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    电子技术 试论现代生活中的电子技术新应用

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    试论现代生活中的电子技术新应用

    【摘要】随着社会进入信息化及电子智能化时代,电子技术发展越来越迅速,应用越来越广泛,对人类生活的影响也更加深远。节能减排、保护环境,是全世界、全人类共同关心的问题,也是我国社会经济发展的重要问题。

      【关键词】电子技术;三网融合;光纤到户;云计算;LED;节能减排;汽车电子;车载网络

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      自从上世纪六十年代晶体管发明以来,人类历史就进入了以电子技术发展应用为标志的历史时代。进入21世纪,电子技术的迅速发展和广泛应用,使社会生产力和社会经济获得了空前的发展。随着社会进入信息化及电子智能化时代,电子技术发展越来越迅速,应用越来越广泛,对人类生活的影响也更加深远。

      1电子技术的发展应用使三网融合成为趋势

      现代电子技术的发展,使数字音视频广播将完全取代模拟音视频传输,形成有线广播电视网络;使计算机互联网成为我们生活的一部分;使电信网络成为我们赖以交流的平台。三种网络相互独立,即浪费资源,又使各自的发展受到极大的限制。

      而将电信网、计算机互联网和有线广播电视网三大网络,通过技术改造、资源整合,从而形成一个能够提供包括语音、数据、图像等综合多媒体通信业务的全国性主干网络的三网融合已成为必然趋势。

      早在1998年,就有人提出三网融合,此后它被列入我国“十五”、“十一五”规划以及2009年电子信息产业振兴规划。今年,国务院常务会议决定,加快推进三网融合。并做出规划:2010~2012年重点开展广电和电信业务双向进入试点,2013~2015年全面实现三网融合发展。之后,又确定了三网融合的十个试点城市。

      1.1三网融合的技术基础是光纤到户:随着高清晰度电视、视频点播、远程医疗服务等信息服务的逐渐普及与应用,以及金融、证券、企业等用户对于带宽需求的与日俱增,需要大带宽的信息传输网络。

      中国电信调查显示:城市家庭用户近期需求30兆带宽;中长期预计需求30~100兆带宽;而商业用户需求将达到50~100兆带宽。如此要求是DSL接入技术无法达到的,但对于光纤接入来说是轻而易举。

      光纤是宽带网络多种传输媒介中最理想的一种,它的特点是传输容量大,传输质量好,损耗小,中继距离长等。

      因此,三网融合的技术基础是光纤到户(FTTH)。

      传统的光纤活动连接器需要在工厂定制,不能根据施工现场灵活掌握长度,导致左光纤与右光纤需要特殊设备熔接后再进行盘存,然后进行盘纤和固定。这种从“熔接到盘存再到盘纤固定”的传统接续方式,施工繁琐,成本高,施工效率较低。

      一种解决方案,是入户光纤机械接续。相比传统熔接接续方式,光纤机械接续提供了一种简便、低损耗及低成本的光纤机械接续手段,特别适合于FTTH部署中小芯数,多点分散的光纤接续特点,已成为在FTTH领域取代传统熔接接续方式的最佳选择。这种光纤端接插座,是现场安装光纤连接器。现场制作避免了定制定长线缆存在的布线不灵活、器件穿管隐患、余长管理等问题,节约了安装及维护成本,提高了安全可靠性。

      光纤宽带不仅让家庭步入高带宽的信息化时代,受益更多的是以网络信息化为主要管理工具的金融、证券、企业等CEO和管理人员。这些单位对网络带宽、安全、稳定、高效均有较高的要求。

      1.2三网融合的核心技术是云计算:三网融合的最终目标是构建全数据、全融合的国家骨干网络,除了传统的视频、音频服务外,还要与传统行业相融合,实现诸如远程教育、网络医疗会诊、股票信息、交通查询、精确广告投放等更多应用。涉及数据存储、数据计算、数据再处理、软件开发、数据传输、网络协同等多个方面。因此,三网融合一个很大的问题是海量的视频数据,随时随地可以编辑,随时随地可以调用,随时随地产生互动。怎样才能使这种设备多样化中的信息渠道多样化、内容多样化成为现实,解决方案是建立强大的云计算平台。

      借助云计算技术,可以很轻松地进行融合,使随时随地地传输调用这种数据能力、计算能力成为现实,并且编织成一张统一的全国性网络,完成充分的资源整合。因此,云计算使三网融合的到来真正成为一种现实。

      云计算是通过互联网技术的服务方式,向外部用户提供具有伸缩性、弹性的IT服务。一方面是伸缩性:当你需要IT能力和计算能力的时候,你需要多少就用多少。另一方面是弹性:当你需要计算能力迅速扩大的时候,你仍然可以通过原有的系统得到这个能力。即云计算服务,像软件平台、基础设施一样,都通过互联网采用按需和自助方式提供。

      所以说云计算包括三个层面:最基础的是基础架构及服务,比如windows操作系统都可以通过这种模式得到服务。第二是平台及服务,云计算的强大就是他做了平台,在这个平台之上,可以自由利用这个平台去开发我们所需的东西。第三个层面是软件的服务,比如微软Office,我们可以购买装到计算机上使用,也可以通过云计算订购方式来使用。

      所以说,云计算技术是三网融合的核心技术。

      三网融合将改变我们的生活方式 。最简单的体现就是三屏融合,即手机、电视和电脑屏的融合。今后手机可以看电视、上网;电视可以打电话、上网;电脑也可以打电话、看电视。

       随之而来的,IPTV、手机电视、移动互联网、VOIP等新业务将迎来大的发展,人们的工作生活将因此而改变。其中的IPTV(交互式网络电视),既不是电脑也不是电视机,只是个终端设备,它利用计算机或机顶盒+电视完成视频接收、节目点播、视频广播及网上冲浪等功能;其中的VOIP,简而言之就是将模拟声音信号数字化,以数据封包的型式,在IP 数据网络上做实时传递。三网融合,建立一张统一的全国性网络,充分地整合资源。我们就可以避免重复安装浪费资源。

      2节能减排战略使LED技术得到广泛应用

      能源是人类活动的物质基础。人类社会发展到今天,随着工业的发展,保护地球环境成为迫切的需要。节能减排、保护环境,是全世界、全人类共同关心的问题,也是我国社会经济发展的重要问题。

      LED能够将电能转化为可见光,它改变了白炽灯钨丝发光与节能灯三基色粉发光的原理,而采用电场发光。据分析,LED的特点非常明显,除了体积小、耗电量低、寿命长、光效率高、无辐射与低功耗的特点以外,LED光源可利用红、绿、蓝三基色原理,在计算机技术控制下使三种颜色具有256级灰度并任意混合,即可产生256×256×256=16777216种颜色,形成不同光色的组合,变化多端,实现丰富多彩的动态变化效果及各种图像。

      与传统光源单调的发光效果相比,LED光源是低压微电子产品。它成功融合了计算机技术、网络通信技术、图像处理技术、嵌入式控制技术等,所以,也是数字信息化产品,是半导体光电器件“高新尖”技术产品,具有在线编程、无限升级、灵活多变的特点。

      鉴于LED 的自身优势,目前主要应用于以下几大方面:

      2.1显示屏、交通讯号显示光源的应用:LED 灯具有抗震好、耐冲击、光响应速度快、省电和寿命长等特点。LED显示屏,不管是室内、半户外还是户外用的,都有单色、双色、全彩等种类。

      交通信号灯主要用超高亮度的红、绿、黄色LED,因为采用LED灯既节能,又可靠,所以,LED交通信号灯正在逐步取代以前的交通信号灯。

      2.2LED在 汽车上的应用:汽车用灯包括汽车的仪表板、音响指示、开关背光源、刹车灯、尾灯、侧灯以及头灯等。汽车用白炽灯,抗震性差、易损坏、寿命短,需经常更换。由于LED响应速度快, 所以,可以及早提醒司机,减少汽车追尾事故的发生。在发达国家, LED中央后置高位刹车灯已成为汽车的标件;LED 汽车尾灯模组,可以随意组合成各种汽车尾灯;此外,汽车仪表板及其他照明部分的光源,都可用超高亮度LED灯。

      2.3LED 背光源的应用:LED 背光源中,以高效侧发光的背光源最为引人注目,LED 作为LCD 背光源应用,具有寿命长、发光效率高、无干扰和性价比高等特点, 已广泛应用于电子手表、电子计算机和刷卡机上,LED背光源电视也已逐步取代LCD背光源电视。

      随着便携式电子产品日趋小型化,LED 背光源更具优势。因此背光源制作技术将向轻薄型、低功耗和均匀一致方向发展。

      2.4LED照明光源:早期的LED 照明光源,发光效率低,只适用在室内场合的家电、仪器仪表、通讯设备、微机及玩具等方面作为指示灯用。

      目前,LED 光源替代白炽灯和荧光灯,已从局部应用开始发展。如果LED 光源替代半数的白炽灯和荧光灯,每年节约的能源相当于60 亿升原油,相当于五个1.35 ×106kW 核电站的发电量,并可减少二氧化碳和其它温室气体的产生,保护环境。我国正在大力投资发展节能环保的LED照明产业。

      家用室内照明LED产品也越来受到人们的欢迎,LED手电筒,LED天花灯,LED日光灯,LED光纤灯已悄悄地进入家庭。

    2.5新型LED手术无影灯:无影灯是外科手术用照明设备,要求能够清楚地观察切口处和体腔内不同深度、大小、对比度低的物体。因此,除了“无影”以外,还要求光照均匀、光质好,能够很好地区分血液与人体组织其它的色差;此外,无影灯还须能长时间地持续发光,而不散发出过量的热。

      目前,在大功率LED的封装、恒流驱动、散热以及照度控制等技术问题已成功解决,可实现多级调控,调光灵活、方便。

      随着发光LED技术的不断发展,LED无影灯彻底解决了环形节能灯自身存在的一些先天缺陷,使用成本也比环形节能灯低,减少了每1~2个月就需更换环形灯管的麻烦。

      2.6其它应用:例如,一种受儿童欢迎的闪光鞋,走路时会使内置的LED会闪烁发光;利用LED作为电动牙刷的电量指示灯;LED 圣诞灯,也因其造型新颖、色彩丰富、不易破碎以及低压使用的安全性,受到人们的欢迎。

      在LED产品中,外延片、芯片、显示屏是技术层次最高的核心器件。外延片的制造难度较大,集成电路和半导体材料的制造都需要很高的技术,制造时,电子组件的植入是外延片生产的核心技术;在芯片制造过程中,集成电路的设计和植入是其主要任务,制造技术相对复杂,在内部电路的设计和敷设等环节上,制造技术相对复杂;LED显示屏的制造相对成熟。

      3电子技术在汽车上的应用及发展趋势

      随着汽车工业与电子工业的不断发展,现代汽车上,电子技术的应用越来越广泛。今天的汽车已经逐渐步入了电脑控制的时代,据专家预测,未来3~5年内,汽车上装用的电子装置成本将占汽车整体成本的25%以上,汽车将由原来单纯的机械产品向高级的机电一体化、智能化方向发展,成为所谓的电子智能汽车。

      3.1现代汽车电子技术应用现状

      3.1.1电子技术在发动机上的应用

      (1)电子点火装置:由微机、传感器及接口、执行机构等几个部分组成,该装置可根据传感器送来的发动机的各种参数进行运算、判断,然后进行点火时刻的调节,这样可以节约燃料,减少空气污染。此外,新型发动机电子控制装置还有自适应控制、智能控制及自诊断操作等。

      (2)电子控制喷油装置:在现代汽车上,机械式或机电混合式燃油喷射系统已趋于淘汰,取而代之的是性能优越的电控燃油喷射装置。电控燃油喷射装置将发动机最佳工况时的供油控制规律编成程序,存在微机存储器中,当发动机工作时,根据各传感器测得的各项参数,按预先编好的运算程序进行运算,然后与内存中最佳工况时的参数进行比较和判断,以调整供油量,自动保证发动机始终工作在最佳状态。

      此外,发动机上的废气再循环、怠速控制、电动油泵、系统自我诊断功能等,都或多或少地被应用。

      一般情况下,发动机电子控制装置能节能15%以上,而更明显的效果则是体现在环境保护方面。

      3.1.2电子技术在底盘上的应用

      (1)电控自动变速器(ECAT):ECAT可以根据发动机的载荷、车速、制动器工作状态及驾驶员控制等的各种参数,经计算机计算、判断后,自动改变变速杆的位置,从而实现变速器换挡的最佳控制。

      传动系统的电子控制装置,能够自动适应瞬时工况变化,保持发动机以尽可能低的转速工作。

      电子气动换挡装置是利用电子装置取代机械换挡杆及其与变速机构间的连接,并通过电磁阀气动伺服阀汽缸来执行。它不仅能明显地简化汽车操纵,而且能实现最佳的行驶动力性和安全性。

      (2)电子转向助力系统:电子转向助力系统是用一部直流电机代替传统的液压助力缸,用蓄电池和电动机提供动力,这种微机控制的转向助力系统部件少、体积小、重量轻,最优化的转向作用力、转向回正特性,增加了汽车低速时的机动性以及调整行驶时的稳定性。

      另外,在防抱死制动系统、常速巡行自动控制系统)、适时调节的自适应悬挂系统等,都用了自动控制系统,进行自动检测、控制和调整。

      随着汽车生产厂家对汽车安全性的高度重视,安全气囊、行驶动力学调节、防撞、安全带控制、照相控制等方面都大量采用了电子新技术。

      3.1.3电动汽车:电动汽车是指以车载电源为动力,用电机驱动车轮行驶,符合道路交通、安全法规各项要求的车辆。由于对环境影响相对传统汽车较小,其前景被广泛看好,但当前技术尚不成熟。

    3.2汽车电子技术应用的发展趋势:当前,汽车电子技术正向着超微型磁体、超高效电机和微型集成电路方向发展,并为汽车的集中控制提供了基础。汽车电子技术必将成就汽车工业的未来,未来汽车电子技术将在以下几方面进行突破:

      3.2.1传感器技术:随着汽车电子技术的发展,新型、高精度、高可靠性、低成本的传感器应用将成为趋势。未来的智能化集成传感器,不仅要能提供用于检测、放大和处理的信号;还要求它能自动进行时漂、温漂和非线性的校正;具有高的抗电磁干扰的能力;并且具有结构紧凑、安装方便的优点。

      3.2.2汽车车载电子网络:随着电控器件在汽车上的不断应用,车载电子设备间的数据传输变得越来越重要。以分布式控制系统为基础的汽车车载电子网络将得到应用。

      (1)车载电子网络中的核心是微处理器:车载电子网络不仅要求微处理器能够精确地检测出待测量,而且还要有运算、判断、预测和引导等功能。例如,可监视汽车各大部件的工况,可对蓄电池电压、车胎气压、车速等进行检测,并能进行高低限量报警等。

      (2)车载电子网络需要新型的数据传输系统:车载电子网络要有一个庞大而复杂的信息交换与控制系统,车用计算机的容量要求更大,计算速度要求更高。光导纤维可作为该传输网络的传输介质,并能解决网络的磁干扰问题。

      (3)车载电子网络需要相应的系统软件:汽车上的车载电子网络所需软件总数及其功能都将大大提高,才能使计算机完成越来越复杂的任务。

      在该系统中,各从处理器独立运行,控制改善着汽车某一方面的性能。同时各处理器在主计算机的控制下又协同工作,共同完成汽车的车况控制及显示。

      3.2.3智能汽车及智能交通系统的应用将成为可能:汽车智能化相关技术问题中的主要技术——“自动驾驶仪”的构想,必将依赖于电子技术的发展来实现。智能交通系统的开发,将与电子、卫星定位等多个交叉学科相结合。智能汽车装有卫星导航系统,根据驾驶员提供的目标资料,从定位卫星获取沿途天气、车流量等情况,自动筛选出最佳行车路线。未来某一天,路上行驶的会是由计算机控制的智能汽车。

      纵观近十年来汽车工业的发展,大都是在应用电子技术上实现的突破,电子技术已成为汽车工业发展的重要动力源泉。目前,我国汽车工业面临入世的巨大冲击,能否在未来的世界汽车业占据主动,关键在于能否在电子技术上占据领先地位。因此,加快汽车电子新技术的研究应用,是我国汽车工业发展的当务之急。

      除此之外,电子技术的发展,使得它在科技、工业、交通运输、医疗服务等国民经济各个领域都有越来越多的新应用,使这些行业有了突破性的发展,对我们的生活产生了巨大深远的影响。

      参考文献

      [1]陆晓辉.三网融合进程加速.新技术新应用层出不穷.中国高新技术产业导报.2010/10/25

      文蔚.三网融合对我们生活的影响.北京日报.2010/2/20

      云计算将成为三网融合的核心技术.中国高新技术产业导报.2010/08/02

      微软中国大中华区副总裁曾良:云计算加速三网融合生活成为现实,2010/12/22

      电信光纤宽带让用户尽享信息化生活魅力(组图).长江日报(武汉),2010/5/6

      LED市场受节能减排利好 关注度持续飙升.中国经济网(北京),2010/11/12

      LED所涉及领域应用及研究报告,2010/11/24

      新型LED手术无影灯 维库电子市场网.

      智能无线通信在汽车安全中的应用.网络通信中国,2010/12/29

      [10]汽车电子技术应用及发展趋势.百度文库,2010/10/24

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