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电子科学技术论文

时间:2022-11-12 20:01:26

导语:在电子科学技术论文的撰写旅程中,学习并吸收他人佳作的精髓是一条宝贵的路径,好期刊汇集了九篇优秀范文,愿这些内容能够启发您的创作灵感,引领您探索更多的创作可能。

电子科学技术论文

第1篇

1.1实训设备陈旧,实训和理论相脱节

目前,我院的“电工电子技术”课程实训设备由于资金短缺,使用的仍然是十几年前购置的设备。随着新知识、新技术的不断涌现,原有的实训设备已经远远跟不上时代的步伐,理论知识和实践操作相脱节。

1.2理论教学时间和实训教学时间比例、关系密切度安排不合理

受教学大纲规定所限,“电工电子技术”课程学时较少,但是课程内容信息量涵盖很大,这就要求教师在较短的时间内,既要完成该课程的基本理论教学,又要在实训中更好地运用本课程的相关知识,无形中就加大了教师的工作难度和工作量。传统教学模式下都是重理论、轻实践,导致学生在实践中甚至不知道如何下手,以致于不能完成练习任务,没有很好地把理论和实训的课时时间安排紧密结合。

1.3教考分离,不利于提高学生的学习积极性

传统的教学模式下,采用期末考试理论统一闭卷考试,学生就等着期末考试前一段时间任课教师给画画范围,临时抱佛脚,背一下,就能及格了,严重挫伤学生学习的积极性,对平时上课教学秩序和教学质量的提高没有帮助。

2“电工电子技术”课程教学改革措施

2.1整合教材,降低理论教学难度

“电工电子技术”课程无论采用哪本教材都会存在不可避免的局限性,因为教材是静态的,理论性太强,概念、公式、原理都很抽象,学生理解起来很费劲。为降低理论教学难度,笔者首先对教材进行整合,把教材按照所讲内容分为强电和弱电,各占一个学期时间进行讲述。其次,在保证课程重、难点清晰明了的情况下,尽量保证照顾到高职学生的特点,使课程内容更加简单化:尽量去弱化不实用又难学的器件内部结构知识,重点放在电路的外特性及其应用上;删除一些烦琐的理论推导,对一些公式、定律直接给出结果,便于学生接受新的知识;保证课程内容前后连贯的前提下,调整课程内容安排次序,删除后续课程重复的内容和添加对后续课程有用而教材中又缺少的内容。

2.2综合运用多种教学手段,提高教学效果

第一,兴趣导入法。笔者在教学过程中非常重视对该课程绪论部分的教学,绪论课结束后通常会用2个课时的时间带领学生们参观该课程所用的所有实训室,让学生身临其境,自由提问,为以后的教学做好铺垫。第二,情境教学法。在课程教授过程中,笔者通常会根据教学内容创设一定的教学情境,比如让学生结合家庭用电,计算一下电费的问题。讲到放大电路的时候,结合多媒体上自带的麦克风,讲述电路的放大原理,带动学生的学习热情。第三,多媒体教学法。多媒体教学拥有传统的教学手段所无法比拟的优点,能将抽象、生涩、陌生的知识直观化、形象化,并且可以增大信息量,有效扩展课时容量。再加上配上逼真的音效,可以活跃课堂气氛,加深巩固教学内容,使学生感受到学习的喜悦,寓学于乐。

2.3实验教学内容改革

根据现有教学大纲安排,“电工电子技术”现有的实验课课时少,内容多是一些验证性的实验,严重挫伤了学生的学习积极性。笔者在教学过程中,注意增加一些设计性的实验,减少一些验证性的实验,和实训室沟通,建立了相应的规章制度后,成立了电学开放式实验室,学生可以带着问题随时到实验室,或验证理论的正确性,或进行一些创新性的实验,这显著提高了学生学习该课程的热情和主动性。另外,笔者还建议学生们开展课外兴趣小组,比如开展一些电子小制作、电路板的焊接、小家电的维修等,以点带面,全面提升学生的学习兴趣。

3结语

第2篇

1.师资力量不足

专业课教师年轻化,教学和企业生产一线工作经验不足。随着近几年来招生规模的扩大,学院引入了大量年轻教师,他们承担了大部分的专业课程教学工作。这些年轻教师大部分是刚从普通高校毕业的研究生,他们均是从学科体系的教育模式下成长起来的,对于现代职业教育思想认识还不够深刻,更缺乏企业生产一线工作经验。也有一部分年轻教师是从企业引进的,但是他们在企业生产一线的工作时间都不长,仍然存在专业技术知识不足、实践动手能力不强的问题。在学习领域课程的开发和教学过程当中,特别是对于学习情境的创设和开展,很多年轻教师显得力不从心。

2.校企合作不够深入

校企合作、工学结合是高职院校真正培养出高素质技能型人才的必由之路,这已经成为广大高职院校的共识。虽然,在校企合作方面,学院近几年来不断健全了相关体制机制。但是,校企合作的深度也仅限于学生的企业参观、生产实习、顶岗实习等活动,没有完全深入日常的专业课教学、技能培养等方面。专业教师在学习领域课程开发过程中进行的岗位分析、工作过程分析、学习情境分析等活动,还仅限于理论分析层面,没有落到实处。

3.学习资源匮乏、单一

学习资源包括实训设备等硬件设施和教材等软件资源,是学习领域课程开发和成功实施的基础。对于硬件资源,一方面是学院经费不足,缺乏投入,另一方面是购买的硬件设备不能满足学习领域课程改革的需要。对于软件资源,专业教师缺乏编写学习领域课程教材等资源的精力和经验。

二、案例教学在”电子技术”学习领域课程开发中的应用

根据姜大源对德国职业教育学习领域的课程方案的研究,学习领域课程方案是范例指向的,因此放弃了学科系统的完整性。通过我们多年的教学改革实践,根据学校自身硬件和软件的实际,在”电子技术”课程教学中,设置了若干实用有效的电子制作案例,结合理实一体教学模式改革,进一步提高了”电子技术”课程的教学效果。现以电子信息工程技术专业为例,说明”电子技术”课程的开发思路。

1.确定课程的总体教学目标

首先通过行业企业调研等手段对本专业毕业生从事的岗位进行分析,分析出本专业毕业生的初始岗位为电子产品装配操作员,目标岗位为电子产品生产线线长,发展岗位为电子产品生产车间主任。从而确定本专业的培养目标:主要面向电子产品制造企业,培养德、智、体、美全面发展,适应电子产品的装配调试、质量检验、生产管理等生产、服务、管理第一线需要,具备相关专业知识和技能,有良好职业道德的高素质技术技能型人才。然后,分析”电子技术”课程的性质和任务:是本专业的专业基础课程之一,其主要任务是培养学生掌握电子电路的识图、分析和调试等知识与技能,为学生学习本专业有关后续课程和毕业后从事电子产品制造相关工作打下坚实的基础。最后,”电子技术”课程的总体教学目标可以总结归纳如下:学生能够根据电路图完成典型电子产品的装配、调试和故障检修。对于高职学生,我们弱化了学生电子电路的设计能力,重点培养学生在今后工作中需要的电子技术应用能力。

2.明确课程的能力、知识和素质目标

根据学生职业岗位分析和专业课程体系的分工确定能力目标,例如:能识别常用电子元器件,并判断其好坏;能选择并使用常用电子测量仪器对电路进行测量;能读懂简单的电路原理图,能绘制典型电子产品电路原理图;能根据电路原理图进行电路的搭接和元器件的焊接;能进行电子电路的测试、故障判断和排故。根据“必须、够用”的原则,突出知识为案例学习服务,为案例学习所用,确定知识目标,例如掌握二极管、三极管的伏安特性;掌握三极管基本放大电路各组成部件的作用;掌握常用逻辑门电路的逻辑功能;了解逻辑函数的化简方法等。根据学生将来主要从事的岗位素质要求,确定素质目标,例如:在电子产品制作与调试过程中能够按照设备、仪器的操作规程进行操作,爱护实训设备;在工作过程中养成文明操作意识,能够自觉保持工作环境的整洁;在分组工作过程中能团结协作、服从组长的安排等。

3.选择课程的能力训练案例

根据电子技术模拟和数字两个模块的内容,我们选取了两大类八个案例,开展教学。第一类包括四个模拟电路案例,分别是:直流稳压电源制作实例、晶体管放大器制作实例、函数信号发生器制作实例、扩音器制作实例;第二类包括四个数字电路案例,分别是:三人表决器制作实例、智力竞赛抢答器制作实例、循环彩灯控制器制作实例、数字电子钟制作实例。案例的选择本着实用性和趣味性的原则,使学生在学习过程中既能学到今后工作中要用到的专业知识和技能,又能引起学生的学习兴趣,调动学生的学习积极性。我们将电子技术原课程知识点以八个电子制作实例为依据进行解构与重构,打破学科体系下的知识结构,将各知识点整合、序化到各个案例中,在完成一个个电子制作实例过程中使学生掌握知识、锻炼技能,实现教、学、做一体化。课程选取的能力训练案例,以及每个案例所包含的知识点和技能点。

4.设置情境组织教学(以第一次课为例)

(1)课程导入

播放电视知识竞赛视频,引出并展示直流稳压电源、扩音器、表决器、抢答器和数字电子钟等产品实物,介绍电子技术的应用和产品特点。

(2)模拟知识竞赛现场

设置情境:安全用电知识竞赛,学生角色:选三名学生为裁判,选八名学生为竞赛选手,其余学生为观众,教师角色:主持人。教师提问安全用电知识,八名学生通过抢答器进行抢答,三名裁判利用表决器对抢答成功的选手回答情况进行表决,每名选手的回答时间由数字电子钟进行计时。通过这个过程,学生体验电子产品的应用情况。

(3)学生分组观察产品实物结构

教师提出问题:这些电子产品是怎么装配并制作出来的呢?如果使用过程中出现故障该怎么解决?教师引导学生进行分组,组织学生分组观察产品实物,并设置简单故障让学生尝试排除。

(4)教师进行课程介绍

重点介绍学习目标(学了这门课我们能干什么?):学生能够根据电路图完成典型电子产品的装配、调试和故障检修。介绍为何上这门课及对课程的认识,学生要知道课程在专业中的地位、作用以及前后课程的衔接,知道知识和技能在专业工作岗位中的重要性,课程目标,学习要求,课程内容的描述,学习安排,路线图时间表,学习资源,学习情况的评价标准,学习方法(课堂及课外学习自我管理技巧,获得好成绩的技巧,常见的错误或误解,特殊的学习策略),作业的形式,上交的期限,考试的次数、日期和形式。

(5)总结并布置作业

教师点评总结,布置课后作业:课后搜集三人表决器的装配资料。

5.改革课程考核方案

课程的考核分为素质表现、能力培养和知识掌握三部分,在期末总评中分值所占比例为3:3:4。素质表现主要包括学生出勤、课堂参与和作业完成等日常学习素质表现情况。能力培养分为过程考核和期末测试,过程考核成绩由每个项目结束后的学生自评、学生互评和教师评价组成;对于期末测试,从每个案例中选取一个典型工作任务构成实操试题库,每个学生都要从试题库中抽取一个题目进行实操测试。知识掌握分为单元测试和期末测试,在每个案例教学结束后要安排单元测试,通过抽签的方式,每个小组选取一名学生对知识点进行测试,测试成绩作为小组的集体成绩;期末测试采用笔试的方式,主要测试学生对所学知识点的综合应用能力。其中素质表现30分、能力培养过程考核10分、知识掌握单元测试10分在每个案例结束后均通过“考核评分表”进行考核评分,期末将所有案例的得分进行平均;能力培养期末考核20分、知识掌握期末考试30分在所有课程结束后进行考核评分。

三、结束语

第3篇

英文名称:Electronic Science and Technology

主管单位:

主办单位:西安电子科技大学

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国际刊号:1007-7820

国内刊号:61-1291/TN

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创刊时间:1987

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联系方式

期刊简介

《电子科技》(ISSN 1007-7820,CN 61-1291/TN)杂志是由西安电子科技大学主办、信息产业部主管的技术性刊物,创刊于1987年,月刊,大16开本,88页码,面向国内外公开发行。主要刊载电子信息技术、计算机及其相关领域的最新动态信息、综述和技术论文等。 主要栏目:电子?电路、协议?算法及仿真、图像?编码与软件、保密及网络安全、实用技术、综述、动态信息等。 《电子科技》杂志,办刊宗旨在于活跃学术氛围,加强学术交流,推动电子科技水平的提高与发展,为多出人才、促进科研成果转化为生产力服务。在现代电子科学技术已成为先导技术的今天,本刊的创办为电子科技信息专业领域的研究人员、高校师生等提供了一个学术成果交流和展示的平台。 本刊报导内容及时、可读性强、读者对象主要是电子领域中的中级以上科技人员及高等院校电子专业的教师、高年级学生和研究生,并适于科技管理与决策人员阅读参考。

主要栏目:

技术论文

实用技巧

综述

第4篇

本文主要是向大家介绍了信号发生器论文参考文献的写作标准规范格式和文献范例的撰写,关注学术参考网可以查看更多优秀的论文参考文献。希望小编整理的信号发生器论文参考文献能给大家在写作当中带来帮助。

信号发生器论文参考文献:

[1]陈益飞、单片机原理及应用技术、国防工业出版社。

[2]邹虹、单片机波形发生器的设计、重庆邮电学院学报。

[3]毅刚,彭喜元、单片机原理与应用设计、电子工业出版社。

[5]张毅刚、彭喜元单片机原理及应用(第2版)、高等教育出版社

[5]谭浩强.C程序设计(第4版)[M].北京:清华大学出版社2010.

[6]陈明义.电子技术教程设计实用教程(第3版)[M].长沙:中南大学,2009.

[7]马晓.函数信号发生器的设计[D].河南2012.

[8]李华.MCS-51系列单片机实用接口技术[M].

[9]何立民.单片机应用技术选编[M].

信号发生器论文参考文献:

[1]康华光.电子技术基础--模拟部分第五版.高等教育出版社1998

[2]谢自美.电子线路设计.实验.测试(第二版).华中科技大学出版社2000[1]电子电路大全(合定本).中国计量出版社1991

[3]童诗白华成英主编《电子技术基础-模拟电子技术》P402-461页高等教育出版社出版2004年7月出版(非正弦信号产生电路)

[4]陈晓文主编《电子线路课程设计》P129-P133页(函数发生器的设计)电子工业出版社出版2004年8月出版

[5]张宪、何宇斌主编《电子电路制作指导》P151-161化学工业出版社出版2006年1月第一版(振荡电路)

信号发生器论文参考文献:

[1]《电子技术基础-模拟电子技术》P234-P240页主编:郝波、李川西安电子科技大学出版社出版2004年7月出版(非正弦信号产生电路)

[2]《电子线路课程设计》P129-P133页(函数发生器的设计)主编:陈晓文电子工业出版社出版2004年8月出版

[3]《电子电路制作指导》P151-161主编:张宪、何宇斌化学工业出版社出版2006年1月第一版(振荡电路)

第5篇

关键词:电子科学与技术学科概论;博精兼备;职业规划

中图分类号:G642 文献标识码:A 文章编号:1007-0079(2014)11-0112-02

“电子科学与技术概论”是电子科学与技术专业的基础课程,课时少,知识点多,涉及面广。该课程作为专业先导课程,为学生学习后续专业课程作指引非常重要,直接影响学生学习专业课程的兴趣和对未来职业的规划。如何让本课程符合专业发展及未来就业趋势的变化,将课程在有限的课时内讲出特色,让学生有所收获,并对学生后续学习有指导意义,就需要在教学中不断地进行研究与实践。

一、课程教学实践

1.教学内容要博精兼备

电子科学与技术专业是一个宽口径的专业,包括了微电子技术、光电子技术、物理电子技术、电子材料与元器件等多个专业方向。因此,该专业概论涉及的知识面广,涵盖量子力学、固体物理、半导体物理、微纳加工等多个方面,且每个方面理论比较抽象,对于大一学生来讲,理解非常困难。在教学实践中不可能面面俱到,一定要有所选择,突出重点。但是,如果将教学内容分割开来,缺乏系统性,学生则很难对该学科有一个清晰完整的认识。因此,在教学内容上,首先综合考虑课程总体结构,明确各个课程模块在总体结构中的定位。同时对教学内容作进一步的精选、整合和精简,在“广而博”和“少而精”之间找到平衡点。最终实现让学生既可以形象了解专业概况,又能较容易了解到专业所涉及的知识面。在教学中,部分内容可以选取专题讲座式教学,将内容分成几个专题。在保持基础知识体系完整性的同时,有侧重地安排教学内容,如对涉及到的固体物理、半导体物理基础知识应用作简讲,安排2个课时,使学生认识到该学科所要掌握的知识面比较宽。而微纳加工工艺应重点讲、精讲,安排6个课时,使学生便于理解学科的基本方向。重点内容可以分几个部分来讲,对于概念、应用、发展前景等部分,重点讲应用,如应用微纳加工技术制造半导体二极管、三极管。

2.以实例为先导的多样化教学

在教学过程中,教师的主导作用是实现学生主体性发挥的根本保证,教师的教学手段与教学形式也将直接影响学生学习的积极性、主动性和创造性。因此,在教学过程中,首先应该注重学生学习主动性与学习兴趣的培养,这是学生能够学好一门专业课程,并达到学有所用的基本前提。举例是一种非常有效的教学方法,在教学过程中将最新应用成果,或身边的事物展示给学生,让学生能看得到实实在在的应用,能体会到科学技术的神奇。本学科涉及到高新技术,可以列举一些与日常生活结合紧密、比较新且比较有趣的实际例子,培养学生兴趣。讲授过程中应从简单应用入手,逐步到高新技术,让学生产生一种对知识渴求的强烈愿望与积极探索的兴趣。如太阳能电池等半导体光伏发电技术在国家绿色能源战略上的地位,微纳传感器件尤其是硅微加速度计、压力传感器、微镜、气体传感器、微陀螺等器件也已在汽车、手机、电子游戏、生物医疗、传感网络等消费领域得到的应用等,使学生能及时掌握半导体技术前沿发展趋势。

对于概念和理论模型内容比较枯燥,缺乏直观形象的内容,可以采用启发式、讨论式等多样化教学方法,充分利用PPT、Flash等多媒体软件、实物模型、生产录像等教学手段进行模拟教学。也可以将专题分派给几个学生小组,要求学生通过课下提前查阅和搜集资料,然后由学生在课堂上讲述,老师加以引导补充,最后由学生整理写成小论文、专题资料等。这样既可以让学生相互间讨论,补充知识,又可以加深学生对知识的理解,以及培养学生自主探索知识的学习习惯。通过这样的教学过程,使学生在讨论中训练了思维方式,并通过问题的最终解决而获得一种成就感、自豪感,进而也激发了他们更强的求知欲和好奇心,提高了对后续专业课程的学习兴趣。还可以让学生走进专业实验室,通过对实验室的观摩,可以了解专业实践内容,这样更明确、直观,学生会有想动手的欲望。

3.正确理解专业课程体系,方便学生做好职业规划

电子科学与技术专业课程体系中面向未来就业方向,横跨微电子技术、电子材料与元器件、电子信息等有关领域内知识,就业面广。电子科学与技术在能源、信息、材料、航天、生命、环境、军事和民用等科技领域将获得更广泛的应用,必然导致电子科学与产业的迅猛发展。电子科学与技术是现代信息技术的重要支柱学科,是设计各种电子或光电子元器件、集成电路与集成电子系统以及光电子系统的技术学科,也是我国正在大力发展并急需人才的重要专业技术领域,因此,电子科学与专业具有良好的发展空间和态势。“电子科学与技术概论”是该专业后续专业课程的基础课程,学好本课程,方便学生对课程体系中的知识结构有更清晰的理解,对后续课程的选择学习有目标,更理性,使所学知识成系统,又不失广泛性,使学生可以对未来职业进行合理规划,真正地高质量实现专业培养目标。

二、教学反思

1.探索循序渐进式教学

在该课程的教学过程中,课程所涉知识面很广,很多概念十分抽象,原理难以理解,推导过程涉及数理知识既多又深。不能急于求成,将知识体系分割开来,这样学生将很难跟进,教学内容安排应该是循序渐进,层层加深,循环上升,符合从简单到复杂,从个别到一般,从实践到理论,又从理论到实践的认识过程,体现系统的层次性特征。关联性是系统层次之间普遍存在多样性联系和相互作用,它的直接结果是引来问题的复杂性,对学习产生难度。只有将层次性和关联性同时考虑,精心合理安排,才能化难为易,取得好的学习效果。

2.兼顾教学艺术和学术水平

该课程的教学是集学术性和教学性于一体的活动,学术性是该类课程的根本属性,没有科研学术做支持,没有扎实的专业素养,无法体现该专业教学的学术性。同样,教学也是一门艺术,教学水平得不到提升,教学效果就会大打折扣,只会让学生昏昏欲睡。教师应该在教学过程中加注创造性,在教学内容的知识性、系统性与面向生活世界之间找到合理的平衡。在教学过程中,一定要真正实践“授人以鱼,不如授人以渔”的理念。教师和学生要学会“去教材化”,不再“迷信”教材,不再唯教材马首是瞻。在参考教材的基础上对讲课内容进行补充更新,侧重加入发展成熟的新理论、新知识,突出研究热点、难点问题,力求做到基础性和前瞻性的紧密结合,使学生在掌握基础知识的同时对电子科学技术的发展历史、发展趋势有一个系统、清晰的认识,让学生学会怀疑,懂得思考,设法探索事物的本质。

3.启发创造性思维

鉴于该专业的研究方向是当今世界高科技研究的前沿和竞争的焦点,该课程除了介绍该专业领域内的常用理论基础,还需注重专业思维的训练。因此,在教学内容的构建中,一定要详略得当,深浅适宜,由浅入深,深入浅出,部分内容要方便学生自学,提高学生学习的主动性是关键。为此要寻找知识体系的关键点,通过比较、归纳、整理、综合等手段透过知识升华学生能力,为学生创造综合联想、知识迁移、求异思维、发现问题和发挥创造思维性的机会,但不面面俱到,要留有余地,启发自主学习的积极性。事实上,看起来多而杂的知识,当整理形成网络时,就变成了一个整体。多维立体交叉关联的事物,启发多维立体交叉式的思考。这种多方位的思索,多角度的透视,多层次的重组,将产生知识的迁移和认识的“临界点”,这一点一滴的启发是创造性思维形成的基础。

三、结束语

学生最关注的是自己的未来发展,如果通过该课程能让学生对自己在专业学习中做到心中有数,有的放矢,就可对自己的未来职业进行合理规划,不至于盲目、迷茫。而且兴趣是最好的老师,一年级学生可塑性很强,大学知识不同于中学,学生有强烈求知欲望,是培养学生专业兴趣的关键时期。随着电子科学与技术的迅速发展,与时俱进地进行教学内容、教学方法的改革以适应专业发展是必然的,也是非常必要的。

参考文献:

[1]张培昆.电子科学与技术专业课程设置的探索[J].计算机工程应用技术,2013,(3).

[2]徐文彬.应用型电子科学与技术专业人才培养方案的思考[J].新课程研究,2011,(8).

[3]封余军, 王文华,师文庆.影响电子科学与技术专业教育的因素分析[J].沈阳农业大学学报(社会科学版),2009,11(5).

第6篇

我校微电子科学与工程专业是在应用物理学专业微电子方向的基础上,于2009年提出申请,同年9月经陕西省教育厅批准,于2010年增设的,专业代码为080704,属于工学大类,电子信息类。学制四年,授予理学学士学位。本专业培养具备微电子科学与工程专业扎实的自然科学基础、系统的专业知识和较强的实验技能与工程实践能力,能在微电子科学技术领域从事研究、开发、制造和管理等方面工作的专门人才。

二、微电子科学与工程的专业特征

通过实验、技能训练和到实习基地顶岗实习,本专业毕业生应具备以下能力:(1)掌握数学、物理等方面的基本理论和基本知识;(2)掌握固体电子学、微电子器件和集成电路设计与制造等方面的基本理论和基本知识,掌握集成电路和其他半导体器件的分析与设计方法,具有独立进行版图设计、器件性能分析的基本能力;(3)了解相近专业的一般原理和知识;(4)熟悉国家电子产业政策、国内外有关的知识产权及其他法律法规;(5)了解VLSI和其他新型半导体器件的理论前沿、应用前景和最新发展动态,以及微电子产业发展状况;(6)掌握资料查询、文献检索及运用现代信息技术获取相关信息的基本方法;具有一定的实验设计,创造实验条件,归纳、整理、分析实验结果,撰写论文,参与学术交流的能力。微电子科学与工程专业具备以下特征:兼容性:本专业是理工兼容的专业,融合了物理学、化学、电子学、材料科学、计算机科学、集成电路设计制造学等多个学科的基本知识、基础理论;交叉性:微电子科学与工程专业是超净、超纯、超精细加工等多种技术交叉的基础上发展起来的学科;基础性:微电子科学与工程专业是电子科学技术、信息科学技术、计算机科学技术的先导和基础,是发展现代高新技术和国民经济现代化的重要基础。

三、学科建设的实践与探索

学科建设是一个长期积累、不断提高的过程,重在建设和积累。我们在建设过程中以教学团队为抓手,以课程群为载体,以课堂教学为主渠道,以深化改革为手段,以培养学生实践创新能力、持续提高教学质量为目标。将教学团队建设、课程群建设和教学改革紧密结合,作为系统工程整体推进,实现成效的最大化。教学团队建设、师资队伍建设和青年教师培养相结合。教学团队从师资队伍中产生,不能孤立于师资队伍建设之外,师资队伍建设需要高水平教学团队的带领和引导,需要传帮带。为了使教学团队具备坚实的基础,同时发挥其辐射引领作用,必须提高教师的整体教学水平和大面积教学质量,必须大力狠抓师资队伍建设,对于开办时间不长的新专业而言,更要特别注重新进青年教师的培养。首先,理念引导,认识到位。我们始终坚持教学是人才培养的第一要务的宗旨,确立了教学的重要地位,为了把教学这个良心活做好,我们在教学活动中一再强调换位思考,希望任课教师要像当年要求自己的教师那样要求自己,以对学生、学校、家长、专业、社会高度负责的态度讲好每一节课。教师们教学态度端正、认识到位,责任心强,这是搞好教学工作的前提。其次,建立长效机制。通过建立一系列行之有效的规章制度、运行机制和政策措施,如青年教师培训培养机制、教学信息交流反馈机制、资源经验共享互用机制,通过互相听课、针对性听课、随机听课、学生评教等渠道了解、检查教师的教学情况,做到有问题及时反馈、沟通并督促限期整改。针对新近开办专业青年教师多的现状,我们着力培养青年教师的教学基本功,定期、不定期召开青年教师座谈会,交流治学、教学、科研经验,要求他们跟班听课并要听不同教师的讲课,博采众长。同时,要求青年教师根据工作需要,结合个人特长选定主讲课程(至少两门),扎实练就教学基本功。鼓励和支持年轻教师到国内外进修学习,加速他们的成长。

1.课程群建设、教学团队建设与课堂教学相结合。

教学团队不能脱离课程而单独存在,课程群需要高水平的教学团队去建设。目前课堂教学仍是本科教学的主渠道,因此必须将课程群建设、教学团队建设融入课堂教学,才能把建设落到实处,并在具体的课堂教学中体现建设效果。微电子教学团队和课程组认真研究了半导体物理、半导体器件、集成电路设计原理等这几门课程之间的区别、联系、共性和互补性,对传统的教学内容进行了整合、改革,以促进各课程之间的相互渗透、优势互补和资源共享,更好地处理理论教学、实验教学和实际应用之间的关系。把教学团队和课程群建设的成果有效地落实到课堂教学中,接受课堂和学生的检验,并做到互相促进,增强了整体效果。

2.课程建设与科学研究、教学研究、教学改革相结合。

只有深入开展教学研究,才能有效地推进教学改革和课程建设。我们对教学研究常抓不懈,常研常新,从教学内容、教学方法、教学手段和方案实施等方面全方位抓起,不断深化教学研究和教学改革。对于课程内容的研究与改革,从宏观上把握课程的科学体系和各部分之间的关系、理清主线、抓住要点;从微观上对教材的具体内容进行深入研究,如MOS场效应管与现行手机屏之间的关系,由于和实际生活非常近,非常受学生的欢迎。教学方式与手段的研究与改革方面,可以阅读科学史和科学家传记,从中受到启发,如杨振宁的老师泰勒水平很高,但往往无暇备课,上课时总是现想现推,有时就会陷入困境或误入歧途,恰恰是在他摆脱困境和纠错的探索中,让细心的学生有机会亲眼看到老师的思维过程和分析、解决问题的方法。这是鲜活的问题解决式教学,泰勒是无意的,有经验的教师难道不可以有意而为吗?教学的关键和难处在于揭示前人的发现过程和思想脉络,这就需要任课教师了解相关的历史和教育学原理,在发挥教师主导作用的同时,通过提问、专题讨论等方式活跃课堂气氛,促使学生积极思考,让其从知识的被动接受者转变为主动参与者和纠结探索者,发挥学生的主体作用。进而微电子科学与工程专业的教师把自己现有的纵横向科研课题带入课堂教学中去,让学生感受科学研究的氛围,并通过专业课程的熏陶培养学生的科学美感。

3.理论教学、模拟实验、实验教学与生产实践相结合。

实践性教学环节包括:认识实践、毕业实践和毕业设计等几方面。加强实践教学环节,突出微电子学应用型人才培养特色。提高校内实验实践基地建设的规模与水平;加强与校外教学实践基地合作,提升校外合作教育基地的层次和联系紧密度,实行“双师型”教学模式,加强实践教学环节,提高学生的实践能力。形成先进的实践教学理念,坚持不断的实训,构建以学生为主体的实践教学模式,以取代传统的教师主体式的模式,构建主动适应社会发展所需人才的培养体系。加大力度组织学生参加各类科技竞赛,力求每年参与创新创业实践和学科竞赛活动的学生比例逐年递增的趋势。生产实践是学生学以致用、锻炼能力、增强创新的重要活动,通过不断加强实验性、实践性、应用性、创新性教育环节,使学生自己体验学、用微电子的乐趣,有效地提高了学生的实践能力和创新意识。

四、结语

第7篇

关键词:电子材料;工艺学;实验研究;本科教学.

【中图分类号】G642

本论文受济南大学教学研究项目(JZC12002)支持。

一、前言

电子材料是材料科学与电子科学与技术、半导体材料和新能源材料相融合的交叉边缘学科,其课程体系设计的背景是基于电子和微电子器件、光电子器件以及新能源器件产业的现实功能需求和未来巨大发展潜力[1]。随着电子科学技术的飞速发展,对电子工艺学业提出了越来越高的要求,人们在实践中不断探索新的工艺方法,寻找新的工艺材料,使电子工艺学的内涵及外延迅速扩展。可以说,电子工艺学是一门充满蓬勃生机的技术学科。电子工艺技术虽然在生产实践中一直被广泛应用,但作为一门学科而被系统研究的时间却不长。系统论述电子工艺的书刊资料不多。基于目前国内外电子材料工艺技术为背景,本学院在拓展本科教学专业方面,设置《电子材料工艺学》作为一门重要的课程之一,本教学团队拟开展一系列针对该工艺学的一系列课程实验。该实验一方面要求学生通过实验,使学生深入理解传统电子材料工艺在材料性能中的作用。另一方面,结合目前半导体与微电子应用领域制造工艺,让同学们熟悉先进的电子材料工艺,掌握关键实验参数。《电子材料工艺学》匹配系列环节实验,有助于完善新版电子材料专业方向实验的教学文件,初步建设科学合理的实验体系,通过加强教学实践过程中教学与实验信息的互相反馈,为科学合理的培养目标电子材料专业方向专业人才奠定基础。

二、《电子材料工艺学》课程匹配实验设置

在该《电子材料工艺学》课程内容设置中,通过对电子信息产业各领域的介绍,让学生初步了解各类电子材料的基本概念,掌握电子陶瓷材料的界定和分类,初步掌握典型电子陶瓷的组成、制备工艺、性能,同时了解电子薄膜材料与纳米晶体的应用和相关工艺。在内容上为了突出材料性能在器件中的应用和熟悉电子材料专业方向的材料结构和工艺内容,额外增加了半导体、微电子、光电子和能源电子方面的知识内容。同时,为了更好地让同学们认识电子材料工艺过程,拟在该课程中设置系列匹配实验,让同学们更好掌握本门课程。基于《电子材料工艺学》课程内容拟增设如下配套实验,以保证教学效果。在电子陶瓷成型工艺实验方面,侧重突出陶瓷原料球磨、混料、煅烧、二次球磨、造粒、成型、烧结等重要工艺环节的工艺;重点掌握球磨时间、混料时间、成型压力、烧结温度及保温时间等关键参数影响情况;通过相关实验,让学生能够更好更全面的掌握所学知识。

1.在薄膜制备工艺实验上,考虑到气相法制备薄膜工艺需要昂贵的实验设备,而液相法成本相对较低。因此在实验中,首选以溶胶凝胶工艺为基础的液相薄膜制备工艺。溶胶凝胶(Sol-gel)法是制备材料方法中新兴起的一种湿化学方法。它的基本原理是:以金属醇盐或其它金属无机盐的溶液作为前躯体溶液,在低温下通过溶液中的水解、聚合等化学反应,首先生成均一稳定的溶胶;然后根据溶胶凝胶制备薄膜工艺的原理,可分为以下几个过程:1溶胶在基片旋涂形成湿膜;2基片烘干形成干膜;3基片快速热处理形成薄膜结晶相;4薄膜表征。设计该实验可以让同学们重点掌握上述几个工艺环节的工艺参数,熟悉陶瓷薄膜制备液相工艺。

2.在纳米粉体制备实验上,侧重突出利用湿化学工艺制备纳米粉体工艺。液相反应法作为一种制备超细粉体的方法成为各国材料科学家研究的热点。常用的液相反应法有共沉淀法、水解法、溶胶凝胶法、微乳液反应法等。实验设计上,重点以溶胶凝胶工艺作为主要内容,首先生成溶胶,进而生成具有一定空间结构的凝胶,然后经过热处理或减压干燥,在较低温度下制备出各种无机材料或复合材料的方法。可见根据溶胶凝胶法的原理,可将溶胶-凝胶法分为以下几个过程:1溶胶制备过程;2凝胶形成过程;3陈化过程;4干燥过程;5热处理过程。实验设计上从前驱体溶液的制备到后续纳米粉体煅烧与表征形成一系列标准工艺,让同学们有深刻了解并掌握相关工艺参数。

3.基于光刻工艺的应用背景而言,在开设《电子材料工艺学》课程过程中,设计半导体制造工艺中光刻实验对于同学们掌握课程知识有很大帮助,同样也利于后续就业。以介质陶瓷单层电容(SLC)的制备为例,整个实验过程包括:1MN陶瓷基片准备;2设计掩模板;3陶瓷基片匀胶及烘干;4曝光显影及后烘;5陶瓷基片蒸电极;6lift-off工艺,剥离电极;7切割与性能测试。通过上述工艺过程,可以继续采用划片机根据SLC电容的分布,沿着分割线进行线切割,形成单个的电容或电容阵列;利用探针台与测试仪器配套搭建测试系统,进行电学性能测试,进行评估。

三、结论

基于上述考虑,《电子材料工艺学》课程实验设置一方面可以培养学生掌握电子材料工艺操作的基本技能,充分理解工艺工作在材料制造过程中的重要地位,从更高的层面了解现代化电子材料工艺的全过程,了解目前我国电子材料工艺中最先进的技术和设备。另一方面掌握电子材料制备工艺;借助于相关工艺实验有助于同学们掌握相关行业背景知识,熟悉材料工艺过程,使学生成为将来掌握相应工艺技能和工艺技术管理知识、能指导电子产品现场工艺、能解决实际技术问题的专业技术骨干奠定基础。

参考文献

第8篇

[论文摘要]张小夫运用电子科学技术为音乐创作提供的技术手段,依托对电子音乐技术理念和创作理念的深入理解,以中国历史文化和其深厚的传统声乐、器乐写作经验为根基,融合不同语言形式、不同声音组合、不同技法与风格等,创作了大量具有中国民族气息的现代电子音乐作品,在国际电子音乐领域引起了高度关注。本文通过对声音素材、技术手段和创作理念的分析研究,论述了张小夫电子音乐创作的特征。

电子音乐(Electronic Music)是通过电子设备和电子手段生成或处理加工的音乐,与传统自然共鸣体乐器、人声发声的音乐相区别。1948年法国作曲家皮埃尔·舍费尔(P.Schaeger)的《地铁练习曲》标志着第一部电子音乐作品的诞生。在西方,电子音乐经历了“具体音乐”时代、“磁带音乐”阶段、“电子声学音乐”和“计算机音乐”阶段的演进。〔‘〕20世纪so年代,西方现代主义各流派的“新潮音乐”在祖国大地上掀起了巨大浪潮。谭盾、郭文景、叶小纲、张小夫等一批中央音乐学院作曲系78级的同学,以富有个性和才华的音乐作品让世界注目。作为第一位在国际电子音乐作曲比赛中屡屡获奖的中国作曲家,张小夫成为一个面对最前卫、最尖端的现代电子音乐新观念的弄潮者,经历了长期的探索和积累。1988年至1993年,他在法国EdgarVarese音乐学院和法国国家现代视听研究院电子音乐研究中心(INA一GRM)学习、研究和创作期间付出了艰辛的劳作和磨练,并获得丰硕成果,得到了国际电子音乐界的广泛关注,这标志着中国电子音乐创作的个人水平已经接近西方发达国家经营了四五十年的水平。张小夫的名字成了中国现代电子音乐的代名词。1993年,张小夫在中央音乐学院创建中国现代电子音乐中心(CEMC ),接着在北京举办了系列大型国际性电子音乐活动,逐渐缩短了中国电子音乐与国际电子音乐发展的距离。张小夫的创作领域广泛,技术全面,风格鲜明,目前有《不同空间的对话》《天问》《吟》《山鬼》《诺日朗》等近50部音乐作品。本文将对张小夫电子音乐作品的声音材料、技术手段进行分析,阐述其富有个性的创作理念,力图从中映射出中国电子音乐创作与理论研究的民族特征。

一、关于声音素材的运用

从皮埃尔·舍费尔1948年6月20日在巴黎电台“绝对第一”(Premire Alasolue)栏目中第一次正式推出以“噪音音乐会”( Concert de Bmits)为主题的电子音乐节目开始,音乐创作的理念创新和对传统音乐的解构随即深化。从古到今的传统音乐都以“人声歌唱”、“器乐交响”为主要声源,而电子音乐创作突破了传统作曲的音符思维模式,将一切声音(包括噪音)作为音乐的素材,极大地拓展了现代音乐的表现纬度,结束了乐音一统天下局面。现代电子音乐中的声音包括采用录音话筒获得自然界的具体声音(包括乐器声音)、通过实验室里纯粹电子振荡器产生的波形而合成的声音、通过采样器对原始声音采样合成的声音以及现场实时的真实声音,每一类声音都非常丰富,有着无限的挖掘空间。

张小夫对个性化声音的追求表现在各种各样声音的细节之中,他的电子音乐作品在声音素材运用上,人的声音、乐器的声音、自然界的声音和电子的声音都是可以编辑合成的基本素材。但是,每部作品所使用的声音却比较集中、富有个性特征。他认为电子音乐创作的声音素材永远使用不完,因为不断有新的技术、新的思路,寻找新的可能性、探寻和挖掘新的声音。而对于作曲来说,要求每一部作品的声音素材要相对简练。分析作曲家电子音乐作品中对各种不同类型、不同性质声音的运用,有利于对其不同时期、不同性格电子音乐作品创作特征的准确把握。

1.用合成器的声音创作

从1981年法国电子音乐家让·米歇尔·雅尔(Jean Michel Jane)在北京举行的电子音乐会和1984年日本电子音乐家喜多郎在上海举行的电子音乐会开始,电子音乐活动才真正走进中国大地。1984年,中央音乐学院成立了我国第一个电子音乐实验组,同年举办了由中国作曲家创作、演出的第一场电子音乐会。虽然这场音乐会的作品只用6架电子合成器和2架电子琴以现场演奏的形式展示,但毕竟为中国现代电子音乐的形成和发展揭开了序幕。作为率先踏人中国电子音乐创作领域的作曲家之一,张小夫早期的电子音乐作品是在中国刚刚认识到电子音乐的无穷魅力,让音乐家为之震撼而充满激情的背景下创作的。如1985年创作的电影音乐《小雨中的回忆》,作品的声音全部采用十二平均律口琴独奏、双排键电子琴和电子合成器等全新的乐器组合而成;1987年与陈远林合作创作的三集电视连续剧音乐《生死场》,采用了16轨的模拟录音机和一台合成器等电子设备,没有写一个音符,没有旋律和节奏,完全用声音和音响创作而成,是我国第一部整体使用电子音响语汇作曲的影视作品;1988年创作《吟》的第一个版本,也是合成器声音与民族乐器声音相结合的电子音乐作品。

2.用电子振荡器合成的声音创作

通过电子振荡器产生一个随时间按三角函数正弦的规律变化的简谐振动所得到的正弦波,是一切声音振动最基础的波形,再将多个不同频率、不同振幅的调制波叠加后形成丰富多样的复合波。具体模拟合成技术有加法合成(Additive Synthesis)、减法合成(Subtractive Synthesis)、调频(FrequencyModulation)、调幅(Amplitude Modulation)等。L2]法国作曲家克里斯蒂安·詹尼斯(Christian Zanisi) 1983年创作的《止于天际》就是一部用电子振荡器合成的电子声学音乐经典作品。张小夫创作于1992年的现代电子音乐组曲《不同空间的对话》,其主要声音素材来源于作曲家通过电子合成技术创造的“人声噪音”等不同质感、不同频响特征的声音。

3.用采样合成的声音创作

采样合成的方法可以创造出独特而富有个性的、属于作曲家自己“唯一性”的声音。张小夫的电子音乐作品中所使用的声音素材大多属于采样合成类的声音,而且通常采集乐器发声方法中最有特点、最有代表性、最有个性的声音作为“原料”,它不一定是乐音,而可能是演奏时空气的噪音、指板发出的噪音等。[3]张小夫创作于1995年的《诺日朗》中用“喇嘛诵经”声合成声音素材;2001年创作《吟》的第二版本的电子音乐部分的声音素材全部取自于中国传统吹奏乐器埙、笛、箫,再通过采样器加工、计算机音频工作站处理的声音。

4.用现场实时的真实声音创作

这是一种将“传统音乐语言”和“电子音乐语言”相结合而产生的新的电子音乐形式。法国作曲家伊夫·马莱克(No Males)在“合成传统音乐和电子技术”方面做出了很大贡献。张小夫的大多数电子音乐作品中都使用了现场实时演奏(唱)的真实乐器声音,体现了作曲家对传统形式和现代科技相结合的创作风格。如创作于1992年的《天问》中使用了男中音等;创作于1996年的《山鬼》中使用了女高音;创作于1996年的《灵境》中使用了胡琴;甚至在《世纪之光》《瓷魂》等作品中将交响乐队作为现场实时演奏的声音。

二、对技术手段的分析

电子音乐的制作技术由当初利用改变磁带速度、颠倒磁带方向、采用磁带剪辑和磁带环、磁带重叠等处理手段,到使用滤波器、调制器、回响器等电子设备合成声音,由在电压控制的合成器上通过振荡器和调频、包络等模拟编辑技术对声音进行裂变、重组,到数字化计算机音频工作站的运用与编程,电子科学不断地带来强大的声音处理技术,为电子音乐提供了无限的发展空间。张小夫的大多数电子音乐作品都是电子音乐制作技术高度发展和制作手段成熟的体现。

1.多重制作技术并用

20世纪末,电子音乐工作室大多建设为数字、模拟双平台上的制作模式。模拟设备构成的模拟技术平台与计算机音频软件构成的数字化平台,可以各自不同的方式对声音进行加工与合成。张小夫在电子音乐创作中对声音的处理和作品的缩混正是基于这种平台,通过前期原始声音实录、采样等,中期对声音的加工处理(包括对声音原型的调制、局部分轨、拼贴与合成等),后期的整体合成,最后完成母带的复杂过程。另外,他在对声音的变形、拉伸、反转等经典电子音乐制作技术的运用中,十分突出个性化处理与音乐化的思考,通常综合运用电子音乐不同时期的多种技术。如((诺日朗》中的】OOP技术,以短小的“喇嘛诵经”采样声音材料不断重复的小循环,不断扩张到大循环来表达特定的音乐思维,达到文化理念和技术的高度统一。

2.多重声音空间的设计

追求多纬度的空间效果是电子音乐有别于传统音乐概念的一个重要特征。其一,表现为通过多声道、多层次立体声的具体音箱布局,形成“静态空间”。经常用四声道,或5.1多声道,或8声道立体声音响等,布置成前、后、左、右、高、低等实际的有形空间。[4]如张小夫的作品《诺日朗》在1999年北京电子音乐节演出的现场音响布局,是在舞台的前后左右有四组扬声器形成一个声场,一楼观众席左右两组扬声器也是一个声场,二楼观众席左右有两组扬声器又是一个声场,整体上构成一个立体的、多纬度的声音空间。其二,是作曲家通过现场在控制台的操作,来控制各声道的相位、音量、混响等参数,形成“动态空间”。其三,在作品制作过程中,通过各种效果器对声音的处理来造成一个开放的、流动的、虚拟的“预制空间”。张小夫认为空间感是电子音乐的最大特点之一,而制作技术是决定最终音响品质和作品水平的重要方面。他的作品《吟》,为了能够将人带到很特殊的场景里来,在制作时用了ROLAND的F’I’S50效果器,几乎把效果器的时间推倒9秒,甚至10秒,从而获得非常大、非常宽的声场。 3.传统作曲技术的体现

将传统作曲理念与电子音乐制作技术相结合,借助传统声乐写作和器乐写作经验与意识进行电子音乐创作的方式,自德国电子音乐代表人物卡尔海因兹·斯托克豪森(Karlheinz Stockhausen)开始至今,已经成为电子音乐创作的一大主流趋势。fs7张小夫在电子音乐作品中有很多传统音乐的元素。如作品《吟》就使用了单一材料不断“展开”的思路,通过对声音的各种变化和组织形成该作品的语言特征。他希望材料干净、简单,不希望有过多材料杂乱无章的堆砌。又如,作品《北海咏叹》前面用代表中国传统文化的语音材料念“三字经”,而尾声再现时用语音材料念“百家姓”,是一种“文化符号”材料的前后相呼应。再如,作品((诺日朗》引子和尾声相呼应,A部和A’部相呼应,B部和B’部相呼应,通过音乐音响材料的对称性,构成了典型的拱型结构(见下频谱图)。

三、创作理念

作为横跨多个音乐创作领域的作曲家,张小夫的电子音乐作品依托现代电子科学技术,融合了传统音乐艺术的表现规律和现代电子音乐的审美内涵,直接或间接地体现了他在继承和发展中寻求鲜明个性的音乐创作理念。

张小夫认为语言是音乐的母体,音乐技法和风格都离不开音乐作品所运用的语言,不同的音乐语言,决定有不同的技法和不同的风格。电子音乐的语言集中体现在一个“融”字上。他认为现代音乐创作的标准,“第一是要有非常生动、鲜活、具有个J胜化语言特征的创作想法,现代音乐作品如果没有创意和想法,那就没有意义了,只是一堆技术的堆砌。第二个是要有音乐的可听性,音乐的可听性不能简单理解为旋律等因素,它是指音乐性,是艺术标准中最重要的因素,应该永远放到首要位置。第三是要有现代音乐的标识性特征。第四是要有一定的技术含量,这是对于一个专业作曲家的基本要求。最终要通过新颖的艺术创意,在具有音乐性和技术含量的形式中体现一种文化底蕴。”①

在技术性与音乐性上找到平衡是张小夫电子音乐创作理念的一个重要方面己他认为当技术性走到一定的极至时,就必然对音乐性有一定的扼杀。音乐性和技术性是有矛盾的,但不能简单地说技术性越强,音乐性就越差。经过几十年的创作生涯,张小夫在有调性和无调性之间、在乐音和噪音之间找到了一种平衡,那就是作品的技术性和音乐性都兼备,而且有个人的创作理念、想法和追求,将技术理念与所要表达情感相结合,让音乐音响描写人物内心深处的体验和感受,表现人的思绪、文化的碰撞与思考。同时,张小夫电子音乐创作力求找到与听众审美需求上的平衡,通过追求语言上的可听性,寻找一条雅俗共赏的路子。譬如,他为纯音乐会而写的电子音乐作品,更多地考虑尽量符合自己的美学观点,将发自内L.}的所有想法在作品中实现,达到艺术表现的要求。如果是大众化的电子音乐作品,则更多地考虑受众群体能够产生共鸣的音乐语言,将听众的感悟、理解和共鸣放到第一位。因此,他的电子音乐作品不仅能在最前卫的音乐会上演出,而且也能够在大众舞台上演出。

第9篇

【关键词】 振动信号 虚拟仪器 PXI总线 LabVIEW

一、测试系统总体方案设计

本课题设计的测试系统选择PXI总线作为整个系统的硬件采集平台和LabVIEW作为系统的开发软件。系统的构成方案如图1所示。

根据上述的系统设计方案,通过利用加速度传感器对振动信号的加速度信号进行采集,然后将调理过的信号输送给PXI数据采集卡实现数据的采集,使用LabVIEW虚拟仪器开发平台,根据设计的软件处理模块,可以实现对振动信号进行信号的预处理,包括信号采样、零均值化、消除趋势项、平滑处理;信号的时域分析;信号的频域分析;信号的积分这些分析与处理功能。

二、硬件设计

2.1 加速度传感器

传感器(Sensor)作为一种检测装置,它不但能感受到被测量的信息,还能将感受到的信息,按一定规律变换成为电信号或其他所需形式的信息输出 [1]。

由于本课题研究的是振动信号的测试,所以选取的是加速度传感器,它是利用了加速度传感器可以拾取设备的振动加速度信号,并且通过积分的方式,在一定的频率范围内,可以由加速度测得速度信号或位移信号[2]。

2.2 PXI的总线

PXI(PCI eXtensions for Instrument)总线是PCIfalse总线在仪器领域的扩展,它是在1997年,由NI公司推出的一种全新的开放式、模块化仪器总线规范,它将CompactPCI(坚固PCI)规范定义的PCI(Peripheral Component Interconnect,外部组件互联)总线技术扩展为适合于测量、试验以及数据采集场合的电气、机械和软件规范[3]。

要组建一个PXI的总线测试系统,需要根据测试系统的测试类型、测试环境、测试要求等去选择相应的数据采集卡、PXIe-PCIe转换卡、接线盒和机箱。

PXI硬件配置过程为,首先将选取的数据采集卡PXIe―6356和PXIe8361模块安装到NI PXIe-1073机箱相对应的插槽中,然后将PCIe8361模块安装到控制主计算机的对应插槽中,最后用高性能屏蔽电缆连接PXIe―6356和PCIe8361模块,构成PXI总线的硬件平台。

三、软件设计

LabVIEW(Laboratory Virtual Instrument Engineering Workbench,实验室虚拟仪器集成环境)作为一种图形化的编程语言(又称G语言),它是由美国NI公司推出的虚拟仪器开发平台,是现在发展速度最快、功能性最强、应用最广泛的图形化软件集成开发环境[5]。

LabVIEW作为一款虚拟仪器设计平台的软件,它的函数模块包括了所有传统仪器的测试内容。振动信号的处理,其实就是从实际测量的振动信号中提取、放大所需的信息,消弱干扰和过滤掉非必要的信息的过程。振动加速度信号处理的常用的方法是:通过数学方法,首先对振动信号进行预处理,滤除掉杂乱的振动趋势项,并进行平滑处理来去除毛刺;来获取振动加速度信号的时域、频域、相关性特征等;接下来对振动加速度信号进行滤波、加窗、积分处理,来获取振动速度信号;由于积分产生新的趋势项,对速度信号需要再次进行趋势项消除,继而可获取速度信号相关特征;然后对算得的速度信号再次进行积分,最终得到位移信号。

四、系统测试与结果分析

构建的测试平台包括提供振动源的电机电路,加速度传感器的工作电路,振动信号的调理电路;接线盒NI SCB-68A、数据采集卡NI PXLe-6356、机箱NI PXIe-1073、PXIe-PCIe8361转接模块和68针高性能屏蔽电缆;以及实验所需的测量仪器,如数字示波器、函数信号发生器、万用表、直流电源等,外加主控计算机。

现对课}中测试系统采集到的振动信号进行分析。测试系统的振动源是由电机来提供的,此电机的额定转速是3000转/分钟,则频率应该在50Hz左右。那么利用论文中设计的振动信号采集模块,采集到的振动加速度信号的时域和频域图如图2所示。

通过对比图2中的波形图分析可知:在振动加速度时域波 形图中无法直接得到信号的频率信息,而通过观察振动加速度频域波形图,可发现主频在48Hz左右。该测试结果在允许误差5%范围以内,则说明设计的测试模块准确性和数据处理方案的可行性。

现对振动信号积分处理,经处理后得到的积分后的速度和位移波形如图3所示。

五、结论

本课题的任务是基于PXI总线对振动信号测试系统研究与设计,通过设计加速度信号采集硬件系统,PXI数据采集系统,最后使用LabVIEW软件编写处理模块,最后得到振动信号分析的结果。这种设计方案具有良好的扩展性和较高的性价比,且易于开发和维护,更适合现代社会的机械化工业生产,提高了经济效益。

参 考 文 献

[1] 栾桂冬、张金铎、金欢阳.传感器及其应用(第二版) [M]. 西安:西安电子科技大学出版社,2012.

[2] 陈福森,高坤江.振动加速度信号处理探讨[J].城市建设理论研究:电子版,2013(36):50-52.

[3] 张重雄.虚拟仪器技术分析与设计(第2版) [M].北京:电子工业出版社,2012.