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超级电容器（supercapacitor,ultracapacitor），又叫双电层电容器(Electrical Doule-Layer Capacitor)、电化学电容器(Electrochemcial Capacitor, EC), 黄金电容、法拉电容，通过极化电解质来储能。它是一种电化学元件，但在其储能的过程并不发生化学反应，这种储能过程是可逆的，也正因为此超级电容器可以反复充放电数十万次。超级电容器可以被视为悬浮在电解质中的两个无反应活性的多孔电极板，在极板上加电，正极板吸引电解质中的负离子，负极板吸引正离子，实际上形成两个容性存储层，被分离开的正离子在负极板附近，负离子在正极板附近。超级电容器是建立在德国物理学家亥姆霍兹提出的界面双电层理论基础上的一种全新的电容器。众所周知，插入电解质溶液中的金属电极表面与液面两侧会出现符号相反的过剩电荷，从而使相间产生电位差。那么，如果在电解液中同时插入两个电极，并在其间施加一个小于电解质溶液分解电压的电压，这时电解液中的正、负离子在电场的作用下会迅速向两极运动，并分别在两上电极的表面形成紧密的电荷层，即双电层，它所形成的双电层和传统电容器中的电介质在电场作用下产生的极化电荷相似，从而产生电容效应，紧密的双电层近似于平板电容器，但是，由于紧密的电荷层间距比普通电容器电荷层间的距离更小得多，因而具有比普通电容器更大的容量。双电层电容器与铝电解电容器相比内阻较大，因此，可在无负载电阻情况下直接充电，如果出现过电压充电的情况，双电层电容器将会开路而不致损坏器件，这一特点与铝电解电容器的过电压击穿不同。同时，双电层电容器与可充电电池相比，可进行不限流充电，且充电次数可达10 6次以上，因此双电层电容不但具有电容的特性，同时也具有电池特性，是一种介于电池和电容之间的新型特殊元器件。 应用领域：1、税控机、税控加油机、真空开关、智能表、远程抄表系统、仪器仪表、数码相机、掌上电脑、电子门锁、程控交换机、无绳电话等的时钟芯片、静态随机存贮器、数据传输系统等微小电流供电的后备电源。2、智能表（智能电表、智能水表、智能煤气表、智能热量表）作电磁阀的启动电源3、太阳能警示灯，航标灯等太阳能产品中代替充电电池。4、手摇发电手电筒等小型充电产品中代替充电电池。5、电动玩具电动机、语音IC、LED发光器等小功率电器的驱动电源。超级电容器是介于传统电容器和蓄电池之间的一种新型储能装置,它具有功率密度大、容量大、使用寿命长、免维护、经济环保等优点。超级电容器为何不同与传统电容器超级电容器在分离出的电荷中存储能量，用于存储电荷的面积越大、分离出的电荷越密集，其电容量越大。 传统电容器的面积是导体的平板面积，为了获得较大的容量，导体材料卷制得很长，有时用特殊的组织结构来增加它的表面积。传统电容器是用绝缘材料分离它的两极板，一般为塑料薄膜、纸等，这些材料通常要求尽可能的薄。超级电容器的面积是基于多孔炭材料，该材料的多孔结够允许其面积达到2000m2/g，通过一些措施可实现更大的表面积。超级电容器电荷分离开的距离是由被吸引到带电电极的电解质离子尺寸决定的。该距离（10 Å）和传统电容器薄膜材料所能实现的距离更小。 这种庞大的表面积再加上非常小的电荷分离距离使得超级电容器较传统电容器而言有惊人大的静电容量，这也是其“超级”所在。超级电容器充放电时间超级电容器可以快速充放电，峰值电流仅受其内阻限制，甚至短路也不是致命的。实际上决定于电容器单体大小，对于匹配负载，小单体可放10A，大单体可放1000A。另一放电率的限制条件是热，反复地以剧烈的速率放电将使电容器温度升高，最终导致断路。超级电容器的电阻阻碍其快速放电，超级电容器的时间常数在1-2s，完全给阻-容式电路放电大约需要5，也就是说如果短路放电大约需要5-10s（由于电极的特殊结构它们实际上得花上数个小时才能将残留的电荷完全超电容有哪些优点：在很小的体积下达到法拉级的电容量；无须特别的充电电路和控制放电电路；和电池相比过充、过放都不对其寿命构成负面影响；从环保的角度考虑，它是一种绿色能源；超级电容器可焊接，因而不存在像电池接触不牢固等问题；超电容有哪些缺点：如果使用不当会造成电解质泄漏等现象；和铝电解电容器相比，它内阻较大，因而不可以用于交流电路；超级电容器与电池的比较超级电容器不同于电池，在某些应用领域，它可能优于电池。有时将两者结合起来，将电容器的功率特性和电池的高能量存储结合起来，不失为一种更好的途径。 超级电容器在其额定电压范围内可以被充电至任意电位，且可以完全放出。而电池则受自身化学反应限制工作在较窄的电压范围，如果过放可能造成永久性破坏。超级电容器的荷电状态（SOC）与电压构成简单的函数，而电池的荷电状态则包括多样复杂的换算。超级电容器与其体积相当的传统电容器相比可以存储更多的能量，电池与其体积相当的超级电容器相比可以存储更多的能量。在一些功率决定能量存储器件尺寸的应用中，超级电容器是一种更好的途径。超级电容器可以反复传输能量脉冲而无任何不利影响，相反如果电池反复传输高功率脉冲其寿命大打折扣。超级电容器可以快速充电而电池快速充电则会受到损害。超级电容器可以反复循环数十万次，而电池寿命仅几百个循环。未来超级电容器技术的发展趋势 市场上所消费的超级电容器最大一部分是用在消费者电子产品上，主要作为后备电源；而大电容的超级电容器还有许多新的用途，最有可能的是电车、混合电车及燃料电池车辆。随着材料科学的进步，大容量电容器作为功率器件在一定场合取代蓄电池。以铅酸蓄电池为例，目前一般可充放电5000次，但超级电容器理论上的充放电次数可达数万次乃至数十万次，如果超级电容器在使用寿命上是蓄电池的4-5倍，而价格却仅为其3倍左右的话，就可以体现出更优势的性价比来。 我国在电动汽车领域落后于国外，但近几年发展迅速。北京申办2008年奥运会取得成功，在*的大力支持下，其倡导的绿色奥运必将促进电动公用汽车的大量应用；十五计划“863”电动车重大专项攻关中已将电动车用超级电容器的开发列入发展计划。电动汽车对超级电容器提出更高的要求，给超级电容器提供了研究价值和应用市场，大力开展超级电容器的研究是非常必要的。深入开展基础理论研究和实际应用研究，早日研制成功实用化的超级电容器，满足各种场合的需要，将会具有非常大的社会效益和现实意义。 超级电容器的应用范围越来越广泛，并具有显著的经济效益与社会效益。近年来，看好这一领域广阔的潜在应用前景，国内外公司开始积极涉足这一产业。目前在国外，该产品的工艺技术已趋成熟，国内此项产品的生产还处在试制和研发阶段，无法满足国内当前对此类新型电容器的迫切需要。业内专家预测，仅就中国市场而言，目前的年需求量可达2150万只(且每年都在以30%-50%的速度增长)，而整个亚太地区的总需求量则超过9000万只，市场前景非常广阔。目前，超级电容器占世界能量储存装置（包括电池、电容器）市场份额不足1，在我国所占市场份额更少，因此超级电容器存在着巨大的市场潜力。超级电容器作为一种新型储能装置，具有显著的特点和优势，可以在某些领域取代传统蓄电池，在节能环保日益成为主题的今天，它的应用越来越引起世界各国的重视。市场需求有巨大潜力 由于超级电容器具有充放电速度快、对环境无污染、循环寿命长等优点，有希望成为本世纪新型的绿色能源 目前中国市场的年需求量可达2150万只，约1.2亿瓦时，且每年都在以约50%的速度增长 21世纪，随着全球气候变暖，资源缺乏，全世界各个国家和地区都在研发新的绿色环保型能源，而超级电容器生产所用的材料普遍为绿色环保。因此，超级电容器作为本世纪重点发展的新型储能产品之一，正在为越来越多的国家和企业争相研制和生产。10年前，超级电容器每年只能卖出去很少的数量，而且价格很贵，大约1美元-2美元/法拉，现在，超级电容器已经作为标准产品大批量供应市场，价格也大大降低，平均0.01美元-0.02美元/法拉。 高端的多功能三相电能表由于数据存储量大于普通电能表，而传统的锂电池会出现没电的状况，从而导致了超级电容器在电能表上的应用。同时，随着需要存储与备份的重要数据的增加，最早采用0.1F的电容就能完成数据存储的任务，如今已需要0.22F或0.33F才能完成，一只表上甚至要用到34只超级电容器。由此可以看出，仪表行业的新发展有力促进了超级电容器产业的发展。 由于超级电容器具有充放电速度快、对环境无污染、循环寿命长等优点，有希望成为本世纪新型的绿色能源。因此，由于受需求和利润的驱使，中国厂商纷纷推出产能扩张项目，产品也更加全面，产能正节节攀升。即使如此，由于目前国内能规模生产的厂家较少，国内年供应量不到500万只，这样的生产规模远远无法满足国内市场的需求，所以国内大多数用户还是通过进口来满足需要。在市场需求迅速增长的强力推动下，国内现有的超级电容器生产企业正积极融资扩产，国际超级电容器生产大鳄也把战略投资的目光锁定中国，而相关的生产企业(如铝电解电容器生产企业)也正跃跃欲试准备介入这一新兴市场。目前在广东、深圳有数十家代理商在经销国外品牌的超级电容器，而同样规格指标要求的国外电容器的价格平均要高出国内价格的2/3左右，国内不能批量生产的型号其价格更是高得离奇。 在纽扣型超级电容器市场中，海外产品几乎占据了90%以上的份额，竞争异常激烈。中国厂商正采取替代手段，利用低价策略(约为国外产品的40%60%)、快速供货、完善销售布局、对中国终端应用市场更加熟悉、技术支持与服务优于国际品牌等各种优势来争夺市场。目前在卷绕型和大型超级电容器方面，中国产品的技术水平与国际接近，市场份额较为理想。 业内专家预测，目前中国市场的年需求量可达2150万只，约1.2亿瓦时，且每年都在以约50%的速度增长；整个亚太地区的年需求量超过9000万只，约5.4亿瓦时，增长速度约为90%；全球的年需求量约为2亿只，约12亿瓦时，增长速度约为160%。由此可知，市场前景非常广阔。美国市场研究公司Frost&Sullivan发布的一份报告预计，2002年到2009年之间，全球超级电容器产业的产量和销售收入这两项数据将分别以157%和49%的年复合增长率保持高速增长。目前，超级电容器占世界能量储存装置(包括电池、电容器)的市场份额不足1%，在我国所占市场份额约为0.5%，因此超级电容器存在着巨大的市场潜力。 新技术应用崭露头角 超级电容器在需要更高效更可靠电源的新技术领域中逐渐崭露头角 超级电容器在混合能源汽车尤其是电动客车中的作用尤为巨大 正因为超级电容器的许多显著优势，在汽车(特别是电动汽车、混合燃料汽车和特殊载重车辆)、电力、铁路、通信、国防、消费性电子产品等方面有着巨大的应用价值和市场潜力，因而被世界各国所广泛关注。 电能和燃油的紧缺使人们开始寻找更多的替代能源，作为目前替代能源应用领域的一个极佳的技术解决方案，超级电容器在需要更高效更可靠电源的新技术领域中逐渐崭露头角。 超级电容器存储的能量在电动汽车中主要可以通过三种方式来使用：1.它能够向汽车电气系统馈电，减轻车载发电机的负担；2.起纯粹的增强作用，也就是说，在换挡时，增大电动机的扭矩，提高加速度；3.启动辅助，使电动机从某个固定的状态启动加速汽车。这在某些需要反复启停的特殊操作中能够大大节省能源。 超级电容器在混合能源汽车中所起的作用是十分重要的。随着能源价格的不断上涨，以及欧洲汽车制造商承诺在1995年到2008年之间将汽车CO2的排放量减少25%，所有这些都大大促进了混合能源技术的发展。宝马、奔驰和通用汽车公司已经结成了一个全球联盟，共同研发混合能源技术。新技术中有很多应用将使用替代能源。例如太阳能、风能或者燃料电池。但是由于能量来源本身的特性，决定了这些发电的方式往往具有不均匀性，电能输出容易发生变化。随着风力和太阳光强度的变化，这些能源产生的电能输出也会发生相应的变化。这就需要使用一种缓冲器来存储能量。 在上述使用替代能源技术的汽车中，超级电容器是一种新型的关键部件。在采用燃料电池供电的汽车中，如果结合使用超级电容器，那么燃料电池就可以满足持续供电需求，而不仅仅是峰值供电。除了能够满足峰值供电的需求外，超级电容器还具有其他元件无法比拟的响应时间。将超级电容器的强大性能和燃料电池结合起来，可以得到尺寸更小、重量更轻、价格更低廉的燃料电池系统。超级电容器还可以与氢燃料电池完美结合，使正处于研发阶段的氢燃料电池能够应用于多个领域。氢燃料电池与风能或太阳能不同，只要有氢燃料，它就能够持续输出稳定的电能。然而，在某些应用场合，对能量的需求随着时间的变化有很大不同。汽车就是一个直接的例子，因为它们在加速过程中需要的能量比匀速行驶时要高得多。如果没有能量存储器，氢燃料电池就要做得很大，以满足最高的峰值能量需求，其成本就会大得无法忍受。通过将过剩的能量存储在能量存储器中，就可以在短时间内通过存储器提供所需的峰值能量。 超级电容器在电动客车中的作用尤为巨大。鉴于无轨电车架空线的“视觉污染”以及“机动性差”、“规划困难”三大难题，致使无轨电车在我国日益遭遇冷落，一些城市相继实施“电改汽工程”，缩减电车规模，有的则干脆将线网拆除。但由于石油紧张和汽车尾气排放带来的能源危机和环境污染问题日益凸现，使用汽车也非理想选择，致使城市公共交通的发展陷入了两难的尴尬境地。 而超级电容公交电车的出现，有效解决了这一难题。超级电容器已成为改善传统电车缺陷，发挥其零排放、节能、低成本、低噪音等优点的一种先进的储能装置。超级电容公交电车是以超级电容器为动力电源的新型节能电车，车辆保持了无轨电车的优点，没有任何排放，同时无轨无线，完全满足了现代化绿色环保公交的需要。 新能源汽车是全球汽车行业重点关注的领域，超级电容是其要害部件。尽管超级电容诞生的时间不长，国际上对这项新技术的研究还处于探索阶段，关键性能指标还有待进一步提升。然而，我国却在超级电容公交电车的应用方面领先一步。 2006年8月28日，上海11路超级电容公交电车，即“上海科技登山行动计划超级电容公交电车示范线”投入运营，在实际应用领域走在了世界前列。该车采用上海奥威科技公司开发的具有完全自主知识产权的超级电容器。因此，国产超级电容器受到了国内外同行的广泛关注。 运营中的超级电容客车，整体布局与申沃柴油客车基本相同。驾驶操作区的仪表台也与普通客车没什么差别，只是仪表台正中的一块液晶显示屏，显示出此车的与众不同。该车单车实际耗电每公里0.88千瓦时，比普通无轨电车节能60%，比设计标准节能20%。每百公里收益比普通电车提高70%，经济效益大大高于燃油客车。这种零排放且没有像铅酸蓄电池那样对环境造成二次污染的新能源客车，前景十分看好。 尽管目前超级电容客车价格比普通公交车高一些，但随着应用范围的逐步扩大，工艺技术的不断改进，生产成本的日益减少，进入大规模产业化生产阶段后，价格还可以大幅度下降。再者，还可以对该车的重量、体积、底盘结构以及各关键部件的匹配进行系统优化，从而进一步降低单车成本。由此可以预言，为期不久，质优价廉的新能源客车一定能够迅速普及。而且，随着技术的不断改进和日趋成熟，绿色环保的新能源轿车和新能源货车也会大批涌现，多种类大批量的电动车辆必将在中国大地及世界各地承载希望驶向未来，超级电容器也必将具有更加广阔远大的市场前景。 超级电容器拥有多方面优势 超级电容具有电阻很小、寿命超长、安全可靠储能巨大、充电快速的特点 EEStor开发的超级电容器，存储能量的能力大大提高 超级电容器又称超大容量电容器、金电容、黄金电容、储能电容、法拉电容、电化学电容器或双电层电容器(英文名称为EDLC，即ElectricDoubleLayerCapacitors)，是靠极化电解液来储存电能的新型电化学装置。它具有电阻很小、寿命超长、安全可靠、储能巨大、充电快速的特点。它是近十几年随着材料科学的突破而出现的新型功率型储能元件，其批量生产不过几年时间。世界著名科技期刊美国探索杂志2007年1月号，将超级电容器列为2006年世界七大技术发现之一，认为超级电容器是能量储存领域的一项革命性发展，并将在某些领域取代传统蓄电池。 超级电容之所以有巨大的电容量，是由于电容是以将电荷分割开来的方式储存能量的。储存电荷的面积越大，电荷被隔离的距离越小，电容量越大。超级电容是从多孔碳基电极材料得到其储存电荷面积的，这种材料的多孔结构使它每克重量的表面积可达2000平方米。而超级电容中电荷分隔的距离是由电解质中的离子大小决定的，其值小于10埃。巨大的表面积加上电荷之间非常小的距离，使得超级电容有很大的电容量。一个超级电容单位的电容值，可以从一法拉至几千法拉。 超级电容作为一种新型储能装置，具有超级储电能力。在储能机理上，它是高度可逆的，寿命很长，可以千万次反复地冲、放电，而且具有很大的电流，此外具有很宽的电压范围和工作温度范围。它兼具传统电容器的大电流快速充放电特性与电池的储能特性，填补了普通电容器与电池之间比能量与比功率的空白，其放电比功率较蓄电池高近十倍，弥补了铝电解电容和可充电电池之间的技术缺口，同时又克服了两者的缺陷，既具有电池的能量贮存特性，又具有电容器的功率特性，它比传统电解电容器的能量密度高上千倍，可达1000W/kg数量级，而漏电流小数千倍。它具有高至数千法拉甚至上万法拉的超大电容量，储电能量大、时间长；能够瞬间释放数百至数千安培电流，大电流放电甚至短路也不会对其有任何影响；可充放电10万次以上而不需要任何维护和保养，寿命长达十年以上。它可用于以极大电流瞬间放电的工作状态，而不易产生发热着火等现象；充电时间很短，可在几秒之内完成，是一种理想的大功率二次电源。它可在极低温等极端恶劣的环境中使用，并且无环境污染，具有安全可靠、适用范围宽、绿色环保、易维护等特点，是改善和解决电能动力应用的突破性元器件。超级电容器的工艺及结构 超级电容器在结构上与电解电容器非常相似，它们的主要区别在于电极材料。早期的超级电容器的电极采用碳，碳电极材料的表面积很大，电容的大小取决于表面积和电极的距离，这种碳电极的大表面积再加上很小的电极距离，使超级电容器的容值可以非常大，大多数超级电容器可以做到法拉级，一般情况下容值范围可达1-5000F。 超级电容器通常包含双电极、电解质、集流体、隔离物四个部件。超级电容器是利用活性炭多孔电极和电解质组成的双电层结构获得超大的电容量的。在超级电容器中，采用活性炭材料制作成多孔电极，同时在相对的两个多孔炭电极之间充填电解质溶液，当在两端施加电压时，相对的多孔电极上分别聚集正负电子，而电解质溶液中的正负离子将由于电场作用分别聚集到与正负极板相对的界面上，从而形成双集电层。超级电容器的工艺流程为：配料混浆制电极裁片组装注液活化检测包装。 （作者：国际电气电子工程师学会高级会员 于凌宇）超级电容器是一种电容量可达数千法拉的极大容量电容器。以美国库柏Cooper公司的超级电容为例，根据电容器的原理，电容量取决于电极间距离和电极表面积，为了得到如此大的电容量，要尽可能缩小超级电容器电极间距离、增加电极表面积，为此，采用双电层原理和活性炭多孔化电极。 超级电容器双电层介质在电容器的二个电极上施加电压时，在靠近电极的电介质界面上产生与电极所携带的电荷极性相反的电荷并被束缚在介质界面上，形成事实上的电容器的二个电极。很明显，二个电极的距离非常小，只有几nm同时活性炭多孔化电极可以获得极大的电极表面积，可以达到200 m2/g。因而这种结构的超级电容器具有极大的电容量并可以存储很大的静电能量。就储能而言，超级电容器的这一特性介于传统电容器与电池之间。当二个电极板间电势低于电解液的氧化还原电极电位时，电解液界面上的电荷不会脱离电解液，超级电容器处在正常工作状态(通常在3 V以下)，如果电容器二端电压超过电解液的氧化还原电极电位，那么，电解液将分解，处于非正常状态。随着超级电容器的放电，正、负极板上的电荷被外电路泄放，电解液界面上的电荷响应减少。由此可以看出超级电容器的充放电过程始终是物理过程，没有化学反应，因此性能是稳定的，与利用化学反应的蓄电池不同。小波分析 (Wavelet)小波分析是当前数学中一个迅速发展的新领域，它同时具有理论深刻和应用十分广泛的双重意义。小波变换的概念是由法国从事石油信号处理的工程师J.Morlet在1974年首先提出的，通过物理的直观和信号处理的实际需要经验的建立了反演公式，当时未能得到数学家的认可。正如1807年法国的热学工程师J.B.J.Fourier提出任一函数都能展开成三角函数的无穷级数的创新概念未能得到著名数学家J.L.Lagrange，P.S.Laplace以及A.M.Legendre的认可一样。幸运的是，早在七十年代，A.Calderon表示定理的发现、Hardy空间的原子分解和无条件基的深入研究为小波变换的诞生做了理论上的准备，而且J.O.Stromberg还构造了历史上非常类似于现在的小波基；1986年著名数学家Y.Meyer偶然构造出一个真正的小波基，并与S.Mallat合作建立了构造小波基的同意方法枣多尺度分析之后，小波分析才开始蓬勃发展起来，其中比利时女数学家I.Daubechies撰写的小波十讲（Ten Lectures on Wavelets）对小波的普及起了重要的推动作用。它与Fourier变换、窗口Fourier变换（Gabor变换）相比，这是一个时间和频率的局域变换，因而能有效的从信号中提取信息，通过伸缩和平移等运算功能对函数或信号进行多尺度细化分析（Multiscale Analysis），解决了Fourier变换不能解决的许多困难问题，从而小波变化被誉为“数学显微镜”，它是调和分析发展史上里程碑式的进展。小波(Wavelet)这一术语，顾名思义，“小波”就是小的波形。所谓“小”是指它具有衰减性；而称之为“波”则是指它的波动性，其振幅正负相间的震荡形式。与Fourier变换相比，小波变换是时间(空间)频率的局部化分析，它通过伸缩平移运算对信号(函数)逐步进行多尺度细化，最终达到高频处时间细分，低频处频率细分，能自动适应时频信号分析的要求，从而可聚焦到信号的任意细节，解决了Fourier变换的困难问题，成为继Fourier变换以来在科学方法上的重大突破。有人把小波变换称为“数学显微镜”。 小波分析的应用是与小波分析的理论研究紧密地结合在一起地。现在，它已经在科技信息产业领域取得了令人瞩目的成就。 电子信息技术是六大高新技术中重要的一个领域，它的重要方面是图像和信号处理。现今，信号处理已经成为当代科学技术工作的重要部分，信号处理的目的就是：准确的分析、诊断、编码压缩和量化、快速传递或存储、精确地重构（或恢复）。从数学地角度来看，信号与图像处理可以统一看作是信号处理（图像可以看作是二维信号），在小波分析地许多分析的许多应用中，都可以归结为信号处理问题。现在，对于其性质随实践是稳定不变的信号，处理的理想工具仍然是傅立叶分析。但是在实际应用中的绝大多数信号是非稳定的，而特别适用于非稳定信号的工具就是小波分析。 小波分析是当前应用数学和工程学科中一个迅速发展的新领域，经过近10年的探索研究，重要的数学形式化体系已经建立，理论基础更加扎实。与Fourier变换相比，小波变换是空间(时间)和频率的局部变换，因而能有效地从信号中提取信息。通过伸缩和平移等运算功能可对函数或信号进行多尺度的细化分析，解决了Fourier变换不能解决的许多困难问题。小波变换联系了应用数学、物理学、计算机科学、信号与信息处理、图像处理、地震勘探等多个学科。数学家认为，小波分析是一个新的数学分支，它是泛函分析、Fourier分析、样调分析、数值分析的完美结晶；信号和信息处理专家认为，小波分析是时间尺度分析和多分辨分析的一种新技术，它在信号分析、语音合成、图像识别、计算机视觉、数据压缩、地震勘探、大气与海洋波分析等方面的研究都取得了有科学意义和应用价值的成果。 事实上小波分析的应用领域十分广泛，它包括：数学领域的许多学科；信号分析、图像处理；量子力学、理论物理；军事电子对抗与武器的智能化；计算机分类与识别；音乐与语言的人工合成；医学成像与诊断；地震勘探数据处理；大型机械的故障诊断等方面；例如，在数学方面，它已用于数值分析、构造快速数值方法、曲线曲面构造、微分方程求解、控制论等。在信号分析方面的滤波、去噪声、压缩、传递等。在图像处理方面的图像压缩、分类、识别与诊断，去污等。在医学成像方面的减少B超、CT、核磁共振成像的时间，提高分辨率等。 (1)小波分析用于信号与图像压缩是小波分析应用的一个重要方面。它的特点是压缩比高，压缩速度快，压缩后能保持信号与图像的特征不变，且在传递中可以抗干扰。基于小波分析的压缩方法很多，比较成功的有小波包最好基方法，小波域纹理模型方法，小波变换零树压缩，小波变换向量压缩等。 (2)小波在信号分析中的应用也十分广泛。它可以用于边界的处理与滤波、时频分析、信噪分离与提取弱信号、求分形指数、信号的识别与诊断以及多尺度边缘检测等。 (3)在工程技术等方面的应用。包括计算机视觉、计算机图形学、曲线设计、湍流、远程宇宙的研究与生物医学方面。1.1.1 概述近年来小波分析理论受到众多学科的共同关注。小波变换是传统傅里叶变换的继承和发展。由于小波的多分辨率分析具有良好的空间域和频率域局部化特性，对高频采用逐渐精细的时域或空域步长,可以聚焦到分析对像的任意细节，因此特别适合于图像信号这一类非平稳信源的处理，已成为一种信号/图像处理的新手段。目前，小波分析已被成功地应用于信号处理、图像处理、语音与图像编码、语音识别与合成、多尺度边缘提取和重建、分形及数字电视等科学领域。小波分析用于图像压缩是其应用的一个重要方面，它的特点是压缩比高，压缩速度快，压缩后能保持信号与图像的特征不变，且在传递中可以抗干扰。基于小波变换的图像增强和融合技术在目前图像处理领域研究中尚处于探索性阶段。由于其技术包含了小波的分解与合成运算，其数据量大，运算时间较长，因此在许多实际应用中，特别是实时系统中没有得到认可和推广，但这并不说明小波分析不适用于图像增强和融合。由于小波分析本身无可替代的优越性，其处理结果常常比某些传统的处理方法更令人满意。随着算法的不断改进以及高速芯片的研制成功，其速度问题将会得到解决。所以用小波分析图像进行，将会得到人们的重视和应用1。1.1.2 小波分析的历史与现状小波分析的应用是与小波分析的理论研究紧密地结合在一起地。现在，它已经在科技信息产业领域取得了令人瞩目的成就。 电子信息技术是六大高新技术中重要的一个领域，它的重要方面是图像和信号处理。现今，信号处理已经成为当代科学技术工作的重要部分，信号处理的目的就是：准确的分析、诊断、编码压缩和量化、快速传递或存储、精确地重构（或恢复）。从数学的角度来看，信号与图像处理可以统一看作是信号处理（图像可以看作是二维信号），在小波分析地许多分析的许多应用中，都可以归结为信号处理问题。现在，对于其性质随实践是稳定不变的信号，处理的理想工具仍然是傅立叶分析。但是在实际应用中的绝大多数信号是非稳定的，而特别适用于非稳定信号的工具就是小波分析2。1.1.3 小波分析在图像中的应用领域总的来说，小波分析在图像中有以下几个方面：一是生物医学中的应用；二是遥感航天中的应用；三是工业方面的应用；四是军事、公安领域中的应用；五是在其它方面的应用。1.2 研究目的本课题研究的主要目的就是要将M格式的图像利用二维小波的分析方法将其进行压缩、融合和增强，在图形结口方式中进行小波变换，首先从小波变换的理论出发，对现有的技术作一些客观的总结和分析，对其在图像处理的应用上进行研究和实现，力图反映出小波分析在图像处理方面有着其独特的优点，为更多的想志立于MATLAB图像处理方面的广大学习者、工作者作一个推广。1.3 研究意义研究本课题是很必要而和意义的。由于小波的多分辨率分析具有良好的空间域和频率域局部化特性,对高频采用逐渐精细的时域或空域步长,可以聚焦到分析对像的任意细节，因此特别适合于图像信号这一类非平稳信源的处理，已成为一种信号/图像处理的新手段。目前，小波分析已被成功地应用于信号处理、图像处理、语音与图像编码、语音识别与合成、多尺度边缘提取和重建、分形及数字电视等科学领域。举个例子来说，在医学图像中,对简单的图像如X射线照片、荧光造影图片等采用二维小波变换不仅可以消除传统压缩方法产生的“块效应现象,而且可提高压缩比。有实验证明，该技术可以将压缩比提高20%47%左右，得到适合的医学上所需的图像压缩方案3。总之，小波图像分析有着深远意义的，能够推动各个学科的发展步伐，也有利于社会的进步。4-4 小波变换在图像目标识别中的应用小波变换是近几年来取得很大发展的一门新型学科，它突破了传统的信号分析手段-傅里叶变换的限制，实现了对信号不同区域、不同分辨率的分析。它的这种特性使得它可广泛应用于信号处理、地震勘探、流体力学、图像分析等领域。 对于二维数字图像而言，小波变换的以下优点显得它较其它变换更加适合于图像目标的识别。首先，它具有多分辨率的特性。这是指利用小波变换可对原始图像进行不同尺度的分解，从而获得目标图像不同层次的轮廓信息和细节信息。且对一个尺度的轮廓进行更小尺度的分解，就可呈现出更小尺度的轮廓信息和细节信息。其次，它具有运算速度快的特点。而且，小波变换对原始图像的分解呈Mallat塔式分解，该分解方程及其滤波器系数对任意两相邻尺度应保持恒定。同时，小波变换具有集中信号能量的能力，这使得小波变换后图像的信息仅仅集中在少数几个变换系数上。这些特点有助于降低小波变换的时间复杂度和空间复杂度。第三，小波变换后代表图像顶点等特征点的模极大值的范数，不随图像的旋转、平移和伸缩的变化而改变，但模极大值的相位携带有目标图像的方向信息，这些信息可以用来进行图像的旋转配准，这个特点开拓了图像目标识别的范围。第四，小波分解后，数据量并没有增加，有利于计算机的实时处理。输入图像为矩阵NN 时，通过小波变换增加图像分解的层次并没有增加数据量；另外，信号在小波变换域中主要集中在少数系数上，若再考虑到通过模极大值精确近似原始信号的可能，还可进一步减小数据量。第五，利用图像信号突变点和噪声对小波系数敏感性的不同，也可进行图像的消噪处理，从而可以进一步提高图像目标识别的准确率。实际的输入图像由于受到各种非理想因素的干扰，可能会带有白噪声，而白噪声的李氏指数a0，其小波变换后的模极大值随着尺度的增加而增加。依据二者不同的特点并采取相应的阈值处理方法便可降低噪声对图像的干扰。 利用小波变换进行图像目标识别的具体算法步骤为：(1) 选取小波函数，确定小波变换的平移范围及变换尺度的数目及范围。(2) 用小波基函数对目标论域中的参考图像进行小波变换。在此基础上进一步提取不同尺度下图像的特征信息。(3) 采用与步骤（2）相同的方法对输入图像进行处理，得出相应小波变换的图像特征信息。(4) 获取输入图像的旋转校正角，并对输入图像进行相应的旋转。(5) 定义输入图像相对参考图像的隶属函数，并分别设置比较轮廓（和比较不同细节）时的阈值。(6) 若有必要，进一步比较输入图像与候选目标在水平、垂直、对角不同方向的细节分量。(7) 确定图像轮廓和图像细节在最终识别结果中的加权因子。8)计算识辨结果，根据最大值原理确定最后识别结果。 由前面的讨论可知，小波变换应用在图像目标识别中具有许多优点，但同时也应看到这种方法的复杂性一面，如小波的选取、旋转校正角、分解尺度和尺度层次的确定及隶属函数的建立等在实际中都含有不小的工作量，如何优化这些工作应是一个逐步完善的过程。三聚氰（qng）胺（n）（英文名Melamine），是一种三嗪类含氮杂环有机化合物，重要的氮杂环有机化工原料。简称三胺，又叫2 ,4 ,6- 三氨基-1,3,5-三嗪、1,3,5-三嗪-2,4,6-三胺、2,4,6-三氨基脲、蜜胺、三聚氰酰胺、氰脲三酰胺。二、物理化学特性三聚氰胺性状为纯白色单斜棱晶体，无味，密度1.573gcm3 (16)。常压熔点354（分解）；快速加热升华，升华温度300。溶于热水，水溶性 3 G/L (20 ºC)，微溶于冷水，极微溶于热乙醇，不溶于醚、苯和四氯化碳，可溶于甲醇、甲醛、乙酸、热乙二醇、甘油、吡啶等。低毒。在一般情况下较稳定，但在高温下可能会分解放出氰化物，分解时同时放出不支持燃烧的氮气，因此可作阻燃剂。 呈弱碱性（pKb=8），与盐酸、硫酸、硝酸、乙酸、草酸等都能形成三聚氰胺盐。在中性或微碱性情况下，与甲醛缩合而成各种羟甲基三聚氰胺，但在微酸性中（pH值5.56.5）与羟甲基的衍生物进行缩聚反应而生成树脂产物。遇强酸或强碱水溶液水解，胺基逐步被羟基取代，先生成三聚氰酸二酰胺，进一步水解生成三聚氰酸一酰胺，最后生成三聚氰酸。 主要用途三聚氰胺是一种用途广泛的基本有机化工中间产品，最主要的用途是作为生产三聚氰胺甲醛树脂（MF）的原料。三聚氰胺还可以作阻燃剂、减水剂、甲醛清洁剂等。该树脂硬度比脲醛树脂高，不易燃，耐水、耐热、耐老化、耐电弧、耐化学腐蚀、有良好的绝缘性能、光泽度和机械强度，广泛运用于木材、塑料、涂料、造纸、纺织、皮革、电气、医药等行业。其主要用途有以下几方面：（1）装饰面板：可制成防火、抗震、耐热的层压板，色泽鲜艳、坚固耐热的装饰板，作飞机、船舶和家具的贴面板及防火、抗震、耐热的房屋装饰材料。（2）涂料：用丁醇、甲醇醚化后，作为高级热固性涂料、固体粉末涂料的胶联剂、可制作金属涂料和车辆、电器用高档氨基树脂装饰漆。（3）模塑粉：经混炼、造粒等工序可制成蜜胺塑料，无毒、抗污，潮湿时仍能保持良好的电气性能，可制成洁白、耐摔打的日用器皿、卫生洁具和仿瓷餐具，电器设备等高级绝缘材料。（4）纸张：用乙醚醚化后可用作纸张处理剂，生产抗皱、抗缩、不腐烂的钞票和军用地图等高级纸。（5）三聚氰胺甲醛树酯与其他原料混配，还可以生产出织物整理剂、皮革鞣润剂、上光剂和抗水剂、橡胶粘合剂、助燃剂、高效水泥减水剂、钢材淡化剂等。 三、毒性危害及诊治目前三聚氰胺被认为毒性轻微，大鼠口服的半数致死量大于3克/公斤体重。据1945年的一个实验报道：将大剂量的三聚氰胺饲喂给大鼠、兔和狗后没有观察到明显的中毒现象。动物长期摄入三聚氰胺会造成生殖、泌尿系统的损害，膀胱、肾部结石，并可进一步诱发膀胱癌。1994年国际化学品安全规划署和欧洲联盟委员会合编的国际化学品安全手册第三卷和国际化学品安全卡片也只说明：长期或反复大量摄入三聚氰胺可能对肾与膀胱产生影响，导致产生结石。然而，2007 年美国宠物食品污染事件的初步调查结果认为：掺杂了6.6%三聚氰胺的小麦蛋白粉是宠物食品导致中毒的原因，为上述毒性轻微的结论画上了问号。但为安全计，一般采用三聚氰胺制造的食具都会标明“不可放进微波炉使用”。国家卫生部于2008年9月12日发布了“与食用受污染三鹿牌婴幼儿配方奶粉相关的婴幼儿泌尿系统结石诊疗方案”，有关方面可以参照。方案中指出结石绝大部分累及双侧集合系统及双侧输尿管，这与成人泌尿系统结石临床表现有所不同，多发性结石影响肾功能的概率更高。由于患儿多不具备症状主诉能力，家长需要加强对相关儿童的观察，依靠腹部B超和（或）CT检查，可以帮助早期确定诊断。在治疗方面，目前没有针对三聚氰胺毒性作用的特效解毒剂，临床上主要依靠对症支持治疗，必要时可以考虑外科手术干预，解除患儿肾功能长期损害的风险。早期诊断、早期治疗，是使患儿早日康复的关键。 美国食品药品管理局(FDA)食品安全高官史蒂芬桑德洛夫表示，研究发现，在食品中只有同时含有三聚氰胺和三聚氰酸这两种化学成分时才对婴儿健康构成威胁。这看来虽然三聚氰胺和三聚氰酸共同作用下才会导致肾结石，但是三聚氰胺在胃的强酸性环境中会有部分水解成为三聚氰酸，因此只要含有了三聚氰胺就相当于含有了三聚氰酸，其危害的本身仍源于三聚氰胺。 四、人体对三聚氰胺耐受标准三聚氰胺是一种低毒的化工原料。动物实验结果表明，其在动物体内代谢很快且不会存留，主要影响泌尿系统。三聚氰胺量剂和临床疾病之间存在明显的量效关系。三聚氰胺在婴儿 体内最大耐受量为每公斤奶粉15毫克。专家对受污染婴幼儿配方奶粉进行的风险评估显示，以体重7公斤的婴儿为例，假设每日摄入奶粉150克，其安全预值即最大耐受量为15毫克/公斤奶粉。根据美国食物及药物管理局的标准，三聚氰胺每日可容忍摄入量为每日0.63毫克/公斤体重。（对人体有害不应在食品中出现） 五、假蛋白原理由于食品和饲料工业蛋白质含量测试方法的缺陷，三聚氰胺也常被不法商人用作食品添加剂，以提升食品检测中的蛋白质含量指标，因此三聚氰胺也被人称为“蛋白精”。蛋白质主要由氨基酸组成。蛋白质平均含氮量为16左右，而三聚氰胺的含氮量为66左右。通用的蛋白质测试方法“凯氏定氮法”是通过测出含氮量来估算蛋白质含量，因此，添加三聚氰胺会使得食品的蛋白质测试含量偏高，从而使劣质食品通过食品检验机构的测试。有人估算在植物蛋白粉和饲料中使测试蛋白质含量增加一个百分点，用三聚氰胺的花费只有真实蛋白原料的1/5。三聚氰胺作为一种白色结晶粉末，没有什么气味和味道，所以掺杂后不易被发现。奶粉事件：各个品牌奶粉中蛋白质含量为15-20%（晚上在超市看到包装上还有标示为10-20%的），蛋白质中含氮量平均为16%。以某合格牛奶蛋白质含量为2.8%计算，含氮量为0.44%，某合格奶粉蛋白质含量为18%计算，含氮量为2.88%。而三聚氰胺含氮量为66.6%，是牛奶的151倍，是奶粉的23倍。每100g牛奶中添加0.1克三聚氰胺，理论上就能提高0.625%蛋白质。微溶系指溶质1g(ml)能在溶剂100不到1000ml中溶解，三聚氰胺在水中微溶，在牛奶这种水包油型的乳液中溶解度未找到实验数据，应该比水的溶解度要好一些，待验证。检测方案：在现有奶粉检测的国家标准中，主要进行蛋白质、脂肪、细菌等检测。三聚氰胺属于化工原料，是不允许添加到