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線路設(shè)計(jì)法范文第1篇

1縱梁受力分析

與分析橫梁方法類似，如圖2所示，取最不利位置，兩組道岔處區(qū)域，縱梁平行于線路作用在挖孔樁上，假設(shè)兩列列車同時(shí)過(guò)橋，縱梁以上荷載有:兩列車所產(chǎn)生的中-活載(乘以相應(yīng)的折減系數(shù))、橫梁恒載、小縱梁恒載、3-5-3型吊軌恒載、枕木以及鋼軌恒載。擬選取H428×407×20×35型鋼縱梁，縱梁與樁之間采用連續(xù)梁結(jié)構(gòu)進(jìn)行模擬。經(jīng)計(jì)算，輸出結(jié)果為:縱梁變形形狀，最大位移1mm，縱梁梁最大彎曲應(yīng)力57033．6kN/m2=57．0MPa，縱梁最大剪切應(yīng)力52447kN/m2=52．4MPa，均滿足規(guī)范?？v梁采用H428×407×20×35型鋼。

2線路防護(hù)及頂進(jìn)施工步驟

2．1線路防護(hù)施工步驟

新建下穿鐵路框架橋位于車站咽喉區(qū)，框架橋采用寬翼緣大剛度的H型鋼縱橫抬梁加固鐵路線路。線路防護(hù)施工可大體分以下幾個(gè)步驟［4-6］:第一步:抽換枕木(砼枕?yè)Q木枕)，木枕尺寸為280cm×16cm×24cm，道岔影響范圍內(nèi)岔枕尺寸應(yīng)根據(jù)實(shí)際調(diào)整，確保符合軌道施工要求。第二步:對(duì)各股線分別設(shè)“3-5-3”P43吊軌，道岔區(qū)設(shè)“3-3”P43吊軌;并在軌底枕木下設(shè)置小縱梁，并將一股線路下小縱梁通過(guò)橫向連接成整體。第三步:施工線間及線路兩側(cè)挖孔樁及端部鉆孔樁及蓋梁。第四步:安裝H428×407×20×35型縱梁。第五步:橫穿H428×407×20×35橫梁及H498×432×45×70橫梁。

2．2頂進(jìn)施工步驟

第一步:箱體澆筑完畢，中繼間頂進(jìn)至箱體前端距第一排樁邊緣1．0m處，將橫梁穩(wěn)定支撐于箱體上。第二步:箱體頂進(jìn)至第一排樁邊緣最小距離0．3m處，橫梁穩(wěn)定支承于箱體后，拆除箱體范圍內(nèi)第一排排樁及H428×407×20×35型縱梁，繼續(xù)頂進(jìn)。第三步:箱體陸續(xù)頂進(jìn)離第二至八排樁邊緣最小距離0．3m處，橫梁穩(wěn)定支承于箱體后，拆除箱體范圍內(nèi)第二至八排樁及H428×407×20×35型縱梁，繼續(xù)頂進(jìn)至設(shè)計(jì)位置。第四步:箱體兩側(cè)路橋過(guò)渡段回填級(jí)配碎石并注漿，確保鐵路剛度平穩(wěn)過(guò)度，最后拆除箱體范圍外縱橫梁及線路加固設(shè)施，恢復(fù)線路。

3結(jié)語(yǔ)

線路設(shè)計(jì)法范文第2篇

在對(duì)電器的設(shè)計(jì)中,要等到客戶對(duì)電器的線路的控制要求下達(dá)以后,再根據(jù)要求,結(jié)合當(dāng)前的資金限制,以及現(xiàn)有的操作條件,選擇合適的,同時(shí)具備經(jīng)濟(jì)性、合理性、安全性等多個(gè)方面的設(shè)備配置。在控制線路的設(shè)計(jì)操作中,首先應(yīng)該對(duì)主電路進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)。因?yàn)橹麟娐肥强刂凭€路的設(shè)計(jì)基礎(chǔ),它是整個(gè)設(shè)計(jì)線路的總領(lǐng),在運(yùn)行過(guò)程中,起到絕對(duì)的領(lǐng)到地位,和支配地位。因此,主電路設(shè)計(jì)的優(yōu)劣狀況將會(huì)直接影響到電器的正常運(yùn)行和控制線路的設(shè)計(jì)和控制器編程工作的復(fù)雜、難易程度。所以,我們首先要做的就是通過(guò)對(duì)主電路的設(shè)計(jì)和優(yōu)化把設(shè)備的設(shè)計(jì)問(wèn)題進(jìn)行轉(zhuǎn)化,在這個(gè)過(guò)程中,我們要注意一些基本的問(wèn)題。當(dāng)我們了解電氣的控制線路的設(shè)計(jì)之后,就需要根據(jù)現(xiàn)行的控制任務(wù)進(jìn)行認(rèn)真的,具體的,謹(jǐn)慎的分析,具體問(wèn)題具體分析,實(shí)事求是的解決問(wèn)題,提出可行的操作方案。比如,在對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)的電氣的控制線路的設(shè)計(jì)時(shí),首先要了解的就是,所需要的電動(dòng)機(jī)的控制是點(diǎn)動(dòng)控制、連續(xù)控制還是正反轉(zhuǎn)控制等。只有全面的對(duì)電器的設(shè)備需求有所了解后,才能正確的處理問(wèn)題,實(shí)現(xiàn)主電路的優(yōu)化。在對(duì)電氣的主電路的優(yōu)化設(shè)計(jì)中,我們可以借用,或者說(shuō)參考已經(jīng)熟悉的電路設(shè)計(jì)。這樣,既可以提高工作的效率,也能在一定程度上,幫助我們更完善的設(shè)計(jì)其它線路的優(yōu)化。還有一個(gè)非常重要點(diǎn),就是要注意及時(shí)利用工作原理來(lái)進(jìn)行分析。當(dāng)在操作過(guò)程中,遇到挫折或是瓶頸時(shí),我們應(yīng)該查看電氣控制圖。比如,我們?cè)谏衔闹刑峒暗降碾姎庠韴D,以及電氣接線圖。這些圖畫的功能,可以幫助更好的了解問(wèn)題,排查麻煩。也就是當(dāng)你不知道怎么辦時(shí),首先應(yīng)該想到的是查看工作原理圖,然后再考慮把它轉(zhuǎn)化為控制電路圖。這樣,有助于我們更好地對(duì)電氣控制線路的優(yōu)化設(shè)計(jì)。

2控制電路的優(yōu)化

我們知道,一件電器的運(yùn)行,需要各個(gè)零件的集體配合。正如我們所熟知的木桶效應(yīng)一樣,如果在設(shè)計(jì)中,存在一些短板,那么,電氣線路的整體優(yōu)化效果就會(huì)不如人意。因此,在對(duì)電氣的主電路進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)之后,我們也應(yīng)該對(duì)其它部分進(jìn)行整合與優(yōu)化。比如,對(duì)控制電路的優(yōu)化。當(dāng)電氣線路的主電路設(shè)計(jì)出來(lái)后,我們應(yīng)該認(rèn)真的,具體的對(duì)其探討和分析,把對(duì)電器的控制轉(zhuǎn)化為對(duì)接觸器和繼電器的控制,也就是提出更為適合的控制要求,然后進(jìn)行控制電路設(shè)計(jì)和優(yōu)化。對(duì)電氣的控制電路的控制要求,是我們進(jìn)行控制電路設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)和重要依據(jù)。只有認(rèn)真分析主電路的設(shè)計(jì),并且結(jié)合實(shí)際,完備的選擇合適的控制方法和控制手段,才能得到具體的控制線路。當(dāng)然,就像對(duì)主電路的優(yōu)化設(shè)計(jì)一樣,我們同樣可以用已知的或熟悉的控制電路來(lái)對(duì)電器設(shè)備進(jìn)行控制。因?yàn)樵诤芏喾N情況下,我們會(huì)發(fā)現(xiàn),雖然設(shè)備的運(yùn)行不同,但實(shí)際上,其中的控制電路是完全一樣的。因此,我們可以借鑒已知的電路來(lái)幫助我們更好更快的解決當(dāng)前的問(wèn)題。這樣,可以簡(jiǎn)化我們的設(shè)計(jì)工作,節(jié)約操作用時(shí),提高工作效率。

3控制方法的優(yōu)化

俗話說(shuō),只有對(duì)癥下藥,才能徹底解除病癥。在對(duì)電氣的控制電路的優(yōu)化中也同樣如此。選擇對(duì)一個(gè)正確的控制方法,對(duì)于我們的工作來(lái)說(shuō),簡(jiǎn)直就是事半功倍。因此,我們要謹(jǐn)慎的選擇控制方法。當(dāng)然,在這個(gè)過(guò)程中,是一定要符合要求進(jìn)行選擇的。比如,如果選擇的控制方法和控制手段不合適則會(huì)使控制電路的設(shè)計(jì)工作復(fù)雜或難以進(jìn)行。舉個(gè)例子,在對(duì)一件電器的設(shè)計(jì)中,選擇手動(dòng)控制,還是自動(dòng)控制,就需要結(jié)合當(dāng)前的情況,來(lái)進(jìn)行選擇。如果是設(shè)計(jì)走廊的聲控?zé)裟敲?燈亮以后的熄滅,就需要線路的自動(dòng)控制來(lái)進(jìn)行。如何選擇手動(dòng)控制,就會(huì)加大人們的操作,那么顯然,這樣的設(shè)計(jì),就是不合理的。再比如,一件電器的手動(dòng)控制和時(shí)間控制,同樣也需要根據(jù)實(shí)際來(lái)正確選擇。在煲飯的電壓鍋中,人們所需要的,就是食物烹飪結(jié)束之后,能夠自行關(guān)閉電源,這樣,既可以便捷的通知我們食物的烹飪狀況,又可以節(jié)約電能。由此可知,電氣的控制方法的選擇,對(duì)于電氣控制線路的優(yōu)化的重要性。

4接觸器控制系統(tǒng)的優(yōu)化

在電氣的控制線路的優(yōu)化中,接觸器控制系統(tǒng)的優(yōu)化,也具有非常重要的作用。繼電器接觸器控制系統(tǒng)中,主要是通過(guò)觸點(diǎn)之間的接觸運(yùn)作,進(jìn)而控制電氣設(shè)備而運(yùn)行的。也就是通過(guò)常開(kāi)觸點(diǎn)以及常閉觸點(diǎn)二者組合而成的。通過(guò)一些物理知識(shí),我們可以了解到一些對(duì)接觸器的控制系統(tǒng)的優(yōu)化。比如,當(dāng)幾個(gè)條件中,只要具備一個(gè)其中任何一個(gè)條件,所控制的電器線圈就能通電,這時(shí)可以使幾個(gè)常開(kāi)觸點(diǎn)采用并聯(lián)的方法來(lái)實(shí)現(xiàn)。而當(dāng)幾個(gè)條件同時(shí)具備,使電器線圈通電,可以使這幾個(gè)常開(kāi)觸點(diǎn)串聯(lián),進(jìn)而能夠正常運(yùn)行。復(fù)合按鈕的使用,也可以促進(jìn)控制線路的優(yōu)化。也就是說(shuō),當(dāng)控制要求中,有一次動(dòng)作要求連續(xù)進(jìn)行幾個(gè)動(dòng)作指令才能完全進(jìn)行時(shí),就可以采用復(fù)合按鈕。比如,在日常的家居電器中,很對(duì)按鈕都可以采用復(fù)合按鈕。最常見(jiàn)的就是電源的開(kāi)啟與關(guān)閉功能,時(shí)間預(yù)約與時(shí)間增減等等一系列情況。

5結(jié)語(yǔ)

線路設(shè)計(jì)法范文第3篇

關(guān)鍵詞：輸電線路；塔位樁；直線樁；MySQL

中圖分類號(hào)：TM726 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

0.引言

隨著測(cè)量技術(shù)的快速發(fā)展，輸電線路工程測(cè)量外業(yè)獲取手段的逐漸增加，數(shù)據(jù)量不斷加大，不同數(shù)據(jù)的交互處理及自動(dòng)化處理漸漸成為輸電線路工程測(cè)量外業(yè)工作者亟待解決的問(wèn)題。因此，建立輸電線路工程測(cè)量系統(tǒng)具有十分重要的意義，不僅提高測(cè)量外業(yè)數(shù)據(jù)處理利用率，也提高了外業(yè)數(shù)據(jù)的使用率。針對(duì)上述問(wèn)題，研究開(kāi)發(fā)了適用于輸電線路的工程測(cè)量系統(tǒng)，使用MySQL數(shù)據(jù)庫(kù)對(duì)外業(yè)測(cè)量數(shù)據(jù)進(jìn)行管理，并自動(dòng)生成輸電線路工程測(cè)量所需的各項(xiàng)成果（線路測(cè)量手簿、干線數(shù)據(jù)成果表、桿塔數(shù)據(jù)成果表等），提高外業(yè)工作者數(shù)據(jù)處理效率，并具有一定的推廣應(yīng)用意義。

1.軟件功能設(shè)計(jì)

1.1 數(shù)據(jù)格式

在輸電線路工程測(cè)量中，所涉及數(shù)據(jù)主要包括：干線數(shù)據(jù)、非干線數(shù)據(jù)、塔基數(shù)據(jù)、塔位數(shù)據(jù)。其中干線數(shù)據(jù)、非干線數(shù)據(jù)和塔基數(shù)據(jù)的外業(yè)采集手段主要包括GPS-RTK、全站儀（Leica），這兩類數(shù)據(jù)是本軟件所涉及的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。塔位數(shù)據(jù)指的是塔位與干線數(shù)據(jù)關(guān)聯(lián)表。

1.2 程序?qū)崿F(xiàn)及應(yīng)用

軟件根據(jù)輸電線路勘測(cè)技術(shù)規(guī)范，基于Visual Studio 2010和MySQL數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)并完成了一套適合輸電線路工程測(cè)量的數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)，最終打包生成獨(dú)立可運(yùn)行的exe應(yīng)用程序如圖1所示。本軟件實(shí)現(xiàn)了數(shù)據(jù)導(dǎo)入、數(shù)據(jù)編輯、GPS干線數(shù)據(jù)處理、GPS非干線數(shù)據(jù)處理、全站儀數(shù)據(jù)處理、塔位數(shù)據(jù)處理、各類成果報(bào)表輸出（線路測(cè)量手簿、干線數(shù)據(jù)成果表、桿塔數(shù)據(jù)成果表等）及其他應(yīng)用，如圖2所示。

2.主要數(shù)據(jù)處理方法

在軟件編寫過(guò)程中，所涉及的數(shù)據(jù)處理包括GPS干線數(shù)據(jù)處理、GPS非干線數(shù)據(jù)處理、全站儀數(shù)據(jù)處理、塔位數(shù)據(jù)匹配等問(wèn)題。其中最主要的問(wèn)題包括GPS干線數(shù)據(jù)處理所涉及的直線精度和轉(zhuǎn)角度數(shù)計(jì)算，全站儀數(shù)據(jù)處理所涉及的平距、偏距和高程計(jì)算。下面介紹上述幾類問(wèn)題的處理方法。

2.1 GPS干線數(shù)據(jù)處理

GPS干線數(shù)據(jù)處理過(guò)程中，主要涉及直線精度與轉(zhuǎn)角讀數(shù)問(wèn)題。

（1）直線精度

直線精度是指放樣點(diǎn)到干線的距離，在線路前進(jìn)方向左側(cè)為正，右側(cè)為負(fù)。如圖2所示。A、B、C、D、E點(diǎn)的直線精度均為0，F(xiàn)點(diǎn)的直線精度計(jì)算方法為：

此外，還需判斷直線精度的符號(hào)，本軟件采用的是斜率進(jìn)行判斷。

當(dāng)kAB>=0，XF>XF1，直線精度值為負(fù)號(hào)；

當(dāng)kAB>=0，XF

當(dāng)kAB

當(dāng)kABXF1，直線精度值為負(fù)號(hào)。

（2）轉(zhuǎn)角讀數(shù)

轉(zhuǎn)角讀數(shù)是指相鄰直線樁間夾角，線路前進(jìn)方向左側(cè)為左轉(zhuǎn)，右側(cè)為右轉(zhuǎn)。如圖3所示，B點(diǎn)為左轉(zhuǎn)，C點(diǎn)為右轉(zhuǎn)，D點(diǎn)為左轉(zhuǎn)。以B點(diǎn)為例：

∠ABC=αBC-αAB±180° （5）

式中：αBC、αAB分別為BC和AB的坐標(biāo)方位角；∠ABC為轉(zhuǎn)角讀數(shù)。

2.2 全站儀數(shù)據(jù)處理

在輸電線路測(cè)量過(guò)程中，局部區(qū)域需要批量采集時(shí)，通常使用全站儀進(jìn)行采集。全站儀數(shù)據(jù)處理主要包括平距、偏距、高程計(jì)算。

（1）平距

D=S?SIN（Z）-1.46592048E-7?（S?SIN（Z））（S?COS（Z）） （6）

式中：S為距離；Z為豎直角；D為平距。

（2）偏距

偏距是指測(cè)點(diǎn)到最近兩點(diǎn)直線樁距離，計(jì)算方法與直線精度的方法類似。

（3）高程

H=S?SIN（Z）+6.820057869E-8?（S?SIN（Z））2+I-J

（7）

式中：S為距離；Z為豎直角；H為高程。

結(jié)語(yǔ)

通過(guò)建立輸電線路工程測(cè)量系統(tǒng)，計(jì)算結(jié)果滿足輸電線路勘測(cè)規(guī)范要求，并自踴生成各類報(bào)表，能夠大大縮減內(nèi)業(yè)處理時(shí)間，提高效率。除此之外，本軟件是基于MySQL進(jìn)行開(kāi)發(fā)的，適用數(shù)據(jù)庫(kù)對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行管理，能夠確保原始數(shù)據(jù)的安全性而不至于輕易丟失。軟件界面友好，使用者很快就能熟悉軟件的操作。軟件可升級(jí)性能好，方便后續(xù)自動(dòng)更改、升級(jí)，具有廣闊的應(yīng)用前景。

參考文獻(xiàn)

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[4]徐輝，胡吉倫，周勇，等.輸電線路測(cè)量外業(yè)數(shù)據(jù)一體化管理程序設(shè)計(jì)[J].地理空間信息，2014（6）：113-115+4.

線路設(shè)計(jì)法范文第4篇

關(guān)鍵詞：電氣控制線路；邏輯設(shè)計(jì)法；真值表；與；或；非

中圖分類號(hào)：TM921 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

邏輯設(shè)計(jì)法是利用邏輯代數(shù)這一數(shù)學(xué)工具來(lái)進(jìn)行電路設(shè)計(jì)，即根據(jù)生產(chǎn)機(jī)械的拖動(dòng)要求及工藝要求，將執(zhí)行元件需要的工作信號(hào)以及主令電器的接通與斷開(kāi)狀態(tài)看成邏輯變量，并根據(jù)控制要求將它們之間的邏輯關(guān)系用邏輯關(guān)系式來(lái)表達(dá)，然后再運(yùn)用邏輯函數(shù)基本公式和運(yùn)算規(guī)律進(jìn)行簡(jiǎn)化，使之成為需要的最簡(jiǎn)“與”、“或”關(guān)系式，根據(jù)最簡(jiǎn)式畫出相應(yīng)的電路結(jié)構(gòu)圖，最后再作進(jìn)一步的檢查和完善，即能獲得需要的控制線路。

邏輯代數(shù)也可以用于線路簡(jiǎn)化和讀圖分析。該方法可使各控制元件的關(guān)系一目了然，不會(huì)讀錯(cuò)和遺漏。

1 邏輯代數(shù)和邏輯電路

事物的發(fā)展變化都有一定因果關(guān)系。例如，電燈的亮、滅決定于電源是否接通，如果接通了，電燈就會(huì)亮，否則就滅。電源接通與否是因，燈亮不亮是果。這種因果關(guān)系，一般稱為邏輯關(guān)系。

（1）邏輯變量

在二值邏輯中，變量不是1就是0，沒(méi)有第三種可能。這里的1和0不是表示數(shù)值的大小，而是代表兩種不同的邏輯狀態(tài)?？梢院碗妷旱母叩?、繼電器接點(diǎn)的通斷相對(duì)應(yīng)。

（2）邏輯運(yùn)算的實(shí)現(xiàn)電路

在邏輯代數(shù)中，基本邏輯運(yùn)算有“AND――與”、“OR――或”、“NOT――非”三種，常用的邏輯運(yùn)算還有“NAND――與非”、“NOR――或非”、“EXOR――異或”等。

邏輯運(yùn)算繼電器觸點(diǎn)的實(shí)現(xiàn)電路：

（3）真值表

用邏輯變量的真正取值反映邏輯關(guān)系的表格成為真值表。

用繼電器接點(diǎn)實(shí)現(xiàn)邏輯代數(shù)的基本事項(xiàng)。

①邏輯1和繼電器的常開(kāi)觸頭閉合相對(duì)應(yīng)。

②邏輯0和繼電器的常開(kāi)觸頭斷開(kāi)相對(duì)應(yīng)。

③邏輯“非”的實(shí)現(xiàn)可以使用常閉接點(diǎn)。

（4）由三種基本運(yùn)算得出的邏輯代數(shù)公理（基本運(yùn)算規(guī)則）

0+0=0 0?0=0 0+1=1 0?1=0

1+0=1 1?0=0 1+1=1 1?1=1

2 應(yīng)用實(shí)例

（1）要求：按下SB1，指示燈HL1點(diǎn)亮；按下SB2，指示燈HL1和HL2點(diǎn)亮；按下SB1和SB2后指示燈HL2點(diǎn)亮。

（2）使用器件：按鈕開(kāi)關(guān)2個(gè)，電磁式中間繼電器2個(gè)，指示燈2個(gè)。

（3）設(shè)計(jì)步驟

①列出控制元件與執(zhí)行元件的動(dòng)作狀態(tài)真值表（表4）

②寫出邏輯表達(dá)式（與或表達(dá)式）

③化簡(jiǎn)（使用公式法、卡諾圖法或電路圖法）

（a）公式法：

（b）卡諾圖法，如圖1所示：HL2=KA2

（c）電路圖法：（按下面順序進(jìn)行化簡(jiǎn)，如圖2所示）

④畫電路圖，如圖3所示。

⑤實(shí)現(xiàn)電路，驗(yàn)證電路的正確性。

結(jié)語(yǔ)

邏輯分析設(shè)計(jì)方法能夠確定實(shí)現(xiàn)一個(gè)開(kāi)關(guān)量自動(dòng)控制線路的邏輯功能所必需的、最少的中間記憶元件（中間繼電器）的數(shù)目，然后有選擇地設(shè)置中間記憶元件，以達(dá)到使邏輯電路最簡(jiǎn)單的目的。邏輯設(shè)計(jì)法比較科學(xué)，設(shè)計(jì)的線路比較簡(jiǎn)化、合理。但是，當(dāng)設(shè)計(jì)的控制線路比較復(fù)雜時(shí)，這種方法顯得十分繁瑣，工作量也大，而且容易出錯(cuò)，所以一般適用于簡(jiǎn)單的系統(tǒng)設(shè)計(jì)。但是，將一個(gè)較大的、功能較為復(fù)雜的控制系統(tǒng)分為若干個(gè)互相聯(lián)系的控制單元，用邏輯設(shè)計(jì)的方法先完成每個(gè)單元控制線路的設(shè)計(jì)，然后再用經(jīng)驗(yàn)設(shè)計(jì)法把這些單元組合起來(lái)，各取所長(zhǎng)，也是一種簡(jiǎn)捷的設(shè)計(jì)方法，可以獲得理想經(jīng)濟(jì)的方案，所用元件數(shù)量少，各元件能充分發(fā)揮作用，當(dāng)給定條件變化時(shí)，容易找出電路相應(yīng)變化的內(nèi)在規(guī)律，在設(shè)計(jì)復(fù)雜控制線路時(shí)更能顯示出它的優(yōu)點(diǎn)

線路設(shè)計(jì)法范文第5篇

關(guān)鍵詞 石油測(cè)井；高溫電子線路；設(shè)計(jì)方法

中圖分類號(hào) TM 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼 A 文章編號(hào) 1673-9671-(2012)031-0102-01

如何保障電子系統(tǒng)在高溫環(huán)境下正常的運(yùn)作，是本文研究的主要的問(wèn)題。因?yàn)?，在石油測(cè)井時(shí)，儀器通常都是在井下幾千米以上的深井中工作，這種環(huán)境通常伴有：劇烈震動(dòng)、壓力大以及溫度高等特點(diǎn)。電子線路將很難在這種環(huán)境下保持正常的運(yùn)作。

1 溫度對(duì)電路的影響

溫度對(duì)電子線路的影響最主要還是對(duì)電子元件的影響。隨著溫度的變化，使得電子元件的一些特征和性能產(chǎn)生變化，從而影響到電路。

1）溫度半導(dǎo)體元件的影響。設(shè)計(jì)高溫電路，則必須先解決元件的問(wèn)題。半導(dǎo)體是現(xiàn)代集成電路元件的主要材料，它一種熱敏材料，隨著溫度升高，它的許多參數(shù)也將會(huì)隨之變化，特別是本征承載流子的密度還與溫度成正比，從而使得PN結(jié)的反向電流增加的很明顯，進(jìn)而導(dǎo)致功率損耗增加，噪聲增大以及阻抗降低，最后，隨著溫度逐漸的升高，電子元件的內(nèi)部結(jié)構(gòu)受到破壞，致使電子元件的性能受損。有實(shí)驗(yàn)表明：隨著半導(dǎo)體結(jié)溫每10℃的增加，元件無(wú)故障時(shí)間將縮短一倍。所以，降低對(duì)半導(dǎo)體結(jié)溫的要求，是設(shè)計(jì)高溫電路的重點(diǎn)。

2）耐高溫的電子元件。所有電子元件都有其的高溫額制限度，由于元件工作自身也會(huì)產(chǎn)生溫度，所以工作時(shí)元件的溫度一般都會(huì)高于工作環(huán)境的溫度。設(shè)計(jì)時(shí)，元件工作最高的溫度不能超過(guò)其本身的溫度允許值。所以，在設(shè)計(jì)時(shí)：①元件的選擇上，應(yīng)盡量額選擇溫度最高允許值大的的元件。在選擇半導(dǎo)體元件時(shí)，應(yīng)該注意不宜選用結(jié)溫較低的鍺件，而應(yīng)該選用結(jié)溫較高的硅件；②盡可能的減少電路系統(tǒng)功率的消耗，降低元件散熱性的要求；③在設(shè)計(jì)上盡可能的增加熱導(dǎo)和減少熱阻，促使降低低功率消耗和最高允許結(jié)溫的要求。元件的熱阻是有兩個(gè)部分組成的。其分別是，件外熱阻：電子元件外殼到周圍環(huán)境的熱阻；件內(nèi)熱阻：電子芯片內(nèi)部到外殼之間的熱阻。確定件外熱阻的因素有多種。一般是由：器件引線框材料和結(jié)構(gòu)，半導(dǎo)體芯片的尺寸，壓焊絲材料，芯片粘結(jié)材料，表面積的大小和直徑以及器件外殼的材料所決定的。而件內(nèi)熱阻主要和組裝件的組裝密度、元件、結(jié)構(gòu)材料、功率分布等等有關(guān)。

2 設(shè)計(jì)高溫電路

高溫電路的設(shè)計(jì)目前有三種方法可以實(shí)現(xiàn)。其分別是：傳統(tǒng)、混合電路、HTASIC方法。

1）傳統(tǒng)設(shè)計(jì)。傳統(tǒng)的設(shè)計(jì)方法一般只是在設(shè)計(jì)和制造時(shí)將高溫特性考慮進(jìn)去的依照普通環(huán)境進(jìn)行的系統(tǒng)設(shè)計(jì)方法。這種設(shè)計(jì)方法既要使用一些熱設(shè)計(jì)去調(diào)整元件的功率，還得選用耐高溫元件，但要在150℃以上的高溫環(huán)境下正常工作還是很難實(shí)現(xiàn)的。別的高溫元件也大概如此。不過(guò)可以用降溫的方法來(lái)降低電路的溫度，促使儀器內(nèi)溫度保持長(zhǎng)時(shí)間在150℃以下，完成所需的測(cè)量。

傳統(tǒng)的設(shè)計(jì)方法，對(duì)于短期的應(yīng)用時(shí)可行的，甚至一些很復(fù)雜的電路也能用到。然而在長(zhǎng)期的高溫下應(yīng)用，可靠性不高。因?yàn)?，電路的無(wú)源與有源部分之間的互聯(lián)部分在長(zhǎng)期的應(yīng)用下很容易老化。

2）混合電路設(shè)計(jì)的方法。我們將同時(shí)在一塊基體上應(yīng)用現(xiàn)成集成芯片和薄厚膜技術(shù)的方法稱之為混合電路設(shè)計(jì)的方法。它是一種介于HTASIC和傳統(tǒng)之間的方法。相對(duì)于傳統(tǒng)技術(shù)，混合電路的功耗要低；而且，在高溫工作環(huán)境下的各種效果都要比傳統(tǒng)電路要好。

3）HTASIC設(shè)計(jì)方法。相對(duì)于傳統(tǒng)電路和混合電路，集成電路技術(shù)在高溫條件下應(yīng)用的效果肯定是最好的。在一些典型的高溫環(huán)境系的特性它都有很好的表現(xiàn)。能適應(yīng)的最高工作環(huán)境高達(dá)250℃。

應(yīng)用集成電路的好處：①隨著能夠集成在芯片上的功能的增多，處于外部的電子元件的數(shù)量也將逐漸減少；②集成電路相對(duì)分離電路其內(nèi)部元件的尺寸要小的多，所以，大大的降低了功耗，也避免了芯片內(nèi)部過(guò)熱；③由于芯片內(nèi)所有功耗元件都可以通過(guò)物理延伸或調(diào)整到避免本地過(guò)熱點(diǎn)產(chǎn)生，就使得集成元件在高溫環(huán)境下有了更高的保證。

3 低功耗的設(shè)計(jì)

高溫電路的設(shè)計(jì)，在于提高電路系統(tǒng)高溫環(huán)境下正常工作的時(shí)間。上述在采用耐高溫元件、優(yōu)化電路結(jié)構(gòu)的同時(shí)，還應(yīng)該考慮降低系統(tǒng)的功耗，減少熱量的釋放。

減低集成電路芯片功耗的設(shè)計(jì)最主要的研究?jī)?nèi)容是：如何有效的降低芯片功耗和如何通過(guò)軟件硬件的優(yōu)化在保持本來(lái)性能的前提下，使得總體功耗在一個(gè)較低值上。集成電路芯片所產(chǎn)生的功耗，最主要的是來(lái)源于電路邏輯狀態(tài)所產(chǎn)生的動(dòng)態(tài)功耗。所以，降低功耗最直接有效的方法是降低供電電壓。只是這樣經(jīng)常會(huì)增加電路輸出延遲。另外一種方法就是降低頻率，有選擇的降低頻率可以再降低功耗的同時(shí)，保證系統(tǒng)的性能不受影響。而降低負(fù)載容抗的的方法，是實(shí)際中降低功耗最有意義的方法。

所以，在電路實(shí)際中降低功率消耗，可以從硬、軟件的設(shè)計(jì)采取

措施。

1）硬件設(shè)計(jì)。①元件上，盡可能的采用功耗小，可勝任高溫工作要求的高溫低供電集成芯片；②在電路性能得到保證的前提下，進(jìn)可能的提高電源轉(zhuǎn)化效率和降低電源工作電壓；③在保證電路性能的情況下盡量的減少元件數(shù)量，簡(jiǎn)化電路；④如果儀器是智能型的，則可以充分的利用中央處理器的運(yùn)算、處理功能代替硬件電路。

2）軟件設(shè)計(jì)。①盡可能的硬件軟件化來(lái)實(shí)現(xiàn)功能。這樣有利于降低成本，降低功耗，偏于維護(hù)和升級(jí)，還能提高工作的可靠性；②電源管理功能最好使用微處理器自身所帶的；③采用可用的各種手段減少耗電；④結(jié)合實(shí)際應(yīng)用，盡量利用軟件手段減少耗能。例如：石油井下測(cè)量采樣時(shí)，可以于事先預(yù)算好最好的采樣方針，在不影響測(cè)量效果的前提下，盡量減少功耗；⑤在應(yīng)用的過(guò)程中應(yīng)該注意：要仔細(xì)檢查各元件，特別是集成電子芯片的工作狀態(tài)。考察其是否能夠正常運(yùn)作以及其各種性能是否健全。如果不能，應(yīng)當(dāng)及時(shí)給予處理。

4 小結(jié)

經(jīng)過(guò)對(duì)耐高溫電子元件的選擇、電子線路結(jié)構(gòu)的優(yōu)化和降低電路系統(tǒng)功耗的設(shè)計(jì)，基于PCB的高溫電路時(shí)可以實(shí)現(xiàn)的。實(shí)踐也證明該電子系統(tǒng)能夠在250℃以下的高溫環(huán)境下正常運(yùn)作。

參考文獻(xiàn)

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