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无线电装接技术范文1
关键词:技能要求 技能教学 针对性
随着国民经济和科学技术的迅猛发展,电子产品加工业已成为我国一个重要的经济发展产业。因此,许多中等职业学校为适应经济发展的需求,开设了电子技术应用专业,为企业培养输送技能人才。在电子技术应用专业的实训中,一般按照与无线电装接工和调试工两个职业工种的技能鉴定标准对接的要求组织实施技能教学。但是,在教学实践中,笔者发现有的专业教师没有能准确把握两个职业工种在技能要求上的区别,在实训技能教学指导书的编写和教学设计上缺乏应有的针对性,往往用装接工的技能训练要求代替调试工的技能训练要求,只是在学生参加技能鉴定时,根据参加考核项目的不同,最后确定取得不同工种的职业资格证书,因而影响了人才培养的质量。
1.无线电装接工和调试工核心技能要求的比较
根据国家职业技能鉴定规范要求,无线电装接工和调试工核心技能要求列表比较如下表。
2.无线电装接工和调试工各自技能训练的侧重点
根据两个工种的不同岗位要求和核心技能要求,在编写实训指导书和教学设计时必须要有针对性,才能有效地实现各自的技能训练目标。一般来说,无线电装接工的技能训练按照先轻后重、先大后小、先铆后装、先装后焊、先里后外、先低后高、前后道工序安装互不影响的安装工艺原则,遵循“元器件——组件(部件)——整机总装”的工序要求组织训练,主要训练装接水平。无线电调试工技能训练时,则不能简单地按装接工的技能要求来训练,而是要按照“功能模块逐个安装,逐个检测调试,最后整机装配完成之后再进行整体测试调整”的工序要求组织训练,在每个功能模块的装接中,则可按照装接工的工艺和工序要求组织训练。这样才能有利于学生通过训练巩固所学理论知识,并能在理论的指导下进行调试,确保产品性能达到各项设计指标要求,提高调试检测技能,保障产品安全和质量。
3.实训指导书编写和教学设计例举
下面以OTL功放电路的安装与调试实训项目为例,说明如何按照两个工种的技能训练要求,有针对性地编写实训指导书和进行教学设计。
3.1无线电装接工实训指导书的编写内容和相关教学设计
3.1.1 实训项目:OTL功放电路的安装与调试
3.1.2OTL功放电路原理图
3.1.3工作原理及技术参数说明
3.2.4元器件清单
3.1.5.装配图
3.1.6.安装步骤
⑴元器件识别与检测。⑵元器件引脚加工成型(包括接线头等加工)。⑶根据装配图,按工艺和工序要求插装元器件。⑷焊接。
3.1.7整机电路检测与排故
3.1.8实训中可能遇到的问题及处理方法和有关注意事项
3.1.9完成实训报告
实训报告内容一般有:实训项目名称、项目原理图、电路技术参数、元器件清单、电路装配图、安装调试步骤及有关情况记录、故障排除情况、实训体会等。
3.2无线电调试工实训指导书的编写内容和相关教学设计
实训步骤1-5、7-9和装接工基本相同,但第6个步骤则有明显的不同。
安装与调试步骤:
⑴元器件识别与检测。⑵元器件引脚加工成型(包括接线头等加工)。⑶根据装配图,按工艺和工序要求插装元器件,逐级安装。先安装由3BG3、3BG4组成的功放末级。⑷焊接。⑸对末级功放进行检测、调整。在编写这部分指导内容和进行教学设计时,可事先设置几个问题,多问几个为什么,要求学生思考,为顺利完成调试工作做好理论准备。功放末级的检测、调整,具体指导可描述如下:①测试中点电压。在3BG4的基极接上一个4.7KΩ的电阻,模拟3BG1接上后的状况。(问题设置:如果没有接这个4.7KΩ的电阻,便接通电源,会出现何种情况?)接通电源,用万用表测中点电压,通过调节3Rp1,使中点电压为电源电压的一半左右。如果不正常,应切断电源,检查装接是否有问题。②测试调整功放管静态工作电流。用万用表的电流档串接入电路测量,静态工作电流应约在10mA左右。如出现偏大或偏小,可以通过调节3Rp2调整电流,使其达到正常值。(问题设置:为什么可以通过调整3Rp2改变功放管的静态工作电流?)⑹根据装配图,按工艺和工序要求插装元器件,装接前置推动级,焊接完成后,检测、调整3BG1的静态工作电流。可在兼顾中点电压的条件下,通过调节3Rp1来调整,使静态电流为2mA 左右。如果偏差较大,可通过改变3R3来调节3BG1的静态电流。(问题设置:为什么可以通过调节3Rp1来调整3BG1的静态工作电流,但要兼顾中点电压的变化?如何通过改变3R3的值来调节3BG1的静态电流?)。以上的检测与调试为静态调试,可以根据实际情况,反复调试,使电路的各项参数达到设计指标要求。⑺对整个电路进行动态测试调整。如图,连接测试电路。
①观察输出电压波形,判断功放管的对称性。输入1Kz的正弦信号,适当调节输入信号电压大小,利用示波器观察输出波形。如输出波形的正负半周不对称或某个半周出现削顶失真,说明两个功放管参数不对称,应更换管子。(问题设置:出现这些现象的原因分别是什么?)②测试最大不失真输出功率。从示波器上读出不失真最大输出电压Vom,然后用Pom=V2om/(8RL)计算出最大不失真功率。(问题设置:理想的最大输出功率是多少?)③测试电压放大倍数和频响特性。(问题设置:什么是频响特性?)
各操作步骤详细的操作方法,本文不予赘述。
从上面的分析可以看出,无线电装接工和调试工这两个职业工种既有相同的技能要求,又有各自的侧重点。因此,在编写实训指导书和进行教学设计时,必须要有针对性,这样才能确保技能训练教学的有效性,提升技能训练质量,为企业培养输送合格的技术人才。
参考文献:
无线电装接技术范文2
【关键词】智能无线充电公路控制系统探究性设计
1汽车与无线充电
汽车的发展引起了地球资源的过大消耗。清洁能源的利用成为了世界能源发展的重要问题。近年来,我国各部委推行了一系列政策法案支持和鼓励新能源汽车的发展,并取得了一定的成效,然而,汽车充电速度和效率等问题却严重制约着我国电力汽车行业的发展。如果能够将无线充电技术运用到电力机车的充电上来,无疑将解决电动汽车在行驶途中充电速度慢、效率低的难题,这将从根本上加速电动汽车普及。
2无线充电技术原理
无线充电技术即不需要电缆就能够将电力进行输送的一项技术。无线充电技术根据无线输电在空间不同的传输距离,有三种基本的传输形式:电磁感应短程传输、电磁耦合共振中程传输和微波激光远程传输。其中,电磁耦合共振式传输由于其具有传输距离合适、传输效率较高的特点,在无线电力传输的设计中占主导地位。
3公路无线充电系统设计
3.1 电磁线圈的布置
根据电磁耦合共振电力传输技术的原理,电力传输的装置需要包含两个震荡电路,即两个相同频率的电磁线圈:其中一个是发射装置,与能量源相连,它利用振荡器产生高频振荡电流,将电能转换成磁场;另外一个是接收装置,与电力机车的发动机相连,当该接收装置收到发射装置产生的同频电磁波时,线圈中产生相应的振荡电流,以此完成电能到磁场再到电能的转换。
3.2 汽车位置传感
在智能公路中埋设与电动汽车相匹配的无线充电线圈。利用电磁感应式传感技术及单片机技术将行车感应信号感应信号转化为数字信号传至测控主机,使测控主机能够及时准确开启、关闭充电线圈。
3.3测控主机的设计
测控系统分为智能公路上的单片机系统(采集终端)和汇总数据进行控制的主机系统(主控终端)。智能公路的状态需要回传回主机,为了追求链路稳定,一般使用线缆进行数据传输。要求主机不仅能与智能公路进行通信,将数据采集回来,同时也应能够发送命令控制智能公路如图1所示。
3.4 软件功能设计
主控终端的软件应对多个采集终端的数据进行收集,并能够实时对智能公路现在的状况进行判别和分析,并下传是否进行无线充电的指令。同时,主控终端还应依据传感器的数据给每一辆车计算充电耗电量并储存。采集终端的软件应与主控终端始终保持连接,并能够满足以下几个条件:一,将收集到的汽车ID号回传主控终端;二,将传感器的数据回传主控终端;三,在主控终端发出充电开始的信号时,采集终端应能够启动电磁线圈,对附近的电力机车进行充电;四,测量该终端用来提供无线充电的电压电流值,回传主控终端。
3.5硬件系统设计
由于电动汽车的特殊使用环境和条件,其无线充电技术有以下特点:发射线圈和接收线圈存在位置偏移;车载装置(接收线圈)必须要小型轻量化;电磁辐射安全问题需要得到得当处理;要对设备进行成本控制。因此,在采用采用共振式作为无线充电方案的基础上,共振式无线充电系统的发射电路还应设计功率放大器和振荡器和源线圈,考虑到高频集肤效应影响,应采用表面光滑且导电性能好的紫铜材质,同时,应采用螺旋状的振荡器并按照同轴放置原则将其组装,以确保传输效率的最大化。
4可行性分析
美国、日本和中国国内对无线充电的研究已初见成果。其中,重庆大学自动化学院研制出的无线电能传输装置传输效率达70%。无线电力传输是完全有能力实现的,如何提高其传输的效率,使得无线电力传输真正能够实现成本控制下的商业化运用是无线充电技术的关键。在控制系统的设计上,合理借鉴已有的智能电力控制系统及电磁感应等传感模式,针对灵敏度测试、安全测试以及电力分配系统调控等重难点问题对系统进行分区试验和反复调试,从理论上讲,是完全能够实现对控制系统的设计的。重点在于对系统的严密性的把握及操作的简化。
5结语
智能无线充电公路控制系统的设计研究,将为电动汽车续航问题以及电能如何分配问题的解决提供有益借鉴,推动电动汽车的发展与普及、减轻城市公路系统的污染,达到智能分配电能的效果,推进社会的可持续发展。
参考文献:
[1]张吉宇.车载信息与娱乐系统界面的交互设计[J].电子技术与软件工程,2015(01).
无线电装接技术范文3
当前市场充斥着各式各样的无线键鼠产品,不仅价格相差悬殊,而且性能上也有很大的区别,如何才能买到自己称心如意的产品呢?
一、无线键鼠技术有哪些
当我们提到无线技术,很多朋友想起的是红外线技术和无线电技术,最常见有家用电器(如电视、空调)、对讲机以及无线电广播等。无线技术被融合到计算机设备之后,为广大用户带来了福音,不过用于键鼠产品的无线技术和传统无线技术有很大不同。
1.Fast RF无线技术
最初的无线鼠标和键盘是通过红外线将输入信息传送给特制的接收器的方式来控制电脑的,红外技术是无线技术的最初应用,技术较简单、生产成本低,当然也拥方向性强、绕射能力弱、高延迟等缺点,对于需要精确控制的键鼠产品来说是比较致命的。
后来,人们用绕射能力更强的射频(Radio Frequency,简称RF)无线技术代替了红外技术,后来又在射频技术的基础上作了改进,开发了延迟更低的高速射频技术(Fast Radio Frequency,简称Fast RF),并广泛应用于需要精确控制的无线领域。其中,无论是RF还是Fast RF都是采用的27MHz频段的电磁波。目前,射频技术已经很成熟并且成本低廉,所以现在市面上使用Fast RF技术的产品很多。
2.Bluetooth无线技术
Bluetooth技术,也就是常说的蓝牙技术,这种技术最初主要应用于一些高端的数字产品(比如笔记本、手机等),而应用于键鼠产品是从2004年开始的。
对于键鼠产品,Bluetooth技术值得我们关注的地方在于,该技术2.4GHz高频信号会产生每秒1600次不间断的跳频,信号采用无指向性的无线广播方式进行传播,只要在受信范围内都能接受到传播信号,传输距离远(3~30米),且抗干扰能力强。此外,该技术最多可同时链接8个蓝牙设备,扩展性能出色。
3.Digital RF无线技术
对于键鼠这些能耗不是很高产品而言,虽然Bluetooth技术比过去Fast RF技术具有很多的优点,但是过高的信号强度使得它的耗电量通常在100毫瓦以上,能耗惊人且没有这样的必要。于是,罗技公司在Bluetooth技术基础上降低了信号速度,采用了信号传播速度更低的Digital Ra-dio Frequency(数字无线,简称Digital RF)技术,比如罗技MX610等。
与传统的无线鼠标采用的27MHz无线技术相比,2.4GHz频率的Digital RF技术的有效范围更广,抗干扰能力更强,其功耗仅为19毫瓦,且鼠标、键盘和接收器之间可以自动连接,无需安装驱动;而与Bluetooth技术相比,Digital RF技术的成本更低。目前采用2.4GHz数字无线技术的大多为罗技、微软等国际大厂的产品,而其他品牌也陆续推出了类似技术的产品。
4.其他
虽然鼠标技术已经达到了比较高的阶段,但功耗的问题始终存在,而且延迟问题也是不可避免,即使速度更高的Bluetooth产品,这些问题始终存在。特别是在激烈的FPS或RTS等对键鼠灵敏度要求较为苛刻的游戏中,这个问题就更加突出了。因此,主流的无线键鼠产品都开发了休眠模式,功耗得到有效控制,延长了产品的待机时间。对于延迟的问题,一些高端无线键鼠产品则开始采用更加先进的激光定位技术。虽然激光技术还不是特别完善,但这将是突破现有技术瓶颈的方向。
二、选购宝典
在购买无线键盘、鼠标时,除了一般购买键盘、鼠标的要点(如鼠标的分辨率,键盘按键的键程、手感,键盘鼠标是否符合人体工程学等)外,还应注意以下几点。
1.使用距离
对于无线电型的无线键盘、鼠标而言,大部分用户对距离的要求一般在1.5m~2m之间。如果没有特殊用途,这样的距离足以满足你的日常需要。但如果在你进行讲演的时候想用它来为较远距离的PowerPoint翻页的话,2m的有效距离可能就不够了。在这种情况下,你可以选择使用Digital RF技术或Bluetooth技术的产品,10m内不受连接线及角度约束。
2.电池续航时间
无线键盘、鼠标都需要使用内置电池提供电能。不同的产品能耗有比较大的区别,如果产品耗电量过大,这样会使得电池成为了键盘、鼠标的“耗材”,增加用户的开销。用户可以选择一些采用特殊省电技术的产品或者可以充电的产品。
3.抗干扰能力
无线电的传播方式是电磁波辐射,为了避免在近距离内有同类型(同频率)的键盘、鼠标工作导致互相干扰,一般都备有4个以上的信号频道,如遇干扰可以手动转频。在许多电脑同时使用无线外设时,这点尤为重要。最好选一些多频段、多识别码能自动调节的。如果想同时使用无线的键盘、鼠标,买套装是很好的选择,既没有干扰的问题,价格也便宜,而且还很美观。
4.重量
既然是无线的,抱着键盘打字就成为了一件很惬意的事。如果你经常这么做的话,你就要注意键盘的重量了。键盘使用电池数从一节到五节不等,一般电池用得少的会轻一些。当然最好还是能亲手掂一掂,比较一下重量。
5.接收器
接收器一般分为两种:一种是线接型,另一种是USB闪盘型。两种接收器上一般都有电源指示灯,有的还有一个频道切换开关。类似闪盘设计的基本上只用于鼠标,而采用拖线设计的,键盘、鼠标和套装都有使用的。此外,大多数键盘为了省电都没有大小写等指示灯,有的一般设置在无线接收器上。
三、产品一览
从价格上而言,无线键鼠通常比普通鼠标产品贵不少,从几十元到千元不等。不同的需求,价格梯度很大。比如家庭或学生用户建议选择性价比较高的产品,而游戏玩家或商业用户则建议选择规格、性能较高的产品,以及要特别注意便携性。
1.无线鼠标推荐
新贵千厘豹MS-080
参考价格:268元
鼠标类型:光电
无线技术:Digital RF
分辨率:400/600/8000PI
点评:采用2.4GHz技术的千厘豹信号距离达到了1 O米,而分辨率可以快速切换则方便了不同用户的使用需求,外观设计和做工也很出色,非常适合超远距离操控电脑的用户选用。
BenQ妙妙狐M310
参考价格:199元
鼠标类型:光电
无线技术:Fast RF
分辨率:800DPI
点评:BenQ妙妙狐M310最大的特色在于它的供电方式,鼠标内置了两节AAA电池,鼠标顶部的银色部分其实是电池盖退出键和接收器退出键,只要轻轻点按就可以退出电池盖,简化电池更换过程,增加更多便利性。
多彩无线欢欢豚
参考价格:98元
鼠标类型:光电
无线技术:Fast RF
分辨率:800DPI
点评:多彩无线欢欢豚的外型小巧,鼠标表面比较有质感,左右手均适合,电池的装卸比较轻松,产品附送一个鼠标和适配器收纳袋,推荐学生或普通家庭用户选用。
罗技MX1000
参考价格:410元
鼠标类型:激光
无线技术:Fast RF
分辨率:800DPI
点评:罗技MX1000采用了改良后的Fast RF传输技术,传输距离提高了不少;采用的为锂电池的设计,配套的底座除了作为无线接收器外,还可用作鼠标充电器,比较方便;采用激光引擎定位技术,游戏性能相当出色。
2.键鼠套装推荐
新贵劲舞派对KM-056
参考价格:218元
无线技术:Fast RF
键盘价格
功能键数:12个/静音式按键设计/白色、黑色
鼠标规格
光电/分辨率:800DPI/采样率:2300帧每秒/智能省电
点评:新贵劲舞派对KM-056无线键鼠套装外包装简洁朴实,键盘采用静音式按键设计,按键富有弹性且触感轻柔;鼠标外观颜色是黑白搭配,大小适中,握感舒适,手感细腻柔,推荐追求性价比的用户选购。
微软Wireless Desktop 1000套装
参考价格:360元
无线技术:Fast RF
键盘规格
功能键数:14个/人体工学设计/黑色
鼠标规格
光电/分辨率:800DPI/按键数:3个
点评:虽然360元价格相较其他国内厂商的无线产品贵了不少,不过Wireless Desktop 1000套装不俗的工业设计以及与Windows系统的无缝衔接大大增加了产品竞争力。
讯拓火狐S701无线键鼠套装
参考价格:190元
无线技术:Fast RF
键盘规格
超薄外形/X结构设计/银黑双色
鼠标规格
光电/安捷伦芯片/分辨率:400DPI
无线电装接技术范文4
关键词:高职教育;课证融通;教学改革
作者简介:勾荣(1977-),女,陕西西安人,江苏城市职业学院信息工程系,讲师;姜春艳(1974-),女,辽宁大石桥人,江苏城市职业学院信息工程系,副教授。(江苏 南京 210019)
基金项目:本文系江苏城市职业学院2011年高职教育校级教学改革研究青年专项课题(课题编号:11-QN-05)、江苏城市职业学院“十二五”规划重点课题(课题编号:12SEW-Z-002)的研究成果。
中图分类号:G712 文献标识码:A 文章编号:1007-0079(2013)28-0143-02
教育部《关于全面提高高等职业教育教学质量的若干意见》中指出,“高等职业院校要积极与行业企业合作开发课程,根据技术领域和职业岗位(群)的任职要求,参照相关的职业资格标准,改革课程体系和教学内容。建立突出职业能力培养的课程标准,规范课程教学的基本要求,提高课程教学质量”。
高职教育培养的是技能型人才,课程理论知识以“必需、够用”为原则,不宜过深过多。职业资格标准是岗位能力的体现,“课证通融”就是要在分析职业资格标准的基础上,对课程的教学内容、课程标准进行设计,将职业资格标准的考核内容与课程的教学内容一一对接,将课程标准与职业资格标准相融合,以获取职业资格证书为目标进行教学。[1,2]
一、“课证融通”教学改革的条件
“课证融通”是将职业资格标准中规定的理论知识与实践技能作为课程教学内容进行教学改革的,因此,在进行“课证融通”教学改革时,需要明确课程对应的岗位要求及相应的国家职业资格标准或技术等级。
江苏城市职业学院应用电子技术专业的技术应用课程——电子产品调试与检验,对应的专业核心工作岗位是调试岗位。[3]根据调试岗位的工作任务要求,可对应进行“课证融通”教学改革的职业资格标准是电子行业特有工种无线电调试工。无线电调试工一般分为初级、中级、高级、技师、高级技师等几个等级,与课程对接的是无线电调试工(高级)。课程结束,学生通过考核,可获得工业和信息化部电子行业职业技能鉴定指导中心颁发的《无线电调试工(高级)职业资格证书》。
“课证融通”课程的教学设计与实施,需要教师改变传统的“重理论、轻技能”的教学模式,加强对学生实践操作技能的培养。教学团队应具备“双师”素质及一定的实践操作技能,可通过职业资格考评员培训、相关设备技术培训、下企锻炼等方式,不断提高教师自身的实践能力与指导水平。由于行业企业技术水平的不断发展和进步,以及职业资格标准制订的相对滞后,在进行“课程融通”教学改革的过程中,还要注意对教学内容的及时调整与更新。
二、“课证融通”课程的教学设计
进行“课证融通”课程的教学设计时,在分析职业技能要求与岗位能力的基础上,对应职业资格标准的要求,分别从课程标准、职业资格鉴定考核点、岗位要求等方面进行课程的整体设计,确定“课证融通”课程与职业资格标准的基础知识对接、课程教学内容的设计、实践操作技能训练、考核评价体系等。
1.课证基础知识的对接
无线电调试工(高级)职业资格标准[4]对理论基础知识有明确的要求。具体包括机械、电气识图、常用电工、电子元器件基础、电工基础、模拟电路基础、脉冲数字电路基础、电子技术基础、电工、无线电测量基础、计算机应用基本知识、电子设备基础、安全用电基础知识等理论知识。
电子产品调试与检验的前导课程有计算机应用基础、模拟电子技术及应用、数字电子技术及应用、射频技术及应用等。在前导课程的基础上,电子产品调试与检验课程主要介绍常用电子测量仪器仪表的原理和使用方法。因此,结合前导课程的知识,电子产品调试与检验课程和无线电调试工(高级)职业资格标准的基础知识理论部分是完全可以对接的。
2.课程教学内容的设计
无线电调试工(高级)的国家标准[4]规定,调试产品包括功能单元、整机、复杂整机及大型设备。通常,功能单元是指具有一定结构和功能的电子产品,可以根据电气要求和结构而实现简单功能或复杂功能。电子产品调试与检验课程采取项目制教学,并根据无线电调试工(高级)职业资格标准的要求,选择具有代表性的电子产品功能单元作为调试载体,设计了四个项目,如表1所示。
3.实践操作技能训练
无线电调试工(高级)职业资格标准在实践操作技能鉴定中,对调试人员的操作步骤和流程也有明确的要求。调试人员的调试过程通常分为三大步骤:步骤一是调试前的准备工作,要求调试人员要准备好调试工艺文件,并设置好调试的工艺环境;步骤二是从安装质量检查和连线及焊接质量两方面,复检电子产品的装接质量;步骤三是调试部分,包含产品安全检查、产品的功能调试、指标调试及调试结果记录与处理。[4]
因此,在课程的实践操作技能训练中,应严格按照国家职业资格标准的调试流程和步骤,培养学生养成规范的操作习惯,完成电子产品的调试任务。同时,从熟悉电路原理图、正确使用电子测量仪器仪表、完成调试与测量的内容、正确记录测试数据、正确完整记录波形图、完成时间、熟练程度、安全无事故等几个主要方面,对学生的实践操作过程进行考核评价。
4.考核评价体系
每个教学项目完成后,学生都要提交实验报告,进行成果展示,并完成自我评价、小组评价和教师评价。课程最终的成绩评定考核,采用无线电调试工(高级)职业资格鉴定的考试成绩(30%)和平时的项目操作过程考核成绩(70%)相结合,重视学生在学习过程中的表现,如表2所示。
三、“课证融通”教学改革的成效
通过与国家骨干示范高职院校相关课程教师团队的相互学习和交流,邀请行业企业经验丰富的工程师担任课程的兼职教师,课程主讲教师参加职业资格技能鉴定考评员培训等多种方式,课程教学团队在研究无线电调试工(高级)职业资格标准的基础上,反复推敲论证课程标准与教学实施,进行了有效的“课证融通”教学改革的探索与实践。
2010年4月,课程主讲教师中三人经过培训考核,获得了劳动和社会保障部职业技能鉴定中心颁发的《无线电调试工国家职业技能鉴定考评员资格证书》。2009年11月以来,通过“课证融通”的教学改革与教学实施,课程教学团队先后组织应用电子技术专业学生415人,参加了工业和信息化部电子行业职业技能鉴定中心的“无线电调试工(高级)职业资格鉴定”考试,证书获取率在96%以上,学生反映良好。
四、结语
电子产品调试与检验课程的“课证融通”教学实践表明,将课程的教学内容与相应的职业资格证书国家标准衔接起来,加强和规范了学生的实践操作技能,提高了学生的岗位实践能力,突出了高职教育的办学特色。随着行业企业的技术进步和国家职业资格标准的更新,还要不断地对课程的教学内容和教学方法进行调整和补充。
参考文献:
[1]陈红秋,石泉彬,蒋风昌.“工学结合、课证融通”人才培养模式改革与探索[J].中国高校科技,2012,(3):59-60.
[2]胡海.论提高高职课程教学质量的基石——课证融通[J].江西教育学院学报(综合),2012,(3):185-186.
无线电装接技术范文5
人们不仅通过无线电波来通话,还越来越希望手里的各种装置也有同样的功能。这一趋势始于上世纪90年代末的蓝牙技术,蓝牙提供的数据速率达到了1Mbps。后来Wi-Fi和IEEE 802.11标准把速率提高到了100 Mbps。如今超宽带系统的速率更是达到500 Mbps。
从原理上来说,这种工作于短距离的无线电链接有望替换如今使我们的家里和办公室凌乱不堪的线缆,消除无线网络的速度瓶颈,甚至让便携式设备可以把计算任务卸载到附近的基站。因而,设备有望去掉庞大的硬件外壳,从而变得尺寸更小、份量更轻、价格更低。
但前提是工程师们能够获得更多的带宽。如今通常使用的各种2.4GHz和5.8GHz系统正在迅速耗尽频谱资源; 而超宽带系统受制于100微瓦功率,缺乏灵活性,速率因而可能仅局限于1 Gbps左右。下一步该何去何从?
60GHz的优势
显然,我们必须着眼于更高频率的频谱,但到底使用哪段频谱并不是一目了然。一种颇吸引人的想法就是使用甚高频率: 红外光。虽然如果只是需要用遥控器更换电视节目频道或者操作无线鼠标,这种办法效果很好,但理论和实际效果证明: 很难足够迅速地对红外光发光二极管的输出信号进行调制,从而满足更高要求和灵活性的应用。所以就眼下而言,还是使用射频频谱比较合理,而最有希望的是60GHz附近约7GHz宽的无执照频谱。
与目前无线技术经常使用的5.8GHz频谱相比,其速率高达其10倍以上; 有了60GHz频段附近提供的大量带宽,数据传输能力就会大大加强。就在不久前,为消费市场设计产品的工程师们对面临各种技术困难的60GHz还是避而远之,不过亟需带宽的现实最后还是激起了他们的兴趣。
芯片设计方面取得的进展也起到了推波助澜的作用。如今的60GHz技术依赖相对昂贵、功耗较大的砷化镓半导体,但众多研究人员证明硅芯片同样能够胜任这项任务,而功耗要低得多,成本也会极低。这些人员来自IBM、加州大学伯克利分校和加州大学洛杉矶分校等组织。硅芯片方案正是60GHz通信吸引人们的关键。
这种吸引力非常强,以至一个特别任务组现正在为使用57GHz到64GHz波段的无线个人区域网开发IEEE 802.15.3标准的延伸版本; 而在2006年,包括松下、日电和索尼在内的多家公司共同定义一项规范,以便使用这一段无线电频谱来传输高清视频。这个设在加州森尼韦尔的组织名为Wireless HD,希望把电视机与光盘播放机、摄像机、游戏机、笔记本电脑及其他设备连接起来,并获得高达5 Gbps的速率―这么快的速度足以在约一分钟之内传输完一部高清故事片。
除了能提供额外带宽和更高的数据速率外,60GHz还有其他优点。由于波长很短,天线尺寸仅比针头大得有限,小得足以安装在收发器的芯片上。由于把许多天线和收发器集成到一块芯片是切实可行的,再经过合理的相位调整,这些装置就能共同形成波束,对准某个方向传输信号(基本原理请参见图1《自适应天线工作示意》)。这种相控天线还可以用来增强信号的接收。这些操作可以自动进行,那样发送者和接收者就能寻找对方,不需要人的干预,从而组成自适应阵列(即“智能”)天线系统。
如果能够集成天线,就不需要线缆来传输进出芯片的信号,可以使封装成本降低一两个数量级。另外,由于不需要外露的输入和输出端口,收发器在制造及组装期间不大容易受到静电放电的影响。因而,厂商没有静电器件也行,而静电器件会加大电容、降低性能。
困难尚存
不过,这些优点不是免费就能得到的。60GHz通信涉及到系统、电路和装置等层面的诸多重大挑战―这些难题可以解释为什么这个波段长期以来尚未被充分利用。不过,设计师们只要利用某个层面现有的功能来缓解另一个层面面临的要求,就能逐步克服这些障碍。
首先是60GHz电波传播本身面临的难题。与任何电磁信号一样,透过每平方米的瓦特数量随离发射器距离的平方而相应减少。除此之外,天线尺寸与波长成正比,所以有效面积(以及所能捕获的功率)与波长的平方直接成正比(因而与频率平方成反比)。因而,在60 GHz下传播的信号传输到接收天线时与在6GHz下传播相比,前者所剩的功率只有后者的1%。更为糟糕的是,60GHz射线还可能被实心物体所阻挡。
一些可能的解决方案就是让传输功率非常高,并且使用自适应阵列天线,经由间接传输路线,通过反射和折射把信号发送给目标。不过,更好的办法是依赖大量的收发器。如果办公室里安置了足够多的收发器―甚至在办公室工作的人身上都戴有收发器,任何两个设备就始终能直接或者通过第三个节点与对方进行通信。
想让这个策略切实可行,收发器就要做到成本够低、尺寸够小、功耗够低,以便使用一节小小电池就能工作很长时间。由于工作频率增加了10倍,这些要求更难得到满足(晶体管的运行速度得到了提高,但增幅没这么大),因而需要设计方面的重大改进。另外,晶体管之间的连接线存在电阻、电容和感应,这些往往会降低工作于这种频率的器件性能。而且处理Gbps级速率数据所需的高速、高分辨率的模数转换器和数模转换器是名副其实的能耗大户。
这些问题有多严重,就要看到底使用哪一种集成电路技术。用硅锗材料制成的双极晶体管提供了高速率; 厂商有了这项技术,有可能制造出直接放到芯片上的高质量无源器件(如感应器),从而简化设计、提升性能。IBM声称研制的60GHz硅锗收发器可提供1 Gbps的数据速率,传输距离可达到8米。但由于需要多个收发器、模数转换器和数模转换器以及更加复杂的信号处理器件,硅锗技术的成本高得惊人。
CMOS芯片的成本却低得多,但晶体管的较低速率以及无源器件的较差质量使得电路设计异常困难。不过,半导体产业的历史从来不乏产品最初用双极技术制成、后来很快被CMOS技术取代的例子,这表明60GHz CMOS芯片最终有望胜出。
设计师在制造能在60GHz频谱下处理射频信号各种操作的CMOS电路方面显然遇到了重大的技术障碍。许多这些操作依赖分差法(heterodyning): 即电路混合两个不同频率的信号,获得包括和频(sum frequency)与差频(difference frequency)两部分的输出信号。比方说,标准的调幅发射器将利用在高得多的无线电频率(比如1000 kHz)下工作的振荡器的输出信号,对所要传播的频率较低的音频信号(比如1 kHz)进行放大。这两个频率的差与和(999 kHz与1001 kHz)比射频振荡器的频率只低了一点和只高了一点。这就是为什么说原始音频信号被“向上变频”至射频信号。这种调幅传播信号的接收器通常会使用类似的振荡器,把射频信号“向下变频”至原来的音频信号,使用了同样的分差法原理。
如果数据在60GHz下高速传输,要实现这种操作面临重重困难。举例来说,振荡器就必须生成相位正好相差90度的两个60GHz输出信号。这是因为最后出来的调制信号通过正弦波和余弦波结合而成。要生成及路由传播这两个相位,还要保持相差90度,这在60GHz下很难做到。
另外,控制60GHz振荡器的精确频率很棘手,因为它的速度太快了,以至无法直接测量,所以晶体控制频率标准局限于100 MHz左右。60GHz信号必须先传送到分频器电路,大大降低频率(比如降低600倍)。之后才可以对输出信号与频率标准进行比较,表明振荡速率是否快于或者慢于预期速率,从而进行相应校正。这个办法很简单,可是晶体管在速率方面的限制使得很难制造出可在60GHz下工作的这类分频器电路。
幸好,还有一个办法可以解决这一难题,比如改而使用40 GHz振荡器让接收器正常工作。第一步是混合40GHz振荡器的输出信号与接收到的60GHz信号。这步操作把信号向下变频至差频: 20GHz。如果其余步骤对信号进行向下变频,接收器的电路不需要集成独立的20GHz振荡器; 它只要使用与40GHz振荡器连接的除二分频器的输出即可。因为工作于40GHz而不是60GHz,这种分频器实现起来相对容易。另外,在40GHz下而不是在60GHz下传输芯片内的信号也问题不大。让设计师很高兴的是,传输路径可采用与接收器操作相反顺序的流程,从而避免使用60GHz振荡器和分频器。也就是说,所要传输的数据流先向上变频至20GHz,然后再提升到60GHz。
使用40GHz作为振荡器频率只是规避60GHz引起的部分棘手问题的方法之一。IBM的收发器采用了稍有不同的方法: 它集成了后面跟有三倍频器的17GHz振荡器来获得51GHz,比目标频率即60GHz大约低8.5GHz。因而,51GHz可用于把接收到的信号向下变频至8.5GHz。而与17GHz振荡器连接的除二分频器生成向下变频的第二个阶段所需的8.5GHz。
虽然这种设计不再需要60GHz振荡器了,但仍要求低噪声放大器和下变频器。这些电路通常使用芯片上的无源器件(如感应器或者传输线路)来克服晶体管在速率方面的限制。遗憾的是,这种无源器件所占的空间比较大,通常迫使它们的安放位置相隔很远,而长长的互连件导致了很大的寄生电阻、电容和感应。为了缓解这个问题,设计师可以把用来构建这些无源器件的感应环路嵌套起来,从而缩短器件之间的连接(参见图2《感应器设计技巧》)。
更大的一个问题是,如何制造出能够为天线提供强大功率的发射器电路。如果在数Gbps的数据速率下在10米的范围内进行传输,势必需要几十毫瓦的功率。功率放大器执行的这项任务需要庞大的晶体管,而这种晶体管的速度通常很慢。好消息是,即将问世的新一代CMOS芯片有望胜任在60GHz下提供这么大功率的任务,这种芯片的栅极长度只有45纳米。
但这还不是问题的全部,因为馈送给芯片上天线的功率不是全部传播出去。芯片下方仅10微米处的硅基会吸收(从而浪费)一部分功率,所以这类天线发射出去的功率只有获得功率的四分之一到一半。
也许更多的研究工作会带来更加节能的天线。与此同时,工程师们可以借助于在这些微小波长下工作的芯片外天线。另一种成本较低的解决办法就是,集成数量足够多的收发器和芯片上天线,补偿被硅基损耗的功率。未来的研究成果会告诉我们60GHz无线技术是否能够借助于这种效率相当低的解决办法。
普及尚待时日
设计师需要相当的时间才能掌握上述所有的新技术,因为我们用来模拟电路的模型无法轻松处理60GHz信号。如今的晶体管模型在构建时,所有电容和电阻似乎都来自到处连接的小型电容器和电阻器,但实际上在这些晶体管里面相当多的地方都存在电容和电阻。所以,用这种方式把全部器件堆在一起会失去这些高频率下表现最明显的一些重要效应。另外,无源器件和硅基之间的电磁相互作用很难通过基本的物理原理来进行计算。由于这些原因,为晶体管建模必须依赖对器件工作特性的理论知识以及大批的试验测量(这进而有助于完善模型)。
业界憧憬的远景是,我们能够解决这些问题; 再过5到10年后,我们家里和办公室的所有电子设备都能够进行无线通信。线缆将会步无线电天线的后尘。假设麻省理工学院的工程师们最终能够完善这一设计思想: 使用磁耦合谐振器对电池实现无线充电,我们也有望摆脱那些烦人的电源线。只有等到那个时候,我们才进入到了自由无线时代。(乐天编译)
链接一
CMOS化摧热
60GHz无线技术未来
随着移动宽带化与宽带移动化已成大势所趋,无线通信能力在未来五到十年内实现数Gbps甚至数十Gbps应该是顺理成章的事。对于21世纪的下一个年代,光纤传输速率可能达到40Gbps,而光纤到户之后的信号将通过无线方式分配到室内各个固定和移动终端。这样一来,未来无线个域网的速率目标很可能从当前的54M~100Mbps跃升到5M~10Gbps。
由于上述这样的应用都分别对应着全球数十亿用户的庞大市场,实现2Gbps以上乃至10Gbps的无线数据传输速率的必要性和重大意义不言而喻。面对如此高的速率,由于频段紧张和带宽先天不足,UWB等相对较成熟的技术基本上都无能为力,因此频率为30GHz~300GHz的毫米波通信技术进入人们的视野。
2000年以来,欧、美、日等众多国家相继在60GHz附近划分出5G~7GHz的免许可连续频谱,丰富的带宽资源奠定了实现2Gbps超高速无线传输的基础,而免许可特性使得用户无需负担昂贵的频谱资源允许费用,这块免费的蛋糕引得人们趋之若鹜,60GHz无线通信炙手可热。
由于频率较高,大多需要采用GaAs和InP等特殊工艺,而且需要特殊的无源元件和封装,这使其制造成本居高不下,毫米波通信一时曲高和寡,难以飞入寻常百姓家。而随着CMOS技术的不断进步,130nm以下的工艺已经能够实现100GHz以上的单位增益频率,采用CMOS工艺实现毫米波射频集成电路已是大势所趋。“CMOS化”将使60GHz无线通信如虎添翼,不但可以大幅削减60GHz芯片的制造成本,而且还能够很方便地集成数字、模拟、存储器等其他类型的电路。
链接二
60GHz无线技术觊觎数字家庭
v60GHz毫米波无线技术由于具有诸多技术优点,已经成为国际标准化组织和业内公司关注的焦点。
无线电装接技术范文6
关键词:无线电监测设备;海洋大气腐蚀;设备腐蚀形态
前言
随着无线电监测系统应用领域的不断扩展,由频谱传感器、监测测向设备和天线组成的户外部署设备在沿海地区、舰船、岛礁等环境的使用日益广泛。这些长期曝露在海洋大气环境下的无线电监测设备,其工作寿命和可靠性与其抵抗盐雾侵蚀的能力密切相关。提高设备的抗蚀性能既是系统可靠性设计的重要环节,也是无线电监测系统长期工作于海洋大气环境时必须面对的关键技术。针对这一难题,成都华日通讯技术有限公司组织相关科研人员进行了专题科研攻关。经过研究腐蚀形成的机理,采取相应的防腐蚀对策,在大量实验的基础上,最终取得了较好的效果。按照IEC61969-3防护要求,工作于户外的频谱传感器机箱通常采用IP55以上防护等级的全密封结构设计。为了满足密封状态下内部电路的传导散热要求,箱体金属构件大多采用传热性能优越的铝合金材质生产。同时,铝合金还以其优良的电性能和较高的比强度,在各类天线构件中获得广泛应用。可以说,监测设备的核心金属构件几乎全部采用铝合金材质生产。根据金属材料腐蚀理论,氯离子对铝合金材料具有强烈的腐蚀性[1]。在海洋大气环境下,曝露于高盐雾介质中的铝制构件在氯离子作用下将产生严重的电化学腐蚀,进而导致设备可靠性遭到破坏。监测测向设备的损坏形态不仅取决于海洋大气腐蚀特征,也与其具体结构形式密切相关。需要针对不同的腐蚀成因,采取科学、合理的措施,才有可能阻止或减缓腐蚀进程的发生,有效提高设备的抗腐蚀性能。
1海洋大气的腐蚀特征
海洋腐蚀环境可以分为海洋大气区、飞溅区、潮差区、海水全浸区、海底泥土区。处溅区的构件由于表面供氧充足、干湿交替,因而是最严峻的海洋腐蚀环境[2]。从防腐蚀和维修便利性考虑,海洋环境下监测测向设备的选址应尽可能远离飞溅区,布置于海洋大气区。海洋大气区是海水蒸发形成的含有大量盐分的大气环境,具有高盐雾、高湿度的特点。对铝合金的腐蚀特征主要体现在两方面:其一是大气中的溶解盐直接作用于铝合金和无机材料产生腐蚀;其二是结晶盐粒吸湿后在铝合金表面形成液膜,为腐蚀发生所需的电化学反应提供活性电解质,加速金属构件的腐蚀进程。海洋大气对设备的腐蚀性取决于设备所处位置、降雨量的多少、温度的高低。数据显示:海洋大气中氯离子含量随着离开海岸线的距离呈指数级降低[3]。因此海岸线附近的腐蚀远高于海洋其他区域。海洋大气陆上腐蚀范围一般在距海岸20km左右,距海岸越近、降雨量越小、温度越高腐蚀就越强,24m处比240m处腐蚀大12倍。对处于海岸、舰船或岛屿上的无线电监测测向设备而言,海洋大气的腐蚀、老化作用是其必须面对并长期承受的环境因素。
2设备的腐蚀形态
铝与氧有极强的亲和力,在普通大气环境下其表面会自然形成厚度为0.5~4微米的氧化膜,使铝处于钝化状态,阻止其与周围环境继续接触,保护基体不被腐蚀损坏。但在海洋大气环境下,由于氯离子的作用,钝化膜的防护作用极易被破坏。如没有有效的防护措施,曝露在腐蚀介质中的监测设备将出现以下几种腐蚀形态:
2.1合金成分引起的腐蚀
海洋性气候的腐蚀介质中主要是高浓度的氯离子和促进阴极反应的溶解氧。由于氯离子的半径很小,极易透过膜的孔隙缺陷到达合金基体。当合金中含有加速阴极反应的其他金属成分时,电解液中的活性阴离子便与这些金属阳离子结合,生成可溶性氯化物,形成俗称“白斑”的小孔腐蚀。腐蚀的严重程度不仅与介质有关,更与铝合金的成分有关。实验表明[4]:高纯铝具有很强的抗点蚀性,而含铜铝合金则对小孔腐蚀最为敏感。安装在海洋环境中的铝合金天线构件,仅几年时间就发生腐蚀,严重部位的表面几乎完全呈白色粉末状态(见图1),对天线结构与性能造成较大破坏。究其原因,不仅与腐蚀环境有关,应该还与材质中含有能够加速腐蚀进程的铜元素有关。因此,对应用于海洋环境的机箱、天线等铝合金构件应充分重视材料自身的抗腐蚀特性。设计时不仅应避免使用铝-铜系合金,还应对各类防锈铝的实际含铜量给予高度关注。
2.2异相金属接触引起的腐蚀
由于铝的自然电位较负,与异相金属接触时总是处于阳极,异相金属则成为铝合金电解的阴极体,在电解质的作用下发生电化学腐蚀,也称电偶腐蚀或双金属腐蚀。几乎所有常用金属,只要和铝合金之间存在湿润导电接触都会导致铝的电化学腐蚀。在各种金属对铝材的电偶腐蚀影响中,尤以铜引起的腐蚀最为严重[4]。电偶腐蚀引起的损坏程度取决于两种金属的电位差、阴阳极的接触面积比。实验证明[5]:电位差越大,阴阳极面积比就越大、腐蚀越严重。安装在沿海地区的天线,其连接处的腐蚀往往比其他位置严重。图1中有插座连接的地方以及使用螺栓连接的螺孔都显现出更严重的腐蚀痕迹(螺孔内部已完全呈白色)。造成这种现象的原因,不仅有腐蚀介质在合金表面的点蚀结果,更主要的是连接处存在促使铝合金电解的其他金属,两种金属在盐雾介质作用下发生了电偶腐蚀。监测设备上安装的各种插座、装配用到的紧固件其材质大都为钢或铜,当它们与铝合金之间有电解液膜时则会发生电偶腐蚀,对设备造成破坏。因此,在天线与机箱的设计中应尽量减少或避免采用腐蚀电位悬殊的异种金属材料,装配中还必需对产生电偶腐蚀的条件加以控制,无法控制时应采取相应的隔离措施,以便有效避免或减缓电偶腐蚀的发生。
2.3结构缝隙引起的腐蚀
振子与振子座连接处、箱体与盖板间、插座与面板间、垫圈与螺钉连接处、搭接焊处、铆接处均有缝隙存在,在腐蚀介质的作用下,缝隙金属面将发生腐蚀。腐蚀作用初期,缝隙内外腐蚀介质中的氧浓度差异不大。随着腐蚀的进行,缝隙内的氧很快被消耗。缝隙内外腐蚀介质因溶解氧浓度不同形成氧浓差电池(也称差异充气电池),促使缝隙内金属不断发生腐蚀。缝隙腐蚀现象与金属成分关系不大,但对缝隙宽度较为敏感。最易发生腐蚀的缝宽为0.025~0.100mm,这种宽度下盐雾液膜既能侵入又不会流失,非常有利于腐蚀进程的持续发生,是设计中必须注意解决的问题。缝隙腐蚀的另一特点是其临界腐蚀电位较低,因此它比点蚀更容易发生。加之腐蚀发生在缝隙内,缝隙外部腐蚀迹象并不明显,通常不易被发现,因而对设备具有更大的破坏性。
2.4涂层缺陷引起的腐蚀
当有机涂层与金属膜层之间因针孔或膜层损坏渗入电解液后,涂层下金属在氧浓差电池效应下被逐步侵蚀,由于其膜下腐蚀路径呈蠕虫状,也称丝状腐蚀。这种腐蚀的活性头部区域为阳极,尾部是阴极。由于腐蚀电池两级之间是依靠氧浓差维持,因此其活性头部总是向缺氧方向发展。当接近另一条丝状腐蚀线时,活性头部会避开涂层已破坏的高氧区而转向涂层尚未破坏的低氧区,使丝状腐蚀具有不交叉的典型特征。需要注意的是,丝状腐蚀是一种膜下腐蚀,且只发生在有机涂层与金属之间,一般不发生在的氧化膜上面,因而在腐蚀前期往往不易发觉,具有很大的隐蔽破坏性。图2是遭受丝状腐蚀后的对数天线,可以看出很多振子都已出现丝状腐蚀。左侧上下两振子的表层金属已出现严重的蓬松剥离状态,结构强度与电性能均已遭受破坏。为了减少丝状腐蚀的产生,铝合金构件的涂覆工艺需要特别注意增强金属表面和有机涂层的结合力。确保涂膜的完整性不被损坏是避免丝状腐蚀发生的关键。因此要特别注意在运输、安装环节做好对涂层的防护,避免涂膜出现针孔与破损。
2.5加工工艺引起的腐蚀
构件加工中涉及焊接和人工时效,若处理不当这些工艺过程,往往会导致合金元素或金属间化合物沿晶界沉淀析出,相对于晶粒形成阳极,在海洋性气候下构成腐蚀电池,引起晶间腐蚀。尤其需要注意的是铝-铜-镁系、铝-锌-镁系合金对晶间腐蚀敏感性较强,在海洋性气候下应避免采用该类合金。晶间腐蚀带来的另一不利因素是在加工应力和腐蚀介质的共同作用下还可诱发应力腐蚀,最终使构件产生裂纹、断裂,丧失使用功能。晶间腐蚀、应力腐蚀都与构件的加工有关,即:构件加工工艺不仅仅关乎结构变形带来的尺寸精度问题,同时还是发生腐蚀的内在诱因。因此,在接收机机箱、天线构件的加工中必须制定合理的工艺路线,控制和减少各类应力产生的外在原因,避免金属中合金元素沿晶界的沉淀析出,以此破坏原电池产生的条件。
3设备的防腐蚀措施
由于户外监测设备具有上述腐蚀形态中的全部工况,加之其在系统可靠性中所处的地位,成为海洋大气环境下监测测向设备防腐研究的重点。从前述分析不难看出,设备的防腐蚀是一项系统性的工作。需要在材料选择、加工工艺、氧化工艺、密封设计、涂覆处理、安装紧固处理等诸多方面采取针对性措施,才能有效提高其抵抗盐雾侵蚀的能力。
3.1合金材料的选用
监测设备材料的选择除了考虑其常规力学性能、物理性能、加工性能外,还必须考虑材料的耐蚀性能。由于监测测向设备自身并不作为力学构件使用,因而在海洋性气候环境下应重点关注材料的耐蚀性和加工工艺性。从多种文献资料的实验数据来看,铝-铜系合金中的铜离子在与海洋大气中的氯离子接触后具有强烈的腐蚀诱发作用,需要严格避免使用。常用的LY12铝合金只能适用于内陆气候,在海洋性气候下并不具有抵抗腐蚀的优势。即便标注为防锈铝的材料也要注意其生产厂家,避免使用小厂产品(小厂产品含铜量往往得不到保证)。
3.2结构设计
在充分了解设备安装使用环境的基础上,合理确定抗蚀面和导电面界限,以便于氧化膜的可靠形成;合理确定开孔位置与数量,尽量减少所需密封通道;选用高质量的导电密封材料,并按30%~50%压缩量确定嵌入槽的公差与尺寸;为了减少和防止缝隙腐蚀的发生,设计中对结合面缝隙应采取措施,提出合理的形状、位置公差要求,避免因贴合不严形成敏感缝隙,从源头消除差异充气电池产生的条件,对无法避免的敏感缝隙,应在外部设计消缝沟槽,减少电解液的进入与滞留;散热翅片设计应避免尖角、锐边,减小热量集中对氧化膜的生成影响,尽量不用异种金属,减少电偶腐蚀产生条件。
3.3加工工艺
全密封接收机机箱的生产涉及焊接和大面积散热翅片加工,容易产生和积累加工应力。为了避免晶间腐蚀和应力腐蚀,加工中应减小吃刀深度、减缓进刀速度,在应力集聚工序后均应进行人工时效处理,消除或减小材料内部的微观应力和加工应力。避免和减少晶间腐蚀、应力腐蚀的出现。对具有密封界面构件的加工,要严格控制装夹应力,确保其加工平面度符合设计要求。
3.4氧化膜处理
常用的铝合金氧化膜有两种形式,一种是具有良好导电性的化学氧化膜(分为酸性和碱性氧化),另一种是具有高硬度、高耐磨性的阳极氧化膜,后者以其致密、厚实的膜层优势拥有远高于天然氧化膜的抗腐蚀性能。但阳极氧化膜30V/μm击穿电压带来的高绝缘性却无法满足接收传感设备对电气性能、屏蔽性能的要求,这也是电子设备通常直接采用化学氧化膜(导电氧化)加涂覆方式进行表面处理的重要原因。通过改进结构设计和加工工艺,华日海洋环境户外设备合理地将两种氧化膜的优点集于一体。使其不仅具有良好的电气性能与屏蔽性能,而且还拥有优异的耐磨性和高抗蚀性。这一氧化膜处理工艺有效解决了天线振子的连接与防护矛盾,也为采用有机涂层后易导致丝状腐蚀的天线构件提供了新的解决措施。需要指出的是,两种氧化膜都有多种生成工艺,其抗蚀性能因工艺方法和工艺参数不同而差异较大。本次研究中,通过对比分析不同工艺下氧化膜的抗蚀性能参数,优选出有利于提高设备防护性能的氧化膜生成工艺。实验表明:按选定工艺方法生成的阳极氧化膜,在不喷涂任何有机防护涂层的情况下,直接曝露在富含铜离子的酸性盐雾环境中。其承受腐蚀的能力也远高于军品盐雾防护所规定的验收标准,显示出良好的抗蚀性能。
3.5涂覆处理
从铝合金的腐蚀机理可知,氯离子对氧化膜的穿透是造成金属基体腐蚀的根本原因。因而,在氧化膜的表面增加对腐蚀介质有隔离作用的有机涂层可以大大提高抗蚀层厚度,降低电解液与氧化膜的接触几率,进而减缓氯离子对氧化膜的侵蚀进程。从涂层的耐蚀性、耐候性、附着性考虑,监测设备底层应采用适用于有色金属的环氧类防腐底漆,面漆采用具有较强耐候性、抗腐性的改性丙烯酸涂料。从防腐效果看,光泽不积水的漆膜可以有效减少腐蚀介质的存留,破坏腐蚀电池产生的条件。常用的橘纹漆面、磨砂漆面、喷砂面不宜用于海洋大气环境。鉴于涂覆工艺与产品最终抗蚀性的密切关系,本文研究过程中对监测设备的喷涂方式、涂覆层数、涂层膜厚、间隔时间等提出了具体要求,并进行了相应验证。需要注意的是喷涂前基体表面应参照ISO8504进行清洁处理,以提高附着性、避免和减少丝状腐蚀的产生。
3.6装配处理
分析设备的腐蚀形态可知,其抵抗电偶腐蚀、缝隙腐蚀的能力相当一部分是由装配环节实现的。因此监测设备的装配应遵循以下原则:(1)由于电偶腐蚀主要存在于异种金属的接触处,因此需对紧固件、插接件的非导电面涂绝缘胶或加装绝缘垫后装入,以阻断电气接触;(2)无法避免电气接触时,异种金属构件应选用腐蚀电位与铝相近的材料,紧固件可进行镀镉处理,以减小电偶腐蚀对箱体造成的危害;(3)对弹垫、平垫间的缝隙,箱盖与箱体间的缝隙,插座与面板间的缝隙均应采用聚氨酯弹性密封胶填充,以减少缝隙腐蚀的发生;(4)装配完成后应对所有紧固件、插接件外露部分喷涂聚氨酯清漆实现表面隔离防护,避免不同金属外露部分通过表面电解液膜构成腐蚀回路。
4设备的防腐蚀验证
海洋大气环境对监测设备的腐蚀是一个多因素作用下的缓慢、渐进过程,通常采用盐雾试验方法对产品抗蚀能力与防护措施的合理性进行评估验证。图3CASS试验后的户外机箱常见的盐雾试验有:中性盐雾试验(NSS)、乙酸盐雾试验(ASS)、铜加速乙酸盐雾试验(CASS)三种。其中NSS是军品防腐蚀验收标准规定试验方法,CASS的腐蚀加速性为NSS试验的8倍。为验证本文防腐措施的有效性,采用CASS标准对海洋环境户外机箱进行了与军品验收时间要求相同的抗蚀性试验(见图3),结果显示:机箱表面无点蚀及起泡空鼓现象,漆膜光泽亮丽,内置电路板卡,导电结合面完好如初,无任何腐蚀迹象,防腐效果符合设计期望。
5结束语
由于腐蚀介质的不同,工作于海洋大气环境的无线电监测设备在结构设计与制造工艺上都与内陆设备有着较大的区别。本文所提出的防腐措施为提高该类设备的防腐性能积累了经验,为无线电监测设备在海洋大气环境下的可靠应用提供了技术借鉴。
参考文献:
[1]魏保民.金属腐蚀理论及应用.化学工业出版社
[2]侯宝荣等.海洋腐蚀环境理论及其应用.科学出版社
[3]李晓刚等.我国海洋大气腐蚀分级分类与机理.2014海洋材料腐蚀与防护大全
[4]朱祖芳.铝合金阳极氧化与表面处理技术.化学工业出版社