电工电子技术应用与发展-论文格式

1、湖北理工学院电工电子技术应用与发展课程论文课程名称： 电工电子技术应用与发展 论文名称： 电工电子技术现状与发展 专业名称：计算机科学与技术 班 级： （2）班 学号： 201140410239 姓 名： 董文来 指导教师： 黄松柏 成绩评定表姓 名董文来学 号201140410239专业班级计算机科学与技术（2）班论文题目： 电工电子技术现状与发展成绩评定依据：考勤情况（30）：报告情况（70）：最终评定成绩 指导教师签字： 年 月 日湖北理工学院课程（论文）任务书课程（论文）题目： 电工电子技术现状与发展 学生姓名： 董文来 学号： 201140410239 指导教师： 黄松柏 1课程论文

2、的主要内容电工电子技术应用与发展是非工科专业的一门公共选修课。其主要任务是：使学生通过本课程的学习，了解电工电子技术的基本知识，了解电工电子技术应用和我国电工电子事业发展的概况。通过查阅资料，书写电工技术基础理论、电气设备的使用、电子电路的应用、电工电子新技术等方面的现状与发展。2课程论文的要求（1）论文全文采用打印稿。正文字体采用宋体小四。（2）有电工电子的现状与发展内容介绍。（3）论文思路清晰，语言流畅。（4）论文字数不少于5000字。3进度安排（论文）各阶段起 止 日 期1查阅与论文题目相关的资料2012.4.92012.4.102电工技术的现状与发展2012.4.112012.4.13

3、3电子技术的现状与发展2012.4.132012.4.154整理论文全文2012.4.165打印上交论文2012.4.164、考核办法与成绩评定根据考勤、报告确定成绩。评定项目基本内涵分值考勤考勤30分小论文完成论文任务、规范性等情况70分 5、参考文献1 贾文超. 电 气 工 程 导 论（第一版） . 西安电子科技大学出版社.2007. 2 黄载禄. 电子信息技术导论（第一版） . 北京邮电大学出版社.2009. 正文电工电子技术现状与发展1电工电子技术基本理论(1)电工技术基础理论：第一节 电路一、电路:用导线、电器、开关、电源等组成的电流电路。1、电源:提供电能的装置。如:干电池、蓄电池

4、、发电机等。2、负载:用电装置(把电能转化为其它形式能)。3、开关:控制电路通断。4、导线:传输电能。5、电路图:用规定的元件符号表示电路连接情况的图。二、电路状态通路:处处连通的电路。开路:某处断开。短路:电源未经过用电器,直接构成回路(严禁)。上述状态一般可用万用表测量判断。第二节 基本物理量1、电流概念:电荷定向运动形成电流。计算:I= q / t I-A q-c t-s单位及换算:A、mA、uA;1A=103mA、1mA=103uA电流方向:规定正电荷运动方向。2、电压 作用:使电荷定向移动形成电流。单位：伏特（V）3、电能W=uq W=UIt单位:度(千瓦时)、焦1kwh=3.6&#

5、215;106J4、电功率电流1秒钟内所做的功。P=w/ t =UI单位:瓦、千瓦、毫瓦1kw=103w,1w=103mw5、欧姆定律I=U/R(部分电路)式中I-安、U-伏、R-欧 有I必定有U（超导物质除外） 有U 不一定有I第三节 直流电路一、串联电路I=I1=I2=InU=U1+U2+UnR=R1+R2+Rn在串联电路中,电压与电阻成正比。二、并联电路U=U1=U2=UnI=I1+I2+In1/R=1/R1+1/R2+1/Rn三、混联电路电路既不是单纯的串联也不是单纯的并联。这种电路应先化简后再进行运算。第四节 交流电路一、交流电大小与方向均随时间变化的电流(电压)叫交流电。二、交流电

6、有三相交流电、单相交流电之分1、三相交流电：如高压 电线路、三相电动机用电。2、单相交流电：如家庭用电(市电)、220V(电压)、50HZ(频率)。三、三相电的输送1、高压输电线路发电厂升压T变电站T10KV配电T（6KV）（1）升压成高压传送的目的：降低损耗节省成本方便架线等（2）常见高压有10万V、几十万V。如油罗口电站（35千伏、6.3千伏。2、低压配电线路（1）供电方式：三相三线制、三相四线制。（2）三相三线制：由三个绕组（线圈）首端引出三根相线的供电方法。特点：只供一种电压380V。应用：三相对称性负载如电动机（3）三相四线制：由三个绕组首端分别引出三根线，由三个尾端连接在一起引出一

7、根的接法。如下图UNVW380V 220V 220V特点：能供二种电压：220V、380V。（4）相关概念：相线：首端引出的导线称为相线（火线）；中性线：尾端引出的导线称为相线（零线）；相电压：火线与零线之间的电压220V；线电压：火线与火线之间的电压380V。注：N线在中间（如错接造成烧电器）。(2)电子技术基础理论：第一节 常用元器件的识别一、电阻电阻在电路中用“R”加数字表示，如：R15表示编号为15的电阻。电阻在电路中的主要作用为分流、限流、分压、偏置、滤波（与电容器组合使用）和阻抗匹配等。1、参数识别：电阻的单位为欧姆（），倍率单位有：千欧（K），兆欧（M）等。换算方法是：1兆欧=1

8、000千欧=1000000欧电阻的参数标注方法有3种，即直标法、色标法和数标法。a、数标法主要用于贴片等小体积的电路，如：472 表示 47×102（即4.7K）； 104则表示100Kb、色环标注法使用最多，现举例如下：四色环电阻 五色环电阻（精密电阻） 二、电容1、电容在电路中一般用“C”加数字表示（如C25表示编号为25的电容）。电容是由两片金属膜紧靠，中间用绝缘材料隔开而组成的元件。电容的特性主要是隔直流通交流。电容容量的大小就是表示能贮存电能的大小，电容对交流信号的阻碍作用称为容抗，它与交流信号的频率和电容量有关。容抗XC=1/2f c (f表示交流信号的频率，C表示电容容

9、量)电话机中常用电容的种类有电解电容、瓷片电容、贴片电容、独石电容、钽电容和涤纶电容等。2、识别方法：电容的识别方法与电阻的识别方法基本相同，分直标法、色标法和数标法3种。电容的基本单位用法拉（F）表示，其它单位还有：毫法（mF）、微法（uF）、纳法（nF）、皮法（pF）。其中：1法拉=103毫法=106微法=109纳法=1012皮法容量大的电容其容量值在电容上直接标明，如10 uF/16V容量小的电容其容量值在电容上用字母表示或数字表示字母表示法：1m=1000 uF 1P2=1.2PF 1n=1000PF 数字表示法：一般用三位数字表示容量大小，前两位表示有效数字，第三位数字是倍率。如：1

10、02表示10×102PF=1000PF 224表示22×104PF=0.22 uF三、晶体二极管晶体二极管在电路中常用“D”加数字表示，如： D5表示编号为5的二极管。 1、作用：二极管的主要特性是单向导电性，也就是在正向电压的作用下，导通电阻很小；而在反向电压作用下导通电阻极大或无穷大。正因为二极管具有上述特性，无绳电话机中常把它用在整流、隔离、稳压、极性保护、编码控制、调频调制和静噪等电路中。电话机里使用的晶体二极管按作用可分为：整流二极管（如1N4004）、隔离二极管（如1N4148）、肖特基二极管（如BAT85）、发光二极管、稳压二极管等。2、识别方法：二极管的识别

11、很简单，小功率二极管的N极（负极），在二极管外表大多采用一种色圈标出来，有些二极管也用二极管专用符号来表示P极（正极）或N极（负极），也有采用符号标志为“P”、“N”来确定二极管极性的。发光二极管的正负极可从引脚长短来识别，长脚为正，短脚为负。3、测试注意事项：用数字式万用表去测二极管时，红表笔接二极管的正极，黑表笔接二极管的负极，此时测得的阻值才是二极管的正向导通阻值，这与指针式万用表的表笔接法刚好相反。四、稳压二极管稳压二极管在电路中常用“ZD”加数字表示，如：ZD5表示编号为5的稳压管。1、稳压二极管的稳压原理：稳压二极管的特点就是击穿后，其两端的电压基本保持不变。这样，当把稳压管接入电

12、路以后，若由于电源电压发生波动，或其它原因造成电路中各点电压变动时，负载两端的电压将基本保持不变。2、故障特点：稳压二极管的故障主要表现在开路、短路和稳压值不稳定。在这3种故障中，前一种故障表现出电源电压升高；后2种故障表现为电源电压变低到零伏或输出不稳定。五、电感电感在电路中常用“L”加数字表示，如：L6表示编号为6的电感。电感线圈是将绝缘的导线在绝缘的骨架上绕一定的圈数制成。直流可通过线圈，直流电阻就是导线本身的电阻，压降很小；当交流信号通过线圈时，线圈两端将会产生自感电动势，自感电动势的方向与外加电压的方向相反，阻碍交流的通过，所以电感的特性是通直流阻交流，频率越高，线圈阻抗越大。电感在

13、电路中可与电容组成振荡电路。电感一般有直标法和色标法，色标法与电阻类似。如：棕、黑、金、金表示1uH（误差5%）的电感。 电感的基本单位为：亨（H） 换算单位有：1H=103mH=106uH。 六、变容二极管变容二极管是根据普通二极管内部 “PN结” 的结电容能随外加反向电压的变化而变化这一原理专门设计出来的一种特殊二极管。变容二极管在无绳电话机中主要用在手机或座机的高频调制电路上，实现低频信号调制到高频信号上，并发射出去。在工作状态，变容二极管调制电压一般加到负极上，使变容二极管的内部结电容容量随调制电压的变化而变化。变容二极管发生故障，主要表现为漏电或性能变差：（1）发生漏电现象时，高频调

14、制电路将不工作或调制性能变差。（2）变容性能变差时，高频调制电路的工作不稳定，使调制后的高频信号发送到对方被对方接收后产生失真。出现上述情况之一时，就应该更换同型号的变容二极管。七、晶体三极管晶体三极管在电路中常用“Q”加数字表示，如：Q17表示编号为17的三极管。1、特点：晶体三极管（简称三极管）是内部含有2个PN结，并且具有放大能力的特殊器件。它分NPN型和PNP型两种类型，这两种类型的三极管从工作特性上可互相弥补，所谓OTL电路中的对管就是由PNP型和NPN型配对使用。2、晶体三极管主要用于放大电路中起放大作用，在常见电路中有三种接法。为了便于比较，将晶体管三种接法电路所具有的特点列于下

15、表，供大家参考。名称 共发射极电路 共集电极电路（射极输出器） 共基极电路1、场效应晶体管具有较高输入阻抗和低噪声等优点，因而也被广泛应用于各种电子设备中。尤其用场效管做整个电子设备的输入级，可以获得一般晶体管很难达到的性能。2、场效应管分成结型和绝缘栅型两大类，其控制原理都是一样的。如图1-1-1是两种型号的表示符号：3、场效应管与晶体管的比较（1）场效应管是电压控制元件，而晶体管是电流控制元件。在只允许从信号源取较少电流的情况下，应选用场效应管；而在信号电压较低，又允许从信号源取较多电流的条件下，应选用晶体管。（2）场效应管是利用多数载流子导电，所以称之为单极型器件，而晶体管是即有多数载流

16、子，也利用少数载流子导电。被称之为双极型器件。（3）有些场效应管的源极和漏极可以互换使用，栅压也可正可负，灵活性比晶体管好。（4）场效应管能在很小电流和很低电压的条件下工作，而且它的制造工艺可以很方便地把很多场效应管集成在一块硅片上，因此场效应管在大规模集成电路中得到了广泛的应用。 2电气设备现状与发展： 1电气设备的“健康”状况存在差异首先是设备的先天条件不一样，进口设备和国产设备的技术状况不一样；同样是国产设备，不同厂商因技术与管理水平不一样，使其产品质量也不一样；即使是同一厂商，因技术、管理上的差异，其产品质量不同；不同时期、不同批次的产品，其质量也会不一样。因此应当承认设备投运的初始状

17、态是千差万别的。其次，设备的使用环境不一样，不同的环境将对设备运行状况产生不同的影响，这种环境主要有两种：一是设备所处的外部自然环境不一样，尤其是供电设备，大部分暴露在室外自然环境中，因温度、湿度、污染、紫外线、日照等有较大差异，对设备的影响有较大不同；二是设备在电力系统的位置不同，所承受系统运行电压、短路电流和热稳定时间等不尽相同，尤其是故障时系统短路容量差异较大。2电气设备的维修制度2.1定期维修的弊端由于电气设备的初始状况和现场设备的运行状况有很大差异，即现场设备的“健康”状况好坏相差甚大，而定期维修制度几乎无视这些状况的差异，而采用统一的、一刀切的定期维修方式，其最主要的表现在维修结果

18、上，要么维修过剩，要么维修不足。工程的实际情况大多是出现维修过剩，经常出现“小病大治”、“无病亦治”的盲目维修的现象，这种维修过剩的结果，必将出现如下维修的弊端：2.1.1一些状态良好的设备，因盲目维修而出现故障或潜在故障，维修达不到恢复设备原有的可靠性的作用，而是增加了设备的故障隐患和故障率。2.1.2降低了设备的可用性，许多维修迫使设备停机。中断对用户的不间断供电，这是增加停机维修的次数的必然结果。而提高供电可靠性是供电企业非常重要的基本考核指标。目前，定期维修是电气设备停运的主要原因，往往占全部停运时间的60%以上。2.2状态维修完全替代定期维修的可能性首先，电气设备的大小、结构、用材、

19、功能各不相同，出现缺陷的原因和规律也不相同。另外在工作时所受的电、热、机械、环境各不相同，呈现的损耗规律不会相同。如密封橡胶垫呈现自然老化的规律，而变压器的绝缘缺陷形成有时间因素也有其他因素。其次，各个设备在电力系统中的地位和影响不同，每个设备中部件对设备功能的影响也不相同。能否或有没有必要对所有设备进行状态监测、故障诊断、状态维修呢？即能否用状态维修完全替代定期维修呢？事实上，对所有设备及其部件进行状态监测和状态诊断在技术上有困难，而且对所有设备及其部件进行状态监测在费用上难以承受。所以，未来的状态维修不可能完全代替定期维修，而是状态维修和定期维修共同存在的局面。3电气设备的状态检测技术电气

20、设备状态监测为设备的故障诊断和性能评估提供了依据。因此有必要对他们的运行状态进行监测，及时了解和掌握设备的状况，以确保整个电力系统的安全、稳定运行。状态监测是指通过各种测量、检测和分析方法，结合系统运行的历史和现状，对设备的运行状态进行评估，以便了解和掌握设备的运行状况，并且对设备状态进行显示和记录，对异常情况进行处理，并为设备的故障分析诊断、性能评估提供基础数据。下面以变压器为例，分析状态监测的方法及作用。变压器的状态监测方法主要有：变压器油气色谱分析、局部放电、绝缘监测等。3.1变压器油气色谱分析变压器运行时，变压器油中的固体有机绝缘材料在运行电压的作用下，会因电、热、局部电弧等多种因素作

21、用逐渐变质，裂解出包括H2、CO、CH4、C2H2、C2H4、C2H6等在内的多种气体。变压器油气色谱分析法主要是通过监测和分析变压器油中气体的组分、浓度及产生速率，进而判断变压器内部是否存在过热性故障（导电回路、铁心多点接地引起过热等）和放电性（局部放电和电弧放电等）故障等。由于这种方法具有实时性和连续性的特点，能及时发现被监测设备存在的故障，被公认为是检测变压器（包括本体、套管）缺陷最直接、准确的方法，一直受到人们的重视。3.2变压器局部放电监测局部放电既是设备绝缘老化的先兆，也是造成绝缘老化并最终发生绝缘击穿的一个重要原因。很多故障都可以从局部放电量和放电模式的变化中反映出来。变压器局部

22、放电过程中伴随着电脉冲、电磁辐射、超声波等现象，可能引起变压器局部过热及产生特征油气。常用的声学检测法是将几个高频声学传感器附在变压器箱的外部，这些传感器对局部放电或电弧放电产生的暂态声音信号非常敏感，能够检测出放电信号和放电部位。局部放电检测的其它方法还有光学检测、化学检测、电气测量等。3电子设备现状与发展： 电子设备的研究内容主要包括如下四大方面：电子设备对各种恶劣环境的防护问题电子设备在强烈的振动与冲击下如何防止失效而可靠地工作；在严酷的环境中电子设备的温度控制，使电子元、器件温度不超过允许值；电子设备抵御外界电磁干扰的能力和避免自身对环境的电磁污染。此外，还有防潮、防霉、防盐雾腐蚀以及

23、防原子、防生物化学武器等等。这里涉及到机械学、传热学、电磁场理论、环境科学、化学、材料学等多门学科。而且设计中必须将各种防护措施综合、统一起来考虑。机械结构参数对电子设备性能的影响如天线伺服驱动系统的结构谐振频率限制了控制系统的带宽；摩擦、间隙、弹性变形等机械结构因素对控制系统性能的影响；天线结构变形和反射面误差影响天线的效率；微波器件的加工精度与表面粗糙度对微波器件的影响，实际上微波器件的结构设计与电气设计已经密不可分。显然必须清楚了解这些影响的机理与规律，才能正确设计结构，确保电子设备的性能优良。这是一个多种物理场的耦合问题。研究可归结为机械、电子、控制的耦合理论以及耦合问题的建模和求解。

24、电子组装技术如何将成千上万的电子元、器件正确有效且高密度地连接、组装与布局，组成一个整机或系统。在组装过程中，内部要考虑各电子元、器件的互相影响，外部要考虑各种环境因素的影响，最终必须保证其高可靠性、易维修性与易操作性。目前电子组装已发展到表面安装及微组装。在微组装中，电路、结构、工艺密不可分。另外为了使操作人员高效地工作，人机工程学的考虑也不容忽视。电子精密机械设计为实现电子设备的某些特殊功能，往往需要精密机械，甚至需要大型机械与结构。典型的如雷达天线、射电望远镜天线、计算机外部设备等。雷达天线是一个典型的精密机械，其精度与精密机床相比毫不逊色；直径几十米、上百米的可动抛物面反射器结构高精度

25、的要求，对结构设计人员提出了严峻挑战。例如，美国米天线，重达几千吨，而反射面表面均方根值误差不能超过；计算机外部设备如绘图机、扫描仪、打印机等，其设计是典型的机、电、光一体化设计。这里的电子精密机械设计不同于一般的精密机械设计，是为了满足电子设备性能要求的机电综合设计。对于双反射面天线来说，副反射面由撑腿支撑起来，由于自重等荷载作用，副面撑腿的变形将使天线电性能受到影响，如使天线口面产生相差，并造成口面遮挡，其结果将导致天线效率降低并引起指向误差。对相同截面形状的副面撑腿而言，增大其截面尺寸，虽可减小像差损失与指向误差，但却增加了遮挡效率损失；而若减小界面尺寸，虽可减少遮挡效率损失，却增加了像

26、差效率损失和指向误差。另外，副面支撑界约束.根据优化结果可知，当采用圆管型材时，可按标准选用壁厚的热轧无缝钢管作为支撑杆，并采用四杆支撑，从而实现副面支撑结构的优化设计。除上述工作外，还分别就双反射天线旁瓣的机电一体化与结构参数对交叉极化的影响进行了研究。新一代大射电望远镜光机电一体化设计随着射电天文的发展，世界天文学家于年在日本京都大会上提出了建造新一代大射电望远镜的计划，并得到了中、美、英、法等十个国家的一致支持。我国贵州具有世界上独一无二的喀斯特地貌群，非常适合建造大型球面望远镜。目前，世界上唯一的大型球面望远镜为美天文台的球面镜，口径达$01 2。由于建造时各种技术的局限性，其方位与俯

27、仰扫描运动均采用纯机械方式，这样不但精度低，而且仅线馈源及其背架结构重量就达近吨。更为值得注意的是，这1000 吨重的结构由几根大跨度的悬索悬吊起来，如图3 所示。 所示的结构存在几个明显的不足：第一，造价太高，这是因为不仅1000 吨重的钢材费用太高，而且施工费用也高；第二，纯机械驱动方式的精度低；第三，如此重的结构由几根悬索吊起来，结构的稳定性差。针对以上问题，米球面镜天线实物图的机电一体化设计方案，并对其进行了计算、研究，得出了一些初步结果。新一代光机电一体化设计示意图在新的设计方案中，原1000 吨重的结构代之以吨重的结构。线馈源由六根悬索吊起来，每根悬索是：球型主反射面由许多小的正六

28、边形板拼接而成，每个小的正六边形背面由三个驱动器使其可按要求改变方位，从而可使被照到的那部分球面实时变成抛物面，与之相应地，可使线馈源变为点馈源，从而，解决了带宽问题，同时也解决了球差问题。为了能保证被照到部分的球反射面实时变为抛物面，就需由一组驱动装置使小的正六边形面板做实时调整，而所有这些驱动装置又由一台中央计算机进行统一协调与控制。因此，这是一个机电一体化系统，它将涉及到机械驱动与执行部件、电子系统、闭环控制等多个学科。所以，它实际上是一个多学科的综合设计问题。对整个系统做了详细的论述，并结合已在西安电子科技大学建成的#$"% & 室外模型，做了大量的实验，取得了重要而

29、有用的数据，为项目的进一步发展奠定了基础。 馈源支撑实验模型实物照片电子设备的振动、热与电磁兼容的场耦合问题影响军用电子设备结构设计质量的因素航天、测控、通信、雷达等军用电子整机设备是复杂的机电一体化设备，设备构成包含大量电磁波传输、机械与电子组件，它无疑是一个复杂的系统工程。就军用电子设备的结构设计来说，它包含了热设计、抗冲击与振动设计、电磁兼容性设计等关键技术要素，结构设计的好坏与设备性能的高低，往往取决于各方面的综合知识的应用程度。振动设计：特别是航空和军用领域，在各类设备故障原因中振动占有非常高的比例，振动可以引起设备系统工作性能变差或失灵，结构变形过大或强度丧失，过度振动还可能降低设

30、备、系统以及整机的可靠性水平。此外，飞机电子设备噪音问题有相当大的部分也是由于振动引起的。电磁兼容设计：随着大量复杂的电子系统的应用，电磁干扰问题日趋严重。现代武器装备中包括众多的电子系统，这些系统内和系统间的干扰必须被消除或被抑制到最低限度，才能使每个系统有效地完成所承担的任务。同时，国际形势的现状无法回避外层空间的军事化以及空间与地面联合作战大型军事冲突的发生，这就要求军用系统、武器装备满足更加苛刻的电磁兼容性指标。如何使电子设备符合电磁兼容规范已构成严峻的挑战，电子装备的电磁兼容性指标已成为该装备能否满足军事作战要求的关键。电子设备高密度与小型化：由于高密度和小型化而带来的高热流密度，使

31、设计人员无法回避热控制所带来的挑战。热设计处理不当是导致军用电子产品失效的重要原因之一，电子元器件的寿命与其工作温度有着直接的关系，也正是元器件与,-. 中热循环与温度梯度产生热应力与热变形最终导致疲劳失效。而传统的经验设计加样机热测试的方法已经不适应现在的快速研制、优化设计的需求。高密度、小型化电子设备正向着体积更小、密度更大、功耗更低的方向发展，如电子设备组装的密度越来越大，而且由二维组装向三维组装的方向发展。与此相应地，设备的体积却越来越小。智能化智能化是电子机械发展的又一明显趋势。欲实现其智能化，智能材料、智能控制以及智能结构的研究是应首先进行的。快速响应与准确定位对设备的机动性与反应

32、速度的要求也越来越高，而且在要求快速跟踪的同时，还应能够精确定位。例如，某舰载雷达天线座与稳定平台，要求其具有极高的快速性、低速平稳性以及定位精确性。灵巧结构的设计与制造针对电子设备小型化、轻量化以及高度集成化的特点，研究体积小、重量轻、精度高以及造价低的灵巧结构设计原理和制造方法很有必要。同时，随着航天事业的快速发展，智能结构的研究也是一个重要的发展方向。电子设备的环境防护技术电子设备防护主要集中在三个方面，它们分别是防冲击、振动，特别是军用电子设备因其工作环境恶劣尤为突出；针对高密度三维组装的热分析、热控制与热可靠性问题；电磁兼容、电磁屏蔽以及防信息泄漏。快速、非接触高精度测量针对电子设备

33、中机电多学科耦合的特点，研究具有快速、非接触、高精度测量的现代理论、方法与途径。电子机械的发展趋势与研究方向电子机械的发展趋势集成化集成化主要表现在多学科、多功能以及高性能上。4电工新技术：1.受控核聚变。受控核聚变的实现将为人类提供实际上用之不竭的洁净能源，从根本上解决人类能源，环境与生态的持续协调发展。20世纪下半叶的巨大努力，已在大型的托卡马克磁约束聚变装置上达到了“点火”条件，证实了聚变反应堆的科学现实性，正在进行聚变试验堆的国际联合的设计研制工作，期望在下世纪初能建成、运行试验堆。然后还需要经过示范堆与商用堆两个阶段的发展，预期可在下世纪四五十年代建成第一座商用的聚变电站，走向产业化

34、。与裂变反应堆主要依靠核工技术与热工技术的结合而发展起来的历史不同，聚变反应堆的发展主要依赖于核工技术与电工新技术的结合，这里要把大体积、强磁场技术，大能量，脉冲电源技术，辅助加热技术与等离子体控制技术提高到新的水平。除此之外，还要探索利用聚变产生的带电粒子直接发电的可能性。聚变电站的实现也将导致一些新兴的电工产业的形成。2.磁流体发电。磁流体发电是将高温导电燃气与磁场相互作用而将热能直接转化成电能的新型发电方式。由于其初温可高达3000K，与已有的燃气及蒸汽发电组成联合循环，可望将燃煤电站的热电转换效率提高到50以上，具有高效率、低污染、少用水的重大优越性。磁流体发电自60年代初原理性实验成

35、功以来，经过30年的持续努力，已达到了最高发电功率几万千瓦，持续数百小时的水平。再经过试验电站、示范电站与商用电站几个阶段的发展，可望在21世纪二三十年代实现商业化。磁流体发电的发展过程表明，所遇到的困难比原设想的大得多，特别是用于燃煤的长时间可靠发电，这里需要大力发展电工、热工、材料、化工等多方面的新技术，在电工方面要解决电站系统、发电通道、超导磁体、功率调节与逆变等一系列关键技术问题，在现有基础上还要有长足的前进。由于我国属于燃煤为主和电力迅速发展的国家，燃煤磁流体发电的商业化具有特别重大的意义。3.太阳能与风力发电。太阳能与风能是最重要的可再生能源，它们是广泛存在，机会均等，自由索取，最

36、终可依赖的初级能源。近年来，在太阳能与风力发电技术方面取得了可喜的进展，建设投资与电能成本有了大幅度下降，几十万千瓦的太阳热发电站，百万千瓦的大型风力发电场已经接入电网运行多年，千千瓦的光伏发电站已有了示范，使得越来越多的人相信太阳能与风力发电能够在21世纪整个电力生产中占有一定的份额。为此，需要继续努力提高效率，降低造价与成本，扶植相应产业的发展，以及解决并网运行的有关技术问题。4.磁浮列车。一部人类社会交通运输发展史，在某种意义上可以说是一部以提高运输速度为主要目标的技术开发史。20世纪下半叶铁路的电气化使常规轮轨铁路的运营时速提高到了200多公里。为了进一步提高时速，发展起来了磁浮列车，

37、它是一种采用磁悬浮，直线电机驱动的新型无轮高速地面交通工具，具有速度高、客运量大、对环境影响（噪音、振动等）小、能耗低、维护便宜、运行安全平稳，无脱轨危险，有很强的爬坡能力等一系列优点。经过近30年的持续努力，磁浮列车已达到500公里/时的时速，处于实用化试验阶段，德国、日本已对建造运营线做了布署。5.磁流体船舶推进。磁流体船舶推进是一种正在发展的新技术。它利用强磁场与海水中的电流相互作用产生的罗伦兹力，使海水向后喷射，依靠其反作用力推进舰船向前行驶。由于它不用螺旋浆，具有无声、高速的优点，将引起船舶推进技术的重大革命。随着超导强磁场的顺利实现，从60年代开始了认真的研究发展工作。90年代初日

38、本的载人试验船“大和一号”胜利地进行了海上试验，显示了其实现的现实性。再经过一二十年持续的分阶段的努力，可以期望在21世纪上半叶达到实用。6.超导电工。实用超导线与超导磁体技术与应用的发展，以及初步产业化的实现无疑是20世纪下半叶电工新技术的重大成就。在21世纪上半叶，无论是聚变电站、磁流体发电，还是磁浮列车，磁流体推进船的商业化，均将促使超导电工继续长足地向前发展，成为一个重要的电工产业。与此同时，还可期望，随着高临界温度超导体的实用发展，超导输电与超导飞轮储能将得到实际应用，工频超导技术的发展将使超导限流器、超导变压器、超导发电机投入运行，大能量的超导储能得到了示范和推广，超导电力技术成为

39、电力发展的重要支柱。假如那时出现了临界温度达到室温的实用超导体，整个面貌还将大大改观。5电子新技术：1  塑料太阳能电池技术    随着现代世界能源的日益紧张,许多国家都在致力于研究太阳能的开发和利用技术。在一些城市的街头已经能够看见一些由太阳能电池供电的设施。经过数十年的研究开发,这些以硅为材料的太阳能电池的制造成本仍然昂贵,不易安装,光电转换效率也低,大约只有1215（现在世界上最好的单晶硅光电转换效率大约是30左右）,发1度电的成本大约是22美分,远比烧煤的火力发电厂4美分1度电的成本要高。    令人高兴的是下一代太

40、阳能电池可能最终使太阳能发电具有竞争力。新型太阳能电池是把光生伏打电池嵌入塑料薄膜的表面,制成太阳能发电薄膜。这种太阳能发电薄膜廉价、转换效率高,可以有多种用途。在美国马萨诸塞州有个Konarka技术公司,这家公司已经开发出一种工艺,这种新工艺能够把二氧化钛及一种吸收光的染料涂覆在塑料薄膜的表面,染料分子吸收的光子激发二氧化钛的电子从而发电。Konarka公司期望今年年底能够将其第一种商品化的新型太阳能电池推向市场,这种新型太阳能电池将主要应用于消费电子设备如笔记本电脑。    一些大公司也关注新型太阳能电池技术。西门子开发的一种新技术是把一种纳米级的碳60分子同

41、导电的聚合物熔融在一起制成塑料太阳能电池;而美国通用电气公司则是利用一种有机发光二极管作为吸光材料来制造塑料太阳能电池。2  家庭机械电子工厂技术    专家预言,未来的家庭机械电子工厂可能让消费者能够拥有他们所需要的更多样化的产品。未来的家庭电子工厂实际上是采用现在喷墨打印技术的装置。美国康奈尔大学、麻省理工学院、加州大学伯克莱分校的研究人员正在悄悄地开发一种工艺,利用喷墨打印技术生产机械电子产品。当然,真正制造产品的过程还需要已有的电路、开关以及其它可拆卸零部件。    比如家里的电视机遥控器坏了,就可以利用这样的家庭机

42、械电子工厂自制一个：从互联网上下载数字化电路图,用家庭机械电子“打印”机打印出所需的电路板,打印“墨盒”里装的是聚合物及其它材料,每打印一次完成电路板的一层。正在这一领域中开展研究的加州大学伯克莱分校教授约翰坎尼指出,用户只需为数字化电路图及所用材料付款,而不需为产品本身付款。    虽然科学家们把这样的家庭机械电子工厂戏称为“圣诞老人机器”,这种装置的潜力却不能小看。塑料逻辑（PlasticLogic）是伦敦的一家公司,顾名思义这家公司是用塑料来制造电子器件,该公司期望能用这种技术制造计算机显示器;美国航天航空署的工程师们则设想在宇航员飞往火星途中用这样的装置制

43、造备用的零部件。    家庭机械电子工厂的英文名字叫mechatronics,意即“机械电子”。然而能够应用这种装置的家庭的人口素质必定是很高的,因为用户必须知道到哪里去下载什么样的数字化设计图,制造有关电子产品还要有相关的零部件。这是一种令人叹为观止的DIY。这种装置的问世也表明,在电子产品制造业,设计与制造的分离是一个趋势。用家庭机械电子工厂固然可以“打印”出自己需要的产品,不过前提是这种产品的设计是现成的。当然也可以自行设计,那就必须会用专业设计软件,还要有机械电子领域的专业知识。所以未来多数家庭会利用现成的设计。3  万亿字节存储技术 

44、   人们都知道半导体业有一个摩尔定律：芯片性能每18个月翻一番。过去6年中,存储技术的发展超过了摩尔定律,硬盘存储容量每年都要翻一番。5年前,绝大多数计算机用户不可能用250G容量的硬盘,现在这样的硬盘售价只有250美元。数字音乐及数字影像技术的流行表明消费电子产品对于大容量存储技术的需求保持上升态势。预计消费类存储产品销售额将从2003年的14亿美元增长到2008年的43亿美元。东芝公司负责硬盘制造的经理艾米说：“谁会嫌自己家的橱柜多呢？硬盘容量也类似,你永远不会够用。”不过最近存储技术的发展速度慢下来了,硬盘存储容量年增长40,这是因为现有技术已经走到尽头。    现在的硬盘磁头读写数据的方式是水平的,下一代硬盘磁头读写数据方式是垂直的（PMR）。这么说理解起来有一定难度。形象的比喻是水平读写数据犹如割倒的玉米杆躺在地里,而垂直读写数据如同没有收割的玉米挺立在地里。由于每比特数据占用磁盘空间较少,垂直读写数据方式能够在相同的磁盘空间存储更多的数据,而且由于数据排列紧密,磁头读写时移动距离要比水平读写方式小很多,所以耗能也少,在移动计算的情况下可以有效地延长电池使用时间。    PMR硬盘将在不