時(shí)間：2023-05-30 09:48:26
開篇：寫作不僅是一種記錄，更是一種創(chuàng)造，它讓我們能夠捕捉那些稍縱即逝的靈感，將它們永久地定格在紙上。下面是小編精心整理的12篇功率計(jì)算，希望這些內(nèi)容能成為您創(chuàng)作過程中的良師益友，陪伴您不斷探索和進(jìn)步。
關(guān)鍵詞：帶式給料機(jī)；結(jié)構(gòu)特點(diǎn)；功率計(jì)算
帶式輸送機(jī)是以輸送帶兼做牽引機(jī)構(gòu)和承載機(jī)構(gòu)的連續(xù)輸送設(shè)備。它既可以進(jìn)行碎散物料的輸送，也可以進(jìn)行成件物品的輸送，還可以與各工業(yè)企業(yè)生產(chǎn)流程中的工藝過程的要求相配合，形成有節(jié)奏的流水作業(yè)運(yùn)輸線。
帶式給料機(jī)除具備帶式輸送機(jī)的特點(diǎn)外，還具有其本身的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)。第一，帶式給料機(jī)應(yīng)用在具有一定倉壓的料倉和漏斗下面時(shí)，能夠?qū)⒏鞣N大容重物料短距離均勻、連續(xù)的輸送給各種破碎、篩分和運(yùn)輸設(shè)備，特別是用在初碎以下更為適合。第二，與板式給料機(jī)相比，帶式給料機(jī)成本低。而且它應(yīng)用皮帶與滾筒等旋轉(zhuǎn)部件之間的摩擦驅(qū)動(dòng)，皮帶與托輥之間的成槽性很好，使導(dǎo)料槽與皮帶之間有很好的密封性，在受料處不易撒料。第三，帶式給料機(jī)通常情況下全程安裝導(dǎo)料槽，這樣使得給料機(jī)本身的運(yùn)輸能力增大，提高輸送效率。第四，帶式給料機(jī)通常帶速很低，目前國際上應(yīng)用的帶式給料機(jī)的最低帶速為0.015m/s，應(yīng)用在澳大利亞西部現(xiàn)場，且已經(jīng)投產(chǎn)使用。第五，帶寬上一般采用較大帶寬，因?yàn)閹俚停龃髱捒梢蕴岣咻斔湍芰Γ?jié)約輸送成本。第六，帶式給料機(jī)托輥組的設(shè)計(jì)也有本身的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)以及布置方式。帶式給料機(jī)承載段托輥組一般采用4到5節(jié)輥?zhàn)咏M成，對(duì)于大帶寬給料機(jī)來說，通常中間采用等長3輥，總長度約為帶寬的3/4。側(cè)輥采用短輥，槽角20度。這種結(jié)構(gòu)不僅能夠增加物料的有效容積，而且中間采用三點(diǎn)支撐結(jié)構(gòu)，增加輥?zhàn)雍屯休伣M橫梁的使用壽命。因?yàn)閹浇o料機(jī)的帶速低，因此輸送帶上的物料停留時(shí)間長，這會(huì)使托輥長時(shí)間受力，增加了托輥的無形損耗和疲勞性，減少了托輥本身的使用壽命，因此帶式給料機(jī)承載段托輥間距很小，通常為普通帶式輸送機(jī)托輥間距的1/3左右。第七，給料機(jī)的導(dǎo)料槽在設(shè)計(jì)上也與以往的設(shè)計(jì)有很大不同，由于全程導(dǎo)料，帶速低，給料機(jī)上的物料會(huì)對(duì)導(dǎo)料槽側(cè)面的壓力增大，而且如果采用傳統(tǒng)的2000mm長一段的導(dǎo)料槽，在運(yùn)輸物料時(shí)會(huì)在導(dǎo)料槽接口處擠出物料，這樣不僅污染環(huán)境，而且對(duì)操作巡檢人員造成傷害。因此導(dǎo)料槽在設(shè)計(jì)時(shí)，盡量采用全程只用一段或者兩段導(dǎo)料槽，且在采用多段導(dǎo)料槽時(shí)，連接處采用交錯(cuò)連接方式，以防止蹦料。同時(shí)導(dǎo)料槽的支腿也不能采用以往的設(shè)計(jì)形式，而應(yīng)該加強(qiáng)結(jié)構(gòu)，這樣保證結(jié)構(gòu)和系統(tǒng)的穩(wěn)定性。
以上是給料機(jī)的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，而帶式給料機(jī)功率的計(jì)算與普通帶式輸送機(jī)的功率計(jì)算也有很大區(qū)別。由于帶式給料機(jī)本身還需要承受很大的料倉壓力，因此需充分考慮由料倉壓力所需要的功率。本文以澳大利亞項(xiàng)目中使用的帶式給料機(jī)為例，計(jì)算給料機(jī)的功率。
（1）基本參數(shù)：B=2400，V=0.015m/s，Q=250t/h，傾角0°，L=19.015m，qG=4629.6kg/m，qB=81.6kg/m，qRo=205kg/m，qRu=33.17kg/m，物料密度2.0t/m3。上托輥間距：a0=0.4m，下托輥間距：au=2.4m，托輥槽角：λ=20°其中：L-輸送機(jī)長度，m；G-重力加速度，9.8m/s2；qRo-承載輥旋轉(zhuǎn)重量，kg/m；qRu-回程輥旋轉(zhuǎn)重量，kg/m；qB-每延長米膠帶重，kg/m；qG-每延長米物料重，kg/m。
（2）圓周力及驅(qū)動(dòng)功率的計(jì)算
a.不考慮倉壓時(shí)驅(qū)動(dòng)圓周力FU
主要阻力：FH=F1+F2，
上分支運(yùn)行阻力：F1=fLg（qRO+qB+qG）=18982N；下分支運(yùn)行阻力：F2=fLg（qRU+qB）=443N；FH=F1+F2=18982+443=19425N；提升阻力：Fst=0；導(dǎo)料槽摩擦阻力：Fgl=？滋2*qG2*g*l/pb12=130000N；清掃器阻力Fr=Fr1+Fr2=1960+1372=3332N；
FU=FH+Fst+FGS+FGX+Fgl+Fr=163250N；
給料機(jī)運(yùn)輸物料所需軸功率為P1=163250*0.015/1000=2.5kw
b.考慮倉壓時(shí)，料倉的功率計(jì)算：
在計(jì)算料倉功率之前，先介紹一下物料由存?zhèn)}卸出的物理過程。有研究表明，不同粒度的散料物料由存?zhèn)}排料孔卸出時(shí)，都會(huì)出現(xiàn)兩種基本的排料形式，即：（1）“標(biāo)準(zhǔn)”排料形式――排料孔上部的物料成柱狀運(yùn)動(dòng)，物料面成一漏斗形狀；（2）“流體”排料形式――全部物料顆粒如流體般向下移動(dòng)。而“標(biāo)準(zhǔn)”排料形式適合于周期形式動(dòng)作的、具有一定倉壁傾斜角的所有存?zhèn)}。“流體”排料形式多用于下列情況，第一，對(duì)連續(xù)動(dòng)作的存?zhèn)}，其倉壁的傾斜角超過臨界值時(shí)；第二，當(dāng)存?zhèn)}處于強(qiáng)烈的震動(dòng)狀態(tài)時(shí)；第三，若存?zhèn)}具有似液體那樣多水分的物料時(shí)。總之排料形式的確定和存?zhèn)}的動(dòng)作方式、工作條件及物料的狀態(tài)等因素有關(guān)，必須進(jìn)行具體分析，而且有時(shí)因受到條件的限制也往往會(huì)出現(xiàn)中間狀態(tài)的排料形式[1]。經(jīng)分析在本例子中物料排料形式更接近于“標(biāo)準(zhǔn)”排料形式。所以存?zhèn)}排料孔的水力半徑R水=F/L。式中：F-考慮了散粒物料顆粒尺寸的排料孔面積[m2]；L-相應(yīng)于上述排料孔面積的周長[m]。
對(duì)于存?zhèn)}中物料，考慮到由于物料顆粒內(nèi)部的摩擦力和粘著力產(chǎn)生的切應(yīng)力τ，將抵消存?zhèn)}上面的部分物料重量，使其上的壓力比流體靜壓力小得多，尤其是對(duì)非全部卸空的存?zhèn)}。因此作用在存?zhèn)}上的壓應(yīng)力近似平均值可用下式計(jì)算：
σ=5.6k0R水γ [N/m2]
式中 R水：排料孔的水力半徑[m]；γ：物料的堆積重度[N/m3]；k0：考慮到存?zhèn)}動(dòng)作特點(diǎn)的系數(shù)。這樣，作用在皮帶上的正壓力等于：N=σF[N] F-存?zhèn)}排料孔的面積[m2]。
根據(jù)上述公式本例題：
排料孔的水力半徑R水=F/L=2×2/2×4=0.5m
作用膠帶上的壓應(yīng)力：σ=5.6×2×0.5×2000×9.8=109760N/m2
作用膠帶上的壓力：N=109760×4=439040N
料倉所需要軸功率：P2=439040×0.3×0.015=1.98KW
給料機(jī)所需功率為P=（P1+P2）/η=5.4KW
經(jīng)過計(jì)算可以看出，考慮到倉壓后，給料機(jī)的功率已明顯提高。本例的給料機(jī)已經(jīng)在澳大利亞現(xiàn)場開始運(yùn)轉(zhuǎn)使用，運(yùn)行狀態(tài)良好。
結(jié)束語
本文介紹了帶式給料機(jī)的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，使用范圍，并針對(duì)導(dǎo)料槽和托輥組的結(jié)構(gòu)形式做了詳細(xì)的說明。在考慮到倉壓的情況下計(jì)算出帶式給料的功率，并以澳大利亞現(xiàn)場給料機(jī)為例，驗(yàn)證考慮倉壓的正確性。
參考文獻(xiàn)
【關(guān)鍵詞】仿真 探測器信號(hào) 功率
1 引言
甚長基線干涉測量技術(shù)（VLBI，Very Long Baseline Interferometry）是二十世紀(jì)六十年代后期在射電天文領(lǐng)域出現(xiàn)的一項(xiàng)技術(shù)，它具有空間分辨率高、測量精度高的特點(diǎn)。我國于2007年首次在探月工程中使用VLBI技術(shù)，出色的完成了測、定軌任務(wù)。
在實(shí)際任務(wù)前，為評(píng)估和測試VLBI系統(tǒng)的測量能力，目前的常規(guī)做法是開展大量實(shí)際目標(biāo)聯(lián)測試驗(yàn)，耗費(fèi)大量人力、物力。采用仿真方法模擬探測器信號(hào)，不僅可用于研究VLBI數(shù)據(jù)處理模塊的技術(shù)方法，而且可代替那些難以實(shí)現(xiàn)的實(shí)際觀測，全面評(píng)估VLBI系統(tǒng)的測量能力。而評(píng)估探測器信號(hào)的鏈路損耗是仿真內(nèi)容的關(guān)鍵。
實(shí)際進(jìn)行深空探測器VLBI測量時(shí)，使用探測器下行無線電調(diào)相信號(hào)。傳送遙測信號(hào)、干涉DOR信號(hào)和（或）轉(zhuǎn)發(fā)上行基帶信號(hào)（包括測距信號(hào)、殘留遙控信號(hào)等）。這些調(diào)制信號(hào)調(diào)制到載波上，經(jīng)天線放大后發(fā)射。探測器信號(hào)在傳輸過程中會(huì)受大氣等噪聲的影響。地面測站將接收到的信號(hào)（包含探測器信號(hào)和噪聲信號(hào)）檢測并解調(diào)，最終記錄至磁盤。因此，仿真中需根據(jù)實(shí)際探測器信號(hào)從發(fā)射到接收所經(jīng)歷的變化過程，對(duì)探測器信號(hào)鏈路進(jìn)行估計(jì)。本文介紹了地面測站接收的探測器信號(hào)和噪聲功率的計(jì)算方法。
2 基本原理
2.1 接收功率計(jì)算方法
探測器信號(hào)在發(fā)射、傳輸、接收過程中，信號(hào)的功率受天線增益、自由空間路徑損耗等因素的影響發(fā)生變化。仿真中需要考慮整個(gè)通信鏈路過程，計(jì)算信號(hào)接收功率。圖1給出了基本通信路及其基本參數(shù)。
鏈路參數(shù)的定義：Pt為傳輸功率（W）；Pr為接收功率（W）；gt為發(fā)射天線增益；gr為接收天線增益（W）；r為路徑距離（m或km）。
2.2 噪聲功率計(jì)算方法
噪聲信號(hào)為廣譜信號(hào)。在衛(wèi)星通信鏈路中，從發(fā)射機(jī)至最終信號(hào)檢測和解調(diào)，噪聲信號(hào)在信號(hào)傳輸路徑的任何地方都可能會(huì)被引入。產(chǎn)生噪聲的噪聲源眾多，分為地球噪聲源，包括大氣氣體的輻射、云雨的輻射等；地球外噪聲源，包括宇宙背景噪聲、太陽和月球輻射、天體射電源輻射；人為噪聲源包括電子電氣設(shè)備的無意輻射、輸電線和其他通信系統(tǒng)輻射；
綜上，等效噪聲溫度ta主要由地球噪聲源噪聲溫度、地球外噪聲溫度和人為噪聲溫度組成，代入式（9）得噪聲功率Pnoise。仿真噪聲信號(hào)，生成服從N（0，Pnoise）正態(tài)分布的隨機(jī)序列。
3 正確性驗(yàn)證
根據(jù)實(shí)際參數(shù)分別計(jì)算探測器信號(hào)功率和噪聲功率，仿真地面測站接收的信號(hào)。圖2中（A）為實(shí)際信號(hào)單通道自功率譜，可觀察到0.96MHz處的載波信號(hào)，距離載波500kHz、65.536kHz的測距主音信號(hào)和遙測信號(hào)、噪聲信號(hào)；其他為信號(hào)諧波項(xiàng)。（B）為仿真信號(hào)自功率譜圖（采樣率4M），同樣包含載波信號(hào)（0.96MHz）、測距信號(hào)（500kHz主音頻率）、遙測信號(hào)（65.536kHz）、噪聲信號(hào)。
仿真信號(hào)與實(shí)際信號(hào)對(duì)比，載波信號(hào)、測距信號(hào)、遙測信號(hào)的頻率和功率分配與實(shí)際信號(hào)一致，噪聲信號(hào)的功率和分布也與實(shí)際信號(hào)相同，驗(yàn)證了功率計(jì)算方法的正確性。
4 結(jié)論
探測器信號(hào)從發(fā)射至接收經(jīng)歷了調(diào)制、解調(diào)等一系列復(fù)雜的過程，本文根據(jù)實(shí)際過程中信號(hào)的變化，介紹了測站接收的信號(hào)功率和噪聲信號(hào)的功率計(jì)算方法。通過仿真探測器信號(hào)與實(shí)際信號(hào)的對(duì)比，驗(yàn)證了探測器信號(hào)功率和噪聲功率計(jì)算方法的正確性，為后續(xù)仿真工作打下了基礎(chǔ)。
參考文獻(xiàn)
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作者簡介
朱亞立（1992-），男，江蘇省泰州市人。碩士學(xué)位。主要研究方向?yàn)樾盘?hào)仿真。
作者單位
關(guān)鍵詞：初中；電功率計(jì)算；控制變量法
中圖分類號(hào)：G632 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：B 文章編號(hào)：1002-7661（2013）34-164-01
電功率計(jì)算的問題是初中電學(xué)的重點(diǎn)和難點(diǎn)，對(duì)學(xué)生的能力要求也是初中電學(xué)中最高的，同時(shí)還是中考的重要考查內(nèi)容，因此掌握好電功率的計(jì)算至關(guān)重要。
然而大部分學(xué)生因缺乏相應(yīng)的邏輯推理能力，不熟悉解題規(guī)律，不懂得解題方法，對(duì)這類計(jì)算題往往感到無從下手，望而生畏。甚至從此失去了學(xué)習(xí)物理的信心。為了幫助同學(xué)能更好地掌握電功率的計(jì)算，筆者經(jīng)過多年的教學(xué)研究，找到一個(gè)能較好使同學(xué)們掌握電功率計(jì)算的方法――控制變量法。
初中物理關(guān)于電功率的計(jì)算有四個(gè)公式（含推導(dǎo)公式），它們分別是p=w/t、p=UI、p=I2R和P=U2/R，公式較多，而電功率的計(jì)算難就難在這四個(gè)公式上，學(xué)生弄不懂應(yīng)該用哪一個(gè)，經(jīng)常被這四個(gè)公式搞得頭暈?zāi)X漲。特別是P=I2R和P=U2/R這兩個(gè)實(shí)際計(jì)算中最常用的公式。從P=I2R這個(gè)公式上看，功率和電阻成正比，而從P=U2/R公式上看，功率和電阻又成反比了。同一道題用兩個(gè)公式做出的答案是截然相反的，選錯(cuò)了公式就做錯(cuò)了題。舉例如下：
例題1、燈泡熱得發(fā)光，而與燈泡相連的導(dǎo)線卻不怎么發(fā)熱，為什么？
老師講解：因?yàn)闊艚z的電阻大，而導(dǎo)線的電阻小，根據(jù)公式P=I2R可知，燈絲發(fā)熱多，而導(dǎo)線發(fā)熱少，所以燈泡熱得發(fā)光，而與燈泡相連的導(dǎo)線卻不怎么熱。
例題2，電爐絲斷了，去掉斷的部分后，將剩余的電爐絲仍然接在原來的電源兩端，問這個(gè)電爐的電功率變大還是變小？
根據(jù)第一題老師的講解，學(xué)生很快分析：電爐絲長度變短了，電阻變小了，根據(jù)公式P=I2R可知，電爐絲相同的時(shí)間內(nèi)發(fā)熱變少了，因此電爐絲的電功率變小了。但老師卻說同學(xué)們分析錯(cuò)了，正確的分析是：電爐絲長度變短了，電阻變小了，根據(jù)公式P=U2/R可知，電爐絲相同的時(shí)間內(nèi)發(fā)熱變多了，因此電爐絲的電功率變大了。得出和學(xué)生完全相反的答案，這樣一來，同學(xué)們迷惑了，到底怎么選公式呢，難道說是老師想怎么選就怎么選的嗎？這讓學(xué)生感到很困惑。所以學(xué)會(huì)正確選擇P=I2R和P=U2/R來解電功率的計(jì)算至關(guān)重要。
該用什么方法來選呢？怎樣才能選對(duì)公式呢？其實(shí)在用P=I2R這個(gè)公式時(shí)，說電功率和電阻成正比，是有前提條件的，根據(jù)控制變量法的思想，正確的說法，應(yīng)該是：電流I不變時(shí)，電功率P和電阻R成正比。所以電流相等、或電流不變時(shí)選用公式P=I2R去解題。而在用P=U2/R這個(gè)公式時(shí)，說電功率和電阻成反比，也是有條件的，根據(jù)控制變量法的思想，正確的說法是：電壓U不變時(shí)，電功率P和電阻R成反比。所以在電壓相等、或電壓不變時(shí)選用公式P=U2/R去解題。教師在講解以上兩個(gè)例題時(shí)，可以引導(dǎo)同學(xué)們用控制變量法的思想去選擇公式。解答例題1時(shí)，可以這樣分析：由于燈泡和連接它的導(dǎo)線是串聯(lián)的，通過它們的電流相等，應(yīng)選公式P=I2R，電功率和電阻成正比，燈絲的電阻大，所以電功率大，熱的發(fā)光，而導(dǎo)線電阻小，電功率小，它發(fā)的熱少，所以不怎么熱。而解答例題2時(shí)，應(yīng)該這樣分析：電爐絲斷了，長度變短了，電阻變小了，仍接在原來的電路中，由于電爐絲兩端的電壓沒變，選公式P=U2/R，電功率和電阻成反比。電爐絲電阻變小了，它的電功率會(huì)變大。
經(jīng)過這樣講解以后，學(xué)生對(duì)正確選擇P=I2R和P=U2/R會(huì)有逐步的感覺，此時(shí)，如果能通過生活中具體的實(shí)驗(yàn)加深學(xué)生的印象，可有事半功倍的效果。
例3、標(biāo)有“PZ220―100”和“PZ220―200”的兩個(gè)燈泡接在家庭電路中，哪個(gè)燈泡會(huì)更亮？
分析：經(jīng)過計(jì)算，“PZ220―100”的電阻是484Ω，“PZ220―200”電阻是242Ω，“PZ220―100”的電阻大于“PZ220―200”的電阻，但本題中只說兩燈泡接在家庭電路中，并沒有說明是怎么接的。我們知道兩個(gè)燈泡在電路中的接法有兩種――串聯(lián)和并聯(lián)，所以這道題得分兩種情況進(jìn)行分析。
情況1、如圖所示
如果這兩個(gè)燈泡是串聯(lián)在電路中的，由于串聯(lián)電路中電流處處相等，所以選公式P=I2R，電功率和電阻成正比，這樣電阻大的電功率大，因此是“PZ220―100”的燈泡更亮。
情況2、如圖所示：
如果這兩個(gè)燈泡是并聯(lián)在電路中，由于并聯(lián)電路的特點(diǎn)，各支路兩端的電壓相等，所以應(yīng)選公式P=U2/R，電功率和電阻成反比，這樣電阻小的電功率大，因此是“PZ220―200”燈更亮些。
本系統(tǒng)主要有主控電路和功率計(jì)量電路兩部分組成。主控電路的任務(wù)是完成功率計(jì)算、電量累計(jì)、按鍵監(jiān)測、顯示以及實(shí)時(shí)時(shí)鐘等操作，采用宏晶科技的STC12C5A60S2芯片，功率計(jì)量電路采用的是ADE7755，是美國AD公司推出的高精度電能測量集成芯片。軟件部分，主要采用C語言編程，使程序模塊化，更方便系統(tǒng)管理。
關(guān)鍵詞：ADE7755 ；STC12C5A60S2芯片；功率
一、引言
在某種意義上講，能源就是人類活動(dòng)的基本性物質(zhì)基礎(chǔ)，觸及到人類生產(chǎn)生活的方方面面。人類的文明發(fā)展史就是一部能源的變遷史。在當(dāng)今世界，我們所使用的各種能源，大部分來源于不可再生的化石能源。現(xiàn)如今，能源與環(huán)境突出的矛盾是全世界、全人類共同關(guān)心的問題。我國人口眾多，資源相對(duì)擁有量低，加上最近三十年的快速發(fā)展，能源問題更加突出。
由于現(xiàn)代電子技術(shù)逐漸趨于成熟，各種電子元器件的性能參數(shù)也越來越完善。基于單片機(jī)控制的各種電子數(shù)字化測量儀器相比于傳統(tǒng)的儀器儀表表現(xiàn)出更多的優(yōu)勢。現(xiàn)如今，DSM功率電能測量技術(shù)也得到了深入的研究并被普遍采用，因此全面、系統(tǒng)地研究DSM的原理誤差和儀器誤差就顯得非常重要。
二、系統(tǒng)方案確定
1、系統(tǒng)基本原理
本設(shè)計(jì)的功率計(jì)通過采集用電設(shè)備的電壓和電流數(shù)值來換算設(shè)備的功率，主要由以下6個(gè)部分組成，分別是電壓采集模塊、電流采集模塊、主控模塊、顯示模塊、人機(jī)互動(dòng)模塊、電源模塊。功率計(jì)測量的電源為交流電源，電壓的幅值是瞬間變化的，控制器對(duì)于這種瞬間變化的功率的統(tǒng)計(jì)是存在難度的，所以在功率的測量中采用電能計(jì)量芯片來完成，即簡化了工作量又保證了測量的精度。由電能計(jì)量芯片完成功率的測量后再輸出給單片機(jī)，單片機(jī)通過算法換算之后，得到功率的數(shù)值并顯示在液晶顯示器上。
2、方案確立
本系統(tǒng)中采用宏晶科技的STC12C5A60S2單片機(jī)作為電路的主控芯片，結(jié)合電能計(jì)量芯片ADE7755完成測量功率的功能。ADE7755電能計(jì)量芯片完成對(duì)電壓電流的實(shí)時(shí)采樣，并將得到的電壓電流值相乘得到功率，計(jì)算出有效值、有功功率、無功功率等。計(jì)算結(jié)果以脈沖的形式輸出給單片機(jī)，單片機(jī)完成功率的換算和顯示。電路的整體框圖如下圖所示：
三、硬件設(shè)計(jì)
本設(shè)計(jì)中主要有以下幾個(gè)模塊組成，下面詳細(xì)介紹各部分的功能。
1、單片機(jī)主控部分
本設(shè)計(jì)中采用了宏晶科技生產(chǎn)的STC12C5A60S2單片機(jī)。宏晶科技是51單片機(jī)全球第一的品牌，在51單片機(jī)領(lǐng)域擁有先進(jìn)的技術(shù)和領(lǐng)先的地位。這款單片機(jī)功能雖然是8位51單片機(jī)，但功能強(qiáng)大，由于是1T單片機(jī)運(yùn)算速度是普通51單片機(jī)的12倍，含有兩個(gè)定時(shí)計(jì)數(shù)器、8路10位ADC、兩路PWM、兩個(gè)外部中斷、512字節(jié)的EEPROM等資源。
2、電能計(jì)量芯片部分
本設(shè)計(jì)中電能計(jì)量芯片采用ADI公司生產(chǎn)的ADE7755芯片，這是一款適用于單相配電系統(tǒng)的高精度電能計(jì)量IC。通過采樣電壓和電流，它可提供瞬時(shí)有功功率和平均有功功率。為了增加計(jì)算穩(wěn)定性和精度，ADE7755芯片中除了采樣中需要用到的模數(shù)轉(zhuǎn)化和參考電壓電路，所有其它信號(hào)處理（例如乘法和濾波）都是在數(shù)字域?qū)崿F(xiàn)的。這種信號(hào)處理方法大大提高了穩(wěn)定性和精度，增加了抗外界干擾的能力。
ADE7755芯片既可以輸出有功功率平均值，又可以輸出有功功率瞬時(shí)值。芯片的輸出引腳有較大的驅(qū)動(dòng)能力，驅(qū)動(dòng)機(jī)電式計(jì)度器或微控制器（MCU）接口。有功功率平均值可以通過ADE7755的引腳24和23引腳得到，有功功率瞬時(shí)值頻率較高，從引腳22輸出，用于效驗(yàn)與MCU接口。ADE7755芯片內(nèi)部為了實(shí)現(xiàn)電壓和電流的相位始終是匹配的加入了相位匹配電路。
（1）電流取樣電路
ADE7755電流取樣電路采樣設(shè)備的電流，并通過微小的錳銅絲電阻變成變化的電壓輸送給芯片的電流通道電路中。芯片的電流通道內(nèi)部電路是由一個(gè)可編程的運(yùn)算放大器組成。電流采樣電壓在輸入給芯片之前做一個(gè)低通濾波處理，這部分電路由R1、R2 、R3、R4和C1、C3組成 ，用來濾除電流信號(hào)中的高頻分量。
（2）電壓取樣電路
ADE7755電壓取樣電路采至負(fù)載上的工作電壓，由于電壓一般是220V交流電壓，不能直接輸入給芯片。所以一般通過電阻的分壓，使采樣電壓信號(hào)處于芯片的電壓通道工作的范圍內(nèi)變化。考慮到功率表在實(shí)際工作環(huán)境中由于多種原因可能引起的誤差，本系統(tǒng)在負(fù)載的取樣電壓的衰減網(wǎng)絡(luò)中，加入了一個(gè)反饋電路用來調(diào)整分壓的電阻，從而使取樣電壓信號(hào)處于芯片電壓通道的最佳工作區(qū)間。本部分電路的調(diào)整增加了電壓采樣的精度和穩(wěn)定度，增加了整個(gè)系統(tǒng)的穩(wěn)定性。
（3）電能計(jì)量電路
電能計(jì)量電路由電壓采樣電路、電流采樣電路和芯片 ADE7755 及其電路組成。芯片ADE7755通過采樣負(fù)載上的電流和電壓信號(hào)來計(jì)算負(fù)載的功率。 芯片ADE7755計(jì)算出的有功功率經(jīng)引腳 CF端輸出，接入到單片機(jī)STC12C5A60S2的P3.2外部中斷口。單片機(jī)統(tǒng)計(jì)外部中斷口的脈沖信號(hào)，再根據(jù)芯片ADE7755的原理，計(jì)算出負(fù)載上的功率。
3、LCD12864液晶顯示電路模塊
關(guān)鍵詞：:間諧波；電能計(jì)量；方法；探討
隨著電力電子技術(shù)的發(fā)展，投入電網(wǎng)的各種非線性發(fā)用電裝置日益增加，如變頻裝置，波動(dòng)性負(fù)荷，同步串級(jí)調(diào)速裝置，感應(yīng)電動(dòng)機(jī)等等。非線性裝置的加入給電網(wǎng)注入大量諧波及間諧波，引起電壓、電流畸變。間諧波除了引起波形畸變，功率因數(shù)下降外，還會(huì)引起電動(dòng)振動(dòng)，帶來閃變等特殊的電能質(zhì)量問題，同時(shí)對(duì)電能計(jì)量準(zhǔn)確度也會(huì)產(chǎn)生影響。而電能計(jì)量作為電網(wǎng)中的重要環(huán)節(jié)，它涉及到電力企業(yè)和用戶的經(jīng)濟(jì)利益，已有大量文獻(xiàn)研究了計(jì)及諧波的電能計(jì)量，而很少有文獻(xiàn)研究計(jì)及間諧波的電能計(jì)量方法。目前對(duì)于諧波提取算法主要有傅里葉變換及其相關(guān)加窗傅里葉算法，小波變換，Prony 算法等。提出的傅里葉變換是應(yīng)用最廣泛的信號(hào)分析工具，它是基于信號(hào)整個(gè)時(shí)間域信息，無法給出局部時(shí)間內(nèi)頻譜，無法檢測間諧波，僅適用于分析平穩(wěn)信號(hào)。插值傅里葉算法雖然能對(duì)間諧波進(jìn)行檢測，但其算法涉及到逆矩陣的迭代運(yùn)算，其計(jì)算量很大。介紹了小波變換在信號(hào)提取中的應(yīng)用，小波變換克服了不能提取間諧波參數(shù)的缺點(diǎn)，但也存在缺陷，比如：無法計(jì)算偶次諧波的參數(shù)、沒有考慮實(shí)際電網(wǎng)的基頻波動(dòng)等。Prony 算法雖然能對(duì)間諧波進(jìn)行估計(jì)，但在低信噪比情況下的準(zhǔn)確度問題還有待于進(jìn)一步研究，文獻(xiàn)[6]介紹了基于Pisarenko 分解的諧波間諧波算法，能準(zhǔn)確提取電力信號(hào)中各頻率分量的幅值，但是不能提取各頻率分量的相位。本文提出了一種基于 Pisarenko 的改進(jìn)算法，該算法能提取相位信息。運(yùn)用該算法進(jìn)行信號(hào)參數(shù)提取，將信號(hào)空間分解成信號(hào)特征空間和特征值很小的噪聲特征空間，由于其正交的關(guān)系，列出一組關(guān)于頻率、幅值和相角的線性方程。Pisarenko改進(jìn)算法在理論上能夠?qū)﹂g諧波和偶次諧波進(jìn)行準(zhǔn)確檢測，最重要的是改進(jìn)后的算法能夠提取相位信息，同時(shí)也能克服基頻波動(dòng)影響，抗噪聲能力好，能避免虛假頻率引起的測量誤差，適用于含間諧波時(shí)的電能計(jì)量。
一、諧波在供電中的危害
電網(wǎng)供電中一旦產(chǎn)生諧波，造成的危害較大，主要體現(xiàn)在以下方面：① 損害電力設(shè)備。 諧波會(huì)給電力設(shè)備的正常運(yùn)行產(chǎn)生影響，降低電力設(shè)備的使用壽命，影響電能供應(yīng)的穩(wěn)定性。 ② 增加事故發(fā)生機(jī)率。 供電系統(tǒng)結(jié)構(gòu)復(fù)雜，其中任何一個(gè)環(huán)節(jié)出現(xiàn)故障，會(huì)引發(fā)其他連鎖反應(yīng)，大大增加事故發(fā)生率，尤其諧波的存在會(huì)影響臨近線路的正常運(yùn)行， 導(dǎo)致其他事故的發(fā)生。 ③ 諧波給電能計(jì)量造成的影響最為明顯，引起計(jì)量功率的增加與降低，使得工作人員無法準(zhǔn)確判斷電能度數(shù)，尤其當(dāng)計(jì)量功率增加時(shí)，用戶交的電費(fèi)比實(shí)際的多，損害用戶的利益，反之，當(dāng)計(jì)量功率降低時(shí)用戶所交的電費(fèi)低于實(shí)際電費(fèi)，損害供電部門利益。由此可見，諧波的存在不僅不利于電網(wǎng)的正常運(yùn)行，損害電力設(shè)備， 而且因諧波的干擾導(dǎo)致計(jì)量與實(shí)際值產(chǎn)生較大誤差，損害用戶或供電單位的利益，不利于供電單位的長遠(yuǎn)、穩(wěn)步發(fā)展，因此，從長遠(yuǎn)來看，做好諧波環(huán)境下的電能計(jì)量研究，提高電能計(jì)量準(zhǔn)確性，應(yīng)引起供電單位的高度重視。
二、含間諧波的功率計(jì)算
在電力系統(tǒng)中，設(shè)電壓、電流信號(hào)分別為式(1)和式(2)。
式中：當(dāng) k=0 時(shí)U0 和 0 I 分別是電壓信號(hào)和電流信號(hào)的直流成分；Uk 和 k I 分別是電流電壓的諧波系數(shù)；ak 和 bk 分別是諧波系數(shù)為 k 的分量對(duì)應(yīng)的初相位；ω 為基波角頻率；Mu 和 Mi 分別是電壓和電流信號(hào)的最高諧波次數(shù)。間諧波存在時(shí) k 可能是分?jǐn)?shù)或無理數(shù)。將有功功率擴(kuò)展到存在非整數(shù)次諧波電壓電流的情況，有功功率定義為
M 為 Mu 和 Mi 的最小值，此有功功率是各整數(shù)次諧波和非整數(shù)次諧波單獨(dú)作用產(chǎn)生的有功功率總和。可以看出式(3)中疊加了 k 為非整數(shù)次諧波成分的有功功率，與傳統(tǒng)的有功功率定義數(shù)學(xué)表達(dá)式相同，意義不同。式(3)中第一項(xiàng)表示基波功率，第二項(xiàng)表示含間諧波的功率和。與傳統(tǒng)的功率計(jì)算式不同的是本文的功率計(jì)算式中含間諧波的功率是有方向的，當(dāng)諧波功率為注入電網(wǎng)時(shí)為正(諧波源將基波電能轉(zhuǎn)換為有害的諧波電能)，當(dāng)諧波功率為注入用戶時(shí)為負(fù)。這種功率計(jì)算克服了目前非線性負(fù)荷用戶發(fā)出諧波卻少計(jì)量電能和線性負(fù)荷吸收有害諧波功率卻多交電費(fèi)的不合理性。無功功率為
其中無功功率Q是各整數(shù)次諧波和非整數(shù)次諧波單獨(dú)作用情況下產(chǎn)生的無功功率總和[8]。由于此功率計(jì)算方法對(duì)潮流方向加以區(qū)分，需加入相應(yīng)的潮流流向檢測模塊。由有功功率和無功功率的表達(dá)式構(gòu)成了含有間諧波時(shí)的功率計(jì)算公式。
三、Pisarenko 算法優(yōu)化及步驟
Pisarenko 算法的優(yōu)化考慮間諧波時(shí)需要應(yīng)用到 Pisarenko 算法，為更好的提高Pisarenko 算法的在電能計(jì)量方面的適應(yīng)性， 本 文 提 出 一 種Pisarenko 算法的改進(jìn)策略，具體內(nèi)容如下：
采樣信號(hào) y（n）滿足關(guān)系式為：
公式（6 ）表示的含義為，當(dāng)信號(hào)頻率分量為 ωi 時(shí)，Hj（z）= 0 ，其中 j 取 0~N-L 中的整 數(shù)值，即方程的解 有 N 個(gè)，產(chǎn)生 的隨機(jī)噪聲向量為 N-L。 為更好的得到 Hj（z）的零點(diǎn)，降低求解的難度 ， 需 構(gòu) 造 如 下 的 H （ω） 函 數(shù) ， 即 ，H （ω）=H （mω）= [（E1Vn）*茚（E1Vn）]，而 U=[1，1 ，1 ···1]T，* 表示的意思為共軛， 而茚為各點(diǎn)之積。 H（ω）的值取零時(shí)，表示全部的 N-L 個(gè) Hj（e jwi ）=0 ，該方程的根即為所求信號(hào)頻率 ωi，ω 為步長，可結(jié)合實(shí)際情況進(jìn)行適當(dāng)調(diào)整。通常情況，為滿足間諧波 10-2
Hz 的需 求，令ω=f×2 π/fs，其中 fs 表示采樣頻率。 設(shè)：
又因?yàn)?Y=[y（1 ），y（2 ），...，y（M+1 ）]T，便可 得 到 E2B=Y，其 中 B=[B1 ，B2 ，...，BL]T 為間諧波的幅值，Bi=|Bi|ej準(zhǔn)i為相角參數(shù)，由此可得 B=（E2H E2 ）-1E2HY 。
間諧波的存在一定程度上增加電能計(jì)量的難度及影響電能計(jì)量的準(zhǔn)確性，因此，為保證用戶及供電單位的權(quán)益，有必要對(duì)間諧波存在條件下的電能計(jì)量方法加以研究。 本文通過探討得出以下結(jié)論：
間諧波給電力系統(tǒng)造成的影響不容忽視，而傳統(tǒng)電能計(jì)量僅將整數(shù)次諧波考慮在內(nèi)，很少考慮非整數(shù)次諧波，影響電能計(jì)量的準(zhǔn)確性。
（2 ）本文立足電能計(jì)量實(shí)際，對(duì) Pisarenko 算法進(jìn)行優(yōu)化， 通過分析及實(shí)踐驗(yàn)證，Pisarenko 算法可將電力系統(tǒng)中電流和電壓信號(hào)的諧波參數(shù)準(zhǔn)確的檢測出來， 并可將虛假頻率有效的加以濾除，尤其可實(shí)現(xiàn)相位信息的提取，在電能計(jì)量領(lǐng)域具 有較高的應(yīng)用價(jià)值。
參考文獻(xiàn)
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關(guān)鍵字：筒體裝配 傳動(dòng)裝置混合時(shí)間 填充率功率
中圖分類號(hào)： S776.032 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼： A 文章編號(hào)：
圓筒混料機(jī)是燒結(jié)廠的主要設(shè)備之一。它設(shè)置在配料設(shè)備與燒結(jié)機(jī)之間，為燒結(jié)機(jī)提供混合均勻適合燒結(jié)的原料。根據(jù)原料性質(zhì)的不同，燒結(jié)廠的混合作業(yè)分為一次混合和二次混合。一次混合主要目的是混勻和潤濕；二次混合除繼續(xù)混勻和水分微調(diào)外，主要目的是制粒，有時(shí)也進(jìn)行通蒸汽預(yù)熱混合料。鹽城聯(lián)鑫鋼鐵198m2燒結(jié)工程所用圓筒混料機(jī)一混φ3.6x16m、二混φ4x18m。現(xiàn)以φ3.6x16m圓筒混料機(jī)為例進(jìn)行主要部件的選型及電機(jī)功率的計(jì)算。
一、圓筒混料機(jī)的主要部件
鹽城聯(lián)鑫鋼鐵φ3.6x16m混合機(jī)的的主要部件有筒體、大小齒輪、托輥裝配、噴水裝置、傳動(dòng)裝置、噴射裝置等組成。下面詳細(xì)介紹混合機(jī)的主要部件。
（一）筒體裝置
筒體裝置是圓筒混合機(jī)的主體，由筒體、滾圈、大齒圈、筒體內(nèi)附件等組成。
1.筒體
混合機(jī)筒體由筒體和兩個(gè)滾圈對(duì)焊而成，筒體外裝有大齒圈，筒體內(nèi)襯以自NZ-HA弧形筋含油尼龍襯板，取代以往的橡膠襯板，解決了生產(chǎn)中筒體筒壁粘料的難題。為了減小筒體運(yùn)轉(zhuǎn)中出現(xiàn)的震動(dòng)，通過加工工藝保證兩個(gè)滾圈的同軸度，兩個(gè)滾圈在專用筒體車床上一次裝夾完成加工，同軸度小于0.5mm。為了提高滾圈的耐磨性，滾圈加工完之后再對(duì)滾圈進(jìn)行表面淬火,淬火硬度要求達(dá)到HRC40~45。
2.大齒圈
筒體的大齒圈是筒體傳動(dòng)的主要部件。大齒圈安裝在筒體變形較小處，距離上滾圈2850mm。為了便于安裝制造，采用對(duì)半剖分，鉸制螺栓聯(lián)接。為了提高大齒圈和筒體的聯(lián)接精度，在筒體上焊上一環(huán)形托架，相當(dāng)于立式法蘭，和大齒圈腹板貼合，分別用普通螺栓和鉸孔螺栓把兩者牢固連接。兩種型式的螺栓間隙布置在同一圓上。這種聯(lián)接方式的關(guān)鍵是托架貼合面的形位精度，包括和滾圈軸線的垂直度及端面跳動(dòng)。
（二）傳動(dòng)裝置
傳動(dòng)裝置包括主傳動(dòng)裝置和慢速傳動(dòng)系統(tǒng)。主傳動(dòng)裝置驅(qū)動(dòng)筒體轉(zhuǎn)動(dòng)，其傳動(dòng)形式為：電動(dòng)機(jī)——聯(lián)軸器——減速機(jī)——鼓型齒聯(lián)軸器——小齒輪——大齒輪——筒體。小齒輪和主減速機(jī)之間采用鼓型齒式聯(lián)軸器連接，不僅可以滿足大的扭矩要求，也可用以補(bǔ)償齒輪軸變形及安裝等誤差造成的兩軸中心線相對(duì)偏移。為了檢修混料機(jī)或更換襯板，主傳動(dòng)電機(jī)斷電停機(jī)，然后開啟慢速傳動(dòng)系統(tǒng)，它以低轉(zhuǎn)速n=0.29rpm驅(qū)動(dòng)混料機(jī)筒體，這樣既便于工人操作又保證工作人員的人身安全。
（三）噴射裝置
混合機(jī)上的開式齒輪傳動(dòng)是關(guān)鍵部件，它們的壽命直接影響能否機(jī)器的安全運(yùn)行。為了保證齒輪傳動(dòng)的使用壽命，我們增加了結(jié)構(gòu)先進(jìn)的噴油裝置，這種噴油裝置為無氣源噴油裝置，運(yùn)行安全可靠，減少了供氣設(shè)備，排除故障點(diǎn)，液壓系統(tǒng)密閉運(yùn)行，安全可靠，基本不用維修，保證了大齒輪的，延長了齒輪使用壽命，減輕了工人的勞動(dòng)強(qiáng)度。
二、圓筒混料機(jī)的電機(jī)功率計(jì)算
已知φ3.6x16m圓筒混料機(jī)技術(shù)參數(shù)如下：
D=3600mm L=16000mm
處理量 Q600~780t/h
物料堆比重 ρ 1.8 t/m3
筒體傾斜角α2.5°
筒體轉(zhuǎn)速 n 7~8r/min
物料安息角 35°
進(jìn)料方式 皮帶機(jī)進(jìn)料
主要參數(shù)計(jì)算：
㈠已知筒體尺寸，求其它參數(shù)
混合時(shí)間
t=
式中t——混合時(shí)間（min）
De——筒體有效直徑(m)：De=D-0.1m=3.6-0.1=3.5m
Le——筒體有效長度(m)：Le=L-1.5m=16-1.5=14.5m
φ——混合料安息角
γ——混合前傾角： tgγ=sinα/sinφ=sin2.5°/sin35°=0.076
t=Le/（πDentgγ）=14.5/（3.14x3.5×7×0.076）=2.48min
填充率
ψ=（%）
式中Q——混合機(jī)產(chǎn)量（t/h）;
ρ——物料堆比重（t/m3）
ψ=780x2.48/0.471x1.8x14.5x3.52=12.84%
3.θ角度確定
根據(jù)θ角與填充率Ψ的關(guān)系查表得：
sin3θ=0.475
(二).圓筒回轉(zhuǎn)主要阻力矩計(jì)算：
圓筒回轉(zhuǎn)所需力矩Mn為
Mn=K(Mg+ Mf)
式中 K——考慮混合料量波動(dòng)等未計(jì)因素采用的附加因數(shù)，取K=1.25;
Mn——圓筒回轉(zhuǎn)所需力矩（N·m）；
Mg——物料提升阻力矩（N·m）；
Mf——運(yùn)轉(zhuǎn)摩擦阻力矩（N·m）；
1.物料提升阻力矩的計(jì)算（Mg）
Mg =GRCsinβ
G——筒體內(nèi)流動(dòng)物料的重力（N）；
RC——物料截面上重心點(diǎn)的半徑（m）；
A——物料截面積（m2）；
G =9800 LeAρRC= De3 sin3θ/12A
取β=40 ºsinβ=0.64
則有Mg=
=522.7x3.53x14.5x1.8x0.475
=277837（N.m）
2.筒體運(yùn)轉(zhuǎn)摩擦阻力矩（Mf）
Mf=
μ——托輪軸承摩擦因數(shù)，取μ=0.015；
G——筒體內(nèi)流動(dòng)物料的重力（N）；
W——筒體及附著粘結(jié)物料的重力（N）；
Dr——滾圈直徑（m），取Dr =4.12m；
Dt——托輪直徑（m），取Dr=1m；
d——托輪軸頸直徑（m），取d=0.3m；
——滾圈與托輪接觸角（o），一般=30o。
W= W1 +W2
G=ρb·πDe2·ψ·Le·g/4
W1——筒體自重（N），取W1=880000N；
W2——筒體內(nèi)粘結(jié)料層重力（N）；
W2=ρb·π（D-σ）·σLe·g
其中σ為粘結(jié)料層厚度（m）對(duì)于二次混合機(jī)粘結(jié)料層厚度取0.05m
粘結(jié)料層密度ρb=2.75（t/m3）
W2 =2.75×π×（3.6-0.05x2）×0.05×14.5x9.8
=215（KN）
W= W1+ W2=880000+215000=1095000（N）
G=ρb·πDe2·ψ·Le·g/4
=2.75x3.14x3.52x12.84%x14.5x1000x9.8/4=482744(N)
Mf=
Mf=
Mf=16889N·m
Mn=K(Mg+ Mf)
Mn=1.25x(277837+16889)=368408 N·m
（三）功率計(jì)算
P=
式中 P——傳動(dòng)所需電動(dòng)機(jī)功率（kW）；
n——圓筒轉(zhuǎn)速（r/min）；
——總傳動(dòng)效率。取=0.84
P=
==368（kW）
最后，考慮圓筒混料機(jī)可能出現(xiàn)的過載等未知因素，取安全系數(shù)1.5，所選電動(dòng)機(jī)功率P=560kW。由于要求轉(zhuǎn)速達(dá)到7~8rpm，電機(jī)選用高壓變頻調(diào)速電機(jī)。
三、結(jié)論：
該圓筒混料機(jī)運(yùn)量大、轉(zhuǎn)速高，主傳動(dòng)電機(jī)功率大，設(shè)計(jì)和制造有一定難度。目前已投入運(yùn)行，狀態(tài)良好。所選主傳動(dòng)電機(jī)功率及各部件均能能滿足鹽城聯(lián)鑫鋼鐵公司的使用要求。
關(guān)鍵詞：小型無人機(jī)；螺旋槳；可用功率估算；活塞發(fā)動(dòng)機(jī)
DOI：10.16640/ki.37-1222/t.2017.12.237
0 引言
隨著無人機(jī)應(yīng)用范圍的擴(kuò)展，對(duì)無人機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)性能的要求也越來越高。螺旋槳式活塞發(fā)動(dòng)機(jī)在長期使用過程中體現(xiàn)了自身的優(yōu)點(diǎn)，具有體積小、質(zhì)量輕、耗油率低、低速時(shí)推力大、結(jié)構(gòu)簡單，便于維護(hù)等優(yōu)點(diǎn)，因此世界上大多數(shù)小型低速無人機(jī)選擇活塞式發(fā)動(dòng)機(jī)。
小型無人機(jī)的飛行性能主要依靠動(dòng)力裝置，因此估算螺旋槳式活塞發(fā)動(dòng)機(jī)的可用功率是小型無人機(jī)飛行性能計(jì)算過程中的重點(diǎn)之一。本文主要通過經(jīng)驗(yàn)公式和估算曲線對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)的可用功率進(jìn)行估算。
1 螺旋槳特性及選擇
螺旋槳可分為定距螺旋槳和恒速螺旋槳[1]。對(duì)于小型活塞發(fā)動(dòng)機(jī)來說，定距螺旋槳具有成本低，結(jié)構(gòu)簡單的特點(diǎn)，所以被廣泛采用。 螺旋槳槳距是指螺旋槳在不打滑和效率不損失的情況下，每轉(zhuǎn)動(dòng)一圈向前移動(dòng)的距離。槳距和槳葉角互成比例[2]。
在確定發(fā)動(dòng)機(jī)型號(hào)和性能之后，要實(shí)現(xiàn)飛行器能夠進(jìn)行長時(shí)間的巡航，可以找到與發(fā)動(dòng)機(jī)匹配最佳的螺旋槳，使發(fā)動(dòng)機(jī)在保證功率輸出的情況下工作在較為經(jīng)濟(jì)的狀態(tài)。所以在發(fā)動(dòng)機(jī)定型后選擇合理的螺旋槳至關(guān)重要。
在初步設(shè)計(jì)過程中，螺旋槳的直徑選擇方法進(jìn)行估算。
一，根據(jù)槳尖速度限制進(jìn)行估算。直徑的估算公式為：
對(duì)于低速飛機(jī)，從材料角度區(qū)分，木質(zhì)槳的槳尖速度Mtip要小于等于0.6馬赫，金屬槳小于等于0.8馬赫。
二，從發(fā)動(dòng)機(jī)功率進(jìn)行估算，螺旋槳直徑的估算公式為[2]：
式中：Hp是指發(fā)動(dòng)機(jī)馬力。該公式適用于10-600Hp的發(fā)動(dòng)機(jī)。
螺旋槳直徑的選擇，若單從氣動(dòng)角度考慮，直徑增大則效率就提高，但效率并不只是僅由直徑?jīng)Q定的，同時(shí)直徑加大，槳尖切線速度增大，螺旋槳噪聲增高；另外，直徑加大，螺旋槳重量增加，安裝間距變小。因此，在選取螺旋槳直徑時(shí)要注意綜合分析、兼顧各方，以求取得最佳效果。
2 螺旋槳效率修正及可用功率計(jì)算
2.1 螺旋槳效率。
一般廠商提供的效率是自由效率。滑移損失的大小決定了螺旋槳效率的大小，一般螺旋槳效率為50% 一85% 。
2.2 螺旋槳效率修正。
根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)特性和螺旋槳直徑，可求出螺旋槳的相對(duì)進(jìn)距比J和功率系數(shù)與高度和飛行速度之間的關(guān)系，通過圖1[2]可查得螺旋槳效率。
機(jī)身或短艙對(duì)氣流產(chǎn)生阻滯作用，導(dǎo)致螺旋槳?dú)鈩?dòng)效果下降。機(jī)身對(duì)效率降低程度與螺旋槳直徑相對(duì)機(jī)身大小有關(guān)[2]。此時(shí)，需對(duì)螺旋槳效率進(jìn)行修正。其修正公式如下
Jeff――修正后的進(jìn)距比，按此進(jìn)距比在效率曲線圖上查出的效率，才是進(jìn)行飛機(jī)性能計(jì)算的真正效率。
有的螺旋槳廠商，按匹配飛機(jī)的具體情況，提供了已修正過的效率曲線，但一種修正，只適用于一種飛機(jī)。
2.3 發(fā)動(dòng)機(jī)可用功率計(jì)算。
由于空氣密度隨高度變化，發(fā)動(dòng)機(jī)的有效功率隨高度變化而變化，詳見公式（6）。其中，下標(biāo)“H”表示高度為H時(shí)的參數(shù)，下標(biāo)“0”表示高度為零時(shí)的參數(shù)。
根據(jù)公式（7）求得的發(fā)動(dòng)機(jī)在空中的有效功率P，結(jié)合螺旋槳效率及其修正系數(shù)，利用經(jīng)驗(yàn)公式可求得螺旋槳發(fā)動(dòng)機(jī)可用功率。
根據(jù)以上公式，可以求出不同高度下發(fā)動(dòng)機(jī)的可用功率。
3 結(jié)論
通過以上經(jīng)驗(yàn)公式和曲線，可以得到一種計(jì)算螺旋槳式活塞發(fā)動(dòng)機(jī)有效功率的計(jì)算方法。該方法簡單有效，適用于初始總體設(shè)計(jì)階段，可以迅速獲得小型無人機(jī)性能估算需要的數(shù)據(jù)。
參考文獻(xiàn)：
工作原理
輻射溫度計(jì)是依據(jù)物體輻射的能量來測量溫度的儀表。根據(jù)輻射理論，任何物體只要不處于絕對(duì)零度（-273.15℃），那么在其他任意溫度下都存在熱輻射。處于熱平衡狀態(tài)的黑體在半球方向的單色輻射出射度是波長和溫度的函數(shù)。
在一定的波長下，黑體的單色輻射出射度是溫度的單值函數(shù)，可以通過某一波長下的單色輻射出射度的測量來得出黑體的溫度。這就是輻射測溫學(xué)的理論基礎(chǔ)，黑體輻射的普朗克定律。
在實(shí)際測量中，輻射溫度計(jì)的單色器不可能是完全單色的。而且，探測器也要求獲得一定光譜范圍的輻射能量，否則由于所接收的能量很小而無法作出響應(yīng)。同時(shí)，實(shí)際被測物體也不是黑體。
測溫時(shí)，將輻射溫度計(jì)瞄準(zhǔn)被測物體，輻射溫度計(jì)的探測器接收到被測物體所輻射的能量，經(jīng)信號(hào)處理電路轉(zhuǎn)換為相應(yīng)的電信號(hào)或進(jìn)一步通過顯示器直接顯示出被測物體的溫度值。
根據(jù)以上輻射溫度計(jì)的測溫原理，可尋找出輻射能量的波長在［λ1，λ2］范圍內(nèi)的輻射源；輻射能量對(duì)應(yīng)于黑體某一特定的溫度，但是輻射源本身的溫度并不等于此溫度，輻射能量連續(xù)可調(diào)，輸出的輻射能量較高。
由于激光器發(fā)射對(duì)應(yīng)于黑體在幾千攝氏度高溫時(shí)所發(fā)出的輻射溫度計(jì)有效波段內(nèi)的輻射能量時(shí)，激光器本身的溫度是達(dá)不到幾千攝氏度的，特別是用于校準(zhǔn)的激光器功率較小，因此自身的溫度很低。這樣，激光器所發(fā)出的輻射能量就不受本身制造材料耐溫性的限制。利用激光器的這一特點(diǎn)，選擇工作波長在輻射溫度計(jì)有效波長范圍內(nèi)的激光器，來模擬溫度輻射在某一特定溫度和輻射溫度計(jì)有效波段內(nèi)的黑體輻射能量，使輻射溫度計(jì)所接收到的激光能量與此特定溫度的黑體在輻射溫度計(jì)有效波段內(nèi)的輻射能量相等，把激光器的輸出能量與特定溫度聯(lián)系起來，可取代常規(guī)校準(zhǔn)過程中的黑體爐作為校準(zhǔn)輻射溫度計(jì)的輻射源。激光器的輸出能量由標(biāo)準(zhǔn)激光功率計(jì)進(jìn)行校準(zhǔn)，標(biāo)準(zhǔn)激光功率計(jì)的標(biāo)準(zhǔn)值可通過測量電量的方法準(zhǔn)確獲得。
用標(biāo)準(zhǔn)激光功率計(jì)作為標(biāo)準(zhǔn)器，校準(zhǔn)激光器輸出的輻射能量，此輻射能量與特定溫度下輻射溫度計(jì)所接收到的黑體輻射能量相等，從而將通常情況下校準(zhǔn)輻射溫度計(jì)的標(biāo)準(zhǔn)器由準(zhǔn)確度高一等級(jí)的溫度計(jì)改為標(biāo)準(zhǔn)激光功率計(jì)，由激光器代替黑體輻射源，實(shí)現(xiàn)了高溫輻射溫度計(jì)的校準(zhǔn)，這就是激光能量法校準(zhǔn)輻射溫度計(jì)的基本原理。此激光器可稱為激光輻射源。
3激光能量法的特點(diǎn)
激光能量法具有幾下特點(diǎn)：
a)激光輻射源本身的溫度可以很低，避免了現(xiàn)有黑體輻射源因本體材料的耐熱性導(dǎo)致的溫度上限不能超過3200℃的情況，因此溫度上限可以很高。由于采用激光器代替了黑體爐作為輻射源，其輸出的能量完全可以滿足輻射溫度計(jì)對(duì)高溫校準(zhǔn)的要求。
b)使用方便。從鍵盤輸入輻射溫度計(jì)光學(xué)系統(tǒng)的通光孔徑r，輻射溫度計(jì)與被測目標(biāo)的距離R為1000mm時(shí)，目標(biāo)能夠輻射到輻射溫度計(jì)面積S，光學(xué)系統(tǒng)光譜范圍的上、下限波長λ1，λ2和溫度值T0i后，激光輻射源即可直接輸出對(duì)應(yīng)于溫度T0i的輻射能量φ0λ1,λ2（T0i）。
c)激光能量法屬于絕對(duì)法校準(zhǔn)，不需要標(biāo)準(zhǔn)溫度計(jì)。同時(shí)，也不同于一般的絕對(duì)法校準(zhǔn)，不需要定義固定點(diǎn)和內(nèi)插方程。采用標(biāo)準(zhǔn)激光功率計(jì)作為標(biāo)準(zhǔn)器，通過激光輻射源的輸出能量來獲得對(duì)應(yīng)于熱力學(xué)溫度T0的輻射能量φ0λ1,λ2(T0i)。標(biāo)準(zhǔn)激光功率計(jì)對(duì)激光輻射源的輸出能量進(jìn)行測量，并進(jìn)行自校準(zhǔn)。
d)節(jié)省時(shí)間。激光輻射源沒有升溫和恒溫過程，所以可實(shí)現(xiàn)快速校準(zhǔn)、檢定。
e)校準(zhǔn)時(shí)，可不考慮輻射溫度計(jì)的距離系數(shù)。
f)激光能量法主要用于高溫范圍輻射溫度計(jì)的校準(zhǔn)、檢定，所以不必考慮環(huán)境輻射的影響。
4問題討論
激光輻射源輸出激光的波長應(yīng)在輻射溫度計(jì)的有效波長范圍之內(nèi)。由于激光輻射源不是黑體輻射源，所以輸出激光的波長必須與輻射溫度計(jì)相適應(yīng)。也就是說，一臺(tái)通常單頻率的激光輻射源不能滿足校準(zhǔn)所有輻射溫度計(jì)的需要。在校準(zhǔn)裝置中，工作波長不同的多臺(tái)激光輻射源可共用一套控制系統(tǒng)。若采用頻率可調(diào)的激光器可克服此問題。
校準(zhǔn)時(shí)，應(yīng)注意輻射溫度計(jì)與激光束的同軸。因?yàn)榧す馐苷裘闇?zhǔn)不好可能使激光束打不到探測器上。
關(guān)鍵詞：光纖通信技術(shù)特點(diǎn)發(fā)展趨勢光纖鏈路現(xiàn)場測試
一、光纖通信技術(shù)
光纖通信是利用光作為信息載體、以光纖作為傳輸?shù)耐ㄐ欧绞健？梢园压饫w通信看成是以光導(dǎo)纖維為傳輸媒介的“有線”光通信。光纖由內(nèi)芯和包層組成，內(nèi)芯一般為幾十微米或幾微米，比一根頭發(fā)絲還細(xì)；外面層稱為包層，包層的作用就是保護(hù)光纖。實(shí)際上光纖通信系統(tǒng)使用的不是單根的光纖，而是許多光纖聚集在一起的組成的光纜。由于玻璃材料是制作光纖的主要材料，它是電氣絕緣體，因而不需要擔(dān)心接地回路；光波在光纖中傳輸，不會(huì)發(fā)生信息傳播中的信息泄露現(xiàn)象；光纖很細(xì)，占用的體積小，這就解決了實(shí)施的空間問題。
二、光纖通信技術(shù)的特點(diǎn)
2.1頻帶極寬，通信容量大。光纖的傳輸帶寬比銅線或電纜大得多。對(duì)于單波長光纖通信系統(tǒng)，由于終端設(shè)備的限制往往發(fā)揮不出帶寬大的優(yōu)勢。因此需要技術(shù)來增加傳輸?shù)娜萘浚芗ǚ謴?fù)用技術(shù)就能解決這個(gè)問題。
2.2損耗低，中繼距離長。目前，商品石英光纖和其它傳輸介質(zhì)相比的損耗是最低的；如果將來使用非石英極低損耗傳輸介質(zhì)，理論上傳輸?shù)膿p耗還可以降到更低的水平。這就表明通過光纖通信系統(tǒng)可以減少系統(tǒng)的施工成本，帶來更好的經(jīng)濟(jì)效益。
2.3抗電磁干擾能力強(qiáng)。石英有很強(qiáng)的抗腐蝕性，而且絕緣性好。而且它還有一個(gè)重要的特性就是抗電磁干擾的能力很強(qiáng)，它不受外部環(huán)境的影響，也不受人為架設(shè)的電纜等干擾。這一點(diǎn)對(duì)于在強(qiáng)電領(lǐng)域的通訊應(yīng)用特別有用，而且在軍事上也大有用處。
2.4無串音干擾，保密性好。在電波傳輸?shù)倪^程中，電磁波的傳播容易泄露，保密性差。而光波在光纖中傳播，不會(huì)發(fā)生串?dāng)_的現(xiàn)象，保密性強(qiáng)。除以上特點(diǎn)之外，還有光纖徑細(xì)、重量輕、柔軟、易于鋪設(shè)；光纖的原材料資源豐富，成本低；溫度穩(wěn)定性好、壽命長。正是因?yàn)楣饫w的這些優(yōu)點(diǎn)，光纖的應(yīng)用范圍越來越廣。
三、不斷發(fā)展的光纖通信技術(shù)
3.1SDH系統(tǒng)光通信從一開始就是為傳送基于電路交換的信息的，所以客戶信號(hào)一般是TDM的連續(xù)碼流，如PDH、SDH等。伴隨著科技的進(jìn)步，特別是計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展，傳輸數(shù)據(jù)也越來越大。分組信號(hào)與連續(xù)碼流的特點(diǎn)完全不同，它具有不確定性，因此傳送這種信號(hào)，是光通信技術(shù)需要解決的難題。而且兩種傳送設(shè)備也是有很大區(qū)別的。
3.2不斷增加的信道容量光通信系統(tǒng)能從PDH發(fā)展到SDH，從155Mb/s發(fā)展到lOGb/s，近來，4OGB/s已實(shí)現(xiàn)商品化。專家們在研究更大容量的，如160Gb/s(單波道)系統(tǒng)已經(jīng)試驗(yàn)成功，目前還在為其制定相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)。此外，科學(xué)家還在研究系統(tǒng)容量更大的通訊技術(shù)。
3.3光纖傳輸距離從宏觀上說，光纖的傳輸距離是越遠(yuǎn)越好，因此研究光纖的研究人員們，一直在這方面努力。在光纖放大器投入使用后，不斷有對(duì)光纖傳輸距離的突破，為增大無再生中繼距離創(chuàng)造了條件。
3.4向城域網(wǎng)發(fā)展光傳輸目前正從骨干網(wǎng)向城域網(wǎng)發(fā)展，光傳輸逐漸靠近業(yè)務(wù)節(jié)點(diǎn)。而人們通常認(rèn)為光傳輸作為一種傳輸信息的手段還不適應(yīng)城域網(wǎng)。作為業(yè)務(wù)節(jié)點(diǎn)，既接近用戶，又能保證信息的安全傳輸，而用戶還希望光傳輸能帶來更多的便利服務(wù)。
3.5互聯(lián)網(wǎng)發(fā)展需求與下一代全光網(wǎng)絡(luò)發(fā)展趨勢近年來，互聯(lián)網(wǎng)業(yè)發(fā)展迅速，IP業(yè)務(wù)也隨之火爆。研究表明，隨著IP業(yè)的迅速發(fā)展，通信業(yè)將面臨“洗牌”，并孕育著新技術(shù)的出現(xiàn)。隨著軟件控制的進(jìn)一步開發(fā)和發(fā)展，現(xiàn)代的光通信正逐步向智能化發(fā)展，它能靈活的讓營運(yùn)者自由的管理光傳輸。而且還會(huì)有更多的相關(guān)應(yīng)用應(yīng)運(yùn)而生，為人們的使用帶來更多的方便。綜上所述，以高速光傳輸技術(shù)、寬帶光接入技術(shù)、節(jié)點(diǎn)光交換技術(shù)、智能光聯(lián)網(wǎng)技術(shù)為核心，并面向IP互聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用的光波技術(shù)是目前光纖傳輸?shù)难芯繜狳c(diǎn)，而在以后，科學(xué)家還會(huì)繼續(xù)對(duì)這一領(lǐng)域的研究和開發(fā)。從未來的應(yīng)用來看，光網(wǎng)絡(luò)將向著服務(wù)多元化和資源配置的方向發(fā)展，為了滿足客戶的需求，光纖通信的發(fā)展不僅要突破距離的限制，更要向智能化邁進(jìn)。
四、光纖鏈路的現(xiàn)場測試
4.1現(xiàn)場測試的目的對(duì)光纖安裝現(xiàn)場測試是光纖鏈路安裝的必須措施，是保證電纜支持網(wǎng)絡(luò)協(xié)議的重要方式。它的目的在于檢測光纖連接的質(zhì)量是否符合標(biāo)準(zhǔn)，并且減少故障因素。
4.2現(xiàn)場測試標(biāo)準(zhǔn)目前光纖鏈路現(xiàn)場測試標(biāo)準(zhǔn)分為兩大類：光纖系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)和應(yīng)用系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)。①光纖系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)：光纖系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)是獨(dú)立于應(yīng)用的光纖鏈路現(xiàn)場測試標(biāo)準(zhǔn)。對(duì)于不同的光纖系統(tǒng)，它的標(biāo)準(zhǔn)也不同。目前大多數(shù)的光纖鏈路現(xiàn)場檢測應(yīng)用的就是這個(gè)標(biāo)準(zhǔn)。②光纖應(yīng)用系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)：光纖應(yīng)用系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)是基于安裝光纖的特定應(yīng)用的光纖鏈路現(xiàn)場測試標(biāo)準(zhǔn)。這種測試的標(biāo)準(zhǔn)是固定的，不會(huì)因?yàn)楣饫w系統(tǒng)的不同而改變。
4.3光纖鏈路現(xiàn)場測試光纖通信應(yīng)用的是光傳輸，它不會(huì)受到磁場等外界因素的干擾，所以對(duì)它的測試不同于對(duì)普通的銅線電纜的測試。在光纖的測試中，雖然光纖的種類很多，但它們的測試參數(shù)都是基本一致的。在光纖鏈路現(xiàn)場測試中，主要是對(duì)光纖的光學(xué)特性和傳輸特性進(jìn)行測試。光纖的光學(xué)特性和傳輸特性對(duì)光纖通信系統(tǒng)對(duì)光纖的傳輸質(zhì)量有重大的影響。但由于光纖的特性不受安裝的影響，因此在安裝時(shí)不需測試，而是由生產(chǎn)商在生產(chǎn)時(shí)進(jìn)行測試。
4.4現(xiàn)場測試工具①光源：目前的光源主要有LED（發(fā)光二極管）光源和激光光源兩種。②光功率計(jì)：光功率計(jì)是測量光纖上傳送的信號(hào)強(qiáng)度的設(shè)備，用于測量絕對(duì)光功率或通過一段光纖的光功率相對(duì)損耗。在光纖系統(tǒng)中，測量光功率是最基本的。光功率計(jì)的原理非常像電子學(xué)中的萬用表，只不過萬用表測量的是電子，而光功率計(jì)測量的是光。通過測量發(fā)射端機(jī)或光網(wǎng)絡(luò)的絕對(duì)功率，一臺(tái)光功率計(jì)就能夠評(píng)價(jià)光端設(shè)備的性能。用光功率計(jì)與穩(wěn)定光源組合使用，組成光損失測試器，則能夠測量連接損耗、檢驗(yàn)連續(xù)性，并幫助評(píng)估光纖鏈路傳輸質(zhì)量。③光時(shí)域反射計(jì)：OTDR根據(jù)光的后向散射原理制作，利用光在光纖中傳播時(shí)產(chǎn)生的后向散射光來獲取衰減的信息，可用于測量光纖衰減、接頭損耗、光纖故障點(diǎn)定位以及了解光纖沿長度的損耗分布情況等。從某種意義上來說，光時(shí)域反射計(jì)(OTDR)的作用類似于在電纜測試中使用的時(shí)域反射計(jì)（TDR），只不過TDR測量的是由阻抗引起的信號(hào)反射，而OTDR測量的則是由光子的反向散射引起的信號(hào)反射。反向散射是對(duì)所有光纖都有影響的一種現(xiàn)象，是由于光子在光纖中發(fā)生反射所引起的。
雖然目前光通信的容量已經(jīng)非常大，但仍有大量應(yīng)用能力閑置，伴隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)和科學(xué)技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展，對(duì)信息的需求也會(huì)隨之增加，并會(huì)超過現(xiàn)在的網(wǎng)絡(luò)承載能力，因此我們必須進(jìn)一步努力研究更加先進(jìn)的光傳輸手段。因此，在經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展的推動(dòng)下，光通信一定會(huì)有更加長久的發(fā)展。
參考文獻(xiàn)：
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美的，是空調(diào)的品牌。
空調(diào)匹數(shù)原指輸入功率，包括壓機(jī)、風(fēng)扇電機(jī)以及電控部分。不同品牌其具體的系統(tǒng)及電控設(shè)計(jì)的差異，其輸出的制冷量也各有不同，其制冷量以輸出功率計(jì)算。
一匹的制冷量大致為兩千大卡，以國際單位換算應(yīng)乘以一點(diǎn)一六二，一匹制冷量為兩千三百二十四瓦。瓦即表示制冷量。一點(diǎn)五匹的應(yīng)為三千四百八十六瓦。
掛機(jī)是指掛在墻上的空調(diào)。
（來源：文章屋網(wǎng) ）
關(guān)鍵詞： 功率放大器；增益；TRL校準(zhǔn)；測量
0 引言
在近代RF和微波系統(tǒng)中，放大是最基本和最廣泛存在的微波電路功能之一。功率放大器常用在雷達(dá)和無線電發(fā)射機(jī)的末級(jí)，其作用是把信號(hào)功率最終放大到足夠的電平，以便能通過適當(dāng)?shù)奶炀€進(jìn)行微波發(fā)射[1]。近年來，由于科學(xué)技術(shù)的迅猛發(fā)展，微波功率放大器已經(jīng)廣泛的應(yīng)用在微波通信、衛(wèi)星通信、雷達(dá)、電子對(duì)抗、導(dǎo)彈制導(dǎo)、導(dǎo)航、遙控、遙測等系統(tǒng)中，并且成為必不可少的器件。微波功率放大器的工作特性將直接影響所在系統(tǒng)的整體性能指標(biāo)。因此在使用之前，對(duì)其性能參數(shù)進(jìn)行測量是非常必要的。本文介紹了微波功率放大器的基本參數(shù)，并且介紹了微波功率放大器增益測量方法。
1 微波功率放大器的性能參數(shù)指標(biāo)
1.1 工作頻率范圍（f）
工作頻率范圍指放大器在滿足各項(xiàng)指標(biāo)下的工作頻率范圍。放大器的工作頻率范圍可能會(huì)大于定義的工作頻率范圍。
1.2 輸出功率（Pout）
放大器的輸出功率有兩種方式表示：飽和功率和1dB增益壓縮點(diǎn)輸出功率。飽和功率指輸出的最大功率。1dB增益壓縮點(diǎn)輸出功率是指放大器增益偏離線性而比線性增益低1dB的這一點(diǎn)。1dB增益壓縮點(diǎn)所對(duì)應(yīng)的輸出功率記為P1dB，該點(diǎn)常用以表征放大器處理能力[2]。
1.3 噪聲系數(shù)（Noise Figure）
噪聲系數(shù)（NF）是指輸入端信噪比與放大器輸出端信噪比的比值，單位常用“dB”表示。噪聲系數(shù)NF=10lg（輸入端信噪比/輸出端信噪比）。
1.4 功率增益（G）
增益指的是放大器的放大能力。增益是天線的主要指標(biāo)之一，它是方向系數(shù)與效率的乘積，是天線輻射或接收電波大小的表現(xiàn)。增益大小的選擇取決于系統(tǒng)設(shè)計(jì)對(duì)電波覆蓋區(qū)域的要求。在同等條件下，增益越高，電波傳播的距離越遠(yuǎn)。而功率放大器的接收增益值越大，則接收性能越強(qiáng)。對(duì)功率放大器，常用的功率增益定義為交付給負(fù)載的功率Pout對(duì)輸入功率Pin之比，即：G=Pout/Pin。
2 微波功率放大器的測量
2.1 測試過程
整個(gè)測試過程包括：對(duì)矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀進(jìn)行TRL的校準(zhǔn)，定向耦合器的測量以及功放的測量三大部分。
2.2 TRL校準(zhǔn)技術(shù)
TRL校準(zhǔn)法[，3]是目前矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀中較普遍使用的一種雙端口校準(zhǔn)法，能夠修正網(wǎng)絡(luò)儀的全部12項(xiàng)誤差。與傳統(tǒng)的SOLT 校準(zhǔn)法不同，用TRL方法進(jìn)行校準(zhǔn)時(shí)不必已知所有校準(zhǔn)標(biāo)準(zhǔn)件的特性指標(biāo)，網(wǎng)絡(luò)分析儀通過“T”、“L”標(biāo)準(zhǔn)的兩次傳輸反射測量和”R”標(biāo)準(zhǔn)在各個(gè)端口的反射測量可以得到14組參數(shù)，利用這14組參數(shù)除了可以解出系統(tǒng)誤差外還能得到另外兩組常數(shù)即“R”標(biāo)準(zhǔn)的反射系數(shù)和“L”標(biāo)準(zhǔn)的長度。因此， TRL校準(zhǔn)法只要求傳輸線標(biāo)準(zhǔn)的特性阻抗和系統(tǒng)特性阻抗一致。這樣就很大程度上減少了校準(zhǔn)精度對(duì)校準(zhǔn)標(biāo)準(zhǔn)件的依賴， 提高了校準(zhǔn)精度。
2.3 定向耦合器的測量
2.3.1 定向耦合器
定向耦合器[4]在本次測量過程中起非常重要的作用，如下圖所示，1端口為輸入端口，2端口為隔離端口，3端口為耦合端口，4端口為隔離端口。本次測試中4端口已經(jīng)接上匹配負(fù)載。
圖1 定向耦合器示意圖
2.3.2 測試過程
測試定向耦合器1，由于4口本身已經(jīng)接了負(fù)載，所以先將2接入匹配負(fù)載，1口和3口分別接到3mm矢網(wǎng)（PNA-X，N5347A）的兩個(gè)接口，測出的S21即為S31，即耦合度C；此時(shí)，從矢網(wǎng)上取下耦合器，重新將匹配負(fù)載接入到3口，此時(shí)，將1，2口接入到3mm矢網(wǎng)，測出S21，即隔離度I。最后得到定向耦合器1的方向性：D=I-C。定向耦合器2的測試過程與1相同。兩個(gè)耦合器的測試結(jié)果可以得到，定向耦合器1的方向性比定向耦合器2的好。在功放的測量過程中，為了達(dá)到有最小的反射，故把定向耦合器1放在功率放大器的輸入端，把定向耦合器2放到功率放大器的輸出端。
2.4 功放的測量
連接好系統(tǒng)，測試原理圖如下：
圖2 功放的測試原理圖
由安捷倫矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀組建網(wǎng)絡(luò)參數(shù)測試系統(tǒng)。經(jīng)校準(zhǔn)件進(jìn)行TRL校準(zhǔn)，校準(zhǔn)后分別對(duì)所用的兩只定向耦合器進(jìn)行耦合衰減、方向性系數(shù)、主線插損和輸入口駐波比的頻率反應(yīng)進(jìn)行測量，同時(shí)對(duì)終端負(fù)載的輸入駐波比進(jìn)行了測量。
如上圖所示，信號(hào)源經(jīng)過擴(kuò)頻器，信號(hào)被放大，輸入到定向耦合器1，定向耦合器1的耦合端接入功率計(jì)上，通過預(yù)先對(duì)定向耦合器1的測量出來的耦合度，方向性和插損就可計(jì)算出加入到功率放大器的輸入功率Pin；定向耦合器2接入功率計(jì)上，通過預(yù)先對(duì)定向耦合器2測量出的耦合度可以計(jì)算出功放的輸出功率Pout。由此，即可以得到功率放大器的增益G。測得兩只定向耦合器的耦合衰減量，方向性系數(shù)，主線插損，輸入口駐波比2。再根據(jù)公式的計(jì)算，即可得到輸入功率Pin和輸出功率Pout，最后得到增益。
3 小結(jié)
本文提出的微波功率放大器的測試方法，可以用矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀搭建系統(tǒng)進(jìn)行測量，也可以用功率計(jì)進(jìn)行測量，能比較精確的測試出微波功率放大器的增益，得到想要的結(jié)果。
參考文獻(xiàn)：
[1]張肇儀，微波工程，北京：電子工業(yè)出版社，2006，03.
[2]李緒益，微波技術(shù)與微波電路，廣州：華南理工大學(xué)出版社，2011，8：255-257.
【關(guān)鍵詞】 移動(dòng)通信 網(wǎng)絡(luò)信號(hào) 樓宇高層 覆蓋技術(shù)
一、樓宇高層移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)覆蓋概述
移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)信號(hào)覆蓋優(yōu)化的主要目的就是解決建筑高層用戶通話質(zhì)量差、網(wǎng)絡(luò)信號(hào)弱覆蓋雜亂，頻繁切換等問題，切實(shí)有效地提高移動(dòng)通信用戶的使用體驗(yàn)，目前主流的高層建筑移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)覆蓋技術(shù)包括分布系統(tǒng)、直放站結(jié)合以及改造基站子系統(tǒng)等等。與普通建筑的移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)信號(hào)覆蓋相比高層建筑覆蓋技術(shù)難度系數(shù)更大，通信質(zhì)量問題出現(xiàn)的幾率也更高。目前城市中的高層樓宇普遍采用鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，移動(dòng)通信的TD-LTE無線高頻信號(hào)在這種厚度較大的鋼混樓板中衰減較大，如果采用傳統(tǒng)的基站覆蓋技術(shù)，將直接導(dǎo)致高層建筑內(nèi)部的電梯、通道以及地下室等區(qū)域成為信號(hào)盲區(qū)，樓宇外部基站的移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)信號(hào)根本無法覆蓋到。
二、樓宇高層移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)信號(hào)覆蓋方案
2.1室內(nèi)覆蓋方案
信號(hào)源以及信號(hào)分布系統(tǒng)是建筑高層網(wǎng)絡(luò)信號(hào)覆蓋系統(tǒng)的主要組成部分，由于樓宇高層自身建筑性質(zhì)以及對(duì)移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)信號(hào)要求的特殊性一般采用直放站或者是微蜂窩作為高層覆蓋系統(tǒng)的信號(hào)源，微蜂窩的成本較高但是網(wǎng)絡(luò)容量更大，通信質(zhì)量更高，適用于大范圍的高層建筑的網(wǎng)絡(luò)信號(hào)覆蓋，直放站則用于小范圍的樓宇高層網(wǎng)絡(luò)信號(hào)覆蓋或者是室內(nèi)覆蓋盲區(qū)的信號(hào)引入。移動(dòng)通信的高層網(wǎng)絡(luò)信號(hào)覆蓋廣泛應(yīng)用的室內(nèi)分布系統(tǒng)主要有有源分布系統(tǒng)、無源天饋分布系統(tǒng)、泄漏電纜分布系統(tǒng)以及光纖分布系統(tǒng)四種。不同的分布系統(tǒng)以及建筑具體狀況對(duì)于天線的要求也會(huì)存在差別，單根天線、全向天線、并線雙付天線等都有所應(yīng)用。
2.2 室外覆蓋方案
樓宇高層通過分布系統(tǒng)方案可以有效提高信號(hào)覆蓋的成效以及用戶的通信質(zhì)量，但是室內(nèi)分布系統(tǒng)的成本較高針對(duì)一些高層住宅區(qū)的局部信號(hào)弱的情況如果采用分布系統(tǒng)則會(huì)造成資源的浪費(fèi)，這是便可以與室外覆蓋方案配合使用。室外信號(hào)基站的設(shè)置對(duì)于高層樓宇的室外信號(hào)覆蓋優(yōu)化來說至關(guān)重要，主要方式就是室外架設(shè)重發(fā)特形天線，從而使得外部的無線網(wǎng)絡(luò)信號(hào)可以穿過墻體實(shí)現(xiàn)房屋內(nèi)部的信號(hào)覆蓋，在室外覆蓋方案中天線類型的選擇是極其重要的部分，需要綜合考慮基站分布情況、建筑結(jié)構(gòu)以及移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)信號(hào)要求等多種要素。
三、移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)信號(hào)高層覆蓋系統(tǒng)設(shè)計(jì)
1、信號(hào)覆蓋測試。信號(hào)優(yōu)化覆蓋方案必須要有針對(duì)性其成效才有保證，因而在確立好高層覆蓋模型之后首先需要進(jìn)行信號(hào)覆蓋的測試，確定出當(dāng)前高層信號(hào)覆蓋存在的問題。一般來說室內(nèi)分布系統(tǒng)一般是采用微蜂窩作為信號(hào)源因而需要確定不同頻段的信號(hào)，為了使信號(hào)源發(fā)射頻率以及室內(nèi)天線頻率設(shè)置更加準(zhǔn)確相關(guān)技術(shù)人員需要到不同的樓層進(jìn)行信號(hào)的測試和收集，并根據(jù)各個(gè)樓層的強(qiáng)信電平計(jì)算出最小電平，從而使得設(shè)計(jì)中微蜂窩的載干比更加準(zhǔn)確，提高設(shè)計(jì)的合理性。
2、路徑損耗測試。泄漏電纜以及光纖分布系統(tǒng)都會(huì)產(chǎn)生一定的路徑損耗，尤其是泄漏電纜。高層建筑構(gòu)造、墻體材質(zhì)以及內(nèi)部的擺設(shè)等都會(huì)使得網(wǎng)絡(luò)信號(hào)在傳輸?shù)倪^程中產(chǎn)生一定的損耗，路徑損耗測試方式議案是利用移動(dòng)終端在高層建筑的各個(gè)點(diǎn)測試發(fā)射機(jī)信號(hào)的電平，并通過計(jì)算得出發(fā)射機(jī)的有效輻射功率，用EIRP來表示。
3、下行功率計(jì)算。通過下行功率的預(yù)算可以確定出信號(hào)源的信號(hào)強(qiáng)度，從而指導(dǎo)天線的鋪設(shè)設(shè)計(jì)。在進(jìn)行上下行功率計(jì)算式需要將移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)信號(hào)傳輸過程中在各個(gè)階段所產(chǎn)生的損耗都需要計(jì)算在內(nèi)，因此在實(shí)際測試過程中各器件的損耗都要涉及到，計(jì)算時(shí)發(fā)射機(jī)的有效輻射功率就等于基站發(fā)射功率與天線增益之和減去在各個(gè)器件處產(chǎn)生的損耗，包括耦合器損耗、饋線損耗以及功分器損耗等等。
4、系統(tǒng)設(shè)計(jì)。進(jìn)行高層移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)信號(hào)覆蓋系統(tǒng)設(shè)計(jì)的主要環(huán)節(jié)包括功率計(jì)算、系統(tǒng)連接圖確定、問題闡述以及解決措施等等，為了確保信號(hào)源以及天線末端的信號(hào)損耗不至于過高，保證建筑內(nèi)部的信號(hào)天平必須要進(jìn)行對(duì)信號(hào)覆蓋情況、路徑損耗以及上下行功率等進(jìn)行測試和計(jì)算，并根據(jù)計(jì)算的結(jié)果選擇恰當(dāng)?shù)木€纜，包括光纖以及同軸電纜。
四、結(jié)束語
綜上所述，樓宇高層移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)覆蓋技術(shù)較為復(fù)雜，且信號(hào)容易受到環(huán)境等多方面因素的影響，為此必須要通過技術(shù)的革新加設(shè)方案的完善等優(yōu)化移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)信號(hào)樓宇高層覆蓋，從而促進(jìn)我國通信行業(yè)的進(jìn)步和發(fā)展。
參 考 文 獻(xiàn)
