发布时间:2023-04-03 09:51:01
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关键词:LVDS数据传输PCB阻抗匹配
在被称为信息时代的今天,为适应信息化的高速发展,高速处理器、多媒体、虚拟现实以及网络技术对信号的带宽要求越来越大,多信道应用日益普及,所需传送的数据量越来越大,速度越来越快。目前存在的点对点物理层接口如RS-422、RS-485、SCSI以及其它数据传输标准,由于其在速度、噪声/EMI、功耗、成本等方面所固有的限制越来越难以胜任此任务。在转达领域,随着技术的发展,新体制雷达的出现和普及,如DBF体制雷达、相控阵雷达等,所需处理的信号带宽和信号通道数大幅度增加,同样面临着大数据量的传输问题。因此采用新的技术解决I/O接口总是成为必然趋势,LVDS这种高速低功耗接口标准为解决这一瓶颈问题提供了可能。目前LVDS技术在通信领域的应用日益普及,本文结合雷达中的数据传输特点介绍LVDS技术,分析LVDS技术在雷达中的应用前景。
1LVDS技术介绍
LVDS(LOWVOLTAGEDIFFERENTIALSIGNALING)是一种小振幅差分信号技术,使用非常低的幅度信号(约350mV)通过一对差分PCB走线或平衡电缆传输数据。它允许单个信道传输速率达到每秒数百兆比特,其特有的低振幅及恒流源模式驱动只产生极低的噪声,消耗非常小的功率。同时,LVDS也是对高速/低功耗数据传输的一个多任务接口标准,在ANSI/TIA/EIA-644-1995标准中被标准化。
1.1LVDS工作原理
图1为LVDS的原理简图,其驱动器由一个恒流源(通常为3.5mA)驱动一对差分信号线组成。在接收端有一个高的直流输入阻抗(几乎不会消耗电流),所以几乎全部的驱动电流将流经100Ω的终端电阻在接收器输入端产生约350mV的电压。当驱动状态反转时,流经电阻的电流方向改变,于是在接收端产生一个有效的"0"或"1"逻辑状态。
1.2LVDS技术的特点
LVDS技术之所以能够解决目前物理层接口的瓶颈,正是由于其在速度、噪声/EMI、功耗、成本等方面的优点。
1.2.1高速传输能力
LVDS技术的恒流源模式低摆幅输出意味着LVDS能高速驱动,例如:对于点到点的连接,传输速率可达800Mbps;对于多点互连FR4背板,十块卡作为负载插入总线,传输速率可达400Mbps。
1.2.2低噪声/低电磁干扰
LVDS信号是低摆幅的差分信号。众所周知,差分数据传输方式比单线数据传输对共模输入噪声有更强的抵抗能力,在两条差分信号线上电流以方向及电压振幅相反,噪声以共模方式同时耦合到两条线上。而接收端只关心两信号的差值,于是噪声被抵消。由于两条信号线周围的电磁场也相互抵消,故比单线信号传输电磁辐射小得多。而且,恒流源驱动模式不易产生振铃和切换尖锋信号,进一步降低了噪声。
1.2.3低功耗
(1)LVDS器件是用CMOS工艺实现的,这就提供了低的静态功耗;
(2)负载(100Ω终端电阻)的功耗仅为1.2mW;
(3)恒流源模式驱动设计降低系统功耗,并极大地降低了Icc的频率成分对功耗的影响。与其相比,TTL/CMOS收发器的动态功耗相对频率呈指数上升。
1.2.4节省成本
(1)经济的COMS工艺实现技术;
(2)低成本实现高性能,对电缆、连接器和PCB材料无荷刻要求;
(3)低能耗;
(4)TTL/CMOS信号能被串行或混合到单个LVDS通道,减少板面、层数、接插件和电缆。
另外,由于是低摆幅差分信号技术,其驱动和接收不依赖于供电电压,如5V;因此,LVDS能比较容易应用于低电压系统中,如3.3V甚至2.5V,保持同样的信号电平和性能。LVDS也易于匹配终端。无论其传输介质是电缆还是PCB走线,都必须与终端匹配,以减少不希望的电磁辐射,提供最佳的信号质量。通常一个尽可能靠近接收输入端的100Ω终端电阻跨在差分线上即可提供良好的匹配。目前LVDS技术在传输距离上其局限性,一般应用在20m以上。
2LVDS的典型结构和常用产品
目前LVDS产品主要有美国国家半导体公司全系列的LVDS产品和德州仪器半导体司的LVDS产品系列。美国国家半导体公司这方面更具优势,其产品主要有四种典型结构,是目前数据传输和交换常用的四种方式。
2.1典型结构
(1)点到点结构。基本的发展和接收结构,用于两点间固定方向信号传输;
(2)点到多点结构。广播式总线结构连接多个接收端到一个发送端,常用于数据分配;
(3)多点到多点结构。多点互连总线使点到点之间互连降到最少,同时提供双向,半双工通讯能力,在同一时间,只能有一个发送器工作;
(4)矩阵开关结构。通常应用于需要非常高的信号交换通路的系统中,实现全双工通信。
2.2常用产品
对应点到点或点到多点结构,有LVDS线路驱动/接收器和LVDS串行/解串器(Channellink)系列产品。对于多通道、宽带、大动态的数据传输,LVDS串行/解串器将是很好的解决方案。雷达系统中,分系统之间的数据传输,分系统内通过背板的数据传输应用LVDS串行/解串器将大大减少电缆、接插件以及PCB背板的复杂度。这种产品在雷达系统中有很好的应用前景。
(2)对应点对多点或多点到多点结构的应用,BusLVDS技术能最好地适应这些应用。BusLVDSjLVDS线路驱动/接收器系列的扩展,为多点应用场合而设计,这时总线两端都终接电阻。BusLVDS驱动器提供约10mA的输出电流,因而能被用于重负载的背板上,那里的等效阻抗低于100Ω,这里驱动器会有30~50Ω范围的负载。在一些大的数据通信系统中,要构造大的高速背板,LVDS技术是最理想的解决方案。
3LVDS的应用
了解LVDS技术的特性后,下面的问题就是如何在设计中应用好LVDS产品充分发挥其技术优点,优化系统设计。这里结合华东电子所某型号雷达系统中LVDS技术的应用来阐述用LVDS做设计的一些原则和技巧。
由于在系统中有几十路接收通道和数字中频接收机,数据线近500路。如应用传统的TTL/CMOS信号用双绞线并行传输,则需近千根导线,势必造成系统和背板都很复杂,其噪声/EMI性能的保证令设计者头痛,功耗也将很大。于是笔者在系统设计中应用了LVDS串行/解串器技术(Channellink产品),将数据线压缩到几十对差分线,完成了数据传输,并在多种型号雷达中成功应用。在选定了产品后,用好LVDS技术关键就在于PCB板的设计。PCB布线总的原则是:阻抗匹配是非常重要的,差分阻抗的不匹配会产生反射,会减弱信号并增加共模噪声,线路上的共模噪声将得不到差分线路磁场抵消的好处而产生电磁辐射。所以要尽量在信号离开IC后控制差分阻抗的走向,尽力保持尾端<12mm。
3.1PCB板差分布线的设计
侧耦合的微带线、侧耦合的带状线、宽边的带状线都可作为很好的差分线。根据实际情况,应用中选择了侧耦合的微带线,示意如图2。
布线中注意了以下几点:
(1)应用微波传输线理论设计差分阻抗Zdiff或利用以下方程设计:
其中Z0为微带线的特性阻抗;
(2)所布的差分线对一离开IC就尽早尽可能靠近在一起走线,布线越近磁场的抵消就越好,有助于消除反射并保证噪声以共模方式耦合。也即图2中的S越小越好。
(3)对于差分布线不要依赖于自动布线功能,要匹配一对差分线的长度,确保各组差分线间的间隔;并使线上过孔最少;
(4)避免90°转弯(以防造成阻抗不连续),用弧线或45°斜线代替。
3.2PCB板的设计
(1)至少用4层PCB板,将LVDS信号、地、电源、TTL信号分层布局。在实现设计中采用了8层板以尽量满足要求;
(2)将陡的CMOS/TTL信号与LVDS信号隔离,最好能布在不同层上,并用电源和地层隔开;
(3)保持发送器和接收器尽可能靠近接插件,连线长度愈短愈好(<1.5英寸),以保证板上噪声不会被带到差分线上,而且避免电路板及电缆线间的交叉EMI干扰;
(4)旁路每个LVDS器件,分布式散装电容或表贴电容放在尽量靠近电源和地线引脚处;
(5)电源和地线应用宽的布线(低阻抗),并保持地线PCB回路短而宽;
(6)终端负载用100Ω(误差<2%)表贴电阻靠近接收器输入端来匹配传输线的差分阻抗,终端电阻到接收器输入端的距离应小于7mm;
(7)将所有空闲引脚开路(悬空)。
3.3电缆和接插件的选择
应用中选择了双绞线平衡电缆,并在外层加屏蔽;接插件选择标准连接器,在连接器上差分信号通常连接在一行中靠近的两个连接脚上,示意如图3所示。
总之,应用LVDS技术在系统设计之前,应优先考虑以下几点:
(1)必须优先考虑电源和地在系统中的分布;
(2)考虑传输线的结构及其布局布线;
1.1光纤传输技术特征
由于光纤线路本身传输损耗偏低,可以实现长远距离的干线传输,确保电视信号的基本技术指标;光纤频带宽,也有利于有线电视多路信号能够均衡地传输到每一个光节点上;光纤本身的传输距离长,并且具备一定的抗干扰能力,并且其传输还不仅仅局限于有线电视信号,可以拓展成一个开放的平台来开展综合化业务传输。
1.2HFC网络技术特征
有线电视光纤传输在开展综合业务传输时,提供了一个广阔的开放性平台,这是宽带综合业务网当中一个关键的组成部分。在国内,各个广电部门都在积极地开展传输网络的升级与改造工程,将原本以同轴电缆作为主体的树型结构网络逐渐改造成为传输媒质的HFC网,因为HFC网具备抗干扰能力强、频带宽以及可靠性高等特点,作为双向交互式网络,其应用也非常广泛[2]。
2有线电视光纤传输系统的技术维护措施
科学地、高效地、细致地完成光纤传输技术维护工作,可以保证当光纤传输系统面临故障时,做好相应的判断、处理及修复工作。
2.1管理光纤竣工技术资料
对光纤传输系统而言,其竣工技术资料主要包含了:第一,光纤传输系统改造的技术方案。第二,敷设光纤线路时的分布图,包括活动接头的编号与位置、光缆敷设的方式与用途、每一条光缆的长度、光纤链路的总损耗、接头损耗等内容。第三,光缆尾纤盒或者是光缆尾纤配线架图、台内外光纤传输机房分布图。第四,光端机主要的性能指标、型号、备件库存情况以及生产厂商。第五,光纤传输日常维护与测试的记录表格、日常故障处理登记表格等。
2.2对电视信号光纤传输的日常维护
在有线电视光纤传输的日常维护中,主要是对相应的发射光功率进行测试,同时,对光纤传输系统能否正常的开展工作加以判断。在维护中,我们要随时把握光纤损耗出现的变化情况,同时,对光缆进行定期检测,详细记录被测试的光缆线路的实际损耗,对于每一个测试值竣工记工都需要同测试值进行相互的比较,分析哪一个节点部位没有出现损耗,注意随着季节的变化,光缆损耗值出现的变化,同时,记录好光纤传输的工作状况,如此有利于在发生故障之后,能够及时地判断故障发生的部位,针对故障进行相应的处理[3]。虽然光纤线路发生故障的概率非常低,但是低并不代表就不会发生故障。所以,对光纤线路的抢修也是一个不可能避免的问题。建立一支作风过硬、经验丰富的抢修队伍,才能够在发生光纤事故故障时,及时处理故障,避免对用户的使用带来影响。当然,控制故障的最高境界在于发生事故之前就能够排查隐患,避免对正常的传输产生影响。所以,合理地设置寻线员,配合上日常的检修维护是非常重要的。此外,向社会大众宣传光纤线路传输相应的法律法规知识,也有利于提高有线电视信号光纤线路传输安全性、稳定性及可靠性。
2.3接收端线路侧
第一,如果发射的光功率正常,但是接收端线路侧的接受光功率要远远低于原始记录值,或者是直接为零,就说明光纤线路出现损耗增大或者是中断等故障现象,这时对光纤线路可以利用光时域反射仪(OTDR)进行判断与测试。对于这一类型故障发生的原因有:第一,光纤活动接头处出现了故障、光缆断裂、光纤熔接点故障。外部引起的故障发生的原因有架空光缆、直埋光缆以及管道光缆出现损伤性故障,这一类型故障一般是在非接头的部位出现。另外,光缆传输损耗值过大也是原因之一,主要是因为光缆本身质量有所欠缺、光缆出现了弯曲变形的情况、光缆温度特性偏低,最终导致光缆损耗增大的现象发生。第二,如果接收端路侧接受光功率属于正常状态,但是接收机工作状态却不正常,使用药棉蘸酒精对光纤活动接头端面进行轻轻擦拭之后,依然无法满足光接收机的正常工作要求,则可能是因为光接收机本身出现了故障,这时可以利用一个备用的光接收机来做出相应的判断与试验,而故障机最好能够送到指定维修点进行检修或者是更换,严禁出现随意调试或维修后,又使用到光纤传输系统之中。
3结束语
(一)信息传播方式发生改变现如今,计算机网络技术发展日新月异,信息传播的方式发生了一定程度的改变。在互联网刚刚兴起的时候,人们了解信息的基本途径便是网页,之后,腾讯所推出的QQ成为最主要的通信工具,并且所延伸出的各种QQ空间、QQ游戏一度成为青年人最为主要的交流形式。近几年,以微博、微信为主的交流工具不仅打破了QQ垄断的局面,并且以独特性、便捷性成为当前人们最受欢迎的工具之一。甚至部分政府将微博作为传媒中的主要工具,形成微博问政的局限,新闻行业也利用微博了解事件发生的近况,便于记者在第一时间内赶赴现场,获取新闻素材。
(二)无线设备成为媒体发展的载体在我国计算机技术的不断发展中,各种通信技术、电子技术的运用,使我国从3G网络跨越到4G网络,这在一定程度上标志着计算机技术与互联网技术的融合发展,在这种发展背景下,媒体的发展范围得到扩大。近几年,随着我国科技的不断发展,智能手机成为了人们的首选,在智能手机的运行下,无线设备逐渐成为社会发展的潮流。除此之外,在手机设备中安装客户端,能够浏览网页信息,发表事件看法,与他人聊天、交流等。除此之外,各种生活服务信息、软件运用,都逐渐成为新媒体的发展载体,成为当前传媒发展的前进方向。
(三)新技术的运用改变信息的内容结构在互联网刚刚兴起的时候,信息传播的方式以文字为主,在计算机网络技术的发展中,在线视频逐渐成为当前社会发展的趋势,并且逐渐朝着直播化、图像化、声音化的方向发展,这种发展模式在一定程度上导致信息传播的本质发生变化。其中,从视频技术的角度而言,在线直播成为当前社会最为主要的视频播放模式,在线直播的形式非常多,甚至在计算机技术的发展下,个人能够利用客户端进行视频直播,比如手机客户端、QQ在线视频等。除此之外,该类模式的发展不仅具备即时性,并且在画面上比较清晰,能够满足用户对画面的需求,并且用户可以将自己所看到的社会现象传播到网站中,这使得网络媒体的信息量得到增加,并远远超出了媒介信息的承载量。除此之外,在计算机网络技术的发展中,校园网络传媒也有所影响。学生在学习中,可以利用计算机网络技术查找学习资料,比如,图书馆利用计算机技术,不仅方便学生查阅资料,并且也扩大了校园网络传媒的影响力。另外,学生在娱乐、交往方面,也受到其影响,与过去传统的娱乐、交往方式相比较,新时代中的QQ、微博、微信、互联网成为了学生娱乐交往的主要途径与工具,学生可以在线聊天,也可以视频聊天,可以进行网络活动,在与他人进行交往的过程中,能够利用多种方式。另外,教师在教学中,积极利用计算机网络技术,在改变传统教学模式的基础上,使教学内容更加丰富,教学手段更加新颖。由此得知,在计算机技术的广泛应用中,校园网络传媒也得以快速发展与进步。
二、计算机技术中传媒发展变化分析
在传媒行业的发展中,计算机技术的运用在一定程度上改变了传媒的发展模式。1994年,我国接入因特网之后,传媒迈出了第一步;1996年,我国开始使用因特网,部分公众具有上网的实践,随后,部分电视台与广播电台建立了自己的网站,其中以中央电视台为主,在利用因特网中,从根本上促进了我国传媒行业的发展与进步。直到1997年,我国传媒行业利用因特网仍然处于初级阶段,并在该阶段,人们利用因特网所带来的及时性、方便性,开始对后期进行改革。其中主要表现在对内容更新、网页设计、制作技巧上。在利用计算机技术中,传媒领域对自身报道的内容进行改革,改变传统的报道模式和内容的局限性。传统传媒报道内容以国内外新闻为主,但是在利用计算机技术之后,各种新闻事件应运而生,各种电视节目如雨后春笋般出现,其中不乏引用国外著名节目模式。另外,在网页设计上,传媒领域也得到发展。
三、结语
现在在各个领域当中都普遍的运用到了传感器技术,集成化方向已经成为机电系统当中的传感器技术的发展趋势,集成化传感器具有较强的稳定性、较轻的重量、较小的体积以及较高的可靠性等特点,同时还具有较低的生产成本,非常容易实现批量生产,因此具有非常广阔的发展前景。
2传感器技术在机电技术当中的应用
由于传感器的电磁兼容性能比较强,因此具有较高的数据存储技术可行性,同时还不容易丢失其中的模块参数。智能滤波算法以及A/D转换技术等先进的技术都在传感器当中得到了应用,就算是满量程的时候,传感器仍然可以使稳定的输出码得到保证。传感器的通讯接口属于标准的接口,其能够与计算机进行直接的连接,同时也可以连接标准的工业控制总线,具有十分灵活的使用方式。
2.1在机器人中传感器技术的应用
作为典型的仿生装置,机器人对传感器技术进行了充分的应用。通过将感知到的物理量向电量进行转化,机器人就可以实现信息输出,在这个过程中对机器人传感技术进行了充分的利用,其中包括两方面的内容,也就是外部传感器以及内部传感器。外部传感器需要通过检测外部信息,从而对工作环境进行判别,为机器人提供必要的信息,使之能够对操作对象进行准确的控制。而实施系统的控制是内部传感器的主要功能,其能够对机器人的状态进行有效的检测,保证机器人在工作的过程中能够按照要求来进行。内部传感器可以将具有价值的信息提供给外部传感器,从而能够使机器人对外部的环境产生有效的感知,并且将相应的动作做出。与此同时,在科技生产的过程中,还可以利用对机器人的操作从而能够对反馈的意见进行获取。
2.2在机械制造行业中传感器技术的应用
由于在机械制造行业当中需要实施包括加工精度等在内的动态特性测量,因此要利用传感器针对机械阻抗以及振动等相关部件当中的参数进行测量,从而对其动态特性进行检验。如果需要在线监测与控制超精加工中的零件尺寸的时候,就要利用传感器将相关的信息提供出来。比如利用传感器针对数控车床中车刀的位置进行检测;由于工件的表面精度以及尺寸在很大程度上都会受到刀尖形状的影响,可以采用在车刀上放置的振动传感器对其锋锐的程度进行检验。还可以利用液面传感器针对液压系统中的油量以及车床中的油进行监测。
2.3在环境当中传感技术的应用
传感器网络在环境监测当中通常具有一系列的优点,其中包括无需专人现场维护、可以长期不用对电池进行更换、具有十分简单的布置等。可以利用对节点进行密集的布置,从而对微观的环境因素进行观察。在环境监测领域当中对传感器网络具有非常广泛的应用,其中包括微观观测生物群落、森林火灾报警、观察气象现象、观测海岛鸟类的生活规律等。
2.4在火灾报警当中传感器技术的应用
防灾报警装置是现代建筑必须要具备的,其中最为关键的就是火灾报警系统。在发生火灾的时候一般都会出现有害气体、高温、火光以及烟雾等。如果将传感器运用到火灾报警系统当中,就可以对异常的信号进行转化,使之变成容易进行传送的形式,然后就可以利用消防网络向指挥中心提供火灾地点的报告。
3结语
关键词:蓝光盘密集波分复用
随着蓝光盘摄像机和录像机的出现,电视传媒行业从传统磁带记录走向了光盘记录。虽然这是光技术在广电领域应用的一小步,却是广电科技与时俱进的一大步。
大约40年前,人类已经拥有第一根海底光缆。光通讯,在电信高端领域,方兴未艾。时至今日,在实验室,日本NEC和法国阿尔卡特公司分别实现了总容量为10.9Tb/s(273x40Gb/s)和总容量为10.2Tb/s(256x40Gb/s)的传输容量最新世界记录。而单模光纤的无中继传输已经达到4000KM。从技术上看,再有5年左右的时间,实用化的最大传输链路容量有可能达到5-10Tb/s。简言之,网络容量将不会受限于传输链路。
以下我们分别对光存储和光传输方面做以详细阐述。
一光存储
资讯对储存容量需求日增,光存储技术在记录密度、容量、数据传输率、寻址时间等关键技术上有着巨大的发展潜力。业界一直在积极开发更高容量的各种储存技术。蓝紫色激光存储技术(Blue-VioletLaser)、磁光盘存储技术、做为硬盘(HDD)技术和磁光盘技术的结合的近场光盘技术超解析度储存技术(SuperRENS)、3D立体储存技术(MultiLayers;MultiLevel)以及荧光多层光盘技术FDM(FluorescentMultilayerDisc)等相继问世。
传统CD和DVD上有一层薄薄的反射层,和许多肉眼看不见的凹凸,它包含二进制信息。为了从这些盘片上读出数据,由一个半导体激光发生器产生特定波长的激光束,射向旋转中的光盘片,然后反射光通过棱镜和透镜构成的组镜机构再射向接收数据的光电装置,而这个光电装置连接的电路能够辩识出激光所反射回来的数据。在光盘上,数据是凹槽(pits)及平面(lands)的型式来加以编码,而光电装置的电路能辩识出激光射中的平面及射中凹槽的所走距离差这就称为相位提升(PhaseShift),而这个技术就是在光盘中资料储存与读取的基础。经由光电读取装置,反射回到的凹槽与平面的变化将会转换成1与0的数位讯号,从而构成数据流特征。DVD之所以容量比CD大,无非是在同样面积的盘片上凹凸更多罢了。若要有效地缩小记录点大小以提升记录密度,必须使用短波长的光源;或者使用高折射系数的介质;或者提升透镜的NA(数值孔径)值。显然在一个存储容量巨大的盘片上,红色激光根本无法辨识那么多更密集的凹凸了。因此索尼及其它公司纷纷转向蓝色激光的研究。蓝色激光的波长较短,因此驱动器可以辨识出更小半径的凹凸,盘片的容量就可以做的更大。现在的蓝光盘技术不管是日欧韩9家AV产品制造商联合制定的新一代光盘规格"蓝光光盘",还是东芝和NEC向DVD论坛提出的"AOD(高级光盘,暂定名)"规格,只不过是商家为自己谋求更高的商业利润而制定的不同的标准罢了。就核心技术上而言,没有太大的区别。让我们再深入了解一下蓝光盘和高密度光存储技术的发展趋势。
1、蓝光盘技术
蓝光盘技术属于相变光盘(PhaseChangeDisk)技术,它与传统光盘记录不同,传统光盘的记录和读出原理是利用磁技术和光技术相结合来记录和读出信息,而相变光盘的记录和读出原理只是用光技术来记录和读出信息。相变光盘利用激光使记录介质在结晶态和非结晶态之间的可逆相变结构来实现信息的记录和擦除。在写操作时,聚焦激光束加热记录介质的目的是改变相变记录介质晶体状态,用结晶状态和非结晶状态来区分0和1;读操作时,利用结晶状态和非结晶状态具有不同反射率这个特性来检测0和1信号。
实际的蓝光盘应用蓝紫色激光技术,能在直径12公分的盘片上,储存两小时的高清晰度视音频信号,在2002年2月的初期版本中,透过使用405nm的蓝紫色电射半导体,NA(数值孔径)值为0.85的读取头、以及0.1mm的光学透射保护层架构,蓝光盘可以将12公分的单面光盘片资料储存容量提升到27GB。它可以记录两小时的高清晰度视音频信号,以及超过13小时的标准电视信号。
在资料转换率方面,蓝光盘可以将高清晰度的电视节目,以36Mbps的速度从摄像机转换到播放媒体上,并能维持节目品质。另外,它还具有任意影像捕捉,以及重覆播放等功能。
在兼容性方面,由于蓝光盘采用MPEG2码流压缩技术,因此它同时适用于数字广播系统,可执行电视台多种视频记录与播放。
另外,在资料安全性部分,蓝光盘也采用了一种独特的ID写入模式,可确保资料安全,并为盗版问题提出一套保护版权的解决方案。
2、高密度光存储技术的发展趋势
(1)采用近场光学原理设计超分辨率的光学系统,使数值孔径超过1.0,相当于探测器进入介质的辐射场,从而能够得到超精细结构信息,突破衍射极限,获得更高的分辨率,可使经典光学显微镜的分辨率提高两个数量级,面密度提高4个数量级。
(2)以光量子效应代替目前的光热效应实现数据的写入与读出,从原理上将存储密度提高到分子量级甚至原子量级,而且由于量子效应没有热学过程,其反应速度可达到皮秒量级(1O-12秒),另外,由于记录介质的反应与其吸收的光子数有关,可以使记录方式从目前的二存储变成多值存储,使存储容量提高许多倍。
(3)三维多重体全息存储,利用某些光学晶体的光折变效应记录全息图形图像,包括二值的或有灰阶的图像信息,由于全息图像对空间位置的敏感性,这种方法可以得到极高的存储容量,并基于光栅空间相位的变化,三维多重体全息存储器还有可能进行选择性擦除及重写。
(4)利用当代物理学的其它成就,包括光子回波时域相干光子存储原理、光子俘获存储原理、共振荧光、超荧光和光学双稳态效应、光子诱发光致变色的光化学效应、双光子三维体相光致变色效应,以及借助许多新的工具和技术,诸如扫描隧道显微镜(STM)、原子力显微镜(AFM)、光学集成技术及微光纤阵列技术等,提高存储密度和构成多层、多重、多灰阶、高速、并行读写海量存储系统。
3、新型光盘技术的应用
大量的信息要求有大容量的存储设备,光存储驱动器和几种光储存媒体均将呈现出足够快的增长趋向。光存储市场的发展,将改变声音图象及其它数据的存储方式及传播方式。光存储产品可以利用自动换盘系统,组成光盘库、光盘塔、光盘阵列,实现提高整个系统的容量、数据传输率及多数据存储的可靠性。如果将光盘库、光盘塔及光盘阵列与自动换盘系统有机结合,可以大大提高系统容量、数据传输率和显著改善存储数据的可靠性。
在技术上,磁带已经基本上没有潜力了,而且与非线性的编辑系统存在明显的矛盾;专业光盘虽然不会在很短的时间内取代磁带,但其非线性、高密度、低成本、高传输速度的优势已经带来了良好的开端。Sony公司不失时机的推出光盘专业摄录像器材,这些设备使用基于蓝紫色激光技术的光盘作为存储介质,充分发挥非线性记录方式带来的灵活性。例如:PDW-3000专业蓝光盘编辑录像机(演播室机型),它可记录和重放IMX/DVCAM格式,具有完善丰富的输入输出接口,包括传统视音频和网络接口。它的双光头设计可实现高速文件读出。它具有快速图像搜索,图像索引功能和光盘的随机访问功能,可以快速定位到所需图像。它具有场景选择随机存取能力,使得任意定位素材段成为可能,跳过不必要的素材。特别值得提出的是这种录像机可以将高低分辨率素材同时记录在光盘上,高分辨率素材用于高质量节目的制作和输出,低分辨率素材可用于编辑,浏览等等,低分辨率素材还可以为互联网播出等用途提供数据。二光传输
让我们再来看看光传输,现在各省市有线电视台网络中在主干线多使用光缆传输信号,在电视台内部的新闻网或制作网也使用光纤代替电缆传送素材文件。众所周知,光纤传输比传统电缆传输有频带宽、容量大、损耗低、保真度高、抗干扰等优点。而随着光电子器件的持续发展,光纤工艺的提高,以及光纤技术和IT技术的相互渗透和融合,光传输技术有了相当大的发展,这对电视台通信架构的改变起到了巨大的推动作用。以下是对满足电视台需求的光传输技术的具体阐述。
1、光纤技术的介绍
(1)单波长技术
对于业务量和距离长度要求不大时,普通的单波长技术就已能满足需求。几年前单波光纤的数据传输就已能达到10Gbps。目前在单波长上进行数据传输已经能够做到40G的带宽,虽然这已经是单波长所能够传输的极限,并且实用的传输容量也没有这么大,但相对电视台内部网近距离的视音频传输要求已经够用。
单波技术基于电时分复用(ETDM)技术,但由于微电子技术和光纤色散的限制,微电子技术难以支持电时分复用有新的突破。光纤上的色散是10Gbps及其以上速率系统传输距离的主要制约因素,且随着比特率越高而影响越大。
(2)密集波分复用
对于传输量更大,传输距离更远的要求,仅靠提高单信道系统的速率已没有空间,另一种途径就是使用复用技术。光复用的方式有很多种,目前比较成熟并已进入大规模商用阶段的是光波分复用,尤其是DWDM--密集波分复用。(DWDM:DenseWavelengthDivisionMultiplexing)
DWDM技术简单地说是在一根光纤上接入不同波长的光信号,使传输容量比单波长传输容量增加几倍甚至上百倍。提到DWDM,不能不提掺铒光纤放大器(EDFA)。EDFA的出现使得DWDM得以实用。EDFA是一种全光放大器,它的使用取代了原来光-电-光的中继再生方式,突破了光电、电光转换的速度瓶颈,使长距离、大容量、高速率的光纤通信成为可能,是DWDM系统及未来高速系统、全光网络不可缺少的重要器件。EDFA工作窗口在1530-1565nm,对波分复用中的每个波长补充功率,并经过若干个EDFA再用再生器来消除色散的影响。
使用DWDM,可以大大提高光缆传输容量,节省光纤,降低传输成本。DWDM目前可商用的水平,我国的传输容量为80Gbps,国外如朗讯公司的传输容量为400Gbps,实验室的水平则已超过Tbps。
(3)新型G.655光纤
(4)全波光纤
使用全波光纤,增加传输频带。在未来的电视台光纤网中,除了传输多路的视音频数据以外,还会传输大量的管理数据。充分地拓展可用频带已成为关键。而在光纤的另一个低损窗口1.31um,虽然石英光纤在此波段时的色度色散为零,但由于1385nm附近存在着一个OH-离子吸收峰,对光纤传输能产生较大的衰减。而由此诞生的全波光纤采用了一种全新的生产工艺,几乎可以完全消除由OH-峰引起的负面影响,并且使用与普通的G.652匹配包层光纤一样的标准。
由于开放了这一低损窗口,全波光纤的可用波长范围增加了100nm,使光纤的全部可用波长范围由大约200nm增加到300nm,可复用的波长数大大增加,而且在上述波长范围内,光纤的色散仅为1550nm波长区的一半,因而,容易实现高比特率长距离传输。同时,由于波长范围大大扩展,一方面可以将不同的波长分配不同的数据流,从而改进网络管理;另一方面,允许使用波长间隔较宽、波长精度和稳定度要求较低的光源、合波器、分波器和其它元件,使元器件的成本大幅度下降,从而降低整个系统的成本。
此外掺镨光纤放大器(PDFA)的研制成功也解决了1310nm波长光的中继问题。掺镨光纤放大器工作在1300nm波长窗口,以掺镨光纤作为增益介质。在实用过程中,可分别使用PDFA和EDFA对1310nm和1550nm波长的光信号进行功率放大和补偿衰耗。
无论是工作在1550nm的G.655光纤,还是使用1310nm的全波光纤,最新的光纤技术带来的是更高的传输速度和更大的传输容量,这为电视台使用光纤传输多种数据打下了坚实的基础。由于突破了传输瓶颈,在传输视音频信号的同时还可传输大量的管理信息,包括文件的元数据以及其他SNMP数据流。这也为建立基于IP的视频管理网络铺平了道路。
2、因特网技术和光纤技术的结合
随着因特网技术的快速发展,ATM、SDH、IP等技术不断融入到光成域网的建设中。目前代表发展方向的是IPoverWDM技术,其中比较成熟的解决方案是GEOverDWDM(GE:千兆以太网)。GEOverDWDM对于有线电视网络最大的好处就是可以实现在原有光纤网络基础上平滑、连续性的网络升级,同时可以和原有的10Mb/s、100Mb/s以太网无缝连接,能降低系统的成本和复杂性,保护广电系统的投资。
IPoverDWDM通俗的说法就是让IP数据包直接在光路上传送,减少网络层之间的冗余部分,能够省去网络运营商的成本,同时也降低用户使用通信业务的费用。GEoverDWDM是IPoverDWDM的一种廉价方式,适用于广电系统城域IP骨干网的建设。
千兆以太网(GE)技术是目前技术成熟的最快速以太网技术,它可以提供1Gbps的带宽,由于采用和传统10Mb/s、100Mb/s以太网同样的帧格式和帧长,因此GE可以在原有低速以太网基础上实现平滑过渡。目前GEOverDWDM使用光放大器后的传输距离已可达到640公里。在现有的有线电视网络基础上,使用千兆以太网技术,具有一定的现实经济意义。可以预见,GEOverDWDM技术将成为广电网络中城域网的理想方案。
随着各种光传输技术不断地投入使用,整个电视台的网络架构将会发生巨大改变,而全光网和光接入网的建设和发展,使这种趋势越来越明显。
三光应用
由以上光记录和光传输的介绍,我们可以了解到光技术已经逐渐渗透至专业视频领域。以下为笔者设想的以光技术为基础构建的新型电视台IT制作网。相对于传统电视台制作网它将具备以下特性:
1.首先是高效的资源共享能力。可以实现快速的数据存取、迁徙及交换。
2.由于光盘录像机的出现,文件化的素材交换方式得以实现,解决了传统电视台制作网素材上下载消耗时间的瓶颈。
3.具有智能化的网络监控管理功能。
4.整个网络具备可扩展性,强容错性,高兼容性以及与其他网络的互换性。
我们可以设想以下的以光技术为基础的全光业务网,当然这里的全光目前不会是完全的光技术,也包含节点转换上使用的一些光电和电光设备。前期节目素材由光盘摄像机采集,光盘摄像机可以是高端的SONY的PDW蓝光盘摄像机,它的记录文件格式是MPEG24:2:2P@MLIMX或者是DVCAM格式;也可以是低端的东芝的家用DVD光盘录像机,它的记录格式是MPEG2TS流。以上文件格式的素材在摄像机内部被刻录到蓝光盘或普通的DVD碟片上。通过相应的光盘录像机或专用的光盘驱动器由光纤实时传输并存储到后期编辑制作单元。制作单元为现有的电视台制作工作站,由后期编辑制作单元来进行原始素材的编辑及后期处理工作,各种特效、字幕、配音、片头等在此处完成。制作完的节目由光纤无损地送入中央存储部分的光盘库中,一方面用于播出。另一方面,可以实现节目的存储和归档或者利用光盘录像机下载,便于以后的索引和节目调用。基于SNMP(简单网络管理协议)技术的系统监控单元通过与各单元交换信息,实时监测系统在节点光交换设备和传输通路上的光纤状况。采用光纤作为工作站点连通的物理方式,用于数据的迁徙,设备和业务运营管理等控制信息的传递。采用光盘库作为中央存储单元,其管理软件可以区分短期存储的播出节目和长期存储以供后用的节目。短期存储的节目存储在一级光盘库,节目播出后定时删除。长期存储节目编目后放至二级光盘库,作为媒体资源有原则的开放,不同级别的用户通过光纤有偿或免费获取媒体资源。一级光盘库为在线存储体,容量以电视台内部人员充分使用即可,它是提供给电视台内部用户使用的高速媒体资源共享体,满足包括播出,节目制作,节目下载的宿求。二级光盘库为近线存储体,为海量存储,它的媒体资源存储主要为节目的再利用和再加工服务,另外为电视台以外的用户提供VOD或者媒体资源再利用和交换的宿求。
以上设想的网络比较现今的网络,由于光技术的使用,可以突显出高速共享的精神,达到用户所见所得的需求。真正实现网络化、数字化的实时的信息交换。
从广义上角度而言,传媒行业可以分为移动媒体、传媒媒体以及网络媒体。如果将其进行细分传统媒体还可分成电影、书籍、报纸、电视、广播等;而网络媒体以电子商务、社交媒体、搜索引擎等为主;移动媒体则以微博、手机终端、PAD终端等多元化的形式划分。
二、数字技术视域下传媒文化产业的发展困境
(一)数字产品较少
在英国、美国、新加坡等经济比较发达的国家在文化产业方面早已有了深刻的认识,这些国家在发展国家经济时都将“文化创意立国”作为基础。如果将我国文化产业的发展现状与这些发达国家进行比较还存在一定的差距,大多数传媒业都还延续着传统而单一的媒体形态,数字媒体技术、信息媒体时代还未真正的到来。例如我国电视、广播、网络、卫星等数字媒体技术并未实现全面的融合,虽然目前已经逐步实现了报网融合,但是其形式也是“新瓶装旧酒”经常出现传播信息重复,未实现全媒体传播的情况。
(二)市场相对不成熟
由于我国国民思想长期受到传统观念的影响,人们在看待文化传媒产业时经常有偏见,加之我国传媒文化消费并未成为居民的自觉消费项目,这些情况都造成传媒文化市场不成熟。目前我国居民的主要消费还是以吃、穿、用为主,对传媒文化产品的消费热情低,这就对传媒文化产业结构造成了巨大的影响。
(三)缺乏原创,数字资源不足
每个国家对文化产业的理解都有所不同,创新对于一个国家的文化产业有着重要的影响,但是就我国目前的形式看,许多在国内大受欢迎的传媒文化产品都是模仿、引进或者抄袭国外的结果,例如电视栏目《中国达人秀》,网络游戏《魔兽世界》等。这使我国传媒产业出现缺乏创意的问题,并已经成为我国文化产品的一大缺陷。
(四)缺乏品牌效应
品牌对于传媒产业文化来说是品质和实力的象征,随着传媒产业突飞猛进的发展我国传媒产业定位不明确、品牌塑造能力差,这不仅影响了我国传媒产业的发展进程,而且使我国传媒产业失去了市场的保障。
(五)科技含量低下
传媒产业的发展与科学技术发展是相辅相成的,不论是移动传媒、传统传媒或者网络传媒都需要在科学技术水平发展的基础上受到推动,而就我国目前传媒产业现状来看,传媒产业的基础设施不够齐全,在信息、网络、传播手段以及技术升级方面由于科技含量较低受到了限制,提高我国传媒产业的技术含量迫在眉睫。
三、数字技术视阈下传媒文化产业的发展困境之突破
(一)加强数字产品开发
要想使我国传媒产业中数字产品得到开发,首先应当改善传统单一的媒体形式,将电影、卫星、广播、报纸、电视、网络等多媒体形式进行深度的结合,从而搭建出信息之间的相互交流、相互共享以及资源的相互配置;其次,我国传媒文化产业领域应当认识到数字技术是推动传媒文化产业的根本,所以,在发展过程中必须丰富传媒产业中的数字技术形态,并且拓宽数字技术的使用渠道,从而在总体规模上扩大数字技术的使用力度。
(二)积极进行变革
为了更好地解决我国传媒产业市场消费不成熟的情况,需要将旧的传媒产业体制进行改革,提倡并发展全新的传媒产业发展体制非常关键。例如传媒产业下报纸一般有时政类和非时政类构成,我国非时政类报纸经常由于未触及时政而得不到宣传和推广。面对这种情况就应当转变其管理体制,加大非时政类报纸的宣传和推广力度,从而改变传统的市场格局,使市场消费的整体理念得到转变,最终达到由“生存型、温饱型”市场向着“精神型、文化型”市场前进。
(三)加强创新
传媒产业走向世界的目的就是为了向世界传播国家的传统文化,我国作为拥有深厚传统文化根基的国家,在进行传媒产业创新时,可以将我国优秀的传统元素以及深厚的文化资源融入到传媒创作之中。例如将美国传媒产业作为借鉴,美国在制作电影《功夫熊猫》、《花木兰》时就将我国的民间故事以及国宝充分利用在其中,我国在开发新的传媒产品时也可以大量的发掘我国这些传统的文化,使传媒产业作品得到充实,也使我国文化得到传播和发扬。
(四)构建品牌效应
随着传媒产品不断丰富,首先应当重视传媒产品的品牌效应,明确开发出的传媒品牌在整个市场中的定位;其次,应当在数字技术的引领下不断提高传媒产品的技术水平,打造出品质一流、技术一流、形象一流的传媒产业产品;最后,以一流的产品作为基础在市场范围内为品牌塑造并且开拓出全新的市场,使我国的传媒产业品牌在世界范围内具有一席之地。
(五)强化网络生产,提升科技含量
随着科技水平的提高,提升传媒产业的技术含量迫在眉睫,要想突破其科技含量低的困境,首先应当在网络媒体以及移动平台方面进行技术的研发和推广,为传媒产业提供一个坚实的科技发展平台,使传媒产业也能走向科技产业化之路。
四、结束语
当人们不再受物质生存的牵制时,就会赋予造物以更多的精神内涵,反思历史经验,作为地域文化载体的传统手工艺,尤其是研究手工艺美学特征的工艺美术是必须要得以传承和发展的。西方设计发展的过程中,曾出现过三次手工艺文化精神的回归潮流:第一次是十九世纪中期,英国的工艺美术运动,工业化带来的廉价低俗的工业产品的大量生产,使人们开始怀念过去生活方式和手工艺;第二次是二十世纪初期德国包豪斯设计学院,在刚刚诞生的艺术设计教育体系中手工艺被放在了一个适合的位置上,从一个更全面、更深刻的层面理解手工艺的优势和发展;第三次是二十世纪七十年代,人类处于工业生产所带来的严重危机之中,人们渴望着重回自然,重新去触摸真实的材料。高校本应该是民族文化遗产得以保存和传承的净土,但因为人们生活方式的变迁,再加之旧时传统工艺教育停留在表面装饰层面,给人陈旧、缺乏实用性的印象。为了迎合工业时代,满足就业市场,缩短与国际当代设计教育的差距,许多高校的艺术类专业将传统工艺美术教育零散化、边缘化,甚至让其退出高等艺术设计教育的课程体系;与此同时,高等教育中对工艺美术的通识教育也是缺失的,因此工艺美术教育出现了历史性的断层。但信息时代的到来,给工艺美术的传承和创新提供了新的契机和平台,也使被冷落的工艺美术教学得到重生和发展。
二、传统工艺美术课程融入现代设计教育体系的想法
1、以项目为导向建立教学———科研———生产相结合的体制
艺术设计教育在中国根基薄弱。在中国建立并向现代形态过渡的过程中,我们试图找回与传统的链接,然而设计教育———设计———生产———销售各环节是孤立和严重脱节的,在此条件下谈工艺美术教育的现代化和市场化只能是纸上谈兵,必须寻找出一条赋予中国手工艺以现代生机的途径,文化创意产业的繁荣给我们提供了新的良性发展的平台。以北京故宫博物院和博物院的共建项目为例,以竞赛的方式邀请海峡两岸高校学生参加其创新性纪念品设计竞赛,学生们在学校老师的指导下,通过自己对文物和工艺的理解,消解文物的“高大上”,拉近文物与大众的距离,设计出了一系列具有代表性和实用性的文物创意产品。如:的“朕知道了”纸胶带“、翠玉白菜”伞;北京故宫的“朝珠”耳机,“朕就是这样汉子”折扇等许多出自在校学生之手。衍生性创意产品成了非常抢手的旅游纪念品,也成为了人们记住故宫及藏品的代表性符号。从故宫创意产品的案例我们可以看到:博物馆搭起了一个优秀的创意产品资源、销售推广的平台,与此同时,需要高校参与进来,教师研究、引导,学生集思广益,将设计与生产的断点连上,同样,传统工艺美术也可以借鉴博物馆文创产品开发的模式。艺术设计教育中传统工艺课程不能够再闭门造车,当我们借助创意将传统工艺转变为实物产品了,无疑是对教学效果的最好的反馈。
2、综合性大学发挥其多专业优势
截至2014年,全国开设了艺术设计类专业的高校有1400多所,而其中绝大部分是综合性大学,综合性大学的优势在于多学科多领域的融合。今天的艺术设计教育应该归属于一个多元化的艺术学科,我们需要所有艺术范围内各学科的融合,同样需要艺术范围外各领域的融合。随着国家高等教育从精英教育向普及教育转型,对艺术设计教育的侧重点也从对专业人才培养范畴扩大到对大众艺术涵养的普及和提高上,因此,传统工艺美术教育的普及可以借助综合性大学多学科的优势,在校园内部打破专业界限,向各专业的学生进行普及性教育,如以开设“传统工艺美术”全校选修课的形式,将专业技法内容转变为通识性、鉴赏性内容;借助学生的多专业背景,以组织展览或竞赛的形式,使更多跨专业学生加入到推广和保护传统工艺美术的队伍中来。湖南农业大学艺术设计系在全校范围内开设“民间美术”公选课,取得了很好的教学效果且学生选课率也在全校名列前茅,在校园文化艺术节中,组织的“民间美术”课程作业展得到了广大师生的关注,同时还有不少学生提出借用不同专业知识和渠道推广课程内容的想法,甚至开设公众微信号传播某门类的传统工艺。这些都为我们传播传统工艺美术提供了新的思路。
3“、微时代”借力网络资源和网络平台
信息时代是以高科技与现代化为先导和基础,也是打破许多时空局限和全球化的时代,“微时代”的基础是“新媒体”,新媒体是以“数字化”和“互动化”为特征的,人们获取知识与传播知识的路径也发生着翻天覆地的变化:人们的注意力变得越来越短,并且习惯于快速、快餐式的信息接收和文化消费形式。电子设备的便携化与平民化也使得文化产业里的消费者和生产者的界限被模糊,大众可以很容易地变为生产者,或是通过反馈及其它的形式参与生产。受众的习惯反过来又将促进以“微内容”为特征的产业的发展,传统工艺美术的推广和传播离不开广阔的群众基础,借力新的传播手段能让原本“小众关注,精英推广”的传播模式转变为“大众关注,大众推广”。以“日本小夫妻的幸福染坊”为例,文章讲述手工印染的技艺和生活方式。该文通过微信并转发,在一个月内被转发一千多次,点击阅读人数一万多人,这样的传播速度和传播效果是传统教学或传统媒介远无法达到的。因此,探索性的运用微信、微博等新媒体辅助教学内容的传播将是艺术设计专业高等教育未来的探索方向。
4、从地域文化中吸取营养
传统工艺美术从历史生成及传统结构方面看,往往存在极强的地域性,传承人与受众群体往往是相对集中地生活在某一特定地区,拥有大致相同的自然环境,遵循相同或相近的生产与生活方式,并形成相同或相近的生存状态,在文化认同上容易形成共识。日本传统文化设计大师原研哉在《设计中的设计》中曾提到,“将已知事物陌生化,更是一种创造。”传统工艺美术所包涵的大量原生态艺术图形和工艺技法具有人类本源的思维意象,及大量生产、生活经验累积,给当代设计者提供本源的设计思路,有助于形成出奇制胜又合情合理的创意。在教学中有针对性、探究性的考察,收集相关资料、图片、书籍、实物等,利用图形创意与符号的延展,进行整合、提升、优化和创新。针对目前传统工艺美术相关课程与其它艺术设计相对割裂的状况,笔者认为在专业主干课程中融入传统工艺美术的内容,如视觉传达专业的字体设计课强调中文字的造字体系、笔画、由来,并将湖南当地有代表性的视觉符号如马王堆西汉古墓中的符号、毛体字;书籍设计课可以融入不同类型中国传统书籍装订方法,由其在当地博物馆中可以近距离观察的汉代竹简;在其他专业主干课程中强调应用传统元素的内涵形态,并以内涵形态设计范例为指导,促进教师与学生对于当地传统元素形态的重新认识与设计。在设计教学研究过程中,我们围绕“红色旅游”项目,提炼地域文化中的典型视觉形象,如笔者带领学生到湖南凤凰、洪江等地察期间,在民族图案考察与写生的过程中,引导学生观察苗族、土家族图案的造型、用色差异,分析引起差异的原因,而不仅是单纯的临摹或拍摄图案。带着问题思考和观察,学生明显的提高了学习兴趣,并能在考察过程中对当地少数民族特点、生活方式进行深入了解,取得了理想的考察效果。
三、结语
传感器是一种检测装置,其测量对象是被检测系统的信息,然后将其以不同的形式进行传输、处理和管理等工作,从而能够实现对被检测系统信息数据的自动测量和控制。简单来说,传感器的作用就是类似于人的感觉器官,帮助机电一体化系统探索和发现系统当中存在的问题。因此,将传感器技术应用于检测机电一体化系统的操作对象以及运行环境状态,能够精确、快速的获取机电一体化系统的运作信息,有效地提高了机电一体化系统的运行水平。目前,传感器技术已经被广泛用于人们的生活和生产当中,引起了人们的高度重视。但是与此同时,由于传感器技术在我国的起步较晚,在发展过程中仍然存在着一些局限性,因此为了提高传感器技术的精确度,还需要对其进行进一步的改进与完善。
2传感器技术在机电一体化中的应用价值
机电一体化技术包含机械制造技术、微电子技术、信息处理技术、自动控制技术以及人工智能技术等多方面内容,在发展过程中直接导致了自动化技术的产生。而从某种程度上说,传感器技术是机电一体化发展过程中不可缺少的关键技术,影响着机电一体化系统的自动化程度,具有非常重要的应用价值。
2.1传感器技术在机械加工过程中的应用
众所周知,在机械加工的过程中,需要检测的地方有很多,下面将从两个个方面进行简要介绍:第一,将传感器技术应用于机械的切削过程和机床运行过程。现阶段,在切削方面,传感器技术主要是对切削过程中的机械设备切削力的变化状态进行控制,通过分析这个过程当中的相关数据,从而实现对设备运行状态的了解,保证切削过程的顺利进行,提高切削过程的生产效率,以及降低材料的消耗量。将传感器技术应用到机床的运行当中,主要是为了对机床的驱动系统、温度进行检测,从而保证机床运行的安全性,通过分析得到的相应参数,从而不断提高机床的运行效率和精度。第二,将传感器技术应用到工件的生产过程。与切削和机床的运行过程相比,工件的生产过程监视是非常重要,而且研究和应用也是最早、最多的。首先,在加工之前需要对所用的加工设备和坯件进行自动检查,从而保证加工过程的正常进行,比如说自动判断和调整坯件的夹持方位等;其次,在加工过程中,也有严格的要求,对切削的剫、力度、扭矩等参数都需要进行自动检测,以保证加工条件处于最佳状态,除此之外,对于在这个过程中加入传感技术的其他目的还在于提高切削过程的生产效率;最后,在加工完成之后还需要对工件的合格与否进行测量,例如工件的尺寸、粗糙程度、形状等,由于检查的过程比较繁琐和复杂,所以这些检测需要能够自动的进行,并且可以将检测结果直接输入到下一道程序,从而选用合格的产品。
2.2传感器技术在汽车行业中的应用
近年来,随着传感器技术在汽车行业中的广泛应用,现代汽车不断朝着智能化、小型化和电子化发展,进入了全新时期。目前,在汽车的制造过程中,为了实现汽车的机电一体化,需要用自动控制系统来代替传统的机械式控制装置,将先进的监测和控制技术扩大到汽车的全身,从而全面改善汽车的功能,不断增加汽车的人性化服务、减少排气污染和汽油损耗、提高汽车的安全驾驶和舒适性。比如说,在实现汽车的一体化过程中,凡是和电子控制有关的系统或是装置都离不开传感器的应用,尤其是在安全报警装置、信息装置和自动变速器等装置当中,所以这也要求传感器能够适应恶劣的环境,无论是尘土弥漫还是风雨交加的时候,都能够保证具有很好的密封性,与此同时还应该具备一定的抗干扰能力,尤其是安装在汽车发动机内的传感器,需要能够承受得住发动机在工作时的高温和高压环境。
3我国传感器技术在机电一体化中的发展现状和未来方向