电磁辐射的基本原理范文

导语：如何才能写好一篇电磁辐射的基本原理，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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关键词：矿井煤岩破裂；探测技术

1 引言

煤矿采矿活动造成地下岩体应力的重新分布和岩体的破裂损伤，伴随着采动的影响，将会诱发矿山煤岩体的震动破坏（即矿震或冲击）。煤矿煤岩动力灾害的发生往往与人工开挖过程具有特定的联系，例如：采动损伤造成煤岩体内部积聚的大量能量瞬间释放，将会导致冲击矿压；采动损伤极大地改变围岩的渗透性，将会导致顶板、断层带或底板突水事故；采动损伤造成煤岩体的卸压以及松散，将会导致煤与瓦斯涌出（突出），甚至发生瓦斯爆炸灾害，这些灾害事故随着开采深度增加日益严重。煤矿采场围岩空间破裂形态与应力场的关系，是预测和控制冲击地压、矿井突水、煤与瓦斯突出以及顶板整体冒落等矿井灾害的基础。因此，探究煤岩破裂的机理和煤岩破裂的探测技术十分重要。

2 煤岩破裂及其动力灾害发生原理

裂纹的扩展开始是零星和随机的，随着应力变形的增加，裂纹不断扩展和连通，而且逐渐集中在某一局部范围；当应力达到煤岩体峰值强度以后的阶段，煤岩体的破坏方式为剪切滑移，而且破坏集中在局部区域；针对冲击矿压与突出的发生需要满足能量条件、刚度条件和冲击倾向性条件。煤矿中，煤层、底板、顶板构成一个平衡系统。其中顶底板的强度均比煤层的大，而且煤体是开采的对象，故在压力作用下，煤体极易遭到破坏，如果是稳定破坏，则表现为煤柱的变形、巷道的压缩等，如果是非稳定破坏，则表现为冲击矿压或突出（即煤层冲击）。

3 煤岩破裂探测技术的分析

煤岩灾害动力现象的发生过程，或者结构材料的失稳破坏，实际上是一种能量释放的物理或化学过程，通过检测声波、声发射，电磁辐射、地电或温度变化规律，就可以对其变形破裂过程和特点进行分析与预测。

3.1 煤岩破裂的声波探测。采用声波技术来评价开采引发的采矿动力危险（冲击地压、煤和瓦斯突出），其基本原理是冲击矿压等采矿动力危险是岩体中的应力造成的，与岩体的物理力学特性有关，而岩体中的应力分布状态与岩体的物理力学参数和声波的分布有关。声波测量的基本参数是不同类型的地震波的传播速度，以及在阻尼系数的影响下，振幅和能量的变化。

上述声波的参数，特别是地震波的传播速度与岩体中的应力应变状态有很大的关系。岩体中重要的矿山压力参数为裂隙率。岩体的破坏过程伴随着裂隙区域的变化，对应声波参数的变化及范围的变化，那么就可以通过测量波速来辨别。

3.2 煤岩破裂的声发射探测。岩石在荷载作用下发生破坏，主要与裂纹的产生、扩展及断裂过程有关。裂纹扩展，造成应力弛豫，贮存的部分能量以弹性波的形式突然释放出来，产生声发射（Aeoustlc Emis-sion）。岩石的每一个声发射信号都反映岩石内部缺陷性质的丰富信息，对这些信息加以处理分析和研究，可以推断岩石内部的形态变化。

岩石声发射研究的目的是确定岩体中的应力状态以及预测采掘面及周围岩体突然、猛烈的破坏。如冲击矿压、煤和瓦斯突出、垮落等。

声发射法是以脉冲形式记录弱的、低能量的地音现象。其主要特征是频率从几十到至少2000Hz或更高，能量低于100J，下限不定，振动范围从几米到大约200m，甚至更多。

采矿声发射方法主要用来确定在掘进的巷道或正在回采的工作面的冲击矿压危险，采用的方法主要有站式连续监测和便携式流动地音监测。用来监测和评价局部震动的危险状态及随时间的变化情况。主要记录声放射频度（脉冲数量）、一定时间脉冲能量的总和、采矿地质条件及采矿活动等，

3.3 煤岩破裂的电磁辐射探测。煤岩体裂纹扩展时，处于裂纹尖端表面区域中在应力诱导极化作用下积聚大量正负电荷，裂纹尖端表面区域的扩展运动、电荷的迁移过程以及破坏停止后正负电荷的快速中和过程均会伴随电磁辐射效应。煤岩剪切摩擦过程微观上是破坏过程，同样也会伴随电磁辐射效应。因此，承载煤岩在微观上非均匀应力作用下的变形及破裂过程必然伴随着电磁辐射效应。煤体中应力越高，变形破裂过程越强烈，电磁辐射信号越强，其主频带也越高。

地层中的煤岩体未受采掘影响时，基本处于准平衡状态。当掘进或回采空间形成后，周围煤岩体失去应力平衡，处于不稳定状态，发生变形或破裂，以向新的应力平衡状态过渡，即发生变形或破裂，从而产生电磁辐射。即使当采掘空间或巷道周围煤岩体处于基本稳定状态时，由于煤岩体仍然承受着上覆岩层的应力作用，此时工作面煤体处于流变状态，同样会产生电磁辐射。

煤体受载破裂时，其声发射信号的频谱不是一成不变的，而是随载荷及变形破裂过程而发生变化，基本上是随着载荷的增大及变形破裂过程的增强，声发射信号增强，主频带增高。因此，可将声发射技术应用于预测预报煤岩动力灾害、研究煤岩体等材料的破裂过程。

3.4 煤岩破裂的地电探测。采矿电法是利用岩石电特性的变化来解决顶板、地质及采场技术的问题。

其探测方法有电阻法和雷达法两种。在电阻法中，主要是测量岩体的电阻及其随时间变化的规律，测量电阻可以获得采矿影响下岩体结构及变化信息。雷达法是属于电磁波传播的方法之一，其物理基础是利用电磁波传播和阻尼与岩体结构和性能之间的关系，这种波的传播就像地震波的传播一样。电磁波正传播途中遇到电介质不同的边界会反射回来，形成反射波。根据反射波传回的时间和速度可对边界定位，从而可以探测煤岩体的破裂及裂隙等。

3.5 煤岩破坏的红外温度探测。红外遥感对物质的温度十分敏感，在军事和国民经济的诸多部门得到了广泛的应用，取得了巨大的效果。红外遥感目前探测的物理量主要是物质的红外辐射温度。

煤柱承载直到屈服破坏是一个动力过程；煤爆、煤岩与瓦斯的突出也是一个动力过程；煤层顶板运动破坏也是一个动力过程，它们在地应力和采动应力的共同作用于产生移动变形，并会引起煤岩内部结构的物理化学变化，其中必然包括能量的转移和电子的跃迁。那么，作为电磁辐射之―的热红外辐射温度的特征变化必然反应上述物理化学过程，并提供一些前兆信息。

4 结束语

总之，目前应用较为广泛的煤岩破裂探测方法有声波法、声发射法和电磁辐射法，这些测试方法不受人工和工作面煤岩体分布均匀及稳定的影响，预测准确率高，成本低，不需打钻，对生产影响小，预测费用大幅度降低。其中电磁辐射法真正实现了非接触预测，而且这些方法能够连续监测采掘工作面的煤岩体活动，但是由于使用的探头需要和煤岩体耦合，这给探测带来了误差。地电法中的雷达（地质雷达）法也有一定的应用，但是地下岩层包含黏土、水和盐类物质的这些特性，显著减小了雷达的穿透能力，因而有待于进一步的改进。 近年来，红外温度探测法虽然有了很大的发展，但是辐射衰减以及其他辐射源的干扰仍然是面临的新问题，还需要进一步的探索。

参考文献：

[1]孙玉成，煤岩破裂产生的冲击破坏及其探测技术，《煤炭科技》杂志，2009、11

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关键词：防辐射服装；应用现状；电磁波；防辐射材料

中图分类号：J523.5 文献标识码：A 文章编号：1009-2374（2009）01-0014-02

随着经济和物质文化生活水平的提高，琳琅满目的家电产品和手机成为我们生活中必不可少的一部分，在这些大小家电的使用过程中，看不到、摸不着又令人防不胜防的“电磁辐射”成为人们生存环境中新的威胁，被称为“电磁污染”。这类污染对不同的人群产生着不同的危害，儿童和孕妇更是对“电磁污染”敏感人群。常期处于电磁污染中的儿童，会造成小儿智障、抵抗力差、视力下降、造血功能障碍甚至癌症的发病率提高；常期遭受电磁辐射的孕妇，容易产生胎儿畸形、先天性疾病或死胎。所以，防辐射越来越为世人重视。

一、防辐射服装的研究和应用现状

（一）国外研究现状

英国、日本、加拿大、瑞典、美国、德国、法国、韩国等发达国家从上世纪20年代、40年代就开始进行特种防护服装与织物的研究。60年代国际上制定出电磁辐射防护标准后，电磁辐射屏蔽材料随之出现。最早的防护材料是金属丝和服饰混编织物，其后出现了金属纤维混纺织物、电镀织物、化学镀织物等。以上材料均以反射为主，存在环境二次污染，且不适于穿着。到了80年代，美国北美航空公司研制成功为保护生物力量防止雷达探测被发现的防护衣和头盔，这种防护衣与头盔系由微波吸收材料制作。日本等国研究开发了用不锈钢软化纤维与植物纤维混纺织成的屏蔽织物，制成屏蔽服装用在微波防护上，比如雷达防护服等。80年代后期到90年代初期，英国、法国、德国、瑞典、美国、台湾等国家和地区，为防止家用电器的辐射危害，诸如微波炉、电磁炉、电脑、电热毯、吸尘器等对人体特别是孕妇与少年儿童的影响，掀起了主妇穿屏蔽围裙、屏蔽大褂以及青少年穿屏蔽马甲、屏蔽西服的热潮。从此防电磁辐射屏蔽服装走进家庭，成为民用服装。90年代，日本、韩国又开始了导电纤维的开发工作。到了90年代中期，日本率先研制成功金属化纤维在普通织物纤维基础上进行硫化铜处理，使其具有抗静电、杀菌作用。日本已用此种纤维织物制作高档衬衣上市，售价高达每件4000元人民币，推广困难。世界上许多国家已经瞄准了抗静电、防电磁辐射、杀菌等功能特种防护服装民用化市场，正在组织力量进行深入研究。

（二）国内研究现状

在我国，北京劳动保护科学研究所于上世纪60年代开始研究电磁辐射防护服，70年代正式生产铜丝与柞蚕丝混纺布制成的屏蔽服。70～80年代该所研制成功并生产了微波吸收防护物的研究，研制成功不锈钢软化纤维织物与服装、特殊工艺镀膜屏蔽织物与服装，并开始装备从事雷达、微波加热、微波理疗、卫星地面站、微波通讯等系统操作的人员，受到普遍欢迎。

二、国内市场常见防辐射材料

（一）多离子电磁屏材料

多离子织物是当今国际最先进的第六代屏蔽电磁辐射材料，是目前屏蔽低、中频段电磁辐射最先进的民用防护材料。多离子织物经精纺加工，具有柔软舒适、色泽均匀、除臭抗菌性强、耐洗、耐磨、耐气候、使用寿命长等优点，由其制作的防护服与仅具有可靠的安全防护性，同时具有优良的服用性。

多离子织物采用目前国际最先进的物理和化学工艺对纤维进行离子化处理。该产品以吸收为主，将有害的电磁辐射能量通过织物自身的特殊功能转变成热能散发掉，从而避免了环境二次污染，净化了空气。由于织物中含有大量金属阳离子，可起到杀菌除臭作用，对皮肤无刺激，有助人体表皮微循环；同时具有防静电、防X射线及紫外线等功能。

目前投入产业化的主要有以生产服装闻名的红豆集团与科研单位联手开发的高科技产品――多离子电磁屏蔽夹克衫该产品面料经上海测试中心检测，电磁辐射屏蔽衰减值达到99.4%，可有效防止因使用手机、电脑、复印机、电视机、微波炉等电子产品产生的电磁波对人体的危害。该产品可广泛用于劳动保障部规定的59个需要作电磁防护行业的工种，还可运用于军队的保密、伪装等领域。上海利昂高科技有限公司也有类似产品推向市场。

（二）金属丝与纤维混合物

金属纤维织物，利用服装内金属纤维构成的环路产生感生电流，由感生电流产生反向电磁场进行屏蔽，主要是反射电磁波为主。采用金属纤维与纯棉纤维混纺工艺，也就是把金属丝抽成纤维状，在面料内部形成网状结构。当前市面上的金属纤维织物，主要是由铜、镍、铝、不锈钢或其它合金，甚至金或银纤维，所用的金属纤维直径一般是4～8微米之间的中强型。

天津工业大学（原天津纺织工学院）研制成功利用金属丝不经化学整理而具有多种功能的妇女用乳罩支撑材料，这种材料融抗静电、抗菌、防微波辐射为一体。其静电效果经国家棉纺织品质量监督检验中心检测，织物的电荷密度为1.6μC/cm2，最大值为2.32μC/cm2，其效果远远优于日本静电指南中最高值Q7μC/cm2的规定，达到国际先进水平。抗菌性：对大肠菌群、金黄色葡萄球菌、溶血性链球菌、绿脓杆菌、伤寒杆菌等细菌具有很好的抗菌性，抑菌率在96%以上。

（三）HTCU特种纤维材料

HTCU特种纤维材料由上海华天电磁波防护材料有限公司研制生产。HTCU特种纤维通过特种处理后，在纤维表层、中层和局部深层形成一种金属成膜薄层的有机导电型纤维。HTCU具有以下主要功能：

1．优良的电磁辐射屏蔽功能：有效地吸收电磁波，消除电磁波辐射的伤害。

2．良好的抗静电功能：在正负电荷带电物体与HTCU织物接近时，会产生相反电荷将静电消除。

3．抑菌抗臭功能：对金黄色葡萄球菌、肺炎杆菌、大肠杆菌及绿脓杆菌有抑制和防扩散作用；对氨水、三甲氨、硫化氨、甲硫醇等恶臭有消除作用。

4．特殊用途的防护和标识物：精密设备、军事设备等防护材料；搜索识别目标等。

（四）化学镀金属织物

采用化学镀法制备具有电磁屏蔽性能的聚酯类化纤织物[1]。化学镀作为一种优良的表面金属化处理技术，已应用在织物功能整理领域。[2]

（五）金属化合物与纤维混合物

众所周知，金属化织物屏蔽电磁波，其作用是将电磁波过滤、吸附或反射使之减弱此外，金属化织物还具有其他功能，如抗静电、紫外线屏蔽和抗菌防臭等，因此，织物金属化技术实为一种多功能工艺。

金属化织物中最典型的产品是由金属纤维或纱线织成的织物，这种产品确切地应称谓金属网，用于防昆虫、特殊滤层，传送网、防射频和电磁波，以及导电织物等如用铅纤维织成的织物，可作隔音及防X射线的围裙等防护织物其次，由不锈钢等金属纤维与其他纤维混纺织成的织物，这类产品有良好的导电性和屏蔽性，用于高净室空气过滤材料和计算机的遮盖材料等。

三、结语

通过以上分析可知，随着人们生活水平的日益提高，健康越来越成为们关注的话题。随着防辐射材料的不断发展，不断研究并推出服用性、防辐射性能具佳的防辐射服装已成为必然。

参考文献

[1]杜宁，等．化学镀法制备电磁屏蔽聚酯织物的研究[J]．北京化工大学学报：自然科学版，2007，3（3）．

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关键词：天线；电波传播；实验教学；多媒体；教改实践

中图分类号：G632.0 文献标志码：A 文章编号：1674-9324（2012）05-0024-03

引言：

《天线与电波传播》课程是通信工程专业的一门必修课程，也是电磁场理论的后续专业基础课。在该课程的教学过程中，笔者发现学生的学习兴趣普遍不高，对基础理论的推导有畏难情绪，无法正确把握该课程在无线通信中的重要地位。笔者尝试开展天线测量实验，利用多媒体动画三维显示的方法来激发学生的学习兴趣，提高了学生对天线和电波传播知识的认知能力，取得了较好的教学效果。现就该课程的基本情况和所做的教改实践加以介绍。

1 天线与电波传播课程特点

该课程围绕天线与电波传播两大内容展开，在无线通信系统中分别起到发射/接收和传播的作用。该课程的先修课程为电磁场与波，需要学生预先具备电场、磁场、电磁辐射的基础理论知识。与电磁场与波课程相比，该课程注重理论与实践相结合。在天线基础理论和电波传播基本分析方法的基础上，该课程讲授各种主要类型的线天线、面天线和各种电波传播方式。在此基础上，讲授“地面移动通信中接收场强的预测”这一实际应用问题。

本课程的内容包括多种类型的天线形式及其辐射特性分析方法，内容比较广泛，理论性较强。该课程要求学生能够熟练运用电磁辐射传播理论和矢量代数运算方法解决天线辐射和电波传播中的具体问题。

2 实验教学实践

为改善教学效果，笔者尝试运用天线测量实验和多媒体动画演示等方法激发学生的学习兴趣，将天线辐射特性分析的基本概念融合到具体的测量实验中，同时利用多媒体的三维动态显示手段，加深学生对天线辐射特性和电波传播基础知识的理解。

2.1天线测量实验教学

笔者所在学院建立了“电磁场与波和天线原理”实验室，实验室配备了场强仪、矢量网络分析仪、八木天线、振子天线、对数周期天线、RFID天线等仪器设备。笔者运用这些设备开展了天线辐射特性的测量、天线输入阻抗和驻波比的测量等实验项目。

在天线辐射特性测量实验中，学生将八木天线固定在三脚架上，输出端连接场强仪，通过转动八木天线来测量周围空间的电磁波信号，读取场强仪上的场强值，通过换算再绘制八木天线的方向图。在该实验的进行过程中，首先让学生建立起复杂电磁环境的概念。随着现代通信技术的飞速发展，各种类型的通信设备研制并投入使用，使得各种制式、各个频段的电磁波信号在空间辐射传播，构成了空间的复杂电磁环境，自由空间中存在着多种多样的电磁信号。其次，加深学生对频段这一概念的理解。待测信号为移动电视信号，需要将场强仪上的频率值调谐到移动电视信号的频率上才能正确接收并读取数据。有的实验小组就自主地将实验设备移至空旷的区域，获得了较好的实验结果。此外，在进行该实验的过程中，笔者强调了极化、E面方向图、阻抗匹配的基本概念，使学生将理论知识与实验操作相结合，加深了对电磁波辐射传播基本概念的理解。

在天线输入阻抗和驻波比测量实验中，笔者首先简要讲解了矢量网络分析仪的基本原理，介绍了微波网络的基础知识，引导学生将天线视为一个单端口器件。该单端口器件与外部电路构成发射（接收）模块，与传输媒质（空气）共同构成无线通信的信号链路。然后结合实际操作讲解了矢量网络分析仪的校准方法，并指导学生动手对多种类型的天线进行测量。在测量的过程中，学生发现如果将测试频率设置为默认的300kHz-3GHz频率范围，则测量结果（输入阻抗、驻波比）在整个频率范围变化很大。此时，笔者引导学生与课堂教学中的理论知识相对应。课堂教学中，通过理论推导获得了对称振子的输入阻抗表达式。该表达式是关于振子长度、半径、波数和工作波长的函数。在不同的工作频率上，输入阻抗的值是不同的。此处学生通过实测结果加深了这一概念，引导学生深入理解天线工作频率的意义。在测量过程中，有的学生直接用手握住天线的辐射端，造成测试数据不稳。笔者及时加以指导，结合课堂教学中的天线近/远场概念和天线辐射的基本原理引导学生思考这一现象的原因。

在实验教学环节，学生表现出了浓厚的学习兴趣和强烈的求知欲。在做实验的过程中，笔者不断加以引导，使其将理论知识与实践结果相联系，深化学生对基础理论的理解，取得了很好的教学效果。

2.2多媒体辅助教学

《天线与电波传播》课程以电磁信号的有效辐射接收和传播为主线，重点研究了典型天线的辐射特性和传播媒介对电波传播特性的影响。在课程教学过程中，学生们通常对电磁波极化、天线的E/H面方向图、天线阵方向图与阵元间距和相位差之间的关系等概念和内涵难以理解和掌握。而教材中关于这些概念的讲解图示又局限在纸面的二维静态显示，加大了学生的理解难度。笔者充分利用多媒体教学手段，直观展示了电磁波的辐射传播过程，帮助学生们加深对这些物理概念本质的理解和把握。

首先，运用Matlab编程软件编辑了三维空间中左旋椭圆极化波在传播过程中电场强度方向与传播方向的相对位置关系，直观显示了电场强度矢量端点的椭圆运动轨迹，同时提示学生们注意电场强度方向和传播方向的相互垂直特性。在此基础上，引导学生自主思考右旋椭圆极化波和线极化波的电场强度矢量端点的运动轨迹。通过多媒体动画演示的方式，形象直观地描述了椭圆（圆，线）极化波的基本形态。通过课后作业和课堂提问，发现学生能够正确理解并掌握电磁波极化这一物理概念。

其次，运用Matlab的三维可视化技术显示了振子天线的立体三维方向图。在课堂教学过程中，运用鼠标拖动实现该方向图的旋转，使得学生能够从三维空间的各方向观察到该方向图的形状。在此基础上，演示了两个相互正交的平面切割该立体方向图，获得E面和H面方向图。电场强度矢量所在并包含最大辐射方向的平面为E面，磁场强度矢量所在并包含最大辐射方向的平面为H面。这种教学方式下，学生较易理解E面/H面方向图的基本概念。

然后，编程实现了不同阵元间距和相位差情况下线阵方向图的变化情况。随着相位差由负到正变化，整个线阵的最大辐射方向也随之从一端扫描到另一端。通过演示这个动画，使得学生理解了相位控制波束形成的基本概念，这也正是相控阵的基本原理。通过交互式输入线阵的间距、相位差等参数，实时直观地显示了线阵方向图的形状，学生可以直观观察出主瓣方向、旁瓣个数、主瓣宽度随线阵参数的变化情况，将教材中数页的实例分析用交互式动画的方式直观地演示了出来。

通过运用交互式多媒体的教学方式，实时直观地显示了电磁信号辐射和传播的空间特征，加深了学生对电磁波空间参数的理解。学生普遍反映对这种教学方式更易接受，教学效果较好。

3 结束语

在《天线与电波传播》的教学过程中，通过天线测量的实验教学并充分利用多媒体教学手段和方法，笔者较好地激发起了学生的学习兴趣，引导学生去独立思考天线和电波传播的相关知识，强化了课堂教学的基础理论知识，取得了较好的教学效果。

参考文献：

[1]宋铮，张建华，黄冶.天线与电波传播[M].西安电子科技大学出版社，2003.

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1渊源与发展

《周易》是中国经典文化的“原体”有“群经之首”之称,她通过卦的形象变化来寻求自然、人化的规律。生动的反映了中国古代朴素而丰富的辨证法思想,极大地深化了中华民族的理论思维。中医学的理论体系是通过进取诸身、远察诸物、取类比象的方法而建构的，这正是《周易》所创,所以说医源于易。明代张介宾的“医易同源”论曰:“易者易也,具阴阳动静之妙；医者意也,合阴阳消长之机。虽阴阳已备于中医学#而变化莫大于《周易》。故曰天人一理者，―此阴阳也；医易同源者，同此变化也。岂非医易相通,理无二致，可以医而不知易乎？”医易同源，不仅是指在世界观、方法论上的一致，更重要的是指理论形态的合一。

中医发源于先秦，其理论体系形成于战国至秦汉,经历了三次发展，第一次出现于战国到秦汉时期，此期《黄帝内经》的产生标志着以整体观念为基本特征的中国医学理论体系初步形成。该书基于秦汉以前的天文、历法、气象、数学、生物、地理等学科的重要成果，在气一元论、阴阳五行学说指导下，总结春秋战国以前的医疗成就和治疗经验,确定了中医学的理论原则，成为中医学发展的基础和理论源泉。《黄帝内经》与确立辨证论治原则的《伤寒杂病论》、系统总结药物学的《神衣本草经》以及《难经》和《黄帝内经》被历代一家奉为四大经典，确立了中医学独特的理论体系。第二次为唐、宋、金、元时期，此期各种专科和综合性论著层出叠见，金元四大家学术思想各具特色，各有创见，均从不同角度丰富和发展了中医学。第三次为明清时期，吴又可提出治疗传染病的学术见解，创立了温病学说，与伤寒学说相辅相成，成为中医治疗外感热病的两大学说。此期，李时珍《本草纲目》问世，而清代王清任的《医林改错》标志着古典形态中医学理论体系的成熟。

中医学以“气一元论”为指导思想，以藏象经络学说为核心，以阴阳五行学说为说理工具，说明人体的生理活动和疾病的病理变化;运用望、闻、问、切四诊手段，诊察病情；运用八纲、脏腑、经络、精气血津、卫气营血“六经”和“三焦”等多种辨证方法,根据病情表现，辨明疾病的症候,确定相应的治则治法,采用中药、针灸、推拿等多种治疗手段治疗疾病。在治疗疾病时，强调因人制宜、因地制宜和因时制宜。

西医源于古希腊文明，最早创造医学体系的是爱奥尼亚地区柯斯岛上的希波克拉底〔公元前460年左右），以他的名义流传下来的著作集成《希波克拉底文集》是有关西医的第一本著作。希波克拉底创建了体液理论，认为人身上有4种体液，即血液、黄胆汁、黑胆汁和黏液，这四种液体的流动维系着人的生命,它们相互调和、平衡，人就健康;如果平衡破坏,人就生病。希腊化时期，盖伦（公元130-200年)总结了希腊医学自希波克拉底以来的成就并基于大量的解剖实践和临床实践，创立了自成体系的医学理论。盖伦的医学理论在欧洲持续了一千多年直到文艺复兴。

文艺复兴迎来了西方科学技术的大发展，16-17世纪,维萨留斯通过人体解剖校正了盖伦的人体生理结构，出版了伟大的著作《人体结构》》标志着解剖学的诞生。哈维等则发现血液循环理论,将物理学、化学的概念引入生物医学中。显微镜的发明不但确立了“细胞”概念而且认识了微生物。18-19世纪，细胞学、实验生理学、遗传学、微生物学、免疫学等学科的建立标志着现代医学的诞生。巴斯德灭菌法的发明使手术死亡率降到15%，而疫苗的发明使传染病有效控制,标志着现代医学走向成熟。20世纪抗生素和化学药物的出现使现代医学完全进入了实际应用时代。50年代,DNA双螺旋结构的发现,奠定了70年代基因工程技术的诞生,使在分子水平上进行生命的探索、操作和创造成为可能。西医学发展达到了巅峰。

西医学把人简化为生物学客体,注重人的组织器官、细胞、分子属性,是通过解剖尸体，用实验做出生物学等指标来解释人体的生命现象和规律。把人的疾病与健康问题还原为生物的、物理的、化学的问题。认为疾病是由某些生物、化学、物理等致病因子,对人体某一部分的损害,或人体缺乏某些必需物质所致。因而一旦特定病因被查出来了,诊断便确立。治疗上，西医是依靠药物等治疗手段，针对致病因素进行对抗治疗，强调消除人的病。

量子中医学是中医理论现代化的科研成果，它是基于在科学、哲学层面的充分比较中医之气与量子的本质特性特征，提出“量子表征中医之气”的观点，在此基础上，利用量子理论、自组织理论、（耗散结构理论论)、特别是机体电磁辐射的相干性理论，揭示中医理论的阴阳、五行、藏象、经络、天人相应、药性等学说的科学内涵。拟用量子理论等现论转化中医理论，建立现代的中医诊察和实验研究体系。其基本思想是以整体观和辨证唯物论为哲学思想，以量子理论等现代学科为理论基础，基于机体电磁辐射场表征中医人体之“气”的观点，运用微观状态的电磁辐射光（量子）辐射、能量（热）等量子形式,研究阐述中医理论关于人的健康与疾病转化规律及其预防、诊断、治疗、康复和保健的科学。概括的讲，量子中医学就是在机体电磁辐射层面研究人体健康与疾病转化规律及其预防、诊断、治疗康复和保健的一门学科。当然，量子中医学目前还仅仅是个概念，形成一个完整学科还有很长的路要走，需要大量的理论和实验层面的支撑。但随着中医理论科学内涵的揭示，量子中医学的雏形已经形成。

2科学哲学观

中医学的哲学观同中国古代哲学观，为辨证、有机唯物主义，主要以取象思维为主。其方法论为思辨。中医药学是采用模型建构、整体认知、直觉观测、动态把握的方法来看问题。其特点为：①整体观，认为人体是一个有机的整体,构成人体的各个组成部分之间在结构上不可分割，在功能上相互协调、互为补充,在病理上相互影响。而且人体与自然界也是密不可分的，自然界的变化随时影响着人体生理病理转化,人类在能动的适应自然和改造自然的过程中维持着正常的生命活动。②功能性，中医学在认识解剖形体的基础上,特别重视人体的功能活动，常常从这一角度分析和认识人体的生命规律。③恒动性，中医学认为人体是一个不断发生着气的升降出入运动而维系着形气相互转化过程的机体,人的生理和病理过程是机体气的动态平衡和失衡的过程。

西医学的哲学观为机械唯物主义，以还原分析论为其方法论，其思维方式为逻辑思维，西医学是采用物质分析、数学定量、实验实证的方法来看问题^其特点为①将人体视为各个零部件的组合。主要从病灶局部出发，用微观的、分析物质结构的方法及实验手段，来研究和认识人体的病灶一一人的病。②注重结构忽视功能，以解剖学为基础，着重研究人体的形体器官和化学构成，认为人是一台机器,只有物理的关系，而没有情感的融通。缺乏对人的整体生命的考察。③注重人体生理、病理的静态、局部忽视其变化、动态及整体。

量子中医学的哲学观与中医学相同，为有机、辨证唯物主义,其思维方式则以逻辑思维为主，方法论以还原、综合并重。量子中医学是中医学理论框架下，利用量子理论等现论转化构建而形成的。其特点与中医学有诸多相同点,①整体观,量子的通讯联系性可以将具有电磁辐射的万物联系起来，具有整体观外，量子组成的电磁场在宇宙的空间中伸延且没有边界，表现为整体性；量子的纠缠性、非定域性、超距作用等特性，更深刻的刻画出量子的整体观的属性,②功能性,机体的量子是机体内非分子型的通讯信使，机体电磁辐射是生命现象基础特征，其形成的电磁辐射场具有高度相干性，与生命体系相互关联，是调节生命功能和生命状态的有效途径。③恒动性，电磁辐射都是恒动的、永无静止的。④量子可以通过基于光电效应的仪器，定量的测知机体辐射的量子的数目、频率及量子统计，从而分析生物体系（如：人）的状态。与中医气的可察性相比，量子的可测性更客观更缜密，这是量子中医学建立诊察和实验研究体系的基础。

3支撑学科

中医学的支撑学科是中国古代哲学，以中国古代哲学的阴阳学说、五行学说作为其思辨工具。这是目前唯一的不但以哲学作为其指导思想而且以哲学作为其说理工具的自然科学范畴的学科。造成了中医理论抽象化、概念模糊化、诊察方法主观化,缺乏现代科学的清晰性、严密性和可证性等基本特征,使中医的特色和优势没有得到充分的发挥和显现,而且难以理解和掌握。

西医学的支撑学科为16-19世纪发展起来的经典物理学、化学等近代科学体系，西医学以经典的物理学、化学的基本原理和技术为基础，建立了解剖学、生理学、病理学、药理学、病原生物学等为基础的医学理论体系和诊察及实验研究体系,形成了西医的生物医学模式。具备现代科学的清晰性、严密性和可证性等基本特征。

量子中医学的支撑学科是量子理论、自组织理论、机体电磁辐射的相干性理论以及电磁理论等现代科学体系。量子中医学是用量子理论等现代科学转化中医学的阴阳五行、气等哲学思辨工具形成的学科,是在机体电磁辐射层面上研究人体健康与疾病转化规律及其预防、诊断、治疗、康复和保健的，基于量子的强度、频率及量子统计等建立起诊察和实验研究体系的。

综上可见，中医学、西医学、量子中医学的支撑基础学科不同，决定了其研究层面不同，中医学是以人体之“气”这一抽象的物质概念为研究对象,西医学是以机体的器官、细胞、分子为其研究对象的，量子中医学是以机体的量子、（电磁辐射）为研究对象的。

4临床诊治

中医理论是基于“气一元论”思想建立起来的，认为气是世界的本原，整个宇宙都是由气构成的，人的生理、病理转变也是气的使然,气的阴阳平衡是衡量机体健康与否的标准尺度,气的状态是由医者通过望诊、闻诊、问诊、切诊等四诊之诊察方法收集的资料、症状和体征，通过分析、综合，利用八纲、脏腑、病因、病机等中医基础理论,辨清疾病的原因、性质、部位，以及邪正之间的关系，概括、判断为某种性质的证即气的状态。然后根据辨证的结果，确定相应的治疗方法如方剂、针灸、推拿等,这一过程中医称为辨证论治。

四诊诊断方法依据有三条:①司外揣内。意为通过观察、分析病人的外部表现,测知其体内的病理变化。②见微知著,通过观察局部的、微小的变化，测知整体的、全身的病变。人体是一个不可分割的有机整体,其任何一部分都与整体或其它部分密切联系，因而局部可反映整体的生理、病理信息。③以常达变，即以正常的状况为标准，通过对比发现太过或不及的异常变化。意为以健康人体的表现或状态去衡量病人，即可发现病人的异常之处及病变所在，从而为做出正确的诊断提供线索和依据。

中医主要应用源于天然的中药和以疏通经络为主的各种非药物治疗，用中医药理论对药物进行复方组合，对人体进行有重点的整体治疗。在大量长期的临床实践中，先者们根据不同的症候总结出大量的相应的药方，这是我国劳动人民在社会实践活动中的智慧结晶，有是证用是方是中医的重要医则。中医主要是通过调整机体的状态恢复患者的健康的，以治未病为主的,所以其治疗的范围有限。

西医在诊断疾病过程中，根据临床经验和理论知识,并借助于各种实验仪器设备及检查技术对疾病进行定性和定量分析。包括病因诊断、病理解剖诊断、病理生理诊断等方面。

西医主要应用化学药品和手术治疗，消除病原体的侵袭和弥补机体的代偿功能。随着技术的发展,西医治疗还有放射治疗，介入治疗,透析治疗，物理治疗等等。在治疗疾病的不同阶段,西医可能会采用一种治疗方法,或一种方法为主同时采用多种治疗方法。

西医学的治疗原理是针对病变的特异性病因、病理，运用药物的化学作用性质和方式,形成特异性地消除病因、纠正病理的治疗。治疗思想是针对病因、病理、病位以直接控制的逆施性对抗疗法。治疗手段的选择和设计是以能够特异地消除病因、纠正病理为标准，治疗活动就是运用这种手段去消除病因、纠正病理的过程。随着观测技术的进步，越来越向更低的微观层次深入，越来越趋向于在分子水平的层次上理解疾病和医学现象。

量子中医学是在传统中医的框架下，用量子理论转化传统中医哲学内容构建的，认为量子可以表征中医之气。其诊断方法是用生物光子分析系统或其他检测生物超微弱发光、电磁、热能等仪器检测机体的量子行为，定量确定机体的状态,通过建立机体量子的行为与方剂、针灸等的定量数理关系，实施治疗的。量子中医学的治疗方法和治疗理念与传统中医学一样，最大的区别在于量子中医学实现治疗的定量化，中医学则是定性的。

5讨论

中医理论源于东方文明，西医理论源于西方古希腊文明，量子中医学却是用源于西方文明的量子理论转化来自东方文明的中医理论而来的。他们有相同的目的性即抵御人的疾病保障人的健康。

中医学是建立在人体之“气是构成并维持人生命活动的最重要、最基础的物质”这一哲学抽象概念之上的，量子中医学是建立在人体之“气是机体电磁辐射场”这一具体物质概念之上的，中医学“气”的概念是哲学层面的概念是彻底的、绝对的，量子中医学“量子”的概念是物理层面的概念,是实在的、可定量检测的。量子中医学认为量子与气具有同构性,而西方传统的思想文化以原子和还原论为代表,认为“原子”是世界万物的本原；量子中医学是以中医学为实践基础，以量子理论等现代科学为理论基础建立的学科，同中医学一样强调人体生命的功能变化规律，西医是以经典的物理学、化学、生物学等近代科学为支撑建立的学科,强调人体生命的结构变化规律，强调征服自然。中医学以中国古代哲学为支撑学科，以阴阳学说、五行学说等哲学思辨工具为其说理工具。中医学和量子中医学重视机体的整体性、恒动性、功能性,形神统一，西医则重视脏器和细胞组织分析、强调局部、静态、结构，排斥精神因素；中医学重唯象研究，强调阴阳平衡，而量子中医学和西医学则重实证研究,注重实证分析、综合。量子中医学从机体电磁辐射层面研究人体;西医学从分子水平研究人体，中医学则从整体水平来研究人体的变化；中医学的诊断擅长司外揣内的功能观察法，辨证逻辑和定性分析，量子中医学和西医学的诊断尽可能运用一切科学技术发明，以定量检测为主；治疗上中医学和量子中医学是以天然的中药、针灸、拔罐等通过调整机体的状态，调动机体的抗病潜能达到恢复健康的目的，并用多种药物配伍，多种方法并用来提高疗效,侧重于治未病，西医治病则主要是以化学药物、手术等为主要工具，通过对抗局部病灶达到消除疾病的目的，侧重于治已病。

量子中医学刚刚形成，是基于中医现代化研究的结果,其理论性实践性都是初步的、尚未完善的#需要大量的长期的理论和实验研究。中医学和西医学已分别诞生了两千多年和四百多年，理论成熟,临床实践丰富。

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1.量子通信的基本原理及发展

量子是对原子、电子、光子等物质基本单元的统称。量子通信（Quantum Teleportation）是指利用量子纠缠效应进行信息传递的一种新型的通信方式，是量子论和信息论相结合的新研究领域。量子通信主要涉及：量子密码通信、量子远程传态和量子密集编码等。

1.1量子通信的起源

量子通信起源于19世纪20年代的“量子纠缠”。在量子力学中，有共同来源的两个微观粒子之间存在着某种纠缠关系，不管它们被分开多远，只要一个粒子发生变化，就能立即影响到另外一个粒子，即两个处于纠缠态的粒子无论相距多远，都能“感知”和影响对方的状态，类似于人类的“心灵感应”。值得一提的是，尽管爱因斯坦最早注意到微观世界中这一现象的存在，却不愿意接受它，并把它斥之为“幽灵般的超距作用（spooky action at a distance）”，认为在量子力学的诠释背后一定有着更根本的规律，它们才能正确、全面地解释量子现象。

1.2量子通信的雏形

量子通信的概念是美国科学家贝内特（C.H.Bennett）于1993年提出，即是由量子态携带信息的通信方式，利用光子等基本粒子的量子纠缠原理实现保密通信过程。量子通信的概念提出后，有6位来自不同国家的科学家基于量子纠缠理论，提出了利用卫星网络、光纤网络等传统信道与量子纠缠技术相结合的方法，实现量子隐形传送的方案，即将某个粒子的未知量子态传送到另一个地方，把另一个粒子制备到该量子态上，而原来的粒子仍留在原处，这就是量子通信最初的基本方案。量子隐形传态不仅在物理学领域对人们认识与揭示自然界的神秘规律具有重要意义，而且可以用量子态作为信息载体，通过量子态的传送完成大容量信息的传输，实现原则上不可破译的量子保密通信。

1.3量子通信的现状

目前对量子通信的理论方案和实验研究，主要集中于利用光纤信道和点对点的陆地无线光信道。在标准光纤信道中，2007年6月，一个由奥地利、英国、德国研究人员组成的小组，在量子通信研究中创造了通信距离144公里的纪录。在点对点通信上，2008年，在《新物理学》（New Journal of Physics）杂志上，一支意大利和奥地利科学家小组宣布，他们首次识别出从地球上空1500公里处的人造卫星上反弹回地球的单批光子，实现了太空绝密传输量子信息的重大突破。在多点通信上，2009年9月，中国科学技术大学潘建伟教授领衔的科研团队，建成了3节点链状16公里的自由空间量子信道，并在此基础上建成了世界上首个全通型量子通信网络，首次实现了实时语音量子保密通信，在23km的自由空间信道中，实现了基于单光子的量子密钥分配；在600m的自由空间中实现了基于纠缠光子对的量子密钥分配实验。如果按照这种速度发展下去，量子通信预计在2020年之前就可以进入实用。

2.量子通信的主要特点

量子通信与成熟的传统通信技术相比，具有以下主要特点：一是保密性强。量子密码通信其实不在于密码通信本身，量子密码技术不是用于传输密文，而是用于建立传输密码本。根据海森伯不确定性原理和量子不可克隆的特点，信息的量子比特或量子位一经检测，就会产生不可还原的改变，用量子位传递加密信息，若在到达预定接收者途中被窃取，预定接收者肯定能够发现。再加上量子通信采用的是“一次一密”的加密方式，且绝对不会重复使用，确保了通信的保密安全。

二是隐蔽性高。量子通信利用单量子纠缠现象，使光子、电子甚至是原子之间能相互影响（制约），从而传递信息。当其中的一个量子发送信息时，它本身并不移动，也不用借助其他媒介，另一个相关量子自然会接收到这个信息，空间距离和中间介质将不再成为通信的障碍。由于量子通信过程不存在任何电磁辐射，无论现有的无线电探测系统性能如何先进，对量子通信这种完全无“电磁”的通信目标，也是无能为力的。

三是应用性广。由于量子通信过程与传播媒质无关，传递的过程不会被任何障碍阻隔，甚至量子隐形传态过程中可穿越大气层，所以说量子通信的应用非常广泛，它既可以在太空中进行通信，又可以在海底等恶劣条件下通信，还可以在光纤等介质中进行信息“传递”。应用到卫星通信、深海通信、太空通信和光纤通信等领域的前景广阔。

四是时效性高。由于量子通信时延为零，可以实现超光速通信，将极大地提高通信速度；量子通信具有空间远距离、大容量、易组网等特点，可以用来构筑高速、大容量的通信网络，用于高清晰度图像、大容量、超高速数据的传输，便于建立量子因特网。

3.量子通信的应用前景

3.1建立全新卫星通信网

由于单光子在现在的硅光纤和陆上自由空间中的传输距离受到了限制，使量子通信的距离目前只有百余公里，无法实现全球范围意义上的量子通信。现在已经得到广泛应用的卫星通信和空间技术，给全球范围的量子通信提供了一种新的解决方案。即可以通过量子存储技术与量子纠缠交换和纯化技术的结合，做成量子中继器，突破光纤和陆上自由空间链路通信距离短的限制，延伸量子通信距离，实现真正意义上的全球量子通信。

3.2构建超光速信息网络

随着量子通信技术的研究突破和日趋成熟，可以利用量子隐形传态以及超大信道容量、超高通信速率和信息高效率等特点，建立有特殊需求的超光速量子通信网络。利用量子通信网络可实现大容量、高速率信息传输处理及按需共享，满足信息综合分析及辅助决策的需求。

3.3用于深海通信

目前岸基与深海之间的通信是采用长波通信方式，不仅系统庞大、设备造价高、抗毁性差，而且仅能实现海水下百米左右的通信。量子通信不同于传统的“波”通信，在同等条件下，量子通信获得可靠通信所需的信噪比，要比其他现有通信手段低30～40dB，加之量子通信的光量子隐形传态与传播媒质无关，这为深海通信开辟了一条崭新的途径。

3.4用于隐蔽保密通信网

通信隐身的关键之一是要降低电磁辐射，而目前的无线电通信都要依靠电磁波传输信号，特别是远程无线电通信需要辐射很强的电磁波，即使是激光通信，也要辐射很强的光波，而量子通信既无电磁波辐射，也无强光波辐射，且采用“一次一密”的加密方式，密码具有“不可破特性”和“窃听可知性”，从而确保了信息传输的安全，提高了信息保护和信息对抗能力。

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关键词：变频器；电磁干扰；抗干扰

一、变频器干扰的来源

首先是来自外部电网的干扰。电网中的谐波干扰主要通过变频器的供电电源干扰变频器。电网中存在大量谐波源如各种整流设备、交直流互换设备、电子电压调整设备，非线性负载及照明设备等。这些负荷都使电网中的电压、电流产生波形畸变，从而对电网中其它设备产生危害的干扰。变频器的供电电源受到来自被污染的交流电网的干扰后若不加处理，电网噪声就会通过电网电源电路干扰变频器。供电电源的干扰对变频器主要有：（1）过压、欠压、瞬时掉电；（2）浪涌、跌落；（3）尖峰电压脉冲；（4）射频干扰。

1、晶闸管换流设备对变频器的干扰

当供电网络内有容量较大的晶闸管换流设备时，由于晶闸管总是在每相半周期内的部分时间内导通，容易使网络电压出现凹口，波形严重失真。

2、电力补偿电容对变频器的干扰

许多用户都在变电所采用集中电容补偿的方法来提高功率因数，在补偿电容投入或切出的暂态过程中，网络电压有可能出现很高的峰值，其结果是可能使变频器的整流二极管因承受过高的反向电压而击穿。

其次是变频器自身对外部的干扰。变频器的整流桥对电网来说是非线性负载，它所产生的谐波对同一电网的其它电子、电气设备产生谐波干扰。另外变频器的逆变器大多采用pwm技术，当工作于开关模式且作高速切换时，产生大量耦合性噪声。

（1）输入电流的波形，变频器的输入侧是二极管整流和电容滤波电路。显然只有电源的线电压ul大于电容器两端的直流电压ud时，整流桥中才有充电电流。

（2）输出电压与电流的波形，绝大多数变频器的逆变桥都采用spwm调制方式，其输出电压为占空比按正弦规律分布的系列矩形式形波；由于电动机定子绕组的电感性质，定子的电流十分接近于正弦波。

二、干扰信号的传播方式

变频器能产生功率较大的谐波，由于功率较大，对其它设备干扰性较强，其干扰途径与一般电磁干扰途径是一致的，主要分传导（即电路耦合）、电磁辐射、感应耦合。

1、电路耦合方式，即通过电源网络传播。由于输入电流为非正弦波，当变频器的容量较大时，将使网络电压产生畸变，影响其他设备工工作，同时输出端产生的传导干扰使直接驱动的电机铜损、铁损大幅增加，影响了电机的运转特性。

2、感应耦合方式，当变频器的输入电路或输出电路与其他设备的电路挨得很近时，变频器的高次谐波信号将通过感应的方式耦合到其他设备中去。感应的方式又有两种：a、电磁感应方式；b、静电感应方式。

3、空中幅射方式，即以电磁波方式向空中幅射，这是频率很高的谐波分量的主要传播方式。

三、变频调速的抗干扰对策

据电磁性的基本原理，形成电磁干扰（emi）须具备三要素：电磁干扰源、电磁干扰途径、对电磁干扰敏感的。为防止干扰，可采用硬件抗干扰和软件抗干扰。（1）所谓干扰的隔离，是指从电路上把干扰源和易受干扰的部分隔离开来，使它们不发生电的联系。（2）在线路中设置滤波器的作用是为了抑制干扰信号从变频器通过电源线传导干扰到电源从电动机。（3）屏蔽干扰源是抑制干扰的最有效的方法。通常变频器本身用铁壳屏蔽，不让其电磁干扰泄漏;输出线最好用钢管屏蔽，特别是以外部信号控制变频器时，要求信号线尽可能短（一般为20m以内），且信号线采用双芯屏蔽，并与主电路线（ac380v）及控制线（ac220v）完全分离，决不能放于同一配管或线槽内，周围电子敏感设备线路也要求屏蔽。（4）正确的接地既可以使有效地抑制外来干扰，又能降低设备本身对外界的干扰。在实际应用中，由于电源零线（中线）、地线（保护接地、接地）不分、控制屏蔽地（控制信号屏蔽地和主电路导线屏蔽地）的混乱连接，大大降低了的稳定性和可靠性。（5）采用电抗器。在变频器的输入电流中频率较低的谐波分量（5次谐波、7次谐波、11次谐波、13次谐波等所）所占的比重是很高的，它们除了可能干扰其他设备的正常运行之外，还因为它们消耗了大量的无功功率，使线路的功率因数大为下降。在输入电路内串入电抗器是抑制较低谐波电流的有效方法。

四、结论

通过对变频器应用过程中干扰的来源和传播途径的分析，提出了解决这些问题的实际对策，随着新技术和新理论不断在变频器上的应用，重视变频器的emc要求，已成为变频调速传动设计、应用必须面对的问题，也是变频器应用和推广的关键之一。变频器存在的这些问题有望通过变频器本身的功能和补偿来解决。

参考文献：

1、吴忠智,吴加林.变频器应用手册[M].机械工业出版社.

2、张燕宾.变频器调速应用实践[M]. 机械工业出版社.

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在8月31日于北京举办的无线充电技术国际标准“Qi”首发仪式上,这个模仿无线充电过程的动作,让人联想到美国麻省理工学院的著名实验:2007年6月,马林•索尔贾希克领导的麻省理工学院研究团队给一个直径60厘米的线圈通电,点亮了2米之外连接在另一个线圈上的60瓦灯泡。

该实验在美国《科学》杂志上发表后,引起巨大反响,使得电磁感应发电这项诞生于100多年前的技术,再度进入大众视线,点燃了市场对无线充电技术的热情。

Powercast、WildCharge和Powerbeam等多家专门从事无线充电产品开发的公司相继浮出水面,马林•索尔贾希克也成立了一家名为WiTricity的公司,继续推进无线充电技术的改进和商业化。

2008年12月17日,WPC应时而生。不过,与麻省理工学院的实验方向不同,WPC认为远距离无线充电没有效率,倡导近距离电磁感应技术。

作为飞利浦公司标准化部门主管,WPC主席曼诺•特里夫斯希望将已经在飞利浦电动牙刷上实现商用的无线充电技术,应用在更为普遍的设备和领域中。

技术比拼

“充电牙刷主要是应用电磁感应技术,而麻省理工大学的实验来自电磁谐振原理。”中国科学院电工研究所前沿探索部顾问童建忠告诉《财经国家周刊》记者,“一直应用于传递信息的无线电波,也是无线能量传输的一种方式。利用天线实现发射和接收无线电波方式可实现80%以上的传输效率。此外,还可以靠激光束传输,但应用难点在于激光束需要有固定通道。”

不过,在目前无线充电主要的几种方式中,最为常见的还是电磁感应技术。“类似于传统的变压器,通过初级和次级线圈的互感作用产生电流。”童建忠介绍说,当两个线圈距离很近时,其中一个产生的磁场分布,将在空气中与另一个线圈勾连起来,感应出电动势,实现功率的传递。

而当线圈间距逐渐增大时,磁场能量会随距离的增加而衰减,传输随之受到影响,直到不再发生感应。而利用电磁谐振原理,可在稍远的距离上实现磁耦合,使得两个振动频率相同的物体之间高效地传输能量。

在实际的实验中,马林•索尔贾希克小组还使用了谐振天线。当发射端通电时,并不会直接向外发射电磁波,而是在周围形成一个非辐射的磁场,用来与接收端联络并激发谐振。一旦发射端与接收端频率相同,就会形成一个谐振系统,能量可以在系统内部传输,而不会对外面的物体产生影响。这同时解决了传输能量时的损耗问题。

2007年的公开演示中,利用电磁谐振原理实现的无线充电效率只能达到40%。

2008年8月,在英特尔开发者论坛(IDF)上,约书亚•史密斯领导的研究小组向麻省挑战,将基于电磁谐振技术的无线充电传输效率提升到75%。而马林•索尔贾希克也随即宣称已将传输效率提高到了90%,下一步研发目标将转向缩小线圈体积,同时增加传输距离。

随着无线充电成为技术比拼的擂台,各种无线充电产品也成为各种消费电子展上的常客。从戴尔Latitude Z笔记本的无线感应充电基座,到微软uPad无线充电板装置;从Palm Pre手机无线充电底座,到海尔“无尾”概念电视。各大消费电子厂商都在尝试引入无线充电功能。

而无论电磁感应还是谐振技术,得以实现的基石,都来自于迈克尔•法拉第在1831年发现的电磁感应理论,以及1890年尼古拉•特斯拉确立的无线输电构想。

“尽管各种技术的历史悠久,但我们现在才开真正了解无线充电解决方案的市场潜力。”市场研究公司In-Stat公司首席技术战略专家吉姆•麦格雷戈表示。

根据In-Stat的报告,到2014年,用于移动设备无线充电的市场收入将高达43亿美元。

应用难题

与之相比,国内无线充电研究和应用尚处于起步阶段,但从事手机无线充电产品的大小公司已不在少数。在国家知识产权局的专利检索页面,输入“无线 充电”字样,各种专利认证达63个之多,其中大多与手机无线充电技术相关。

在很多公司的宣传页面上,甚至可以看到各色山寨版的“线圈灯泡”实验,以证实其无线充电技术所言非虚。

“不是说两个线圈一弄,灯泡亮了,就是无线充电。”深圳市启欣科技有限公司无线充电项目技术负责人薛金海对《财经国家周刊》记者说,“基本原理大家都知道,但能否真正安全和高效地应用到手机上,还有很多难题需要解决。”

具体到安全问题,主要包括两个层面。一是如何保证电磁波只辐射到手机接收部分,不会影响到人体健康,或干扰其他设备;二是让电磁辐射在错误使用情况下不至于损坏电池和充电器,比如识别无线充电器上的异物,防止锂电池过热导致的变形或爆炸的危险等。

“这些都要通过大量的软硬件工作来实现。”薛金海表示,“在传输效率方面,号称能达到90%以上的不大可信。有线充电的效率大概也就是87%左右,对于无线充电来说,外壳的厚度也会影响到充电效率。在5mm厚度情况下,传输效率最高能达到70%。”

7月23日,WPC历时18个月,推出首个无线充电标准Qi,用于手机和数码相机等不超过5瓦的低功率设备。针对市场上主要采取的电磁感应技术,Qi标准在“界面规范、测试程序、最低性能要求”三个方面进行了规定。

不过WPC也承认,在市场发展上仍需分阶段逐步过渡,尚有很多问题待解决。

不确定的未来

“我觉得中国无线充电市场还没有形成,实际的接受程度怎么样还值得探讨。”薛金海说。

无线充电技术此前多应用在专业领域,需要保证产品密闭性的地方,如水下设备、体内医疗装置等。但面对庞大的消费级设备市场,这项处于起步阶段的技术,能否说服人们“摆脱最后一根线缆”,还是未知数。

据悉,WPC将在10月启动中等功率(不超过120瓦)技术规范的制定工作,以求将Qi继续拓展到笔记本电脑、上网本、电动工具、家用电器等更多领域。

但薛金海认为,在具体实现过程中,仍然面临很多新的技术课题。

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关键词：变频器 应用 干扰 方法

中图分类号：TD611 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2012）08（c）-0088-01

1 变频器的应用

现代化的工业拥有许多大型电子电气设备。由于电子电气设备工作的特点，要求电动机必须具有超强的调速功能。以前，交流电动机调速一直是个难题，调速性能要求比较高的电动机都采用直流调速的方式，但直流调速机有着诸如调速机体积大、噪声大、维修困难、耗电量大等缺点，逐渐不再适应生产的需要。

变频器调速技术融合了自动化、微电子、电气等多种高新技术。由于其采用软启动，可以减少设备和电机的磨损，从而延长了设备和电机的寿命。变频调速机的应用不但可以提高生产机械的精度、生产效率和产品质量，有利于实现生产过程的自动化，而且变频调速系统还具有显著地节能效果。随着变频器技术的发展，变频器在交流电动机中的使用越来越多，逐渐替代了直流调速机等其他调速设备。

2 应用中出现的问题及解决方法

随着变频器的广泛应用，随之出现的问题也越来越多。主要表现在：电磁干扰、振动、发热等方面。本文针对以上问题进行分析并提出相应解决方法。

2.1 电磁干扰

2.1.1 主要电磁干扰源和干扰途径

电磁干扰是以外部噪声和无用信号的形式在接收中所造成的干扰。主要包括外部组件对变频器的干扰和变频器对外部组件的干扰两个方面。其干扰途径主要分电磁辐射、传导和感应耦合三种。

（1）外部组件对变频器的干扰。变频器的整流设备、交直流互换设备、电子电压调整设备、照明设备等对整个局域电网来说是非线性负载，它所产生的谐波会对同一电网的其他电子、电气设备产生谐波干扰。主要是这些负荷都使电网中的电压、电流产生波形畸变，从而对电网中其他设备产生有害的干扰。变频器的供电电源受到电网中畸变的波形干扰后，若置之不理，电网噪声就会通过电网电源电路干扰变频器，使其不能正常工作。

（2）变频器对外部组件的干扰。变频器相对整个局域电网来说也是非线性负载，因此变频器也对周围其他组件产生干扰。另外，变频器的逆变器大多采用PWM技术，当工作于开关模式并作高速切换时，产生大量耦合性噪声。因此，变频器对居于电网内其他的电子、电气设备来说也是一个电磁干扰源。

2.1.2 抗电磁干扰的措施

产生电磁干扰必须同时具备电磁干扰源、干扰途径、对易受干扰的组件三个要素。电磁干扰源和易受干扰的组件都是电网系统中不可缺少的部分，为防止干扰，主要是采用硬件抗干扰措施切断干扰的传播途径或者直接在干扰源上采取措施直接切断或减弱干扰源的干扰外泄。其他的辅助措施还有采取措施降低易受干扰组件对干扰信号的敏感性。

具体措施在工程上可采用空间隔离、加装滤波装置、干扰信号屏蔽、正确接地等方法。

（1）空间隔离。在实际的工程布局时，最好将变频器单独放置，尽量将变频器远离其他易受干扰的设备，使其产生的电磁干扰在到达最近的电子设备的时候减弱至影响可忽略的程度。但是由于受区域面积的限制，单独放置的变频器显然不太现实，应尽量将易受干扰的弱电控制设备与变频器分开放置，中间布局不易受干扰的其他设备，比如将动力配电柜放在变频器与弱电控制设备之间以减小干扰的影响。

（2）滤波装置。变频器在实际工作中产生大量高次谐波，对局域电网及其组件产生严重干扰，使电网波形严重变形，可能造成电网压降过大。由于电网功率因数较低，大功率的变频器更容易产生更大的影响。主要的解决方法是采用无功补偿装置，调节功率因数，还可以在变频器输出侧和输入侧加装滤波器来减弱电磁干扰通过电源线传导到电源和电动机。

（3）干扰屏蔽。最好的屏蔽方式变频器完全封闭在金属壳内，然后金属壳再接地，这样基本上就能保证变频器对外界的辐射干扰减小到最小值，使其对电子线路和设备的影响减到最低。另外，变频器是由极精细的微处理器等集成电路组成的，对其他组件产生的电磁干扰比较敏感，很容易由此引起严重的错误。其他组件的电磁干扰从变频器控制电缆为途径进入，所以要对电缆采取较强的抗干扰措施。一般措施是：模拟量控制线路一定要使用屏蔽线，屏蔽层。靠近变频器一侧应接控制电路的公共端，而不能接在变频器的接地端或者直接接地。屏蔽层的另一端悬空处理就可以。

（4）正确接地。正确的接地方式对变频器的正常运行至关重要。当变频器与其他设备或多台变频器同时需要接地时，所有设备应单独分开接地，而不能将一台或者多台设备的接地端连接后再接地。这样就减少了变频器和其他设备之间的相互干扰，使变频器和其他设备能够正常工作，发挥更好的作用。

2.2 振动干扰

变频器运行时产生的高次谐波引起的磁场会对许多机械部件产生电磁策动力，策动力的频率如果和某些机械部件的频率接近或相等，就会产生电磁原因导致的振动。

减弱或消除振动的方法主要是在变频器和电动机之间接入交流电抗器，主要是为了减弱变频器输出电流中的高次谐波。此电抗器一定要安装在距离变频器最近的地方，以减少引线的距离。

2.3 发热问题

由于变频器长时间工作和部件老化等原因不可避免的产生多余的不能扩散的热量会给变频器带来很严重的问题，其中98%的热量是主电路产生的，其他部分产生的热量很少。为保障变频器正常可靠地运行，必须对变频器进行降温。主要方法有以下几点。

（1）采用风扇散热。利用变频器箱体的内部风扇可将变频器内部的热量带走。也可以在设备机房设置循环风扇通过循环风来给变频器降温。

（2）调节环境温度。变频器是极精细的电子设备，包含多种电子元件和电解电容等组件，温度的高低直接影响着其使用寿命的长短。一般变频器的运行环境一般要求在-10～50℃之间，如果能降低变频器运行的环境温度，既延长了变频器的使用寿命，又能保障设备性能的稳定。所以比较重要的设备机房都会设有专门的散热冷却系统，主要包括加装空调、加装风道、加装水冷设备。

3 结语

通对变频器运行过程中存在的干扰问题的分析，提出了解决这些问题的实际方法和措施。随着变频器相关技术的发展，变频器应用存在的干扰问题有望通过变频器本身的设计来解决。

参考文献

[1] 范锡普.发电厂电气部分[M].北京：水利电力出版社，1987.

[2] 王维俭.电力系统继电保护基本原理[M].北京：清华大学出版社，1991.

篇9

关键词：节约能源温差发电路灯可行性

1.1 温差发电的基本原理：温差发电是基于热电材料的塞贝克效应发展起来的一种

发电技术，将P 型和N 型两种不同类型的热电材料（P 型是

富空穴材料，N 型是富电子材料） 一端相连形成一个PN 结，如图所示，置于高温状态，另一端形成低温，则由于热激发作用，P（N）型材料高温端空穴（电子）浓度高于低温端，因此在这种浓度梯度的驱动下，空穴和电子就开始向低温端扩散，从而形成电动势，这样热电材料就通过高低温端间的温差完成了将高温端输入的热能直接转化成电能的过程。单独的一个PN结，可形成的电动势很小，而如果将很多这样的PN 结串联起来，就可以得到足够高的电压，成为一个温差发电器。

1.2 右图为温差路灯的工作装置简图：热端热源为太阳辐射，吸热涂层吸收热量使热端温度提高与冷端产生温差，进而空穴与电子运动，利用蓄电池把电能贮存起来。其中干路的光敏开关控制温差发电器使其在夜晚不再工作，而控制路灯的开关则设计成是夜晚工作。由此可以看出要使路灯正常工作，发电器必须产生足够的功率。

这也是本装置的关键所在！影响发电功率的因素都有哪些呢？如何削弱不利因素呢？就是我们要讨论的主要内容。

2. 研究表明：温差发电器的输出功率和发电效率与高温端温度、低温端温度、负载电阻、发电器电阻等因素有密切的关系。在不同的条件下，温差发电的性能差别较大，本装置采用如下措施来改善其发电性能：

2.1选用合适的PN材料

热电材料是热电器的核心部分，其性能的优劣之间决定着器件性能的好坏。

评价材料热电性能的综合参数为无量纲优值ZT=(α2σ/κ)T， 其中α 为材料的温差电动势率, 即Seebeck 系数，σ 为材料的电导率，κ 为热导率，T 为绝对温度。无量纲优值越大，材料的热电转换效率越高。以Bi2Te3 为基的热电材料ZT 值约为1，是目前室温下热电性能最好的材料。而且，掺杂可以提高材料热电性能，有研究发现室温下P 型Bi2Te3 基材料的优化配方为Bi0.49Sb1.51Te3，seebeck 系数达到158μv/K，N 型材料的优化配方为Bi2Te2.75Se0.25，seebeck 系数达到-120μv/K。同样，还有其他诸如：钴基氧化物热电材料、准晶体材料、超晶格薄膜热电材料、纳米热电材料等，但尚在研究阶段，暂不使用。

2.2 在热端使用吸热涂层

为了在太阳辐射状态下产生较高的温度，可以在热端使用选择性吸热涂层，本装置采用的是以金属陶瓷薄膜为基础的太阳能选择吸收涂层。该涂层吸热能力强，高温下

具有较高的抗氧化和抗扩散能力，同时与基底材料具有良好的结合力。

2.3 在冷端进行散热

为了增大温差，在温差发电片的冷端采用铜铝散热器。该散热器主要特点就是将散热器中通风部件与散热部件分别处理、发挥铜材耐蚀特长及铝材重量轻、导热好、易成型的特点。

2.4在热端使用矩形栅格

在温差发电器的热端加上一定数量的用钢板做成的矩形格栅，由于格栅材料

用的材质为钢板,其吸收系数大于0.9,基本接近黑体(吸收系数为1) ,可近似将其处理为黑体。当电磁波把辐射能由热源输送到热端进入格栅后，经过多次反射,电磁能从矩形格栅辐射出去的几率很小，即大部分电磁辐射能还是能够被格栅所吸收,从而热端温度得以提高。因此改进后的温差发电器可以更多的吸收热源所释放的能量,减少损失，进而提高了温差发电器冷热端的平均温差。

前述采用的各项措施，虽然可以提高温差，但并不是说一味的增加温差就可以提高发电功率。高温还会带来很多不利因素也得加以削弱。

3.1高温加速了器件的损坏，因为焊接处焊料氧化和升华；加速了导流片中的铜原子通过固体扩散作用进入到温差电材料中，而随着时间及扩散作用的进行，温差电材料中的杂质原子浓度不断增加，从而抑制了空穴及电子扩散作用的进行，导致扩散作用逐渐减弱，使得发电器的发电效率降低。本装置使用的是目前较常用的解决办法：在铜连接片和元件端面镀镍。

3.2 发电器冷热端之间形成较大温差，这将造成冷端连接片收缩或热端连接片膨胀，从而产生机械应力。机械应力的存在使得刚性的接头或P、N 电臂很容易断裂，最终可能导致温差电偶的损坏，从而缩短了温差电组件的使用寿命。热胀冷缩产生的机械应力是不可能完全消除的，主要的改善方法有：1)在连接片的中间部分开一缺口或弯曲成弧形，从而使连接片具有一定的收缩性，从而减小作用在P、N 电臂上的机械应力；2)过渡层。在P、N 电臂上加一层过渡层，这种过渡层要求有足够的塑性和较低的电阻，通常用铋或铋合金；3)改变基体材料。如果采用有一定柔性而又能起支撑作用的新材料来代替陶瓷片，通过基体的柔性来缓解机械应力，将能有效地解决电臂断裂的问题。

上述讨论是考虑如何能增加温差，降低其不利影响。那么温差发电器能产生多大温差？是否满足实际需求呢？根据现有资料，使用20 组温差电组件，热电材料为Bi-Te 基材料，最大温差174 ℃，最大输出功率可达到255 W，而传统路灯的功率在250W左右，而使用大功率LED路灯50W就可满足使用要求。因此该装置所产生的功率是满足我们的实际需要的。

应用前景及推广性

本装置是以太阳辐射为能量来源，无污染，无噪声，并且可以与太阳能发电，风能发电联合使用。在“节约能源、保护环境”的大背景下，利用该装置代替传统供电路灯对城市道路、人行道、广场、学校、公园、庭院、居住区，厂区以及其他需要室外照明的场所进行照明,是值得使用推广的。而且，随着对温差发电器研究的深入以及新材料的出现，该项装置的优势会日渐凸显！

参考文献：

[1]赵建云,朱冬生.温差发电技术的研究进展及现状.电源技术（综述），2010，（4）：310

[2]汤广发,李涛.温差发电技术的应用和展望.制冷空调与电力机械，2006，（6）：8

[3] 李时润,徐熙平 .中高温太阳能选择性吸收涂层.太阳能,2010,(3):16

[4]王志宏.铜铝散热器的简单分析与比较.鸡公大学学报,2008,(5):16

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1采用生动和有效的教学方法

“仪器分析”课程包括多种仪器的基本原理和结构、使用方法及分析方法的建立等内容，而每种分析仪器也不尽相同，有些仪器原理和结构的部分内容比较抽象，学生往往因畏难而厌学，这就要求教师采用生动和有效的教学方法，激发学生的学习兴趣.

1.1综合比较法的应用

由于不同仪器有不同的工作原理、结构及使用方法，在教学中，应以仪器的工作原理和结构为主线，启发学生把相对独立的分析方法进行归纳与分类，通过对比和分析，总结出分析方法的共性与个性.例如，光谱分析内容可做以下对比：按照与电磁辐射作用的粒子不同，光谱分析的方法可分为原子光谱分析法、分子光谱分析法和核磁共振波谱法三大类，其中，原子光谱分析法包括原子吸收光谱法和原子发射光谱法，分子光谱分析法包括紫外-可见光谱法、红外光谱法和发光分析法等；按照电磁辐射与粒子的作用过程不同，包括发射光谱法(发射过程)、吸收光谱法(吸收过程)、拉曼光谱法(散射过程)、衍射光谱法(衍射过程)、旋光色散法和圆二色光谱法(光的偏振特性)等.通过这种方法的教学，学生对分析方法之间的联系与区别可以有更深的理解.

1.2形象比喻法的应用

“仪器分析”课程中的原理和概念比较多，有些原理和概念比较抽象，不易理解，若采用形象化的比喻，将日常生活中的事物和现象融入课堂教学，则便于学生理解和应用.例如，色谱分析中分离原理的理论描述是：当流动相中携带的混合物流经固定相时，其与固定相发生相互作用.由于混合物中各组分在性质和结构上具有差异，与固定相之间产生的作用力的大小、强弱不同，随着流动相的移动，混合物在两相间经过反复多次的分配平衡，使得各组分被固定相保留的时间不同，从而按一定次序由固定相中流出.对于这种描述，学生会感到复杂，难于接受，若用走亲访友作比喻，把走亲访友的过程看作色谱的分离过程，亲友的家是固定相，走进去的人是流动相，进进出出就是流动相的不断运动，根据双方关系亲疏远近(色谱中的相互作用力大小)，会有不同表现(不同的作用情况).若是双方关系亲近(色谱中的相互作用力大)，人们就会在亲友家中停留的时间长(保留时间长)，反之，则停留时间短.不同的人群(分离对象)由此就可以得到区分(色谱分离).这种贴近生活的比喻可以帮助学生正确理解分离原理.

1.3电化教学法的应用

“仪器分析”课程涉及的一些大型贵重分析仪器，如电感耦合等离子发射光谱仪、质谱仪、核磁共振波谱仪等，很难普及到一般的本科院校；即使是一些常见的分析仪器，出于保护分析仪器不受损害或防尘的需要，也不会向学生展示其内部结构.在传统的教学过程中，学生很难真正了解仪器的内部结构及工作原理，也不能很好地掌握仪器的使用方法.多媒体技术集文字、图片和声音等信息于一体，具有较强的直观性和形象性.借助多媒体技术，把教学内容生动形象地展现给学生，可以让学生通过形、声、色及其变化，认识“仪器分析”世界.把多媒体与传统教学方式恰当结合，可实现教学优化.以紫外-可见分光光度仪为例，不同的单色器和光路系统组成了不同类型的仪器，通过演示仪器工作原理的Flas，学生能轻松理解可见分光光度仪的工作原理.

2建立多元化的考核体系

“仪器分析”课程的实践性很强，应以培养学生的能力为重点，知识、技能并重，并以能力和技能考核为主线.在对学生的考核中，总成绩的评定采用“平时成绩+阶段考试+期末考试+实验技能”的模式，即理论课平时成绩占20%、实验成绩占20%、专题报告成绩占10%、期末考试成绩占50%.各部分成绩评定使用多元化的考试、考核手段，不仅检测学生对知识点的掌握，更检测学生运用知识的能力、实践动手操作能力、教学参与程度等.这种考核方式避免了由期末考试决定学业成绩的弊端，鼓励学生端正学习态度，不做考前突击，不搞死记硬背，有利于学风建设.

平时成绩注重考查学生的学习状况，包括课堂练习、课堂交流、完成作业的情况等.例如，在教学过程中，根据所讲的分析方法，要求学生查阅相应的国内外文献，并做成PPT文件，然后进行课堂交流.通过查阅，学生了解了国内外相关仪器及分析方法的发展动态，巩固了课堂教学成果，提高了查阅文献、独立思考的能力.

阶段考试是根据章节的教学要求采用提问、单元测验和期中考试等方式对学生的学习效果所做的评价方式.通过阶段考试，教师可以了解学生掌握知识体系、运用知识能力、实践动手能力、语言表达能力、综合素质方面的情况，学生可以发现自己学习中存在的问题，并不断地改进学习方法，积极完成各阶段的学习任务.实验技能测试是在实验教学过程中进行操作能力的考核和实验结果的评定，将实验过程、实验结果、实验报告有机结合，能有效地考查学生综合运用理论知识、实验技术和方法解决实际问题的能力.

期末考试考查的是学生对知识的组织、理解、运用和分析的综合能力，强调学生对知识体系的整体把握，通过期末考试，鼓励学生进行求异思维，培养创新能力以及分析和解决问题的实践能力.

3结束语