电解质分析仪范例6篇

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电解质分析仪

电解质分析仪范文1

关健词:MI-921 电解质分析仪 使用 故障处理

MI-921电解分析仪是深圳越华科技有限公司生产的一款集离子选择电极及量压发为一体的分析仪,可以检测血清或血浆中的钾、钠、氯、钙、碳酸氢根阴离子及PH值等,其仪器的特点是:操作简便,测量时间短,标本用量少,结果可靠,可以24小时检测,适用于中小型医院急诊电解质的检测。

现就我院2004年购买MI-921D型电解质分析仪正确使用及故障处理情况如下:

一、使用方法

1.安装要求:首先仪器必须安装在周围无干扰电源,要求接地线、通风,安装在平稳的桌面上,最好用不间断电源。

2.开机前:先检查电源是否插好;A、B、R标有无;废液瓶是否倒空,管道是否连接好。

3.开机后:开机自检完毕,定标完,先看钾钠氯钙等斜率是否在规定范围内,在再作AB标定标。检测样品前,先用A标作为质控液检测钾在4.0±0.1mmoL/L,钠在140.0±2.0mmoL/L,氯在100.0±2.0mmoL/L,否则要作仪器校正。即在主菜单上,按校正进行检测,测得值在上述范围内,无须校正,不在范围内,必须校正,随即打印出校正因子,再用A标检测在所要求的范围内,再作样品检测。

4.仪器检测完毕,虽仪器有自动清洗功能,但最好每次检测完后,用A标再检测一次:①可以检测仪器所测结果是否可靠稳定,重复性是否可以,与开机时的结果比较。②可以再次对仪器冲洗一遍,以免堵孔。

5.保养:每日检测完毕,用A标检测冲洗,每周定期用去蛋白液清洗电极,再用钠调整液调整,管道用15%84消毒液冲洗,保持管道畅通。

二、常见故障处理

1.进样针阻塞及管道胶管破损漏气

处理:取下进样针外罩,取出进样针,用较长的银针疏通。再用5ml注射器吸取15%84消毒液冲洗,用去离子水冲洗3-5遍,安装复原。管道破损有气泡,胶管长期使用老化,更换管道胶管。

2.电极管内有气泡,内充液不及2/3,电极膜有蛋白吸附,导致斜率异常,电极不稳,结果异常不稳定。

处理:关机后,取下电极板,拧下连接各电极的螺丝,取下各电极,如果电极内充液不足,拧下电极内导电极,用1mL注射器吸取相应的内充液灌入电极内,要避免产生气泡,如有气泡,可用手指轻轻弹击电极,使气泡移动到电极上部;电极管内有气泡,主要是因为有蛋白吸附,由于血清分离不好,导致纤维蛋白吸附,可用细竹签一头绕一点棉花蘸点15%84消毒液从电极管内通过,再用去离子水冲洗几遍,用吸水纸吸干,把各电极按拆下时的顺序连接起来,注意一定要把橡皮垫圈安上,把连接杆连上,拧紧螺丝,再用5mL注射器吸取去离子水冲洗,吸水纸吸干水分,安装回原处。电极膜有蛋白吸附还可用去蛋白液清洗后,再用钠调整液调整,钠斜率要求在50以上。

3.参比电极

首先参比电极内充液长期使用后可能会渗漏到电极表面,形成盐结晶,导致内充液不足,其次,参比电极的参比膜易破损,造成电极管内有气泡,电极电位不稳,钠离子结果忽高忽低。

处理:定期将电极的外表面用棉花蘸点去离子水擦拭干净,补充内充液,追踪电极电位,低于正常范围时,可能是参比膜破,及时更换参比膜。参比膜更换时一定无气泡,要求平整,无皱摺,最好参比膜先蘸点去离子水再更换。

4,反应池、排废液管

反应池、排废液管长期使用,蛋白沉积于反应池内,以及未分离好的纤维蛋白,血丝,絮状物等,造成吸样不畅,引起斜率异常,电极不稳,结果不可靠,定位不准。

处理;取下进入反应池的胶管,拧下反应池上螺丝,轻轻取下反应池上盖,用棉签蘸取反应池内污物,再用棉签蘸84消毒液擦反应池内壁,用去离子水冲洗反应池,盖上盖子,一定要拧紧螺丝,避免漏气,再用5mL注射器吸取去离子水从进口处注入冲洗,直到排液管内的液体清亮无浑浊即可。即时倒去废液,废液管处易有污物沾附,应用棉签蘸84消毒液去除,避免排液不畅。

5.打印机不能正常工作

处理:首先检查打印机是否安装到位或重新安装,再检查是否有墨和纸;如果打印机损坏,应及时通知专业维修人员来更换安装。

6.检测过程中,忽然出现停止工作,按任何键都无反应;无液路 检测器。

处理:由于电解质仪安装时无地线或周围有其它仪器相邻使用,造成电源短路,使其停止工作,直接关闭电源,5分钟后再开机即可。无液路检测器,多为无A、B、R标,吸液吸空,或是配液阀处有絮状物,引起吸液不畅,更换A、B、R标,将配液阀入口处的胶管取下,去除絮状物。用去离子水冲洗,再安装上,重新开机。

总之,在MI-921D电解质仪的使用过程中,只要注意上述所列的问题,平时做到定期维护、定期保养,可以延长仪器的使用寿命,MI-921D电解质仪适合于中、小型医院对临床诊断疾病提供方便,便于急诊标本的即时检查。

参考文献:

电解质分析仪范文2

【关键词】电能质量分析仪 谐波检测 不确定度分析

在这几年时间中,由于科学技术不断进步,电力系统内部产生了许多非线性元件,同时也形成了较多质量方面的问题。而在这些问题中,最为重要的内容是谐波问题,所以谐波测量准确性也因此被越来越多的人关注。就电能质量分析仪谐波测量模块来说,普遍是通过快速傅里叶变换来达到目的。同时算法本身也存在频谱泄露现象以及栅栏效应,并且还能够采用增强频谱分辨率的手段进一步降低栅栏效应。所以国家标准明确提出,仪器谐波在测量过程内,使用的频谱分析长度必须保证为十个周期,同时方式也一直为矩形加权。根据该项标准了解到,其更加注重谐波分析对应的分析率,并需要相关仪器增强同步性,进而降低频谱泄露现象。

1 谐波测量算法原理与方法

1.1 加窗算法原理

加窗算法产生的主要原因是因为频谱泄露,进而产生测量误差。而频谱泄露内部的信号普遍都不是F的倍数,这时就能够从两个不同方面展开研究:首先经由采样频率出现的转变促使信号内部现存频率不在F整数倍上;其次使用非整周期截断的方式,促使F出现极大的转变。

依照不同窗函数自身特点及主瓣过渡宽带针对性掌握矩形窗向对应的频率分辨率在相对较高的水平,不过阻带衰减则较为缓慢,甚至具备一定的泄露。在大多数环境内,巴特利窗、哈明窗以及汉宁窗普遍都属于主瓣宽度数值的两倍左右,同时其频谱分辨率以及阻带衰减速度都与矩形窗情况相反,并对泄漏现象存在一定的抑制作用。根据上述分析得到的优缺点,当前大量厂商普遍都使用汉宁窗展开生产。

1.2 频谱分析长度检测方法

按照文章之前对加窗算法原理展开的研究能够知道,与国家标准一致的仪器谐波测量必须具备针对F整数倍频点进行分辨的能力,而非整数倍频率则不能够顺利展开分辨工程,进而形成频谱泄露现象。

通过矩形窗展开研究的过程内,需要对频谱分析长度展开检测,明确T的具体值是否为10周波,该标准也能够直接视为检测频谱分辨率是否能够达到5Hz。在通过汉宁窗加权的过程内,若F对应5Hz,对么测量得到的频谱分析长度则必须对应是20周期。因此需要通过检测的方式来决定具体方法的使用。在展开分组算法的时,检测结果也会发生相应转变,因此需要设计下述检测计划:

(1)针对仪器谐波展开进一步精度测量工作;

(2)保证仪器频率分辨达到5Hz;

(3)按照分辨率检测得到的结果,分析电能质量分析仪具体应该使用的方式。

2 数学模型

通过仪器上测量的实际结果与有股那标准值进行针对性比较,得出下述内容:

在本公式中:d代表仪器测量的精准程度;ih表示的含义则是第N次谐波电波测量完成之后得到的实际测量数值;而ihN表示的含义则是第N次谐波电流对应定值。

除此之外,d表示的含义是非正弦电压信号下第N次谐波电流测量值中相对基波之间产生的误差,最后ih则表示测量过程中,某一次谐波电流出现的测量不确认度。

3 分析不确定度发生原因

目前测量得到结果内产生的不确定主要涵盖以下几种来源:测量的环境、方式、设备以及测量人员。针对文章研究过程中出现的测量不确定性,其发生原因为:因为被检电能质量分析仪器在测量过程中发生的重复性,使得标准出现确定性不显著的分量uA,并且主要通过A类方式进行评定;因为实际电能质量分析仪在分辨率方面出现的不确定度分量uIB1、uUB1,运用B类方式进行评定;最后由于校准仪器精准度等级实际标准产生的不确定分量uIB2、uUB2,一般使用B类方式进行评定。

4 标准不确定度评定

(1)针对性测量重复性引入标准不确定度分量结果,分别用uIA、uUA表示

基于重复性条件,针对性进行10次实验,同时保证实验系统谐波电流值维持在0.5A,谐波电压值维持在5%,最后获取的被检仪器谐波电流值的结果及谐波电压含有率结果如表1内容所示。

经由贝塞尔公式计算结果得出的标准不确定度分量uIA、uUA表示为以下内容:

(2)基于电能质量分析仪实际分辨率差异性导致的不确定度分量uIB1、uUB1

本次实验应用的电能质量分析仪主要为Fluke435A电能质量分析仪,其现有分辨率为0.001,与均匀分布原则相吻合,其包含因子,所以实际测量过程中,分辨率准确度引入产生的绝对标准不确定度为下述内容:

(3)基于电能质量分析仪精准度等级引入实际标准产生的不确定度分量uIB2、uUB2

本次实验应用的电能质量分析仪主要为Fluke435A电能质量分析仪,其谐波电流及电压的精准度波动范围为±0.2%,与均匀分布原则吻合,其包含因子,实际测量谐波电流值半宽为=0.01A。谐波电压半宽为=0.2v,所以实际测量过程中,仪器自身精准度等级引入实际标准产生的不确定度为以下内容:

5 不确定度评定拓展以及最佳估计值

正常情况下,被检仪器的谐波电流值在测量过程中,其所得到的最佳估计值往往会采取平均数,而本次实验中最佳估计值数值为0.50055A,此外被检仪器所选取的谐波电压最佳估计值同样也是选择算数平均值,而其最佳估计值数值为5.0005%V。

若置信概率维持在95%水平时,通过t分布表的查询结果得出,最终=1.96,那么最终得到的谐波电流极其电压扩展不确定度内容为一下内容:

=1.96×0.0083=0.01627,

=1.96×0.01214=0.02379。

6 结语

根据本文研究得到电能质量分析仪谐波电压以及电流最佳估计值应该是5.0005%V以及0.50055A,而对应的扩展不确定度则是0.02379以及0.01627。根据比较能够知道最终数据对应的绝对值差值普遍低于0.0368%,而这里分析的电能质量分析仪测量不确定度的评定应该属于合格范围内。

参考文献

[1]丁文,袁志民.窗在插值FFT算法中应用的研究[J].电测与仪表,2014,45(12):15-19.

[2]何伟,蔡维,王建伟.基于虚拟仪器技术的电能质量分析仪校准检测系统设计与应用[J].电网技术,2013,34(01):84-88.

[3]郑恩让,杨润贤,高森.关于电力系统FFT谐波检测存在问题的研究[J].继电器,2013,34(18):52-57.

电解质分析仪范文3

关键词:焊接空洞;焊接温度-时间曲线、焊料;焊接气氛

引言

随着现代科技的发展,半导体器件和组件在工程、商业上得到了广泛应用。在雷达、遥控遥测、航空航天等的大量应用对其可靠性提出了越来越高的要求。而因芯片焊接不良造成的失效也越来越引起人们的重视,因为这种失效往往是致命的,不可逆的。

我公司的瞬态电压抑制二极管为功率器件,功率器件单位体积内的功耗很大,由此带来的芯片热失效和热退化现象突出,有资料表明,器件的工作温度每升高10℃,其失效率增加1倍。因此了解并分析掌握器件的热特性,不仅可以指导功率器件封装设计,同时对提高功率器件的可靠性具有非常重要的意义。

国外研究人员曾对芯片焊接层在功率循环载荷下的变化及其与热阻的关系进行了研究, 7000个循环后, 出现40%~50%的空洞面积,导致器件热阻增加1/2。同时对空洞与热阻进行研究, 热阻随着随机小空洞的体积线性增大, 随着连续大空洞的体积指数级关系增大。本文将分析空洞对瞬态管的影响及其产生机理,分析结论对芯片焊接工艺提出改善建议。

1 芯片焊接中的空洞

我们使用我公司研制生产的瞬态电压抑制二极管(主要用于电路中的过压保护)进行研究,芯片表面进行化学镀镍,镍层厚度在1μm~1.5μm,焊层为PbSnAg焊料,用低温成型炉在氢气的保护下(温度为320℃~350℃)实现芯片和底座、组件的焊接,焊料在液态下与组件和芯片镀金层之间充分浸润,形成金属间化合物,从而在三者之间形成良好的电连接和机械连接。

由于芯片焊接工艺受多种工艺因素影响,在焊接过程中容易形成空洞,芯片焊接空洞率可以通过X射线照相检验出来,图1是用X射线检测空洞的结果,检测结果显示空洞率(空洞面积与芯片面积之比)为20%以上。

图1 X射线检测图

2 器件的散热机理

功率器件封装后,在筛选过程中芯片产生的热量主要通过芯片焊接层散热到底座和组件,然后再传递给封装外壳,此时一部分直接释放到空气中,还有一部分是通过与器件相连的散热器带走。器件内部各种材料之间通过传导方式传热,以我公司生产的金属封装瞬态电压抑制二极管为例说明,器件在工作时,芯片是整个封装体的唯一热源,而芯片产生的热量必须通过铅锡焊接层向外传递给电极片(铜片),再向内引线组件和管座传递,最后通过管壳释放到空气中,这是器件热量传递的主要途径。芯片产生的热量是否能及时的传递出去,将直接影响功率器件的可靠性,换言之焊层是否能将芯片产生的热量及时大量的带走,将直接影响功率器件的可靠性。因此焊层的质量对整个功率器件的的性能具有非常重要的意义。

3 空洞形成机理分析

芯片焊接工艺中的焊层空洞严重影响着器件的可靠性能, 会导致接触电阻过大和散热性能差, 降低器件的可靠性, 如焊层的老化、金属间化合物的生长和分层, 最终导致芯片破裂。焊层空洞使封装体热阻增大, 也会引起器件电学参数的漂移,如导通电阻增大和阈值电压漂移, 同时造成器件安全工作区严重缩小。芯片焊接工艺常在焊层产生空洞缺陷, 以我公司生产的金属封装瞬态电压抑制二极管为例说明其主要形成机理有:(1)我们使用的焊料为铅锡焊料, 铅锡焊料中一般含有一些挥发性的物质(主要为有机物)。高温下焊料熔化应尽可能地挥发使焊料均匀成型, 但工艺的实际温度曲线和焊接工艺速度等必须与焊料的性能吻合, 这样才能保证焊层中的空洞较小, 否则就会有大量的气泡在有机物挥发后仍存在焊料中直至焊料冷却成型。(2) 组件或底座上存在氧化物或有挥发性的物质, 也会使焊层形成气泡而产生空洞,尤其是铜材料,很容易被氧化而在焊层产生空洞, 这主要是由于氧化物的存在降低了焊料在铜片中的浸润能力造成的。在工艺过程中要通入足够量的N2、H2混合气体,保护铜片和焊料不被氧化。

4 焊接改善建议

根据对芯片焊接层可靠性的分析,并结合空洞形成机理, 对我公司生产的金属封装瞬态电压抑制二极管的芯片焊接工艺提出如下改善建议:(1)在芯片贴上焊料前, 焊料的分布必须均匀平整且与芯片的形状一致, 而且焊料面积一般为芯片面积的1.2倍(理论数据)。控制焊料分布的平整程度能严格控制空洞率。芯片边缘位置的焊层受热应力较大,应该使焊料面积稍大于芯片面积, 让更大体积的焊料来分担热应力, 从而减小单位体积的热应力, 提高因材料热失配导致的疲劳失效。(2) 工艺过程中要适当选取被挤出焊料的量,使焊层的厚度在温度、热阻、热应力和整体封装厚度之间得到优化与平衡。

结论

本文主要针对芯片焊接中的空洞,从理论的角度上分析功率器件封装中的芯片焊接焊层对器件可靠性的影响,并分析了功率器件在工作过程中是散热机理,分析结果显示,空洞的存在阻碍了功率器件散热,从而影响了器件的可靠性;另外从工艺的角度分析空洞的形成机理,它将指导我们下一步的工作:(1)在装架时必须使焊料均匀分布且平整;(2)论证焊料和芯片的面积比例;(3)对正在使用的焊料、焊接温度曲线、焊接过程气氛控制等一切可能引起空洞产生的因素,都将严格控制,尽可能的减少空洞率,从而提高功率器件的可靠性。

参考文献

[1] BREEMS L J, DIJKMANS E C, HUIJSING H. A quadrature data dependent DEM algorithm to improve imagerejection of a Complex modulator [ C]// Proc of ISSCC. San Francisco,CA, USA, 2001: 48 49.

电解质分析仪范文4

【摘要】目的 评价中西医结合治疗小儿过敏性紫癜(HSP)的疗效和安全性。方法 计算机检索Cochrane Library、Pubmed、MEDLINE等数据库,纳入中西医结合治疗HSP的随机对照试验(RCTs),评价纳入研究质量并提取资料,并用RevMan5.0软件进行统计分析。结果 共纳入7篇RCTs,meta分析显示:中西医结合在提高HPS患者的近期疗效、减少肾功能损害,缩短HSP的皮疹、腹痛及关节肿痛消失时间方面均优于单纯西医,差异有统计学意义(p

【关键词】过敏性紫癜;中西医结合;meta分析

过敏性紫癜又称许兰-亨诺综合症,多见于3~14岁儿童,尤以学龄期儿童多见,是以小毛细血管炎为主要病变的变态反应性疾病,临床以对称性皮肤紫癜为主,常伴关节肿痛、腹痛、便血和肾脏损害,且有反复发作的特点。目前HPS尚无特效疗法,常规西医治疗虽能缓解症状,但效果不理想,近年来关于中西医结合治疗HPS的报道增多,为此,本研究收集所有关于中西医结合治疗HPS的RCTs,客观评价其疗效,以期为临床医师合理用药提供依据。

1 资料与方法

1.1 纳入标准 纳入中西医结合VS西医治疗符合过敏性紫癜诊断标准的HSP患者的RCTs。从治疗有效率、肾功能损害和症状消失时间方面评价临床疗效。

1.2 文献检索 以“过敏性紫癜”、“中西医结合”、“allergic purpura”、“combined TCM with Western medicine”为检索词检索Cochrane Library、Pubmed、MEDLINE等数据库,检索时间范围为各数据库建库~2011年8月。

1.3 方法学质量评价与资料提取 采用Cochrane系统评价手册推荐的质量评价方法,对纳入各研究进行评价:①是否描述具体随机分配方法和进行分配隐藏;②是否采用盲法;③有无失访或退出;④是否存在各种偏倚。

1.4 统计学方法 采用Cochrane协作网提供的RevMan5.0统计软件进行meta分析。计数资料采用相对危险度(RR)为疗效分析统计量,计量资料采用均数标准差(SMD),各效应量均以95%可信区间(CI)表示。各纳入研究结果间的异质性采用χ2检验,若P>0.1和I2

2 结果

2.1 纳入研究一般情况及质量评价 按上述检索策略和资料收集方法,共检出文献162篇。通过阅读标题、摘要及全文,按纳入标准及数据完整性进行筛选,共纳入7篇RCT[1-7]。纳入研究仅提及随机分组,均未描述随机分配方法、分配隐藏和盲法实施情况,均无失访和退出。

2.2 meta分析结果

2.2.1 治疗有效率 6篇RCTs[1,2,4-7](422例)报告了有效率,各研究间存在统计学异质性(P=0.05,I2=54%),采用随机效应模型。meta分析显示,两组在有效率方面的差异有统计学意义(RR=1.20,95%CI:1.07~1.34,p=0.002)。

2.2.2 肾功能损害 2篇RCTs[1,6](140例)报告了肾功能损害,各研究间无异质性(P=0.88,I2=0),采用固定效应模型。meta分析显示,两组在肾功能损害方面的差异有统计学意义(RR=0.29,95%CI:0.13~0.63,p=0.002)。

2.2.3 症状缓解时间

2.2.3.1 皮疹消退时间 4篇RCTs[4-7](294例)报告了皮疹消退时间,各研究间存在统计学异质性(P

2.2.3.2 腹痛消失时间 3篇RCTs[5-7](216例)报告了腹痛消失时间,各研究间无异质性(P

2.2.3.3 关节肿痛消失时间 2篇RCTs[6,7](150例)报告了关节肿痛消失时间,各研究间无异质性(P=0.05,I2=75%),采用随机效应模型。meta分析显示,两组在关节肿痛消失时间方面的差异有统计学意义(SMD=1.48,95%CI:2.21~0.75,p

3 讨论

HSP又称为“发斑”,属中医血症范畴。病机:风邪入侵,迫血妄行,热伤血络,血溢脉外。故治疗以清热解毒、活血止血、滋阴降火为主,中医上常以生地、白茅根、赤芍、黄芪、丹参、水牛角、地榆等组成方剂治疗之。

本研究采用meta分析的方法对中西医结合治疗小儿HSP的疗效和安全性进行分析。研究结果显示,与单纯西医治疗相比,中西医结合能提高小儿HSP治疗的近期疗效,减少肾功能损害,缩短HSP的皮疹、腹痛及关节肿痛消失时间。现代药理研究表明:方中生地、赤药有化瘀抗炎、抑制机体免疫反应等作用;水牛角、白茅根有凉血、止血、升血小板和保护皮肤粘膜屏障作用;黄芪具有益气补虚,升阳固表的作用;丹参有活血化瘀、改善循环、调整免疫、抗氧离子自由基损伤的作用[8]。诸药合用可达到凉血、活血、止血、固表、祛风、排毒的作用,加之结合西药的脱敏、止血、改变血管脆性等治疗方法,可加快改善全身血液循环,增强机体免疫功能,从而提高疗效,缩短病程,并减轻西药的副作用。

系统评价纳入7篇RCTs均有明确的纳入、排除标准,各研究均对治疗前年龄、性别、治疗情况等因素进行了基线一致性分析,单纯西医与中西医结合具有可比性。但由于纳入的7篇RCTs无一描述具体随机方法、分配隐藏和盲法实施。因而存在选择性偏倚、实施偏倚和测量偏倚的中度可能性。但总体而言纳入研究质量尚可,对结果有一定得论证强度。

综上,在治疗HPS方面,中西医结合优于单纯西医,合并分析显示,中药疗法对HPS患者有一定的辅助治疗作用。但本系统评价纳入研究文章质量不太高,临床研究方法不完全正确,因此尚需设计严密、实施科学的大样本高质量研究进一步证实。

基金项目: 兰州大学2010年教学研究项目(项目编号:201026)

参考文献

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[2] 张丽华,李红霞.中西医结合治疗小儿过敏性紫癜28例临床观察[J].社区医学杂志,2005,3(2):21

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[4] 康永,张颖斌.中西医结合治疗小儿过敏性紫癜40例疗效观察[J].中医儿科杂志,2009,5(4):29-30

[5] 张淑珍,任根奎.中西医结合治疗小儿过敏性紫癜66例[J].陕西中医,2003,24(6):501-502

[6] 许春香.中西医结合治疗小儿过敏性紫癜疗效观察[J].中国中医急症,2009,18(1):43-44

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[8] 胡亚美,江载芳.实用儿科学.7版[M].北京:人民卫生出版社,2003:688-690

电解质分析仪范文5

论文摘要:行为与环境是相互作用的关系,人作为城市空间的主体,人的相互作用和交往是城市存在的基本依据。城市空间的利用频率及人利用空间的方式直接反映了空间设计的成功与否,因此环境的品质在与人的对话中被淋漓尽致的表现与表达。文章通过对临沂市人民广场典型节点的使用活动分析例证了上述关系,并提出实质性的意见与建议。

0前言

行为与环境是相互作用的关系:环境是行为的潜在因素,只有在适当的行为配合下才能产生影响;行为是与环境相互作用的决定因素,它可以激活环境因素,也可以创造环境。行为的发起者——人,是城市空间的主体,人的相互作用和交往是城市存在的基本依据。人们对交往的需求,对知识的需求,对激情的需求等,都可以部分的在公共空间中得到满足。城市中的公共空间应该是富于吸引力并且易于接近的,以便能鼓励人和人的活动从私密走向公共环境。

《希腊游记》的作者,古希腊旅行家和地理学家保萨尼亚曾经说过,“没有大型公共建筑和广场的城市不配称作城市”。城市广场,作为公共空间中极具代表性一种形式,已经越来越成为城市中不可替代的标志性区域,常被誉为城市生活的“起居室”和“客厅”。显而易见,城市广场上的人的使用活动也是极具代表性的,具有多样化和人情化的特点。本文所选择分析的区域,便是位于典型公共空间中的使用空间。

1区位环境分析

临沂城作为鲁东南地区商贸中心,山东省最大的行政区,拥有常住人口为63.7万(2002年),旅游、打工造成的流动人口达到70万次。城市生活的丰富多样及市民们在城市中对休闲活动需要的日益增多,从而促进了人民广场的形成。

临沂市人民广场位于临沂市中心区——东起临沂市主干道沂蒙路,西至新华一路,南起银雀山路,北至红旗路(图1),用地面积20.18hm(本文在此不讨论其面积的合适与否)。为保证广场与周围环境在交通组织上的协调与统一,南北向的八一路在大约广场东西向中心从广场地下穿过,将广场地下功能分为2个部分:八一路以西为大型地下商场和超市;八一路以东为大型地下停车场以及部分以保龄球馆、KTV等为主的公众娱乐设施。广场西面为住宅区与商住楼,西南角为以电子产品销售、服务为主的商住楼;隔红旗路相对的是临沂师范学院分校及新开发的高层住宅区和商场;隔沂蒙路相对的是多层住宅区,广场东南角为桃园美食城、桃园商场及桃园超市;广场南侧为黄姑桥小区(多层)以及新开发的高层商住楼。总之,广场周围分布有市民及旅游者感兴趣的地点,可以解决衣、食、住、娱乐、健身等多种需求,具有得天独厚的地理位置,能吸引众多的使用者。

2小环境分析

从平面图中可以看到,人民广场本身作为城市中的一个区域,其四周的绿化起到软化边缘的作用,使得广场与周围的区域之间存在一个富于柔性的自然过度,形成空间上交融和渗透的和缓的过度区。

广场具有明显的布局及视觉上的轴线关系,有较明显的功能分区,每个区域有鲜明的标志物,使得每个区域具有较强的可识别性。“山高水长”雕塑,无论从平面布局还是视觉关系与色彩,都具有明显的形象特征,使之成为人民广场附近较大区域范围内一种方位感导向,成为该空间结构的暗示。本文所选择分析的为包括该标志在内的节点A。A点位于广场东西主轴上,西侧为大型圆形集会广场,东、北、西均为可进入式绿化(图2)。

3典型节点

该节点平面如图所示,其本身也可看为是一个大区域中的小区域。由于其所含元素的特异性使得该区域成为整个广场大空间范围内的典型小空间(图3、4)。①领域性。美国人文主义心理学家玛斯洛在《人类动机理论》一书中提出了“需要等级”理论,他认为人类有5种主要需求,由低到高依次排成一个阶层。这5种需求是:生理需求、安全需求、社交需求、自尊需求和自我实现需求。其中自尊需求指的是空间的私密性和归属感。相对于整个广场而言,本区域属于半公共空间。②使用活动分析。人类生来就有“凑热闹”的本性, 喜欢观察别人也希望别人注意自己。使用活动或活动支持和允许这些活动发生的形体环境条件满足了人们的这一要求,他们是相互影响和补充的两个方面。

3.1活动类型分析

简·格黑在《建筑物之间的城市生活》一书中,把城市空间的户外活动按活动对形体环境条件与质量的依赖程度划分为3个类型:必要性活动、选择性活动和社会性活动(图5)。针对活动类型,笔者进行了调研与分类结果如表1。

3.2步行线路分析

人民广场的地理位置是决定人流方向与大小的主要因素(图6)。人的行为本身具有就近的天性,尤其在目的地可见并且障碍物可穿越时,必然会选择最直接的线路。由于该节点位于几个较大的商业服务与饮食娱乐之间,必然增加了该处的被穿越人次,从而使穿越该区的线路变的较为复杂(图7、表2)

映最为直观。通常情况下停驻时间的长短与环境质量的高低成正比。高质量的环境能吸引人的选择活动,给人以良好的空间感受从而刺激人从私密环境走向开放的公共空间。研究人的停驻行为尤其有利于空间模式的创造和使用者取得感情上的认同和共识。

笔者通过对该节点调研可见,雕塑周围A、B、C、D4块草坪边均设置可坐设施,在统计时间内A、B与雕塑东北的E点停驻行为使用频率最高。仔细分析原因,发现此三处多有树阴或阴影可遮阳。1、2、3、4的使用频率不同也是同一个道理。停驻行为反映环境质量的直观程度由此可见一斑(图8)。

3.4坐与座的分析

人们在选择与人交往或长时间停驻时多选择坐着的方式。坐姿利于人在交流中克服心理障碍,人们往往选择坐姿来体味物质环境之美。当然,只有可以选择坐姿的良好的物质环境才可以吸引人长时间停留。

通过对该节点座位使用情况的统计(图9),仍是南侧两处的使用频率较高。双向座位人们选择面对雕塑(即a、b、c、d方向)的比率为30%,有多数人选择面对绿化——柔性的绿色空间的方向(即图中A、B、C、D方向)。可以看到,物质环境的优劣不仅影响人们的行为模式,而且影响到人们的行为取向。如同自然界的向光性一样,人类对于优良的物质空间环境也有潜在的趋向性。

4存在的问题及建议

4.1存在问题

4.1.1可停驻空间与该区域缺乏有机的过渡

各类公共空间之间应该是和缓、流畅的过渡。从总平面图可见,广场四周空间质量好的区域仅占据了广场进深的1/5左右,人的步行本身具有就近的愿望,有一个例外就是远处的空间环境质量优于近处。中心标志区与周边柔性环境距离过远且中间缺乏可停驻的绿色空间过度,自然会使得该空间使用活动较少。

4.1.2缺乏柔性边界,场所

感有待提高过硬的硬化处理以及绿化处理上的不足使得该区域缺乏领域感、安全感和从属感。整个广场公共空间关系不明确,尺度过大且缺少明晰的边界,因而无人问津。

4.2相关建议

我们知道,户外活动的综合景象受到许多条件的制约与影响,物质环境就是其中的一个因素。它在不同的程度上以不同的方式影响着这些活动。自发性活动只有在外部条件适宜,天气和场所具有吸引力的时候才会发生。户外空间质量不理想,就必然限制了自发性活动的展开。而改善该区域白天使用活动的频率及性质的根本措施在于改善它的小气候——也就是它的微环境。因此,对于问题一,笔者建议进行景观修正,将通往核心区域的路径改为可遮荫的绿色走廊以引导步行者的进入;对于问题二,笔者建议广场周边增加乔、灌木的种植,改善边界柔性,增加广场与周围城市空间的柔性过渡。

5结语

建筑与空间的设计都是把“以人为本”作为准则的。公共空间的目的便在于吸引人们从私有地域向公共地域的过渡,它必然要求空间使人能够看到正在发生的一切,使人有外出的借口与动机,使人有地方可走,有事可做。空间的利用频率及人利用空间的方式直接反映了空间设计的成功与否。环境的良与否在于人的对话中被淋漓尽致的表现与表达,也只有经过与环境的对话方能感知环境得当与否。

笔者所做的分析一方面在于研究身边熟睹之场所中人的行为与环境互为因果的关系,另一方面也希望可以通过分析发现问题,其一可以在以后的设计中避免出现类似的问题,其二也在力所能及的小尺度上为完善空间质量而努力。

参考文献

[1]刘先觉.现代建筑理论[M].北京:中国建筑工业出版社,2002.

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【关键词】空间机械臂;机电一体化关节;设计与控制

前言:随着我国航天事业的发展,在建造空间站、维护设备、进行科学实验等过程中,空间机械臂都发挥出了重要的作用,在维护和组装空间站的工作当中,是一个十分关键的设备。基于太空当中的特殊环境,在机械臂的设计和应用中,机电一体化关节是其最为重要的构成部分,直接影响着空间机械臂的工作精度。

一、机电一体化关节的设计

(一)机械臂的构成

在空间机械臂当中,主要包括在轨控制系统、移动基座系统、末端效应器系统、关节驱动控制系统、结构与机构系统、视觉系统、末端作业工具系统、地面控制台等部分。其中,末端效应器连接臂杆和关节等结构,机械臂的空间运动就能够通过关节的旋转来完成[1]。

(二)机械臂关节的要求

在机械臂关节的实际应用中,需要对完成空间站的维修、建设、维护等工作,从而对空间站的运行状态加以确保。提高航天员的安全性和行动能力,降低航天员的出舱次数。此外,还需要最大限度的将航天员的作业风险降低,同时确保作业环境的安全。在机械臂当中,关节是最为重要的结构,通过力闭环、位置和速度的控制,使机械臂能够实现多自由度的旋转运动。关节需要提供操作驱动和负载能力给机械臂,同时能够紧急制动机械臂,有效限制欲动角度,保护机械臂结构。同时需要提高机械臂控制和测量的精度。通过关节,能够交互中央控制系统和机械臂之间的信息。此外,如果关节发生失效会损坏,应当能够进行方便的在轨拆装。

(三)关节的设计方案

机电一体化关机需要提供传动、驱动、制动、驱动控制、通信、位置速度信号采集、温度信号采集等功能,同时应当严格控制关节的体积和质量。因此,在设计过程中,在确保功能满足要求的基础上,应当尽量进行轻量化、小型化的处理。此外,还应当具备良好的可靠性和环境适应能力。因此,在实际设计过程中,应当结合实际需求,首先确定整体的设计方案,包括冗余设计、中心孔走线、传感器和零部件选型等[2]。结合性能参数和功能要求,对性能指标加以分配,同时对零部件的接口和尺寸进行详细的核对。然后设计关节的电气控制硬件、内部结构,编写相应的控制软件,设定控制算法。在完成关节软硬件和结构的设计之后,还要进行相应的测试检验才能投入使用。

二、机电一体化关节的控制

(一)关节控制模式

在机电一体化关节控制当中,主要包括位置控制、速度控制、力矩控制。在位置控制当中,中央控制器将位置命令发送给关节控制系统,通过位置三闭环结构、电流、速度控制,设置位置控制器、电流和速度,利用传感器获取末端位置、电机等效电流、关节转速等参数,从而对为控制环路提供闭环反馈。在速度控制当中,中央控制器将速度命令发送给关节控制系统,利用双闭环、速度、电流等结构,设置电流和速度控制器[3]。然后利用传感器收集和计算电机等效电流和关节转速,并对控制环路提供闭环反馈。在力矩控制中,中央控制器将力矩命令发送给关节控制系统,利用力矩双闭环和电流结构,来设置电流和力矩控制器。再利用传感器采集和计算电机等效电流和力矩参数,为控制环路提供闭环反馈。

(二)关节控制方法

在机电一体化关节当中,主要包含了谐波减速器、伺服电动机等结构。其中的扭转弹簧具有一定的刚度,它与减速器柔轮之间存在着等效的关系。在系统控制的过程中,外界干扰和摩擦等因素将会对其造成影响。因此,应当针对关节系统,进行力学模型的建立。通过这一模型来计算和设置后续矢量控制等参数。在这一过程中,会涉及到关节输出轴位置、电机轴位置、负载惯量、扭转弹簧刚度系数、减速比、非线性摩擦力矩、电机惯量、电机阻尼系数、驱动力矩等参数。

在关节控制系统中,主要包括位置环、电流环、速度环等部分。因此,在其运动控制的过程中,应当确保其在变负载、不同负载等情况下保持稳定状态。由于关节运动速度较低,位置动态响应能力要求也不高,因此,在控制算法中,应当对关节柔性影响给予更高的重视。这样,就能够抑制控制振动,使振动次数和振幅降低。在抑制柔性关节扭转振动的过程中,与低速非线性摩擦补偿、高精度定位控制设计、级联动力特性等问题密切相关[4]。

在机械臂关节空间转动过程中,时变性惯量的出现,与机械臂的负载变化和位型变化有关。在运动控制算法中,主要涉及到PID控制加柔性补偿、计算力矩前馈、状态空间反馈等问题。在设置参数的过程中,PID技术能够发挥良好的作用,具有较高的灵活性,因而能够产生良好的控制性能。在当前很多相关产品中,都对线性PID增量控制算法进行了应用。如果没有对动态响应提出过高的要求,在控制位置、电流、转速闭环的时候,可以采用PI控制方式,利用动态模型来模拟摩擦模型,并在控制其中进行补偿。另外,由于谐波减速器需要达到一定的刚度,应当进行柔性扭转控制补偿,对变参数PI设计加以应用。如果负载面发生大范围变化,控制系统应当结合实际情况,分别设定多个控制参数,在线进行调整和切换,从而维持机械臂的稳定运行。

结论

在当前的航空领域当中,空间机械臂是一种非常重要的设备,在空间站的各项工作任务中,空间机械臂都发挥着不可替代的巨大作用。在实际应用中,若要实现空间机械臂稳定、高效的运行,就离不开关节的辅助。对于空间机械臂来说,其性能会受到机电一体化关节的直接影响。因此,应当对其进行详细的设计和控制分析,从而使其能够更加良好的发挥作用。

参考文献:

[1]胡素梅. 空间机械臂机电一体化关节的设计与控制[J]. 电子制作,2014,01:54.

[2]罗俊. 浅谈机电一体化关节在空间机械臂中的设计和控制[J]. 山东工业技术,2014,13:156.