精确制导技术对军事有什么重大意义

“精确”就是十分准确，即命中精度很高，通常指直接命中率大于50%。“制导”就是对导d或精确制导d药进行引导和控制，调整其运动轨迹（如飞行方向、姿势、高度和速度），直至以允许误差命中目标。精确制导技术是精确制导武器的基础，是打赢未来战争所依赖的一项关键技术。按照制导信息的来源，精确制导技术可分为自主制导技术、寻的制导技术、遥控制导技术等。

制导系统主要由导引系统和控制系统两部分组成。导引系统一般包括探测设备和计算机变换设备，其功能是测量导d和制导d药与目标的相对位置和速度，计算出实际飞行d道与理论d道的偏差，给出消除偏差的指令。控制系统则是由敏感设备、综合设备、放大变换设备和执行机构（伺服机构）组成。其功能是根据导引系统给出的制导指令和导d、制导d药的姿态参数形成综合控制信号，再由执行机构调整控制导d、制导d药的运动或姿态直至命中目标。目前，人们根据不同的信息源研制出了许多不同制导方式，概括起来主要有六种。

一、自主制导技术

自主制导就是导d自己控制自己，在飞行中不依赖于制导控制站，由安装在导d中的制导装置，按照预先输入的程序控制其飞行轨迹，保证导d命中目标。自主制导主要用于d道导d和巡航导d，攻击固定目标。自主制导的特点是，把飞行轨迹和目标信息直接输入到导d体内的计算机装嚣中，发射后不与目标和制导控制站发生联系，因而具有很好的抗干扰能力和隐蔽性。但是也有一定的缺点，主要是发射后无法改变轨道，打击精度随飞行时间的增加而降低。自主制导技术分为惯性制导技术、地形匹配制导技术、卫星定位制导技术。

1惯性制导技术

导d身上安装有非常灵敏的惯性元件，这种元件能够测量导d的运动参数，参数源源不断地被输入到导d中的导航计算机中，经过导航计算机运算得出导d的位置信息，即d体速度信息、飞行方向信息、d体姿态信息。这些信息不断地与发射前输入的d道数据相比较，如果有误差，导航计算机就会自动调整参数，并发送指令给导d的执行机构，来调整导d的飞行路线，使导d的飞行轨迹始终与预先输入的d道数据相一致，从而保证导d准确地飞向目标。

2地形匹配制导技术

巡航导d多采用这种制导方式。采用地形匹配制导时，必须在导d发射前，通过卫星或者侦察飞机，侦察出导d计划飞行路线的地形地貌，并绘制出体现地形高度变化的数字地图，数字地图会被输入到导d中的制导计算机内，作为匹配的基准。导d发射后，按照惯性飞行，每当飞到匹配区（地形变化区）上空时，导d上的雷达高度表和气压高度表同时工作，测出该地区的地形高度，并输入到导d上的计算机内，计算机把实际测到的数据与预先输入的位置信息相比较，如果有差距，制导计算机就会发出纠正指令，使导d朝着计划的飞行路线航行。经过几次在匹配区的修正，使导d最终命中目标。地形匹配制导与惯性制导配合，可大大减小惯性制导的误差，这样导d就会像长着眼睛似的迂回起伏，准确地飞向预定目标。

3卫星定位制导

卫星定位制导，也称“GPS”制导。“GPS”制导的原理是：制导武器（如巡航导d）上的GPS接收机，接收到定位卫星发射的导航信号，导d上的制导计算机根据卫星的位置及时侦查信息，计算出导d的空间位置，并与预先制定好的位置信息比较，从而形成制导指令，控制导d准确飞向目标。这种制导方式的优点是，全天候全天时工作，而且导d上的制导设备相对简便。

二、寻的制导技术

寻的制导，就是依靠导d身上的信号接收设备，接收敌方目标辐射或反射的能量（如红外辐射、光辐射、无线电波、声波等），来确定目标位置或运动特性。自动控制导d准确飞向目标。“寻的”就是寻找目标的意思。

具体讲，寻的制导就是借助安装在导d头部的导引头接收目标辐射或反辐射的电磁波来测定出目标的空间坐标，然后由制导计算机向导d的执行机构发出指令，控制导d飞向并命中目标的一种制导方式。

寻的制导的导d具有自动探测、跟踪、瞄准和拦截目标的能力。按照导d头部接收信号的导引头所敏感的目标的物理特性，寻的制导分为雷达寻的、红外寻的、激光寻的等多种类型。另外，根据导引头所敏感的目标辐射源的位置，寻的制导又可分为主动寻的制导、半自动寻的制导和被动寻的制导。寻的制导的最大特点是精度非常高，但是它的作用距离比较近，识别敌我能力比较差。

1主动寻的制导技术

采用主动寻的制导技术的导d在作战时，首先由导d头部的导引头向打击目标发射信号（雷达、红外线、激光等），然后导引头再接收来自目标的反射信号，反射信号经过制导计算机处理后，就形成了制导指令，从而控制导d准确的飞向目标。法国的SA－90地空导d和美国的“不死鸟”空空导d就是采用主动雷过寻的制导方式。

2半自动寻的制导技术

半自动寻的制导与主动寻的制导的主要不同是，向打击目标进行的信号发射来自发射站，而不是来自导d本身的导引头。半自动寻的制导的过程是这样的：首先由导d外的平台向打击目标发射信号，导d上的导引头就会接收来自目标的反射信号，其他工作流程与主动寻的制导相同。

3被动寻的制导技术

该技术不必向目标发射任何信号，导d上的导引头接收来自打击目标自身辐射的微弱信号，经过放大处理后形成制导指令，控制导d飞向目标，导d依靠感受目标自身的能量（比如飞机发动机的热辐射），自动跟踪并攻击目标。美国的“响尾蛇”空对空导d，就是采用被动红外寻的制导方式，而“哈姆”反雷达导d则是属于被动雷达寻的制导。

三、遥控制导技术

遥控制导技术与寻的制导的不同在于，导d的导引头安装在导d之外，即与导d分离。遥控制导技术，从字面理解，就是作战人员用一种“遥控器”来控制导d飞行轨迹的制导方法。这种“遥控器”就是设立在地面、海上或者飞机上的一个指令站。指令站是专门向导d发送命令的控制站，指令站可以测定打击目标和导d的相对位置，然后向导d发出向目标方向飞行的命令。当目标位置发生改变时，指令站会重新向导d发出命令，保证导d准确飞向目标。

遥控制导方式适合攻击运动目标，在地空导d、空地导d、空空导d、反坦克导d上使用较多。这种制导技术，必须在导d外建立指令（制导）站，特点是导d受制于指令站，d道随打击目标的运动而改变，适合攻击运动中的打击目标。指令站能够同时跟踪打击目标和导d，经测量处理后适时向导d发出命令。导d上的接收器接收到命令后，经过导d计算机解码，然后导d按照制导站的命令飞向目标。比如目视瞄准、手控有线遥控制导：在导d发射后， *** 控人员通过瞄准镜，时时观察目标和导d的相对位置，并不断地 *** 纵控制盒，把控制命令通过导线传送给导d（导d是通过导线与控制盒相连的），导d接收器以收到的制导命令为依据， *** 纵执行机构改变导d的飞行轨道，使其飞向目标。

控制站（制导站）可设于地面、海上或空中，其主要功能是：跟踪目标和导d，测量它们的运动参数，形成制导命令或控制导引波。遥控制导系统主要由跟踪测量装置、制导命令计算机装置、遥控传输装置和控制执行装置4个部分组成。遥控制导的优点是设备简单，在一定范围之内可获得较高的制导精度；缺点是精度随射程增加而降低，比较容易受干扰，作用距离近。

 姓名：丁英琦

 学号：17101223408

嵌牛导读微小卫星是有明确用途的新一代卫星。其特点是：新技术含量高、研制周期短（一年左右）、研制经费低（数千万人民币量级），且可以进一步组网，以分布式的星座形成“虚拟大卫星”。与以往的大卫星相比，微小卫星具有很多优势。重量轻，体积小、再加上批量生产成本低，可以用小型火箭发射，或作为大型火箭的辅助载荷发射，发射成本低；能从战斗机，甚至气球上发射，或利用地（水）面火炮发射，可以满足快速反应的需求。随着一些技术不断被攻克，微小卫星必将成为一大类航天器，并作为大型航天器的补充，在军事、国民经济各部门得到广泛应用。

嵌牛鼻子微小卫星应用

嵌牛提问针对微小卫星的技术优势，它有哪些发展方向和应用领域？

嵌牛正文

        目前航天领域装备建设更加强调战略性、时效性和灵活性，为有效实施太空战略威慑、快速灵活反应和空天一体化军事力量生成提供了重要保障。随着微电子技术、快速发射、和卫星模块化等技术的发展成熟，现代小卫星逐渐成为一支新的航天装备队伍。由于其高技术密集、高功能密集和高性价比，小卫星产业迅速发展，并促使航天军事应用发生深刻的变革。

近年来，全球小卫星产业技术发展强劲，发射数量逐年大幅增长，从近十年各航天大国卫星发射活动情况统计来看，小卫星逐步成为世界航天活动的主要构成部分之一。据统计，从2013年开始，全球小卫星发射数量呈爆发式增长态势，2013年共成功发射小卫星146颗，2014年，全球共成功发射小卫星162颗，与2013年相比数量增加了227％。2015年，全球共成功发射小卫星149颗，由于火箭发射事故损失了小卫星21颗，造成小卫星数量较去年较少，但入轨小卫星数量占同期入轨航天器总数从2013到2015年实现连续3年占比超过60％。

制太空权决定了海空等其他制权 ，航天装备建设也更加突出隐蔽性和全球性。当前以美国为代表的航天强国在航天感知体系、信息支援以及作战响应等领域更加强调力量资源的集成和融合。以小卫星为代表的新型航天器的更能满足新型空间力量的需求，同时现代小卫星的额应用也进一步促进了作战理念和作战模式的改革。指挥链条的简化、作战手持终端颗直接参与决策，更进一步提升了空天一体化的作战效能。

自美国国防部启动“作战响应空间”计划以来，美军以其为先导，辐射带动了一大批面向军事应用的小卫星项目，驱动小卫星业务化水平不断提升。当前，小卫星在战场态势感知、战场通信、空间攻防等领域具备装备化应用能力。

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军事航天领域小卫星典型应用

一、战场态势感知领域

1、快速响应空间

最近的几场局部战争使美国逐步意识到预警、侦察等空间力量在其战术体系中重要的支撑作用，为进一步巩固太空战略优势，拓展太空侦察应用，美国国防部在2001年首次提出了快速响应空间（operationally responsive space，ORS）的概念。

美国国防部在2005年提出了快速响应空间的发展战略，并于2007年发布了给国防委员会的报告，报告中正式提出ORS发展的4个倡议，包括战术卫星（TacSat）、运载火箭、空间靶场以及临近空间系统。

第一颗TacSat卫星计划于2016年3月发射，质量约150kg，属于低分辨率成像卫星，由美海军研究试验室研制，星上搭载红外相机、战术无线电信号识别系统、以及可见光相机等有效载荷，主要用于战场观测。由于火箭故障最终取消发射。TacSat-2卫星质量约379kg，由研究实验室研制，主要用于可见光成像，现已失效。TacSat-3卫星质量为396kg，主要利用海洋数据遥测微卫星链路验证星上实时数据处理能力，利用超光谱成像仪进行隐蔽目标的探测，目前已失效。TacSat-4卫星2011年发射，属于通信试验卫星，主要用于验证超视距通信以及数据中继服务，目前在轨服务。

除战术卫星外，美军还开展了作战响应空间卫星计划，该计划包括4颗ORS卫星。2011年6月ORS-1和ORS-2卫星发射升空，属于成像小卫星，主要为阿富汗和其他战场提供高分辨率侦察图像，目前仍在轨服务。此外，ORS-3和ORS-4卫星也在2013年发射，目前主要用于技术验证。快速响应空间项目是美空间战术应用的最早项目之一，前期高度重视，但由于对项目的认识不统一、卫星在轨时长与作战需求能力不匹配以及发射上的短板等问题导致目前项目经费在逐步缩减。但ORS项目进行中发展起来的小卫星技术、轨道重复使用技术、分离模块航天器以及作战模式的更新对新的小卫星发展和应用起到了很好的支撑作用。

2、SeeMe项目

美国国防先进研究计划局（DARPA）在2012年提出了“提高军事作战效能的空间系统”（SeeMe，space enabledeffects for military engagements）项目发展计划。该项目主要通过手持设备为海外以及超视距战场作战人员提供态势感知图像，力求作战人员在90min内收到精确位置的卫星图像。与传统的中高轨侦察大卫星相比，SeeMe项目从一个新的角度来看待天基卫星侦察问题，通过短寻访周期可按需 *** 作的卫星星座部署来发送战场态势信息。该项目设计采用空基发射的方式，90d之内完成24颗卫星的星座部署，单颗卫星质量约50kg，轨道高度200～350km，扫描幅度为±10°。项目综合考虑轨道高度、成像精度、卫星寿命和重防周期等多种因素。该项目作战支撑体系如图1所示。

SeeMe项目作战支撑体系

二、军事通信领域

快速响应空间项目实施过程中就验证了小卫星进行通信和数据中继的能力，在2012年TacSat-4卫星发射使用中，卫星搭载了UHF通信转发器，目的是为战区提供特高频频段“动中通”业务以及海上浮标数据采集等。该卫星主要利用了卫星椭圆轨道的特点，可以针对特定战区进行持续性通信，战术目标是持续通信时间4h。

另外一个小卫星军事通信的典型应用是美军的“空间与导d防御司令部－作战纳卫星效用（SMDC-ONE）”卫星。第一代SMDC-ONE卫星于2010年10月发射成功，共两颗，属于立方体卫星，该项目是美军为演示验证低成本小型通信卫星星座组网而设计，主要通过无人中继台站进行超视距数据传输。该卫星项目有两种运行模式：一种是战场人员将数据发送到地面无人值守传感器，然后通过卫星中继至指挥部；另外一种是战场人员直接发送指令或者信息到卫星，进行数据请求或者卫星任务调度。

在2015年10月，美军发射了该项目升级版卫星3颗，这3颗卫星属于3U立方体卫星，单颗造价在50万美元。与上一代卫星相比，升级版的数据传输效率增加了5倍，并增加了轨道机动能力，使卫星组网星座构型保持更加稳健。

三、天基目标监视

随着太空技术的快速发展，在太空军事应用领域，空间态势感知对于提高太空军事效率，应对空间威胁、确保空间安全，增强目标确认、毁伤评估以及空间环境的监测预报起到了极大的推动作用，近年来受到各个航天大国高度重视和发展。天基目标监视系统覆盖范围广、近距监测能力强，具有全天时、全天候监视的特点，有效弥补了地基监视系统的不足。目前天基空间目标监视主要包括不同轨道高度的空间目标监视卫星、空间环境探测卫星、预警卫星等。

随着微电子、即插即用等技术的发展，微小卫星在空间目标监视中的作用逐渐凸显，21世纪初美国和加拿大等国就进行了空间望远镜技术验证项目。比较典型的空间目标监视项目包括：加拿大MOST项目、Sapphire卫星、NEOSSat卫星，欧洲的UNISAT-5项目，美国的J-MAPS项目、STARE项目、GSSAP项目等。下面以加拿大的Sapphire卫星和美国的GSSAP项目为例，分析典型的小卫星空间目标监视项目。

Sapphire卫星是加拿大首颗军事空间监视卫星，2013年发射，整星质量约为50kg，搭载空间可见光相机，主要探测距离6000～40000km的空间飞行器。该卫星与美国的空间目标监视网共同运行，可同时跟踪探测6～15颗空间目标。Sapphire卫星的工作流程相比前几代卫星更加系统化、规范化。首先由卫星 *** 作中心和国防部共同制定观测计划需求，以确定卫星相机指向，卫星调度机构接收到观测计划后形成指令文件，由地面站将指令上传到卫星；Sapphire卫星接到指令后，按照计划调姿、控制传感器指向，并将获得的图像下传至地面站；由卫星处理与调度机构进行目标的精确测量与数据处理。

地球同步轨道卫星主要是预警卫星、通信卫星以及部分导航和环境监测卫星，共约600颗。同步轨道具有很大的对地观测和通信范围，而且轨位具有唯一性，各航天大国对同步轨道轨位的争夺和抢占一直比较激烈。为更好进行同步轨道卫星的监视和跟踪，美国空军空间司令部着手开发了地球同步轨道空间态势感知计划（geosynchronous space situational awareness program，GSSAP）。与中低轨卫星监视相比，地球同步轨道卫星空间感知项目的情报搜集能力是前者的600倍。

GSSAP-1和GSSAP-2卫星于2014年7月搭载Delta IVM+（4，2）火箭发射升空。2015年10月，美国空军宣布两颗GSSAP卫星已于9月29日完成在轨测试，获得初始运行能力。在2016年8月19日，GSSAP-3和GSSAP-4两颗卫星也发射成功，GSSAP项目计划的4颗卫星目前均在轨正常运行。

GSSAP卫星由轨道科学公司建造，主要载荷包括光电传感器和探测设备，运行轨道在近地球同步轨道，在执行监视任务时，在地球同步带上下机动。GSSAP卫星通过轨道相对漂移获得监视目标的图像信息，根据其任务设定也可近距离探测目标的三维属性及高清视图，甚至可进行目标的撞毁等。

四、空间对抗领域

在空间对抗领域，主要是利用小卫星进行目标的探测、在轨 *** 作，以及利用机械臂等手段进行卫星捕获和重组。早在2006年美国就发射了2颗“微卫星技术试验”（MiTEx）卫星，试验了地球同步轨道监视任务和目标抵近技术，验证了小卫星进行在轨 *** 作的军事利用潜能。2008年底，美军利用MiTEx卫星对导d预警卫星进行巡视，演示了近距交汇能力，暴露了其军事用途。

另一项最具代表的空间捕获重组小卫星应用是美国的“凤凰”计划。2011年，美国国防高级研究计划局开展了“凤凰”项目立项，利用母星携带小卫星进入预定轨道，利用机械臂等设备抓捕并切割卫星部件。“凤凰”计划第一阶段重点进行可行性论证，对细胞机器人以及子卫星进行论证，该阶段已在2014年10实施。第二阶段主要是对“凤凰”计划关键技术进行研究攻关，主要包括空间机器人、“细胞卫星”、“轨道交付系统”等，并在2015年成功完成“细胞卫星”（Satlets）关健技术首次在轨飞行验证。“细胞卫星”总质量约50kg，标志着“凤凰”计划关键技术已迈人实质性验证段。

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我军航天领域小卫星发展建议

近年来，我国对于航天事业支持力度不断加大，在军事应用方面也取得了新的突破，微小卫星的生产应用也取得了长足进步。但发展过程中也暴露出一些急需解决的问题，主要表现在以下三个方面：一是微小卫星关键技术快速发展，但尚未形成体系化，没有形成发展合力；二是运载技术发展相对于小卫星技术滞后，影响了小卫星产业链形成与发展；三是小卫星军事应用方面受体制限制没有得到有效集成，军民融合体系还不够完善。

借鉴国外航天强国的小卫星发展经验，为我国发展小卫星产业及军事应用提出以下三点建议。

一、军民融合，民技军用，增强国家太空威慑

军民融合是世界航天发展的必然趋势，代表了航天发展的发达程度。美、俄等主要国家在长期的航天发展过程中不断摸索，逐渐寻找到了符合自身国情的航天军民融合道路。

结合我国实际，在小卫星军民融合发展过程中首先要综合考虑军用、民用和商业市场的综合需求，在国家层面统一规划制定小卫星技术发展和产业应用的型谱目录以及相关标准和政策法规；其次是政策扶持、有效利用民用市场经济优势，建立军方采购模式。

二、改革测控、运管体制，发展商业模式

随着微小卫星的数量逐年猛增，“星多站少”的问题愈发突出。现有地面系统的资源和信息无法共享，造成了卫星测控应用效率较低，不能满足卫星的测控需求。未来微纳卫星的发展，要充分发挥卫星组网、系统运行、全球资源共享的优势，既可以实现卫星工作效率、工作范围及信息的时效性的大幅提升，同时也可以避免重复投资，充分发挥航天系统和测控网的利用率和效益。

在国内，要健全军民资源互通共享机制，完善军民通用卫星测控运控技术标准；在国际要借鉴国际空间数据系统咨询委员会（CCSDS）的办法，促进卫星运控与数据接收的国际合作，通过采用该标准的数据结构和信息传输体制，单个测控站可以满足多个星座、不同用户的测控要求，同时适应多用户、多数据类型的任务，便于实现国际测控资源的交互支持。

三、突破发射瓶颈，紧跟产业步伐

随着微小卫星产业的迅猛发展，数量激增，与之匹配的发射问题日益凸显。受发射场和发射窗口制约，商业发射机会少，协调及等待周期长，存在延期等不确定性。同时，发射价格高，低成本小型运载工具发展不充分，都成为限制微小卫星发展的瓶颈问题。

就国内而言，尚未建成商业化运作发射场，存在着发射机会少、发射审批流程复杂及周期较长、市场和价格体系不规范等问题。要解决这一问题首先是要加快小型运载工具的研制以及一箭超多星等技术的发展，加强运载技术的研发；其次是要精简发射申请手续，优化发射审批流程，甚至有必要建立一套专门针对微小卫星的快速响应机制，以适应微小卫星快速发射的特殊需求。

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结论

军事、经济、技术等诸多因素促使以美国为代表的航天强国持续不断地发展微小卫星项目，并逐步扩展到各类军事应用领域。本文对小卫星项目在战场态势感知、军事通信、天基目标监视以及空间对抗等领域的典型应用进行分析，结合我国现状提出了发展建议，希望能够为我国开展基于小卫星的太空技术研发提供一定的参考。

这类系统的特点是完全自主，控制导d飞行的导行信号由导d本身的制导设备产生，同目标或指挥站不发生关系，不容易受干扰。这类制导系统，因为程序是预先确定的，所以只适用攻击固定目标。它包括：

根据物体惯性，测量导d运动加速度，以确定导d飞行轨迹的惯性制导；

依据地形特点引导导d飞向目标的地形匹配制导；

根据宇宙空间某些星体和地球相对位置来进行引导的天文制导；

根据预先装好的程序控制导d飞行的方案制导。

遥控式制导系统

这类系统，依靠制导站给导d提供导引信号，还可以根据目标运动情况随时改变飞行d道，适用于攻击活动目标。有指令制导和波束制导之分。

有线电指令制导

有线电指令制导，导d同指挥站有导线相连，指令由导线传给导d。制导设备简单，抗干扰能力强，缺点是受导线长度限制，作用距离一般在1公里以内。光纤技术兴起以后，作用距离增大。

无线电指令制导

无线电指令制导，最常用的是雷达，跟踪目标和导d，由计算机算出位置、距离和速度等参数，形成指令发给导d。这种制导方式，在一定距离内制导精度高，缺点是容易被敌方发现，抗干扰能力差。

电视指令制导

电视指令制导，由导d上的摄像机摄取目标及背景图像，发送给制导站，再由制导站形成指令，引导导d击中目标。优点是一目了然，在多目标情况下还可以选择最重要目标首先攻击，缺点是受天气影响，作用距离不大。

雷达波束制导

雷达波束制导，利用雷达无线的定向辐射，在空间形成一个狭窄的锥形旋转波束，波束自动跟踪目标，导d沿波束轴线飞行，直到击中目标。这种制导方式，受无线电干扰，导d容易脱离波束，现在已经很少采用。

激光波束制导

激光波束制导，用激光器瞄准目标，不断发射激光波束，引导导d命中目标。这种制导方式，很适用于反坦克导d，缺点是激光器一刻也不能停止工作，容易被发现、干扰。

自动寻的制导系统

自动寻的，意思就是导d自己寻找、跟踪直到最后击毁目标。它通常利用目标辐射、反射的某种能量，如红外线、电磁波、光辐射、声波等的信号，靠装置在导d上的设备，探测、计算，形成指令，使导d飞向目标。有主动式、半主动式和被动式之分，包括：

雷达自动寻的制导，导d头部装有雷达，向目标发射电磁波，根据目标回波，引导导d飞行。

红外线自动寻的制导，有红外导引头，利用目标辐射的红外线，转化为有规律变化的电能，通过电子线路整形放大，形成导引信号，把导d引向目标。

电视自动寻的制导，有一部电视摄像机，利用电子束扫描，把目标及背景的光像，转换成电信号，引导导d跟踪目标。

毫米波自动寻的制导，工作原理同雷达自动寻的制导一样，不同的是波长。雷达工作在微波波段，波长在10~l厘米，毫米波是指波长为10~1毫米的电磁波波段。它受气象和烟尘的影响小，除受大雨影响外，不受雾、云、雪、冰雹影响，毫米波一样可以穿透，有着“有限的全天候能力”。

基于单片机的仪表车床简易数控系统的实现

第2章 数控系统的设计要求

21概述

该数控系统是为了适应国内众多的普通机床改造而设计的主要考虑四个方面：

①经济性

既然是用于普通机床的数控化改造，因此，必须充分考虑系统的成本，这是保证达到系统设计目的的关键。这里的成本包括整个系统的成本，包括数控系统、伺服驱动系统及机械传动系统等，其核心在于数控系统的方案选择。

②方便性

数控系统的方便性，又叫“宜人性”，主要反映在系统的编辑部分。编辑(编程)部分是人和系统直接打交道的部分，即所谓的“人机界面”。人机界而应当对用户友好，也就是说编辑(编程)部分应当尽量给用户提供力便、快捷舒适的 *** 作使用环境。系统需从以下几个途径来体现：

●汉化按键，方便各种层次的 *** 作者使用。

●输入、检索、修改尽量一体化。即输入时可以检索、修改，检索时可以修改、输入，并且自动显示程序段号。

●快速检索，即能对程序进行上下翻页显示。

③实用性

经济则数控系统的设计不应追求功能的大而全，应以实用为原则。一般的机械加工只要能具有以下功能即可满足需要：

●直线、圆弧插补。插补速度要充分考虑被机床本身的内在素质，如刚性、抗震性、耐磨性等，不宜过高。

●速度衔接技术，即速度升／降速控制。速度衔接技术可以保证系统在加工过程中实现2段程序间的速度平滑连接，从而避免造成加工刀痕或平台，保证精度。

●动态坐标显示。

●加工程序的掉电保护能力。

●电动刀架控制。采用电动刀架，用软件进行控制，可以提高生产效率。

●细分技术。细分技术是当今经济型数控系统的一项重要技术。它可以有效解决步近电机的低频振荡问题，同时使机床脉冲当量细化，提高控制精度；另外，还可以提高低速加工时的出刀。

④可靠性

由于数控系统工作环境十分恶劣，必须有足够的可靠性才能保证系统稳定运行。

22数控系统的性能指标

按照广述设计要求及设想，数控系统的性能指标可归纳为：

●X，Z两轴联动，开环控制方式。

●ISO国际数控标准格式代码编程。

●快速定位。

●具有直线、圆弧插补能力。

●能与上价机串行通信、具有简单的联网能力。

●最大编程尺寸999999mm，z轴脉冲当量001mm，x轴脉冲当量0005mm，最大进给速度为0083m/s（5m/min）。

●预留螺纹加工功能的接口。

●具有连动、点动2种手动加工方式，以及自动连续加工方式。

第3章 总体方案的确定

31系统总体方案

本系统在研制过程中，紧紧围绕可靠性、方便性、低成本等设计要求。确定总体方案如下：

311基于单片机的系统结构

按照上述设计思想，本系统采用基于单片机的系统结构。这种方案结构简单，成本低。考虑到扩展性，主系统采用89S58单片机。AT89S51是一个低功耗，高性能CMOS 8位单片机，片内含4k Bytes ISP(In-system programmable)的可反复擦写1000次的Flash只读程序存储器，器件采用ATMEL公司的高密度、非易失性存储技术制造，兼容标准MCS-51指令系统及80C51引脚结构，芯片内集成了通用8位中央处理器和ISP Flash存储单元，功能强大的微型计算机的AT89S51可为许多嵌入式控制应用系统提供高性价比的解决方案。

1一个个8位的CPU

2、26个特殊功能寄存器（Special Function Register）

3、一个片内振荡器及时钟电路

4、全静态工作：0Hz-24KHz

5、32条可编程I/O线

6、2个16位可编程定时计数器

7、5个中断优先级2层中断嵌套中断

8、2个全双工串行通信口

9、电源控制模式：低功耗的闲置和掉电模式

10、8031 CPU与MCS-51 兼容

11、4个8位并行（Parallel）I/O口

12、三级程序存储器保密锁定

13、128B 内部RAM

14、内部硬件看门狗电路

15、4k Bytes Flash片内程序存储器(寿命：1000写/擦循环)

16、一个SPI串行接口,用于芯片的在系统编程

17、可寻址64KB的外部ROM和外部RAM的控制电路

这些我们称为单片机的资源（Souce），单片机的应用就是怎么充分合理地利用这些资源，来解决实际中的问题

312人机界面

(1)采用液晶显示界面

作为一个简易型数控系统，采用了12232汉字图形点阵液晶显示模块，带背光字符型液晶模块作为主显示界面，不采用数码管显示。这样做的目的有3个：

●液晶显示方式具有显示容量大、可以显示所有字符及自定义字符的能力。至于不能显示图形以实现加工曲线动态显示的缺陷，可以通过上仪机模拟仿真加工来弥补。

●液晶显示模块自身具有控制器，可以减轻主CPU的负担。

●使系统具有菜单驱动的基本素质。采用菜单驱功方式实现编辑模块的全屏幕编辑功能，达到友好的人机界面要求。

●可显示汉字和图形。

(2)采用双功能按键设计，简化键盘

系统设计中充分考虑功能的需要、 *** 作方便的需要及系统复杂性的要求三者之间的关系确定系统的大多数按键为双功能键，使得整个系统界面简洁。

313采用开环控制方式

系统设计的目的决定了系统只能采用开环控制方式。在开环型位置控制系统中，只能采用步进电机作为伺服执行单元。这是由步进电机车身的特性决定的。关于步进电机的特性等详细内容参见本章后续有关章节。

开环控制系统的数控机床结构简单，成本较低，仅适用于加工精度要求不很高的中小型数控机床，特别是简易经济型数控机床。

这类系统比较简单，价格最便宜，可以用于小型车床、铣床、钻床和线切割机床。如下图是常见的两坐标简易数控系统的组成框图。系统软件固化在单片机的存储器中，加工程序可通过键盘或磁带机输入，经系统软件进行编辑处理后输出一个系列脉冲，再经光电隔离，功率放大后大驱动两台步进电机，分别控制机床两个方向的运动，完成位置、轨迹和速度的控制。根据需要，微机还可通过继电器电路，实现对诸如主轴起停、变速、各种辅助电机起停、刀架转位、工件爽紧松开等动作的自动控制，使整个加工过程自动进行。

图3-1开环步进电机与单片机连接电路

单片机控制步进电机拖动的开环系统具有价廉，技术成熟等优点，因而使用较多。但这种系统还存在拖动力矩偏小，过载能力差、速度偏低，精度不够高及其价格随力矩增加成指数卜升等缺点。为此，选用时要注意在适当的范围内发挥其优势。一般主要适用于拖动力矩小于15Nm的小型机床，如C616，C618，C620，C6140等普通车床。对于转矩要求大、功能要求多的机床(如铣床、镗床、钻床及镗铣床)和高精度机床(如坐标镗床)就难于使用，需要开发与其适应的其他经济型数控系统。

314功能精简，提高可靠性

设计具备简易型数控系统必需的基本功能

●直线、圆弧插补能力。

●端面、台阶的循环加工。

●点动、连动、自动3种运行方式。

●申行通信能力。

32系统功能模块及其分析

321系统功能模块与总体框架

(1)系统 *** 作界面

按照上述

图3-2 系统的人机界面图

复位——系统在死机、工作出错等情况下的总清键，使系统回复设计的原始状态。

运行——自动运行用户的零件加工程序，包括程序的语法检查、数据处理、编译、插补运算及步进电机控制等。

暂停一—自动加工的暂停，是一个乒乓键，按一次，加工暂停，再按一次，继续加工。

换刀一—用于手工换刀，每按一次．电动刀架转一个工位，本系统中为90度。

手动——与“←、↑、→、↓”配合，以实现动作台的连动；在编辑程序时为光标移动键。数字1—9均为双功能键、用于程序输入、用“上下档”键进行切换。

G—一准备功能键，用于ISO加工程序输入。

M——辅助功能键，用于冷却泵的启/停、程序的结束等程序段的输入。

插入—一用于程序编辑过程中“插入修改”方式的切换。也是乒乓键，用块光标或下划线光标指示。

删除——在插入方式下，删除当前的字符；在修改方式下，删除当前光标位置字符。

上页一—程序上翻到上一程序段。相当PC机的PageUp键。

下页——程序下翻到下一程序段。与上页键一样是一个屏幕编辑键。相当PC机的PageDown键。

回车——确认键。

Esc——相当于PC机的Esc键。

(2)系统功能模块与总体框架

系统从总体上分为人机界面模块、伺服执行模块、电动刀架拧制模块、串行通信模块及基于AT89S51单片机的主控模块等5大模块，参见图3-2。各模块的功能分别是：

图3-3 系统模块与总体框架

①人机界面模块

该模块主要完成人机的对话与交流，物理上表现为显示器与键盘，核心功能是加工程序的编辑。由于采用全程菜单驱动形式．使该模块具有较好的友善性。

②伺服执行模块

该模块主要由脉冲分配器、伺服驱动及步进电机等组成，是一个执行单元，按照主机的指令完成工作台与刀具的相对运动，实现车削加工。其速度特性、矩频特性等直接影响加工的精度和速度。

③电动刀架控制模块

采用2继电器方式的4方电动刀架．用软件完成刀架的换刀动作，即刀架电机的正转拾刀→换刀→反转锁紧，是经济型数控系统必不可少的部分，可以提高加工效率，大大减少在加工过程中因手工换刀带来的误差。

④串行通信模块

该模块的功能是完成与上位机的串行通信，采用三线制方式，使系统具有基本的组网能力。

⑤主控模块

主要包括零片微处理器(也括监控程序)、加工程序存储单元及与其他模块的接口电路要完成程序编辑、加工程序处理、软件插补达贸、电动刀架饺制及行程限位保护等。

322系统软件框架

如图3-4展示了系统软件框图。系统上电后，执行初始化程序、键盘扫描程序。如有“计数显示”、“计数清零”、“点动”等功能键按下，执行其各自的工作子程序后返回初始化程序，并显示其相应的提示符。顺序控制程序也设计成子程序模块，它的主要功能是读入各行程开关及压力继电器的信号状态组合，经分析判断，输出一系列控制信号，完成对工件的自动加工。如按下“点动”键，则显示点动提示符，执行顺序控制程序，即返回初始化程序，如按下“连动”功能键，则首先置连动工作标记（此时，除“返回”键外，其余各键均用软件屏蔽），然后开中断，等待，刀具检测信号，收到中断请求信号后，执行中断服务程序。在中断服务控制中，先后执行顺序控制子程序，键盘扫描及显示子程序，并记录和显示数据。完成一次顺序控制或有“返回”键按下，则返回主程序。回到主程序后，仍判断是否有“返回”键按下，如有，则返回初始化程序。否则，重新等待中断。

采用模块化设计：

①点动，连动，换刀

该模块主要实现工作台在x，z两轴上正、反2个方向的点动、连动 *** 作，以及手动控制换刀等，用于方便对刀、工作原点设置等。

②自动

该模块主要实现加工程序的处理(包括程序语法检查、程序编译、数据处理等)、插补运算步进电机的控制及自动换刀控制等。

③参数设置

该模块主要实现刀具补偿参数设置、间隙补偿参数设置等自动加工参数的设置。

④编辑模块

该模块主要实现零件加工程序的键盘编辑、输入。

⑤通信模块

该模块主要实现与上位机或其他智能设备的串行通信，可用于加工程序的传送等。

图3-4 系统软件原理框图

第4章 硬件系统设计

41主模块设计

411主模块中关键器件及其选型

(1)单片机

本系统采用PHILIPS公司的8位单片机AT89S51为控制核心。AT89S51是一个低功耗，高性能CMOS 8位单片机，片内含4k Bytes ISP(In-system programmable)的可反复擦写1000次的Flash只读程序存储器，器件采用ATMEL公司的高密度、非易失性存储技术制造，兼容标准MCS-51指令系统及80C51引脚结构，芯片内集成了通用8位中央处理器和ISP Flash存储单元,全静态工作，RAM可扩展到64K字节，5个中断优先级，2层中断嵌套中断，32个外部双向输入/输出（I/O）口，2个16位可编程定时计数器。外接一片2764EPROM，作为监控程序的程序存储器和存放常用零件的加工程序。再选用一片6264RAM用于存放需要随机修改的零件程序、工作参数。采用译码法对扩展芯片进行寻址，采用74LS138译码器完成此功能。8279作为系统的输入输出口扩展，分别接键盘的输入、输出显示，8255接步进电机的环形分配器，分别并行控制X轴和Z轴的步进电机。另外，还要考虑机床与单片机之间的光电隔离，功率放大电路等

图4-1单片机系统原理框图

(2)数据存储器的选用

系统采用单片机作为控制核心，最高速度为33MHz，我们用到221184MHz。速度高对外部电路特别是外部数据，程序存储器扩展电路要求很高。必须满足在CPU读数据或程序指令时，外部数据或程序指令已准备好了。所以必须进行芯片的时序校验。为了使系统工作可靠我们也进行存储器的校验。

首先，对存储器作一介绍。单片机存储器分为内部存储器和外部存储器，内部存储器又分为内部数据存储器和程序存储器，同样，外部存储器也分为程序和数据存储器。本系统采用AT89S51为核心单元，其本身带有128B的RAM和4KB的Flash内部程序存储器。对于数据存储器，内外两部分是独立编址的，用不同指令来访问不同的数据存储器，即，MOV访问片内，MOVC访问片外，外部可扩展到64K，由于在外部数据存储器和I/0是统一编址的，应给I/0留一定的空间，且本系统要求留有一定的扩展空间，所以本系统扩展采用的芯片是6264。Y62256是HUNDAI公司的一种高速低功耗32K的

CMOS的静态RAM，采用现代公司的高速CMOS工艺技术。HY62265具有数据保持模式，以确保在最低供电电压下2V数据有效。使用CMOS技术，电源电压在2OV~55V之间，数据保持电流几乎没有影响。HY62256适合使用在低压和电池供电工作环境。M28256用于扩展程序存储器，是一种采用ST微电子公司拥有知识产权的多极性硅技术制造的。在3V或}V供电条件下具有快谏低功耗工作模式。电路已被设计成可提供与微控制器柔性接口特征。可使用软件或硬件进行数据循环测试或位功能锁定。可以使用标准的JEDEG运算法则进行软件数据保护。电路扩展如图4-2所示。

图4-2 存储器扩展

(3)总线驱动、数据、地址锁存及译码电路

由于单片机的数据线和低位地址线共用必须加地址锁存器进行低位地址锁存。使用74LS373作为地址锁存器，当应用系统规模过大，扩展所接芯片过多，超过总线的驱动能力时，系统将不能可靠工作，此时应加用总线驱动器来减少读数据的持续时间。整个系统可扩展的外部数据总共为64K，由于单片机外部数据存贮器和工/0是统一编址的，我们将低32K作为外部扩展的数据存储器，高译码电路采用两片74LS138,用了32K作为I/0使用或留给以后扩展用。由于外设使可编程器件，所以在使用138作译码时需要产生两种译码地址:一种是地址连续，一种是段地址连续。其中Ll,L5可作为系统再次扩展时用。译码地址输出在图4-3中已给出，Y0-Y7作为单地址芯片片选信号，Y8-Y15可作为可编程芯片片选信号，如8254可编程计数器。译码电路如图4-3

图4-3译码电路

412主模块电原理图设计

本系统选用AT89S51CPU作为数控系统的中央处理机。主程序框图如图4-4。外接一片2764EPROM，作为监控程序的程序存储器和存放常用零件的加工程序。再选用一片6264RAM用于存放需要随机修改的零件程序、工作参数。采用译码法对扩展芯片进行寻址，采用74LS138译码器完成此功能。8279作为系统的输入输出口扩展，分别接键盘的输入、输出显示，8255接步进电机的环形分配器，分别并行控制X轴和Z轴的步进电机。另外，还要考虑机床与单片机之间的光电隔离，功率放大电路等。

8255A可编程并行I/O口扩展芯片可以直接与MCS系列单片机系统总线连接，它具有三个8位的并行I/O口，具有三种工作方式，通过编程能够方便地采用无条件传送、查询传送或中断传送方式完成CPU与外围设备之间的信息交换。

CPU对8279的控制是先读回8279的状态字，查看PIFORAM中有无字符 ，若有将根据字符个数读出所有字符，并进行相应处理；若无，则直接返回。CPU对8279的监视采用查询方式，对8279分配的数据口地址为8000H，状态口地址为8001H，CPU每隔10ms定时中断查询一次，所有显示采用查询段码表的方式实现，简化了程序设计过程，提高了程序质量。

图4-4主程序框图

42输入/输出模块设计

421 I／O模块电原理图设计

8279作为系统的输入输出口扩展，分别接键盘的输入、输出显示。8279是可编程接口芯片，通过编程使其实现相应的功能，编程的过程实际上就是CPU向8279发送控制指令的过程。在软件设计中，显示方式采用了8个字符显示，左入方式，编码扫描键盘，双键锁定。I／O模块电原理图如图4-5所示。

图4-5 I/O模块电原理图

图4-6 8279工作程序框图

422步进电机控制接口

X，Z两轴采用3相6拍步进电机，并口8255向控制端口写控制字，PUSLE来实现对步进电机的控制。8255接步进电机的环形分配器，通过3片4N25光电隔离，分别形成X、Z所需的3相控制信号，送往步进电机驱动电源，分别并行控制X轴和Z轴的步进电机。芯片YB013实现硬件环分任务，；达林顿光隔离管4N25实现计算机弱点部分和步进电机强电部分的隔离，既起功率放大作用，又充当无触点开关，实现对计算机的保护。单片机控制步进电机连接如图4-7所示。

图4-7 单片机控制步进电机

423刀具控制接口

(1)电动刀架及其工作原理

电动刀架的机械部分类似于蜗轮机构，实现刀具的抬升、旋转(交换刀具位置)及下降锁紧，这里着重讨论实现上述动作所必须的硬件条件和电路原理。

在图4-8中，继电器KA1，KA2实现电动刀架的动作切换控制，主要完成刀架电机的正、反转切换。在刀架旋转过程中，每个工位上的霍尔元件会依次切换为有效状态，系统根据T1，T2，T3及T4状态的变化，可以推断出目前的刀号，并判断是否为当前所选用刀具，一旦符合，则电机反向旋转，锁紧刀具。电动刀架各时序的切换反间隔是系统控制的关键，反向锁紧所用时间取决于电动刀架生产厂家的推荐指标，过长会引起电机发热甚至烧毁。为保证电动刀架安全运行，在电动刀架交流380V进线处加装快速熔断器和热继电器。

图4-8电动刀架的电原理图

(2)电动刀架与单片机的接口

电动刀架与系统的硬件接口主要是控制电机正、反转信号J1，J2及刀号反馈信号TI，T2，T3和T4。上述信号均光电隔离后与单片机系统接口。

电动刀架软件控制流程如图4-9所示，采用查询方式。

图4-9电动刀架控制流程

程序为：

#include <AT89S51h>

#include <absacch>

#define N1 XBYTE[ ]

typedef unsigned char uchar

void adc0809(uchar idata x);

void delay();

void main()

{

static uchar idata ad[4];

adc0809(ad);

}

void adc0809(uchar idata x)

{

uchar i,ad_adr;

uchar motor=1;

ad_adr=&N1;

for(i=0;i<4;i++)

{

If(ad_adr=i)

{

delay1( );

KA1=1;

delay2( );

return();

}

else KA1=0

}

}

void delay1(motor==0)

{

uchar j;

for(j=0;j<20000;j++)

{;}

}

void delay2(void)

{

uchar j;

for(j=0;j<150000;j++)

{;}

}

424急停、暂停、行程限位接口电路

限位开关为常开状态；因此，X十，X一，Z十，Z一正常输人为低电平状态。因此如果行程开关被压合，向INT0发出中断信号，系统进行复位，步进电机的脉冲消失，也就无法继续前行，起到保护机床的目的。本系统采用三输入端与非门74HC10的输出端作为一个共用的中断信号接至单片机的INT0，用于实时处理紧急停车、暂停、限位报警功能。电路如图4-8所示：

43串行通信电路

本系统由两部分构成，上位机系统和下位机系统，由于上位机主要完成管理显示等工作，下位机完成控制功能，所以上位机和下位机的数据传输实时性要求不高，我们采用串口通信。使用RS232标准，MAX232进行电频的转换。串口RS232标准，它是美国电子工业协会(Electronic Industry Association)的推荐标准。本系统采用9针连接器，其定义见表4-1。本系统采用三线制TXD,RXD,GND连接，以使电路简单。

表4-1 连接器定义表

串口通讯电路主要由MAX 232电平转换电路构成。MAX232是MAXIM公司产品，一种电平转换芯片。可以将TTL转换成RS232，或RS232转换成TTL。满足单片机和普通计算机的通讯电平转换要求。电路如图4-10所示。

图4-10 通信接口电路

44人机界面模块设计

441单片机应用系统中常用显示方式及其比较

在单片机应用系统中，目前比较常用的显示介质有数码管(LED)、液晶显示(LCD)及CRT等，在家用电器中用的比较多的是真空荧光屏(VFD)。现就各自特点简述如下：

(1)数码管

数码管是一种主动发光器件。所谓主动发光．是指环境越暗越清晰。分为7段数码管和“米”字数码管2种。前者用于显示ARCⅡ码，显示信息量小；后者除了可显示ARCⅡ字符外，还可显示一些自定义的比较复杂的字符。数码管按驱动电流分，又可分为普通亮度、高亮、超高亮等。数码管由于其廉价而且扩展方便等特性，—直是单片机系统中用得最多、最广的一种显示器件。国内有不少型号的数控系统、尤其是早期的数控系统，广泛采用数码管作为显示界面。

(2)液晶显示

液晶显示器是一种被动发光器件。所谓被动发光，是指环境越亮越清晰，黑暗环境下必须加入背光才能清晰显示。分为字段型液晶显示器、字符型液晶显示器及图形点阵液晶显示器。字段型只能显示ASCII字符，字符型可以显示ASCII字符，显示效果比字段型好，而且可以显示少量的自定义字符；图形点阵液晶显示器是目前在单片机系统中比较流行的新型显示器件，可以显示所有字符及图形，由于其可以显示汉字的特性，被广泛用于国内智能设备中，国内的数控系统也开始广泛采用。

(3)CRT

CRT显示器分为单色和彩色2种，在数控系统中，尤其是高档数控系统中应用日益广泛。其特点是成本低、显示容量大；可以显示所合字符、图形及汉字；采用视频专用接口电路MC6847等与单片机接口，比较复杂，因而在—般的应用中比较少见。

(4)真空荧光屏

真空荧光屏简称VFD(vacuunm fluorescent display module)，是一种新型的显示器件。它由3个基本电极——阴极(灯丝)、阳极及栅做封装在一个真空的玻璃容器内构成。阴极是涂敷了金属氧化物的钨丝；栅极是极细的金属网；阳极为段或点阵型的导电电极，它上面的荧光物质可显示相应的字符或符号。栅极和阳极之间加有正电压，从阴极发射出来的电子被这个正电压加速，碰擅到阳极表面的荧光物质产生辐射，发出波长为505nm左右的谈绿色荧光。通过按制栅极和阳极之间的电压，就可以显示各种字符。VFD由于其以下特点而被广泛应用于家用电器、商场POS机以及新型的仪器仪表中。①亮度高，并且不存在视角问题，②工作温度范围宽、寿命长；②外围电路简单，只需十5v电源就可以工作，提供准8位数据总线接口；④功耗低。但这种显示器目前用在数控系统上还比较少。

442点阵液晶显示模块

(1)字符型液晶显示模块

本数控系统采用字符点阵液晶显示模块DM12232。该模块具有以下特点：

●能显示122列32行

●电源VDD33V~5V（内置升压电路，无需负压）

●与微处理器接8位或4位并行/ 3位串行

●多种软件功能：自定义字符、画面移动、光标显示、睡眠模式等功能

●配置LED背光

A:

接近探测器（传感器）是一种当入侵者接近它时能触发报警的探测装置。在接近探测器中，通常有一个高频率的LC震荡电路，震荡电路的LC回路通过导线连通到外部的金属部件上。当人体靠近时，通过空间的电磁偶合，会改变LC回路的谐振频率，引起震荡频率改变，探测器的检测电路能够识别这种频率的改变而发出警示信号。

接近探测器比较适用于室内，如对写字台、文件柜、保险柜等一些特殊物件提供保护，也可以用于对门窗的保护。通常被保护的物件是金属的，实际上可以构成保护电路的一部分，因而只要有人试图破坏系统时，就会立即触发报警。

接近探测系统的主要优点是多用性和通用性，它几乎可用来保护任何物体，而且不会被几米以外的干扰所激发。一旦有人靠近或接触到珠宝箱、文件柜、门窗准备行窃时，便会触发报警，但在附近的正常业务工作可以照常进行。

接近探测器的电路设计，需要注意几个关键的技术要点：①频率的选择，频率太低检测灵敏度低，太高容易产生误报，还要尽量避开电台频率点；②耗电量要小，接近探测器有时被做成一个小巧的便携式报警器，需要使用电池供电，而且使用电池供电也有利于提高电路的抗干扰能力，减少误报；③LC震荡回路的谐振频率，还会受外界环境因素（如温度和湿度）的影响，因此检测震荡频率的缓慢变化没有意义，应该检测震荡频率的突然变化，只有震荡频率的“突变”才与可能的盗情相关。

移动/震动探测器机器

能够探测固定物体位置被移动的传感器称为移动探测器。其实运动是无处不在的，地球在转动，地球上的任何东西都在“移动”，这里所要探测的其实是相对的移动，比如放置在桌面上的物体被移开了桌面、停放的车辆被开动或搬动了等等。

移动探测器材最适合于如文件柜、保险箱等贵重、机要特殊物件的保护，也适宜于与其他系统结合使用，来防止盗贼破墙而入。移动探测器的有效性与应用的正确与否有很大关系。它常常用来对某些一般情况下有人员在活动的保护区内的特殊物件提供保护。

探测被警戒的物体发生移动，必须找到移动所能够产生的物理量变化，现在至少有：机械方法、光学方法、电磁方法、震动探测法

主动光入侵探测器

光以直线传播，因此称为“光线”，如果光的传播路径被阻挡，光线既中断，光不能继续传播。主动光入侵探测器就是利用了光的直线传播特性作入侵探测，由光发射器和光接收器组成，收、发器分置安装，收发器之间形成一道光警戒线，当入侵者跨越该警戒线时，阻挡了光线，接收器失去光照而发出报警信号。

一般情况下，选择可见光光谱之外的红外辐射光作为发射器的光源，使入侵者不能够察觉警戒光线的存在。为了避免受自然日光照射的干扰，通常采取两种技术措施：

①在接收器的受光窗口上加滤色镜，过滤其他的光线；

②对发射器光线进行幅度（强度）调制，具体做法是：使用红外线发光二极管作发射器光源的发光器件，并且使用频率为几KHz的调制信号，对发射器光源的供电电源的电压或电流进行调制，使发射器发出的光线强度也按照调制信号的规律变化。在接收器中，采用采用红外接收二极管接收光信号，并通过具有调谐回路的放大器对信号进行选频放大，这样就可以滤除与调制信号频率不同的其他信号的干扰，日光是不受任何调制的的稳定光线，它在接收二极管上产生的信号，自然也就被滤除而不产生响应。

被动式红外探测器

利用“黑体辐射”的物理学原理：只要物体的温度高于绝对零度，就会不停地向四周辐射光线，辐射的光线波长与物体的温度相关。人体在正常体温下，能够发射出远红外线，肉眼不能够看到它，但通过红外线传感器就可探测到这种远红外线，因此能够发现入侵者。这种探测器的核心部件是热释电红外探测元件，配置上用透明塑料制成的“菲聂尔”透镜，就能够对一定的空间范围进行监控，安装方便、灵敏度高、不需要辅助光源、耗电少，而且成本还比较低，因此是现在比较流行的一种电子安防产品部件。

自然界中的一切物体，只要它的温度高于绝对温度(-273℃)就存在分子和原子无规则的运动，其表面就不断地辐射红外线。红外线是一种电磁波，它的波长范围为078 ~ 1000um，不为人眼所见。红外成像设备就是探测这种物体表面辐射的不为人眼所见的红外线的设备。它反映物体表面的红外辐射场，即温度场。

注意：红外成像设备只能反映物体表面的温度场。

对于电力设备，红外检测与故障诊断的基本原理就是通过探测被诊断设备表面的红外辐射信号，从而获得设备的热状态特征，并根据这种热状态及适当的判据，作出设备有无故障及故障属性、出现位置和严重程度的诊断判别。

为了深入理解电力设备故障的红外诊断原理，更好的检测设备故障，下面将初步讨论一下电力设备热状态与其产生的红外辐射信号之间的关系和规律、影响因素和DL500E的工作原理。

一． 红外辐射的发射及其规律

（一） 黑体的红外辐射规律

所谓黑体，简单讲就是在任何情况下对一切波长的入射辐射吸收率都等于1的物体，也就是说全吸收。显然，因为自然界中实际存在的任何物体对不同波长的入射辐射都有一定的反射(吸收率不等于1)，所以，黑体只是人们抽象出来的一种理想化的物体模型。但黑体热辐射的基本规律是红外研究及应用的基础，它揭示了黑体发射的红外热辐射随温度及波长变化的定量关系。

下面，我着重介绍其中的三个基本定律。

1． 辐射的光谱分布规律-普朗克辐射定律

一个绝对温度为T(K)的黑体，单位表面积在波长λ附近单位波长间隔内向整个半球空间发射的辐射功率(简称为光谱辐射度)Mλb (T)与波长λ、温度T满足下列关系：

Mλb (T)=C1λ-5[EXP(C2/λT)-1]-1

式中C1-第一辐射常数，C1=2πhc2=37415×108w·m-2·um4

C2-第二辐射常数，C2=hc/k=143879×104um·k

普朗克辐射定律是所有定量计算红外辐射的基础，介绍起来比较抽象，这里就不仔细讲了。 2． 辐射功率随温度的变化规律-斯蒂芬-玻耳兹曼定律

斯蒂芬-玻耳兹曼定律描述的是黑体单位表面积向整个半球空间发射的所有波长的总辐射功率Mb(T)(简称为全辐射度)随其温度的变化规律。因此，该定律为普朗克辐射定律对波长积分得到：

Mb(T)=∫0∞Mλb(T)dλ=σT4

式中σ=π4C1/(15C24)=56697×10-8w/(m2·k4)，称为斯蒂芬-玻耳兹曼常数。

斯蒂芬-玻耳兹曼定律表明，凡是温度高于开氏零度的物体都会自发地向外发射红外热辐射，而且，黑体单位表面积发射的总辐射功率与开氏温度的四次方成正比。而且，只要当温度有较小变化时，就将会引起物体发射的辐射功率很大变化。

那么，我们可以想象一下，如果能探测到黑体的单位表面积发射的总辐射功率，不是就能确定黑体的温度了吗？因此，斯蒂芬-玻耳兹曼定律是所有红外测温的基础。

3． 辐射的空间分部规律-朗伯余弦定律

所谓朗伯余弦定律，就是黑体在任意方向上的辐射强度与观测方向相对于辐射表面法线夹角的余弦成正比，如图所示

Iθ=I0COSθ

此定律表明，黑体在辐射表面法线方向的辐射最强。因此，实际做红外检测时。应尽可能选择在被测表面法线方向进行，如果在与法线成θ角方向检测，则接收到的红外辐射信号将减弱成法线方向最大值的COSθ倍。

（二） 实际物体的红外辐射规律

1． 基尔霍夫定律

物体的辐射出射度M(T)和吸收本领α的比值M/α与物体的性质无关，等于同一温度下黑体的辐射出射度M0(T)。其表明，吸收本领大的物体，其发射本领大，如果该物体不能发射某一波长的辐射能，也决不能吸收此波长的辐射能。

2． 发射率

实验表明，实际物体的辐射度除了依赖于温度和波长外，还与构成该物体的材料性质及表面状态等因素有关。这里，我们引入一个随材料性质及表面状态变化的辐射系数，则就可把黑体的基本定律应用于实际物体。这个辐射系数，就是常说的发射率，或称之为比辐射率，其定义为实际物体与同温度黑体辐射性能之比。

这里，我们不考虑波长的影响，只研究物体在某一温度下的全发射率：

ε(T) = M(T)/M0(T)

则斯蒂芬-玻耳兹曼定律应用于实际物体可表示为：

M(T) =ε(T)σT4

（三） 发射率及其对设备状态信息监测的影响

物体对于给定的入射辐射必然存在着吸收、反射和透射，而且吸 收率α，反射率ρ和透射率τ之和必然等于1：

α+ρ+τ=1

而且，其反射和透射部分不变。因此，在热平衡条件下，被物体吸收的辐射能量必然转化为该物体向外发射的辐射能量。由此可断定，在热平衡条件下，物体的吸收率必然等于该物体在同温度下的发射率：

α(T)=ε(T)

其实由基尔霍夫定律，我们也可以推断出以上公式：

M(T)/ α(T)=M0(T)

ε(T) =α(T)

ε(T) = M(T)/M0(T)

则对于一个不透明的物体ε(T) =1-ρ(T)

根据上式，我们不难定性地理解影响发射率大小的下列因素：

1． 不同材料性质的影响

不同性质的材料因对辐射的吸收或反射性能各异，因此它们 的发射性能也应不同。一般当温度低于300K时，金属氧化物的发射率一般大于08。

2． 表面状态的影响

任何实际物体表面都不是绝对光滑的，总会表现为不同的表 面粗糙度。因此，这种不同的表面形态，将对反射率造成影响，从而影响发射率的数值。这种影响的大小同时取决于材料的种类。

例如，对于非金属电介质材料，发射率受表面粗糙度影响较小 或无关。但是，对于金属材料而言，表面粗糙度将对发射率产生较大影响。如熟铁，当表面状况为毛面，温度为300K时，发射率为094；当表面状况为抛光，温度为310K时，发射率就仅为028。

另外，应该强调，除了表面粗糙度以外，一些人为因素，如施 加润滑油及其他沉积物(如涂料等)，都会明显地影响物体的发射 率。

因此，我们在检测时，应该首先明确被测物体的发射率。在一 般情况下，我们不了解发射率，那么只有用相间比较法来判别故 障。而对于电力设备，其发射率一般在085-095之间。

3． 温度影响

温度对不同性质物体的影响是不同的，很难做出定量的分析，

只有在检测过程中注意。

（四） 物体之间的辐射传递的影响

上面我们曾经讨论过物体对于给定的入射辐射必然存在着吸收、反射，而当达到热平衡后，其吸收的辐射能必然转化为向外发射的辐射能。因此，当我们在一个变电站中，检测任意一个目标时，所检测出来的温度，必然还存在着附近其它物体的影响。

因此，我们在检测时，要注意检测的方向和时间，使其它物体的影响降到最小。

（五） 大气衰减的影响

大气对物体的辐射有吸收、散射、折射等物理过程，对物体的辐射强度会有衰减作用，我们称之为消光。

大气的消光作用与波长相关，有明显的选择性。红外在大气中有三个波段区间能基本完全透过，我们称之为大气窗口，分为近红外（076 ~ 11um），中红外（3 ~ 5um），远红外（8 ~ 14）。

对于电力设备，其大部分的温度较低，集中在300K ~ 600K(27℃ ~327℃)左右，在这一温度区间内，根据红外基本定律可以推导出，设备发射的红外辐射信号，在远红外8 ~ 14um区间内所占的百分比最大，并且辐射对比度也最大。因此，大部分电力系统的红外检测仪器工作在8 ~ 14um的波长之内。

不 过，请注意，即使工作在大气窗口内，大气对红外辐射还是有消光作用。尤其，水蒸气对红外辐射的影响最大。因此，在检测时，最好在湿度小于85%以下，距离则越近越好。

B:

浅析红外热成像技术

人类的发展可分为三个阶段，第一个阶段是人类通过制造工具，扩展体力活动的能力；第二个阶段通过提高判断能力，寻求更清晰和更广泛的理解与判断事物的标准；而人类近年来致力的增强获得输入信息的能力，扩大感觉范围或增添新的感官，使我们的大脑能接受更多的信息，正是人类发展的第三阶段。在这个阶段中，红外技术的发展已经把人类的感官由五种增加到六种。

在海湾战争中，高科技武器展示了先进技术的广阔平台，成为世界科技发展的风向计，也成为世界各国竞相研究和开发的方向和重点。这些高科技技术也因此成为新的产业和投资热点，创造了亿万的财富和无法预计的社会效益。

在这些新科技中，以卫星定位（GPS）和红外热成像（TIS）两项技术。

卫星定位系统（又称GPS）已经非常广泛地应用于各行各业，成为从军事到民用都有宽广发展前途的行业，其应用的发展速度，远远超过人们的预想，例如：在在广泛使用的汽车防盗定位系统等。

红外热成像技术，也是一个有非常广阔前途的高科技技术，其大量的应用将会引起许多行业变革性的改变。

一、 什么是红外热成像？

光线是大家熟悉的。光线是什么？光线就是可见光，是人眼能够感受的电磁波。可见光的波长为：038—078微米。比038微米短的电磁波和比078微米长的电磁波，人眼都无法感受。比038微米短的电磁波位于可见光光谱紫色以外，称为紫外线，比078微米长的电磁波位于可见光光谱红色以外，称为红外线。红外线，又称红外辐射，是指波长为078~1000微米的电磁波。其中波长为078~20微米的部分称为近红外，波长为20~1000微米的部分称为热红外线。

照相机成像得到照片，电视摄像机成像得到电视图像，都是可见光成像。自然界中，一切物体都可以辐射红外线，因此利用探测仪测定目标的本身和背景之间的红外线差并可以得到不同的红外图像，热红外线形成的图像称为热图。

目标的热图像和目标的可见光图像不同，它不是人眼所能看到的目标可见光图像，而是目标表面温度分布图像，换一句话说，红外热成像使人眼不能直接看到目标的表面温度分布，变成人眼可以看到的代表目标表面温度分布的热图像。

二、 红外热成像的特点是什么？

有位著名的美国红外学者指出：“人类的发展可分为三个阶段。第一个阶段是人类通过制造工具，扩展体力活动的能力，第二阶段通过提高判断能力，寻求更清晰和更广泛的理解与判断事物的标准，而人类近年来致力的增强获得输入信息的能力，扩大感觉范围或增添新的感官，使我们的大脑能接受更多的信息，正是人类发展的第三阶段。在这个阶段中，红外技术的发展已经把人类的感官由五种增加到六种” 。这一席话，我认为恰如其分的道出了红外成像技术在当代的重要性。因为，我们周围的物体只有当它们的温度高达1000℃以上时，才能够发出可见光。相比之下，我们周围所有温度在绝对零度（-273℃）以上的物体，都会不停地发出热红外线。例如，我们可以计算出，一个正常的人所发出的热红外线能量，大约为100瓦。所以，热红外线（或称热辐射）是自然界中存在最为广泛的辐射。热辐射除存在的普遍性之外，还有另外两个重要的特性。

1． 大气、烟云等吸收可见光和近红外线，但是对3~5微米和8~14微米的热红外线却是透明的。因此，这两个波段被称为热红外线的“大气窗口” 。利用这两个窗口，可以使人们在完全无光的夜晚，或是在烟云密布的战场，清晰地观察到前方的情况。正是由于这个特点，热红外成像技术军事上提供了先进的夜视装备并为飞机、舰艇和坦克装上了全天候前视系统。这些系统在海湾战争中发挥了非常重要的作用。

2． 物体的热辐射能量的大小，直接和物体表面的温度相关。热辐射的这个特点使人们可以利用它来对物体进行无接触温度测量和热状态分析，从而为工业生产，节约能源，保护环境等等方面提供了一个重要的检测手段和诊断工具。

三、红外热成像仪器

根据物体能够发射红外线的特点，各国竞相开发出各种红外热成像仪器。

美国德克萨斯仪器公司（TI）在1964年首次研制成功第一代的热红外成像装置，叫红外前视系统(FLIR)，这类装置利用光学元件运动机械，对目标的热辐射进行图像分解扫描，然后应用光电探测器进行光——电转换，最后形成视频图像信号，并在荧屏上显示，红外前视系统至今仍是军用飞机、舰船和坦克上的重要装置。

六十年代中期瑞典AGA公司和瑞典国家电力局，在红外前视装置的基础上，开发了具有温度测量功能的热红外成像装置。这种第二代红外成像装置，通常称为热像仪。

七十年代法国汤姆荪公司研制出，不需致冷的红外热电视产品。

九十年代出现致冷型和非致冷型的焦平面红外热成像产品，这是一种最新一代的红外电视产品，可以进行大规模的工业化生产，把红外热成像的应用提高到一个新的阶段。

七十年代中国有关单位已经开始对红外热成像技术进行研究，到八十年代初，中国在长波红外元件的研制和生产技术上有了一定进展。到了八十年代末和九十年代初，中国已经研制成功了实时红外成像样机，其灵敏度、温度分辨率都达到很高的水平。

进入九十年代，中国在红外成像设备上使用低噪音宽频带前置放大器，微型致冷器等关键技术方面有了发展，并且从实验 走向应用，主要用途用于部队，例如便携式野战热像仪，反坦克飞d、防空雷达以及坦克、军舰火炮等。

中国在红外热成像技术方面，已经投入了大量人力物力，形成了相当规模的研发力量，但是总的来讲，与世界先进水平差距很大，与西方相比，约差10年以上。

目前国外已经开始在部队装备第二代红外热成像仪，并开始了第三代的研发工作，但中国现在才推广第一代红外成像仪。

在国际上，美国、法国、以色列是这方面的先行者，其它国家包括俄罗斯均处下游水平。

近几年来，在党的政策方针指引下，中国的红外成像技术得到突飞猛进的发展，与西方的差距正在逐步缩小，有些设备的先进性也可同西方同步，相信中国和西方的差距会进一步缩小，尤其在新技术的应用方面更可以独树一帜。

红外热成像产品，可以分为致冷型的非致冷型两大类。红外电视产品和非致冷焦平面热成像仪是非致冷型产品，其他为致冷型红外热成像仪。

目前，最先进的红外热成像仪，其温度灵敏的可达005摄氏度。无论白天、黑夜均可用于持红外仪来探测丛林中的敌人，其距离可达百米之遥，作为边防缉私，更可以追踪海上走私的大飞，其距离可达数公里。

通过热像仪不仅可实时对目标进行观测，更可以通过其行踪轨迹 的“热痕迹”进行动态分析，因为一般物体的热发散有一定的时间性，有些物体的热发散需要很大时间。例如部队点燃的炊烟，曾经发动过的车辆等都可以留下“热痕迹” 。

第一代热像仪主要由带有扫描装置的光学仪器和电子放大线路、显示器等部件组成，已经成功装备部队，并在夜间的地面观察、空中侦察、水面保险等作出重要的贡献。

第二代热成像仪主要采用焦平面阵列技术，集成数万个乃至数十万个信号放大器，将芯片置于光学系统的焦平面上，取得目标的全景图像，无需光——机扫描系统，大大提高了灵敏度和热分辨率，可以进一步提高目标的探测距离和识别能力。

第三代热成像仪也正在研发中。

四、红外热像仪在消防中的作用

在大面积的森林中，火灾往往是由不明显的隐火引发的。这是毁灭性火灾的根源，用现有的普通方法，很难发现这种隐性火灾苗头。

然而用飞机巡逻，采用红外热成像仪，则可以快速有效地发现这些隐火，把火灾消灭在最初。

加拿大林业学院早在1975年就开始进行森林防火试验，从飞机上检查尚未起燃地潜在火源，加拿大森林研究中心利用直升飞机采用AGA750便携式热成像仪，在一个火灾季节中发现15次隐火。

谷物粮仓往往会发生自燃现象，这种自燃现象往往时间长、来势猛、损失大。目前一般采用温度计测量其粮仓地温度变化加以防范。采用热像仪可以准确判定这些火灾的地点和范围，做到早知道早预防，早扑灭。采用热像仪方便简单，速度快，扑灭及时。

红外热像仪还可以用来探测电气设备的不良接触，以及过热的机械部件，以免引起严重短路和火灾。

1980年至1983年四年中，我国利用自制的热像仪对华北电力网内的20座发电厂、8座变电站和24条高压线的10000多个插头进行了过热检查，发现不正常发热点500多处，严重过热为100处，由于及时处理，未发生火灾事故。

在国外，美国保险公司的统计数据表明，在所有电气设备隐患中的25%以上是引发火灾的主要原因，都是由于插头接触不良引发的，所以美国国家防火协会的《电气维修手册70B》规定，在任何电气插头按照规定的力距被紧固之后，只要这个力矩值不变化，以后就不应当再进行紧固。所以制造良好，安装正常的电气插头，根本不需要定期紧固，只有发现其功能异常和其过热才要去处理。

对于所有可以直接看见的设备，红外热成像产品都能够确定所有连接点的热隐患。对于那些由于屏蔽而无法直接看到的部分，则可以根据其热量传导到外面的部件上的情况，来发现其热隐患，这种情况对传统的方法来说，除了解体检查和清洁接头外，是没有其它的办法。断路器、导体、母线及其它部件的运行测试，红外热成像产品是无法取代。然而红外热成像产品可以很容易地探测到回路过载或三相负载的不平衡。

美国MAI公司对许多已经进行过一般电气预防性设备做红外热成像产品检查，发现其中不少已接受过维修的设备仍然存在电气故障。例如一个重要电子产品生产厂家，这个公司对其电气设备每两年进行一次停电维修。在这停电运行期间，进行设备清扫，对所有连接点紧固和断路器的跳闸试验。并对高、低压开关装置安装进行测试。在传统维修之后进行的红外热成像产品检查，仍然确定了一些隐患。在不同设备上发现的严重隐患有19个，一般隐患有179个。这些严重隐患是指被测设备的表面温度超过NEMA或UL的最大设计温度。大多数隐患是在电动机控制设备上发现的，另外也在开关装置和动力盘上发现一些隐患。又例如一个联邦政府办公用建筑物内一个主要电动机控制中心发生火灾之后，每六个月对设备进行一次预防性维修。在这次火灾之后进行过两次维修，又进行一次红外热成像产品检查，其结果是：严重隐患预防维修之前为3个，而预防维修之后还是3个。所以红外热成像产品检查的必要性是显而易见的。

此外，使用红外热成像产品代替传统方法的清扫和紧固可以节省大量费用。这种节约有两个原因：首先是红外热成像产品检查进行的十分快，而不像传统的方法那样花费大量人力去进行设备的清扫和紧固。另外红外热成像产品检查在进行时，不要求设备停电，而只是在找出隐患后，在进行修理时才要求短时间停电。并且为修理个别隐患的停电只是局部性的，停电时间很有限，甚至可能安排在计划停电时间内进行修理。下面是几个例子。

1），美国的一个《资产管理公司》推行一个包括所有电动机控制设备、照明、动力盘和开关装置的完整维修项目（不包括断路器跳闸试验）。其收费标准根据工作量而定，一个典型的办公大楼（250,000平方英尺，10层）平均维修费用为6,500美元。同样的大楼进行红外热成像产品检查，只要一天便可以完成对所有电动机控制，配电盘和开关装置的检查（并包括各种机械设备），其红外热成像产品检查服务费大约为600美元到800美元。因此，红外热成像产品的费用仅是传统方法费用的1/10。

2），一个《电子设备制造厂》在签定红外热成像产品检查合同之前，是采用4天停电，由3个组5个电工进行传统维修，工人每天工作为12小时，以便清洁和紧固所有开关装置、电动机控制设备和动力盘中的连接点。这些工作的人工费用为30,000美元。对于同样设备的红外热成像产品检查也进行了4天，并在2个工厂工人协助下完成，其费用只有3,000美元。

3），一个大型《办公/旅馆/售货商业综合楼》每三年进行一次高、低开关装置的传统维修，在维修期间花在清洁和紧固工作上的费用至少有20,000美元。而对同样设备进行红外热成像产品检查则只用12小时，花费仅2,000美元，发现了12隐患，其中两个为能引发火灾的严重隐患。

4），通过红外热成像产品检查和分析，一家《美国小型工厂》每年将耗费由160个减少到40个工时。如按25美元/小时的费用（包括加班）计算每年节省120小时，也就是可以节省3000美元。

根据美国的上述经验，用红外热成像产品检查代替传统维修中的定期清扫和紧固工作，可以节约费用50%—90%，并可有效防止火灾的发生。例如在1985年7～8月期间，华盛顿邮报根据几乎每天都发生的许多电气设备停电事故，在头版上描述了这些事故造成的火灾、人身伤亡、财产破坏和在生产、税收方面的损失。例如其中当地一家旅馆的一次设备停电事故，就造成了六百五十万美元的损失。为了避免上述停电事故，许多商业和工业组织常常花费很多钱执行预防性维修工作。不幸的是这些工作不但经常发现不了存在的隐患，而且还可能造成新的电气隐患。所以电气设备的红外热成像产品检查，在很多方面可以代替传统的预防性维修工作。

美国《设备运行和生产控制技术》第375号公报指出：无论是新的或者旧的建筑物，都能从红外热成像产品检查中受益。美国有近50个公司提供红外热成像产品检查服务，为客户的所有电气设备、配电系统，包括高压接触器、熔断器盘、主电源断路器盘、接触器、以及所有的配电线、电动机、变压器等等，作红外热成像检查，以保证客户的所有运行的电气设备不存在潜伏性的热隐患，有效的防止火灾的发生。美国保险公司的统计数据也已经表明，对所有电气设备进行红外热成像产品检查，可使不安全因素大大降

你说的其实就是导d的制导方式，这就多种多样了，

无线电近炸引信则可以在发射后开始启动工作，通过发射无线电波，连续测量本身与目标间的距离。当距离在逐渐缩短时（也就是d头正飞近目标时），引信不起爆。如果d头最终击中了目标，则由另外的碰炸引信来起爆d头，无线电近炸引信不再起作用。

一旦d头最终没有直接命中，而是与目标擦身而过，无线电近炸引信就开始发挥作用了。当d头刚刚飞过与目标最接近点的一刹那，无线电波测量到的距离从逐渐缩短变成逐渐拉大的一瞬间，无线电近炸引信就会引爆d头，这样产生的d片和冲击波也可以对目标造成一定波及杀伤。这就大大提高了高射炮的综合射击效果。

导d在截获目标并满足其它发射条件后被发射，脱离载机，火箭发动机工作一定时间便停止，导d进入惯性飞行段。在飞行过程中，制导系统不断测量、计算目标与导d的相对位置，由偏差形成控制信号，使舵机工作， *** 纵舵面偏转，控制导d飞向目标。当导d接近目标符合引信工作条件时，引信引爆战斗部，毁伤目标。导d的制导方式不同，控制信号的形成方式也有所不同。红外寻的制导是把探测到的目标热辐射变换成电信号，经放大，选频与基准相位信号比较，得到误差信号，形成控制指令。雷达寻的制导是导d上的雷达接收目标回波信号，进行计算判断，形成控制信号。这种制导根据雷达发射机的所在位置不同分为主动、半主动两种。主动式的雷达发射机装在导d上，半主动式的雷达发射机装在载机上。复合制导有两种以上的制导装置，d道初始段一般采用程序控制或惯性制导等，中段为半主动雷达制导，末段为主动雷达制导。

[AIM-120中距空空导d]

AIM-120中距空空导d

空空导d可以用很多方法分类，根据作战任务可以分为拦射型和格斗型两种。根据射程可以分近距、中距和远距三种。根据制导体制可以分为主动、半主动、被动和复合制导等多种。根据导d对目标的探测波段可以分为红外型、雷达型和双模、多模型空空导d。空中导d在结构上一般由导引头、飞行控制舱、引信、战斗部、发动机和舵面翼面组成，在导d功能上空空导d一般由制导、引战、推进分系统以及发射控制分系统构成导d系统，武器装备空中导d系统还包括地面保障和支援设备。因此，广义地说，空空导d包括导d发射控制装置和地面设备。

空空导d按攻击方式分为格斗导d和拦射导d；按制导方式分为激光、红外、主动雷达、半主动雷达、被动雷达（反辐射）和复合制导等；按射程分为近距、中距和远距3种。

格斗导d是以攻击目视距离内的目标为主的导d，又称近距格斗导d，多采用红外寻的制导，发射后可以不管。导引头的跟踪范围和跟踪角速度大，能实施离轴发射，最小发射距离为300～500米。横向过载30～60g，机动能力强，能对目标实施全向攻击。迎头攻击时，最大发射距离可达18～25千米。

拦射导d有中距、远距拦射导d之分。中距拦射导d的最大发射距离从25千米到 100千米不等，多采用半主动雷达寻的制导。远距拦射导d采用复合制导，可由载机在距目标100千米以外连续发射数枚，攻击不同方向的数个目标。拦射导d与载机上的脉冲多普勒雷达火控系统相配合，具有下视、下射能力，能攻击超低空飞行的飞机和巡航导d，有的兼有近距格斗能力，可用于全高度、全方向、全天候作战。

d道导d多采用惯性制导和星光制导，需要预先设定目标，飞行路线基本固定；巡航导d多采用地形匹配制导方式，根据地面景物参照寻找目标，所以以上两类导d多用来攻击固定目标；空地或对舰导d多采用雷达制导，也有采用雷达红外复合制导，通过雷达回波或红外特征寻找目标，反坦克导d则采用激光制导和电视制导的多些，利用目标激光反射或导d头上的摄影头进行遥控攻击目标，中距离空空导d一般采用激光和雷达制导，如AIM120，而响尾蛇这样的近距离格斗导d基本都用红外制导，最后就是反辐射导d了，它需要事先输入目标雷达的频率，然后沿着目标所发出的雷达波攻击目标，先进的型号还能进行跳频跟踪。

随着绿色低碳战略的不断推进,提升能源利用效率和能源转换效率已经成为各行各业的共识,如何利用现代化新技术建成可循环的高效、高可靠性的能源网络,无疑是当前各国重点关注的问题。

值此背景下,以碳化硅(SiC)、氮化镓(GaN)为代表的第三代半导体成为市场聚焦的新赛道。根据Yole预测数据, 2025年全球以半绝缘型衬底制备的GaN器件市场规模将达到20亿美元,2019-2025年复合年均增长率高达12%! 其中,军工和通信基站设备是GaN器件主要的应用市场,2025年市场规模分别为111亿美元和731亿美元;

全球以导电型碳化硅衬底制备的SiC器件市场规模到2025年将达到2562亿美元,2019- 2025年复合年均增长率高达30%! 其中,新能源汽车和光伏及储能是SiC器件主要的应用市场, 2025年市场规模分别为1553亿美元和314亿美元。

本文中,我们将针对第三代半导体产业多个方面的话题,与国内外该领域知名半导体厂商进行探讨解析。

20世纪50年代以来,以硅(Si)、锗(Ge)为代的第一代半导体材料的出现,取代了笨重的电子管,让以集成电路为核心的微电子工业的发展和整个IT产业的飞跃。人们最常用的CPU、GPU等产品,都离不开第一代半导体材料的功劳。可以说是由第一代半导体材料奠定了微电子产业的基础。

然而由于硅材料的带隙较窄、电子迁移率和击穿电场较低等原因,硅材料在光电子领域和高频高功率器件方面的应用受到诸多限制。因此,以砷化镓(GaAs)为代表的第二代半导体材料开始崭露头角,使半导体材料的应用进入光电子领域,尤其是在红外激光器和高亮度的红光二极管方面。与此同时,4G通信设备因为市场需求增量暴涨,也意味着第二代半导体材料为信息产业打下了坚实基础。

在第二代半导体材料的基础上,人们希望半导体元器件具备耐高压、耐高温、大功率、抗辐射、导电性能更强、工作速度更快、工作损耗更低特性,第三代半导体材料也正是基于这些特性而诞生。

笔者注意到,对于第三代半导体产业各家半导体大厂的看法也重点集中在 “高效”、“降耗”、“突破极限” 等核心关键词上。

安森美中国汽车OEM技术负责人吴桐博士 告诉笔者: “第三代半导体优异的材料特性可以突破硅基器件的应用极限,同时带来更好的性能,这也是未来功率半导体最主流的方向。” 他表示随着第三代半导体技术的普及,传统成熟的行业设计都会有突破点和优化的空间。

英飞凌科技电源与传感系统事业部大中华区应用市场总监程文涛 则从能源角度谈到,到2025年,全球可再生能源发电量有望超过燃煤发电量,将推动第三代半导体器件的用量迅速增长。 在用电端,由于数据中心、5G通信等场景用电量巨大,节电降耗的重要性凸显,也将成为率先采用第三代半导体器件做大功率转换的应用领域。

第三代半导体材料区别于前两代半导体材料最大的区别就在于带隙的不同。 第一代半导体材料属于间接带隙,窄带隙;第二代半导体材料属于直接带隙,同样也是窄带隙;二第三代半导体材料则是全组分直接带隙,宽禁带。

和前两代半导体材料相比,更宽的禁带宽度允许材料在更高的温度、更强的电压与更快的开关频率下运行。

随着碳化硅、氮化镓等具有宽禁带特性(Eg>23eV)的新兴半导体材料相继出现,世界各国陆续布局、产业化进程快速崛起。具体来看:

与硅相比, 碳化硅拥有更为优越的电气特性 : 

1耐高压 :击穿电场强度大,是硅的10倍,用碳化硅制备器件可以极大地 提高耐压容量、工作频率和电流密度,并大大降低器件的导通损耗;

2耐高温 :半导体器件在较高的温度下,会产生载流子的本征激发现象,造成器件失效。禁带宽度越大,器件的极限工作温度越高。碳化硅的禁带接近硅的3倍,可以保证碳化硅器件在高温条件下工作的可靠性。硅器件的极限工作温度一般不能超过300℃,而碳化硅器件的极限工作温度可以达到600℃以上。同时,碳化硅的热导率比硅更高,高热导率有助于碳化硅器件的散热,在同样的输出功率下保持更低的温度,碳化硅器件也因此对散热的设计要求更低,有助于实现设备的小型化;

3高频性能 :碳化硅的饱和电子漂移速率是硅的2倍,这决定了碳化硅器件可以实现更高的工作频率和更高的功率密度。基于这些优良的特性,碳化硅衬底的使用极限性能优于硅衬底,可以满足高温、高压、高频、大功率等条件下的应用需求,已应用于射频器件及功率器件。

氮化镓则具有宽禁带、高电子漂移速度、高热导率、耐高电压、耐高温、抗腐蚀、耐辐照等突出优点。 尤其是在光电子器件领域,氮化镓器件作为LED照明光源已广泛应用,还可制备成氮化镓基激光器;在微波射频器件方面,氮化镓器件可用于有源相控阵雷达、无线电通信、基站、卫星等军事 或者民用领域;氮化镓也可用于功率器件,其比传统器件具有更低的电源损耗。

半导体行业有个说法: “一代材料,一代技术,一代产业” ,在第三代半导体产业规模化出现之前,也还存在着不少亟待解决的技术难题。

第三代半导体全产业链十分复杂,包括衬底→外延→设计→制造→封装。 其中,衬底是所有半导体芯片的底层材料,起到物理支撑、导热、导电等作用;外延是在衬底材料上生长出新的半导体晶层,这些外延层是制造半导体芯片的重要原料,影响器件的基本性能;设计包括器件设计和集成电路设计,其中器件设计包括半导体器件的结构、材料,与外延相关性很大;制造需要通过光刻、薄膜沉积、刻蚀等复杂工艺流程在外延片上制作出设计好的器件结构和电路;封装是指将制造好的晶圆切割成裸芯片。

前两个环节衬底和外延生长正是第三代半导体生产工艺及其难点所在。我们重点挑选碳化硅、氮化镓两种典型的第三代半导体材料来看,它们的生产制备到底还面临哪些问题。

从碳化硅来看,还需要“降低衬底生长缺陷,以及提高工艺效率” 。首先碳化硅单晶制备目前最常用的是物理气相输运法(PVT)或籽晶的升华法,而碳化硅单晶在形成最终的短圆柱状之前,还需要通过机械加工整形、切片、研磨、抛光等化学机械抛光和清洗等工艺才能成为衬底材料。

这一机械、化学制造过程存在着加工困难、制造效率低、制造成本高等问题。此外,如果再加上考虑单晶加工的效率和成本问题,那还能够保障晶片具备良好的几何形貌,如总厚度变化、翘曲度、变形,而且晶片表面质量(粗糙度、划伤等)是否过关等,这都是碳化硅衬底制备中的巨大挑战。

此外,碳化硅材料是目前仅次于金刚石硬度的材料,材料的机械加工主要以金刚石磨料为基础切割线、切割刀具、磨削砂轮等工具。这些工具的制备难度大,使用寿命短,加工成本高,为了延长工具寿命、提高加工质量,往往会采用微量或极低速进给量,这就牺牲了碳化硅材料制备的整体生产效率。

对于氮化镓来说,则更看重“衬底与外延材料需匹配”的难题 。由于氮化镓在高温生长时“氮”的离解压很高,很难得到大尺寸的氮化镓单晶材料,当前大多数商业器件是基于异质外延的,比如蓝宝石、AlN、SiC和Si材料衬底来替代氮化镓器件的衬底。

但问题是这些异质衬底材料和氮化镓之间的晶格失配和热失配非常大,晶格常数差异会导致氮化镓衬底和外延层界面处的高密度位错缺陷,严重的话还会导致位错穿透影响外延层的晶体质量。这也就是为什么氮化镓更看重衬底与外延材料需匹配的难点。

在落地到利用第三代半导体材料去解决具体问题时,程文涛告诉OFweek维科网·电子工程, 英飞凌的碳化硅器件所采用的沟槽式结构解决了大多数功率开关器件的可靠性问题。

比如现在大多数功率开关器件产品采用的是平面结构,难以在开关的效率上和长期可靠性上得到平衡。采用平面结构,如果要让器件的效率提高,给它加点电,就能导通得非常彻底,那么它的门级就需要做得非常薄,这个很薄的门级结构,在长期运行的时候,或者在大批量运用的时候,就容易产生可靠性的问题。

如果要把它的门级做的相对比较厚,就没办法充分利用沟道的导通性能。而采用沟槽式的做法就能够很好地解决这两个问题。

吴桐博士则从产业化的角度提出, 第三代半导体技术的难点在于有关设计技术和量产能力的协调,以及对长期可靠性的保障。尤其是量产的良率,更需要持续性的优化,降低成本,提升可靠性。

观察当前半导体市场可以发现,占据市场九成以上的份额的主流产品依然是硅基芯片。

但近些年来,“摩尔定律面临失效危机”的声音不绝于耳,随着芯片设计越来越先进,芯片制造工艺不断接近物理极限和工程极限,芯片性能提升也逐步放缓,且成本不断上升。

业界也因此不断发出质疑,未来芯片的发展极限到底在哪,一旦硅基芯片达到极限点,又该从哪个方向下手寻求芯片效能的提升呢笔者通过采访发现,国内外厂商在面对这一问题时,虽然都表达出第三代半导体产业未来值得期待,但也齐齐提到在这背后还需要重点解决的成本问题。

“目前硅基半导体从架构上、从可靠性、从性能的提升等方面,基本上已经接近了物理极限。第三代半导体将接棒硅基半导体,持续降低导通损耗,在能源转换的领域作出贡献,” 程文涛也为笔者描述了当前市场上的一种现象:可能会存在一些定价接近硅基半导体的第三代半导体器件,但并不代表它的成本就接近硅基半导体。因为那是一种商业行为,就是通过低定价来催生这个市场。

以目前的工艺来讲,第三代半导体的成本还是远高于硅基半导体 ,程文涛表示:“至少在可见的将来,第三代半导体不会完全取代第一代半导体。因为从性价比的角度来说,在非常宽的应用范围中,硅基半导体目前依然是不二之选。第三代半导体目前在商业化上的瓶颈就是成本很高,虽然在迅速下降,但依然远高于硅基半导体。”

作为中国碳化硅功率器件产业化的倡导者之一,泰科天润同样也表示对第三代半导体产业发展的看好。

虽然碳化硅单价目前比硅高不少,但从系统整体的角度来看,可以节约电感电容以及散热片。如果是大功率电源系统整体角度看成本未必更高,同时还能更好地提升效率。 这也是为什么现阶段虽然单器件碳化硅比硅贵,依然不少领域客户已经批量使用了。

从器件的角度来看,碳化硅从四寸过度到六寸,未来往八寸甚至十二寸发展,碳化硅器件的成本也将大幅度下降。据泰科天润介绍,公司新的碳化硅六寸线于去年就已经实现批量出货,为客户提供更高性价比的产品,有些产品实现20-30%的降价幅度。除此之外,泰科天润耗时1年多成功开发了碳化硅减薄工艺,在Vf水平不变的情况下,可以缩小芯片面积,进一步为客户提供性价比更高的产品。

泰科天润还告诉笔者:“这两年随着国外友商的缺货或涨价,比如一些高压硅器件,这些领域已经出现碳化硅取代硅的现象。随着碳化硅晶圆6寸产线生产技术的成熟,8寸晶圆的发展,碳化硅器件有望与硅基器件达到相同的价格水平。”

吴桐博士认为, 目前来看在不同的细分市场,第三代半导体跟硅基器件是一个很好的互补,也是价钱vs性能的一个平衡。随着第三代半导体的成熟以及成本的降低,最终会慢慢取代硅基产品成为主流方案。

那么对于企业而言,该如何发挥第三代半导体的综合优势呢吴桐博士表示,于安森美而言,首先是要垂直整合,保证稳定的供应链,可长期规划的产能布局以及达到客观的投资回报率;其次是在技术研发上继续发力,比如Rsp等参数,相比行业水准,实现用更小的半导体面积实现相同功能,这样单个器件成本得以优化;第三是持续地提升FE/BE良率,等效的降低成本;第四是与行业大客户共同开发定义新产品,保证竞争力以及稳定的供需关系;最后也是重要的一点,要帮助行业共同成长,蛋糕做大,产能做强,才能使得单价有进一步下降的空间。

第三代半导体产业究竟掀起了多大的风口根据《2020“新基建”风口下第三代半导体应用发展与投资价值白皮书》内容:2019年我国第三代半导体市场规模为9415亿元,预计2019-2022年将保持85%以上平均增长速度,到2022年市场规模将达到62342亿元。

其中,第三代半导体衬底市场规模从786亿元增长至1521亿元,年复合增速为2461%,半导体器件市场规模从8629亿元增长至60821亿元,年复合增速为9173%。

得益于第三代半导体材料的优良特性,它在 光电子、电力电子、通讯射频 等领域尤为适用。具体来看:

光电子器件 包括发光二极管、激光器、探测器、光子集成电路等,多用于5G通信领域,场景包括半导体照明、智能照明、光纤通信、光无线通信、激光显示、高密度存储、光复印打印、紫外预警等;

电力电子器件 包括碳化硅器件、氮化镓器件,多用于新能源领域,场景包括消费电子、新能源汽车、工业、UPS、光伏逆变器等;

微波射频器件 包括HEMT(高电子迁移率晶体管)、MMIC(单片微波集成电路)等,同样也是用在5G通信领域,不过场景则更加高端,包括通讯基站及终端、卫星通讯、军用雷达等。

现阶段,欧美日韩等国第三代半导体企业已形成规模化优势,占据全球市场绝大多数市场份额。我国高度重视第三代半导体发展,在研发、产业化方面出台了一系列支持政策。国家科技部、工信部等先后开展了“战略性第三代半导体材料项目部署”等十余个专项,大力支持第三代半导体技术和产业发展。

早在2014年,工信部发布的《国家集成电路产业发展推进纲要》提出设立国家产业投资基金,重点支持集成电路等产业发展,促进工业转型升级,同时鼓励社会各类风险投资和股权投资基金进入集成电路领域;在去年全国人大发布《中华人民共和国国民经济和社会发展第十四个五年规划和2035年远景目标纲要》中,进一步强调培育先进制造业集群,推动集成电路、航空航天等产业创新发展。瞄准人工智能、量子信息、集成电路等前沿领域,实施一批具有前瞻性、战略性的国家重大科技项目。

具体来看当前主要应用领域的发展情况:

1新能源汽车

新能源汽车行业是未来市场空间巨大的新兴市场,全球范围内新能源车的普及趋势明朗。随着电动汽车的发展,对功率半导体器件需求量日益增加,成为功率半导体器件新的经济增长点。得益于碳化硅功率器件的高可靠性及高效率特性,在车载级的电机驱动器、OBC及DC/DC部分,碳化硅器件的使用已经比较普遍。对于非车载充电桩产品, 由于成本的原因,目前使用比例还相对较低,但部分厂商已开始利用碳化硅器件的优势,通过降低冷却等系统的整体成本找到了市场。

2光伏

光伏逆变器曾普遍采用硅器件,经过40多年的发展,转换效率和功率密度等已接近理论极限。碳化硅器件具有低损耗、高开关频率、高适用性、降低系统散热要求等优点,将在光伏新能源领域得到广泛应用。例如,在住宅和商业设施光伏系统中的组串逆变器里,碳化硅器件在系统级层面带来成本和效能的好处。

3轨道交通

未来轨道交通对电力电子装置,比如牵引变流器、电力电子电压器等提出了更高的要求。采用碳化硅功率器件可以大幅度提高这些装置的功率密度和工作效率,有助于明显减轻轨道交通的载重系统。目前,受限于碳化硅功率器件的电流容量,碳化硅混合模块将首先开始替代部分硅IGBT模块。未来随着碳化硅器件容量的提升,全碳化硅模块将在轨道交通领域发挥更大的作用。

4智能电网

目前碳化硅器件已经在中低压配电网开始了应用。未来更高电压、更大容量、更低损耗的柔性输变电将对万伏级以上的碳化硅功率器件具有重大需求。碳化硅功率器件在智能电网的主要应用包括高压直流输电换流阀、柔性直流输电换流阀、灵活交流输电装置、高压直流断路器、电力电子变压器等装置中。

第三代半导体自从在2021年被列入十四五规划后,相关概念持续升温,迅速成为超级风口,投资热度高居不下。

时常会听到业内说法称,第三代半导体国内外都是同一起跑线出发,目前大家差距相对不大,整个产业发展仍处于爆发前的“抢跑”阶段,对国内而言第三代半导体材料更是有望成为半导体产业的“突围先锋”,但事实真的是这样吗

从起步时间来看,欧日美厂商率先积累专利布局,比如 英飞凌一直走在碳化硅技术的最前沿,从30年前(1992年)开始包含碳化硅二极管在内的功率半导体的研发,在2001年发布了世界上第一款商业化碳化硅功率二极管 ,此后至今英飞凌不断推出了各种性能优异的碳化硅功率器件。除了产品本身,英飞凌在2018年收购了Siltectra,致力于通过冷切割技术优化工艺流程,大幅提高对碳化硅原材料的利用率,有效降低碳化硅的成本。

安森美也是第三代半导体产业布局中的佼佼者,据笔者了解, 安森美通过收购上游碳化硅供应企业GTAT实现了产业链的垂直整合,确保产能和质量的稳定。同时借助安森美多年的技术积累以及几年前收购Fairchild半导体基因带来的技术补充,安森美的碳化硅技术已经进入第三代,综合性能在业界处于领先地位 。目前已成为世界上少数提供从衬底到模块的端到端碳化硅方案供应商,包括碳化硅球生长、衬底、外延、器件制造、同类最佳的集成模块和分立封装方案。

具体到技术上, 北京大学教授、宽禁带半导体研究中心主任沈波 也曾提出,国内第三代半导体和国际上差距比较大,其中很重要的领域之一是碳化硅功率电子芯片。这一块国际上已经完成了多次迭代,虽然8英寸技术还没投入量产,但是6英寸已经是主流技术,二极管已经发展到了第五代,三极管也发展到了第三代,IGBT也已进入产业导入前期。

另外车规级的碳化硅MOSFET模块在意法半导体率先通过以后,包括罗姆、英飞凌、科锐等国际巨头也已通过认证,国际上车规级的碳化硅芯片正逐渐走向规模化生产和应用。反观国内,目前真正量产的主要还是碳化硅二极管,工业级MOSFET模块估计到明年才能实现规模量产,车规级碳化硅模块要等待更长时间才能量产。

泰科天润也直言,国内该领域仍处于后发追赶阶段:器件方面,从二极管的角度, 国产碳化硅二极管基本上水平和国外差距不大,但是碳化硅MOSFET国内外差距还是有至少1-2代的差距 ;可靠性方面,国外碳化硅产品市场应用推广较早,积累了更加丰富的应用经验,对产品可靠性的认知,定义以及关联解决可靠性的方式都走得更前一些,国内厂家也在推广市场的过程中逐步积累相关经验;产业链方面,国外厂家针对碳化硅的材料优势,相关匹配的产业链都做了对应的优化设计,使之能更加契合的体现碳化硅的材料优势。

OFweek维科网·电子工获悉,泰科天润在湖南新建的碳化硅6寸晶圆产线,第一期60000片/六寸片/年。此产线已经于去年实现批量出货,2022年始至4月底已经接到上亿元销售订单。 作为国内最早从事碳化硅芯片生产研发的公司,泰科天润积累了10余年的生产经验,针对特定领域可以结合自身的研发,生产和工艺一体化,快速为客户开发痛点新品 ,例如公司全球首创的史上最小650V1A SOD123,专门针对解决自举驱动电路已经替换高压小电流Si FRD解决反向恢复的痛点问题而设计。

虽然说IDM方面,我国在碳化硅器件设计方面有所欠缺,少有厂商涉及于此,但后发追赶者也不在少数。

就拿碳化硅产业来看,单晶衬底方面国内已经开发出了6英寸导电性碳化硅衬底和高纯半绝缘碳化硅衬底。 山东天岳、天科合达、河北同光、中科节能 均已完成6英寸衬底的研发,中电科装备研制出6英寸半绝缘衬底。

此外,在模块、器件制造环节我国也涌现了大批优秀的企业,包括 三安集成、海威华芯、泰科天润、中车时代、世纪金光、芯光润泽、深圳基本、国扬电子、士兰微、扬杰科技、瞻芯电子、天津中环、江苏华功、大连芯冠、聚力成半导体 等等。

OFweek维科网·电子工程认为,随着我国对新型基础建设的布局展开和“双碳”目标的提出,碳化硅和氮化稼等第三代半导体的作用也愈发凸显。

上有国家支持政策,下有新能源汽车、5G通信等旺盛市场需求, 我国第三代半导体产业也开始由“导入期”向“成长期”过渡,初步形成从材料、器件到应用的全产业链。但美中不足在于整体技术水平还落后世界顶尖水平好几年,因此在材料、晶圆、封装及应用等环节的核心关键技术和可靠性、一致性等工程化应用问题上还需进一步完善优化。

当前,全球正处于新一轮科技和产业革命的关键期,第三代半导体产业作为新一代电子信息技术中的重点组成部分,为能源革命带来了深刻的改变。

在此背景下,OFweek维科网·电子工程作为深耕电子产业领域的资深媒体,对全球电子产业高度关注,紧跟产业发展步伐。为了更好地促进电子工程师之间技术交流,推动国内电子行业技术升级,我们继续联袂数十家电子行业企业技术专家,推出面向电子工程师技术人员的专场在线会议  「OFweek 2022 (第二期)工程师系列在线大会」  。

本期在线会议将于6月22日在OFweek官方直播平台举办,将邀请国内外知名电子企业技术专家,聚焦半导体领域展开技术交流,为各位观众带来技术讲解、案例分享和方案展示。

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