发布时间:2023-09-20 16:08:21
序言:写作是分享个人见解和探索未知领域的桥梁,我们为您精选了8篇的航天航空技术论文样本,期待这些样本能够为您提供丰富的参考和启发,请尽情阅读。
关键词: 休闲旅游 政策保障 产业发展
休闲旅游以丰富的文化内涵、显著的休闲性和深刻的体验性等特征,逐渐受到人们的青睐,代表体验经济时代旅游发展的新趋势。随着人们休闲意识的逐渐强化,休闲旅游快速发展,呈现出休闲方式多样化、旅游时间分散化、旅游活动计划化、休闲诉求层级化、消费更加理性化等特点。本文以珠海市金湾区为例,探讨城市休闲旅游产业的发展特点及对策,希望能提供一些经验和借鉴。
1.珠海市金湾区休闲旅游业的现状
1.1发展势头迅猛。
目前金湾区依托临港工业和河口地理环境特征,交通条件优越,工业和传统农业观光基础条件优越,高端旅游产品硬件条件较好,对海泉湾温泉旅游区、航空城、金海滩、会展、高尔夫、乡村游等产品开发具有一定的代表性。
2014年金湾区实现本地生产总值(GDP)200.36亿元,同比增长11.7%;规模以上工业总产值521.01亿元,同比增长9.1%;规模以上工业增加值148.14亿元,同比增长13.5%;固定资产投资108.65亿元,同比增长21.8%;社会消费品零售总额28.82亿元,同比增长20.5%;外贸出口39.83亿美元,同比增长43.9%;珠海机场旅客吞吐量407.59万人,同比增长40.8%。在社会经济迅猛发展的同时,休闲旅游产业在整个社会经济结构中所占的比重也越来越大。尤其是在建设资源节约型、环境友好型和谐社会背景下,休闲度假旅游发展呈现出更快的趋势。
1.2发展面临瓶颈制约。
目前休闲旅游发展还存在很多制约。如集中性的节假日制度对旅游能级的提高起到严重阻碍作用。旅游消费需求具有弹性和多变性,但节假日时间过度集中,使旅游消费需求在同一时间集中释放,导致旅游客流过于集中,交通运输、旅游接待设施、旅游景区景点承载过量,服务质量下降,游客满意程度随即下降,旅游消费需求转移,削弱了旅游消费能级的提升。因此,目前的休假制度只适应浅层次的观光旅游,却制约和阻碍了高层次休闲度假旅游的进一步发展。同时,经济发展总体水平和文化认同也是我国休闲旅游发展的另一制约因素。目前的大众旅游市场的消费指向基本还是“多景点+低团费”模式的产品,这是因为一方面我国多数居民尚处于富裕与非富裕之间,另一方面对“无所事事”境界的休闲度假方式还不能完全认同。
1.3市场尚需培育。
休闲度假市场还需要多方共同培育。从政府宏观管理角度而言,要促进休闲产业的发展,就要在全社会倡导选择健康、积极的休闲消费和生活方式,制订适合休闲产业发展的产业政策和制度法规。从游客受教育程度讲,休闲方式的选择与受教育程度密切相关,因此通过提高全民受教育水平倡导健康的休闲文化和休闲消费,是促进发展休闲产业的重要途径。当然企业的积极参与更是休闲旅游产业发展的最大动力。
2.对策与建议
2.1突出品牌,充分利用海洋资源,发展滨海休闲旅游产业。
以海泉湾温泉度假旅游区为中心,加快海洋温泉旅游产品的设施和服务配套建设,策划内容丰富的活动内容与演出,加强与周边地区旅游景点的线路组合,辐射游艇、沙滩、龙舟等水上项目旅游,形成功能较全的区域性滨海休闲旅游服务。
2.2强调生态文明,充分利用丰富的土地资源,发展休闲农业旅游产业。
充分利用辖区内的休闲农庄、果园、鱼塘、农家乐等传统的农业生产模式,结合基本农业的保护,继续保持其传统生产模式,通过系统的展示和解说,将其开发成为独具特色的农业观光、休闲体验项目,学生认识社会的教育基地。
2.3依托国际航天航空博览会契机,发展会展产业。
依托国际航天航空博览会展览中心,结合西区特色产业开发,配套商务会议设施,优先发展符合珠海产业发展方向的重点展会、品牌展会和国际著名展会,推动品牌展会培育和发展,全面提高珠海会展业的国内知名度和影响力。
2.4突出地域特色,利用本地地理文化资源,发展康体休闲旅游产业。
区域文化的挖掘是旅游发展到高级阶段的必然选择。区域文化也是旅游产品参与市场竞争的重要内容,是其竞争优势的主要源泉和极具优势的战略财富。通过突出区域文化,提升旅游产品的档次,塑造形象,可以带来规模化的客源,并大大增强可持续发展能力。充分金湾区历史名人、历史文化、森林生态、金湾高尔夫俱乐部等资源的空间组合优势,将古镇观光旅游、山地运动和高尔夫度假有机组合,依托城镇功能,提高绿化率,完善道路、河湖沿岸和公园等的绿化和景观设计,形成综合性旅游胜地。
将金湾区海洋温泉、高尔夫、游艇、乡村游、航空等丰富的旅游资源协调发展,打造集“海、陆、空”三位一体的休闲旅游产业群,推进休闲旅游产业的发展。(如图)
3.发展休闲旅游产业的政策保障
3.1经济扶持政策。
加大财政支持力度,形成多渠道投入机制;完善金融信贷政策和税收优惠政策,最大范围地消弹休闲旅游领域内的价格歧视政策;做好休闲旅游的财政预算,完善休闲旅游的供应链体系,建立休闲特征明显的娱乐、演艺等的专项资金制度。
3.2社会促进政策。
鼓励个人和企业投资休闲旅游发展,形成社会投资的良好氛围,牢固休闲旅游的社会基础;鼓励公益设施、基础休闲设施等的社会捐赠;大力发展休闲教育,培养休闲旅游的专业人才;增加旅游保险险种,扩大旅游保险范围。
3.3科技支撑政策。
科学技术能够缩短旅游客源地与目的地之间的时间距离,能够密切旅游经营者和消费者之间的联系,能够拓宽旅游资源的发掘与利用范围,能够给旅游者带来新鲜的旅游体验。同时,旅游的异地性、知识性、体验性等诸多特性使其对科学技术的全球共享具有明显的依赖性,密切跟踪世界高新技术的发展,重点关注世界各国高新技术在旅游领域的应用和发展趋势,是加速我国休闲旅游发展的关键。
3.4环境优化政策。
关注生态文明,加速生态恢复;重视休闲场所和社区的旅游氛围的营造;建立软、硬环境保护和改善的监督保障机制。除制定并落实完善的休闲旅游政策保障体系之外,随着休闲旅游产业的发展,还应该针对涌现出来的新情况、新问题进行及时的政策修改,修订不合时宜的条文,完善政策内容。同时,还要明确大政策下的小细节,维持政策的连续性,拓宽政策实施的渠道,保障政策的顺畅推行,最终确保休闲旅游产业的持续、快速、健康发展。
参考文献:
[1]杨卫武.我国休闲旅游业的现状、特征与发展趋势.旅游科学,2007,6:1-5.
[2]王蔚.山东省休闲旅游发展研究.博士论文,山东大学,2010.
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[4]黄群玲,刘晓平,梁琪.中山市休闲产业定位及结构分析.韶关学院学报,2009,6:23-25.
[5]罗自力,温萍.乡村休闲旅游产业定位思考.农村经济,2007,3:12-14.
[6]张颖.产业转型视角下的休闲旅游产业发展探析.商业时代,2013,9:20-22.
[7]程琳.桂林旅游产品转型研究.硕士论文,广西大学,2008.
[8]蔡磊,张莉.我国城郊健康休闲旅游产业的发展对策研究――以济南市为例.安徽农业科学,2011,12:28-30.
[9]吴克祥,李舟.休闲旅游产业发展模式探讨.商业时代,2004,3:25-28.
关键词: 金属橡胶;阻尼减振;转子支承系统
中图分类号:F767.5 文献标识码:A 文章编号:1006-4311(2013)17-0059-02
0 引言
金属橡胶材料起源于二十世纪70年代初期的前苏联,是通过将具有一定质量的、拉伸开的、螺旋状的金属丝有序地排放并制成毛坯,然后用冷冲压成型并经热处理而成的新型精细结构材料[1]。由于其内部有很多孔洞,既呈现类似橡胶材料的弹性和阻尼性能,又保持着金属的优异特性,俗称金属橡胶(Metal Rubber)。目前,俄罗斯在这个研究领域处于领先地位,并已经广泛的应用于航空航天等领域[2]。我国对金属橡胶技术研究虽然仅有十几年的时间,却得到了越来越多的重视,并已经在大型工业设备的减振密封领域和航天航空等领域得到了实际应用。金属橡胶的制备工艺、相关理论和性能特点等已经开始被广泛研究,本文作者通过分析、总结相关研究文献,重点介绍了金属橡胶在转子支承系统中阻尼减振方面的应用研究。
1 金属橡胶的阻尼减振性能
金属橡胶内部呈现出金属丝相互交错勾联形成的空间网状结构,这种类似橡胶的大分子链状形态使他它具有一定的刚度,振动时金属丝之间产生挤压、滑移和干摩擦,又可以耗散大量的振动能量,从而起到阻尼减振的作用[1]。与橡胶材料不同的是,由于金属橡胶的原材料及制造工艺和橡胶材料存在巨大的差异,二者之间所表现出来的弹性阻尼变化规律也就存在着明显的不同。由于金属橡胶材料的稳定性和硬度几何特性,保证了其弹性阻尼特性主要受载荷频率和变形幅值的影响,而受环境温度的影响很小。
2 金属橡胶在转子支承系统中的阻尼减振应用
由于金属橡胶阻尼减振构件具有阻尼性能好、重量轻、且易制成各种形状、环境适应能力强、可调节刚度等一系列优点,在高速旋转机械中的得到了成功的应[2-4]。王新、朱梓根等[5]在1997年开发出了一种环形金属橡胶减振器阻尼器(RMRD)并用于转子支承系统。实验研究表明,这种金属橡胶减振阻尼器具有很好的减振性能,甚至超过了挤压油膜阻尼器,而且有效地解决了非线性问题。郭宝亭等人[4]通过把环形金属橡胶减振器与折叠式鼠笼弹支形成组合支承,这种折返式鼠笼弹支主要来提供组合弹支的刚度,而金属橡胶材料结构提供阻尼和部分刚度,即主要利用金属橡胶材料的刚度特性的线性段和软特性段。随着转速的不断增大,当转速达到某阶临界转速时,振动达到最大,此时可以充分发挥金属橡胶材料结构的阻尼耗能作用,降低和减弱转子在临界转速时的振动。同时增大转子系统的阻尼,抑制转子系统的自激振动,提高失稳阈值转速。郭等人还把该组合支承应用在了氢涡轮泵转子上,试验研究及理论分析结果表明,金属橡胶减振器减振效果十分明显,与其它类型的减振阻尼器相比,具有制作工艺、安装条件几乎不受限制的特点。马艳红[6]提出了一种带有金属橡胶外环的自适应挤压油膜阻尼器,该阻尼器油膜外环是金属橡胶制成,油膜力和金属橡胶弹性环复杂的流固耦合作用改善了系统高度非线性,研究表明:这种自适应挤压油膜阻尼器能够更好的抑制转子系统的非协调响应,具有更好的减振效果。
姜洪源等在2009年提出了一种新型金属橡胶挤压油膜阻尼器(SFD/MR)[7]。该阻尼器的与传统的挤压油膜阻尼器相比,具有充分能够利用金属橡胶弹性阻尼与节流特性的突出特点,在该阻尼器的可动外环与壳体之间安装了金属橡胶弹性环,轴颈与可动外环的轴向端面安装了金属橡胶端部密封环。金属橡胶环弹性特性能有效地改善系统的非线性,一定程度上缓解了传统挤压油膜阻尼器的刚度非线性问题。谢振宇等[8]在磁悬浮轴承柔性转子系统中同时引入磁悬浮阻尼器和金属橡胶环,通过系统高速旋转实验分析并理论分析了金属橡胶环和磁悬浮阻尼器对系统不平衡振动的影响,结果表明,金属橡胶环和磁悬浮阻尼器的同时引入,可以减小转子在整个转速范围内的不平衡振幅,保障系统可靠的运行。李胜波等[2]建立了金属橡胶构件迟滞回线边界变形过程力学模型,针对不同相对密度金属橡胶构件,推导了出了非线性迟滞恢复力表达式。同时对金属橡胶阻尼环进行了实验研究,分析了简谐激励载荷作用下阻尼环动力学的特性,并把该阻尼环用于圆锥滑动轴承-转子实验系统[3],研究了在不平衡力等径向载荷和轴向载荷作用下,轴向力对金属橡胶阻尼器刚度和能量好散系数的影响,为进一步研究金属橡胶阻尼环在转子支承系统上的应用奠定了基础。
3 结语
目前,无论是在实验方面还是理论方面,尽管研究人员已经对金属橡胶材料及其在转子支承系统方面应用的研究取得了一定的进展,但由于金属橡胶材料在国内发展时间较短,许多方面的研究还不够成熟,需要进一步深入研究:例如,由于金属橡胶的结构和制造工艺的特殊性,在制造过程中金属丝螺旋圈直径、螺旋卷的拉伸缠绕方式、最后冷压成型的压力、保持时间、压制速度等都是影响金属橡胶构件性能的主要因素,这些因素的变化都可能使金属橡胶模型参数存在着不确定性,在使用过程中由于预紧力的变化,摩擦磨损等因素的影响,都将导致其模型参数产生不确定性,因此要想设计出更具鲁棒性的振动抑制系统,就必须探索新的设计方法及理念。
参考文献:
[1]李玉龙,何忠波,白鸿柏等.金属橡胶的研究及应用进展[J]. 兵器材料科学与工程,2011,34(1):101-108.
[2]李胜波,闫辉,姜洪源,陈亮.应用于高速转子系统的金属橡胶阻尼环动力特性分析[J].物理学报,2012(01).
[3]李胜波,闫辉,姜洪源等.圆锥滑动轴承-转子系统中金属橡胶阻尼器力学性能研究[J].功能材料,2011,42(1).
[4]郭宝亭,朱梓根.金属橡胶阻尼器在转子系统中的应用[J]. 航空动力学报,2003,18(5):663-668.
[5]王新,朱梓根.环形金属橡胶减振器[J].航空动力学报,1997, 12(2):143-145.
[6]马艳红.金属橡胶外环自适应挤压油膜阻尼器实验研究[D].北京航空航天大学硕士学位论文,2002:55.
关键词:工科学生;毕业设计;人才;毕业生
中图分类号:G642.0 文献标志码:A 文章编号:1674-9324(2012)12-0180-02
一、高校毕业生与社会人才需求的差距
毕业季百万高校毕业生涌入到人才招聘市场,为谋求一个良好的工作而日夜奔走,但同时电视求职类节目中各招聘者大呼千里马难求。造成供求紊乱局面的主要原因是高等院校培养出的人才同需求存在一定的差距[1,2]。大学生在接收四年的全面且规范的高等教育后,无论知识还是素质层面都有了显著的提高。但据多数进入企业的应届毕业生反应,对职场中的基本常识和工作中必需的职业技能缺乏了解;学院所学知识在工作应用少;理论脱离实际,动手能力差,这些束缚了他们工作后的发展。进入企业后往往需要重头开始学习。同时,企业反映毕业生能力与企业需求有差距。从校园到社会企业衔接不当,是产生以上问题的主要原因。
二、工科学生本科毕业设计现状调研
毕业设计是学生从校园走向社会企业的一个重要过渡阶段。在这个过程中,学生培养独立思考解决问题的能力;学习如何将所学知识转换为有社会价值的生产力;缩短进入社会、企业后的适应期;为今后的顺利工作积累经验。因此完善毕业设计成为高等教育的一个重点。通过调查分析整理多所高等院校的工科毕业设计情况,了解到目前毕业设计(论文)总体质量普遍较高:综合性设计在原理上创新性较高,具有较高的工程应用价值,解决了实际问题。总体情况如下[3,4]:毕业设计(论文)分为综述类、研究类和设计类三大类。毕业设计分为开题、中期检查及论文答辩三个环节。开题包括选题、制定工作计划、调研和搜集有关资料及文献阅读。为确保毕业设计及时保质保量的完成,学院在毕业设计中期组织中期检查。同时毕业设计中也存在一些问题:研究类毕业设计过分强调机械制图的作用忽略其他工程能力锻炼形式,设计类毕业设计产品设计过程单一、片面与企业需求脱节,设计类毕业设计机械制图的绘制方式过于局限。下表中列出了国内多所工科院校毕业设计中研究类和毕业类毕业设计要求对比。
三、存在的问题及建议
1.增强研究类毕业设计工程能力训练的全面性。研究类毕业设计,以攻克技术难题为出发点在设计、组织实验的基础上,对实验结果进行比对、分析,最终解决实际生产生活中的技术难题。研究类毕业设计的工程基本训练包含实验、系统调试、工程实践、机械制图等。机械制图不是工程基本训练的唯一方式。对于选择研究类毕业设计的毕业生,今后工作用到机械制图的领域很少,而且机械制图能力在本科教学和课程设计中已经得到训练,因此,在毕业设计中将机械制图作为强化实践能力的主要手段浪费了学生的时间和精力。理论分析计算、实验研究和设备使用与调试或计算机软件使用,这些是科学研究和工程技术的基本,也是今后工作的重心。因此研究类毕业设计应将工作重心转移到试验台架的搭建,实验测量、系统调试、工程实践这些同样能锻炼学生实践能力的工作上,强化工程能力训练的全面性。可以根据实际情况将工作量和成果的学术意义作为工程基本训练量化的衡量标准[5]。
2.强化设计类毕业设计产品开发流程的完整性。设计类毕业设计,根据实际应用要求设计某些机构或设备实现特定的功能,整个产品开发过程是一个完整的系统体系。但是很多工科的毕业设计一般是是先按照设计要求画出图纸,然后再根据图纸写出约1.5万字的说明,这与企业产品设计流程概念相违背。现代企业的产品设计开发中采用的是V模式设计流程[6],开发过程大致包括:市场定位,需求分析,功能需求建立,系统设计,结构设计,三维实体仿真,功能测试、验证,系统测试,验证,出二维零件图,制造。工科毕业设计强化的只是产品设计中的工作图设计这一环节。学生进入产品设计领域还是零基础,需要重新学习。故设计类毕业设计应该从市场需求出发,强化产品开发流程的完整性,熟悉产品开发流程的各个环节。
现代社会掌握先进技术,富有创新能力和实践能力的高端技术人才的需求日益增大。传统应试教育下培养出的人才同社会需求存在一定的差距。毕业设计是由校园到社会的过渡阶段,是培养创新能力,独立解决实际问题能力,是缩短这一差距的必要手段。因此为了满足社会人才需求,对工科本科学生毕业设计提出以下建议:首先,增强研究类毕业设计工程能力训练的全面性,研究类毕业设计应将工程能力训练的重心转移至试验台架的搭建,实验方案实施、试验系统调试、工程实践上;其次,强化设计类毕业设计产品开发流程的完整性,设计类毕业设计应该从市场需求出发,强化产品开发流程的完整性,使学生熟悉产品开发流程的各个环节;最后,提高设计类毕业设计的机械制图方式的灵活性,工科院校设计类毕业设计应灵活掌握手工绘图、二维计算机辅助绘图和三维实体造型三者的比例,提倡使用计算机绘制方式,不必拘泥于图纸的数量和形式。
参考文献:
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[4]吉林大学毕业设计(论文)管理办法,北京航天航空大学毕业设计(论文)实施办法,清华大学本科生综合论文训练教学管理办法,哈尔滨工业大学毕业设计(论文)教学大纲,西安交通大学毕业设计(论文)实施办法,四川大学毕业设计(论文)教学大纲,哈尔滨工程大学本科生综合论文训练教学管理办法,中南大学毕业设计(论文)管理办法,华中科技大学毕业设计(论文)工作条例
关键词:FPGA;IP核;人机界面控制器
中图分类号:TN402文献标识码:A文章编号:1007-9599 (2011) 03-0000-02
FPGA-based Human-Machine Interface Controller IP Core
Zhang Yufen,Wang Weiwei,Li Kangle
(Harbin Finance University,Harbin150030,China)
Abstract:In this paper,reusable IP design and FPGA technology features,design and implemented based on Avalon bus to complete the hardware can be configured and can be cut in the man-machine interface controller IP soft core.VFD fluorescent tubes completed the median number of keyboard keys and the LCD screen type LCD (STN / TFT) can be configured to control the frame with a separate memory controller.
Keywords:FPGA;IP core;Man-machine interface controller
本设计是为SOC系统提供基于Avalon总线的,可配置的人机界面控制器IP软核,可将键盘按键作为处理器的输入选择;将相关信息显示在VFD荧光管和LCD液晶屏上,并且带有独立的帧存储器。具体支持的功能如下:
位数可配置的VFD荧光管以及STN/TFT两种类型的LCD屏完成系统的输出显示,按键个数可配置的阵列式键盘完成系统的输入选择。
一、功能框图和总体设计
典型的人机界面显示应用系统包括如下几个部件:人机界面控制器、总线、微控制器(Micro Controller Unit,MCU)、显示存储器和人机界面交互控制的输入输出相关器件。如图1所示。
人机界面控制器包括液晶显示控制、键盘扫描和荧光管显示控制、显示存储器控制以及相关的逻辑设计等,该控制器负责接受MCU的配置,通过总线把要显示的原始数据保存到显示存储器上,并且再通过控制逻辑将显示数据读出,然后按照LCD屏类型和显示设置转换为需要的格式,并按照屏时序要求发送出去;通过总线把MCU生成的显示数据发送给荧光管进行显示;把键盘按键传递给MCU进行输入控制[1]。
本设计采用Quartus II 6.0[2]作为开发工具,选用Altera公司推出的嵌入式Nios II软核处理器[3]以及Avalon交换式总线。帧存储器选用的SDRAM是ICSI推出的64MBIT的IS42S16400B。输入输出器件:STN型和TFT型可配置的液晶屏,按键个数可配置的行列式键盘和位数可配置的VFD荧光管。
二、人机界面控制器模块划分以及交互方式
可将该人机界面控制器分为以下四个模块:总线接口模块、帧存储器接口模块、图像数据处理模块、人机界面显示接口模块。
(一)总线接口模块。接受Nios II软核处理器对系统寄存器组的设定和向原始数据写缓存(WriteMem_fifo)写入图像数据。
(二)帧存储器接口模块。完成帧存储器的读写以及其他时序控制。首先帧存储控制器按照系统寄存器的设定将原始数据写缓存(WriteMem_fifo)里的图像数据写入帧存储器以待缓冲,图像数据处理模块再按照系统寄存器从指定的位置读取显示数据,将其保存在原始数据读缓存(ReadMem_fifo)中进行后续的处理及显示。
(三)图像数据处理模块。此模块从ReadMem_fifo读取图像数据,按照系统寄存器的设置来对数据进行处理,然后把处理后的数据存入像素输出缓存(Out_fifo)。
(四)人机界面显示接口模块。此模块按照配置寄存器的设置产生LCD屏[4]的行扫描信号、帧扫描信号以及输出使能信号,并在适当的时候把输出缓存中的数据按照正确的格式输出;产生键盘扫描和译码电路,发出按键中断信号并将键值作为输入选择和控制VFD荧光管译码和输出时序,以便将相关数据信息显示在荧光管上。
三、同微处理器的交互方式
人机界面控制器同Nios II软核处理器之间通过配置寄存器和中断来实现交互,典型的中断类型包括总线数据传输速率和控制器处理速率不匹配,控制器处理速率同控制器输出速率不匹配,一帧图像显示完成,键盘按键中断以及VFD荧光管刷新显示完成。
四、人机界面控制器IP核的安装
将本文开发的可配置人机界面控制器IP核安装到SOPC Builder中,以便将其加入到Nios II系统中。
五、FPGA验证
使用Altera公司在Quartus Ⅱ软件中开发出的嵌入式调试工具SignalTap Ⅱ进行在线测试,经反复调试修改,可以正确控制不同类型LCD的显示,分别如图2,图3所示。
该人机界面控制器IP核能够很好的完成输入输出工作,达到设计的目的。并且可以应用到其他需要人机界面显示控制的场合,移植性好。
六、结语
本文介绍了基于Avalon总线的可配置的人机界面控制器IP核的设计与实现,内容包括功能框图和总体设计、模块划分与交互方式、IP核的安装以及在FPGA上的验证等。结果表明,该IP核能够满足可配置、可裁减的要求,具有很大的应用价值。
参考文献:
[1]史晓敏,施继红,裴以建.SOPC设计中用户自定义IP核开发[J].科技信息,2007,34:4-5
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【论文摘要】:介绍了光纤传感器的基本构成及原理,综述了近年来光纤传感器技术的应用和发展,对光纤传感技术的研究发展方向进行了展望。
光纤传感器随着光纤通信技术的实用化有了迅速发展,且以体积小、重量轻、检测分辨率高、灵敏度高、测温范围宽、保密性好、抗电磁干扰能力强、抗腐蚀性强等明显优于传统传感器的特点,其应用范围深入至国防军事、航天航空、土木工程、电力、能源、环保、医学等。现如今光纤传感器已经能够对温度、压力、温度、振动、电流、电压、磁场等物理量进行测定,发展空间相当广阔。
1. 光纤传感器的基本构成和组成原理
光纤传感器主要由光源、光纤与探测器3部分组成,光源发出的光耦合进光纤,经光纤进入调制区,在调治区内,外界被测参数作用于进入调区内的光信号,是其光学性质如光的强度、相位、偏振态、波长等发生变化成为被调制的信号光,再经过光纤送入光探测器而获得被测参数,光纤传感器中的光纤通常由纤芯、包层、树脂涂层和塑料护套组成,纤芯和包层具有不同的折射率,树脂涂层对光纤起保护作用,光纤按材料组成分为玻璃光纤和塑料光纤;按光纤纤芯和包层折射率的分布可分为阶跃折射率型光纤和梯度折射率光纤两种。光纤能够约束引导光波在其内部或表面附近沿轴线方向向前传播,具有感测和传输的双重功能,是一种非常重要的智能材料。
2. 光纤传感器的类型及特点
光纤传感器的类型很多,按光纤传感器中光纤的作用可分为传感型和传光型两种类型。
传感型光纤传感器又称为功能型光纤传感器,主要使用单模光纤,光纤不仅起传光作用,同时又是敏感元件,它利用光纤本身的传输特性经被测物理量作用而发生变化的特点,使光波传导的属性(振幅、相位、频率、偏振)被调制。因此,这一类光纤传感器又分 为光强调制型,偏振态调制型和波长调制型等几种。对于传感型光纤传感器,由于光纤本身是敏感元件,因此加长光纤的长度可以得到很高的灵敏度。
传光型光纤传感器又称非功能型光纤传感器,它是将经过被测对象所调制的光信号输入光纤后,通过在输出段进行光信号处理而进行测量的。在这类传感器中,光纤仅作为传光元件,必须附加能够对光纤所传递的光进行调治的敏感元件才能组成传感元件。
3. 光纤传感器的应用
光纤传感器的应用范围很广,几乎涉及国民经济的所有重要领域和人们的日常生活,尤其可以安全有效地在恶劣环境中使用,解决了许多行业多年来一直存在的技术难题,具有很大的市场需求。主要表现在以下几个方面的应用:
(1) 城市建设中桥梁、大坝、油田等的干涉陀螺仪和光栅压力传感器的应用。光纤传感器可预埋在混凝土、碳纤维增强塑料及各种复合材料中,用于测试应力松弛、施工应力和动荷载应力从而来评估桥梁短期、施工阶段和长期营运状态的结构性能。
(2) 在电力系统,需要测定温度、电流等参数,如对高压变压器和大型电机的定子、转子内的温度检测等,由于电类传感器易受强电磁场的干扰,无法在这些场合中使用,只能用光纤传感器。分布式光纤温度传感器是近几年发展起来的一种用于实时测量空间温度场分布的高新技术,分布式光纤温度传感系统不仅具有普通光纤传感器的优点,还具有对光纤沿线各点的温度的分布式传感能力,利用这种特点我们可以连续实时测量光纤沿线几公里内各点的温度,定位精度可达米的量级,测温精度可达1度的水平,非常适用于大范围多点测温的应用场合。
(3) 在石油化工系统、矿井、大型电厂等,需要检测氧气、碳氢化合物、CO等气体,采用电类传感器不但达不到要求的精度,更严重的是会引起安全事故。因此,研究和开发高性能的光纤气敏传感器,可以安全有效地实现上述检测。
(4) 在环境监测、临床医学检测、食品安全检测等方面,由于其环境复杂,影响因素多,使用其它传感器达不到所需要的精度,并且易受外界因素的干扰,采用光纤传感器可以具有很强的抗干扰能力和较高的精度,可实现对上述各领域的生物量的快速、方便、准确地检测。目前,我国水源的污染情况严重,临床检验、食品安全检测手段比较落后,光纤传感器在这些领域具有极好的市场前景。
(5) 医学及生物传感器。医学临床应用光纤辐射剂量计、呼吸系统气流传感系统;圆锥形微型FOS测量氧气浓度及其他生物参数;用FOS探测氢氧化物及其他化学污染物;光纤表面细胞质粒基因组共振生物传感器;生物适应FOS系统应用于海水监测、生化技术、医药。
光纤传感器在实践中运用到的例子举不胜举,这些技术都是多学科的综合,涵盖的知识面广,象光纤陀螺,火花塞光纤传感器,光纤传感复合材料,以及利用光纤传感器对植物叶绿素的研究等等;随着科技的不断进步,越来越多的光纤传感器将面世,它将被应用到生产生活的每一个角落。
4. 光纤传感器的技术发展方向
光纤传感技术经过20余年的发展也已获得长足的进步,出现了很多实用性的产品,然而实际的需要是各种各样的,光纤传感技术的现状仍然远远不能满足实际需要。目前,光纤传感器技术发展的主要方向是。
(1) 传感器的实用化研究。即一种光纤传感器不仅只针对一种物理量,要能够对多种物理量进行同时测量。
(2) 提高分布式传感器的空间分辨率、灵敏度,降低其成本,设计复杂的传感器网络工程。注意分布式传感器的参数,即压力、温度,特别是化学参数(碳氢化合物、一些污染物、湿度、PH值等)对光纤的影响。
(3) 传感器用特殊光纤材料和器件的研究。例如:增敏和去敏光纤、荧光光纤、电极化光纤的研究等。这些将是以后传感器进一步发展的趋势。
(4) 在恶劣条件下(高温、高压、化学腐蚀)低成本传感器(支架、连接、安装)的开发和应用。
(5) 新传感机理的研究,开拓新型光纤传感器。
参考文献
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理想和信念,对人类未来的关怀
正如Kevin Kelly在《失控》所言,“当一些公司到顶点的时候,你必须去想怎么样通过另外一种方式、另外一种途径做一些不那么完美的产品,慢慢的从另外一个角度再去爬上另一座高山。”因此,作为已经将搜索引擎做到极致的Google来说,为了不被后来者赶上必须将注意转移到一些尚未被开发的地方,从现今的情况来看,Google显然成功了,并且是绝对的成功。加拿大皇家银行资本市场分析师Mark Mahaney曾对Google的这种布局做了如下评价,“对于长期的技术发展趋势,Page的宝押对了。如果不涉足智能家居、无人驾驶汽车和可穿戴设备领域,Google的价值要低许多。”
这种价值并非单单是指在这些领域投入所取得的回报,更是对Google这种情怀的赞许与肯定。早在2008年,Google上线了流感预测系统,这可以算作是在生命健康领域最初的尝试,而此后身患声带麻痹症的遭遇也许使得Larry Page有了在此领域取得突破的决心――提高对疾病的预防,甚至最终避免疾病的困扰。去年7月,Google的大数据预防疾病项目Google Baseline Study上线,试图利用大数据找到每种疾病对应的标志并以此解决未来疾病的预防问题;9月收购健康技术公司Lift Labs,将其加入Google X生命科学部门,旨在为帕金森病及类似疾病患者提供便利。Google所做的一切已经超越了一家科技公司所能涵盖的范畴,更像是一家心系人类未来的公司。
朝这个方向努力的不仅仅是Google一家,如今已有越来越多的科技公司将目光投向了人类的未来。在2013年10月,便有消息称Facebook将成为继Apple、Google之后又一家进军医疗领域的互联网公司,它将利用自身先天的优势,去构建未来的医疗服务平台。在此之前,已经有许多医学研究与调查以Facebook上的数据为研究样本或依据。梅约医学中心的社交媒体主任Lee Aase曾表示,医疗组织会利用这个平台来提高有关本地献血活动、心理卫生服务、免费疫苗、STD/HIV测试或产前护理的认知度。从人类关怀的角度来讲,医疗也许是最容易切入的一个突破口了。
再如Apple,其收购或投资的公司无一不是为了优化、提高用户体验而做出的决定。即使在如今后乔布斯时代的Apple已不再同以往那样闪耀,但仍在完善iOS生态圈的道路上不断努力,将小而美发挥到极致。
这些公司之所以对人类的现在与未来如此关注,除却自身处于互联网科技这样一个极具前瞻性与创造力的领域外,更同他们的领导者不无关系。我们敬仰与崇尚这样的精神,但更敬仰与崇尚追求这种精神的人们。
追求的人杰,比起过去更注重将来
回到文初的Google,现任CEO兼创始人Larry Page对其公司具有这种人文关怀精神无疑是起着举足轻重的作用。在1998年他与Sergey Brin初创Google的那段时间里,他便试图在那简陋的车库办公室中用乐高积木及橡胶滑轮拼凑出能够代替人手翻书的机器人装置。在面对时任Google人力资源主管Heather Cairns的疑问时,Larry的回答十分坚定,“总有一天我们会把世界上所有出版物都放到互联网上,这样每个人都能够看到它们。”这并非其人文关怀的萌芽。早在学生时代,Larry便在论文中提出在太空中放置太阳能风筝以更加充分并清洁的利用能源。这一切关于想要改变世界的想象在如今都或多或少的映射在了Google的产品上。
再如现在占据了智能手机市场大半壁江山的Android操作系统,在最初得以被Google收购也是因为正巧符合了Larry当时“将Google服务装入每个人口袋”的梦想。虽然晚于Apple手机一年,但Android上市之初便帮助手机厂商们快速地攻占了市场,并极大改善了人们的生活。
Larry在复出重任CEO之前的一次产品评估会上言道:“我们要开发的产品,应当是利用科技解决数亿人面临的大问题。看看Android,看看Gmail,看看谷歌地图,看看谷歌搜索。这才是我们应该做的。我们要开发出你生活中不可或缺的产品。”正是基于这个目的,使得他在任职CEO的过程中陆续砍掉了42个产品,并试图带领Google不断进入新领域。也正是因为这样,才有了支持新科技的风司Google Venture、致力于将100个超凡的创意变为现实的Google X、为构建世界蓝图而成立的Google 2.0、意在先进技术与产品研发的Google Y实验室。
怀抱这种情怀与信念的不仅仅是Larry一人。在硅谷,Google同美国国家航天航空局NASA以及若干科学家共同开办的奇点大学中,几乎全部都是有着同样情怀的人们。这所旨在解决“人类面临的重大挑战”的学校,希望学生能够将科技作为改善人类困境的途径,并以此解决贫穷、饥饿、疾病、全球变暖、能源稀缺等一系列威胁到人类生存与发展的问题。
日前,Google完成了对太空公司Space X中的一个项目投资,目前此项目的估值约在100亿美元。Space X创始人Elon Musk被誉为下一个Steven Jobs,这不仅仅是对其财富与地位的描述,更是对其野心与信念的称赞。通过在线支付工具Paypal、电动汽车生产商Tesla、以及太空公司Space X,Elon Musk在互联网、新能源、航空航天三个领域前所未有地改变了世界。不仅如此,这也给未来继续造成更重大的影响带来了希望,“从PayPal离开之后,我思索的并不是怎么赚大钱,而是还有哪些问题是会对人类造成重大影响的”。而Google此次投资的项目则恰好同他们的热气球有着异曲同工之妙,目的是为SpaceX卫星的开发工作提供支持,这种卫星可向全球范围内尚无互联网的数十亿人提供廉价的网络服务。可以预见在不远的将来,通过这两家公司的合作,整个世界将会真正成为一个由互联网连接起来的新世界。
Paypal的另一位创始人Peter Thiel同样也有着和上述几位硅谷创业者同样的信心。在将Paypal卖给eBay之后,Peter Thiel不仅投资了Facebook、Yelp、Linkedin、SpaceX、Airbnb等上百家公司,创建服务于国安与金融领域数据分析的Palantir,并设立了Thiel基金会,旨在对技术进展以及对未来的前景进行长远思索。这家基金会不同于传统的慈善基金会,更像是一个对人类未来发展倾注无限关怀的风司,目的是“挑选那些自身能产生价值,同时又有助于让人们意识到更广泛的问题的企业”。而此基金会最早的受益者Aubrey de Grey,其领导的项目便让人看到了Peter Thiel对人类未来深深地关注。Aubrey de Grey是SENS即抗衰老战略工程的创立者,他正在努力开发一种能够延缓人类衰老的再生疗法,他甚至相信,在未来能够活到1000岁的人已经降生了。
而另一个项目则更加大胆,“20 Under 20”,致力于为18 到 20 岁之间的资优学生提供 10 万美金,让他们自己创业。这种颠覆过去大学教育的做法,令那些传统教育家们产生了极大反感,“受 Thiel 赞助的学生们将有机会效法他们的资助者,在成年伊始即放弃自己的智力发展,一心一意地专注于发家致富,并且越年轻越好,以此消除了为自己的长远打算而去求知的必要”。然而在Peter Thiel看来,“大学本科教育欺骗学生们,使其高估学位的价值,从而深陷不必要的教育贷款”。他的这一做法实际上大大丰富了未来年轻人在职业选择上的多元化。
不论何时,我们都需要这样的信念与富有追求的人杰
在去年3月的TED大会上,当身患声带麻痹症的Larry Page在台上说道“如果人们能将自己的医疗记录匿名分享到网上,便可以挽救 10 万人的生命”时,我们不难感受到这位一向因为疾病而“谨言慎行”的公众人物对人类未来的关怀。而此后Google向生命健康领域的一步步进军使我们更能相信Larry此前所言并非一时兴起,而是深思熟虑的结果。
这也是我们为何要崇尚这种理想与信念的原因,因为这样才会让我们对未来充满希望,并为之不断努力。而正是有了追求此种理想与理念的人杰的出现,才更使我们悉知美好未来的触手可及。不论是Larry Page、Elon Musk还是Peter Thiel,他们的所作所为在普通人眼中,可能仅仅只是意欲颠覆世界的疯狂之举,其实背后透着对我们这个世界与整个地球生命未来的期待与努力。
关键词:挖泥船;泥泵离合器;智能控制;诊断
中图分类号:U664.5 文献标识码:A
1 前言
随着国内经济的飞速发展,挖泥船的应用越来越广泛,挖泥船大量用于河道疏通、挖沙清淤、吹填造地、筑路等,且随着工程需要,通过泥泵离合器智能控制系统控制本地泥泵执行机构,实现挖泥、吹泥等不同的工况。现在大多数耙吸式挖泥船多采用主机“一拖三模式”,采用双速比齿轮箱驱动泥泵,然后通过泥泵离合器智能控制系统操作合排,使主机驱动泥泵,进而实现多工况操作,本文就是针对这种双速比齿轮箱离合器研究开发出的一套智能控制系统,该系统将获取的状态信号进行采点、运算、诊断后执行对泥泵的控制,该智能控制系统不但能很好的控制高低速档合排、脱排,而且对合排过程中出现的故障能进行识别,并自行在诊断界面弹出故障点,能对离合器状态实时监控,此外在合排前后能配合功率管理系统实施功率管理。
2 智能控制系统的设计研究
2.1 控制对象
泥泵离合器是耙吸式挖泥船泥泵传动的中间连接核心部件,其结构如图1所示。泥泵通过主机,以离合器为纽带,通过控制驱动离合器合排使得泥泵实现转速输出。本文把离合器作为控制对象设计开发出一套智能控制系统,实现泥泵高、低速不同转速切换输出。
2.2 系统构成
根据系统的结构和控制不同特点,离合器控制系统可分气压系统和电气系统两大部分构成。
2.2.1 气压系统
气压控制是对离合器上的进气通路进行控制以响应相应高速档或低速档气路通断的操作,系统由滤器、压力表、恒压器、蓄能器、压力开关、电磁阀组件、消音器等组成,如图2为气压控制系统的工作原理图。其中,压力表示气源压力,滤器是将空气中的杂质过滤掉,通过减压阀把压力调到工作值,有一个安全阀保证气源压力不要过高,同时通过一个压力检测装置监测低于工作压力值时报警,按下合排按钮后控制空气通过两位两通阀和两位三通阀和节流阀后进入蓄能器瓶,其中压力监测装置监测高速合排时压力,压力监测装置监测低速合排时压力,当满足高速合排压力或者低速合排压力后,分别操作高速合排按钮和低速合排按钮进行合排操作,当有应急情况时,按下应急停止按钮控制两位两通阀泄放控制空气,离合器自动脱排。
2.2.2 电气系统
该电气系统通过采集功率管理系统、PCU主机推进系统、主机系统、液压PLC系统、MIMIC系统、泥泵离合器系统、泥泵齿轮箱系统、泥泵系统、AMS全船报警系统等各系统发出的信号来获得整个离合器的工作状态,如图3为电气系统框图。在对各个状态做出判定后,可操作相应的离合器动作。电气控制系统设计为三处控制模式,即可在机舱-离合器箱机旁控制,又可在集控室控制,也可在驾驶室-疏浚台远程遥控控制。离合器电气系统为了确保可靠性,有DC24V及AC220V电路,控制系统的电源均为UPS电源,保障系统在主配电板失电情况下依然能保持工作及监视状态,离合器系统信号均被采集到泥泵控制系统PLC柜,供全船的监控系统使用,此外系统还具有各种信号的报警功能,包括离合器电源故障、离合器主空气压力低、离合器控制空气压力低、离合器堵塞、离合器滑差、离合器紧急停止、离合器装置故障等。
2.3 软件系统
系统控制软件是整个智能控制系统的控制神经中枢,是系统的重要组成部分,根据不同船型选用合适的PLC控制模块作为控制单元,并能与上位机构成复杂的控制系统,离合器的合排/脱排联锁由泥泵控制系统PLC执行,泥泵离合器智能控制系统服务器方将各个系统信号采集处理后传送到泥泵PLC柜控制中枢的客户方,客户可在SCADA界面监测到整个系统状态图,进而进行操作。
2.3.1 系统设计的安全性-诊断保护
为了确保整个“一拖三”泥泵离合器智能控制系统的安全性,避免误操作引起离合器及相关设备损坏,在实际设计中采用多信号互相联锁诊断控制,只有在满足条件情况下方能操作离合器高低速档合排,只要有脱排操作条件,离合器将合排不成功。
2.3.2 系统高低速合排操作执行
智能控制系统对离合器的控制过程就是采集各系统发出的信号进行逻辑运算与判断,再根据不同工况来控制各个电磁阀的得电与失电,实现高速档或低速档气路的通与断,从而充气泥泵气胎离合器,推动泥泵齿轮箱和主机连接共同运动,完成输出泥泵转速的过程。当离合器合排条件吻合后,按下“低速”合排按钮,低速比离合器将合上;按下“高速”合排按钮,离合器高速档将合上。
3 应用情况
广州文冲船厂为上海航道局建造的科技含量非常高的万方大型耙吸式挖泥船 “新海牛”、“新海马”,分别于2009年11月、2010年2月交付使用,而后同类型挖泥船“新海虎4”、“新海虎5”也分别于2011年9月、2011年12月交付使用。该4艘挖泥船参加了长江口深水航道治理、唐山曹妃甸、天津临港工业区等重点工程项目建设,并成功进入美洲等海外地区,4艘挖泥船均采用了本文所述的泥泵离合器智能控制系统,该系统性能安全稳定,施工可靠,操作和诊断方便,达到了国际同类产品的先进水平,船东对此智能控制系统及诊断流程十分满意。
该系统具有如下特点:模块化设计;采用PLC程序;控制箱采用可靠的UPS电源,保障断电情况下泥泵离合器不会脱排导致泥浆罐在泥管里;具有多处控制操作功能,可在本地机旁控制、集控室控制、驾驶室控制;系统具有简单友善的诊断界面,减少工作人员故障诊断反应和处理时间等,大大提高了设备使用的安全性,减少工作人员劳动强度。
4 结论
随着船舶自动化程度越来越高和设备的增加,原有的控制系统设计已满足不了设备的兼容性和存在安全漏洞,为有效的减少设备操作流程,减轻施工人员工作量及提高系统安全性,我们研制了本文所述的离合器智能控制系统,它很好的适应了目前耙吸式挖泥船双速泥泵齿轮箱的特点,既具有高、低速合排诊断功能,又有泥泵在单泵高档、单泵低档、双泵高低档串并联控制诊断功能,并给疏浚台操作人员提供简洁的可视化信息界面和故障处理信息界面,由于简化了施工和故障诊断操作,劳动效率大大提高,进而缩短了施工项目完成时间,为船东产生了巨大效益,同时也产生了巨大的社会效益。
参考文献
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一个终生为科学而执着的疲惫身躯,终究无法承受生命之重,因心脏病突发,将生命定格在为妻求诊的北京通州结核病医院挂号窗前。他就是中国科学院院士、激光研究领域著名专家、哈尔滨工业大学教授马祖光。
“我感觉很累。”———这是马祖光75载生命中留下的最后一句话。他终于可以休息了,然而这一走,却是与妻子的生死两茫茫。
2004年7月15日,马祖光院士周年祭。
这天,他的弟子将我国首次获得的“毛细管放电X光激光”,献给他们可敬可爱的先生。
这是一束世界上极为美丽的激光。这也是一束马祖光先生倾注了大量心血而又没能看到的激光。
“科学的光芒是美丽的”。马祖光用绚丽多彩的人生实现了自己曾经说过的话。
生命之光
“人生最大的幸福就是能够喘上一口气。”马祖光患有心衰,半夜犯病,每每喘不过气时,他常对老伴这样说。在科学求索的生命链条上,在与死神赛跑的抗争中,他紧张得连喘气的时间都没有。
对于马祖光,幸福的感觉很简单———舒坦地“喘上一口气”。从上世纪60年代他就患有心脏病,半夜一犯病,躺着呼吸困难,不得不坐起,缓解不适,憋闷的感觉就像辣椒面在胸口搅和。可是,在工作和事业中,他却不愿偷闲“喘喘气”。
1971年,阴霾依旧笼罩着中国。马祖光刚出牛棚,便扑向书海,决心挽回损失的时间,大干一场。先后创建了物理、核物理专业的他又捕捉到国际科技前沿———激光。
当时,激光对全系老师还是完全陌生的领域。精通英、俄两门外语的马祖光,争分夺秒抽时间去省图书馆查阅资料。在那个年代,敢于读书便是逆潮而动,需舍得一身剐的胆量。
还没摘下“牛鬼蛇神”的帽子,马祖光便又像一头拓荒牛在“激光”的田野里忘我开垦。
每天微曦初露,马老师就早早出发,7点半候在图书馆前。开馆后,他争分夺秒查阅,如饥似渴摘抄外文资料。一块干面包,一杯白开水,一坐就是一整天。
图书馆回来,晚上还要翻译、整理材料,第二天跟其它老师讲解讨论。冬去春来,一年又一年,马祖光摘抄了几十本厚厚的资料,也暗暗地为哈工大、为国家积聚了一支激光“预备役”队伍。
资料有了,可还没有资金、设备,甚至没有一颗螺丝钉。
因陋就简,白手起家。他领着年轻老师开始“硬干”:该专业的第一台没有示波器管的示波器,是从废旧物资“拣破烂”拣回来的;第一台机械泵是花200元钱在哈尔滨灯泡厂买的退役泵……
一个大雪纷飞的寒冬。马老师和同事推着手推车从废品收购站“淘”回蒸馏水玻璃瓶。那是在郊区,回来路上,大家争着“驾辕”,43岁的马祖光一马当先,头发淌着汗水和雪水,浑身冒着热气,脸上却喜滋滋的,拉着满车“宝贝”前行。
王雨三教授回忆当年创业情景,十分后悔,因为不知道马老师那时就患有心脏病,还傻乎乎开玩笑:“真是‘老马识途’啊!”
到了上世纪八九十年代,老马朝着与国际接轨的方向,拉起了整个专业学科发展的大车,虽然自己和妻子的病患如影随形地纠缠着。
建设一个学科,至少需要50年,马祖光这样认为,也努力实践着。他拖着病躯,筚路蓝缕,带领着一支一穷二白的队伍披荆斩棘。
30年过去了,哈工大光电学系已是少长咸集,群贤毕至:
———1994年—1996年,建立了可调谐(气体)激光技术国家级重点实验室;
———1999年,获准“长江学者奖励计划”特聘教授设点单位;
———2000年,建成“电子科学与技术”一级学科博士学位授权点;
———2001年,物理电子学学科被评为国家重点学科,马祖光被评为中科院院士;
目前,这支队伍正承担国防科工委、“863”高技术、国家自然科学基金等一批重大课题,“十五”期间的科研计划总经费约达到6000多万元。
“马老师是用自己的生命换取了学科的发展。”马祖光的大弟子王骐回首往事,总哽咽不止,泣不成声,无法继续自己的回忆。
大家都说马老师是个坚强乐观的人。,随父颠沛流离,饥寒交迫,饱受战乱之苦,他没有倒;期间,蹲牛棚,干苦力,挑沙子,睡仓库几近被煤烟熏死,他还是没有倒;创建哈工大三个专业,面对手拉肩扛的艰辛以及激光研究的技术攻关,他没有倒。
一位老领导曾严肃地对他说:“祖光啊,你的任务就是好好活着。”可惜,在病痛与工作的纠缠中,他最终透支了自己的生命。
智慧之光
在国际激光研究领域,马祖光的名字与许多“第一次”紧密相联的:首次观察非线性光学过程7种,开展Na2、Li2、K2光谱研究并首先观察到13个新谱区;首次实现放电激励S2蓝绿光放大;首创SBS相位共轭腔兼Q突变技术……
1979年,中国拥抱着科学的春天,马祖光也迎来了自己学术生涯的突破,他到德国LambdaPhysik公司,第二年,他又来到德国汉诺威大学作访问学者。
在国外他选定的科研课题是,“钠双原子分子第一三重态跃迁”。美、苏、法、德的科学家都曾对这一热点课题进行过研究,但均未成功。面对近红外激光发展中的一大难题,德国人劝他不要“鸡蛋碰石头”。
马祖光却暗下决心:外国人搞不出来的东西,中国人不一定就搞不出来,这口气一定要争。
由于实验条件限制,马祖光工作时间只能“瞅”别人的休息时间:早9点上班之前,晚6点下班之后。52岁的他以超常的毅力夜以继日工作,为了节省经费,两年间,他吃掉了150多斤挂面。
最后3个月限期过去了,失败,失败,还是失败。德国实验室负责人对他已不抱希望,让他重换课题。
一位伟人说过,科学的入口处,正像是地狱的入口处。这里,容不得半点怯弱和犹豫。马祖光没有一丝怯弱和犹豫,坚定地说:“希望再有10天时间。”德国人同意了。
10天,只是10天的早晨和夜晚。苦战到第5个晚上,马祖光通过改变动力学的非常规方法,终于发现了科学家们梦寐以求的Na2的新的近红外连续谱区。回国之后,他先后提出和凝练了激光介质光谱、新型可调协激光、X光激光、非线性光学技术、红外激光技术和激光空间信息技术等多个具有创新性的世界前沿科研方向。王骐教授为记者开列了从1980年以来,由马祖光直接指导所取得的国际首创成果,数目达到17项之多。
有人说,马老师的脑子就像一个喷泉,里面总是不断冒出新的思想:率先开展可能用于IT产业和等离子体诊断的X光激光研究,提出将激光作为信息载体在空间传递、获取信息技术……作为学科带头人,马祖光总是瞄准国际最具前瞻性的课题。光学泰斗王大珩说,祖光院士是我国从事激光研究从基础理论导出现实激光成果的少数先驱者之一。
马祖光最喜欢踏进的门是实验室的门。74岁高龄了,他还坚持与学生一起做实验,观察数据,有时熬通宵,一干就是6、7个小时。马老师特别支持创新。一个学生在“慢光”这一研究方向取得了突破,连忙打电话告诉老师。马祖光听到后,兴冲冲地从家里赶到实验室:“好,你再演示一遍!”看完过程和数据后,他兴奋地像个孩子,跑了几个办公室,奔走相告:“做出慢光了,这可是个新领域呀!”
他就是这样一个对科学近乎痴迷的人,离开了实验室,他的生命就没有着落。俗话说男儿有泪不轻弹,王雨三印象中,老师惟一一次落泪,就是因为最早的地下实验室里仪器受损。当时他摩挲着浸在水中的设备,心疼得掉下眼泪。
从马老师家到实验室只有600米。常人只需走十几分钟的路,对于他———一个患有几十年心脏病的老者来说,却是一条艰难漫长的路。在哈工大的校园里,人们经常会看见一个步履蹒跚的身影:身着蓝色补丁中山装,手拎皱痕累累黑皮包,每到上坡处,就一歇再歇,气喘吁吁。然而,他原本可以不这样:学校为他安排了专车接送,他婉拒了;他早已退休,可以不上班,但还是要惯性地去实验室看看。
沿着那条小道,循着那道门,走进科学殿堂,直至生命终结。
师道之光
马老师似乎只有两件永远做不完的事,一是科学研究,另一个就是培养人才!马祖光对学生的严格是出了名,有时精益求精甚至到了“苛刻”的地步
马祖光就像一个无形的“场”,汇聚着一大批优秀的学子慕名跟随。1983年,陈德应在高二时在报上看到马祖光的故事,当时就立下志愿:“我要考上哈工大,跟这位科学家学习。”
时光荏苒,20年过去了,陈德应实现了梦想,坚定地追随马老师足迹,从本科、研究生、博士直到哈工大电子技术研究所所长。
“要做一辈子学生,要有一辈子的危机感。”他记住了马先生的教诲。
攻读硕士学位期间,陈德应在国际上首次做出了“受激布里渊相位共轭腔激光振荡”。“我当时很兴奋,马上将初稿交给马老师。他把我的论文逐字逐句地修改,指出不足,并让我从理论上给他解释。”“这个问题恰恰是我不清楚的,分明是为难人啊!”陈德应有了怨气。老师看出学生的委屈,很耐心地说:“这样,我跟你一起分析。”后来,他们终于从理论上解释了这个过程,并获得了航天航空工业部科技进步一等奖。
“严谨是做学问的起码态度,可不能在知识界里当奸商啊!”马老师的严格出了名,说是精益求精,有时甚至达到一种不近情理的“苛刻”:答辩论文至少要在2周之前交给他;标点符号、英语单复数、词态,他都一一修改;答辩时,要仔细询问每一个实验数据的由来。据说,有的博士生受不了折磨,一气之下,拂袖而去,放弃了学位。
马祖光要求学生做实验,一片记录纸都不能丢,他说,哪怕是失败的实验数据,也可能从中找到问题的症结。做激光实验需要极强的稳定性,学生在耐火砖上少垫了一层泡沫,他都能指出来。只要参加国际、国内学术会议,马老师就会召集全体师生“过筛子”,一起观摩报告人的“预演”,帮助他纠正英语语音、指出论文疑点并提意见。一遍又一遍练习,直到他满意才放行。
他还率先提倡,请硕导、博导登上本科教学的讲台。现已是教务处副处长的张中华还记忆犹新:“我第一次上讲台是讲激光原理。马老师一定要让我试讲,听完后,他给我列出12本书目,要求两个月之内读完,然后向他汇报读书心得。”这12本书大都是国外原本教材,张中华一个暑假泡在图书馆。新学期开学了,他终于“交账”,才被允许上讲台。“虽然当时很苦,但这些书开阔了我的视野,对以后的教学获益匪浅。”
张中华读博也颇多“磨难”。当时定了一个课题后,他通过调研和文献检索,发现该课题国外已有学者提出。马老师知道后,坚决要他换题:“如果你的论文与别人撞车了,就必须改题。一定要做具有国际创新水平的工作!”这意味着张中华半年的工作前功尽弃。结果,他的博士学位比别人多读了一年,也印证了马导师的名言:“创新”要紧跟在“献身”之后。
对学生“严厉之极”,紧跟着却是“关爱至深”。作为威望很高的专家,马祖光为教研室争取了多项国家“863”课题、自然科学基金和国防课题。追踪热点、查找资料、检索文献,从立项、设计方案、中期检查到解决关键问题,马老师默默地做了许多幕后工作,可到最后却无私地让学生担任课题组组长。就连论文署名,他也总是把自己放在最后。
“相形之下,现在有些博导、硕导,对学生论文啥事不管,署起名来可是当仁不让啊!”一位学生说。
德高为师,身正为范。为了提携后人,马老师总是把学生推到科研第一线,给他们最大的发展空间。马老师培养的学生在国内国外都受到业界的好评。王骐告诉记者:“这是一种无形的压力,马老师逼我们去学,逼我们创新,正是这种力量,才让我们成长得如此之快。”在他直接指导下,已培养了十几个博导,在光电子师资队伍中,博士化率达到70%。
2003年7月11日晚,王雨三家的电话传来马老师的声音:“老王,下周要修订新教学计划,希望你能参加,一起讨论。”马老师似乎很高兴,就专业发展谈了很久很久,最后才说:
“我下周一(7月14日)去北京,给孙悦贞看看病,最后确定一下能否做手术,了却我一桩心事。”王雨三劝他不急着赶回来,马祖光却说:“不行,等我的工作还很多……”
王雨三怎么也没想到,这竟是老师对他的最后一次嘱托。
2003年7月15日,噩耗传来。