)的距離） 帶輪直徑：=120mm 1 d 2 d 包角： 0 180 帶的截面積：a=302=60mm2 電機(jī)的傳動(dòng)功率：p=0.6kw 主動(dòng)軸轉(zhuǎn)速：n1=600r/min； 從動(dòng)軸轉(zhuǎn)速n2=600r/min； 傳動(dòng)比： i=n1/n2=1。 因?yàn)檫@個(gè)帶傳動(dòng)的載荷變動(dòng)微小7，每天的工作時(shí)間并不長(zhǎng)，所以課本查表可得工作 情況系數(shù)ka=1.0. 計(jì)算功率:pca=ka