答案:不是越大越好。光纤收发器的传输距离是有限的,一般为几公里到几十公里不等,具体取决于光纤的质量和使用的光纤收发器的性能。如果将信号传输距离设置得过长,会导致信号损耗增加,从而影响信号的传输质量。解释:光纤收发器是用于将电信号转换成光信号,然后通过光纤进行传输的设备。光纤的传输距离是有限的,主要取决于信号损耗的大小。信号损耗会随着传输距离的增加而增加,因此光纤收发器的传输距离也会受到限制。一般来说,信号损耗超过一定的阈值,就会导致信号质量下降,从而影响通信的稳定性和可靠性。拓展:为了提高光纤收发器的传输距离,可以采用一些技术手段,比如增加光纤的直径、采用更好的光纤材料、优化光纤收发器的设计等。此外,还可以通过使用光纤放大器来增强光信号的强度和传输距离。但是,这些方法都会增加成本和复杂度,需要根据具体的应用情况进行选择。
光纤收发器公里数不是越大越好的,而是越小越好。光纤收发器传输距离最长10000公里。但也不是公里数越大越好,公里数越大,光纤收发器的功耗也会越大,寿命也会越短。光纤收发器有单模和多模之分,单模光纤收发器传输距离最远,多模光纤收发器传输距离较近。希望我的回答能够帮助你的!
①这是收发分离的光纤收发器,一根为接收,另一个为发送。这样可以实现全双工通信;
②在光纤传输中有两种连接模式,一根光纤的为接收与发送共享模式,该模度式下光纤收发器设计复杂,而且只能工作在半双工模式。另一种为分离模式,该模式在不同的光纤上分别收发数据,光纤收发器设计简单,而且是工作在全双工模式,带宽加倍。
光纤收发器公里数越大越好。这个答案是不完全正确的。虽然说光纤收发器公里数越大能够提高传输的距离和速率,但是也需要考虑其他因素,如成本和信号衰减问题。首先,光纤收发器公里数越大,花费也会随之增加。对于一些需要短距离传输的场景,选用公里数较小的光纤收发器能够更加节约成本。其次,随着传输距离的增加,光信号的衰减也会增加,可能会导致信号丢失或者质量下降。因此,需要在设计光纤网络时,合理考虑传输距离和信号衰减问题,选择适合的光纤收发器。为了保证光纤网络的稳定和性能,我们需要采用一些实际的解决方案和对策,如增加光纤补偿器、使用光放大器等,来消除信号衰减的影响。此外,在光纤网络的设计和使用过程中,还需要注意光纤的清洁和维护,避免污染和损坏。总的来说,光纤收发器公里数并非越大越好,需要根据实际情况进行选择和设计。同时,也需要采用一些解决方案和对策来保证光纤网络的稳定和性能。
随着通信工程的飞速发展,信息的传播速度越来越快。下文是我为大家整理的关于通信工程毕业论文的范文,欢迎大家阅读参考!
通信工程中有线传输技术研究
摘要:有线传输和无线传输是两种常见的通信技术。有线传输利用的是光电信号,借助光缆或电缆进行信号传送,而无线传输则使用电波进行信号传送。相对来说,有线传输对人们日常生活和生产具有非常重要的意义。有线传输发挥特有的功效为人们提供信息传输服务,有效地实现业务传输和对接。文中论述了通信工程有线传输技术改进。
关键词:通信工程;有线传输;改进研究
1通信工程的概述
如今的通信工程中,有线传输技术已经成为一种专业性的通信方式。利用这种通信技术,能够实现点到点之间的连接,且还可逐级复用与比特间插,传输的速度可达到140Mbit/s。至今为止,PDH设备仍旧在使用。随着SDH的出现,且建立在光路的基础上,有线传输已经成为通信网络传输的主题。在ASON技术出现后,人们就逐渐步入通信网络时代。传输网络技术与方式在不断更新,更能够适应人们的使用要求。
2 通信工程中有线传输技术分析
架空明线传输
技术架空明线传输指的是,在电线杆上方的恰当部位布置导线,每对导线中都会构成一条信道,达到信号传输目的的一种传输技术。通常情况下,这条信道的频带地段是300hz,它的高端频率视线径需要考虑到其具体的大小来决定,通常是1hz。许多工程实践表明,这种信道有利于促进单路电话与多路载波的传输,并且还能够运用和传输相关的传真、电报以及数据信息。在实际设置中,还需要根据实际线径尺寸决定。这种传输技术能够实现单路电话等的传输,架空明线的传输速度比别的传输技术更低,传输距离也不够长。因此,应用的范围不太广。
同轴电缆传输
同轴电缆传输指的是,将一根铜线作为芯线,同时在外部肤上一根同轴钢管,这样可以用来替代另一根铜线,从而组成一个信道。这条信道有利于促进电磁波的同轴传输,而且也能够在最大程度上避免外界因素的影响。同轴电缆自身具备很宽的频带,高端可以超过10Ghz,可以被广泛运用在信号馈线以及电视信号的传递中。同轴电缆传输属于当前应用范围较大的传输技术。
双绞线电缆传输
这种有线传输技术又称为对称电缆,主要是由低频率与高率电缆组成的。像通信工程中常见的双绞线,本质上是一种高频对称电缆,在信号传输中有着良好的应用效果。双绞线中所包含的屏蔽双绞线,由于其具有性能可靠、不同环境的适应性强等特点,客观地加大了实际应用中的造价成本,限制了具体应用范围的扩大。而低频对称电缆的实际应用范围也有一定的局限性,主要在于这种电缆的频带宽度窄、信道容量小。相对而言,绞合电缆传输技术市场推广中具有较大的潜力,将会成为通信工程中有线传输技术的重要发展方向。
光纤有线传输
光纤技术现在已经是有线通信技术最重要的组成部分,因为光纤技术采用的光信号,所以对所有常规干扰免疫,同时光纤的通信能力极大,另外光纤还具有极高的保密性,不法分子截断光纤时能后第一时间报警,同时光信号有着不同的密码,所以极难的破解和分析出结果。同时光纤材料中不敢有金属物质,所以很轻,利于安装和铺设工作。但是光纤通信还不能直接与用户的通信设备相连,因为除了少数的高科技概念产品,市场中很少存在能直接识别光信号的设备,所以在需要进行一次数据的载体的转换,但是如果数据装换的设备不好,就会大大影响光纤传输的质量。
3 通信工程中有线传输技术的改进
波分复用技术
所谓的波分复用技术,主要是指在不同波长的光波能够在技术的支持下实现在一根光纤中的正常传输,扩大光纤通信信道容量的可靠技术。波分复用技术使用中各种信号可以通过光发送端转换器的实际作用,转换为符合实际要求的不同波长的光波,并在性能可靠的合波器的作用下将所有的光波汇聚为一条光波,进而完成光线的正常传输。与之相关的光接收端可以在分离器的作用下得到不同波长的光载波,确保所有信号的传输能够满足光纤通信的具体要求。在未来通信工程中有线传输技术的改进过程中,波分复用技术的应用范围将会逐渐地扩大:在满足通信容量的基础上,提高了信号的传输效率,最大限度地满足了使用者的多样化需求。因此,根据通信工程中有线传输技术的具体要求,合理地使用波分复用技术,将会更好地发挥有线传输技术的优势,推动相关行业的快速发展。
光线送网技术
就当前通信工程发展趋势来看,光纤通信技术将会成为有线传输技术和媒介的发展主流。光线送网技术主要分为两大部分:①波分复用技术;②光信道技术,其优势在于传送容量大,能够实现对路由的保护,该技术将客户信号封装有效转变为透明传输,再加上复用、交叉、配置颗粒使用率的提升,无论是带宽数据客户业务的分配或是传输的效率均得以提高。
超长波长光纤通信技术
当前,我国通信技术发展迅速,对于传输距离、容量的要求均在提高,尤其是光损耗、色散要求十分严格,因此在实际应用需尽可能采用低色散、低损耗的单模光纤。
相干光通信技术
这种有线传输技术实际应用中所涉及的相干光来源于光发送端。实践中的相干光具有频率稳定、相位基本保持不变的特点,并通过ASK、SK等技术进行有效地调制,结合光接收端中光混频器与光耦合器的实际作用,促使相干光满足了混频的实际要求,最后在信号放大器与其它设备的支持下,实现了信号的有效传输。相干光通信技术的合理使用,将会增强光纤通信发展中信号传输量的合理性,为光接收器灵敏度的提高带来了重要的保障作用。
传输距离方面
在经济快速发展的过程中,推动了工业化发展的同时,还有效地提高人们日常生活与生产水平。而此时对通信有线传输相关技术的要求更加苛刻。即随着全球经济的逐步深入,国与国的距离不断缩短。而这对通信工程中传输距离和传输技术均提出非常高的要求。通信工程中有线传输相关技术将面临着更大的挑战。
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[3]王建旭.传输技术在信息通信工程中的有效应用分析[J].硅谷,2013(5).
通信工程中传输技术的重要性
摘要:随着信息技术的快速发展,信息化时代到来,互联网和计算机已经深入人们生活,成为人们日常生活的一个重要组成部分,已与人们的日常生活息息相关。信息化时代的快速发展得益于信息、数据的安全传输,而要实现这点,则依赖于通信工程中的传输技术。目前,我国的传输技术发展态势良好,取得了长足进步,但是我们也应看到,其中也存在一些需要改进的问题。本文将重点分析探讨传输技术在通信工程中所起到的重要作用,但是因专业知识所限,难免有不足之处,还请各位老师、专家批评、指正。
关键字:通信工程;传输技术;重要性
随着科技的进步和技术手段的增多,通信工程的应用也越来越广泛,发展前景非常好。而通信技术作为通信工程的重要组成部分,是数据信息高速、安全传递的重要保障,只有通信技术过硬,才能充分发挥通信工程在实际应用中的优势。
1 传输技术的历史演变
人类自从诞生以来,就有多种多样的信息传递方法,从远古时代的结绳记事,到后来的快马传报,甚至是战争中所使用的烽火,这种种方法,都是古人依靠自己的聪明才智所发明的信息传递方式。随着文明的进步、发展,人类发明了文字、印刷,知识得以在一个特定范围内传播。到了近代,工业革命揭开了信息传递方式的新篇章,电的发现催生了电报、电话的出现。当时间的脚步迈进了现代,则传输技术实现了飞跃,电磁波、声、光、电等皆被人类用来作为信息传输的介质,信息传播的方式真可谓百花齐放,信息传播技术也随之快速发展,人们要随时与世界打个招呼的愿望终于实现了,宽带、可视频电话、传真等,不但实现了文字、图形图片的传播,还使人们可以即时通讯,即时联系沟通,人们的生活、工作以更方便、更快捷、更高效的方式在前进着。
2 传输技术在通信工程中的作用
非常重要当今的时代是一个信息化的时代,人们对信息的需求面越来越广,需求量也越来越大,这就要求信息传输的速度必须加快,并且其准确性、正确性和安全性必须有保障,这就要求通信系统必须是稳定的、优良的。而信息的传输则离不开信息传输系统,信息的传输离不开传输通道,即传输介质,而要想使传输介质发挥作用,则离不开传输技术,因而传输技术在通信工程中起到非常重要的作用。目前,随着互联网技术的快速发展,网络已成为人们工作、生活中必需的一种一种手段,然而,这种单一的传输渠道并不能满足多节点业务的多元化、多样性要求,因而,传输技术的进一步发展则是实现通信工程取得质的飞跃的关键和重要突破口。另外,减少信息传输中所产生的信息错误率,确保信息安全、高速的传播,这都仰赖于传输技术,从这个角度来说,传输技术的先进性程度决定了通信工程的发展状况。因此,要想加快通信工程的发展,就必须进一步改进传输设备的性能,加快传输技术的发展和进步,从而在整体上推动通信工程迈向一个新的高度,并实现三者的良性循环发展。当前我国通信行业的竞争越来越激烈,采用多种多样的方式来争夺用户群体,在国家进行行业调整后,这种现象越演越烈,三大通信巨头通过优惠、赠送等方式扩大市场占有率,同时还将触角伸向了通信设备,资金流的进入使得通信设备市场空前繁荣。当然,这种状况的出现,改变不了通信工程的核心工作,那就是信息传输。而要使信息传输能满足更多用户群体的需求,那么传输技术就成为一种非常重要的工具。
3 传输媒介的分类
所谓传输媒介,就是信息赖以传递的载体,简单来说就是无形的信息是通过什么来传递的。目前,通信工程中常用的传输介质主要有两种,一种是有线的,一种是无线的。传输媒介的不同,其特性也不相同,而这种特性也将对数据信息的传输速度和质量产生不同影响。有线传输,就是数据信息的传递是通过线缆来实现的,即两个通讯设备通过线缆连接起来,利用线缆通过信号将信息从这一端传递到另一端。有线传输的主要特性是抗干扰能力强,价格相对来说也比较便宜。无线传输,则是利用电波、激光、红外线等,将信息附加在电磁波上,通过传输电磁波实现信息的传输,其主要特点就是安装方便、通信自由,不受空间、时间、地点和环境的限制,但是其首次安装费用较高。信息传输的载体不论是有线的还是无线的,两者要实现传输信息的功能,都离不开传输技术的同步发展。传输技术的进步必然带来通信工程整个行业的发展。
4 传输技术的发展前景
目前我国的通信工程发展较快,很多科研部门和相关专家为了传输技术的进一步发展投入了很多,当然也取得了不菲成绩,带动了整个通信行业的快速发展。这也从另一个侧面反映了传输技术在整个通信工程中的重要性,和其良好的发展前景,传输技术在未来必然发展得更稳定、更快速。虽然传输技术目前仍有难关尚未攻克,但是我相信随着研究的进一步深入和知识的进一步积累、发展,这些技术难题必然会被解决掉,而通信工程必将会对社会经济的发展起到重大的推动作用。
5 结语
综上所述,随着通信工程的飞速发展,信息的传播速度越来越快。而要实现信息传递的安全性和准确性,则离不开通信工程的两大要素——传输介质和传输技术。自从人类文明产生以来,信息传输技术就随之诞生,古人充分发挥聪明才智,创造了多种多样的信息传输方式。信息传输技术历经几千年的发展,现代信息传输不论是技术还是方式,都是前人所无法想象的。虽然如此,我们也不应该满足于现状,应该以更高的热情和更积极的态度,为推动通信工程的进一步发展贡献一己之力。
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光纤通信技术的发展趋势[摘要]对光纤通信技术领域的主要发展热点作一简述与展望,主要有超高速传输系统,超大容量波分复用系统,光联网技术,新一代的光纤,IP over SDH与IP overOptical以及光接入网.关键词:光纤 超高速传输 超大容量波分复用 光联网光纤通信的诞生与发展是电信史上的一次重要革命.近几年来,随着技术的进步,电信管理体制的改革以及电信市场的逐步全面开放,光纤通信的发展又一次呈现了蓬勃发展的新局面,本文旨在对光纤通信领域的主要发展热点作一简述与展望.1 向超高速系统的发展从过去2O多年的电信发展史看,网络容量的需求和传输速率的提高一直是一对主要矛盾.传统光纤通信的发展始终按照电的时分复用(TDM)方式进行,每当传输速率提高4倍,传输每比特的成本大约下降30%~40%;因而高比特率系统的经济效益大致按指数规律增长,这就是为什么光纤通信系统的传输速率在过去20多年来一直在持续增加的根本原因.目前商用系统已从45Mbps增加到10Gbps,其速率在20年时间里增加了20O0倍,比同期微电子技术的集成度增加速度还快得多.高速系统的出现不仅增加了业务传输容量,而且也为各种各样的新业务,特别是宽带业务和多媒体提供了实现的可能.目前10Gbps系统已开始大批量装备网络,全世界安装的终端和中继器已超过5000个,主要在北美,在欧洲,日本和澳大利亚也已开始大量应用.我国也将在近期开始现场试验.需要注意的是,10Gbps系统对于光缆极化模色散比较敏感,而已经敷设的光缆并不一定都能满足开通和使用10Gbps系统的要求,需要实际测试,验证合格后才能安装开通.在理论上,上述基于时分复用的高速系统的速率还有望进一步提高,例如在实验室传输速率已能达到4OGbps,采用色度色散和极化模色散补偿以及伪三进制(即双二进制)编码后已能传输100km.然而,采用电的时分复用来提高传输容量的作法已经接近硅和镓砷技术的极限,没有太多潜力可挖了,此外,电的40Gbps系统在性能价格比及在实用中是否能成功还是个未知因素,因而更现实的出路是转向光的复用方式.光复用方式有很多种,但目前只有波分复用(WDM)方式进入大规模商用阶段,而其它方式尚处于试验研究阶段.2 向超大容量WDM系统的演进光纤接入|光纤传输如前所述,采用电的时分复用系统的扩容潜力已尽,然而光纤的200nm可用带宽资源仅仅利用了不到1%,99%的资源尚待发掘.如果将多个发送波长适当错开的光源信号同时在一极光纤上传送,则可大大增加光纤的信息传输容量,这就是波分复用(WDM)的基本思路.采用波分复用系统的主要好处是:(1)可以充分利用光纤的巨大带宽资源,使容量可以迅速扩大几倍至上百倍;(2)在大容量长途传输时可以节约大量光纤和再生器,从而大大降低了传输成本;(3)与信号速率及电调制方式无关,是引入宽带新业务的方便手段;(4)利用WDM网络实现网络交换和恢复可望实现未来透明的,具有高度生存性的光联网.鉴于上述应用的巨大好处及近几年来技术上的重大突破和市场的驱动,波分复用系统发展十分迅速.如果认为1995年是起飞年的话,其全球销售额仅仅为1亿美元,而2000年预计可超过40亿美元,2005年可达120亿美元,发展趋势之快令人惊讶.目前全球实际敷设的WDM系统已超过3000个,而实用化系统的最大容量已达320Gbps(2*16*10Gbps),美国朗讯公司已宣布将推出80个波长的WDM系统,其总容量可达200Gbps(80*)或400Gbps(40*10Gbps).实验室的最高水平则已达到(13*20Gbps).预计不久实用化系统的容量即可达到1Tbps的水平.可以认为近2年来超大容量密集波分复用系统的发展是光纤通信发展史上的又一里程碑.不仅彻底开发了无穷无尽的光传输键路的容量,而且也成为IP业务爆炸式发展的催化剂和下一代光传送网灵活光节点的基础.3 实现光联网——战略大方向上述实用化的波分复用系统技术尽管具有巨大的传输容量,但基本上是以点到点通信为基础的系统,其灵活性和可靠性还不够理想.如果在光路上也能实现类似SDH在电路上的分插功能和交叉连接功能的话,无疑将增加新一层的威力.根据这一基本思路,光的分插复用器(OADM)和光的交叉连接设备(OXC)均已在实验室研制成功,前者已投入商用.实现光联网的基本目的是:(1)实现超大容量光网络;(2)实现网络扩展性,允许网络的节点数和业务量的不断增长;(3)实现网络可重构性,达到灵活重组网络的目的;(4)实现网络的透明性,允许互连任何系统和不同制式的信号;(5)实现快速网络恢复,恢复时间可达100ms.鉴于光联网具有上述潜在的巨大优势,发达国家投入了大量的人力,物力和财力进行预研,特别是美国国防部预研局(DARPA)资助了一系列光联网项目,如以Be11core为主开发的"光网技术合作计划(ONTC)",以朗讯公司为主开发的"全光通信网"预研计划","多波长光网络(MONET)"和"国家透明光网络(NTON)"等.在欧洲和日本,也分别有类似的光联网项目在进行.光纤接入|光纤传输综上所述光联网已经成为继SDH电联网以后的又一新的光通信发展高潮.其标准化工作将于2000年基本完成,其设备的商用化时间也大约在2000年左右.建设一个最大透明的.高度灵活的和超大容量的国家骨干光网络不仅可以为未来的国家信息基础设施(NII) 奠定一个坚实的物理基础,而且也对我国下一世纪的信息产业和国民经济的腾飞以及国家的安全有极其重要的战略意义.4 新一代的光纤近几年来随着IP业务量的爆炸式增长,电信网正开始向下一代可持续发展的方向发展,而构筑具有巨大传输容量的光纤基础设施是下一代网络的物理基础.传统的单模光纤在适应上述超高速长距离传送网络的发展需要方面已暴露出力不从心的态势,开发新型光纤已成为开发下一代网络基础设施的重要组成部分.目前,为了适应干线网和城域网的不同发展需要,已出现了两种不同的新型光纤,即非零色散光纤(光纤)和无水吸收峰光纤(全波光纤). 新一代的非零色散光纤 非零色散光纤(光纤)的基本设计思想是在1550窗口工作波长区具有合理的较低色散,足以支持10Gbps的长距离传输而无需色散补偿,从而节省了色散补偿器及其附加光放大器的成本;同时,其色散值又保持非零特性,具有一起码的最小数值(如2ps/()以上),足以压制四波混合和交叉相位调制等非线性影响,适宜开通具有足够多波长的DWDM系统,同时满足TDM和DWDM两种发展方向的需要.为了达到上述目的,可以将零色散点移向短波长侧(通常1510~1520nm范围)或长波长侧(157nm附近),使之在1550nm附近的工作波长区呈现一定大小的色散值以满足上述要求.典型光纤在1550nm波长区的色散值为光纤的1/6~1/7,因此色散补偿距离也大致为光纤的6~7倍,色散补偿成本(包括光放大器,色散补偿器和安装调试)远低于光纤. 全波光纤 与长途网相比,城域网面临更加复杂多变的业务环境,要直接支持大用户,因而需要频繁的业务量疏导和带宽管理能力.但其传输距离却很短,通常只有50~80km,因而很少应用光纤放大器,光纤色散也不是问题.显然,在这样的应用环境下,怎样才能最经济有效地使业务量上下光纤成为网络设计至关重要的因素.采用具有数百个复用波长的高密集波分复用技术将是一项很有前途的解决方案.此时,可以将各种不同速率的业务量分配给不同的波长,在光路上进行业务量的选路和分插.在这类应用中,开发具有尽可能宽的可用波段的光纤成为关键.目前影响可用波段的主要因素是1385nm附近的水吸收峰,因而若能设法消除这一水峰,则光纤的可用频谱可望大大扩展.全波光纤就是在这种形势下诞生的.全波光纤采用了一种全新的生产工艺,几乎可以完全消除由水峰引起的衰减.除了没有水峰以外,全波光纤与普通的标准匹配包层光纤一样.然而,由于没有了水峰,光纤可以开放第5个低损窗口,从而带来一系列好处:(1)可用波长范围增加100nm,使光纤的全部可用波长范围从大约200nm增加到300nm,可复用的波长数大大增加;(2)由于上述波长范围内,光纤的色散仅为155Onm波长区的一半,因而,容易实现高比特率长距离传输;(3)可以分配不同的业务给最适合这种业务的波长传输,改进网络管理;(4)当可用波长范围大大扩展后,允许使用波长间隔较宽,波长精度和稳定度要求较低的光源,合波器,分波器和其它元件,使元器件特别是无源器件的成本大幅度下降,这就降低了整个系统的成本.5 IP over SDH与IP over Optical以IP业务为主的数据业务是当前世界信息业发展的主要推动力,因而能否有效地支持IP业务已成为新技术能否有长远技术寿命的标志.目前,ATM和SDH均能支持IP,分别称为IP over ATM和IP over SDH两者各有千秋.IP over ATM利用ATM的速度快,颗粒细,多业务支持能力的优点以及IP的简单,灵活,易扩充和统一性的特点,可以达到优势互补的目的,不足之处是网络体系结构复杂,传输效率低,开销损失大(达25%~30%).而SDH与IP的结合恰好能弥补上述IP overATM的弱点.其基本思路是将IP数据包通过点到点协议(PPP)直接映射到SDH帧,省掉了中间复杂的ATM层.具体作法是先把IP数据包封装进PPP分组,然后利用HDLC组帧,再将字节同步映射进SDH的VC包封中,最后再加上相应SDH开销置入STM-N帧中即可.IP over SDH在本质上保留了因特网作为IP网的无连接特征,形成统一的平面网,简化了网络体系结构,提高了传输效率,降低了成本,易于IP组插和兼容的不同技术体系实现网间互联.最主要优点是可以省掉ATM方式所不可缺少的信头开销和IP overATM封装和分段组装功能,使通透量增加25%~30%,这对于成本很高的广域网而言是十分珍贵的.缺点是网络容量和拥塞控制能力差,大规模网络路由表太复杂,只有业务分级,尚无优先级业务质量,对高质量业务难以确保质量,尚不适于多业务平台,是以运载IP业务为主的网络理想方案.随着千兆比高速路由器的商用化,其发展势头很强.采用这种技术的关键是千兆比高速路由器,这方面近来已有突破性进展,如美国Cisco公司推出的12000系列千兆比特交换路由器(GSR),可在千兆比特速率上实现因特网业务选路,并具有5~60Gbps的多带宽交换能力,提供灵活的拥塞管理,组播和QOS功能,其骨干网速率可以高达,将来能升级至10Gbps.这类新型高速路由器的端口密度和端口费用已可与ATM相比,转发分组延时也已降至几十微秒量级,不再是问题.总之,随着千兆比特高速路由器的成熟和IP业务的大发展,IP overSDH将会得到越来越广泛的应用.光纤接入|光纤传输但从长远看,当IP业务量逐渐增加,需要高于的链路容量时,则有可能最终会省掉中间的SDH层,IP直接在光路上跑,形成十分简单统一的IP网结构(IP overOptical).显然,这是一种最简单直接的体系结构,省掉了中间ATM层与SDH层,减化了层次,减少了网络设备;减少了功能重叠,简化了设备,减轻了网管复杂性,特别是网络配置的复杂性;额外的开销最低,传输效率最高;通过业务量工程设计,可以与IP的不对称业务量特性相匹配;还可利用光纤环路的保护光纤吸收突发业务,尽量避免缓存,减少延时;由于省掉了昂贵的ATM交换机和大量普通SDH复用设备,简化了网管,又采用了波分复用技术,其总成本可望比传统电路交换网降低一至二个量级!综上所述,现实世界是多样性的,网络解决方案也不会是单一的,具体技术的选用还与具体电信运营者的背景有关.三种IP传送技术都将在电信网发展的不同时期和网络的不同部分发挥自己应有的历史作用.但从面向未来的视角看,IP over Optical将是最具长远生命力的技术.特别是随着IP业务逐渐成为网络的主导业务后,这种对IP业务最理想的传送技术将会成为未来网络特别是骨干网的主导传送技术.在相当长的时期,IP over ATM,IP overSDH和IP over Optical将会共存互补,各有其最佳应用场合和领域.6 解决全网瓶颈的手段——光接入网过去几年间,网络的核心部分发生了翻天覆地的变化,无论是交换,还是传输都已更新了好几代.不久,网络的这一部分将成为全数字化的,软件主宰和控制的,高度集成和智能化的网络.而另一方面,现存的接入网仍然是被双绞线铜线主宰的(90%以上),原始落后的模拟系统.两者在技术上的巨大反差说明接入网已确实成为制约全网进一步发展的瓶颈.目前尽管出现了一系列解决这一瓶颈问题的技术手段,如双绞线上的xDSL系统,同轴电缆上的HFC系统,宽带无线接入系统,但都只能算是一些过渡性解决方案,唯一能够根本上彻底解决这一瓶颈问题的长远技术手段是光接入网.接入网中采用光接入网的主要目的是:减少维护管理费用和故障率;开发新设备,增加新收入;配合本地网络结构的调整,减少节点,扩大覆盖;充分利用光纤化所带来的一系列好处;建设透明光网络,迎接多媒体时代. 所谓光接入网从广义上可以包括光数字环路载波系统(ODLC)和无源光网络(PON)两类.数字环路载波系统DLC不是一种新技术,但结合了开放接口,并在光纤上传输综合的DLC(IDLC),显示了很大的生命力,以美国为例,目前的亿用户线中,DLC/IDLC已占据3600万线,其中IDLC占2700万线.特别是新增用户线中50%为IDLC,每年约500万线.至于无源光网络技术主要是在德国和日本受到重视.德国在1996年底前共敷设了约230万线光接入网系统,其中PON约占100万线.日本更是把PON作为其网络光纤化的主要技术,坚持不懈攻关十多年,采取一系列技术和工艺措施,将无源光网络成本降至与铜缆绞线成本相当的水平,并已在1998年全面启动光接入网建设,将于2010年达到6000万线,基本普及光纤通信网,以此作为振兴21世纪经济的对策.近来又计划再争取提前到2005年实现光纤通信网.光纤接入|光纤传输在无源光网络的发展进程中,近来又出现了一种以ATM为基础的宽带无源光网络(APON),这种技术将ATM和PON的优势相互结合,传输速率可达622/155Mbps,可以提供一个经济高效的多媒体业务传送平台并有效地利用网络资源,代表了多媒体时代接入网发展的一个重要战略方向.目前国际电联已经基本完成了标准化工作,预计1999年就会有商用设备问世.可以相信,在未来的无源光网络技术中,APON将会占据越来越大的份额,成为面向21世纪的宽带投入技术的主要发展方向.7 结束语从上述涉及光纤通信的几个方面的发展现状与趋势来看,完全有理由认为光纤通信进入了又一次蓬勃发展的新高潮.而这一次发展高潮涉及的范围更广,技术更新更难,影响力和影响面也更宽,势必对整个电信网和信息业产生更加深远的影响.它的演变和发展结果将在很大程度上决定电信网和信息业的未来大格局,也将对下一世纪的社会经济发展产生巨大影响.
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机电一体化技术的应用与发展前景 摘要:机电一体化是一种复合技术,是机械技术与微电子技术、信息技术互相渗透的产物,是机电工业发展的必然趋势。文章简述了机电一体化技术的基本结构组成和主要应用领域,并指出其发展趋势。 关键词:机械工业;机电一体化;数控;模块化 现代科学技术的发展极大地推动了不同学科的交叉与渗透,引起了工程领域的技术改造与革命。 在机械工程领域,由于微电子技术和计算机技术的迅速发展及其向机械工业的渗透所形成的机电一体化,使机械工业的技术结构、产品机构、功能与构成、生产方式及管理体系发生了巨大变化,使工业生产由“机械电气化”迈入了“机电 一体化”为特征的发展阶段。 一、机电一体化的核心技术 机电一体化包括软件和硬件两方面技术。硬件是由机械本体、传感器、信息处 理单元和驱动单元等部分组成。因此,为加速推进机电一体化的发展,必须从以下 几方面着手。 (一)机械本体技术 机械本体必须从改善性能、减轻质量和提高精度等几方面考虑。现代机械产品一般都是以钢铁材料为主,为了减轻质量除了在结构上加以改进,还应考虑利用非金属复合材料。只有机械本体减轻了重量,才有可能实现驱动系统的小型化,进而在控制方面改善快速响应特性,减少能量消耗,提高效率。 (二)传感技术 传感器的问题集中在提高可靠性、灵 敏度和精确度方面,提高可靠性与防干扰 有着直接的关系。为了避免电干扰,目前 有采用光纤电缆传感器的趋势。对外部信 息传感器来说,目前主要发展非接触型检 测技术。 (三)信息处理技术 机电一体化与微电子学的显著进步、 信息处理设备(特别是微型计算机)的普 及应用紧密相连。为进一步发展机电一体 化,必须提高信息处理设备的可靠性,包 括模/数转换设备的可靠性和分时处理 的输入输出的可靠性,进而提高处理速 度,并解决抗干扰及标准化问题。 (四)驱动技术 电机作为驱动机构已被广泛采用,但 在快速响应和效率等方面还存在一些问 题。目前,正在积极发展内部装有编码器 的电机以及控制专用组件-传感器-电 机三位一体的伺服驱动单元。 (五)接口技术 为了与计算机进行通信,必须使数据 传递的格式标准化、规格化。接口采用同 一标准规格不仅有利于信息传递和维修, 而且可以简化设计。目前,技术人员正致 力于开发低成本、高速串行的接口,来解 决信号电缆非接触化、光导纤维以及光藕 器的大容量化、小型化、标准化等问题。 (六)软件技术 软件与硬件必须协调一致地发展。为 了减少软件的研制成本,提高生产维修的 效率,要逐步推行软件标准化,包括程序 标准化、程序模块化、软件程序的固化、推 行软件工程等。 二、机电一体化技术的主要应用领域 (一)数控机床 数控机床及相应的数控技术经过40 年的发展,在结构、功能、操作和控制精度 上都有迅速提高,具体表现在: 1、总线式、模块化、紧凑型的结构,即 采用多C PU、多主总线的体系结构。 2、开放性设计,即硬件体系结构和功 能模块具有层次性、兼容性、符合接口标 准,能最大限度地提高用户的使用效益。 3、W O P技术和智能化。系统能提供 面向车间的编程技术和实现二、三维加工 过程的动态仿真,并引入在线诊断、模糊 控制等智能机制。 4、大容量存储器的应用和软件的模 块化设计,不仅丰富了数控功能,同时也 加强了C N C系统的控制功能。 5、能实现多过程、多通道控制,即具 有一台机床同时完成多个独立加工任务 或控制多台和多种机床的能力,并将刀具 破损检测、物料搬运、机械手等控制都集 成到系统中去。 6、系统的多级网络功能,加强了系统 组合及构成复杂加工系统的能力。 7、以单板、单片机作为控制机,加上专 用芯片及模板组成结构紧凑的数控装置。 (二)计算机集成制造系统(CIMS) C IM S的实现不是现有各分散系统 的简单组合,而是全局动态最优综合。它 打破原有部门之间的界线,以制造为基干 来控制“物流”和“信息流”,实现从经营 决策、产品开发、生产准备、生产实验到生 产经营管理的有机结合。企业集成度的提 高可以使各种生产要素之间的配置得到 更好的优化,各种生产要素的潜力可以得 到更大的发挥。 (三)柔性制造系统(FMS) 柔性制造系统是计算机化的制造系 统,主要由计算机、数控机床、机器人、料 盘、自动搬运小车和自动化仓库等组成。 它可以随机地、实时地、按量地按照装配 部门的要求,生产其能力范围内的任何工 件,特别适于多品种、中小批量、设计更改 频繁的离散零件的批量生产。 (四)工业机器人 第1代机器人亦称示教再现机器人, 它们只能根据示教进行重复运动,对工作 环境和作业对象的变化缺乏适应性和灵活 性;第2代机器人带有各种先进的传感元 件,能获取作业环境和操作对象的简单信 息,通过计算机处理、分析,做出一定的判 断,对动作进行反馈控制,表现出低级智 能,已开始走向实用化;第3代机器人即智 能机器人,具有多种感知功能,可进行复杂 的逻辑思维、判断和决策,在作业环境中独 立行动,与第5代计算机关系密切。 三、机电一体化技术的发展前景 纵观国内外机电一体化的发展现状 和高新技术的发展动向,机电一体化将朝 着以下几个方向发展。 (一)智能化 智能化是机电一体化与传统机械自 动化的主要区别之一,也是21世纪机电 一体化的发展方向。近几年,处理器速度 的提高和微机的高性能化、传感器系统的 集成化与智能化为嵌入智能控制算法创 造了条件,有力地推动着机电一体化产品 向智能化方向发展。智能机电一体化产品 可以模拟人类智能,具有某种程度的判断推理、逻辑思维和自主决策能力,从而取 代制造工程中人的部分脑力劳动。 (二)系统化 系统化的表现特征之一就是系统体 系结构进一步采用开放式和模式化的总 线结构。系统可以灵活组态,进行任意的 剪裁和组合,同时寻求实现多子系统协调 控制和综合管理。表现特征之二是通信功 能大大加强,一般除R S232等常用通信 方式外,实现远程及多系统通信联网需要 的局部网络正逐渐被采用。未来的机电一 体化更加注重产品与人的关系,如何赋予 机电一体化产品以人的智能、情感、人性 显得越来越重要。机电一体化产品还可根 据一些生物体优良的构造研究某种新型 机体,使其向着生物系统化方向发展。 (三)微型化 微型机电一体化系统高度融合了微 机械技术、微电子技术和软件技术,是机 电一体化的一个新的发展方向。国外称微 电子机械系统的几何尺寸一般不超过 1cm 3,并正向微米、纳米级方向发展。由于 微机电一体化系统具有体积小、耗能小、 运动灵活等特点,可进入一般机械无法进 入的空间并易于进行精细操作,故在生物 医学、航空航天、信息技术、工农业乃至国 防等领域,都有广阔的应用前景。目前,利 用半导体器件制造过程中的蚀刻技术,在 实验室中已制造出亚微米级的机械元件。 (四)模块化 模块化也是机电一体化产品的一个 发展趋势,是一项重要而艰巨的工程。由 于机电一体化产品种类和生产厂家繁多, 研制和开发具有标准机械接口、电气接 口、动力接口、信息接口的机电一体化产 品单元是一项复杂而重要的事,它需要制 订一系列标准,以便各部件、单元的匹配 和接口。机电一体化产品生产企业可利用 标准单元迅速开发新产品,同时也可以不 断扩大生产规模。 (五)网络化 网络技术的飞速发展对机电一体化 有重大影响,使其朝着网络化方向发展。 机电一体化产品的种类很多,面向网络的 方式也不同。由于网络的普及,基于网络 的各种远程控制和监视技术方兴未艾,而 远程控制的终端设备本身就是机电一体 化产品。 (六)绿色化 工业的发达使人们物质丰富、生活舒 适的同时也使资源减少,生态环境受到严 重污染,于是绿色产品应运而生。绿色化 是时代的趋势,其目标是使产品从设计、 制造、包装、运输、使用到报废处理的整个生命周期中,对生态环境无危害或危害极 小,资源利用率极高。机电一体化产品的 绿色化主要是指使用时不污染生态环境, 报废时能回收利用。绿色制造业是现代制 造业的可持续发展模式。 综上所述,机电一体化是众多科学技 术发展的结晶,是社会生产力发展到一定 阶段的必然要求。它促使机械工业发生战 略性的变革,使传统的机械设计方法和设 计概念发生着革命性的变化。大力发展新 一代机电一体化产品,不仅是改造传统机 械设备的要求,而且是推动机械产品更新 换代和开辟新领域、发展与振兴机械工业 的必由之路。 参考文献: 1、李运华.机电控制[M].北京航空航天大学出版社,2003. 2、芮延年.机电一体化系统设计[M].北京机械工业出版社,2004. 3、王中杰,余章雄,柴天佑.智能控制综述[J].基础自动化,2006(6). 4、章浩,张西良,周士冲.机电一体化技术的发展与应用[J].农机化研究,2006(7). 5、梁俊彦,李玉翔.机电一体化技术的发展及应用[J].科技资讯,2007(9).
光纤通信技术的发展趋势[摘要]对光纤通信技术领域的主要发展热点作一简述与展望,主要有超高速传输系统,超大容量波分复用系统,光联网技术,新一代的光纤,IP over SDH与IP overOptical以及光接入网.关键词:光纤 超高速传输 超大容量波分复用 光联网光纤通信的诞生与发展是电信史上的一次重要革命.近几年来,随着技术的进步,电信管理体制的改革以及电信市场的逐步全面开放,光纤通信的发展又一次呈现了蓬勃发展的新局面,本文旨在对光纤通信领域的主要发展热点作一简述与展望.1 向超高速系统的发展从过去2O多年的电信发展史看,网络容量的需求和传输速率的提高一直是一对主要矛盾.传统光纤通信的发展始终按照电的时分复用(TDM)方式进行,每当传输速率提高4倍,传输每比特的成本大约下降30%~40%;因而高比特率系统的经济效益大致按指数规律增长,这就是为什么光纤通信系统的传输速率在过去20多年来一直在持续增加的根本原因.目前商用系统已从45Mbps增加到10Gbps,其速率在20年时间里增加了20O0倍,比同期微电子技术的集成度增加速度还快得多.高速系统的出现不仅增加了业务传输容量,而且也为各种各样的新业务,特别是宽带业务和多媒体提供了实现的可能.目前10Gbps系统已开始大批量装备网络,全世界安装的终端和中继器已超过5000个,主要在北美,在欧洲,日本和澳大利亚也已开始大量应用.我国也将在近期开始现场试验.需要注意的是,10Gbps系统对于光缆极化模色散比较敏感,而已经敷设的光缆并不一定都能满足开通和使用10Gbps系统的要求,需要实际测试,验证合格后才能安装开通.在理论上,上述基于时分复用的高速系统的速率还有望进一步提高,例如在实验室传输速率已能达到4OGbps,采用色度色散和极化模色散补偿以及伪三进制(即双二进制)编码后已能传输100km.然而,采用电的时分复用来提高传输容量的作法已经接近硅和镓砷技术的极限,没有太多潜力可挖了,此外,电的40Gbps系统在性能价格比及在实用中是否能成功还是个未知因素,因而更现实的出路是转向光的复用方式.光复用方式有很多种,但目前只有波分复用(WDM)方式进入大规模商用阶段,而其它方式尚处于试验研究阶段.2 向超大容量WDM系统的演进光纤接入|光纤传输如前所述,采用电的时分复用系统的扩容潜力已尽,然而光纤的200nm可用带宽资源仅仅利用了不到1%,99%的资源尚待发掘.如果将多个发送波长适当错开的光源信号同时在一极光纤上传送,则可大大增加光纤的信息传输容量,这就是波分复用(WDM)的基本思路.采用波分复用系统的主要好处是:(1)可以充分利用光纤的巨大带宽资源,使容量可以迅速扩大几倍至上百倍;(2)在大容量长途传输时可以节约大量光纤和再生器,从而大大降低了传输成本;(3)与信号速率及电调制方式无关,是引入宽带新业务的方便手段;(4)利用WDM网络实现网络交换和恢复可望实现未来透明的,具有高度生存性的光联网.鉴于上述应用的巨大好处及近几年来技术上的重大突破和市场的驱动,波分复用系统发展十分迅速.如果认为1995年是起飞年的话,其全球销售额仅仅为1亿美元,而2000年预计可超过40亿美元,2005年可达120亿美元,发展趋势之快令人惊讶.目前全球实际敷设的WDM系统已超过3000个,而实用化系统的最大容量已达320Gbps(2*16*10Gbps),美国朗讯公司已宣布将推出80个波长的WDM系统,其总容量可达200Gbps(80*)或400Gbps(40*10Gbps).实验室的最高水平则已达到(13*20Gbps).预计不久实用化系统的容量即可达到1Tbps的水平.可以认为近2年来超大容量密集波分复用系统的发展是光纤通信发展史上的又一里程碑.不仅彻底开发了无穷无尽的光传输键路的容量,而且也成为IP业务爆炸式发展的催化剂和下一代光传送网灵活光节点的基础.3 实现光联网——战略大方向上述实用化的波分复用系统技术尽管具有巨大的传输容量,但基本上是以点到点通信为基础的系统,其灵活性和可靠性还不够理想.如果在光路上也能实现类似SDH在电路上的分插功能和交叉连接功能的话,无疑将增加新一层的威力.根据这一基本思路,光的分插复用器(OADM)和光的交叉连接设备(OXC)均已在实验室研制成功,前者已投入商用.实现光联网的基本目的是:(1)实现超大容量光网络;(2)实现网络扩展性,允许网络的节点数和业务量的不断增长;(3)实现网络可重构性,达到灵活重组网络的目的;(4)实现网络的透明性,允许互连任何系统和不同制式的信号;(5)实现快速网络恢复,恢复时间可达100ms.鉴于光联网具有上述潜在的巨大优势,发达国家投入了大量的人力,物力和财力进行预研,特别是美国国防部预研局(DARPA)资助了一系列光联网项目,如以Be11core为主开发的"光网技术合作计划(ONTC)",以朗讯公司为主开发的"全光通信网"预研计划","多波长光网络(MONET)"和"国家透明光网络(NTON)"等.在欧洲和日本,也分别有类似的光联网项目在进行.光纤接入|光纤传输综上所述光联网已经成为继SDH电联网以后的又一新的光通信发展高潮.其标准化工作将于2000年基本完成,其设备的商用化时间也大约在2000年左右.建设一个最大透明的.高度灵活的和超大容量的国家骨干光网络不仅可以为未来的国家信息基础设施(NII) 奠定一个坚实的物理基础,而且也对我国下一世纪的信息产业和国民经济的腾飞以及国家的安全有极其重要的战略意义.4 新一代的光纤近几年来随着IP业务量的爆炸式增长,电信网正开始向下一代可持续发展的方向发展,而构筑具有巨大传输容量的光纤基础设施是下一代网络的物理基础.传统的单模光纤在适应上述超高速长距离传送网络的发展需要方面已暴露出力不从心的态势,开发新型光纤已成为开发下一代网络基础设施的重要组成部分.目前,为了适应干线网和城域网的不同发展需要,已出现了两种不同的新型光纤,即非零色散光纤(光纤)和无水吸收峰光纤(全波光纤). 新一代的非零色散光纤 非零色散光纤(光纤)的基本设计思想是在1550窗口工作波长区具有合理的较低色散,足以支持10Gbps的长距离传输而无需色散补偿,从而节省了色散补偿器及其附加光放大器的成本;同时,其色散值又保持非零特性,具有一起码的最小数值(如2ps/()以上),足以压制四波混合和交叉相位调制等非线性影响,适宜开通具有足够多波长的DWDM系统,同时满足TDM和DWDM两种发展方向的需要.为了达到上述目的,可以将零色散点移向短波长侧(通常1510~1520nm范围)或长波长侧(157nm附近),使之在1550nm附近的工作波长区呈现一定大小的色散值以满足上述要求.典型光纤在1550nm波长区的色散值为光纤的1/6~1/7,因此色散补偿距离也大致为光纤的6~7倍,色散补偿成本(包括光放大器,色散补偿器和安装调试)远低于光纤. 全波光纤 与长途网相比,城域网面临更加复杂多变的业务环境,要直接支持大用户,因而需要频繁的业务量疏导和带宽管理能力.但其传输距离却很短,通常只有50~80km,因而很少应用光纤放大器,光纤色散也不是问题.显然,在这样的应用环境下,怎样才能最经济有效地使业务量上下光纤成为网络设计至关重要的因素.采用具有数百个复用波长的高密集波分复用技术将是一项很有前途的解决方案.此时,可以将各种不同速率的业务量分配给不同的波长,在光路上进行业务量的选路和分插.在这类应用中,开发具有尽可能宽的可用波段的光纤成为关键.目前影响可用波段的主要因素是1385nm附近的水吸收峰,因而若能设法消除这一水峰,则光纤的可用频谱可望大大扩展.全波光纤就是在这种形势下诞生的.全波光纤采用了一种全新的生产工艺,几乎可以完全消除由水峰引起的衰减.除了没有水峰以外,全波光纤与普通的标准匹配包层光纤一样.然而,由于没有了水峰,光纤可以开放第5个低损窗口,从而带来一系列好处:(1)可用波长范围增加100nm,使光纤的全部可用波长范围从大约200nm增加到300nm,可复用的波长数大大增加;(2)由于上述波长范围内,光纤的色散仅为155Onm波长区的一半,因而,容易实现高比特率长距离传输;(3)可以分配不同的业务给最适合这种业务的波长传输,改进网络管理;(4)当可用波长范围大大扩展后,允许使用波长间隔较宽,波长精度和稳定度要求较低的光源,合波器,分波器和其它元件,使元器件特别是无源器件的成本大幅度下降,这就降低了整个系统的成本.5 IP over SDH与IP over Optical以IP业务为主的数据业务是当前世界信息业发展的主要推动力,因而能否有效地支持IP业务已成为新技术能否有长远技术寿命的标志.目前,ATM和SDH均能支持IP,分别称为IP over ATM和IP over SDH两者各有千秋.IP over ATM利用ATM的速度快,颗粒细,多业务支持能力的优点以及IP的简单,灵活,易扩充和统一性的特点,可以达到优势互补的目的,不足之处是网络体系结构复杂,传输效率低,开销损失大(达25%~30%).而SDH与IP的结合恰好能弥补上述IP overATM的弱点.其基本思路是将IP数据包通过点到点协议(PPP)直接映射到SDH帧,省掉了中间复杂的ATM层.具体作法是先把IP数据包封装进PPP分组,然后利用HDLC组帧,再将字节同步映射进SDH的VC包封中,最后再加上相应SDH开销置入STM-N帧中即可.IP over SDH在本质上保留了因特网作为IP网的无连接特征,形成统一的平面网,简化了网络体系结构,提高了传输效率,降低了成本,易于IP组插和兼容的不同技术体系实现网间互联.最主要优点是可以省掉ATM方式所不可缺少的信头开销和IP overATM封装和分段组装功能,使通透量增加25%~30%,这对于成本很高的广域网而言是十分珍贵的.缺点是网络容量和拥塞控制能力差,大规模网络路由表太复杂,只有业务分级,尚无优先级业务质量,对高质量业务难以确保质量,尚不适于多业务平台,是以运载IP业务为主的网络理想方案.随着千兆比高速路由器的商用化,其发展势头很强.采用这种技术的关键是千兆比高速路由器,这方面近来已有突破性进展,如美国Cisco公司推出的12000系列千兆比特交换路由器(GSR),可在千兆比特速率上实现因特网业务选路,并具有5~60Gbps的多带宽交换能力,提供灵活的拥塞管理,组播和QOS功能,其骨干网速率可以高达,将来能升级至10Gbps.这类新型高速路由器的端口密度和端口费用已可与ATM相比,转发分组延时也已降至几十微秒量级,不再是问题.总之,随着千兆比特高速路由器的成熟和IP业务的大发展,IP overSDH将会得到越来越广泛的应用.光纤接入|光纤传输但从长远看,当IP业务量逐渐增加,需要高于的链路容量时,则有可能最终会省掉中间的SDH层,IP直接在光路上跑,形成十分简单统一的IP网结构(IP overOptical).显然,这是一种最简单直接的体系结构,省掉了中间ATM层与SDH层,减化了层次,减少了网络设备;减少了功能重叠,简化了设备,减轻了网管复杂性,特别是网络配置的复杂性;额外的开销最低,传输效率最高;通过业务量工程设计,可以与IP的不对称业务量特性相匹配;还可利用光纤环路的保护光纤吸收突发业务,尽量避免缓存,减少延时;由于省掉了昂贵的ATM交换机和大量普通SDH复用设备,简化了网管,又采用了波分复用技术,其总成本可望比传统电路交换网降低一至二个量级!综上所述,现实世界是多样性的,网络解决方案也不会是单一的,具体技术的选用还与具体电信运营者的背景有关.三种IP传送技术都将在电信网发展的不同时期和网络的不同部分发挥自己应有的历史作用.但从面向未来的视角看,IP over Optical将是最具长远生命力的技术.特别是随着IP业务逐渐成为网络的主导业务后,这种对IP业务最理想的传送技术将会成为未来网络特别是骨干网的主导传送技术.在相当长的时期,IP over ATM,IP overSDH和IP over Optical将会共存互补,各有其最佳应用场合和领域.6 解决全网瓶颈的手段——光接入网过去几年间,网络的核心部分发生了翻天覆地的变化,无论是交换,还是传输都已更新了好几代.不久,网络的这一部分将成为全数字化的,软件主宰和控制的,高度集成和智能化的网络.而另一方面,现存的接入网仍然是被双绞线铜线主宰的(90%以上),原始落后的模拟系统.两者在技术上的巨大反差说明接入网已确实成为制约全网进一步发展的瓶颈.目前尽管出现了一系列解决这一瓶颈问题的技术手段,如双绞线上的xDSL系统,同轴电缆上的HFC系统,宽带无线接入系统,但都只能算是一些过渡性解决方案,唯一能够根本上彻底解决这一瓶颈问题的长远技术手段是光接入网.接入网中采用光接入网的主要目的是:减少维护管理费用和故障率;开发新设备,增加新收入;配合本地网络结构的调整,减少节点,扩大覆盖;充分利用光纤化所带来的一系列好处;建设透明光网络,迎接多媒体时代. 所谓光接入网从广义上可以包括光数字环路载波系统(ODLC)和无源光网络(PON)两类.数字环路载波系统DLC不是一种新技术,但结合了开放接口,并在光纤上传输综合的DLC(IDLC),显示了很大的生命力,以美国为例,目前的亿用户线中,DLC/IDLC已占据3600万线,其中IDLC占2700万线.特别是新增用户线中50%为IDLC,每年约500万线.至于无源光网络技术主要是在德国和日本受到重视.德国在1996年底前共敷设了约230万线光接入网系统,其中PON约占100万线.日本更是把PON作为其网络光纤化的主要技术,坚持不懈攻关十多年,采取一系列技术和工艺措施,将无源光网络成本降至与铜缆绞线成本相当的水平,并已在1998年全面启动光接入网建设,将于2010年达到6000万线,基本普及光纤通信网,以此作为振兴21世纪经济的对策.近来又计划再争取提前到2005年实现光纤通信网.光纤接入|光纤传输在无源光网络的发展进程中,近来又出现了一种以ATM为基础的宽带无源光网络(APON),这种技术将ATM和PON的优势相互结合,传输速率可达622/155Mbps,可以提供一个经济高效的多媒体业务传送平台并有效地利用网络资源,代表了多媒体时代接入网发展的一个重要战略方向.目前国际电联已经基本完成了标准化工作,预计1999年就会有商用设备问世.可以相信,在未来的无源光网络技术中,APON将会占据越来越大的份额,成为面向21世纪的宽带投入技术的主要发展方向.7 结束语从上述涉及光纤通信的几个方面的发展现状与趋势来看,完全有理由认为光纤通信进入了又一次蓬勃发展的新高潮.而这一次发展高潮涉及的范围更广,技术更新更难,影响力和影响面也更宽,势必对整个电信网和信息业产生更加深远的影响.它的演变和发展结果将在很大程度上决定电信网和信息业的未来大格局,也将对下一世纪的社会经济发展产生巨大影响.
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随着通信工程的飞速发展,信息的传播速度越来越快。下文是我为大家整理的关于通信工程毕业论文的范文,欢迎大家阅读参考!
通信工程中有线传输技术研究
摘要:有线传输和无线传输是两种常见的通信技术。有线传输利用的是光电信号,借助光缆或电缆进行信号传送,而无线传输则使用电波进行信号传送。相对来说,有线传输对人们日常生活和生产具有非常重要的意义。有线传输发挥特有的功效为人们提供信息传输服务,有效地实现业务传输和对接。文中论述了通信工程有线传输技术改进。
关键词:通信工程;有线传输;改进研究
1通信工程的概述
如今的通信工程中,有线传输技术已经成为一种专业性的通信方式。利用这种通信技术,能够实现点到点之间的连接,且还可逐级复用与比特间插,传输的速度可达到140Mbit/s。至今为止,PDH设备仍旧在使用。随着SDH的出现,且建立在光路的基础上,有线传输已经成为通信网络传输的主题。在ASON技术出现后,人们就逐渐步入通信网络时代。传输网络技术与方式在不断更新,更能够适应人们的使用要求。
2 通信工程中有线传输技术分析
架空明线传输
技术架空明线传输指的是,在电线杆上方的恰当部位布置导线,每对导线中都会构成一条信道,达到信号传输目的的一种传输技术。通常情况下,这条信道的频带地段是300hz,它的高端频率视线径需要考虑到其具体的大小来决定,通常是1hz。许多工程实践表明,这种信道有利于促进单路电话与多路载波的传输,并且还能够运用和传输相关的传真、电报以及数据信息。在实际设置中,还需要根据实际线径尺寸决定。这种传输技术能够实现单路电话等的传输,架空明线的传输速度比别的传输技术更低,传输距离也不够长。因此,应用的范围不太广。
同轴电缆传输
同轴电缆传输指的是,将一根铜线作为芯线,同时在外部肤上一根同轴钢管,这样可以用来替代另一根铜线,从而组成一个信道。这条信道有利于促进电磁波的同轴传输,而且也能够在最大程度上避免外界因素的影响。同轴电缆自身具备很宽的频带,高端可以超过10Ghz,可以被广泛运用在信号馈线以及电视信号的传递中。同轴电缆传输属于当前应用范围较大的传输技术。
双绞线电缆传输
这种有线传输技术又称为对称电缆,主要是由低频率与高率电缆组成的。像通信工程中常见的双绞线,本质上是一种高频对称电缆,在信号传输中有着良好的应用效果。双绞线中所包含的屏蔽双绞线,由于其具有性能可靠、不同环境的适应性强等特点,客观地加大了实际应用中的造价成本,限制了具体应用范围的扩大。而低频对称电缆的实际应用范围也有一定的局限性,主要在于这种电缆的频带宽度窄、信道容量小。相对而言,绞合电缆传输技术市场推广中具有较大的潜力,将会成为通信工程中有线传输技术的重要发展方向。
光纤有线传输
光纤技术现在已经是有线通信技术最重要的组成部分,因为光纤技术采用的光信号,所以对所有常规干扰免疫,同时光纤的通信能力极大,另外光纤还具有极高的保密性,不法分子截断光纤时能后第一时间报警,同时光信号有着不同的密码,所以极难的破解和分析出结果。同时光纤材料中不敢有金属物质,所以很轻,利于安装和铺设工作。但是光纤通信还不能直接与用户的通信设备相连,因为除了少数的高科技概念产品,市场中很少存在能直接识别光信号的设备,所以在需要进行一次数据的载体的转换,但是如果数据装换的设备不好,就会大大影响光纤传输的质量。
3 通信工程中有线传输技术的改进
波分复用技术
所谓的波分复用技术,主要是指在不同波长的光波能够在技术的支持下实现在一根光纤中的正常传输,扩大光纤通信信道容量的可靠技术。波分复用技术使用中各种信号可以通过光发送端转换器的实际作用,转换为符合实际要求的不同波长的光波,并在性能可靠的合波器的作用下将所有的光波汇聚为一条光波,进而完成光线的正常传输。与之相关的光接收端可以在分离器的作用下得到不同波长的光载波,确保所有信号的传输能够满足光纤通信的具体要求。在未来通信工程中有线传输技术的改进过程中,波分复用技术的应用范围将会逐渐地扩大:在满足通信容量的基础上,提高了信号的传输效率,最大限度地满足了使用者的多样化需求。因此,根据通信工程中有线传输技术的具体要求,合理地使用波分复用技术,将会更好地发挥有线传输技术的优势,推动相关行业的快速发展。
光线送网技术
就当前通信工程发展趋势来看,光纤通信技术将会成为有线传输技术和媒介的发展主流。光线送网技术主要分为两大部分:①波分复用技术;②光信道技术,其优势在于传送容量大,能够实现对路由的保护,该技术将客户信号封装有效转变为透明传输,再加上复用、交叉、配置颗粒使用率的提升,无论是带宽数据客户业务的分配或是传输的效率均得以提高。
超长波长光纤通信技术
当前,我国通信技术发展迅速,对于传输距离、容量的要求均在提高,尤其是光损耗、色散要求十分严格,因此在实际应用需尽可能采用低色散、低损耗的单模光纤。
相干光通信技术
这种有线传输技术实际应用中所涉及的相干光来源于光发送端。实践中的相干光具有频率稳定、相位基本保持不变的特点,并通过ASK、SK等技术进行有效地调制,结合光接收端中光混频器与光耦合器的实际作用,促使相干光满足了混频的实际要求,最后在信号放大器与其它设备的支持下,实现了信号的有效传输。相干光通信技术的合理使用,将会增强光纤通信发展中信号传输量的合理性,为光接收器灵敏度的提高带来了重要的保障作用。
传输距离方面
在经济快速发展的过程中,推动了工业化发展的同时,还有效地提高人们日常生活与生产水平。而此时对通信有线传输相关技术的要求更加苛刻。即随着全球经济的逐步深入,国与国的距离不断缩短。而这对通信工程中传输距离和传输技术均提出非常高的要求。通信工程中有线传输相关技术将面临着更大的挑战。
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通信工程中传输技术的重要性
摘要:随着信息技术的快速发展,信息化时代到来,互联网和计算机已经深入人们生活,成为人们日常生活的一个重要组成部分,已与人们的日常生活息息相关。信息化时代的快速发展得益于信息、数据的安全传输,而要实现这点,则依赖于通信工程中的传输技术。目前,我国的传输技术发展态势良好,取得了长足进步,但是我们也应看到,其中也存在一些需要改进的问题。本文将重点分析探讨传输技术在通信工程中所起到的重要作用,但是因专业知识所限,难免有不足之处,还请各位老师、专家批评、指正。
关键字:通信工程;传输技术;重要性
随着科技的进步和技术手段的增多,通信工程的应用也越来越广泛,发展前景非常好。而通信技术作为通信工程的重要组成部分,是数据信息高速、安全传递的重要保障,只有通信技术过硬,才能充分发挥通信工程在实际应用中的优势。
1 传输技术的历史演变
人类自从诞生以来,就有多种多样的信息传递方法,从远古时代的结绳记事,到后来的快马传报,甚至是战争中所使用的烽火,这种种方法,都是古人依靠自己的聪明才智所发明的信息传递方式。随着文明的进步、发展,人类发明了文字、印刷,知识得以在一个特定范围内传播。到了近代,工业革命揭开了信息传递方式的新篇章,电的发现催生了电报、电话的出现。当时间的脚步迈进了现代,则传输技术实现了飞跃,电磁波、声、光、电等皆被人类用来作为信息传输的介质,信息传播的方式真可谓百花齐放,信息传播技术也随之快速发展,人们要随时与世界打个招呼的愿望终于实现了,宽带、可视频电话、传真等,不但实现了文字、图形图片的传播,还使人们可以即时通讯,即时联系沟通,人们的生活、工作以更方便、更快捷、更高效的方式在前进着。
2 传输技术在通信工程中的作用
非常重要当今的时代是一个信息化的时代,人们对信息的需求面越来越广,需求量也越来越大,这就要求信息传输的速度必须加快,并且其准确性、正确性和安全性必须有保障,这就要求通信系统必须是稳定的、优良的。而信息的传输则离不开信息传输系统,信息的传输离不开传输通道,即传输介质,而要想使传输介质发挥作用,则离不开传输技术,因而传输技术在通信工程中起到非常重要的作用。目前,随着互联网技术的快速发展,网络已成为人们工作、生活中必需的一种一种手段,然而,这种单一的传输渠道并不能满足多节点业务的多元化、多样性要求,因而,传输技术的进一步发展则是实现通信工程取得质的飞跃的关键和重要突破口。另外,减少信息传输中所产生的信息错误率,确保信息安全、高速的传播,这都仰赖于传输技术,从这个角度来说,传输技术的先进性程度决定了通信工程的发展状况。因此,要想加快通信工程的发展,就必须进一步改进传输设备的性能,加快传输技术的发展和进步,从而在整体上推动通信工程迈向一个新的高度,并实现三者的良性循环发展。当前我国通信行业的竞争越来越激烈,采用多种多样的方式来争夺用户群体,在国家进行行业调整后,这种现象越演越烈,三大通信巨头通过优惠、赠送等方式扩大市场占有率,同时还将触角伸向了通信设备,资金流的进入使得通信设备市场空前繁荣。当然,这种状况的出现,改变不了通信工程的核心工作,那就是信息传输。而要使信息传输能满足更多用户群体的需求,那么传输技术就成为一种非常重要的工具。
3 传输媒介的分类
所谓传输媒介,就是信息赖以传递的载体,简单来说就是无形的信息是通过什么来传递的。目前,通信工程中常用的传输介质主要有两种,一种是有线的,一种是无线的。传输媒介的不同,其特性也不相同,而这种特性也将对数据信息的传输速度和质量产生不同影响。有线传输,就是数据信息的传递是通过线缆来实现的,即两个通讯设备通过线缆连接起来,利用线缆通过信号将信息从这一端传递到另一端。有线传输的主要特性是抗干扰能力强,价格相对来说也比较便宜。无线传输,则是利用电波、激光、红外线等,将信息附加在电磁波上,通过传输电磁波实现信息的传输,其主要特点就是安装方便、通信自由,不受空间、时间、地点和环境的限制,但是其首次安装费用较高。信息传输的载体不论是有线的还是无线的,两者要实现传输信息的功能,都离不开传输技术的同步发展。传输技术的进步必然带来通信工程整个行业的发展。
4 传输技术的发展前景
目前我国的通信工程发展较快,很多科研部门和相关专家为了传输技术的进一步发展投入了很多,当然也取得了不菲成绩,带动了整个通信行业的快速发展。这也从另一个侧面反映了传输技术在整个通信工程中的重要性,和其良好的发展前景,传输技术在未来必然发展得更稳定、更快速。虽然传输技术目前仍有难关尚未攻克,但是我相信随着研究的进一步深入和知识的进一步积累、发展,这些技术难题必然会被解决掉,而通信工程必将会对社会经济的发展起到重大的推动作用。
5 结语
综上所述,随着通信工程的飞速发展,信息的传播速度越来越快。而要实现信息传递的安全性和准确性,则离不开通信工程的两大要素——传输介质和传输技术。自从人类文明产生以来,信息传输技术就随之诞生,古人充分发挥聪明才智,创造了多种多样的信息传输方式。信息传输技术历经几千年的发展,现代信息传输不论是技术还是方式,都是前人所无法想象的。虽然如此,我们也不应该满足于现状,应该以更高的热情和更积极的态度,为推动通信工程的进一步发展贡献一己之力。
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液压伺服系统设计 液压伺服系统设计 在液压伺服系统中采用液压伺服阀作为输入信号的转换与放大元件。液压伺服系统能以小功率的电信号输入,控制大功率的液压能(流量与压力)输出,并能获得很高的控制精度和很快的响应速度。位置控制、速度控制、力控制三类液压伺服系统一般的设计步骤如下: 1)明确设计要求:充分了解设计任务提出的工艺、结构及时系统各项性能的要求,并应详细分析负载条件。 2)拟定控制方案,画出系统原理图。 3)静态计算:确定动力元件参数,选择反馈元件及其它电气元件。 4)动态计算:确定系统的传递函数,绘制开环波德图,分析稳定性,计算动态性能指标。 5)校核精度和性能指标,选择校正方式和设计校正元件。 6)选择液压能源及相应的附属元件。 7)完成执行元件及液压能源施工设计。 本章的内容主要是依照上述设计步骤,进一步说明液压伺服系统的设计原则和介绍具体设计计算方法。由于位置控制系统是最基本和应用最广的系统,所以介绍将以阀控液压缸位置系统为主。 全面理解设计要求 全面了解被控对象 液压伺服控制系统是被控对象—主机的一个组成部分,它必须满足主机在工艺上和结构上对其提出的要求。例如轧钢机液压压下位置控制系统,除了应能够承受最大轧制负载,满足轧钢机轧辊辊缝调节最大行程,调节速度和控制精度等要求外,执行机构—压下液压缸在外形尺寸上还受轧钢机牌坊窗口尺寸的约束,结构上还必须保证满足更换轧辊方便等要求。要设计一个好的控制系统,必须充分重视这些问题的解决。所以设计师应全面了解被控对象的工况,并综合运用电气、机械、液压、工艺等方面的理论知识,使设计的控制系统满足被控对象的各项要求。 明角设计系统的性能要求 1)被控对象的物理量:位置、速度或是力。 2)静态极限:最大行程、最大速度、最大力或力矩、最大功率。 3)要求的控制精度:由给定信号、负载力、干扰信号、伺服阀及电控系统零飘、非线性环节(如摩擦力、死区等)以及传感器引起的系统误差,定位精度,分辨率以及允许的飘移量等。 4)动态特性:相对稳定性可用相位裕量和增益裕量、谐振峰值和超调量等来规定,响应的快速性可用载止频率或阶跃响应的上升时间和调整时间来规定; 5)工作环境:主机的工作温度、工作介质的冷却、振动与冲击、电气的噪声干扰以及相应的耐高温、防水防腐蚀、防振等要求; 6)特殊要求;设备重量、安全保护、工作的可靠性以及其它工艺要求。 负载特性分析 正确确定系统的外负载是设计控制系统的一个基本问题。它直接影响系统的组成和动力元件参数的选择,所以分析负载特性应尽量反映客观实际。液压伺服系统的负载类型有惯性负载、弹性负载、粘性负载、各种摩擦负载(如静摩擦、动摩擦等)以及重力和其它不随时间、位置等参数变化的恒值负载等。 拟定控制方案、绘制系统原理图 在全面了解设计要求之后,可根据不同的控制对象,按表6所列的基本类型选定控制方案并拟定控制系统的方块图。如对直线位置控制系统一般采用阀控液压缸的方案,方块图如图36所示。图36 阀控液压缸位置控制系统方块图表6 液压伺服系统控制方式的基本类型伺服系统 控制信号 控制参数 运动类型 元件组成机液电液气液电气液 模拟量数字量位移量 位置、速度、加速度、力、力矩、压力 直线运动摆动运动旋转运动 1.阀控制:阀-液压缸,阀-液压马达2.容积控制:变量泵-液压缸;变量泵-液压马达;阀-液压缸-变量泵-液压马达3.其它:步近式力矩马达 动力元件参数选择 动力元件是伺服系统的关键元件。它的一个主要作用是在整个工作循环中使负载按要求的速度运动。其次,它的主要性能参数能满足整个系统所要求的动态特性。此外,动力元件参数的选择还必须考虑与负载参数的最佳匹配,以保证系统的功耗最小,效率高。 动力元件的主要参数包括系统的供油压力、液压缸的有效面积(或液压马达排量)、伺服阀的流量。当选定液压马达作执行元件时,还应包括齿轮的传动比。 供油压力的选择 选用较高的供油压力,在相同输出功率条件下,可减小执行元件——液压缸的活塞面积(或液压马达的排量),因而泵和动力元件尺寸小重量轻,设备结构紧凑,同时油腔的容积减小,容积弹性模数增大,有利于提高系统的响应速度。但是随供油压力增加,由于受材料强度的限制,液压元件的尺寸和重量也有增加的趋势,元件的加工精度也要求提高,系统的造价也随之提高。同时,高压时,泄漏大,发热高,系统功率损失增加,噪声加大,元件寿命降低,维护也较困难。所以条件允许时,通常还是选用较低的供油压力。 常用的供油压力等级为7MPa到28MPa,可根据系统的要求和结构限制条件选择适当的供油压力。 伺服阀流量与执行元件尺寸的确定 如上所述,动力元件参数选择除应满足拖动负载和系统性能两方面的要求外,还应考虑与负载的最佳匹配。下面着重介绍与负载最佳匹配问题。 (1)动力元件的输出特性 将伺服阀的流量——压力曲线经坐标变换绘于υ-FL平面上,所得的抛物线即为动力元件稳态时的输出特性,见图37。 图37 参数变化对动力机构输出特性的影响a)供油压力变化;b)伺服阀容量变化;c)液压缸面积变化 图中 FL——负载力,FL=pLA; pL——伺服阀工作压力; A——液压缸有效面积; υ——液压缸活塞速度, ; qL——伺服阀的流量; q0——伺服阀的空载流量; ps——供油压力。 由图37可见,当伺服阀规格和液压缸面积不变,提高供油压力,曲线向外扩展,最大功率提高,最大功率点右移,如图37a。 当供油压力和液压缸面积不变,加大伺服阀规格,曲线变高,曲线的顶点A ps不变,最大功率提高,最大功率点不变,如图37b。 当供油压力和伺服阀规格不变,加大液压缸面积A,曲线变低,顶点右移,最大功率不变,最大功率点右移,如图37c。 (2)负载最佳匹配图解法 在负载轨迹曲线υ-FL平面上,画出动力元件输出特性曲线,调整参数,使动力元件输出特性曲线从外侧完全包围负载轨迹曲线,即可保证动力元件能够拖动负载。在图38中,曲线1、2、3代表三条动力元件的输出特性曲线。曲线2与负载轨迹最大功率点c相切,符合负载最佳匹配条件,而曲线1、3上的工作点α和b,虽能拖动负载,但效率都较低。 (3)负载最佳匹配的解析法 参见液压动力元件的负载匹配。 (4)近似计算法在工程设计中,设计动力元件时常采用近似计算法,即按最大负载力FLmax选择动力元件。在动力元件输出特性曲线上,限定 FLmax≤pLA= ,并认为负载力、最大速度和最大加速度是同时出现的,这样液压缸的有效面积可按下式计算: (37) 图38 动力元件与负载匹配图形 按式37求得A值后,可计算负载流量qL,即可根据阀的压降从伺服阀样本上选择合适的伺服阀。近似计算法应用简便,然而是偏于保守的计算方法。采用这种方法可以保证系统的性能,但传递效率稍低。 (5)按液压固有频率选择动力元件 对功率和负载很小的液压伺服系统来说,功率损耗不是主要问题,可以根据系统要求的液压固有频率来确定动力元件。 四边滑阀控制的液压缸,其活塞的有效面积为 (38) 二边滑阀控制的液压缸,其活塞的有效面积为 (39) 液压固有频率ωh可以按系统要求频宽的(5~10)倍来确定。对一些干扰力大,负载轨迹形状比较复杂的系统,不能按上述的几种方法计算动力元件,只能通过作图法来确定动力元件。 计算阀控液压马达组合的动力元件时,只要将上述计算方法中液压缸的有效面积A换成液压马达的排量D,负载力FL换成负载力矩TL,负载速度换成液压马达的角速度 ,就可以得到相应的计算公式。当系统采用了减速机构时,应注意把负载惯量、负载力、负载的位移、速度、加速度等参数都转换到液压马达的轴上才能作为计算的参数。减速机构传动比选择的原则是:在满足液压固有频率的要求下,传动比最小,这就是最佳传动比。 伺服阀的选择 根据所确定的供油压力ps和由负载流量qL(即要求伺服阀输出的流量)计算得到的伺服阀空载流量q0,即可由伺服阀样本确定伺服阀的规格。因为伺服阀输出流量是限制系统频宽的一个重要因素,所以伺服阀流量应留有余量。通常可取15%左右的负载流量作为伺服阀的流量储备。 除了流量参数外,在选择伺服阀时,还应考虑以下因素: 1)伺服阀的流量增益线性好。在位置控制系统中,一般选用零开口的流量阀,因为这类阀具有较高的压力增益,可使动力元件有较大的刚度,并可提高系统的快速性与控制精度。 2)伺服阀的频宽应满足系统频宽的要求。一般伺服阀的频宽应大于系统频宽的5倍,以减小伺服阀对系统响应特性的影响。 3)伺服阀的零点漂移、温度漂移和不灵敏区应尽量小,保证由此引起的系统误差不超出设计要求。 4)其它要求,如对零位泄漏、抗污染能力、电功率、寿命和价格等,都有一定要求。 执行元件的选择 液压伺服系统的执行元件是整个控制系统的关键部件,直接影响系统性能的好坏。执行元件的选择与设计,除了按本节所述的方法确定液压缸有效面积A(或液压马达排量D)的最佳值外,还涉及密封、强度、摩擦阻力、安装结构等问题。 反馈传感器的选择 根据所检测的物理量,反馈传感器可分为位移传感器、速度传感器、加速度传感器和力(或压力)传感器。它们分别用于不同类型的液压伺服系统,作为系统的反馈元件。闭环控制系统的控制精度主要决定于系统的给定元件和反馈元件的精度,因此合理选择反馈传感器十分重要。 传感器的频宽一般应选择为控制系统频宽的5~10倍,这是为了给系统提供被测量的瞬时真值,减少相位滞后。传感器的频宽对一般系统都能满足要求,因此传感器的传递函数可近似按比例环节来考虑。 确定系统方块图 根据系统原理图及系统各环节的传递函数,即可构成系统的方块图。根据系统的方块图可直接写出系统开环传递函数。阀控液压缸和阀控液压马达控制系统二者的传递函数具有相同的结构形式,只要把相应的符号变换一下即可。 绘制系统开环波德图并确定开环增益 系统的动态计算与分析在这里是采用频率法。首先根据系统的传递函数,求出波德图。在绘制波德图时,需要确定系统的开环增益K。 改变系统的开环增益K时,开环波德图上幅频曲线只升高或降低一个常数,曲线的形状不变,其相频曲线也不变。波德图上幅频曲线的低频段、穿越频率以及幅值增益裕量分别反映了闭环系统的稳态精度、截止频率及系统的稳定性。所以可根据闭环系统所要求的稳态精度、频宽以及相对稳定性,在开环波德图上调整幅频曲线位置的高低,来获得与闭环系统要求相适应的K值。 由系统的稳态精度要求确定K 由控制原理可知,不同类型控制系统的稳态精度决定于系统的开环增益。因此,可以由系统对稳态精度的要求和系统的类型计算得到系统应具有的开环增益K。 由系统的频宽要求确定K 分析二阶或三阶系统特性与波德图的关系知道,当ζh和K/ωh都很小时,可近似认为系统的频宽等于开环对数幅值曲线的穿越频率,即ω-3dB≈ωc,所以可绘制对数幅频曲线,使ωc在数值上等于系统要求的ω-3dB值,如图39所示。由此图可得K值。 图39 由ω-3dB绘制开环对数幅频特性a)0型系统;b)I型系统 由系统相对稳定性确定K 系统相对稳定性可用幅值裕量和相位裕量来表示。根据系统要求的幅值裕量和相位裕量来绘制开环波德图,同样也可以得到K。见图40。 实际上通过作图来确定系统的开环增益K,往往要综合考虑,尽可能同时满足系统的几项主要性能指标。 系统静动态品质分析及确定校正特性 在确定了系统传递函数的各项参数后,可通过闭环波德图或时域响应过渡过程曲线或参数计算对系统的各项静动态指标和误差进行校核。如设计的系统性能不满足要求,则应调整参数,重复上述计算或采用校正环节对系统进行补偿,改变系统的开环频率特性,直到满足系统的要求。 仿真分析 在系统的传递函数初步确定后,可以通过计算机对该系统进行数字仿真,以求得最佳设计。目前有关于数字仿真的商用软件,如Matlab软件,很适合仿真分析。