光纖模場(chǎng)適配器編碼器的應(yīng)用1037531秉銘

光纖模場(chǎng)適配器編碼器的應(yīng)用1037531秉銘DFS60A-BHAC65536根據(jù)擴(kuò)芯光纖的理論模型，研究了擴(kuò)芯光纖的折射率分布與加熱時(shí)間等因素的關(guān)系。數(shù)值模擬了光在擴(kuò)芯光纖中的傳輸，分析了擴(kuò)芯光纖中模場(chǎng)分布的變化。實(shí)驗(yàn)上實(shí)現(xiàn)了對(duì)單模光纖的加熱擴(kuò)芯，測(cè)量了不同加熱時(shí)間光纖的模場(chǎng)直徑，監(jiān)測(cè)了加熱擴(kuò)芯過(guò)程帶來(lái)的附加損耗。二、利用加熱擴(kuò)芯技術(shù)設(shè)計(jì)制作了包層直徑相近的大模場(chǎng)光纖和單模光纖之間的低損耗模場(chǎng)適配器，損耗值為0.2dB，達(dá)到了實(shí)用水平。三、利用拉錐光纖低損耗漸變條件分析大模場(chǎng)光纖的拉錐，得出通常情況下的拉錐長(zhǎng)度應(yīng)該大于1cm。較為系統(tǒng)地分析了拉錐大模場(chǎng)光纖的模場(chǎng)特性，數(shù)值模擬了不同數(shù)值孔徑的拉錐大模場(chǎng)光纖模場(chǎng)直徑和纖芯直徑的關(guān)系。四、結(jié)合加熱擴(kuò)芯技術(shù)和光纖拉錐技術(shù)設(shè)計(jì)制作了針對(duì)包層直徑不等的不同大模場(chǎng)光纖之間以及大模場(chǎng)光纖和單模光纖之間的低損耗模場(chǎng)適配器，損耗值為0.3dB，達(dá)到了實(shí)用水平。同時(shí)測(cè)量了模場(chǎng)適配器的輸出光斑，通過(guò)光斑分布可以判定模場(chǎng)適配器能夠保持基模傳輸。五、介紹了光子晶體光纖空氣孔塌縮技術(shù)，數(shù)值模擬了不同塌縮率條件下模場(chǎng)直徑的變化情況。利用拉錐機(jī)加熱實(shí)現(xiàn)空氣孔塌縮，解決了小芯徑光子晶體光纖和單模光纖的模場(chǎng)失配問(wèn)題，得到的耗值為0.64dB。以現(xiàn)代通信技術(shù)為代表的信息產(chǎn)業(yè)的迅猛發(fā)展,現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)在工業(yè)控制領(lǐng)域中已經(jīng)成為數(shù)據(jù)通信的主導(dǎo)。近年來(lái),隨著以太網(wǎng)技術(shù)進(jìn)入工業(yè)控制領(lǐng)域,工業(yè)以太網(wǎng)技術(shù)應(yīng)運(yùn)而生。工業(yè)以太網(wǎng)克服了傳統(tǒng)現(xiàn)場(chǎng)總線的諸多缺點(diǎn),深刻的影響了工業(yè)控制領(lǐng)域。德國(guó)BECKHOFF公司提出的EtherCAT工業(yè)以太網(wǎng)技術(shù)具有拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)靈活、系統(tǒng)配置簡(jiǎn)單、開(kāi)發(fā)成本低和高效高速等特點(diǎn),正被越來(lái)越多的網(wǎng)絡(luò)工業(yè)設(shè)備開(kāi)發(fā)商所關(guān)注。本論文提出了一種基于EtherCAT協(xié)議的嵌入式網(wǎng)關(guān)適配器的設(shè)計(jì)方案。作者針對(duì)適配器實(shí)時(shí)性差和組態(tài)復(fù)雜這兩個(gè)問(wèn)題,提出了增加從單片機(jī)提前進(jìn)行預(yù)處理的方式,處理適配器模塊與I/O模塊的通信,有效地提高了適配器的實(shí)時(shí)處理能力。本文首先簡(jiǎn)要介紹了當(dāng)前工業(yè)以太網(wǎng)技術(shù)特別是EtherCAT在國(guó)內(nèi)外的發(fā)展現(xiàn)狀,然后詳細(xì)分析了EtherCAT協(xié)議的系統(tǒng)構(gòu)成、數(shù)據(jù)幀結(jié)構(gòu)和通信模式等重要內(nèi)容。然后基于STM32嵌入式單片機(jī),給出了嵌入式硬件的總體設(shè)計(jì),分模塊介紹了電路各個(gè)部分,包括主從單片機(jī)電路、時(shí)鐘復(fù)位電路、ET1100電路等主要部分。在此基礎(chǔ)上,基于EtherCAT協(xié)議和uC/OS-Ⅲ操作系統(tǒng),針對(duì)軟件功能需求,完成了驅(qū)動(dòng)程序和業(yè)務(wù)程序的開(kāi)發(fā)。后,根據(jù)設(shè)計(jì)指標(biāo),進(jìn)行系統(tǒng)測(cè)試,取得了令人滿意的結(jié)構(gòu),達(dá)到了設(shè)計(jì)要求。同時(shí),給出了通過(guò)測(cè)試過(guò)程以及平時(shí)研究過(guò)程中發(fā)現(xiàn)的不足和改進(jìn)方法。前各級(jí)各類(lèi)醫(yī)療衛(wèi)生機(jī)構(gòu)都按照自身的業(yè)務(wù)需求建設(shè)了自己的業(yè)務(wù)信息系統(tǒng)。然而由于建設(shè)的時(shí)間、生產(chǎn)廠家及采用的技術(shù)各不相同,且沒(méi)有統(tǒng)一的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn),現(xiàn)有的應(yīng)用信息系統(tǒng)各自獨(dú)立運(yùn)行,數(shù)據(jù)無(wú)法共享,業(yè)務(wù)流程不能自動(dòng)銜接,形成了大量的信息孤島,無(wú)法滿足醫(yī)療衛(wèi)生活動(dòng)過(guò)程的參與各方對(duì)醫(yī)療衛(wèi)生活動(dòng)中連續(xù)的信息需求。本文通過(guò)對(duì)中間件、WebService技術(shù)、適配器、消息傳輸機(jī)制等數(shù)據(jù)共享與交換相關(guān)技術(shù)的研究,提出了基于SOA（面向服務(wù)的架構(gòu)）和ESB（企業(yè)服務(wù)總線）的醫(yī)療衛(wèi)生業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)共享與交換平臺(tái)系統(tǒng)。論文描述了系統(tǒng)總體架構(gòu)和各模塊的功能,主要工作如下：1、設(shè)計(jì)了基于SOA的數(shù)據(jù)共享與交換平臺(tái)的總體架構(gòu),在此架構(gòu)下可方便地實(shí)現(xiàn)衛(wèi)生業(yè)務(wù)系統(tǒng)之間的數(shù)據(jù)共享與交換要求。2、詳細(xì)分析了醫(yī)療業(yè)務(wù)系統(tǒng)中,產(chǎn)生及交換的數(shù)據(jù),并按照醫(yī)療信息系統(tǒng)集成（Integrating the Healthcare Enterprise, IHE）中有關(guān)病人標(biāo)識(shí)交叉引用的集成規(guī)范,設(shè)計(jì)了數(shù)據(jù)交換共享的主索引。3、設(shè)計(jì)了通過(guò)數(shù)據(jù)接入適配器接入到交換系統(tǒng)的ESB總線的基本方案。實(shí)現(xiàn)了基于XML的數(shù)據(jù)庫(kù)和Excel適配器。4、研究實(shí)現(xiàn)了通過(guò)適配器將速接入服務(wù)總線,并由ESB服務(wù)總線統(tǒng)一對(duì)外提供服務(wù)的技術(shù)方案。5、通過(guò)消息中間件實(shí)現(xiàn)了系統(tǒng)數(shù)據(jù)傳輸?shù)乃膳己?為應(yīng)用提供了一種透明的信息發(fā)布和信息使用的框架。測(cè)試結(jié)果表明,該系統(tǒng)性能可以滿足衛(wèi)生機(jī)構(gòu)日常的業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)上傳,保證系統(tǒng)在大批量,高并發(fā)的環(huán)境下的穩(wěn)定使用。 

布計(jì)算技術(shù)的發(fā)展,協(xié)同設(shè)計(jì)技術(shù)已成為當(dāng)前的研究熱點(diǎn)之一。在協(xié)同設(shè)計(jì)平臺(tái)上可方便的進(jìn)行設(shè)計(jì)方案、多學(xué)科交流和信息共享。多個(gè)異地單位可以協(xié)同完成一項(xiàng)復(fù)雜的工程,然而如何保證各個(gè)異地單位之間數(shù)據(jù)的及時(shí)交互問(wèn)題也日益突出?，F(xiàn)有的數(shù)據(jù)交互平臺(tái)雖然能夠有效實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的交互,但是針對(duì)數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)性或數(shù)據(jù)服務(wù)質(zhì)量控制方面卻顯得不足。對(duì)象管理組織OMG針對(duì)不同的分布式實(shí)時(shí)計(jì)算環(huán)境推出了數(shù)據(jù)分發(fā)服務(wù)DDS規(guī)范,提供了一種異構(gòu)平臺(tái)之間的互操作標(biāo)準(zhǔn)。因此,開(kāi)展基于DDS的飛機(jī)協(xié)同設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)服務(wù)中間件的研究具有重要的應(yīng)用價(jià)值。本文在研究DDS技術(shù)和中間件技術(shù)的基礎(chǔ)上,結(jié)合飛機(jī)協(xié)同設(shè)計(jì)特點(diǎn),設(shè)計(jì)并初步實(shí)現(xiàn)了基于DDS的飛機(jī)協(xié)同設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)服務(wù)中間件（ACDDSM）。論文主要工作有:1)對(duì)數(shù)據(jù)分發(fā)服務(wù)DDS相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)、體系結(jié)構(gòu)、模塊劃分以及關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行了研究;2)分析了開(kāi)源Open DDS的全部代碼,并將其改進(jìn)后應(yīng)用到飛機(jī)協(xié)同設(shè)計(jì)系統(tǒng)的研發(fā)中,設(shè)計(jì)并實(shí)現(xiàn)了ACDDSM的消息代理組件;3)針對(duì)各子系統(tǒng)數(shù)據(jù)異構(gòu)的問(wèn)題,采用XML相關(guān)技術(shù),設(shè)計(jì)并實(shí)現(xiàn)了應(yīng)用適配器,為解決各專(zhuān)業(yè)軟件系統(tǒng)數(shù)據(jù)異構(gòu)的問(wèn)題奠定了基礎(chǔ);4)重點(diǎn)研究了DDS的發(fā)布/訂閱自動(dòng)發(fā)現(xiàn)機(jī)制,并結(jié)合目前主流自動(dòng)發(fā)現(xiàn)協(xié)議,提出了一種改進(jìn)的自動(dòng)發(fā)現(xiàn)協(xié)議DCFSDP,在不影響系統(tǒng)其他方面性能的情況下,可降低系統(tǒng)內(nèi)存資源消耗和網(wǎng)絡(luò)負(fù)載。目前論文研究工作已初步實(shí)現(xiàn)了基于DDS的飛機(jī)協(xié)同設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)服務(wù)中間件,并嘗試應(yīng)用到飛機(jī)協(xié)同設(shè)計(jì)系統(tǒng)中,該系統(tǒng)正在試用。測(cè)試實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明該數(shù)據(jù)服務(wù)中間件能夠滿足飛機(jī)協(xié)同設(shè)計(jì)各專(zhuān)業(yè)軟件信息交互的要求;并通過(guò)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了數(shù)據(jù)分發(fā)服務(wù)DDS應(yīng)用到飛機(jī)協(xié)同設(shè)計(jì)中的有效性。城市的快速建設(shè)對(duì)工業(yè)自動(dòng)化水平提出了更高的要求，建立統(tǒng)一的通信網(wǎng)絡(luò)及協(xié)議是解決問(wèn)題的關(guān)鍵。廣泛使用的現(xiàn)場(chǎng)總線網(wǎng)絡(luò)及協(xié)議在兼容性、通信距離及速率方面已經(jīng)不能滿足要求，而以太網(wǎng)的快速發(fā)展為解決這一問(wèn)題提供了新的契機(jī)，借鑒現(xiàn)場(chǎng)總線快速恢復(fù)和安全性高的優(yōu)點(diǎn)解決以太網(wǎng)關(guān)鍵問(wèn)題，使兩種技術(shù)取長(zhǎng)補(bǔ)短，相互融合，終逐步統(tǒng)一到工業(yè)以太網(wǎng)，這代表了工控系的發(fā)展趨勢(shì)。Modbus/TCP協(xié)議是現(xiàn)場(chǎng)總線和工業(yè)以太網(wǎng)逐步融合的突出代表發(fā)展前景。本文致力于解決Modbus串行總線和Modbus/TCP工業(yè)以太網(wǎng)之間的互連、互通問(wèn)題，設(shè)計(jì)并研制了一款基于Modbus/TCP協(xié)議的工業(yè)以太網(wǎng)通信適配器。首先，本文論述了課題研究的背景和意義，介紹了Modbus/TCP工業(yè)以太網(wǎng)通信適配器的國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀及關(guān)鍵實(shí)現(xiàn)技術(shù)；并對(duì)Modbus現(xiàn)場(chǎng)總線協(xié)議及工業(yè)以太網(wǎng)協(xié)議的架構(gòu)及通信機(jī)理開(kāi)展了研究，為后續(xù)工作的開(kāi)展提供了理論依據(jù)。然后，在理論研究支撐的基礎(chǔ)上，以模塊化設(shè)計(jì)思想設(shè)計(jì)了通信適配器的支撐硬件及核心軟件。該適配器硬件以飛思卡爾HCS12系列16位單片機(jī)為核心，設(shè)計(jì)了MCU模塊電路、電源驅(qū)動(dòng)電路、EIA-485串口驅(qū)動(dòng)電路、以太網(wǎng)接口驅(qū)動(dòng)電路、復(fù)位及晶振電路、通信狀態(tài)指示電路；軟件以C語(yǔ)言為編程語(yǔ)言、以Codewarrior5.1為開(kāi)發(fā)平臺(tái)，設(shè)計(jì)了MC9S12NE64初始化模塊、OpenTCP協(xié)議棧模塊、以太網(wǎng)及Modbus串口通信模塊、通信參數(shù)配置模塊。通過(guò)適配器軟硬件相互配合，實(shí)現(xiàn)Modbus串口端與工業(yè)以太網(wǎng)端互連、互通。后，本文采用模擬測(cè)試與聯(lián)調(diào)測(cè)試兩種方法驗(yàn)證適配器功能的正確性，特別是聯(lián)調(diào)測(cè)試中，模擬實(shí)際工作環(huán)境，搭建了多通信節(jié)點(diǎn)測(cè)試系統(tǒng)，并采用由天津市電子儀表計(jì)量中心提供的示波器捕捉Modbus串口通信信號(hào)波形的方法對(duì)適配器功能進(jìn)行驗(yàn)證，使實(shí)驗(yàn)結(jié)果具有溯源性，提高了試驗(yàn)結(jié)果的可信度。

光纖模場(chǎng)適配器編碼器的應(yīng)用1037531秉銘DFS60A-BHAC65536輕量化的筆記本電腦得到廣泛應(yīng)用,筆記本電腦的輕便化和性能的提升離不開(kāi)其電源的優(yōu)化設(shè)計(jì),筆記本電腦主要還是使用外置電源適配器,這是由于將電源模塊集成到筆記本電腦里,會(huì)存在以下問(wèn)題:1..AC/DC電源工作時(shí)發(fā)熱,若集成到筆記本電腦里,會(huì)影響電腦整機(jī)的溫升;2.開(kāi)關(guān)電源產(chǎn)生的電磁傳導(dǎo)與輻射干擾會(huì)影響其他電路的正常工作;3.工作能效不高的電源變換器需要使用體積較大的散熱器,會(huì)制約筆記本電腦的輕便化設(shè)計(jì)。所以,開(kāi)發(fā)高效率、低EMI干擾、低功耗、小體積的電源適配器,必然是筆記本電腦發(fā)展進(jìn)程中的重要任務(wù)。目前,設(shè)計(jì)電源適配器主要的標(biāo)準(zhǔn)是IEC61000-3-2標(biāo)準(zhǔn),以及美國(guó)“能源之星”外部電源2.0版本規(guī)范,前者是限制電子設(shè)備輸入電流諧波分量的標(biāo)準(zhǔn),后者是對(duì)電源變換器的空載、待機(jī)功耗以及工作效率的規(guī)范。本文根據(jù)相關(guān)的標(biāo)準(zhǔn)以及電源適配器發(fā)展的需求,提出“APFC+DC/DC”兩級(jí)式電源適配器的實(shí)現(xiàn)方案,前級(jí)電路實(shí)現(xiàn)有源功率因數(shù)校正（Active Power Factor Correction,APFC）,后級(jí)電路實(shí)現(xiàn)DC/DC變換。通過(guò)詳述變換器的工作原理,并采用基波分析法對(duì)電路進(jìn)行數(shù)學(xué)建模分析,以及利用MathCAD軟件對(duì)影響變換器工作特性的參數(shù)進(jìn)行仿真,得出變換器主要參數(shù)的影響與設(shè)計(jì)選擇方法,設(shè)計(jì)制作了一款寬輸入電壓范圍（90264V）、輸出19V/6.3A的120W電源適配器樣品,并在各種工作條件下對(duì)樣品進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)測(cè)試以及測(cè)試結(jié)果分析。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,本文設(shè)計(jì)的電源適配器樣品實(shí)現(xiàn)了功率因數(shù)校正、軟開(kāi)關(guān)、空載跳躍周期模式、磁集成等技術(shù),具有高功率因數(shù)、高工作效率、低空載功耗、動(dòng)態(tài)響應(yīng)好、輸出穩(wěn)壓精度高、紋波小等多種優(yōu)良性能指標(biāo)。本文研究設(shè)計(jì)的電源適配器兩級(jí)式實(shí)現(xiàn)方案,同樣也適用于液晶電視電源、液晶顯示屏內(nèi)置電源或外置適配器、LED驅(qū)動(dòng)電源、電動(dòng)車(chē)充電器,以及中小功率消費(fèi)電子產(chǎn)品的電源等多種應(yīng)用場(chǎng)合。