航天航空技术论文范文

导语：如何才能写好一篇航天航空技术论文，这就需要搜集整理更多的资料和文献，欢迎阅读由公务员之家整理的十篇范文，供你借鉴。

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参考文献

【1】阎石．数字电子技术（第五版）：高等教育出版社，2009

【2】王孝俭、邓胜全．数字电子技术实验指导书：西北农林科技大学，2007

【3】唐亚楠．数字电子技术同步辅导：中国矿业大学出版社，2009

【4】邱关源．电路（第五版）：高等教育出版社，2008

【5】华成英、童诗白．模拟电子技术基础[M]．第四版：高等教育出版社，2006

参考文献

[1]《数字电子技术基础》，伍时和主编，清华大学出版社

[2]《一种电子密码锁的实现》，杨茂涛主编，福建电脑2004

[3]《数字电路逻辑设计》（第二版），王硫银主编，高等教育出版社

[4]《555时基电路原理、设计与应用》，叶桂娟主编，电子工业出版社

[5]《数字电子技术基础》（第四版），阎石主编，高等教育出版社1997

[6]《新型电子密码锁的设计》，李明喜主编，机电产品开发与创新2004

[7]《电子技术基础（数字部分）》（第五版），康华光主编，高等教育出版社

[8]《模拟电子技术基础》（第三版），童诗白华成英主编，高等教育出版社

[9]《电子线路设计·实验·测试》（第三版），谢自美主编，华中科技大学出版社

参考文献

[1]周润景张丽娜丁莉.基于PROTEUS的电路及单片机设计与仿真（第二版）.北京航天航空大学出版社2009.12

[2]李朝清.单片机原理及接口技术（第三版）.北京航天航空大学出版社.2006.12

[3]周兴华.手把手教你学单片机.北京航天航空大学出版社.2006.12

[4]张文利.微机原理及单片机接口技术.中国科学技术大学出版社2007.7

参考文献

[1]．阎石数字电路技术基础[M].高等教育出版社，2005

[2]．许琦.基于FPGA的电子密码锁的设计[J].科技信息，2006

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关键词： 飞行器制造工程专业 校企 “3+1”合作办学

1.国内飞行器制造工程专业人才培养现状

随着我国飞机保有量和需求量快速增长，以及为实现从“航空航天大国”向“航空航天强国”发展、提升航空航天工业水平而实施的“大飞机”等项目产业政策的推进，我国对飞行器制造方面的专业人才需求不断加大。近些年，各类高校依托教学科研优势，不断加强或开设了飞行器制造方面的专业，提高了行业参与度。至今，办此本科专业的有西北工业大学、北京航空航天大学、南京航空航天大学、哈尔滨工业大学、南昌航空大学等十多所高校。各高校依托自身的优势，积极开展专业特色化建设，培育自身的专业特长。如西北工业大学偏向于CAD/CAM集成的数字化制造技术、北京航空航天大学突出于板料成型技术专业教学和实验、中北大学以飞行器特种制造为特色等，形成了面向飞机制造、适应航空航天发展要求的课程培养体系，培养出一批具有飞行器制造工艺技术的航空航天类人才。

从2002年开始，我国高校开始重视本科专业教育教学实习基地的建设，并以此为依托加强学校与企业的交流与合作，如带领学生深入企业进行现场教学、企业人员为学生讲课（讲座）、征求企业意见制订专业培养计划、订单培养等。我校飞行器制造工程专业主要面向航天航空飞行器产品制造等相关产业培养钣金、铆接、装配技术类高素质应用型本科人才。由于本专业开办时间短，目前我校在飞行器制造工程人才培养方面仍处在探索阶段。加强实践教学已成为飞行器制造工程专业人才培养模式的必然选择，而其中最有效的途径是校企合作。

2.校企“3+1”合作办学的优势

3+1校企合作办学指前三学年的培养在校内进行，第四学年除部分课程及实验教学在学校完成之外，其他现场课教学、生产实习、课程设计、毕业设计等环节均在企业内实施，以强化学生工程实践、动手能力及综合素质的培养，简称“3+1”合作办学模式。校企合作办学“3+1”模式，这种合作教育能够实现工学结合，为学生提供在真实工作环境下学习的机会，是实现应用型工程技术人才培养目标的有效途径，也是与就业联系最密切的一种教育模式。

由于有很多限制条件，学校无法投入过多资金购置像企业的一些精密加工设备作为教学仪器设备，所以学生在校内学习期间只能在理论上了解基本成形原理和方法，根本看不到实际的设备及生产工艺过程，也就无法掌握一些知识。而合作教育提供的教学手段和设备资源，弥补了学校的教学条件的不足，解决了教学与生产实际脱节甚至落后于生产现状的严重问题，实现了校企教育资源的优势互补。

学生在航空航天企业生产实践过程中会认识到，一个不受社会和企业欢迎的人是无法发挥才干的。到企业后，学生清楚地了解了用人单位人才需求目标，了解了作为飞行器制造专业的工程技术人员必须重点掌握的知识，明确了学习目的和方向，增强了学习主动性。在专业知识对生产过程发生作用的亲身体验中找到了成就感和危机感，提高了学习兴趣，明确了专业思想，树立了学以致用、理论联系实际的观念，使就业观念和定位更符合社会与航空航天企业的需求，且学生就业之后，表现出的工程意识、创新意识和适应工作岗位的能力都明显增强。

3.飞行器制造工程专业校企“3+1”合作办学模式探析

我校长期以来，一直与一些航天企业有着较好的合作关系，并与其建立了校外实习基地，如中国航天科工集团柳州长虹机器制造公司、桂林航天电子有限公司等。这些公司每年都会吸收一批本科毕业生，以补充和优化专业技术人员结构。本科生在外语、计算机及基础知识等方面表现出了一定的优势，但普遍存在本科生专业知识与航空航天生产过程的需求脱节比较严重、独立解决现场实际问题的能力非常薄弱，同时表现出对社会及企业的了解甚少，融入工作环境的协作精神比较欠缺等问题。这正是毕业生和企业共同担心的问题。这些公司在航天专业技术领域与我校飞行器制造工程专业在培养学生过程中需要的全部专业知识具有良好的适应性。可见校企及学生三方都有合作办学需求的基础。

3.1合作办学模式的定位

飞行器制造工程专业人才培养采取校内培养和企业联合培养的方式，即学生在校期间的学习分为校内学习和企业学习两部分。学制4年采用“3+1”模式，即3年校内通识类课程、大类学科基础课程、核类专业基础和专业课程的理论与实验教学，着重加强学生基本知识、基本理论和基本技能的学习、锻炼和培养；累计1年（主要集中在第四年）校外企业核类部分理论课程和实践教学。重点是最后一个“1”的环节，具体而言在这一年的校外企业实践教学环节中实行“部分专业课+课程设计+生产实习+毕业论文（设计）”的集成化教学方式，着重培养学生获取知识、分析问题和解决问题的能力及创新能力。

3.2“3+1”校企合作办学的主要特征

3.2.1规范选拔机制，组建一支优秀学生队伍。第四学年初，学校需要在飞行器制造工程专业组建实验班进行统一编班授课。学生自愿报名的基础上，根据学生前三年在校成绩及获奖等综合素质表现，择优选拔出一定数量的学生，成立“飞行器制造工程专业‘3+1’校企合作试验班”。规范的选拔机制应公平公正，公开透明，也是对低年级学生的一种激励。再则，一支高素质学生队伍是校企合作有效办学的重要保障。

3.2.2校企双方共同制订和实施培养计划。试验班的培养计划和教学大纲应由我校机械工程学院牵头，与企业共同协商制订，将学校教学过程和企业生产过程紧密结合，校企共同完成教学任务，使学生在掌握一定飞行器构造、飞行器制造工艺与工艺装备的基础理论和专业知识基础上，具有钣金、铆接和装配等基本操作技能，能够从事飞行器产品零件的设计、生产及装配、工厂生产管理和服务于第一线的工作的能力。实验班往往会加入部分企业需要的专业课程，学校无法完成的可由在企业中聘请的兼职教师到学校讲授。部分实践教学依据学校实验设备条件和企业生产进度协调安排。课程设计、毕业设计选题应尽量来源于企业的生产实际。

3.2.3建立校企双向管理制度。学生实践活动期间，不仅要保障学生安全和日常教学活动，还不能影响企业正常生产，因此，应严格实行校企双向管理制度。学生的劳动纪律考核应由企业负责，尽量与员工保持同步。校企双方应各派一名专职辅导员，有利于学生日常行为和具体事务协调与管理。由于航天企业有其特殊性，教学管理程序要适应航天企业产品研制与生产中的相关保密规定。

3.3“3+1”校企合作办学实施的保障措施

许多学校在开展校企合作办学的过程中，企业合作积极性不高，教学主体在实施过程中缺乏企业的实际参与和互动等问题。为了实现校企双赢的合作关系，保障校企关系持久稳定，要在以下两方面下工夫。

3.3.1寻求学校、学生与企业三方协调。学校有教学任务，学生有就业任务，而企业有其生产任务，校企合作教育应该在学校、学生与企业三者间寻求协调和统一，在学校教学管理部门、二级学院和专业教师的精心组织与周密安排下，加强与企业的沟通和联系，加强与企业兼职教师之间的合作与协调。校企之间要协同制定相应制度，明确各自在应用型人才培养过程中的职责，成立专门部门，负责协调校企合作各项事宜，真正做到有政策制度的保障。特别要健全学生在企业实践学习阶段的教学质量考核与评价体系，优化企业对试验班毕业生的择优录用机制。

3.3.2培养高质量“双师型”教师队伍。近年来，为了加强师资力量，学校引进不少拥有博士学位的毕业生补充到我校飞行器工程专业教师队伍中，他们虽然有扎实的基础理论，但工程实践背景比较薄弱。因此，师资队伍建设中，除注重学历、年龄和职称结构外，还特别强调教师的航空航天企事业单位工作经历和工程实践背景。为了加强专业课教师工程实践能力的培养，学校要鼓励或创造条件让来自高校或没有一线工作经历的教师到相关企事业单位挂职，增强实践能力，以促进校企合作教育的开展。

4.结语

合作办学是以学生为中心的，在合作教育所有效益中，适合人才市场需求，提高学生的就业能力是利益的核心。校企合作办学让高校走向企业，也让企业走进高校，将高校的理论教学与企业实践有机融为一体。这种办学模式对促进飞行器制造工程专业创新人才培养模式、拓宽人才培养思路非常有利。

参考文献：

[1]蔡向朝.积极探索校企合作的形式与内容[J].西安航空技术高等志科学校学报，2005，23（5）：23-27.

[2]张凌云，周丽琦，王巍，贺平.厂校合作办学模式在飞行器制造工程专业中[J].沈阳航空工业学院学报，2009，26（4）：27-31.

篇3

1971年，周易之出生在陕西―个普通的农民家庭里。从小，周易之就聪慧过人，学习成绩非常优异。但做父母的对儿子并没有过高的要求，只有―个非常简单的愿望，就是让儿子不要再过脸朝黄土背朝天的生活，只要他考上大学离开农村就足够了。

周易之明白父母的心愿，但―个在农村上学的孩子，要考上大学谈何容易!为此，他付出了许多旁人无法想象的努力和艰辛。

高中时，周易之非常喜欢物理，对航空知识也很着迷，又很向往首都北京，终于，高考时他如愿以偿地考上了著名的北京航天航空大学，但他当时并没有想过自己将来会成为一名飞行员，觉得这个梦想太遥远。

在北航，周易之学的是航空发动机专业，―个大家都认为非常冷门的专业。但实际上，这是北航一个非常重要的专业。因为发动机是飞机的心脏，是飞机的核心部位。

但这个专业不仅冷门，课程也非常难学，考试又特别多，所以学起来特别辛苦。当刚北航发动机专业一共有4个班，每学期都有几名同学因为成绩不合格而被迫迟学，学习压力之大可想而知。但周易之在学业上仍然突出表现，深得老师喜爱。

飞行学院第一批学员到飞行机长

大三实习完以后，周易之遇到―个绝好的机会――南方航空公司正式和北京航天航空大学合办飞行学院，要招收第一批学员。周易之在老师的推荐之下去参加了一连串的考试和面试，全部顺利过关，再经过严格得近乎苛刻的体检，幸运地成为了飞行学院第一批8名学员的其中一员，他们后来全在南方航空公司工作，是南航自己培养的第一批飞行员。

当时，南方航空公司高层做了―个非常大胆又极具前瞻性的决定：把这8名飞行学员送到澳大利亚去培养。

在澳洲，学员们用的教材全部都是英文版，所有的老师也全部用英文授课，逼着学员们竭尽全力去提高自己的英语水平，这对他们后来的飞行和通讯提供了极大的帮助。更重要的是，学员们在澳洲学习到了很多领先于国内水平的先进的飞行理念――国外培训十分注重发挥学员的主观能动性，它有一个核心词：Enjoy fly――享受飞行，就是要学员在享受飞行的过程中最大限度地发挥出自己的潜能，让学习成为一种乐趣，让自己在快乐中提高专业水平。学员们最重要的任务就是飞行和学习，天天都有飞行训练，艰苦枯燥而又容不得半点疏忽。

经过―年半的学习，周易之和其他7名学员都以优异的成绩取得了各种资格证书和执照，顺利毕业了。

从澳洲回到南方航空公司后，周易之等人又再学习了一个月的理论知识，并进行了―个多月的模拟机训练，然后再跟班实地飞行了几个月，终于，他可以在正式的航班上当副驾驶了。

从1995年当上副驾驶到2003年成为波音757飞行机长，周易之用了8年的时间。

当机长除了技术好，还必须符合很多硬性指标，包括规定的飞行时间(特别是夜间飞行时间)、执行起飞和落地的次数；规定必须飞过普通机场，复杂机场，高原机场，国内航线，国外航线，跨洋航线，洲际航线；必须经历过北方的大雪，冬天的大风，夏天的雷雨、台风、风暴等恶劣天气的考验……此外还要参加众多的考试并以优秀的成绩通过才可以成为合格的机长。

周易之就是这样从学员到副驾驶再到机长―步步地走过来，他在身经百战的实地飞行中，慢慢地积累了处理任何意外和紧急情况的经验。

“毕竟，从飞机滑行开始，机长就要担负起旅客的生命财产安全，责任重如泰山。”周易之感慨地说。

跨越北太平洋的远距离飞行

1995年底，南航引进了一批波音777飞机，如何尽快地掌握它们的性能迫在眉睫。但新机型引入带来的众多新概念、新设备的使用方法和手册以及相关的飞行背景，全部都是英文注释，有很多老飞行员根本看不懂。领导就把翻译的任务交给了周易之。

波音777是当时世界上最先进的飞机，面对涉及内容极其广泛的1000多页的英文检查单，周易之没有丝毫的畏难情绪，他和同事废寝忘食地钻研着，在最短的时间内就高质量地完成了新机型长达几十万字的检查单的翻译任务，为南航的飞行员尽快掌握波音777飞机的性能，为波音777机队顺利投入运营扫清了障碍。

波音777机队顺利投入运营之后，南航又做出一项重大决策：利用双发(发动机)的波音777飞机实施跨越北太平洋的远距离飞行。这样做比使用四发的波音747飞机节约了大量的航油成本，但飞行难度大大增加了。

在南航管理层的支持下，周易之和另外几位机长查阅了大量资料，并进行了深入细密的研究，编写出了我国第一部飞越北太平洋的《双发延程飞行手册》，为开通新航线做出了贡献，使南航成为了全球第一家利用双发飞机飞越北太平洋的航空公司。

该航路开通后，周易之发现途经的备降场经常需要除冰和防冰，他又编写了《飞机的除冰和防冰》等相关手册，供南航的飞行员使用，解决了很多实际问题，还为南航以后编写除冰防冰手册提供了蓝本。

意想不到的是，《飞机的除冰和防冰》这本小册子还促成了一次重要合作――

次年，南方航空公司要和美国达美航空公司实行代码共享，合作之前，两家航空公司要相互评估，达美航空公司评估南方航空公司的时候，其中硬件之―就是除冰和防冰手册，而当时南航还没有系统地编写过这方面的专用书籍，情急之下，公司领导就把周易之编写的《飞机的除冰和防冰》交给了达美航空公司，美方看过之后很满意，双方达成合作。

经历非常之旅和首航

1999年末，在千禧年到来之际，因为担心“千年虫”问题会影响飞行安全，大部分的航空公司都取消了跨越千年时段的航班任务，但南航认为自己有实力解决这个问题，所以，决定照常执行“千禧年”跨太平洋的飞行任务。

作为“千年虫”问题专家组成员之一周易之，为解决“千年虫”问题和同事们共同编制出了“千禧年”航班的飞行程序，对保证这个特殊时刻的正常飞行起到了举足轻重的作用。

当时，周易之他们为这次飞行做了很多预案：遇到导航故障怎么飞，遇到通讯故障怎么飞……最后的预案具体到什么程度呢?――当所有的预案都失效了，可能会启动一架战斗机来领航的时候，又该怎么飞……总之非常详尽，以确保万无一失。

北京时间1999年12月31日晚上8点整，执行南航“千禧之旅”的航班平稳地从广州起飞前往美国洛杉叽，在整个航程中，虽然飞机上采用的都是标准的格林威治时间，但还是有可能遇到北京时间的千年虫、飞越日本时的日本时间的千年虫以及飞到美国之后当地时间的千年虫问题的干扰。

所有的机组人员都严阵以待，周易之是本次航班的副驾驶，就连南航集团公司的老总也亲自在这个航班上压阵。

第二天，当飞机在洛杉叽平安降落的那一瞬间，机上所有人

员都热烈拥抱欢呼，激动的心久久不能平静!

作为南航的飞行骨干，周易之还执行了众多意义非凡的首航任务，其中包括洛杉叽首航、布里斯班首航、悉尼首航和拉萨首航等。

2001年飞越北极极点的航程，周易之至今仍然难以忘怀。当时，很多航空公司都知道北极航线有很多优点――首先就是距离短，从纽约到北京，如果走北极航线飞越极点要比现有航线缩短近三个小时，这就意味着航空公司可以节约不少燃油成本；而且这条航线气流非常平稳，对飞行很有利，旅客感觉也很舒适。

尽管如此，当时却几乎没有航空公司采用北极航线，因为它面临的问题也是显而易见的――首先就是燃油温度问题，北极温度太低，燃油容易冻结；第二是导航问题，有时候GPS卫星有可能覆盖不到；还有就是诸如臭氧层黑洞等的辐射问题，所以风险很大。

2001年3月份，达美航空公司决心飞越北极，他们邀请了南航机组共同经北极从纽约飞北京，共同见证这个重要历程。当时，周易之也获邀参加了这次行动。结果那次飞行非常成功。后来，经过一番精心准备，同年7月，南航的飞机也成功地实现了这个航线的飞行。

国际航空协兼职教员

飞行之外，周易之还单独撰写或与他人合写了大量的专著和论文，有的还填补了国内研究领域的空白，他还成为了机组资源管理方面的专家。

机组资源管理是国际上一门新兴的学科。从各国民航的情况看，五六十年代飞机事故多是因为飞机不可靠，但到八十年代以后，飞机的质量大大提高了，为什么还有事故?大量的飞行事故调查表明，是机组资源管理出了问题。

1999年，南航就启动了机组资源管理的研究。周易之不但参与了南航机组资源管理的研究及手册的编写，他还花了大量的时间和精力奔赴南航各地的分公司给当地的飞行员授课。

当时，国际航空运输协会在全球有6个教学中心，北京是其中一个。他们在北京开设《机组资源管理》这门课程之后，想在中国国内招聘一名有实际经验的兼职教员，周易之成了理想的人选。

经过一系列相互了解、应聘、面试、考试之后，2002年，周易之获得国际航协的邀约，成为了中国第一位、也是至今唯一一位获得国际航协雇请的“机组资源管理”兼职教员；他开发的课程和教授技巧都得到了国际航协的充分肯定。

国际航协，对兼职教员的要求非常高，每―年还要对各国的兼职教员进行培训，这给周易之和世界各国顶尖的飞行员进行交流和学习提供了很好的机会。

2004年，在“第57届国际航空安全年会”上，周易之成为国内航空公司唯一一名获邀参加并上台演讲的飞行机长，他演讲的主题是《机组资源管理中的威胁和差错管理》，正是他兴趣浓厚和专长的领域。

作为一名波音757飞机的飞行机长，尤其是研究机组资源管理的机长，周易之对自己提出了更高的要求，他说，要飞得好，又管理得好，让每一个机组成员都能发挥自己的潜力和作用，这才是一个好机长。

最想飞到60

周易之说，在职业调查过程中发现，95％以上的飞行员，都非常喜欢这个职业，据说这是在所有职业当中，在职人员满意度最高的。因为，第一，飞行员每天面对不同的情况，飞行的环境多变，合作对象也在不断变化；第二，飞行员在执行不同航线的任务时，可以飞到国内各个城市，也可以飞到世界各地，大开眼界，而当你飞越无数风景名胜，从上空俯瞰那种美景的时候，心中会感到非常喜悦；第三，当飞行员要不断地学习――熟悉新机型要学习，改造旧机型要学习，而且每年都有各种严格的考试，选种不断学习和提高自己的生活令人感到充实而快乐。

按照国家规定，飞行员的最高年龄限制是60岁，在这期间，每年都有严格的考试和身体检查，任何时候，只要身体有任何问题，都必须立即停止飞行。

周易之说：“飞行是我的至爱，是我的主业，离开它，我什么都不是。我最大的梦想，就是身体健康，能够保证每次飞行的安全，能够一直飞到60岁，直到退休。”

篇4

1管好实验教学仪器设备的重要性

力学中心承担了全校力学、机械、能源动力、材料、航空航天、土木、核工程、化工、电气等十多个不同门类和学科本科生4门基础力学课程实验教学，工程力学专业本科生7门专业课程实验教学，研究生相关学位课程的实验教学，开出的实验课程有:理论力学实验、材料力学实验、工程力学实验、振动测试技术、电测技术、光测技术、模态分析等。每年来实验室做实验的本科生、研究生达两千多人，还要接待全校研究生与学位论文相关的科研实验。面对繁重的实验教学任务和科研辅助工作，仪器设备的规范管理、合理调配就显得十分重要。因此，实验教学仪器设备的正常与否，关系到实验教学能否顺利进行，也关系到实验教学的水平与质量及学生创新能力的培养。

2分工负责，加强实验教学仪器设备管理

众所周知，管理工作中人是最重要的因素［1］，就实验室管理而言，实验技术人员是管好、用好仪器设备的核心。任何先进的仪器设备没有人精心管理、细心维护、正确操作，就不会充分发挥仪器设备的最大功效，而良好的管理机制有助于仪器设备的管理者明确管理的目标、担负的责任，并自觉主动地为实现目标而努力工作［2］。在力学中心没有专职的仪器设备管理员，实验教学仪器设备管理实行分工负责制，即每一位聘任上岗的实验技术人员都要负责管理若干个实验室和若干个实验教学项目，其职责是:①保证所负责的实验教学项目按时顺利开出。②所管实验室中所有仪器设备的日常维护，仪器设备完好率不低于95%。③为开展科研实验的研究生进行仪器设备操作培训。④实验室的环境与卫生。这种管理模式的好处是:

(1)提高了实验技术人员的责任心。由于分工明确、责任到人，各个实验室的管理情况从平时的实验教学中就可以直接反映出来。责任心强的实验技术人员所管的实验室，仪器设备故障率低，实验室内环境整洁，实验教学井然有序，反之则不然。这样就形成了一种相互学习、相互竞争、相互促进的氛围，无形中提高了每一位实验技术人员做好本职工作的自觉性。

(2)促进了实验技术人员学习的积极性。每一位实验技术人员既是仪器设备的使用者，也是仪器设备的维护者。为了管好、用好实验教学仪器设备，实验技术人员就要自觉、努力地学习各方面的知识，深入了解各种仪器设备的原理、性能、使用方法。当仪器设备出现一些小故障时，还能及时处理，保证了实验教学秩序的有条不紊。

(3)节约了实验经费。由于实验技术人员长期从事实验教学，掌握了各个实验的原理和内容，熟知实验仪器设备的工作原理和操作规程。因此，在上实验课的过程中，对实验原理、操作规程讲解的要领突出，步骤清晰，使得学生能很快理解实验原理、掌握实验方法，正确操作仪器设备，仪器设备损坏率大幅降低。从而减少了仪器设备维修费用，节约了实验室的运行经费。

3完善规章制度，强化实验教学仪器设备日常管理

仪器管理制度是仪器使用者和管理者应共同遵守的规程和准则，是管好、用好仪器的保障［3］。有了健全的规章制度，切实可行的管理措施，才能保证仪器设备的正常使用与运行，充分发挥仪器设备在实验教学中的作用。

(1)制定规范的操作规程。标准规范的操作规程是减少仪器设备损坏的有效措施［4］。为此，我们制定了简明扼要的实验仪器设备操作规程，除悬挂在每个实验室墙上外，还制作了A4纸大小的操作规程放在每个试验机的操作台上，方便学生随时查阅实验仪器设备的操作方法，避免在使用实验仪器设备过程中因忘记操作步骤或出现异常情况，造成实验仪器设备损坏。

(2)建立仪器设备使用、维修档案。为了便于了解仪器设备工作状态，每个实验室里都有两个记录本，一是仪器设备使用记录本，上面有使用日期、使用仪器名称、使用者姓名、仪器状态等;二是仪器设备维修记录本，记录了仪器名称、型号、出厂日期、故障发生时间、故障现象、维修时间等，仪器设备的状态一目了然，有案可查。除纸质记录本外，还给每台仪器设备建立了使用、维修电子档案，管理人员根据电子档案的记录，可以归纳出每台仪器设备常见的故障类别，针对这些故障，提前采取一些预防措施，有效地降低了相同故障的重复出现，提高了仪器设备的完好率。

(3)安全教育贯穿于实验教学之中。在力学中心实验教学中，材料力学实验中的拉伸、压缩、扭转试验都要用到大型的试验设备，理论力学实验中动态力学量的测试，还要用到高速旋转的装置，如何保证师生人身安全与设备安全，也是仪器设备管理中不容忽视的问题。因此，在实验教学过程中，首先要对学生进行安全教育，让学生们从思想上提高安全防范意识。其次，老师在讲解仪器设备操作时，对容易出现安全隐患的地方，要重点强调，让学生们充分认识到:遵守规章制度和操作规程是保证实验教学安全的前提，也许你的一次违规操作就会酿成人身的伤害或仪器设备的损坏。第三，在每台仪器设备容易出现安全隐患的部位，张贴温馨的提示牌，提醒学生注意，防止无意之中损坏仪器设备。通过这些举措，不仅提高了学生的安全意识还降低了仪器设备的损坏率，既保证了实验教学的顺利进行，也节约了仪器设备的维修经费。

(4)建立低值设备及耐用工具账目。对于1500元以上的固定资产，学校实验室与资产管理处建有一式两份的固定资产卡片及账目，便于查阅核对，容易做到账、物、卡相符。而1500元以下的低值设备及耐用工具却往往不被人重视，常常出现损坏、丢失等问题，为此我们建立了低值设备及耐用工具账。对于低值设备及耐用工具实行谁使用谁保管的办法，损坏或丢失的，按照力学中心制定的赔偿制度给予赔偿。由于加强了管理，在历次本科教学评估、陕西省基础课实验室评估、学校资产清查中，力学中心的仪器设备(固定资产及低值设备)均能做到账、物、卡相符，得到了陕西省教育部门及学校的表彰。

(5)开发仪器设备管理系统。为了提高仪器设备科学化、信息化管理水平，开发了力学中心实验仪器设备管理系统，从管理系统可以方便地知道每台仪器设备的存放地点、仪器状态、责任人，不仅为教师和学生使用实验仪器设备提供了方便，也做到了实验仪器设备账目清楚、数据准确，资产清查时账、物、卡核对便捷。

(6)提高仪器设备使用率。力学中心各个实验室面向全校师生开放，除了进行教学实验外，还开展科学研究实验。为使教学、科研两不误，在保证大面积本科生实验教学的前提下，中心各实验室挖掘潜力、增加服务，将晚上和周末加以利用，为进行科研实验的师生开放，每年要接待学校相关专业的研究生、教师上百人次，提高了仪器设备的利用率，做到了资源共享。通过科学研究实验，不仅促进了仪器设备功能的开发，也提高了实验技术人员的实验技能和科研能力。

4结语

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韩愈在《师说》中有云：师者，传道、授业、解惑也。教学，乃是师之为师的基础，亦是一所大学存在的根本。可是，随着时代变迁，当大学不断刷新着引以为傲的科研记录，当大学的各项设施、设备日臻完善时，教学却逐渐丧失了其核心的地位。作为教学职能主要践行者的高校教师，基于种种原因，自身发展的追求超过了对于人才培养的追求，对于教学的重要性也逐步让位于科研。于是乎伴随着高等教育规模扩大的是教育质量的严重滑坡，于是乎有了“钱学森之问”，于是乎人们开始重新审视大学的人才培养，探究教学与高校教师的作用。

早在20世纪30年代初，清华大学老校长梅贻琦便有言：“所谓大学，非大楼之谓也，乃大师之谓也。”一语中的地指明了高校教师及其引导的教学对于大学的意义所在。令人欣慰的是，在80年后的今天，清华人依然将这种精神传承了下来。在2003年～2011年连续六届国家级教学名师评选中，清华大学共有15名教师获奖，他们无一例外地既活跃在科研的第一线，也活跃在教学的第一线；不仅达到了很高的学术造诣，而且始终以学生为中心，以其人格魅力与学识魅力收获了出色的教学成果，为清华大学在新时期实现教学现代化改革和向研究型教学模式转化作出了突出贡献。本文是根据对其中9位名师的访谈整理而来，试图对这些清华名师的教学经验作简要梳理与概括，以期为广大高校教师提供借鉴，引导并勉励更多的教师投入时间与精力，强化教学职能，努力提高中国高等教育的质量。

重视启发式教学，授之以渔

随着21世纪新技术大量涌现，多学科之间的交叉、转移和渗透的加强，传统的以知识获取为核心的教育模式已不再适应新时期的发展要求，以注重能力培养为主导的研究型教学被提上了日程。物理系陈信义教授认为，研究型教学的基本特征是师生以研究问题、探索知识的态度开展教学活动，并贯穿教学全过程。陈信义教授说，在整个教学活动中要注重基于问题的学习，即从实际问题或疑问出发，通过研究、讨论来学习。根据其多年的教学经验，此举可以培养学生多方面的能力，诸如观察和描述现象的能力，建立物理模型的能力，分析实际问题中物理原理的能力，从物理原理上进行技术创新的能力，对多学科交叉、转移和渗透的适应能力，对物理学总体理解和综合运用的能力，实践能力与合作能力，以及终身学习的能力等。在陈教授看来，相对于传统的知识灌输，研究型教学对于学生的培养是潜移默化的过程，“爱因斯坦说，当忘记了教育的时候，剩下的就是教育。与之对应，我认为，当忘记了物理知识的时候，剩下的就应该是研究型教学的效果，即研究问题、探索未知的能力”。

如此一番“与其授之以鱼，不如授之以渔”的观点亦为航天航空学院的范钦珊教授所秉持。他认为，启发教学中的关键便是精心设计一些能够刺激和引导学生思维的问题，并给学生留出适当的思维空间。这种启发引导式的教学会激发学生听课的热情与积极性，提高他们对于本学科深层次的兴趣，而且要求学生对于教师的提问有所反馈，也会无形中督促学生主动思考，变以往的“封闭式思维”为“开放式思维”：会读书、会做题、更会思考，变被动学习为主动学习，大大提高了教学的效率。自动化系的华成英教授在阐述她所推崇的美国教育家布鲁纳的教与学的原则时同样强调反馈原则的重要性：“教”只是一种暂时状态，目的是促进学生自力更生，必须让学生学会如何学习，逐渐具备独立思考、探究发现和自我矫正的能力。

培养创新精神，鼓励“标新立异”

在所有分享教学经验的名师口中，我们听到的最频繁的一个词便是创新。随着时代的发展，创新，尤其是核心技术的创新愈来愈成为推动经济腾飞，增强国家竞争力的强大动力。用物理系陈信义教授的话讲，为什么我们有不可胜数的“中国制造”，却鲜有“中国创造”？因为制造和创造的差别在于核心技术和创造性研究。当前我国正在进行创新型国家建设，大学在建设创新型国家中肩负着重要使命，一方面直接参与科学研究与科技成果转化；另一方面又是培养拔尖创新人才、实施人才强国战略的基础，而尤以后者最为重要。自动化系华成英教授在谈及教学经验时说道，“创新意识的培养要贯穿于教学过程中的点点滴滴”，并突出强调发挥教师在培养学生创新意识中的主导作用，改变学生“应试教育”的习惯。采取“发现学习”的方式，使得学生不但知“其然”，还“知其所以然”，并力求由此及彼、举一反三、认识未知。精密仪器与机械学系的申永胜教授也这样认为：新知识新工具层出不穷，单纯的知识堆砌是不能解决问题的，必须把培养学生的能力作为中心来抓。以知识为载体，培养他们高于知识和技能的思维方式和方法，以及获得知识的再学习能力。

基于培养学生创新意识的目标，清华名师们共通的一个方式便是讨论式教学。陈信义教授喜欢组织小班讨论课，鼓励学生提问题，包括教师可能回答不上来，没有公认结论的问题；甚至鼓励学生“标新立异”，发表独立见解。而范钦珊教授不仅鼓励学生提出没有标准和唯一答案的问题，而且常常支持学生自主设计实验，要求学生在这一过程中主动思考你能做什么以及怎么做，而不是单纯记住结论。通过这种以学生为主体的互动式教学，能够开发每个学生的潜能，鼓励并引导他们的好奇心、求知欲、想象力、创新欲望和探索精神，同时也会让学生从中体会到成就感与快乐，激发他们对于专业的兴趣。美术学院的李砚祖教授在授课过程中强调设置问题的重要性，使学生在课程学习过程中处于思考状态，引导学生思考，尤其注重结合案例来讲解基础理论，做到深入浅出，理论不枯燥，学习有兴味。

提炼课程精华，重视学术深度

课程的容量是有限的，而知识却是浩瀚无际的。如何使学生在有限的课时里高效地掌握学科知识，教学内容的选择与安排无疑是至关重要的。相比于一些教师选定一套教材从头用到尾，清华的名师们则更喜欢脱离对教材的依赖，自己提炼课程的核心内容。当然这对教师的学科能力也提出了更高的要求。航天航空学院的李俊峰教授认为，教师需要“练内功”，即学术底蕴与修养，要熟悉本专业所有基础课内容和课程涉及知识的发展历史及其产生的影响，同时还要深入钻研，与时俱进，以科学精神对待教学中的问题。

美术学院的李砚祖教授根据其二十余年来在设计艺术理论研究领域从事教学与研究的经验认为，“要教好学，必须有好的科研作为支撑”，要“将国内外包括自己最新的研究成果融合于其中，尤其是注重研究方法和研究思路的讲述”“从事研究型教学，其重要的基础或条件是作为教师本人的研究素质、能力和成果，以研究促教学，教学成为研究的展示台”。

在内容的选择上，陈信义教授与华成英教授均主张精选素材，并且理论线索清晰，有条理，合逻辑，理论论证与实际例子相结合，突出核心内容与课程特色。范钦珊教授则更重视教学内容的学术深度，主张从基本理论、工程实例以及学科发展历史多角度挖掘教学内容深层次的内涵，不仅可以帮助学生加深对于基本教学内容的理解，而且可以激发学生的钻研精神和创新精神。同时，他还主张在教学过程中给学生提供基于课程教学内容而又略高于课程教学内容的文献资料或获取文献资料的途径，开拓学生视野，满足不同学生的需要，培养学生搜集研究资料、阅读文献的能力，逐步养成研究问题的良好习惯。精密仪器与机械系的申永胜教授更进一步强调，要通过多种途径对教材内容进行结构性调整、重组和更新：适当精简经典内容，将新思想、新理论、新方法渗透到传统教学内容中去，使得传统教学内容加以延伸或重组以更加适合工程实际的需要；根据科技发展的新趋势，适当引入学科前沿内容，为学生未来发展打基础。

加强实践教学，知行合一

基础工业训练中心的傅水根教授认为，目前的人才培养中存在着“九重九轻”问题：重理论轻实践、重设计轻工艺、重学术轻技术、重论文轻发明、重知识轻技能、重研究轻工程、重虚拟轻实在、重信息轻制造、重高层轻基层。这也直接导致了当下高校毕业生动手能力差、就业难、科研成果转化率低等连锁问题。为了解决这一系列问题，必须注重实践。因为实践是内容最丰厚的教科书，是贯彻素质教育最好的课堂，是实现创新最重要的源泉，也是实现由简单到综合、知识到能力转化的有效途径。

范钦珊教授也认同实践教学是研究型教学需要坚持的一个重要理念，能够有效提高学生分析和解决问题的综合能力。同时，他还提出要善于利用现代教学技术，与课程相整合，引导学生从书本走向实际，从静态走向动态。申永胜教授在他的课程中“改变了过去那种把标准与原理混在一起、把工具和知识混在一起，讲得过多、过细的做法，给学生更多的空间，让学生通过自主学习和参与实践增长才干”。

异曲同工的是美术学院的柳冠中教授主张在设计过程中要做到“知行合一”。认识是对知识的反馈，实践是对能力的评价。在柳教授看来“设计的目的不仅仅是要让学生和设计师将认识的道理转化为实践的能力，而且还要培养年轻设计师们发掘知识、自主获取知识，甚至整合已知的知识，创造新知识的能力，然后将研究、拓展的新知识应用于实践”。没有知识的行是漫无目的的，会误入歧途，而行又可以催化、升华我们的知识。

此外，傅水根教授还积极倡导理工与人文社会科学相贯通，主张在实践教学中注重工程类学生加强人文素养培养，而人文社会学科学生加强工程技术素养培养，并使之发展为一种全国性的实践教学改革方向，拓展学生的视野和认知能力，在不同学科与专业之间实现“隔行不隔山，隔行不隔理”，使学生的未来发展更具竞争力。

为师为友，教学相长

在化学系李艳梅教授看来，教师要像朋友一样关心学生，这不仅体现在关心学生的思想道德、人文知识、社会责任等方面，而且还应体现在教师利用其业务特长，有意培养学生的科学素养、职业素养以及科学的批判精神。此外，教师也要像朋友一样在意学生。要珍视学生的“平等感”，给学生不同方式的展示机会，并爱护学生的每一次参与，用心倾听学生的每一句话。华成英教授更是谈及，作为教师要想到“学生与你一样聪明”。因为教师对待学生的态度会影响学生学习的态度，而这种信任对于学生而言是非常重要的。李俊峰教授则对“一日为师，终生为父”提出了质疑，他认为“讨论问题时，老师应成为学生的‘挚友’或‘兄长’，担负力所能及的‘有限’责任，双方都服从真理而不是身份”。

教师在引导、教授学生的同时，对于自身而言，又何尝不是一种学习？陈信义教授坦言在课堂上时，教师可以思考一些已经很清楚的基本东西，并尝试赋予旧知识新生命。在与学生互动过程中，学生问的问题，有时也能为教师提供新的角度与新的研究方向，而单单靠教师自己，是不容易获得这种启示的。因此在某种程度上，教师与学生是一起成长，共学共进的。

言传身教，师德垂范

对于一名教师而言，业务水平固然重要，但最基本的还是教学态度，这在某种程度上决定了整个教学活动的质量。清华大学的诸位名师无一不对教学工作抱有诚挚的热爱与勤谨的态度。面对现在流行的科研高于教学的观点，以及教学是单纯付出，科研是有付出有收获的功利看法，李俊峰教授深刻指出教学与科研应该是齐头并进的，并且“讲课训练了教师逻辑严谨、重点突出的科学思维能力，使其在科研中善于理清思路、抓住关键。备课训练了教师深入剖析复杂问题，把它转化为简单问题之有机组合的能力，使其在科研中善于突破难关。尤其是，教学训练了教师的表达能力，使其在学术交流和撰写论文时受益匪浅”。还有力地论证了教学对于科研具有促进作用，呼吁教师应当端正教学态度。同时，申永胜教授、李砚祖教授、陈信义教授、范钦珊教授、李艳梅教授等也都强调应该以言传身教为学生在科研方面树立榜样。在日常教学中融入科研体会，在课外学习中提倡研究，鼓励学生“在学习中研究，在研究中学习”，为优秀学生尽早进入科研创造良好条件和环境。

大学阶段是学生成长的重要阶段，也是人格形成的关键时期，教师在持身、治学、接物、待人等多方面都会对学生产生深刻影响，这也在无形中督促教师在传道、授业、解惑的同时以其高尚道德与人格魅力感召学生，使其在人生成长的重要时期，得到良好的训育，辅翼人生。

人才培养维系着民族的未来，高校教师应当切实把教学工作作为第一学术责任，努力汲取经验，在讲台上绽放光芒，将生源优势转化为教学质量优势，将已有的师生比优势转化为教师投入效率的优势。做好学生的领航人，在引导学生格物致知的同时，辅仁进德，为学生的人生发展及国家的人才培养贡献力量。

篇6

关键词：材料科学与工程专业；设置；专业方向；学生就业

中图分类号：G640 文献标志码：A 文章编号：1674-9324（2015）06-0180-02

贵州省是航天航空产品生产研发基地集中地区。近年来，随着先进制造业引进涌入，对材料学科专业相关从业人员的需求量大为增加。然而，贵州大学材料科学与工程专业的设置是以传统金属材料方向为主，与高新制造业对材料压力加工、材料质量检测方面的人才需求有些错位。单一专业方向培养模式，与社会需求和行业发展分工明确细化显得不适应、脱节。学生不能根据自己的兴趣、个性、就业愿望选择专业方向，制约了学生的多样化、个性化发展及创新能力的培养[1-4]。此外，贵州师范大学、贵州理工学院等区域高校也相继开设材料类学科专业，使得本地区材料学科毕业生数猛增，就业压力增加，就业渠道必须拓展。

为了解决材料科学与工程专业人才培养模式不能完全满足市场对人才个性化、多样化的需求问题。依据贵州省材料产品制造业的发展现状和趋势，以及材料科学与工程专业学生就业市场现状。材料科学与工程专业以专业特征为基准，面向就业市场，以学生为本，灵活设计金属材料、压力加工以及材料检测及表征三个专业特色培养方向。通过构建方向课程体系，教学内容，教学方法、手段改革，加强师资队伍建设，坚持知识、能力及素质协调发展，有针对性地着重培养学生创新能力和创新精神，强化学生多样化、个性化发展，拓宽就业渠道。

一、特色专业方向课程设置

广泛进行调研，重点了解金属制造行业对人才知识、素质、能力的要求。我们按“通识公共基础+夯实大材料学科基础+明确专业专长方向”的方式实施材料科学与工程人才的培养，确定了具备相同口径的通用基础知识课程群和材料科学与工程专业核心课程群，为专业方向课程的学习奠定基础。学生根据社会需求和个性特长，自主选择专业方向，以满足学多样化、个性化发展需求。

通用基础知识课程群主要包括公共基础与人文素养等课程，重点培养学生文化素质、身体素质、思想品德素质。专业基础课是课程体系的中心组成部分，紧密围绕材料学科专业共性特征和人才培养目标设置，是三个专业方向共同开设的课程。避免课程间内容重叠，整合《固态箱变》、《金属热处理》、《热处理新技术》三门课程课程为一门核心课程――《热处理原理及工艺》，构建以《材料科学基础》、《材料力学性能》、《材料分析方法》等课程组成的专业核心课程群[5]。便于学生掌握有关材料制备合成、组织结构、性能和使用效能等四要素构成的材料学科共性基础知识规律。

专业方向课程群体与社会需求密切联系，有不同特色的专业方向实用性课程群。金属材料专业方向有《金属材料学》、《钢铁冶金概论》、《有色金属合金》、《复合材料》、《高温合金》、《航天材料》、《模具材料》等课程。压力加工方向有《材料成型工艺》、《轧制工艺学》、《挤压与拉拔》、《塑性成形数值模拟技术》、《锻压设备与工艺》、《快速成形技术》等课程。材料检测及表征方向有《材料性能测试技术》、《材料工业分析》、《无损探测》、《超声检查》、《涡流检测》、《常用检测设备与维修》等课程。

二、专业方向实践教学设置

材料科学与工程实践教学践行“理论教学与实践教学并重，更加注重实践教学，偏重专业方向”理念。改革传统实习教学模式，认识实习围绕实习基地的制备（压力加工）-检测-装配流程组织展开，学生初步掌握材料制备-组织结构-性能-使用效能为主线的科学研究方法。生产实习则各自偏重金属材料、压力加工、检测与表征专业方向，身临其境，与社会沟通，培养学生综合应用专业知识解决相应的专业方向领域中的生产实际问题。近年来，本专业实验室采购了透射电子显微镜、扫描电子显微镜、X射线衍射仪等大型精密仪器和实用设备，构建冶金制备、压力加工和测试与表征实验平台，为培养不同专业方向学生的创新意识和实践能力奠定了坚实基础。按照自编的《材料科学与工程专业实验教程》指导教材，以“课程综合性实验、专业方向综合性实验、专业综合性实验和创新创业实践应用开放性实验”分层次逐步深入展开。毕业论文环节实行导师制，采取自主挑选导师、过程互动的方式，激发学生研究创新的兴趣，理论联系实践，培养学生的实践认知和创新能力，保证高质量的毕业论文。近几年共有10余篇本专业学生毕业论文获学校优秀论文奖励。

激励学生参加著名专家和企业家讲授高水平专业讲座，让学生了解专业方向前沿发展动态，新成果、新理论、新技术、新产品和新理念，拓宽学生的专业视野。鼓励学生自由选题，

自主设计方案，申报大学生创新实验项目。在导师指导下，独立完成制备（加工）、检测、表征、分析实验过程。推荐优秀学生参加全国金相、节能技能大赛，提高学生主动学习兴趣，并充分展示学生创新意识和创新能力。近年来获国家级、省级、校级大学生创新实验项目及SRT项目10余项，国家级节能大赛获奖3项。

三、教学方法、手段改革

课堂教学中重视以学生为主体的教学原则，采用多媒体、科研成果案例、小组讨论、精品课程交流平台网络等方法，将繁杂的概念、原理，产品制备过程，微观组织结构以及性能检测过程、检测设备操作和维护过程等以形象化、动态化、具体化的形式，逐步深入，侧重向各专业方向学生讲授，利于提高学生学习的主动性和兴趣，以及培养学生创新和批判性思维能力。《材料科学导论》实行双语教学，学生阅读翻译外文文献的能力明显提高，有利于了解全球材料学科的前沿科研状态和知识。在实践教学改革中，材料科学与工程专业各方向充分发挥学院与企业的科研实践优势，拓宽就业渠道。从时间、教学内容以及管理措施上保证“以科研促进教学，更好地培养学生的创新能力和工程实践能力”[6]。我院于2011年开始与台湾义守大学合作办学，材料科学与工程专业各方向选派1～2名优秀学生到该校学习，这将进一步探索出国际国内合作办学之路，给本专业更多优秀学生优化知识结构、开阔学科视野提供跨校学习平台。

四、加强师资队伍建设

贵州大学材料科学与工业专业经过60多年的专业建设，储备了大批的材料学科专家学者和宽厚的工程学术文化底蕴。近几年，经过贵州大学品牌专业、省级示范性专业、国家一类特色专业，以及重点学科、硕士点、博士点授予专业建设，采用传帮带培养、引进、进修提高等方式，建立了一支教学、科研兼容，结构合理，爱岗敬业，勇于创新的专业方向教师队伍。目前本专业共有教师15人，其中教授6人，副教授6人；博士5人，硕士5人。35岁以下教师全部在读博士。本专业青年教师全部到省级材料结构与强度重点实验室兼职，掌握大型检测与表征仪器的操作和维护，为师生展开科研教学提供了技术便利。与贵州南方汇通、安大集团公司等校外实习基地建立了长期师资培养机制，以解决不同性质的企业生产问题为契机，与培养学生并举，为各专业方向师生提供了科学研究和工程实践的条件，目前有三位教师在这些企业攻读博士后。加强教师队伍团队合作，鼓励教师教学与科研并重。目前，本专业教师发表相关教研论文30余篇，出版教材《材料科学基础》、《金属材料学》、《材料科学》、《材料科学与工程专业实验教程》等4部教材。《材料科学基础》获评省级精品课程，《材料力学性能》获评校级精品课程，带动了本专业方向课程的建设。

五、结论

与时俱进，贵州大学材料科学与工程专业紧跟材料制造业发展趋势和用人市场需求，及时调整专业特色培养方向，不断深化构建特色培养方向课程体系，改革教学方法、手段，加强师资队伍建设等措施，逐步实现了专业“宽专业、厚基础、高素质、重实践、强能力”与培养方向专长化的有机统一，不仅弥补了现有专业培养模式的不足，而且也满足了学生多样化、个性化发展的需求，提升了学生就业市场竞争力。最近几年，材料科学与工程专业学生就业率一直名列贵州大学前茅，获得2011―2013年全校就业率一等奖，已呈现出学生就业自信、社会欢迎的良好互动局面。

参考文献：

[1]徐德龙，许启明，肖国先，等.关于材料类本科专业设置演化的思考[J].西安建筑科技大学学报：社会科学版，2003，22（1）：5-8.

[2]李瑜煜.复合型材料电子技术人才知识结构及课程设置的研究与实践[J].理工高教研究，2005，24（6）：105-106.

[3]张海燕，黄贵秋，石海信，等.化工专业柔性专业方向建设的探讨[J].钦州学院学报，2012，27（7）：41-44.

[4]黄贞益，邓小民，李胜祗，等.材料成型及控制工程专业建设探讨[J].安徽工业大学学报：社会科学版，2005，22（1）：107-108.

篇7

【关键词】典型钨矿床；找矿模型

中图分类号： U469 文献标识码： A

钨属于重要的金属材料，在国防、航天航空、石油生产等领域发挥着重要作用，影响国民经济增长与国防安全。从世界范围来看，钨作为战略金属而受到广泛重视。我国是钨金属传统生产大国，年开采量、出口量常年保持世界领先水平。从我国现阶段钨矿开采环境来看，我国钨矿具有场地多、规模大等优点。但钨矿生成环境复杂，对开采技术要求较高。本文以此为基础，以石英脉型典型钨矿床找矿模型做进一步分析。

一、地质找矿模型建模方法分析

本文所研究的典型地质找矿模型，就是统计相关矿藏的地质储存特征，结合相关资料，对可能存在矿藏的地质特征进行分析，并依靠相关方法对数据进行数量化处理，最终构成地质找矿模型。

1.总结典型矿床地质特征

本文所研究的典型矿床地质特征，包括矿床基本信息、矿区地质特征、矿床开发环境特征等要素，并进行系统化地质勘查。其中矿床基本信息包括：矿床名称及其行政隶属地、矿床开采的经济价值与实际价值、矿床出露状态等，通过总结相关数据，为建立数据模型提供支撑；矿区地质特征包括：以典型矿区为中心，范围约为（10*10）km范围内的基本信息，包括矿区构造、矿区底层等；矿床开发环境特征包括：矿藏周围的人员居住环境、周围自然环境、人文环境、当地矿区管理政策等[1]。

2.建立典型矿区地质找矿模型

在总结典型矿床地质基本特征之后，提炼相关细节，并建立模型，要确保找矿模型能涵盖找矿工作的具体信息。其中，应包括矿区名称、矿区构造、矿石类型（分类）等一系列基本要素。本文简单建立矿物找矿模型，具体资料，见表1。

表1 典型矿物找矿模型

二、典型钨矿床找矿地质模型确立

1.典型钨矿床分析

（1）矿床基本信息分析

现阶段，我国的钨矿床分为：石英脉型钨矿床、矽卡岩型钨矿床、斑岩型钨矿床等，主要分布于湖南、江西、黑龙江等地区，整体呈现出场地多、规模大等特点。但就总体分布而言，南方矿床多于北方。

（2）地质特征汇总

①地层：地层是影响工况、融矿的重要因素，融矿建造机制不同，所形成的钨矿床也各不相同。例如，碳酸盐岩建造易形成矽卡岩（似矽卡岩）型钨矿床；硅铝建造易产生交代岩，形成石英脉型、细脉浸染型钨矿床。

②构造：地质构造为钨矿床形成提供一定必要空间，一方面，构造裂隙作为一种特殊的导矿构造，为成矿流体提供必要的运移通道；另一方面，构造裂隙形状影响矿体形态，其构造虚脱部位以及部分断裂构造作为有利的容矿构造，容矿构造裂隙的部位、形态控制着矿床类型的变化[3]。

③岩浆岩：岩浆岩是钨矿的重要物质来源。从物质角度来看，花岗岩形成、运动等活动影响地壳内部矿元素运动（主要为矿物富集、扩散）。而花岗岩的多次演化，也进一步促进钨的转移与成矿。

④经济矿种资源统计

统计常见钨矿床的其他经济矿种资源，根据固有比例，预判该矿床可能存在的经济矿种资源量。

2.石英脉型典型钨矿床地质找矿模型建立

石英脉型典型钨矿床是较为常见的钨矿床类型，储量占我国钨矿总储量的39.7%，更是我国当前主要的钨矿开采类型。

（1）地层

统计石英脉型钨矿生产的主要特点，统计其地层时代与岩性。本文简单统计几处石英脉型钨矿地层与赋矿建造特征，具体资料见表2。

表2 石英脉型钨矿床赋矿建造特征与矿区地层

由表2可发现，石英卖矿地层时代主要分为寒武系、震旦系与石灰系，其中，寒武系为3例，占总例数的60%。具体资料见图1。

图1 石英脉型钨矿地层时代统计

（2）构造

以表2矿床名称为例，对其构造进行分析，具体结果见表3。

表3 石英脉型钨矿床矿区控矿要素统计

由表3可发现，断裂是石英脉型钨矿床的主要控矿构造。

（3）岩浆岩

①岩性：统计5例石英脉型钨矿床矿区岩浆特征，具体资料见表4。

表4 5例石英脉型钨矿床矿区岩浆特征统计

通过资料显示，上述5例石英脉型钨矿床区岩浆特性与酸性入侵岩之间存在密切联系，其岩性主要为花岗岩、花岗闪长岩等。

②成矿时代

收集上述5例石英脉型钨矿床成矿年龄，具体数据间表5。

表5 石英脉型钨矿床成矿时代统计

注：表5数据均来自相关权威文献[5]。

（4）建立地质找矿模型

结合上文分析数据，建立石英脉型钨矿床地质模型，并简化为数据图表，具体资料，见表6。

表6 石英脉型典型钨矿床地质找矿模型

由上文分析中可发现，石英脉型钨矿床的赋矿地层时代主要为寒武系，其岩性为碎屑岩、变质岩；控矿构造以断裂为主；酸入岩是影响的矿床主要因素；燕山期是适应脉型矿床的主要成矿时代；矿体空间形态以脉状为主；矿石矿物主要有黑钨矿，其次为白钨矿、闪锌矿、黄铜矿等。从不同钨矿床类型来看，不同类型的找矿方式存在明显差异。因此，对相关工作单位而言，在找矿过程中，除要进行相关地层时间、地层结构等基本信息考察外，还要充分尊重不同类型矿床的差异性，以获得更好的找矿效果。

结束语：

矿物生产一直是我国经济建设中的重点。自然资源生产安全一定程度上影响国家经济发展，加强对矿物资源生产、勘探方式的讨论一直是我国自然资源管理中的重点。本文由典型钨矿床地质找矿模型入手，结合石英脉型典型钨矿床，对其找矿模式进行分析，并最终提出找矿模型。

参考文献：

[1]陈润生.闽北建瓯上房钨矿床成矿作用特征及矿床成因[D].中国地质大学博士生论文，2013，6：17-20.

[2]许泰，高海东，李元志，等.中国钨矿床成矿特征探讨[J]..中国钨业，2012，27（03）：1-5.

[3]袁顺达，张东亮，双燕，等.湘南新田岭大型钨钼矿床辉钼矿 Re-Os 同位素测年及其地质意义[J]. 岩石学报，2012，28（01）：27-38.

[4]朱瑞兵.矿产资源开发综合利用经济效益评价研究[D].北京：中国地质大学（北京），2012，6：71-75.

篇8

关键词：机车，安全，导航

 

随着莱钢生产规模的扩大，莱钢运输部机车也随之增加，运输生产越来越繁忙，铁路线状况越来越复杂，为了对运输生产控制和监督，提高机车的行车安全，我部引进了机车安全导航系统,为调车作业的现代化管理提供先进、可靠的技术手段。

1.系统结构组成

本系统集调车作业计划无线传输、机车运行安全防护、无线调车机车信号和监控系统、机车速度及位置的动态跟踪、机车工况数据采集等功能于一体。

为保证地面中央处理系统与机车移动信息终端之间无线通讯的实时性，以及尽可能的减少无线通讯的盲点区域，在每个站场设置一套地面中央处理系统。设置在各个站场的地面中央处理系统之间通过光纤网络与货物车辆实时跟踪系统及接口机连接。论文格式。地面中央处理系统与安装在各机车上的机车移动信息终端之间实现无线双向通讯，用以传递站场画面信息、调车作业计划单、机车速度及位置等相关动态信息。

2.系统构成及主要设备组成

机车安全导航系统分为地面中央处理系统和机车移动信息终端两大部分组成。论文格式。

2.1地面中央处理系统

地面中央处理系统包括室内和室外两个部分。室内部分主要包括由两台运算能力较强的主机组成双机热备系统，UPS电源，一个数传电台及天线，一台GPS接收器及天线等。室外部分包括地面应答器和与之配套的连接线缆等设备组成,如图1所示。

2.2机车移动信息终端

机车移动信息终端由车载主机、数传电台、机车工况数据采集仪、10.4寸液晶显示屏、操作用小键盘、车载GPS接收器、录音话筒、车载无线调车等主要设备组成,如图2所示。

3.系统主要功能

3.1实时动态跟踪和定位功能（1）在机车显示屏上动态实时显示本机车位置信息；（2）在机车显示屏上动态实时显示前方信号状态和距离，当机车进入指定安全区域时，将会有语音信息提示前方信号灯状态和安全报警信息；（3）在机车显示屏上动态实时显示机车速度、柴机转速、总缸气压、列车管压、制动缸压、手柄位置等相关信息；（4）对机车驾驶室内环境进行实时录音，如：正、副驾驶的呼唤应答信息；司机与调车员、连接员、调度员之间的语音通讯信息等；（5）当有两辆（或以上）机车进入同一股道时，将向本股道所有机车实时传递相对距离，并以图形化显示机车相对位置，当机车距离小于指定安全距离时，将以语音提示安全警告信息；（6）在调监系统上动态实时显示全场机车位置信息3.2安全防护功能（1）防止调车作业时车列冒进禁止显示的阻挡信号机。论文格式。（2）防止调车作业时车列越过站场规定的停车点（一度停车位，分区点，站界等）。（3）控制车列在尽头线安全距离前方停车。4）防止调车作业车列运行速度超过道岔、线路、特殊车辆等允许的最高限速。（5）防止连挂作业时超过连挂作业允许的最高速度。3.3调车作业计划传输功能（1）自动读取并发送调车作业计划到相应机车上；（2）机车显示屏上可显示接收到的调车作业计划。

3.4人机交互功能（1）在车载显示器和车务终端上实时显示：在指定范围内实时显示同一股道上其他机车位置和本机位置。以站场图形方式实时显示行、调车作业状况。以图标方式实时跟踪显示调车车列在调车作业区的位置。以文本方式实时显示调车作业关键状态信息。（2）在车载显示器上实时显示本作业车列前方信号状态、调车限速、防护距离和平调信号控制命令。（3）司机通过小键盘实现调车作业单查询、勾作业确认等操作。（4）车务值班人员通过车务终端键盘或鼠标实现调车作业通知单录入、编辑和打印等功能。（5）通过车载主机喇叭向司机发出语音提示、报警音响。

3.5记录处理功能（1）在地面主机、车载主机和监控装置主机中分别记录并保存调车作业过程的实时信息。（2）通过转储设备可以将车载主机和监控装置主机中记录的数据转移到地面设备，进行分析处理。（3）在车务终端上可以对调车作业的历史记录进行回放和查询检索。4.主要功能实现的原理

4.1实时动态跟踪和定位功能（1）机车移动信息终端通过车载GPS接收器实时接收到本机车的坐标位置，并同时通过无线方式实时接收地面GPS的坐标位置，通过差分计算后可获得机车准确的坐标位置，并将此坐标位置由无线方式传回地面中央处理系统。（2）地面中央处理系统把从货车实时跟踪系统和接口机获取的相关数据合成加工后通过无线方式发送到机车移动信息终端，机车移动信息终端结合本机车的GPS坐标位置即可在显示屏上动态显示站场画面及机车位置、速度等相关信息。（3）在某些关键位置设置地面应答器。当机车经过地面应答器进入该股道时，从应答器获得机车所处的位置信息，系统从这个位置开始对机车随后的运行轨迹进行实时跟踪。当机车退出该股道并经过应答器时，系统结束实时跟踪，待机车再次经过地面应答器进入该股道时重新开始新一轮的实时跟踪。（4）地面中央处理系统实时接收各机车的位置、速度等相关信息，通过数据合成加工后可在调监系统上动态显示机车的相关信息。（5）系统可根据GPS、地面应答器、微机联锁及货车实时跟踪系统的相关信息等多方面实现机车的动态跟踪和定位。假如其中某一部分出现短暂故障，系统仍可对机车进行动态跟踪和定位。

4.2安全防护功能（1）同一股道机车防撞

①根据微机联锁系统传入的地面信号状况，判断有机车A和机车B进入同一股道作业，或是机车A和机车B同时进入干线，地面中央处理系统将把从机车A和机车B接收到的位置、速度等信息实通过无线方式实时发送给机车B和机车A ；②车A和机车B接收到本股道上其他机车的位置、速度等相关信息后，在显示屏上实时显示本机车及对方机车的位置，以及两机车之间距离和相对速度。

（2）防止调车作业时车列冒进禁止显示的阻挡信号机

当某机车在进入道岔指定的安全警戒区域后，地面中央处理系统会把机车前方地面信号和机车与信号机间距离等相关信息发送给机车移动信息终端，车载主机软件以图形界面和语音提示等来对司机提出友好警示，并根据公式算出车辆是否需要减速，如需要会给予语音和图形提示；当车辆需减速或停止时，但车辆还继续前进，车内自动安全系统将会报警，并根据情况自动停。

4.3调车作业计划传输功能（1）地面中央处理系统定时从数据库读取调度员下达的调车作业计划，并通过无线方式将调车作业计划发送到相应的机车上.（2）当机车上接收到调车作业计划时，会有语音提示司机确认接收，接收到的调车作业计划可直观的在显示屏上显示。（3）机车移动信息终端可将机车接收到调车作业计划的时间以及整张调车作业计划单的完成时间传回地面中央处理系统

5. 结束语

通过在莱钢轧钢站3台机车上安装机车安全导航系统后的使用情况来看，机车安全导航系统可以显著提高机车调车作业效率，增加机车作业人员在作业过程中的安全性，并大幅降低了机车的各项损耗，有效降低了生产成本。

参考文献

[1] 姚晓宁.基于GSM-R 的铁路通信网络设计[J]电子设计工程.2009,3.

[2] 段金辉.机车行车信息无线传输系统的研究[D]吉林大学硕士学位论文.2006,6.

[3]沈锋.无线电导航系统信号接收技术[M]国防工业出版社.2010.

[4]黄智刚.无线电导航原理与系统[M]北京航天航空大学出版社.2007.

篇9

为此，即使古稀之年，即便是曾历经磨难：“3次中风、4次心梗”的生命挑战，他依然以超人的毅力、坚定的信念，战胜病魔，执着地用智慧向世界的科技界奋力地书写着三个大字：中国人。

作为中国科学家的应怀樵，没有让中国人失望，他数十年如一日，呕心沥血、将全部精力投入虚拟仪器（VI）科学研究之中，攻克一道道世界性难题并填补国内空白，特别是对“传递函数的测试及实时控制和反演关键技术”的成功突破，为提高虚拟仪器测量精度和范围开创新途径，被认为“可与‘光纤之父’诺奖得主高锟教授的‘光纤通信’成果相提并论”，达到足可问鼎诺贝尔物理学奖的世界性的成果。被业界誉为是中华民族对人类文明有重要意义和影响的现明之一。

积极淬炼 执着向前

应怀樵有着深厚的求学和科研经历。1964年，他从浙江大学应用力学专业毕业后，被分配到中国铁道科学院，致力于高速列车风洞课题研究，并到清华大学力学系学习风洞测试分析技术。1965年参加国防课题核试验防核武器防护工程―地下铁道核爆炸作用下振动、噪声与动力学分析的研究，涉及核爆炸和地下铁道，这项工作搞了十五年（1965-1980）。其中，提出核效应工程设计参数五个振动公式，完成CZ-S拾振器和CZ-F测振放大器的研究成果，填补国内空白，获1978年三项全国科学大会奖。

1973年，尝试用当年日本自动化工业展览会时买来的小型ECC555可键盘输入的数字计算机及FORTRON Ⅳ语言编程的软件数字积分和DFT方法取代传统硬件模拟积分和基于滤波的传统频谱分析方法，解决了残余位移（0Hz）用硬件无法获得的难题，并于1979年获得成功，成为虚拟仪器的最早的成功范例。

同年11月，应怀樵在杭州召开的国防科委核试验全国防护工程学术（保密）会上提出虚拟仪器的核心概念“软件制造仪器”、“用软硬件结合取代传统仪器”获得主持会议的中科院力学所所长郑哲敏院士、清华副校长张维院士、同济校长李国豪院士的赞扬和支持，比美国NI提出“软件是仪器”的概念早七年。

1979年11月，应怀樵具有该领域应用成果的国内首部专著《振动测试和分析》出版发行。运用数字算法（现称为软件）取代硬件所得到的结果，即虚拟仪器早期的成功研究。虚拟仪器的核心是软件制造仪器，这是软件取代硬件的早期研究的成功示例。

1983年1月，应教授因无法使用磁带记录仪和信号处理仪器的困难，促使他下决心研发中国VI-PC卡泰，创建东方所的前身――中国振动技术咨询部，并正式立题研究虚拟仪器。

1985年，誓将科学研究做到极致的应怀樵，魄力非凡地创建了东方振动和噪声技术研究所（简称东方所），开始系统从事虚拟仪器库、移动实验室技术研究，提出“把实验室拎着走”的目标，正式立题“DASP虚拟仪器库―振动噪声、模态分析移动试验室技术”研究，为此，他自立课题、自筹资金开始研究“PC卡泰”（PCCATAI）―微机卡式自动采集测试分析仪器。

另外，应怀樵还是国内外最早提出“用软件制造仪器”、“用软硬件相结合”来取代传统仪器的学者。此后，依靠持续创新，他带领团队突破了虚拟仪器的核心技术，开发出适合便携机和笔记本使用的小型数采卡和大容量数据采集分析（LCAS）软件，研制成功台式和笔记本式大容量智能数据采集和信号处理系统以及DASP“达世普”虚拟仪器库系统。这是我国最早研制成功的虚拟仪器产品，实现“把试验室拎着走”的目标。1993年3月，该仪器参加北京新技术展览会，并远赴加拿大参展，获表扬名单第一名。2007年，在第二届全国虚拟仪器学术交流大会上，东方所的卓越贡献受到高度评价，应怀樵被称为“中国虚拟仪器之父”。

胸怀远望 产业报国

科技发展要有宽广的眼界，厚积薄发的应怀樵随着对该领域研究的不断深入，越来越能敏锐地把握住世界科技的发展动向，并紧紧地契合着经济全球化及信息时代所呈现的不同特征，始终将创新理念贯穿到他科学研究当中。在这种理念的引领下，应怀樵和他的东方所取得一百多项创新技术，使我国虚拟仪器和动态测试分析仪器的性能从一般的低精度的低档次测量仪器跃入了高端高精度的测量仪器行列，并在以下十大世界性难题方面取得重大突破：

一、基于平台式设计的VI库技术。这一具有里程碑式划时代意义的新路线对仪器制造业和测试技术界产生巨大影响，代表了我国在VI研发方面的最高水平。

二、变时基（VTB）传递函数（导纳）测量分析方法。达到国际领先水平，获国家发明专利。已完成神舟飞船750吨移动发射平台、“长三捆”大型运载火箭、航天员超重训练机模态试验等数十项国家重点项目，效果优良。

三、高精度频率、幅值、相位和阻尼测量技术。东方所原创的高精度频率计和幅值计达到十进制10-16―10-17的精度，比国外常规方法提高精度100万倍，具有重大国际影响力。

四、超低频信号快速测量技术，达到国际领先水平。

五、倒熵谱分析方法。具有倒熵富、倒富熵、倒熵熵等三种倒谱，达到倒谱分析的国际领先水平。

六、FFT/DFT分析方法，是目前频谱细化主要方法之一。

七、振动全息AVD“一入三出”实时测试分析创新技术。原创提出了全程微积分方法，实现AVD“一入三出”振动全息实时动态连续测量，达到国际领先。

八、自动化智能模态分析方法。一般人员通过简单操作即可获得专家级的模态分析结果。

九、24位“双核”变幅基A/D高精度超量程160dB数采仪技术。达到国内首创，国际领先。

十、突破传递函数的测试及实时控制和反演关键技术，为提高仪器测量精度和范围开辟新途径。此技术是一项世界难题。可极大扩展仪器的频率测试范围，提高测试精度，极具国际竞争力。

不断取得创新成果的应怀樵，俨然让他具备了开拓创新的魄力，更关键的是也让他懂得了一个科研工作者的社会价值和使命。科学技术是第一生产力，但科技的发展不能是盲目的，必须瞄准现实需求。只有这样，科研成果才能完成与产业的顺利对接，也才能真正完成社会生产力的转化。

科技与产业完美融合，这是科学研究的起点也是终极目标。循着这样的思路，应怀樵的科研之路多了更多的社会思考。在应怀樵眼里，诺贝尔不仅是一位杰出的科学家，还是一位成功的产业者，科技只有和社会发生紧密联系，才是有价值的。为此，应怀樵虽遭遇3次中风、4次心梗、7次与死神擦肩而过的生命危机，依然没有停止探索与奋进的脚步。开始积极思考中国虚拟仪器的产业化之路，树立起“让INV系统走进每一个实验室，让DASP软件运行在每个实验台上”的崭新目标。

诺贝尔在每个科技学者心中，都是一种梦想，而在应怀樵心中，这种梦想时刻激励着他。为此目标，他在建所之初就提出“勤奋、创新、坚持、自强”的八字座右铭和完全自由的判断与讨论的“玻尔所”精神和“六要三不要”的处事准则等基础上，发展成为涵盖精神追求、道德情操的336字法则及幸福六大原则的企业文化，加强东方所的文化凝聚力与执行力。并以此为纽带，不断加强人才队伍建设。一方面加强与全国重点高校合作，为国家培养出大批专业急需人才，以及行业高端人才，东方所的研究团队也扩大到80余人，拥有博士生、硕士生数十名，成为虚拟仪器领域一支重要力量。同时他还成功组织和主持了二十五届全国振动与噪声高技术学术会议，1997年至今，主编《现代振动与噪声技术》十卷，及十多部专著、《倒熵谱研究》等160多篇论文报告。同时，适应产业化发展需要，不断加强研发与市场开发队伍建设，适时将一些科研人员转型成为技术支持，直接面向销售服务，推动销售队伍建设和提升，积极推动产品市场化。

功夫不负有心人，诺贝尔情怀的激励也正一点点地转化成实实在在的社会效益。截至目前，产品累计销往2000多家用户，经济效益超过2亿元，打破了此类仪器长期依赖进口的局面，为国家节省外汇约数亿美元。目前，已广泛用于国防军工、航天航空等许多部门，参与完成上百项国家重大工程项目测试。若在国内全面推广，其经济价值按我国2007年仪器产值估算，按软件取代硬件30%到一半计算，将产生600多亿到1000多亿元/年的巨大价值。为促进技术变革和推动新兴产业形成，造福国计民生发挥重大作用。

随着产业的发展，应怀樵创新成果的科技价值愈加凸显。科技无止境，对于科研探索，应怀樵从来都不是一个知足者，面对激烈的国际竞争与广阔的国际市场，应怀樵认为中国虚拟仪器产业化之路任重道远，“达到世界普及”，这是一个目标，更是一种信念。以领先的科技与执着的信念支撑，应怀樵和他的虚拟仪器产业化之路必将迎来胜利曙光。而作为科学家，应怀樵瞄准国际前沿的战略思考从未停止，随着“云计算”和“物联网”时代的到来，他又在国内外率先提出“云智慧仪器实验室”与“云智慧科技时代、软件制造一切、定义一切、重构未来”的构想，提议国家尽快开展相关研究。并且，在此基础上，还可以建立起云智慧医疗中心和云智慧教育中心、云智慧安全中心、云智慧交通中心等等，为我国抢占高科技的制高点，推动科学仪器与科学实验发展，集聚高智慧、推广高新技术，达到世界领先水平，制定出科学合理的研究计划和战略步骤。

结语：

伟大的科学家从来不是单纯的理论创新者，他们对科技价值的执著追求、对创新成果的探索完善，除了激发着青年科技者的美好梦想，更关键的是，他们对待科技的观念和行为方式，也在潜移默化地影响着一个时代的科技观，为科技发展注入新的内涵。

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关键词：激光照明；硬件设计；软件设计

中图分类号：TN24 文献标识码：A 文章编号：1009-3044（2013）18-4331-03

近年来激光技术的不断发展及广泛应用，推动了其它行业产品的发展。例如：卫星激光通信、大气检测、医学成像、材料加工、跟踪侦查、微光夜视和图像处理等。该文主要介绍激光照明技术在成像中的应用。

热成像系统在遇到强光、微光或者无光的情况下，系统成像不清晰，只能看到物体的轮廓，甚至看不到图像，而且很容易受到温度等外界环境的影响。而激光可以穿透树叶、大雾、暴风、雷电、玻璃等介质，所以它能应用于全天候的成像，并且效果比传统的成像效果好。激光照明成像应用范围很广，比如安防、侦查、监控、航天航空、制导引信等领域。因此，研究激光照明技术具有重要的意义和实用价值。

1 系统的工作原理

半导体激光发光是基于电光效应，通过电子空穴对复合而产生激光的。在加电压时，电子空穴对的反转使得粒子数反转分布，从而激光高能级的部分粒子自发跃迁到低能级，产生光子，产生的光子一部分发射出去，而另一部分被反射回激光介质，诱发新的光子，产生新的辐射，进行循环正反馈的过程，当光腔内的光子达到稳定状态时，产生稳定的激光输出。

[n光子数光子态数=W21A21] （1）

其中光子简并度[n] >1，定义为一个光子态中平均光子数；[W21]受激跃迁概率，[A21]为自发跃迁概率。必须使得[n]>1，才能产生粒子数反转、光子数增多，进而使系统发出稳定的光，给系统进行照明。

系统是通过滤光把不需要波段的光滤掉，避免对成像造成干扰，从而使激光单位面积内的光能量要大于相应太阳光光谱段的能量才能清晰成像。

2 激光照明系统的软硬件设计

激光照明系统要保证在微光夜视或天气恶劣的情况下能清晰成像，就必须保证照明系统的质量。因此，系统可以根据被测目标物体的大小、远近进行光斑大小、焦距及其光强度的调制。激光脉冲越窄，能量越集中，照射的距离越远，激光光斑的均匀性对系统性能的影响也很大。因此，系统整体设计时，应考虑到焦距的调整、脉冲宽度的调整、激光强度的调整。系统主要分为以下几个部分：I.供电电源部分，主要包括AC-DC和DC-DC的变换模块。II.激光信号调制部分，包括FPGA，DDS输出信号的V＼A转换，驱动芯片和激光器。 III.温度控制部分，激光器发光工作过程中可能会产生过高热量，因此，要对整个系统的温度进行控制。系统硬件设计框架图如图1。

系统的工作原理：

在供电电路正常稳定工作的情况下，系统通过串口输入调制激光的光强、激光光斑的大小，激光的焦距等，并根据串口写入的数据要求，FPGA输出所需的DDS调制信号，调制信号输出后，经过V＼A转换，放大之后，驱动激光器发光。由于光纤具有方向性灵活的特点，使激光器发出激光耦合到光纤中传输，通过物镜输出给目标物体照明。激光发光过程中发热，使得整个照明系统发热而不能正常工作，因此，需要通过散热片和风扇共同工作进行散热。

2.1 各模块功能描述及其设计

2.1.1 电源模块

电源是整个系统的心脏，它的性能好坏决定着整个系统的好坏，系统要求供电系统纹波小，能够使系统长时间工作而不发生故障。在本文中，照明系统的供电是通过电源进行电压变换、滤波之后输入给系统供电。整个系统中，有些模块是需要12V供电的，有些模块是需要5DC供电的。因此，需要12DC的模块供电是通过AC-DC变换转换为12DC而成，而需要5DC的模块供电是通过DC-DC变换转换为5DC而成。系统采用电网单相供电，经过变压器把电压降低，再经过桥式整流电路后，由LM7812的输出端输出12DC。 LM2596降压电源管理单片集成电路将12DC转换输出为5DC的直流电压，且此芯片具有很好的线性和负载调节特性，可以固定输出3.3DC、5DC、12DC的电压。

2.1.2 信号产生模块

系统的核心部分是激光器的驱动控制部分。最常见的用法是将DDS和计算机技术结合在一起，这是一种很有前景的频率合成技术。和传统的频率合成技术相比，它具有电路简单、设备体积小、成本低的优点。 DDS 技术的应用范围很广，例如接收机本振、信号发生器、通信系统、雷达系统等。数字频率合成器作为一种信号产生装置，它可以根据用户的要求产生相应的波形，具有重复性好、实时性强等优点。因此，可以利用它的信号发生功能，产生驱动激光器的信号源，对信号源进行放大、滤波等处理，继而驱动激光器发光。

DDS调制方法是通过控制DDS信号产生的芯片和存储器的共同协作产生我们所需要的信号波形。该文的目的是设计开发出一个能产生正弦波波形的信号源，直接数字频率合成技术是研制该系统的关键技术。但是由于集成电路的飞速发展，为了进一步缩小体积和节约成本，我们可以通过使用FPGA的资源产生与DDS同样的信号，用驱动放大芯片放大对FPGA输出的信号后驱动激光器发出激光。

FPGA不仅要产生DDS波形信号，也要产生温控芯片和激光参数的控制信号，从而使系统在FPGA的控制下正常运行。该文采用cyclone II系列的FPGA芯片，FPGA通过串口与电脑相连来传输数据，调节激光器的光强、光斑大小、功率、脉宽，信号输出后通过驱动芯片和模拟电路驱动激光器发光。这样虽不如直接用按键的方式调节方便，但是节约了系统的成本和体积。

2.1.3 温度控制模块

由于激光发热，需要将系统温度控制在一定的范围之内，此系统选用LM56作为系统的温控模块。系统通过控制LM56输出端，使输出端的信号控制电源的继电器线圈的通断，从而控制继电器常开触点的通断，以此来控制风扇的运行，使系统工作在所要求的温度范围内。

2.1.4 激光器

系统选用中心波长为808nm半导体激光器，通过系统的设计，设计输出激光器的参数如下：工作中心波长808.0nm，脉冲峰值功率为10w，脉冲宽度为10ns，重复频率为10KHz。

2.2 系统的软件设计

系统通过verilog HDL硬件描述语言进行软件设计。系统软件模块主要分为DDS信号产生模块和温度控制模块。从理论上说，只要满足奈奎斯特定律，系统便可以产生我们需要的任意波形。系统LM56里面的温度传感器检测到温度超过我们所设定的值之后，便启动风扇对系统散热处理，如果工作在正常温度范围内，就不做处理。

其软件设计流程图如图2。

3 测试结果

实验环境：第一组是在漆黑的夜晚，激光强度约为0.5J/m2，中心波长为808nm，成像系统与目标距离为100m；第二组是在强日照的中午，激光强度约为0.5J/m2，中心波长为808nm的激光器，成像系统与目标距离为100m。

在能见度低的夜晚环境条件下，为有激光照明成像图如图3，没有激光照明时成像图如图4；强日照的中午环境条件下，有激光照明成像图如图5，没有激光照明成像图如图6。

4 结论

实验结果表明，有激光照明情况下，拍摄的图像更清晰。由于激光光斑太小、均匀性不好以及大气后向散射对系统的影响，成像效果不理想。因此，我们还需改进系统，进一步提高成像质量。采用距离选通的办法可以有效避免大气散射对系统的影响，提高系统的性噪比，进而提高成像质量。

参考文献：

[1] 徐效文.应用激光主动成像探测小暗目标的技术研究[D].长春：中国科学院长春光学精密机械物理研究所博士学位论文，2004.

[2] 梅遂生，王戎瑞.光电子技术[M].北京：国防工业出版社，2008.

[3] 罗泉，刘芝，刘桂英.基于FPGA的DDS信号源设计[J].广西师范学院学报：自然科学版，2009，26（2）：41-43.