生物电磁学技术
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生物电磁学技术范文第1篇
关键词：肉类食品；品质检测；研究
随着经济的快速增长，国民生活的日益提高，我国肉类消费量也在快速增长，由肉类食品所引起的食物安全问题也不断增多，如“禽流感”、 “猪链球菌中毒”等.传统的检测技术费时费力,检测效率低,已经达不到现代检测所需的快速、准确、实时、无损等要求。 现代的肉品检测技术，注重实用性和精确性。仪器微型化、低耗能化、功能专用化、多维化、一体化、成像化；生物技术被大量应用；与计算机技术结合得越来越紧密；不断采用其它领域的新技术；生理学中的感觉器官生理变动规律和电生理学研究学方法等。
1 物理方法
1.1 计算机视觉技术
计算机视觉技术通过计算机模拟人的判别准则去理解和识别图像，用图像分析作出相应结论的实用技术，其中图像处理和图像分析是计算机视觉技术的核心。
计算机视觉技术可对其新鲜度作出判定；基于神经网络分类器的立体颜色直立图可用于分析鸡胴体全身缺陷。李刚等构建了由气体传感器阵列、数据采集单元、神经网络组成的智能检测辨识系统，通过猪肉样本的测试与分析表明，该方法可实时准确地识别肉类新鲜度，辨识准确率可达9 0 % 以上。Malone 等以图像处理方法和专家系统控制为基础，研发了一个分析系统，该系统可以根据图像分析的结果并参照数据库作出正确的判断，确定鱼片脊骨的位置，并操纵高压水切割器剔除鱼片中的脊骨。机器视觉系统也用于研究猪腰肉的品质波动和分级，如用400 ～700nm 的光纤反射测量系统可以检测出明显的PSE 猪腰肉，同时根据猪肉品质优劣进行分级。
1.2 超声波技术
超声波检测技术是利用肉品在超声波作用下的吸收特性、衰减系数、传播速度、本身的声阻抗和固有频率，测定肉品组成成分、肌肉厚度、脂肪厚度的快速无损在线检测、分级方法。
利用超声波可以测定肉品(活体或尸体) 的成分，如牛、羊、猪等的背膘厚度及脂肪含量。Benedito等应用超声波传播速度的变化检测发酵香肠的化学成分，发现在脂肪中温度每升高1 ℃超声波速减慢5.6m/s;在瘦肉中，超声波速随温度上升而上升。
Brondum 等使用超声波在线检测猪胴体的系统，该系统包括1 6 个超声波传感器，可以确定膘厚、肥瘦、产肉率(与胴体重量有关)、 主要切割点等指标，其在线检测速度可达1150 头/h ，能达到较高的准确率。目前较好的产品有丹麦S F KTechnology A/S 公司研制的在线检测产品。
用超声波图像检测脂肪厚度和腰部肌肉易受到操作人员、测量部位、超声波频率、被测物体的不规则性和肥瘦组织分布的不均匀性等因素的影响，而且实时超声波图像一般只能检测某部位的化学成分而不是全身成分。所以，超声波检测技术更多地应用在线自动快速无损检测，它具有适应性强、对人体无害、检测灵敏、使用灵活等特点。该技术在国外已逐渐进入肉品实际检测中，但我国在这方面的研究与应用尚未见报道。
肉品的组织、成分、结构、状态等和其电磁特性有密切关系。如肉品从新鲜到腐败的过程中。其阻抗值就有一定的变化规律。
电磁扫描的原理是骨头和肌肉这些含水的物质比脂肪有更高的导电率，它和猪、羊的无脂肪瘦肉有较好的相关性。Higbie 等采用测量胴体全身电导率的方法来估计无脂瘦肉和全脂肪含量，通过对不同部位和条件下的猪胴体检测，发现可以用三或四变量公式预测无脂瘦肉重量，而且可以根据公式推算肉类各组分的含量，复相关系数R2>0.66。 测量猪酮体的电特性能有效确定猪肉不正常系水力及PSE 特性等早期衰变，因为系水力、pH 值、三磷酸腺苷(TP)的降低均与生物电阻抗以及相位变化有关。而电磁学检测的变化曲线与计算机视觉技术和超声波检验所得的变化曲线具有相似性。
2 仪器分析方法
2.1 高效液相色谱法
高效液相色谱法( H P L C ) 特别适用于高沸点、不能气化或热稳定性差的有机物的分离分析，在食品行业中常用于食品添加剂、农药残留和生物毒素的分析检测，具有灵敏度高、操作简便、结果准确可靠、重现性好且成本较低的优势。
检测抗生素的传统方法是微生物法，灵敏度较、低耗时较长，一次只能检测一种抗生素。反相HPLC 测定抗生素，简便快速，能同时监测多种抗生素，已成为肉品检测中的常用方法。汤丽芬等用反相HPLC 同时测定广州地区肉类4 种抗生素的残留量，结果表明；各抗生素的线性范围均为0.01～ 1.0 µg/ml，相关系数均为0.99 以上(n=5)；回收率均为95.6% ～ 106.0%； 日内日间变异系数均在允许范围内(小于15%)。
2.2 毛细管电泳安培法
1991 年Jorgenson 和Monnig 首次提出了高速毛细管电泳技术(HSCE 或fast-CE)，使分析时间缩短至几分钟内。毛细管电泳安培法具有灵敏度高、样品体积小的特点。但电泳时间多为5～30min，因此近年来芯片毛细管电泳技术是电泳的一大热点，芯片毛细管电泳技术实质上是将HSCE 的仪器微型化，采用窄内径且短的毛细管和提高分离场强的方式来提高分析速度，因此保持电泳高效的同时提高其分析速度是电泳技术的发展趋势。
杨冰仪等采用高速毛细管电泳安培法对市售肉类中的人工合成雌激素己烯雌酚(DES) 进行了测定，结果表明：参数优化后，DES 在60s 内可以得到较好的分离，检出限为1.0×10-8mol/L，DEC 浓度在1.48× 10-4～3.69 ×10-5mol/L，1.25×10-6～1.85×10-7mol/L 与峰面积分段呈良好的线性关系；迁移时间和峰面积的相对标准偏差分别为0.65%、2.2%。
2.3 近红外光谱分析技术
近红外技术NIR(nearinfrared)具有测量测信号数字化及分析过程绿色化的特点。在肉品检测中，它可以用来测定屠宰分割过程中和肉制品加工中原料肉和成品的水分、蛋白质、脂肪等指标；也能鉴别冷冻肉并测定其保水性、渗透性、肉汁损失率和干物质含量。
Ben-Gera 等采用红外透射技术，研究了肉制品乳浊液中脂肪和水分的含量。Lanza 利用近红外光谱分析研究了生猪肉和牛肉的水分、蛋白质、脂肪和卡路里含量，发现在波长为1100～ 2500nm 时，反射光谱与水分、脂肪和卡路里有较高的相关性(R0.987)，与蛋白质的相关系数(R)为0.885。此外，有研究表明：近红外光通过光纤反射的透射特性与牛肉剪切力相关(R=0.798～0.826)，与水分、蛋白质、脂肪等指标也有较好的相关性。Park 等通过分析近红外反射光谱以确定牛肉嫩度，采用主成分分析法(PCR，principal componen tregression)分析波长在1100～2498nm 处生肉的吸收光谱，发现其与测得的熟肉嫩度存在复相关系数R2=0.692，从而可以建立预测牛肉嫩度(口感)的分析模型。
但该方法成本较高且分析较复杂。目前丹麦、德国已开发出在线检测设备，而我国还没有类似的检测仪器。
2.4 核磁共振波谱分析技术
核磁共振波谱法是根据具有磁性质的原子核对射频磁场的吸收原理，以测定各种有机或无机成分的检测技术。它是一种无损检测技术，可以检测同一样品的不同原子核，以便从不同角度对样品进行观察；另外它还具有结构和动力学信息敏感性，可以观察样品的化学结构特征和分子迁移。31P 因其天然丰度高(100%)，在细胞中的含量高(DNA、磷脂及ATP等)；化学位移范围宽(约30)，共振谱线简单容易识别；在生物体内普遍存在，且与生命过程息息相关，而使31PNMR 技术在生物样品检测中使用最多。
31PNMR可用于检测肉品中添加磷酸盐的水解过程。Rongrong Li 研究了鸡肉中不同磷酸盐的水解过程，经检测发现TSPP 和TKPP 的水解最快，大约1.25h 就可以完全水解为Pi。采用31PNMR 技术可以快速无损地区别和量化肌肉组织中的有机和无机磷酸盐，为进一步解释磷酸盐的作用机理提供了方法。
3 现代分子生物学技术
3.1 核酸探针检测技术
核酸分子杂交可以用于待测核酸样品中的特定基因序列。该技术不仅具有特异性、灵敏度高的优点，而且兼备组织化学染色的可见性和定位性。在肉品检测中，核酸探针技术主要用于致病性病原菌的检测。
目前我国肉品致病菌的检验普遍采用传统的细菌学检验方法和血清学方法，方法繁琐，灵敏度和准确性都不高。核酸探针技术可检测出10-12～10-9 的核酸，可广泛应用于进出口动物性食品的检验，包括沙门氏菌、弯杆菌、轮状病毒、狂犬病毒等多种病原体。
核酸探针技术在实际应用中仍存在一些问题，如放射性同位素标记的核酸探针半衰期短、对人体有危害等（生物素标记的核酸探针虽然对人体无害，但受紫外线照射易分解），所以作为常规诊断特别是食品实验室较不适用。
3.2 生物芯片检测技术
生物芯片使研究中不连续的分析过程都集成在芯片上完成，实现检测的连续化、集成化、微型化、信息化，单位面积内可以高密度排列大量的生物探针，每平方厘米可达5 10 万个， 一次实验就可检测多种疾病或分析多种生物样品，已经广泛用于食品安全检测、食品微生物检测、动物疫病检测、转基因动植物检测等方面。
张庆峰等以卵清白蛋白为载体蛋白合成了雌二醇的结合物，并采用Cy3 新型荧光染料标记结合物，作为雌二醇的竞争物，建立了以竞争法为基础的检测肉品中雌二醇的免疫芯片新方法。该技术用生物芯片点样仪在醛基化玻片表面点样制备免疫微阵列，对雌二醇进行了定性定量检测。结果表明荧光信号随待测物浓度的降低而增强，待测物浓度在0.001～0.4µg/ml 的范围内有较好的线性趋势，检测范围为1 0.001 g/ml。
4 微生物检测技术
当前，微生物电子学、微机技术滤光技术、生物传感器等多项领域的突破，使得微生物快速检测技术得到了改进，正朝着快速、准确、简便及自动化的方向发展。利用传统微生物检测原理，结合先进技术，设计了形式各异的微生物检测仪器设备，正逐步广泛应用于肉品微生物检测。如ATBExpression细菌鉴定智能系统、全自动微生物快速鉴定仪器VITEK、微生物总数快速测定仪、自动菌落计数系统、应用电阻抗技术的全自动微生物监测系统。
参考文献
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生物电磁学技术范文第2篇
关键词：炼油废水；磁处理；水处理
炼油工艺中的常减压蒸馏、催化裂化、加氢精制、延迟焦化及罐区脱水都会产生大量的含油废水，其中的主要的污染物为石油类、COD、硫化物、挥发酚和氨氮等。由于含油废水排放量大、水质差异大、组成复杂且毒性大，加之近年来国内水体污染严重，水资源短缺的矛盾愈加突出，因此必须经过严格复杂的处理达标后进行回用或排放。炼油行业中，物理化学方法和生化方法是处理含油废水的常用方法。
1磁技术能够提高炼油废水的处理效率
1.1磁技术增强絮凝气浮工艺的水处理效率
含油废水的物化处理单元通常包含pH调节、破乳、除油、絮凝和气浮，而气浮工艺中的絮凝和气浮对于去除微细悬浮物、减轻后续处理单元的负荷是最为重要的。通常使用PAC、PAM等作为混凝剂和絮凝剂来去除乳化油和胶体悬浮物，但是这种方法存在加剂量大、絮凝时间长、效果差、引入矿物杂质等缺点。通过加入磁种并进行后续回收的方法，可以缩短混凝时间，提高絮凝和气浮效果。磁种是一种磁性铁氧体软粒，经预处理后等电点提高，在一定的pH（大于7）的水环境中表面带正电，与废水中的微细的带负电的悬浮物进行电性吸附，使得悬浮物的ξ电位降低，扩散双电层被压缩，颗粒聚集，与PAC和PAM协同使用时，絮凝体变得更大更致密，根据斯托克斯定律，悬浮物聚沉速度加快，更有利于提高重力沉降分离的效果和效率。杨瑞洪等[1]发现，采用气浮—磁分离工艺处理含油废水，出油率高，除油效果显著、稳定。这种磁凝聚法可节省大量用于化学絮凝的药剂，没有二次污染，不增加废水的含盐量，有利于水的循环利用。
1.2磁技术增强BAF工艺的水处理效率
BAF（曝气生物滤池）生化处理方法利用填料上附着的微生物的降解作用，以及滤料本身对废水中固体悬浮物的吸附作用，使得含油废水中的SS、COD、BOD5和氨氮等污染物得到深度处理，可以使污水达到回用或排放的标准，是炼油废水处理中常用的深度处理单元。生物电磁学的研究发现，磁场有利于自由基的形成，增加体系溶解氧的浓度，能够诱导微生物体内氧化氢酶、过氧化物酶和磷酸酶的合成及活性的提高，有助于微生物吸收分解和转化废水中的污染物，进而缩短微生物在填料表面上的挂膜启动周期，加快对水中污染物质的降解。雒文生等[2]发现，外加磁场的情况下，废水中功能微生物的新陈代谢和生长被激活，净化污水的能力提高约17%；王祥三等[3]发现，磁处理可增强微生物的氧化降解有机物的能力，微生物的活性增强了17.3%；安燕等[4]的研究发现，适量磁粉和弱磁场作用可促进苯酚与微生物的共代谢，苯酚的去除率由无磁场对照组的85%提高到90-96%；Yavuz等[5,6]在活性污泥法处理模拟废水的试验中设置磁场，水处理效率提高了44％；以磁性聚苯乙烯颗粒为微生物载体，废水处理效率可提高26%：王韦胜[7]发现，磁性生物炭BAF对COD、氨氮、总磷的去除效果均好于普通生物炭填料BAF；并且磁性生物炭填料BAF抗冲击负荷能力优于普通生物炭填料BAF；生物膜镜检分析表明，磁性生物炭填料和普通生物炭填料均含有大量的细菌类微生物与原后生动物，但前者微生物数量明显多于后者；通过对两种生物膜填料上微生物的脱氢酶活性分析表明，在一定范围内铁氧体磁性可提高微生物的脱氢酶活性。作为微生物的生长载体，填料是BAF生化处理工艺的核心部件，关系到细菌的繁殖和生长的数量和层次，因此也是决定废水深度处理效果的主要因素，在填料中使用磁技术，对于提高菌种的酶活性具有显著的促进作用。
2结语
使用磁凝聚法处理炼厂含油废水,可以改善装置的运行效率,提高装置的处理能力；在BAF深度处理单元使用磁性填料或添加人工磁场对于提高净水效果，实现废水回用，缓解用水矛盾是可行的。
参考文献:
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生物电磁学技术范文第3篇
关键词：电工新技术；机电一体化；自动控制技术；应用
电工新技术对机电一体的发展有着重要的作用，能够为机电一体化技术提供各种各样的产品，逐渐丰富的机电一体化产品，对于机电一体化事业的发展有着积极的促进作用。所以要重视对电工新技术的开发，充分发挥电工新技术的基本功能，将电工新技术与机电一体化技术有机结合在一起，保障机电一体化产品处于稳定的生产环境中，提高机电产品的工作的质量和工作效率，最终实现更好地节约能源的目的，以将机电一体化事业推向一个高峰。为此要深入了解电工新技术的基本概念和未来的前景，积极促进电工新技术在机电一体化中的应用。
1电工新技术分析
1.1电工新技术发展和应用的作用
目前，电工新技术已经形成一定的规模，电工新技术几乎可以应用到各个领域，其本身的应用范围很广，在可再生能源发电技术、轨道交通及电动车、医学诊疗技术、机电一体化技术等方面都有重要的应用价值和发展前景.电工新技术的应用极大地促进了我国生产力的发展，使我国的国民经济更加快速稳定。总之，近几年电工新技术虽然没有信息技术发展的迅速，但是本身具有巨大发展潜力，对于我国生活中的各个方面都有积极的影响，可以极大地提高人民的生活质量，提高我国的科学技术水平。所以，要积极促进电工新技术在机电一体化中的应用，充分发挥其经济优越性和实用性。
1.2电工新技术
电工新技术主要以电磁现象和新技术为基础，不断衍生出各类高新技术，并且不断地研发出新的产品，以为人们的生产和生活提供便利，电工新技术在原有产品改进方面也有着积极的作用，从而对产品进行改进，使其具有更多的全新功能。但是电工新技术由于受到技术水平的限制，并没有得到大规模应用，还有待于进一步开发。
1.3电工新技术未来前景
进入21世纪之后，人们在实际的产品应用中越来越发现电工新技术的重要的作用，为此目前电工新技术的发展十分迅速。逐渐与电工新理论、新技术、新材料融合在一起，并与电磁流体力学、生物电磁学各个学科紧密结合在一起，形成了电工新技术。因此，电工新技术具有各个高新技术的优点，在医学诊疗技术、可再生能源发电技术、机电一体化技术等方面都有广泛的应用，对于国民经济的发展有着重要的影响。
2电工新技术在机电一体化中的应用
随着电工新技术的不断更新，极大的促进了机电一体化的发展，在触摸屏技术、自动监控制技术、运动控制卡等技术中都有广泛的应用，以下将具体阐述电工新技术在机电一体化中的应用情况进行详细的阐述。
2.1自动化控制技术的运用
自动化控制技术最主要的部分是自动控制系统，通过实现自动化控制，将其与机电自动化技术结合在一起，可以很好地处理设备出现的偏差，并且通过对比例控制器、积分控制器的使用，提高测量的快速性、精确性。近几年经济发展十分迅速，对于机电产品的综合性能提出了更高的要求，出现全闭环数字式伺服系统极大提高了自动化控制技术的地位，可以很好地实现机电一体化产品的控制和调节的精确度。
2.2可编程控制器的运用
可编程控制器被称为PC，可以同时实现计算机控制和通信功能，在机械生产自动化中发挥着重要的作用。在PC出现的最初期只能够实现定时、控制、记数的功能，极大限制了可编程控制器的广泛应用。目前，可编程控制器正逐渐向着智能化和网络化的方向发展，具有操作简单、连接方面结构紧凑、连接方便的特点，十分有利于该装置的进一步推广。可编程控制器通过软件控制可以很好地实现系统的监控、自检，其应用范围很广，且操作软件的系统具有多样化、系统化的特点，具有极强的灵活性，可以根据用户的需要对系统进行适当的调整和更改。
2.3运动控制卡的应用
运动控制卡是在工业PC机的基础上进行进一步升级，以控制场合的上位控制单元，可以很好地实现数字输入、DA/输出等功能，是以变速器调速技术为基础的。其中变频器是运动控制卡的重要组成部分，可以将工频电源变成各种频率的交流电源，来实现减少变速设备的运行时间，其中控制电路可以很好地对电流进行控制对电流的形式的转换，而电机的位置通过改变发乎脉冲数量来实现。变频器在数控伺服、同步传动中发挥着重要的作用，因此运动控制卡具有更为广泛的发展空间，需要被开发人员所重视，以促进电工新技术的应用。
2.4步进电机驱动技术的应用
步进电机属于数字控制电动机，通过PCC进行直接控制，要注意调整步进电机的转向和步数，准确控制X、Y、Z的运动部分，写出电机相线的逻辑关系，将进给传送链长度缩短为零。根据电机运转情况来调整脉冲频率，保证在短时间内能够准确地完成加工零件的工作。通过利用步进电机驱动技术可以实现对于零件的精密加工，提高加工的质量和准确性。步进电机驱动技术的应用对于机电一体化技术的发展有着重要的作用。
3结束语
从上文可以看出电工新技术在机电一体化中有着广泛的应用，对于我国的经济发展有着积极的推动作用。为了促进电工新技术的广泛应用，需要相关工作人员对电工新技术进行深入的分析，并且积极了解电工新技术的应用情况，在此基础上根据行业的发展需要，为电工新技术在机电一体化，以促进我国经济的发展。
作者:张芳 单位:茂名市高级技工学校
参考文献：
[1]俞汉忠.探讨电工新技术在机电一体化中的应用[J].电子制作，2015，10:243.
[2]汤贵文.浅谈电工新技术在机电一体化中的应用[J].黑龙江科技信息，2014，09:106.
生物电磁学技术范文第4篇
关键词：机电一体化；电工新技术；应用
中图分类号： F407 文献标识码： A
1 机电一体化的发展背景
随着机电一体化技术的快速发展，机电一体化产品有逐步取代传统机电产品的趋势，这完全取决于机电一体化技术所存在的优越性和潜在的应用性能。
1.1 使用安全性和可靠性提高
机电一体化产品一般都具有自动监视、报警、自动诊断、自动保护等功能。在工作过程中，遇到过载、过压、过流、短路等电力故障时，能自动采取保护措施，避免和减少人身和设备事故，显著提高设备的使用安全性。机电一体化产品由于采用电子元器件，减少了机械产品中的可动构件和磨损部件，从而使其具有较高的灵敏度和可靠性，产品的故障率低，寿命得到了提高。
1.2 生产能力和工作质量提高
机电一体化产品大都具有信息自动处理和自动控制功能，其控制和检测的灵敏度、精度以及范围都有很大程度的提高，通过自动控制系统可精确地保证机械的执行机构按照设计的要求完成预定的动作，使之不受机械操作者主观因素的影响，从而实现最佳操作，保证最佳的工作质量和产品的合格率。同时，由于机电一体化产品实现了工作的自动化，使得生产能力大大提高。
1.3 使用性能改善
机电一体化产品普遍采用程序控制和数字显示，操作按钮和手柄数量显著减少，使得操作大大简化并且方便、简单。机电一体化产品的工作过程根据预设的程序逐步由电子控制系统指挥实现，系统可重复实现全部动作。高级的机电一体化产品可通过被控对象的数学模型以及外界参数的变化随机自寻最佳工作程序，实现自动最优化操作
2 电工新技术分析
2.1 电工新技术是促进国民经济发展的关键因素
电工新技术的发展带动了我国国民经济的增长，它借助自身技术优势，一方面解放了国民生产力，有效促进了生产效率的提高，另一方面降低了生产能耗，为社会主义建设做出了贡献。总的来说，电工新技术促进了国民经济的发展，为社会进步以及人民生活品质的提升创造了条件。
2.2 电工新技术的定义与发展趋势
所谓电工新技术，实际就是指在当前并未实现规模化应用，但具有一定效益的电工技术。随着时代与社会文明的不断进步，电工新技术在国民生产中起到的作用越来越大，成为了21世纪最具活力和最具生命力的电工技术。追究电工新技术的发展原因，它实际是在传统电工技术基础上发展起来的，是知识经济时代下出现的电工新理论、新知识、新材料以及新工艺等集多种表现形式于一体的新电工技术。电工新技术从20世纪下半叶开始发展，当时盛行的电工新理论有等离子物理、生物电磁学、电磁流体力学等等，新技术则主要有放电应用技术、磁流体发电技术、电磁诊断技术等。在21世纪的今天，电工新技术的发展已经迈上了一个新台阶，除了原有的电工技术、理论、设备、材料在各行各业得到了广泛应用以外，电工新技术还向纳米技术、生物工程技术、网络技术方向发展，成为了国民经济发展中的中坚力量。
3 电工新技术在机电一体化中的应用
电工新技术当前已经在机电一体化中有了较为普遍的应用，比如生产中常见的自动监控制技术、触摸屏技术、运动控制卡等，都属于电工新技术的范畴。详细分析如下：
3.1 自动控制技术
自动控制技术与自动控制系统的应用是电工新技术的一种主要表现形式。以自动控制系统为研究对象，该系统的基本特点是能实现自动化控制。将该系统应用到机电一体化中，系统能对机电设备的运行状态进行连续测量，并结合测量数据推断出设备偏差，及时采取相应措施对偏差进行处理，尽可能的将偏差降低到最小。在机电一体化自动控制中，为了将自动化控制系统测量的快速性、稳定性、精确性体现得更加充分，往往会选择采用比例控制器、积分控制器等对系统进行控制。工业大革命之后，市场对机电一体化产品的精度、性能、使用可靠性等性能要求越来越高，而为了满足市场要求，机电一体化产品内部所采用的控制器性能也随之越来越好，全闭环数字式伺服系统的出现使得自动控制技术在机电一体化产品中的应用地位越来越高，既能满足系统自动控制技术要求，又能提高系统控制与调节精度，为机电一体化产品自动化控制与调节的实现奠定了坚实的技术基础。因此，现代机电一体化产品大多选择该类伺服系统来实施产品控制。
3.2 PC的应用
PC，实际指可编程控制器。该控制器是上世纪60年代生产出来的一种工业控制装置，技术基础建立在计算机控制技术和通信技术上，既具有计算机控制功能，又能实现通信，所以该控制器在出现以后，便被广泛应用于机械生产自动化控制中。PC技术产生初期，常用的PC大多只具备逻辑控制、定时和记数功能，通常将只能实现这三项功能的可编程控制器称为可编程逻辑控制器。随着电子技术和大规模集成电路的广泛应用，PLC的功能日趋完善，性能不断提高。PLC已经发展为集计算机技术，自动控制技术、通信技术、过程控制技术于一身的电子装置。目前PLC正朝智能化、网络化方向发展。PLC作为一种新型的工业控制装置。用计算机编程软件代替继电控制的硬件接线，既发挥计算机优点，又考虑电器操作人员习惯，始终保持大众化特点。PLC具有可靠性高、编程方便、对环境要求低、与其他装置连接方便等优点。PLC控制系统与继电顺序控制系统的比较：PLC控制系统大部分为软件控制，系统结构紧凑、体积小；PLC控制器内部全部为“软接点”，动作快，系统的控制功能改变一般需要修改程序；PLC控制系统的设计、施工、调试周期短PLC控制系统具有较强的自检、监控功能，可靠性高，适用范围广。特别是可编程计算机控制器PCC与传统的PLC相比较能更好的实现分时多任务操作系统和多样化的应用软件设计，不仅满足了实时控制的要求还可以按照用户的实际要求任意修改。
3.3 运动控制卡的应用
运动控制卡是一种基于PC机及工业PC机、用于各种运动控制场合的上位控制单元。它包括脉冲输出、脉冲计数、数字输入、数字输出、D/A输出等功能。它变频器的工作原理主要是把工频电源变换成各种频率的交流电源，来实现电机的变速运行的设备。以达到无极变速，从而缩短电机方向和转速的时间，其中控制电路完成对主电路的控制，整流电路将交流电变换成直流电，直流中间电路对整流电路的输出进行平滑滤波，逆变电路将直流电逆变成交流电。它可以发出连续的、高频率的脉冲串，通过改变发出脉冲的频率来控制电机的速度，改变发出脉冲的数量来控制电机的位置，用于控制步进（直线）电机或伺服电机。所以变频器因调速性能好、效率高、性能稳定、可靠性高等这些优点，使其在数控伺服、机械、同步传动等多种场合都得到了广泛的应用，因此，变速器调速技术已逐渐成为电气传动自动化的一项核心技术。
4 结束语
综上所述，我国当前的电工新技术在机电一体化产品中的应用极为广泛，成为了机电一体化产品实现自动化控制的必要措施。电工新技术以其独有的技术特点，为机电一体化发展创造了众多有利条件，促进了机电一体化自动控制的实现。总的来说，电工新技术的发展为机电一体化技术的进步做出了贡献，它不仅省去了多余的社会劳动力，实现了机电一体化产品的自动化控制运行，还减少了能源消耗，对社会进步起到了巨大作用。
参考文献：
生物电磁学技术范文第5篇
【关键词】皇家墨尔本理工 电子工程 教学模式 启示
【中图分类号】G642.0 【文献标识码】A 【文章编号】1009-9646(2008)09(a)-0136-02
1 引言
2002年4月至2005年1月,笔者获资助赴澳大利亚皇家墨尔本理工大学(Royal Melbourne Institute of Technology University,简称RMIT)电气与计算机工程学院攻读电子工程硕士研究生学位,切身感受了异国的教育模式及皇家墨尔本理工大学电子工程专业的教学模式,受益颇多。本文就澳大利亚的教育模式和皇家墨尔本理工大学电子工程本科教学模式作一介绍,希望能给我国大学电子工程专业提供一些借鉴和学习之处。
2 澳大利亚的教育模式
澳大利亚是实行多元文化的国家,面向市场,形成了机制灵活、协调互补的教育模式。其特点是高等教育、职业教育、成人教育、普通教育之间的协调互补;公立学校与私立学校之间相互融通。澳大利亚实行10年义务教育制度。学生中学毕业以后,经中学会考升入大学,大学根据中学会考的分数挑选学生,没有单独的、统一的大学入学考试和研究生入学考试。澳大利亚的教育具有完善的制度和世界一流的水平,政府积极参与管理和提高教育水准。
澳大利亚属于英联邦国家,其高等教育体制与英国有许多相似之处。目前,澳大利亚共有大学42所,其中36所是纳入国家育体系的公办大学。四所是联邦政府办的特种高等专业学校,两所为私立大学。澳大利亚各大学的课程非常注重整体规划,大学提供的课程有:专科文凭、学士学位、双学士学位、硕士证书、硕士文凭、硕士学位、博士学位等。一般专科学制两年;本科学制三年,但专攻某些专业领域有四年制学位,例如法律、工程学专业等;硕士研究生分为课程类研究生和研究类研究生,课程类硕士研究生学制一年半至两年,研究类硕士研究生和博士研究生学制三年。学生可选择全日制、在职或提前完成学业等学习模式。
澳大利亚的学期设置与一般国家不同。澳大利亚大学虽然也是一学年分为两个学期(Semester),春季学期和秋季学期。由于澳大利亚地处南半球,所以春季和秋季和国内相反。但这个学期的概念在当地人的心中非常模糊或者说几乎没有,他们主要是说Term (学期)。然而此学期非彼学期(Semester),一个大学期(Semester)由两个小学期(Term)组成。换句话说,澳大利亚大学学期设置为一个大学期包括两个小学期,一个学年共有四个小学期。大学上课方式,包括课堂教学、实验教学、分组讨论或个别指导,学生更多时间是在实验室和图书馆自修,此外在每个学期也有其它的学术活动。
澳大利亚大学没有上、下课打铃制度,任课教师和学生都根据课表安排到相应的教室上课。时间由任课教师掌握,不像国内有严格的上课时间。澳大利亚上班时间通常是上午9点,所以上午上课时间段是9点到下午1点;下午1点到2点为午饭时间,不安排任何课程;此后下午2点到6点为上课时间段,部分课程也有安排在晚上6点到9点上。
澳大利亚大学教师职称与我国的称呼有些不同,基本沿用英国的职称体系,教师系列从高到低称作教授、副教授(从上世纪九十年代初期,大部分大学把Reader改成了副教授,但有个别学校仍然保留)、高级讲师(Senior Lecturer)、讲师(Lecturer)和副讲师(Associate Lecturer)。与教师系列并行还有一套专职从事研究人员的职务,分别叫做Professorial Fellow, Principal Fellow, Senior Fellow, Fellow 和Associate Fellow。
3 皇家墨尔本理工大学基本概况
RMIT大学最早建于1887年,是澳大利亚的一所著名的城市化,多元文化的大学,教学质量享有盛誉。RMIT大学在墨尔本市有三个主校区,分别是:City、 Bundoora and Brunswick 校区,并在境外越南建有校区。RMIT 大学已在十几个国家开设远程教学课程。
RMIT大学包括25所学院,本科和研究生课程覆盖各个领域。RMIT大学是世界名校之一,在近年世界权威机构评选中,获世界大学排名86位,进入世界大学百强之列。在校生有专科生、本科生和研究生6万多人,其中有8000多名留学生。RMIT大学与澳洲业界密切联系,教育主要侧重学生就业,提倡教学与实践相结合。RMIT大学许多课程设置都有助于学生将课堂所学知识与实际工作相结合;科研大多也围绕解决现实面临问题,以客户需要为准则。毕业前,大多数学生都能获得实际工作经验,或参加过与相关工业密切联系的课题研究。学生毕业后就业率排名澳大利亚各大学前列。
4 电气与计算机工程学院的基本概况
电气与计算机工程学院SEEC(School of Electrical and Computer Engineering)共有四个系和两个研究中心。 四个系分别为:电气与电子工程系、电力能源与控制工程系、通讯工程系和计算机与网络工程系。两个研究中心是微电子与材料技术研究中心(MMTC)和澳大利亚高频生物效应研究中心(ACRBR)。目前学院有教学科研究人员103人,技术和工作人员30人。在校各类学生2000多人。
学院的学士学位(Bachelor of Engineering)有如下专业:生物医学工程、通讯工程、计算机系统工程、电气工程、电子工程、网络工程和软件工程。课程类硕士研究生(Master of Engineering by Coursework)有如下专业:电子工程、微电子工程、网络工程、信息技术和通讯工程。研究类硕士和博士研究生(Master and PhD of Engineering by Research)有如下专业:生物医学、电子和通讯工程,电力能源和控制工程,软件系统和网络工程。研究类研究生120人,其中2/3为博士研究生。
5 电子工程专业本科教学模式
5.1 课程及学时安排
RMIT大学电气与计算机工程学院规定:学生完成四年全日制的课程,至少要修满384学分,即每学年要修满96学分,才有资格获得工学学士学位。所有的课程都安排在春季和秋季学期,学校也开设暑假课程,允许学生在暑假选学一门课程,课程由学校指定,这点与平时的自由选课不同。每门课都由lecture和tutorials 两部分组成。视课程的不同,一般lecture每周两到三次,每次1小时,主要讲授课程的基本内容。lecture是全系同一年级学生一起上大课;tutorials每周一次小组讨论(group meeting),每次1小时,主要组织学生进行课程相关问题讨论和演讲(presentation),一般study group 10人左右。每门课程在一个大学期内完成。
电子工程专业的大学一、二年级的课程都是必修课,而大学三、四年级的课程大部分都是选修课。学生在大四要完成一项工程设计,类似我国大四学生的毕业设计,同时还要参加毕业实习(Vacation internship)。以下给出RMIT大学电气与计算机工程学院电子工程专业从大学一年级至四年级的课程设置,每门课程均为12学分。
大学一年级的必修课有:工程计算概述、工程数学、工程数学A、电路理论、电力与计算机工程、工程设计1、物理1(前未学物理)和高等物理 1(前已学物理)。
大学二年级的必修课有:工程计算系统、电力系统、传输线路与光纤、通讯工程、电子学、嵌入式系统概论、工程设计 2和ECE 数学。
大学三年级的必修课有:电子线路、电子工程、数字信号处理、工程设计3A、工程设计3B、电子材料。选修课有:医学工程与仪器、多媒体和电医学信号处理、机械电子与控制、计算机系统工程、工业自动化、电力能源系统、射频技术与光子工程、通讯工程 、生物电磁学、生物计算和医学信息概论、嵌入式系统工程、能源工程、微电系统、有效能源系统、网络工程以及文件夹内选修课程。
大学四年级的必修课有:工程设计4A、工程设计4B、假期实习;完成以下课程中三门:音频工程、传感器与器件、电路与系统仿真、数字信号处理、微波电路。选修课有:光纤通讯系统、移动天线与卫星通讯、光纤通讯、卫星通讯系统工程、移动和个人通讯系统工程、数字处理系统、数据与国际互联网传输、国际互联网通讯工程、电路与系统仿真、音频工程、传感器与器件、医学工程与仪器装置、数字信号处理、多媒体和电医学信号处理、高级控制系统、微处理系统1、微处理系统2、高级数字设计、高级计算机结构、计算机机器人与控制、实时系统工程、图像处理、智能系统、实时估算与控制、微波电路、雷达系统、高级网络工程、网络设计与转换、网络工程、网络基础结构、网络管理与安全、网络计划与性能以及文件夹内选修课程。
注:文件夹内选修课程包括RMIT大学网上所列选修课和以上所列专业选修课。
5.2 学生管理模式
在澳大利亚大学,学生不安排住校;学生入学没有班的概念,学校也不配备专门的辅导员和班主任,但不同年级不同专业配备专门课程协调人(Coordinator) , Coordinator的职责是帮助学生制定学习计划,解决学习中的问题。学生入学后,会得到学校网络免费邮箱,学校所有的教学安排都是通过免费邮箱与学生联系,同时,学生也通过邮箱与学校、学院以及任课老师联系,并查询信息。
5.3 教学模式
(1)理论课教学。 每门理论课都有一位主讲教师(lecturer)负责lecture,另外配备1～2名本专业博士研究生作为辅导教师与lecturer 一起负责课程教学;各门课程没有固定的教材,教师只指定参考书,授课以多媒体教学为主,课后安排一定的作业(assignments)、演讲(presentation)和小组讨论(group meeting),所有课程的教学大纲、多媒体教学课件及作业要求都可在校园网上下载。
(2)实验课教学。实验课和理论课分开进行,有大班实验也有小班实验,做实验需在网上注册和预约。实验课由任课教师和博士研究生负责,一、二年级每学期实验课较多,这些实验课是电气电子工程专业的核心基础课,每周约6～8次;实验课教师不讲授实验内容,主要靠学生自己预习,有问题在实验课请教指导教师;有些实验会有些比理论超前的内容让学生提前接触,这就要求学生通过自己查找资料完成,由此锻炼学生的自学能力、独立思考能力和创新能力。部分实验室是开放的,如学生不能在规定的实验课时间内完成实验内容,自己可再找时间完成。实验课的成绩除完成实验报告外,还有实验陈述(presentation),学生向指导教师当面陈述自己的实验结果和结论。有时,实验还有些小组项目,即几个学生组成一个小组完成一个较大的实验项目(project)。
(3)毕业设计。学生在四年级要完成工程设计(engineering design),类似我国大四学生的毕业设计,以及利用假期进行的毕业实习(vacation internship )。学生在三年级结束前选择毕业设计课题,进入四年级一边学习课程,一边利用业余时间进行课题研究。
(4)成绩评定。学生在校各门课程成绩评定通常是按照平时成绩和期末考试成绩确定的。
平时成绩包括:上课出勤率、课后作业(assignment)、课程项目陈述(project presentation)以及实验报告等,通常平时成绩占总成绩的30%～40%,其中assignment 和实验报告应在老师要求截止日期内递交,否则按日罚分,只有平时成绩达到及格分以上,才有资格参加期末考试,并且期末考试达到及格分以上,这门课程才能通过。学生最后的成绩分为HD(High Distinction)、DI(Distinction)、CR(Credit)、PA(Pass)和NN(Fail)分别相当于我国的平分标准:优(80～100分)、良(70～79分)、中(60～69分)、及格(50～59分)和不及格(0～49分)。
6 几点启示
通过以上对RMIT大学电子工程本科教学模式的介绍,并与我国高校该类专业课程设置比较,可得以下启示:
(1)宽专业口径教育。电子工程课程内容的特点是强调基础、知识面宽和综合性强,并且知识更新快。反映了澳大利亚高等工程教育的宽口径教育。电气工程已不作为专设的院或系出现,而与弱电并行,从一定意义上说,它反映了当今科学技术发展以弱电为主的潮流。
(2)选修课比例高。在大三后,该专业限选课和任选课学分占总学分的25%～33%,而我国高校选修课学分占总学分的12%～20%,其原因是我国高校的公共课程,如思政、外语、体育等课程所占比例较大,而这些课程是国外大学所没有的。
(3)非技术类课程少。从上表的课程设置可以看到,非技术类课程几乎没有,而我国高校非技术类课程,如思政、外语、体育、管理等课程学分约占总学分22%～25%,相比之下,在同样的四年学习生崖中,我国高校学生学到的技术类知识就少得多。
(4)工业实践分散进行。工业实践在我国高校中即为生产实习。澳大利亚高校的工业实践是分散进行的。学生自谋职业,寻找顾主,时间4～5个月不等。这样有两大好处:一是学生学会如何联系单位,如何推荐自己,这是迈向社会的第一步;二是丰富自己的工作经历,为毕业后就业创造条件。
(5)注重平时学习,培养自学能力。澳大利亚大学从课程设置及教学方法和手段上更注重学生自学能力的培养。学生注重平时努力学习,对各门课程学习一如既往。澳大利亚高校攻读硕士学位不需要经过入学资格考试,注重学生平时成绩,学生大学毕业达到一定成绩,就可获得读硕士的资格。不会出现我国学生在考研复习约一年的时间放松其它课程学习的弊端,这是非常值得借鉴的地方。
7 结语
通过在RMIT 大学的几年学习,深感有许多值得我国大学同类专业借鉴和学习的地方。RMIT大学电子工程本科教育也在不断改革,由于两国的起点和国情有所不同,因此我们应当有选择、有分析地加以借鉴,以促进我国电子工程本科教育的不断发展。
参考文献
[1] rmit.edu.au.
