电子技术应用范文

2023-09-18

电子技术应用范文第1篇

摘要:电子数据取证技术是随着互联网的发展而出现的一门新兴学科,本文对电子数据取证技术的概念、特点、所应遵循的基本原则进行了归纳总结。对电子数据取证中的证据获取、证据分析等关键技术进行了研究分析,并以硬盘取证为例,详细讲解了电子物证采集中的硬件克隆技术和软件采集技术。

关键词:电子数据;取证;证据获取;证据分析

Electronic Data Forensics Technology Research and Application

Hu Yinping

(School of Software Engineering,Tongji University,Shanghai200092,China)

当前,全球已步入信息化时代,随着计算机网络技术的迅速发展和普及,网络安全问题日益突出。而对一切违法犯罪活动的诉讼都是围绕证据的收集和审查展开,网络违法犯罪活动的特点决定了电子数据取证的重要性,电子数据取证技术是计算机学与法学、刑法学相互交叉的一门新兴学科,是伴随着信息网络技术的发展以及网络违法犯罪这一新的犯罪形式出现而出现的新技术。

一、电子数据取证技术概述

(一)概念

目前,对电子数据取证还没有统一、准确的定义。参考一般取证的含义,关注电子物证取证本质层面的意义,综合起来说,电子数据取证是指按照严格的法律程序和技术程序,对在计算机或计算机信息系统运行过程中产生的,以其记录内容来证明案件事实的电磁记录物进行收集和分析,形成具有法律效力、可以证明案件事实的证明性文件的过程。电子物证取证包括计算机及所有与数字技术相关的取证领域。

电子数据的定义也有很多种,简单讲就是指基于计算机应用、通信和现代化管理技术等电子化技术手段形成包括文字、图形符号、数字、字母等的客观资料,具体主要是指在计算机、网络、手机、PDA、U盘、路由器等电子设备中存在的,以电子技术为基础,能够反映电子设备运行状态、活动以及具体思想内容等事实的各类数字数据或信息,如文本、图形、图像、动画、音频及视频,系统日志、防火墙与入侵检测系统的工作记录、反病毒日志、系统审计记录、网络监控流量,操作系统文件、数据库文件和操作记录、软件设置参数和文件,完成特定功能的脚本文件或会话日志和实时聊天记录等。

(二)电子证据特点

电子证据是新时代的产物,综合来看,电子证据的特征区别传统证据主要体现在以下五个方面的特点:

1.高科技性。电子证据的产生、存储和传输都是以计算机技术、存储技术、通信技术、网络技术等高科技为基础的,离开了相应的技术设备,电子证据就无法保存和传输。

2.精确性。电子数据在传输、存储过程中,基本不会发生错误,且很少能受到主观因素的影响,因为计算机把它要处理的任何文字、图像、声音等都转换成二进制码,其一经形成便始终保持最初、最原始的状态,精确性相对于其它任何形式的数据是无语伦比的。

3.复合性,电子证据不仅可以为单一媒体形式,还可以为文本、图形、图像、动画、音频、视频等多种信息形成、存储于计算机硬盘、U盘、光盘、存储卡等介质中,具有与书证、视听资料、物证等证据种类相同或相似的表现形式,能够更加直观、清晰、生动、完整地反映待证事实及其形成的过程,表现形式上具有较强的复合性。

4.脆弱性。由于电子数据是以磁或光信号的形式存在的,对其删除、修改后,它既不可逆转,也很难留下痕迹。因此,同其它证据相比,电子证据更容易被破坏和修改。

5.易破坏性。电子证据极容易被篡改、伪造、破坏或毁灭,电子数据或信息是以“比特”的形式存在的,是非连续的,数据或信息被人为地篡改后,如果没有可对照的副本、映像文件则难以查清、难以判断。

此外,电子证据还具有收集迅速,易于保存,占用空间少,传送和运输方便,可以反复重现,作为证据易于使用、便于操作等特点。

(三)电子证据取证原则

基于以上特点,为确保电子证据可信、准确、完整并符合相关的法律法规,对电子证据的收集和审查判断都有严格的要求,电子数据取证必须遵循以下主要原则:

1.无损害原则。任何执法人员不能采取任何改变嫌疑人计算机或存储介质中数据的行为。

2.避免使用原始证据原则。不要直接对原始证据进行分析,在特殊情况下,如需访问在原始计算机或存储介质中的数据,该人员必须有能力胜任此操作,并能给出相关解释,说明要访问原始证据的理由。

3.完整记录操作过程原则。在证据被正式提交给法庭时,必须能够说明在证据从最初的获取状态到在法庭出现状态之间的任何改变。因此,取证过程中,应记录电子证据的相关操作,第三方应能根据之前记录的操作,取得相同的结果。其中,分析数据的计算机系统和辅助软件必须安全、可信。

4.遵循法律法规原则。各个国家及地区都有相应的法律法规,应根据当地法律法规来进行电子取证。

二、电子证据取证过程及应用

在许多计算机化的产品中都会存有电子证据,也有许多形式的存储介质,包括移动电话、PDA、硬盘、光盘,甚至网线、电缆、空气中也能携带数字信息,通过适当的设备,就能将这些数字信息提取出来,本文以电子证据的载体之一——硬盘为例,研究分析电子数据取证过程。对一个电子证据的取证一般包括三个阶段:证据获取、证据分析和证据表达。

证据获取阶段的工作是固定证据。电子证据容易修改,一旦决定需要获取电子证据,应该首先进行证据固定,防止有用证据的丢失,在本阶段要求将电子证据的状态固定起来,使之在后续分析、陈述过程中不会改变,比如展示原始证据和固定后证据的HASH校验值。

证据分析阶段的工作是分析证据与案件的关联性。电子证据包含的数据数据类型往往杂乱无章,数据量大。收集的所有证据需要进行提取、整理和筛选后才能被使用。本阶段要求能够对证据进行全面分析,并在全面分析的基础上能够进行数据挖掘和整合,使之清晰呈现案情相关信息。

证据表达阶段的工作是就电子证据与案件的关联性进行陈述,在此阶段要求能够证实电子证据取得的途径、分析过程,并合理引用电子证据分析结果对案情进行陈述。

(一)证据获取

当采集电子证据时,应将注意力放在计算机内容而不是硬件上,有两种选择,一种是采集所需要的数据,另一种是采集所有的数据。采集所需要的数据有遗失线索和损害证据的风险,因此一般情况下,取证人员将从涉案的计算机硬盘中完整采集出所有数据。常用的两种方法是通过硬盘克隆机或者数据获取软件。

1.硬盘克隆机获取证据。从硬盘中采集数据时,最直接的方法是在记录了硬盘和主板的连接方式后,将硬盘从计算机上拆卸下来,然后用取证专用的硬盘克隆机制作原硬盘的克隆品。

硬盘数据物理复制采集可按以下步骤操作:1)拆除将接受数据取证的硬盘;2)检测接受数据取证硬盘未被物理故障造成硬盘数据无法读取;3)打开预备的目标硬盘,对目标盘进行格式化处理,清除目标硬盘内所有内容;4)复制原硬盘数据到目标硬盘。

硬盘复制机必须对被复制的硬盘写保护,获取的所有数据应在复制前、后保持一致。复制机应通过物理复制技术获取文件系统的完整数据,包括文件Slack区和未使用的空间,并能提供和原硬盘数据完全一致的副本。

经复制机复制在目标硬盘上的数据应以位(Bit)形式存在,复制机必须将原硬盘数据全部复制到目标硬盘或镜像文件中。复制范围从硬盘的逻辑第一扇区开始,一直到硬盘逻辑最末扇区结束。复制机还应具有复制传输单方向、数据校验、硬盘擦除和格式化功能。

2.数据获取软件获取证据。数据获取软件采集数据是另外一种方法。Windows和Linux下都有相应的数据获取软件。由于Windows会自动在检测到的硬盘上写入数据,因此,Windows的数据获取软件在使用时必须结合硬盘写保护器进行。硬盘写保护器通过USB或1394接口与取证计算机连接。Linux数据获取软件一般是以可启动光盘形式出现,取证人员可以利用可以启动的、不会改写硬盘数据的光盘启动计算机,将数据采集出来。

(1)Windows硬盘数据镜像采集。Windows硬盘数据镜像采集步骤操作如下:1)拆除将接受数据取证的硬盘;2)通过硬盘写保护器将接受数据取证的硬盘连接到另外一台计算机上。利用计算机应用软件复制硬盘数据到目标硬盘。

硬盘写保护器是保护原硬盘数据不被更改的设备,写保护器与取证硬盘的接口及应用称述应具有单向功能,单向的方向必须是取证硬盘向复制机的目标硬盘,不可逆向。写保护器在收到来自一个主机的读指令操作类的操作后,应通过读操作返回请求的数据。读指令操作可包括:从某个存储介质的特定位置请求数据并把请求的数据返回给主机的操作。写保护器在收到一个来自主机的信息指令操作类的操作后,应返回主机一个包含不修改任何重要访问信息的回复。

(2)Linux硬盘数据镜像采集。此方法的数据采集可按以下步骤操作:1)将接受数据取证的硬盘连接到预置的专用计算机上;2)通过光盘启动计算机,直接将原硬盘的数据采集到目标硬盘上。

(二)证据分析

主要的证据分析技术有:删除数据的恢复、加密数据破解和海量数据的线索分析。

1.删除数据的恢复。被删除数据的恢复主要从两个层次进行:文件系统级和应用级数据恢复。

文件系统级恢复:文件系统中的数据通常以文件目录和文件形式存放于树状结构中。文件系统通常以元数据描述每个文件的信息,包括文件名称、属性、时间戳。一般元数据都位于目录入口,但另有些元数据位于特定的文件(如NTFS的$MFT)或者其他位置(如Unix的i-node)。为尽快和高效的文件操作,文件系统的许多活动都将变化控制在最小。比如文件删除,绝大多数情况下,只进行逻辑删除,这就意味着真正的数据并未删除,只是对信息进行索引的数据元数据发生了变化,标记或者删除。用这项技术,文件内容不管多大,删除时都只是简单修改或删除索引结构。如Windows FAT32文件系统删除文件,只是找到被删除文件在目录中的入口,并将首字节改为“0xE5”,并将文件分配表清空。绝大多数元数据和文件内容都保留。

绝大多数情况下,这些通常的属性都能帮助进行数据恢复,不管数据位于何种文件系统中。许多工具都可以定位潜在的文件系统对象,找到残余的元数据,并恢复最大数量的连续文件。

应用级恢复:除了文件系统级的数据恢复,还可以在应用级进行数据恢复。通过识别应用文档特征,在整个硬盘中搜索复合此类特征的数据,达到恢复数据的目的。以JPG文件恢复为例,JPEG文件头部都有特征,如果根据类特征在硬盘上寻找所有的JPG文件,将比只从文件系统中恢复带有JPg扩展名的文件更加彻底。

2.加密文档的解密。加密给证据分析提出了难题,如Office就内置有加密文档功能。可处理密钥搜索和分布式破解来处理类似于Office这种加密程序以Word/Excel 2003为例,如果加密算法使用RC4算法,如果文件保护被使用,最简单的办法是利用字典或暴力方式破解密码。然而这种方式往往只能对简单密码有效。如果密码有10位长,并且包含大小写和数字,使用暴力破解,需要尝试的口令个数为:

(26+26+10)^10=839,299,365,868,340,224

假如计算机每秒可尝试1000,000个密码,也需要26614年完全尝试完,相当于无法解密。密钥搜索是一种新的密码破解方法,这种方法并不是尝试去恢复密码。以40位RC4算法为例意味着需要尝试的密钥数量为:

2^40=1,099,511,627,776

这样可以替代尝试所有密码方式,通过测试所有的加密密钥,一旦密钥被发现,无需口令就可以打开文档。以一个解密点为例,如果速度为每秒测试1000,000个密钥,仅需305个小时,即13天即可尝试完所有密钥。如果采用多计算节点分布式破解技术,则解密时间可缩短为几天甚至几个小时。

(三)证据表达

电子证据表达需要对目标计算机系统全面分析的基础上进行数据汇总,做一个列出获取证据、分析证据并说明与案件相关理由的报告。它包括目标计算机的整体情况,发现的文件结构,数据及隐藏、删除、保护、加密情况,《设备拓扑图》、《原始证据使用记录》、《固定证据清单》、《电子数据鉴定报告》,在调查中发现的其他的相关信息情况,标明提取时间、地点、机器、提取人及见证人,并列出对目标计算机系统的全面分析和追踪结果,给出分析结论,并出具检验鉴定结论,以规定的形式按照合法的程序提交给司法机关。

三、电子数据取证技术发展趋势

未来电子数据取证的发展主要有以下几个方向:

1.电子数据取证方法与工具的研究。数据获取技术、数据恢复技术、数据保存技术、基于数据挖掘的海量数据取证技术。

2.电子数据取证规范和标准的研究和制定。为保证电子数据在收集、保存、检查和转移等过程中的准确性和可靠性,法律实施组织和取证组织必须建立并维护一个高质量的系统,建立规范的文档、使用广为认可的设备和材料、取证人员的资质认定等。

3.电子数据取证机构的设立和认证。取证机构的配置、取证机构的管理、取证机构的资质认证、取证人员的培训和认证等。

4.电子数据取证相关法律法规的建立健全,研究网络取证的合法性标准,制定和健全与信息安全、计算机基础设施保护相应的法律法规,为电子证据的应用打下坚实的法律基础。

四、结束语

电子数据取证技术是一个迅速发展的研究领域,是一门有待标准化、不断发展的学科,其在信息网络安全和违法犯罪调查方面有着重要的应用前景,而在新型网络环境下,电子数据取证工作更为重要,特别是随着我国法制建设的不断完善,电子物证的使用将成为庭审的焦点。因此,必须要认识到加强电子数据取证研究的紧迫性,电子数据取证技术必将紧密结合传统证据的取证技术,互相促进,共同发展,在未来的司法实践中发挥越来越重要的作用。

参考文献:

[1]杨永川.计算机取证[M].北京:高等教育出版社,2008

[2]赵冬.计算机电子证据取证技术浅析[J].刑事技术,2009

[3]崔皓.网络犯罪中电子证据的法律思考[J].法律研究,2007

[4]戴士剑.数据恢复技术[M].电子工业出版社,2005

[5]卞建林.证据法学(第三版)[M].中国政法大学出版社,2007

[作者简介]胡银萍,女,同济大学在职研究生,主要研究方向:计算机取证,计算机网络与应用。

电子技术应用范文第2篇

就目前来看, 大学生在用人市场中的就业情况并不乐观, 而相关用人单位也无法招聘到合适的毕业生, 其主要原因, 就是因为当今毕业生的就业能力无法达到相关用人单位的用人要求。为了对以上问题进行有效解决, 我国相关部门加大了对应用技术型大学的建设力度, 并以应用型人才的培养为基础, 引入了现代化的教育技术。但就现阶段而言, 现代教育技术在实际应用的过程中仍存在很多问题。基于此, 相关教育人员对其进行了有效研究。

二、现代教育技术的应用问题

(一) 重视力度不够的问题

对于现代教育技术来说, 其在实际运用的过程中主要是以计算机为基础, 通过对现代化信息技术以及现代教育理论的合理运用, 实现对教学过程以及教学资源的设计与开发, 进而促进教学现代化理论与实践的有效结合。在此情况下, 若是将现代教育技术合理的融入应用技术型大学中, 不仅能够促进教师教学水平与教学能力的有效提升, 也能够提高学生的学习质量。但就目前来看, 大部分应用型技术大学由于受到自身固有思想以及传统教学模式的影响, 导致他们对于现代教育技术的应用并不重视。再加上他们没有及时的改变传统的教学观念, 也没有对含金量比较高的现代教育技术进行有效购进, 就导致现代教育技术的合理运用受到了严重阻碍。

(二) 教育教学质量观不完善的问题

近年来, 大多数高校已经向着应用技术型大学进行转变, 但是, 部分学校在转型的过程中, 并没有对自身的教育教学质量观进行有效转变, 导致学校对教学过程的评价仍在使用原本过于传统的教学评价体系, 所以“重教、忽学”的评价理念依然会在教学过程中体现出来。在此情况下, 学校对于教育人员的教学评价, 只会体现在教师授课是否完美、教师备课是否充分、课件制作是否精致以及教学内容是否能够突出重点难点等方面, 这对于学生的有效学习来说, 是极其不利的。

(三) 现代教育技术运用能力不高的问题

对于教育人员来说, 其在实际教学的过程中不仅要履行教育教学的职责, 也要承担教书育人的使命。只有这样, 才能够为应用型人才的有效培养以及学生的可持续发展提供保障。在实际教学的过程中, 只有对现代教育技术进行合理运用, 才能够促进教学任务的高效完成。但是就目前来看, 大多数教育人员在运用现代教育技术的过程中, 只学会了利用PPT课件进行实际教学的方式, 对于更深层次的现代教育技术并深入研究, 这就导致教育人员所制定的教学模式过于单一, 学生无法更加有效的学习抽象知识, 而教师对于现代教育技术的运用能力也无法得到进一步提升。

三、如何对现代教育技术进行合理应用

(一) 加大对现代教育技术的重视力度

首先, 对于现代教育技术来说, 其在实际应用的过程中不仅能够促进各大高校的可持续发展, 也能够为应用型人才的有效培养提供保障。所以, 各大高校的相关领导一定加大对其重要性的认识力度, 注重从校园外部引入先进的现代教育技术理念, 并将其传递给相关的教育人员。其次, 各大高校应积极号召相关教育人员对相应的教学系统与学习管理系统及软件进行构建及完善, 并在开发系统的同时对一些含金量比较高、人才培养性质比较强的现代教育技术进行合理购进。比如, 慕课系统等。在此过程中, 各大高校也应给予一定的资金支持, 以确保相关教育人员都能够投入到对现代教育技术的开发与购进活动中。此外, 相关教育人员在实际教学的过程中, 应勇于尝试对现代教育技术的合理运用。比如, 在某些教学内容理解难度比较大的课堂教学中, 相关教育人员便可以对慕课系统进行合理应用, 并将翻转课堂下的教学模式融入实际教学中, 引导学生利用“以点带面”的方式对相关知识进行有效学习, 进而促进翻转课堂教学模式的有效应用。最后, 各大高校的相关部门应定期通过不同的途径对相关教育人员运用现代教育技术的能力进行有效培训, 比如, 聘请一些与现代教育技术方面有关的专业人员到校进行系统化培训等, 以确保相关教育人员在实际教学的过程中能够熟练的使用现代教育技术, 进而为应用型人才的有效培养提供保障。

(二) 对教育的教学质量观进行更新

在应用技术型大学的背景下, 应用型人才的有效培养已经成了各大高校开展教学工作的主要教学目标。基于此, 各大高校应对自身的教育教学理念进行了有效转变, 以确保能够将原本以知识储备为主要教学任务的教学模式转变为以培养学生知识应用能力为主要教学任务的教学模式。并且, 在实际教学的过程中, 相关教育人员也应以知识应用和解决问题为教学导向, 开展应用型教学工作。此外, 为了让高校教育的教学质量观与教学过程能够及时的跟上教育教学理念的转型与升级, 就必须要对教学评价体系进行构建及完善, 以确保能够通过教学评价体系促进各大高校教学改革的有效实施。在实际构建的过程中, 要保证所构建的教学评价体系能够将传统课堂模式下教师的“教”转变为学生的“学”, 并将评价的观测点放在教育人员是否能够通过对现代教育技术的有效运用促进学生对于“学”的理解等方面, 进而使现代教育技术的应用能够发挥其实质性作用。

(三) 教师应提高自身对现代教育技术的运用能力

对于教育人员来说, 其在实际教学的过程中既是课堂知识的传递者, 也是组织学生共同学习的引导者, 所以只有不断的提高自身对现代教育技术的运用能力, 才能够为现代教育技术在课堂教学中的合理应用提供保障。首先, 相关教育人员应在思想观念上进行转变, 绝对不可以将思想永远的停留在传统教学理念上。其次, 教育人员应积极主动的对现代教育技术的运用进行有效的学习, 并对自身的运用能力进行有效提升。就现阶段而言, 随着现代化信息技术发展的愈发迅速, 慕课平台的普及度越来越高, 所以教育人员便可以通过对慕课平台的有效学习, 对如何应用慕课平台进行充分了解, 并在课堂教学中对翻转课堂进行有效融入。在此过程中, 教育人员既是慕课系统的设计者, 也是慕课平台的使用者, 这便需要教育人员在实际教学的过程中要具备高水平的现代教育技术运用能力。为了能够更好的将比较复杂、抽象的课堂知识生动形象的展示到课堂教学中, 相关教育人员便可以运用现代教育技术对微课进行合理制作, 并将其引入到课堂教学中。

尤其是对于一些需要实验或是实训的教学课程来说, 微课的引入能够让学生从视觉与听觉的感官体会中加快对知识运用过程的理解, 进而使学生体会到知识运用所产生的魅力, 最终促进了学生对于课堂知识的消化与吸收。此外, 相关教育人员应对可视化教育技术手段进行合理运用。对于可视化教学来说, 其在实际运用的过程中主要是以计算机为基础, 通过对计算机可视化技术的有效应用, 实现对课堂内容的有效教学。它的有效应用能够将多种教学方式有效的融合在一起, 进而使学生摆脱了原本过于传统、过于枯燥的学习方式。尤其是对于应用技术型大学来说, 更是需要对可视化教育技术手段进行合理应用, 并且在实验教学的过程中, 可视化教学的实质性作用会更加明显。例如, 教育人员在开展教学工作前, 便可以通过对Flash等可视化软件的合理运用, 实现对教学课件的有效制作。比如, 在进行电气实训教学的过程中, 教育人员可以提前完成对电气实验相关视频的制作工作, 并在课堂上进行播放, 让同学们通过观看对电路的形成条件以及电路的走势等知识进行有效学习。这种方式不仅能够将电路知识更加形象具体的展现出来, 也能够解决部分学生无法看清教师实验操作的问题。除此之外, 相关教育人员也可以通过对图表等可视化工具的合理利用, 将比较抽象、复杂的课堂知识更加直观、形象的体现出来, 进而促进学生对于课堂知识的深入理解。

四、结语

综上所述, 对于现代教育技术来说, 对其进行合理地运用不仅能够激发学生对于各种知识的学习热情, 也能够为学生学习质量的有效提升提供保障。在应用技术型大学中更是如此, 只有实现对现代教育技术的合理运用, 才能够为应用型人才的有效培养提供保障。基于此, 本文对其进行了有效研究。

摘要:近年来, 应用技术型大学的发展得到了显著提升, 在此背景下, 应用型人才的培养已经成了当今社会的发展趋势。要想构建出最能够满足社会需求的人才培养模式, 就必须要在教学中实现对现代教育技术的合理应用。那么, 如何在实际教学的过程中促进现代教育技术应用效果的有效提升, 便成了相关教育人员需要思考及研究的问题。基于此, 本文对应用技术型大学背景下的现代教育技术应用进行了有效分析。

关键词:应用技术型大学,现代教育技术,应用

参考文献

[1] 梁丽丽.现代教育技术在高校教学领域中的应用与研究[J].无线互联科技, 2018, 15 (22) :153-155.

[2] 赵小勇.现代教育技术应用型课程建设与实践[J].新余学院学报, 2018, 23 (5) :140-143.

[3] 左婷宇.计算机技术在现代教育中的应用[J].农家参谋, 2018 (19) :198.

电子技术应用范文第3篇

摘 要 分析电路分析基础课程教学存在的问题,提出对课程从实践学时、考核方法到整合理论教学内容,从理论教学方法到工程实际应用意识的培养等多方面进行教学改革。通过对课程的教学改革,使学生获得电路基础理论知识的同时,着重培养学生工程意识和实践应用技能。

关键词 电路分析基础;教学改革;探讨

1 电路分析基础课程的重要地位及教学现状

电路分析基础课程是自动化、电子信息工程、测控技术等理工科专业必修的专业基础课,在整个人才培养中占有重要的地位,具体分析如下。

1)该课程是整个大学教学中开设最早的专业基础课程,兼具理论性、实践性,是学生第一个接触到的实践课程;

2)该课程所学知识在后续开设的电机拖动、电力电子技术、自动控制原理、单片机等专业课程中都有所应用,是其他专业课程的基础课程。

由以上分析可知,电路分析基础课程在整个人才培养中属于基础性专业课程和实践课程[1],和后续专业课程联系紧密。通过该课程的学习,不仅使学生掌握电路分析的基本概念、基本定律和电路的分析方法,而且要获得必需的电工基础理论知识,为学习后续课程打下必要的理论基础。同时,注重工程意识培养、自学能力培养,使学生具有分析、解决问题和实践应用技能,树立理论联系实际观点,为培养高技能人才打下必要的基础。

该课程教学内容主要包括电路元件介绍、电路分析方法、定理等。目前该课程教学主要存在以下问题:

一是实践教学内含于理论教学中,受制于总学时限制,无法开展综合性、设计性实验,实验教学利用实验箱来完成,学生只需依照实验指导书通过实验箱连接电路即可完成实验,实验项目为验证性实验,在实验过程中学生不能将自身想法付诸实践,不利于学生创新能力培养;

二是课程知识点抽象,元器件在电路中工作特性难以理解,电路分析方法、定理众多,难以深入理解;

三是课程教学内容独立于其他专业课程之外,没有和相关其他专业课程有所联系。

2 电路分析基础课程教学改革方法

鉴于该课程在人才培养中的重要基础性地位以及目前教学存在的诸多问题,进行教学改革,具体分析如下。

修订培养方案,剥离实践教学环节 为充分体现课程在人才培养中基础性地位[2],以夯实理论基础为前提,以培养创新能力为导向,通过梳理江汉大学文理学院自动化专业人才培养方案后发现,原有课程学时包含理论课和实践课学时,即实践课属于课内教学环节。由于受制于总课时的约束,实践教学只能利用实验室实验箱开展一些验证性实验。鉴于此,将课程实践教学环节[1]从原有的理论教学中剥离出来,单独开设电路分析基础实践课程,并对实践课程采取独立的考核方式[2]。单独开设实践课程后,学生在完成验证性实验基础上有充足时间来完成设计性实验,通过验证性实验加深对理论知识的理解,进一步通过设计性实验达到感性认识,培养独立思考、创新能力。

整合理论教学知识体系,瞄准一个方向、一个定律 在该课程众多定律、定理中,基尔霍夫定律[3]是基本定律,课程后续介绍的电阻电路分析方法、动态电路分析都是基于此定律得到的。掌握了基尔霍夫定律,就掌握了电路分析方法,由此可见它在整个课程中的重要性。它包括电流定律和电压定律,这里只介绍电流定律。

基尔霍夫电流定律[3](KCL)定义:在集总电路中任何时刻,对任一结点,所有流出结点的支路电流的代数和恒等于零。定义中有几个重要的问题需要清晰。

一是电流的“代数和”。既然涉及代数和,那必然和电流的正负有关。电流的正负是根据电流是流出结点还是流入结点判断的,若流出结点的电流前面取“+”号,则流入结点的电流前面取“-”号;反之相同。

二是怎样判断电流是流出还是流入结点?电流是流出结点还是流入结点,均根据电流的参考方向判断。因此在理解基尔霍夫电流定律之前需要瞄准一个方向,即参考方向。

实际电路中电流或电压的实际方向可能是未知的,也可能是随时间变动的。为了对电路进行分析,当涉及某个元件电流或电压时,要指定电流或电压的参考方向。指定参考方向的用意在于把电流或电压看成代数量,若电流或电压的实际方向和参考方向相同,则认为其为正值;若电流或电压的实际方向和参考方向相反,则认为其为负值。下面以图1(a)的电路来分析参考方向的选取。

图1(a)中,流过电阻电流实际方向未知的情况下,分析电路时到底选择哪种参考方向?为说明问题,仿真图中根据不同参考方向连接两个电流表,如图1(b)、1(c)所示,仿真结果如图2所示。

仿真后实际电流方向如图2箭头流动方向(即顺时针方向)。在图2(a)中选择参考方向为逆时针,即和电流实际方向相反,电流表示数为-0.01 A;图2(b)中选择参考方向为顺时针,即和电流实际方向相同,电流表示数为+0.01 A。对于同一个电路选择不同参考方向后得到电流大小是相同的,只是有正负的区别,若得到电流为正值,则说明选择的参考方向和实际方向相同;反之相反。

因此,分析电路时参考方向可以任意指定,并不影响电路的实际情况。由此,在使用基尔霍夫电流定律时可简化处理,即:流入结点电流代数和等于流出结点代数和。

互动、提问式教学,透过现象看本质 电容和电感元件是交流电路里常用元件,这两种元件的电压和电流的约束关系和电阻元件的不同,它是通过导数(或积分)表达的,所以称为动态元件,又称为储能元件。对动态元件的理解、掌握将关系到一阶、二阶动态电路的分析。

通过互动、提问引出电容、电感元件的特性。给出如图3所示电路,首先提出问题:分别将开关切换到电阻、电容和电感元件所在电路时,电路中灯泡会有什么现象?让学生讨论问题。然后利用仿真软件[4]仿真,会观察到开关切换到电阻电路时,灯泡立刻点亮,亮度始终不变化;开关切换到电容电路时,灯泡点亮,但亮度逐渐变暗,最后熄灭;开关切换到电感电路时,灯泡不亮,然后逐渐变亮,最后亮度稳定下来。为什么会出现这样的现象?

对结果详细分析:由仿真图4可以看出,电阻电路电压U1始终不变,所以灯泡开始就点亮而且亮度不变;由仿真图5可以看出,电容电路开始时电压U2为零,电源电压都加在灯泡上,所以灯泡点亮,随着时间的变化,电容两端电压逐渐增大,灯泡的电压则逐渐减小,亮度逐渐变暗,最后电源电压完全给电容充电,灯泡则熄灭;由仿真图6可以看出,电感电路开始时电流为零,灯泡不亮,随着时间逐渐变化,电流逐渐增大,灯泡逐渐变亮。

最后引导学生通过观察各电路中灯泡呈现的不同现象结合仿真图进行分析,电容电压由零到最大是一个动态过程,电感电流由零到最大也有一个动态过程,所以两个电路中灯泡会出现上述现象,即它们是储能元件。

进一步引申问题:有电容元件存在的电路,当通电时间足够长后,电容两端相当于断路;有电感元件存在的电路,当通电时间足够长后,电感相当于短路。

通过以上提问、互动的过程,学生会容易理解有电容、电感元件的电路是动态电路,通过图表分析可以清晰、直观地对动态电路元件性能进行分析,明白在动态电路中电容电压、电感电流是如何变化的。

由点及面,由浅入深,理论向实际应用转化 二极管是电路设计中常用的电子元件,具有单向导电性,即在二极管两端加正向电压时二极管导通,加反向电压时二极管截止。针对这一特性,考虑在实际电路设计时,二极管的这个性质有什么用处?给出图7所示电路和电路输入电压波形图,如图8所示,让学生分析电压探针U2处电压波形。

分析可知,当输入信号处于正半周期时,二极管导通;当输入信号处于负半周期时,二极管截止。图7是利用二极管的单向导电性实现工程上常用的半波整流电路。电压探针U2处电压波形如图9所示。

通过以上对实际电路的分析,逐渐建立学生的工程意识,培养学生理论联系实际的能力。

3 结论

通过对课程进行教学改革,给予学生充分实践、创新的时间,发挥学生主动思考能动性;以参考方向和基尔霍夫定律为主线展开理论教学,降低课程学习难度,使学生容易理解、掌握电路分析的基本方法;由电路现象来分析电路本质,以及通过由点及面将理论知识转化为实际应用,启发学生工程思维,锻炼学生工程意识。

参考文献

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电子技术应用范文第4篇

电子信息工程专业教学的主要内容就是夯实电路知识基础, 同时掌握计算机处理信息的方法。该专业涵盖电路知识、通信原理、计算机控制原理、信号与系统以及电子技术等多门课程, 作为系统性学科, 要求学生既掌握数学知识, 也掌握物理学知识, 并且能熟练处理电学问题。与此同时, 学习电子信息工程还要求学生具备基本的动手操作能力, 能自主连接一些电路, 并运用计算机技术开展实验活动, 如利用计算机设计简单的通信系统, 自己动手设计带有传感器的电路, 或者还会参观一些大公司的电子信息处理设备运行情况, 了解有线电视的传输路径等等, 有机会的情况下还能由老师牵头参与大型工程设计, 积累丰富的实践经验。因此对于学生来说, 想要学好电子信息工程技术, 就要勤于动手、敢于创新, 善于开动脑筋发现问题。

二、电子信息工程技术应用

近年来, 随着我国科学技术的不断发展, 对计算机电子信息工程技术提出了更迫切的需求, 技术应用领域日益扩大, 并且在开发与应用设备过程中具有无可取代的作用。 (1) 电子信息工程技术在通信干线领域的应用。对于电子信息工程而言, 主要用于衔接用户企业网络接口与接入线路, 它是广域网通信干线的重要一环;在实际应用过程中, 要求技术人员准确区分专用线路和公用线路, 然后采取不同的处理技术。 (2) 电子信息工程技术在媒体领域的应用。例如在信息查询、资源共享等方面, 信息技术独具优势。尤其在当前“媒体热”的大背景下, 越来越多的政府部门、科研机构及高校积极运用信息技术提升自身业务价值。因此可以说, 我国计算机网络技术水平的提升也是国家核心竞争能力的提升。 (3) 电子信息工程技术在网络浏览器领域的应用。借助网络技术, 基于HTTP超文本传输协议实现文本阅读;再有, 内部企业借助内部网络就能获取有用的网络信息, 确保有序完成工作任务、

三、加强电子信息工程技术策略

(一) 利用现代教学信息技术提高学生的学习兴趣

常言道:“兴趣是最好的老师”。想要调动学生的探究学习积极性, 自然要从培养兴趣为切入点。在教学实践中发现, 高校学生对信息技术教学手段非常感兴趣, 将其用于课堂教学中, 体现了理论与实践相结合的教育原则, 让学生能够自主、自发地投入到学习活动中, 主动参与交流和思考, 改变了过去教师“一言堂”的被动学习局面, 他们主动探索知识, 从中锻炼思维能力, 在轻松、民主、自由、有趣的氛围中学习, 才能提升求知欲望, 主动探索信息工程的相关知识与技能, 真正将知识转化为创新发展能力。

(二) 加强信息系统安全建设

大力推进电子信息系统安全的完善是国家“十二五”时期的重要任务。因此, 重点围绕我国经济和社会信息化发展中的对信息安全的重大需求, 从战略、体制机制、宏观协调、微观管理、技术、产业、服务等多个层次全面、协调地推进电子政务建设的持续稳定发展, 实现我国信息化建设和信息安全的协调发展。特别要勇于创新, 大力推进不适应信息化和信息安全协调发展的体制、机制改革, 促进跨部门跨行业的协调合作, 在两化融合和推动三网融合中, 为我国电子信息工程事业的发展开辟更广阔空间。在目前电子信息建设中, 系统安全成为迫在眉睫的问题。笔者认为:首先, 做到系统的全方位防范。在注重防范外部威胁的同时也要加强内部保密, 杜绝内部泄密发生;其次, 加大打击互联网犯罪的力度。公安机关可以使用相应的技术侦查措施对犯罪源头进行追查, 即使打击犯罪分子;最后, 建立健全系统安全管理制度, 培养电子信息人才的安全意识, 提高信息安全技术, 从根本上加强电子信息系统安全建设。

(三) 加强电子信息工程技术培训

笔者认为进行信息化培训, 提高其信息化水平, 为电子信息工程建设提供智力支持。同时, 还可以通过引进相关专业人才, 采取政策倾斜, 为他们创造一个良好的工作环境以吸引人才、留住人才。此外, 笔者认为企业可以加强与科研单位和高校的合作, 聘请教授等作为电子政务、电子信息工程顾问, 作为企业、政府的“智库”。同时, 进一步加快电子政务一体化、网络化建设将。

摘要:信息化时代, 网络已经渗透到社会生活学习等各方面, 在整个信息化时代的背景下, 创新高校电子信息工程教学尤为重要。笔者以探析电子信息工程技术应用作为研究课题, 进一步探究电子信息工程教学的现状, 接着探讨电子信息工程教学的一些可行有效的思路和方法。

关键词:信息化,高校,教学

参考文献

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电子技术应用范文第5篇

2005年11月在天津举行了“中国汽车电子技术与产业发展论坛”,来自业界的专家学者与厂商代表共同分析中国汽车电子技术和产业发展的现状与未来趋势。现将读者感兴趣的几个问题汇总如下:

目前我国汽车电子市场的驱动力

在本世纪的头四年,我国汽车产量每年以百万辆的台阶在上升。2002年中国汽车产业发展出现高峰,汽车产量增长率达到40.4%,产量跃居全球第五位。其中大客车产量居全球第一位,重型货车居世界第二位。自2003年以后轿车的增长速度加快。到2004年汽车总产量达到507万辆,其中轿车的比重也由2000年的29.3%增加到2004的46.8%。今年预计销售量将超过600万辆。根据二汽所做的分析研究,如果一辆车以10万元计算,总产值将超过6000亿元。

汽车产业的发展为汽车电子产品开辟了广阔的应用市场这也促进了中国汽车电子产业的发展。依据国外的数据,汽车电子在汽车总产值中所占的比例大约在三分之一左右。而轿车越高级所占的比重越高,高级车辆平均在40%以上,有的甚至高达50%。我国汽车电子含量目前还比较低,仅占6%左右。

根据国际电子制造业促进会(iNEMI)提供的数字,汽车电子产业的总产值大约占电子产品总营业额的7%。估计2004年全球汽车电子产品的总营业额大约为650亿美元。估计一直到2008年将以每年4%的速度增长。另外,根据飞思卡尔半导体业务拓展经理康晓敏先生介绍,2004年全球汽车电子半导体产品的总营业额约为151亿美元。

为此许许多多国外知名汽车配件以及汽车电子企业纷纷来我国投资,一些本土电子企业也开始涉足汽车电子产业。由于作为家电产品,一台DVD售价仅为数百元,而目前中高档轿车上配载的DVD系统,却高达5000元。与此同时,近年来家电企业利润率持续下降,彩电企业更是艰难。因此,纷纷企图加入汽车电子产业,以求发展。这也是推动汽车电子产业发展的动力之一。在这种情况下,从2001年到2004年我国汽车电子产业规模逐年扩大,到2004年已经达到了302.4亿元。如下表所示:

再次,不论是汽车产业,还是信息产业基础都仍然比较薄弱,自有品排,自有知识产权的核心技术比较少,但是却都面临着激烈的竞争压力。迫切需要加强科技开发,努力开展技术创新。再加上,近年来我国的经济持续快速发展也面临能源和资源的限制,和国际势力对我国发展的遏制。寻找替代能源,大力进行节能,节约原材料消耗也成为当务之急。有些问题,甚至需要在一两年内解决。在科学发展观的指导下,人们越来越强烈地认识到发展汽车电子产业对提升汽车产业竞争能力的重要性,和加强科技开发开展技术创新对发展我国汽车电子产业发展的迫切性。因此这两方面的要求也成为促进我国汽车电子产业发展的另一股强大的推动力,而且是最重要的推动力。

电子技术对当今汽车产业的发展不可或缺

中国汽车工程学会发动机分会秘书长陈上华先生认为:电子技术对汽车工业的贡献不可磨灭。现在汽车技术上单纯的机械方面改进很少,大量的改进应该归功于电子技术。在发动机的革新方面电子技术就起了关键的作用。比如电控EGR(废气再循环),它能够有效地降低氮氧化物(NOX)的排放量。但是它要求控制非常精确,这只能靠微电子技术才能够做到。

还有,现在一些主要的汽车发动机用的电子控制电磁气门机构,如果能够研究成功,并能取代发动机的凸轮轴与气门传动机构,将大大地提高发动机的性能。如果这个机构能够开发成功,这将是汽车行业内的一次“技术革命”。

中国汽车工程学会名誉理事长张兴业先生说,“汽车已经成为电子信息产品的最大载体,按照欧美国家和日本的平均估计,汽车电子产品的价值已经占到汽车成本的三分之一,其中软件约占4%;并且有人认为软件会很快将超过10%。汽车电子的应用越来越多,越来越广泛。控制系统所采用的微处理器的处理能力越来越强。例如宝马7系列的发动机控制已经已经由16位,发展到32位。所使用的微处理器数量也越来越多,大众辉腾已经达到60个以上,并采用CAN,LIN等总线和网络控制。

能源,环保与安全,以及无线化,网络化是目前发展的重点

与会人士普遍认为,能源,环境保护和安全以及信息化是目前发展的重点。

能源与环境保护也是汽车电子当前发展的重点。能源替代,节约与排放控制问题是现代汽油机汽车创新所关注的首要课题。对于当前我国经济的发展尤其重要,有些问题必须要在一,两年内得到解决。先进的排放控制技术,和高效的节能措施,也是将来汽车电子新技术的主要研究方向。也必将成为我们今后自主创新所需要追寻的方向。汽油机电控管制系统的应用是解决汽油机排放与能源问题的有效技术方案之一。它是一个非常有效的平台。

在电子应用方面,汽车电子的可靠性问题十分重要。汽车电子产品的工作环境异常恶劣,电磁干扰,长期高温,长期振动,巨大的冲击,以及油雾,粉尘的污染都在考验汽车电子产品。而汽车的工作寿命又比较长,通常在10年以上。因此产品的可靠性,快速的售后服务,都是影响汽车电子应用的特殊重要的课题。远距离通信和车内连接的无线化正在迅速发展。办公室与家庭娱乐产品正在成为车载电子产品的新宠。无线化与网络化将来肯定是一个重要发展趋势。

汽车安全也一直是人们关注的焦点。汽车的安全系统是一个综合系统,不仅仅是安全带,安全气囊,安全气带等等,最主要的还是整车的安全系统。车身方面在70年代以后才刚刚引入市场,之前根本没有办法安装电子感应,共振等等系统。这不是零部件方面的问题,它需要专门的公司进行整体的优化。比如西门子威迪欧汽车安全系统,主要包括安全气囊控制器和周边传感器。此外还包括高级驾驶员辅助系统,它属于主动的安全系统。所谓的主动安全系统,和被动的安全系统,二者的区别是以实际发生的碰撞作为分界线。碰撞以前安全保护系统称为主动安全系统;碰撞发生以后减轻伤情的安全系统属于被动安全系统。

此外,系统的成本也是推广汽车电子产品的重要因素之一。

如何进入汽车产业值得注意

东风集团与上汽集团高级顾问殷承良教授认为:进入汽车电子市场需要注意以下一些问题:

一.结合自身优势,找准适当的切入点。目前最容易进入汽车电子产业的产品有以下几类:

1. 不涉及整车安全,不致导致整车召回的产品,如车身电子(包括应用前途广泛的新型总线架构产品),车载舒适,娱乐产品等;

2. 涉及国家安全,不容国外染指的产品,如导航电子地图。需注意:导航本身并无限制,因此最好和电子地图厂家,内容服供应厂商组成软联盟,进行系统供货,也可以提高技术附加值)。

3. 国家法规明令必须安装的产品,如商用车的胎压检测系统等。

4. 对国计民生有重大影响,国家大力提倡的产品,如新能源汽车(包括混合动力,代用燃料汽车)中应用的汽车电子产品,出于石油安全的能源战略及能源环保的考虑,这类产品是国家要求必须在两年内取得突破的产品,恰好也是国际上的开发重点,许多国外大公司还无正式产品,但是,这类产品技术含量很高,投入要求巨大。因此是机遇与困难并存。

二.其它汽车电子产品,包括发动机控制,制动控制等。

既是汽车产业的核心技术,也是电子产业的先进的专门技术。有实力的企业要想进入也需要和有自主品排的整车企业合作开发,应该做长远打算,一般应着眼于三年后的车型(这是汽车行业开发固有的特点所决定的),想立即就获利的思想是行不通的。

近年来想要进入汽车电子的家电企业不少,后来许多企业纷纷退出。但是也有成功的,例如创维和新科。

创维汽车电子公司总经理刘雪鹏先生认为:汽车电子是专业性市场,而家电是通用性市场;市场不一样,对象也不一样。不能照搬家电业的发展模式,需要采用不同的对策。车载电子产品与家电产品在技术上最大的差别表现在工作环境的要求上。车载产品环境的要求非常苛刻,如高低温,高湿,防尘,振动,冲击,干扰等。这种要求属于工业级,甚至军用级,例如车载DVD要求稳定性好,光学头要能够耐高温,对于家电用DVD是一个严重的挑战。对于企业来说,需要做许许多多技术积累,团队培养,和适当定位的调查研究工作。创维汽车电子现在已经拥有一支将近70人的研究开发队伍,只有这样不断加大研发力度,才能适应市场的不断发展的新需求。

新科电子认为:汽车电子产业的技术含量高,进入门槛也比较高;消费者的消费能力也比较强;其次是销售渠道众多,适合采用代理制模式。经过研究,新科电子选择卫星导航仪作为进入汽车电子的突破口与发展方向。这是从汽车电子产业的需求,新科自身的优势以及企业多元化发展的方向来确定的。他们发现当时国内从事卫星导航仪研发与推广的企业,一些具有领导地位的品牌还没有出现。而新科认定新科卫星导航仪的发展方向将是娱乐,通信和导航三位一体,不仅仅是一种不可或缺的导航工具,更是汽车时代数码生活的新象征。因此决定以此作为进入汽车电子产业的切入口。此外,新科还采用适合汽车电子产品的销售模式,在加强与汽车整车商合作的情况下,开拓多种销售渠道,包括汽车渠道,数码渠道,家电渠道和各种礼品渠道,让更多的社会资源加入到卫星导航仪的推广应用中来,快速普及卫星导航仪。

做好长远规划,坚持合作开发生产将是发展我国汽车电子产业的首先必须解决的课题

汽车电子是跨行业的产业,尽管对于汽车产业的进一步发展十分重要,但是它总归是汽车的附属产品,因此必须顺从,配合汽车产业的发展。不但在技术上需要适应汽车的工作环境要求,而且在产品规划,工作模式,运营方式也都应考虑到汽车产业的特点与现状。一句话,必须坚持以汽车产业作为主体,电子产业作为配角。

其次,汽车电子本身包括的技术门类也十分广泛,几乎涵盖所有主要的电子技术门类,甚至还要包括电力电子技术。牵涉到的基础产品也很广泛。涉及工业电子,控制系统,通信,网络,雷达导航,计算技术,办公系统,家庭娱乐系统等等。每部车所用的微控制器就多达70多个,传感器与MEMS器件也多达40多件。再有汽车电子也是发展十分迅速的产业,它善于从一切新生事物中吸取营养。

清华大学汽车工程系学术委员会主任连小珉先生说,“标准化问题事关我国汽车电子产业的生存与发展。有了标准才能够推进计算平台的开发。计算平台的建立对于开发汽车电子系统是十分重要的。比如说智能总成做完了以后,需要建成平台,必须要联网,联网有什么问题?就是需要协议的公开!这就需要标准化,不能一个企业一个标准。但是有的厂家不愿意对外开放,据说因为这是企业的秘密。但是企业之间过度的保密必然导致产业的退化。对于技术保密一定要有分寸,需要区分那些是需要保密的,那些是需要公开出来的。比如说,车速,发动机的油耗,发动机的信息是可以公开的。至于你怎么控制的,你可以保密。所以说通信协议一定要标准化。那样才能促进网络的发展,推动某项技术的广泛应用。

中科院电工研究所汽车电子技术应用研究组唐晓泉博士认为:“汽车网络化的模式,借用计算机的‘术语’,就是一定要兼容,兼容是横向的;而产业链则是纵向的,一定要考虑产业链中的上家和下家。因为商用车是从全球采购不同零部件的。德国汽车为什么能够领先,除了技术以外,还有一个原因就是具有比较开放的心态。汽车网络必须深入到中国庞大的传统零部件行业之中,与传统的零部件融为一体,也就是说需要将传统的零部件进化,提高到具有网络功能的智能化零部件的水平,中国才能突破自主研究开发汽车网络产业化的瓶頚,加速产业化的进程。其次,有时即使技术上没有问题,但是产业化还是走不出来?我们还应该挖掘其中更深层次的问题”

许多与会人士都认为,汽车电子是跨行业的产业,汽车电子技术也是一门融合多学科知识的新兴技术,它的发展仍然需要融入许多学科的新技术。因此在发展中迫切需要联合攻关,合作开发。目前也出现了一些合作开发的事例,例如天津大学与德国著名微电子技术厂商英飞凌公司于2004年9月建立了电子联合实验室。该实验室目前正在和天津内燃机研究所合作,开展汽车,摩托车等动力总成电控技术的应用研究以及电控技术高级人才的培训与教学的合作。与会人士普遍认为这是一种值得推广的合作方式。

从目前状况来看,我国汽车电子与国外先进国家相比还比较落后,不是一朝一夕能够解决问题的,而且汽车电子本身也在发展。从目前状况来看,很需要沟通联系,共同探讨,增强了解,取得共识。也需要编制一些长远的规划与预测,以便于调动一切社会力量参加。

电子技术应用范文第6篇

摘  要:电工电子技术作为以计算机技术与传统电工技术为基础的新型技术,其不仅在电力系统中得到了较为广泛的应用,同时其功能作用也在电力系统运行效率提升、运行安全保障等方面得到了充分体现,目前已经受到了电力系统领域的高度重视。基于此,本文对电工电子技术的特点进行了分析,同时围绕电工电子技术在电力系统中的具体应用展开了探讨,希望能够对电力系统的完善发展起到一定帮助。

关键词:电力系统  电工  电子技术  应用分析

在计算机技术持续发展的背景下,机电一体化产业近些年迅速兴起,并将电力系统与计算机网络系统有效连接起来,推动了电力行业的网络化发展,而涵盖电力生产、电气工程、计算机等多个领域的电工电子技术,则正是实现电力行业网络化发展的关键技术之一。由此可见,未来电力系统的发展必须要以电工电子技术作为支撑,而针对电工电子技术在电力系统中应用的研究,也是十分必要且具有现实意义的。

1  电工电子技术的特点

1.1 集成化

集成化简单来说就是在对电工电子技术的应用中,必须要依靠多种单元器件来实现,而这些单元器件彼此间则存在着并联关系,能够集成化在某一个基片,将自身相对于传统电工技术的优势充分发挥出来。例如单元器件的集成化特点能够使各种单元器件的整体体积大大缩小,为计算机技术与电工技术的融合创造良好基础条件,而在计算机的支持下,电工电子技术也能够更好满足电力系统网络化的发展需求。

1.2 高频化

电工电子技术的高频化特点与其集成化特点直接相关。基于现代社会巨大的电力需求,电力系统对于电子器件的工作速度往往有着较高的要求,而在对电子器件集成于基片后,则恰恰可以使电子器件的工作速度得到提升,这种持续的高速度运行正是电工电子技术高频化特点的直观体现。例如在电力系统中,金氧半场效晶体管在集成后,其工作频率可达100kHz以上,是常规电力晶体管的数十倍。

1.3 全控化

电工电子技术的全控化特点主要是指对全自动化关断器件的应用。在传统电工技术的支持下,电力系统通常会采用半自动化控制的晶闸管,相关器件通常都具有着复杂的换相电路,虽然能够在一定程度上电力系统控制满足需求,但工作效率却相对较低,稳定性与安全性也比较差。而在电工电子技术得到应用后,这类半控型期间开始被具有自关断功能的电子器件所替代,不仅使电流设计得到了简化,同时也保证了电子器件的运行安全。

2  电工电子技术在电力系统中的应用

2.1 静止励磁控制的应用

随着社会电力需求的不断提升,近几年很多大型新建发电机组均开始投入运行,这虽然在一定程度上满足了社会电力需求,但由于新建发电机组的容量普遍较大,对于励磁系统的要求也比较高,因此传统直流励磁机在运行稳定性、火花控制等方面的问题也开始逐渐暴露出来。针对这些问题,相关企业目前已经开发出了以可控硅电子技术为基础的自并激静止励磁系统。与传统直流励磁机相比,自并激静止励磁系统具有着结构简单、可靠性强、工程造价低、调节响应速度快、灭磁效果好等特点,将其应用到发电领域后,可以实现对传统直流励磁机的有效替代,并解决传统直流励磁机存在的诸多问题,保证电能输送的稳定性与发电系统的控制能力,因此目前已经成为了常规发电领域的必然发展趋势。

2.2 发电频率控制的应用

受资源枯竭、环境污染等问题的影响,近些年太阳能、风力发电、水力发电等可再生清洁能源开发技术迅速发展了起来,并在电能供应、节能环保等领域做出了阶段贡献,但由于电力系统对于发电频率稳定性要求较高,而当前非火力发电方式的发电频率又很容易受到影响,因此为实现对发电频率的有效控制,同样需要对电工电子技术加以应用。以水力发电为例,在发电过程中,水流速度与水源压力都会直接影响到发电频率,且很难人为加以控制,如果水流速度与水源压力变化较大,那么发电频率的稳定性也会随之出现问题,并对电能的输送造成影響。而通过对电工电子技术的应用,则可以将双馈型异步发电机应用到发电系统中来,建立变速恒频励磁控制系统,该系统可以在水力发电过程中对水流速度与水源压力的具体参数进行采集,并根据参数变化来对转子励磁电流的频率进行实施调节,以实现发电机定子侧电能的恒频输出,这样电力系统的发电频率能够区域稳定,而可再生清洁能源也可以在发电领域得到更好的应用。

2.3 静止无功补偿的应用

电力系统对于电气设备的应用非常之多,由于不同电气设备在运行过程中的控制要求会存在很大差异,因此在出现特殊情况时,如何实现对各种电气设备的及时、准确控制就成为了电力系统输电环节所面对的重要问题。从目前来看,基于传统电工技术的手动电气开关虽然可以满足不同电气设备的控制要求,但在控制的准确性与及时性上却存在很大不足。而在电工电子技术得到应用后,则可以用晶闸管来代替传统电气设备手动开关,作为静止无功补偿器负责设备控制,设备运行过程中计算机系统根据输电系统的运行情況来确定控制指令,晶闸管则按照控制指令自动完成完成开关动作,在保证开关控制及时性的同时,避免误操作现象的发生。虽然我国尚未实现对静止无功补偿器的研发,静止无功补偿器也没有在电力系统中得到推广,但其未来在电力系统输电环节的应用却仍然是可以预见的。

2.4 输电安全保护的应用

输电环节的安全性与稳定性一直都是电力系统所面临的重要问题,而以电工电子技术为基础的高压直流输电与柔性交流电输电,则恰恰可以使这一问题得到有效解决。例如在高压直流电的输电过程中,通常都需要利用变压器来完成电流、电压、阻抗的变化,以保证输电安全,而在电工电子技术得到应用后,晶闸管与换流阀的出现却在功能上逐渐代替变压器,成为了高压直流输电的重要转换设备。通过对晶闸管与换流阀的应用,输电系统不仅可以无变压器的情况下保证输电安全,有效控制电力系统的运行成本,同时也可以提高转换设备的移动能力,为设备安装、维护提供方便,这对于输电安全保护同样是很有帮助的。

2.5 电能质量控制的应用

在电力系统中,配电系统主要负责对电能质量加以控制,而电工电子技术的应用,则可以是配电系统的核心目标得到轻松实现。一方面,电工电子技术支持下的晶闸管等设备能够对电压、谐波等进行实时、高效调节,在满足电力系统在电压、谐波等方面电能质量要求的同时,避免瞬间波动的发生。另一方面,借助电工电子技术的集成化、全频化特点,还可以对工频配电系统变压器加以改造,消除器体积大、高污染的不足,同时建立谐波的实时监控系统,收集配电系统谐波参数的实时数据,这些对于电能质量控制同样是很有帮助的。

2.6 节能降损环节的应用

电工电子技术在电力系统节能降损环节的具体应用主要有两个方面:变负荷电动机调速运行和控制无功损耗。电力系统中降低能耗的方法主要是降低电动机能耗,主要使用的技术是变负荷电动机调速技术,使用该项技术能够有效降低电动机能耗。目前在变负荷设备中越来越多地使用调速控制技术,在控制风、水流量方面发挥了积极作用,提高了调节的效率和精度,使用范围变得更加广泛,甚至可以实现无极调速效果。但是该项技术在降低能耗的,有效调速的同时还存在一些缺点,比如投入较大,并且容易对电力系统产生污染,对其应用还需要进行深入研究。

3  结语

总而言之,电工电子技术在电力系统中的应用具有着很强的必要性,无论是发电环节、输电环节还是配电环节,电工电子技术能够发挥出重要作用,但要想将保证电工电子技术的应用效果,则还需把握好电工电子技术的特点,并根据实际情况来对各种技术进行灵活应用。

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