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前端設計論文范文第1篇

關鍵詞：現場總線控制系統，高速以太網，智能儀表，Linux操作系統

 

1引言

現場總線控制系統被認為是DCS的有力取代者，由于現場總線的協議眾多,不同協議的兼容性問題一直困擾工業界。為此許多現場總線組織（或生產廠家）提出基于以太網的控制系統標準。目前，各生產廠家的作法都是在自身的現場總線設備基礎上，增加高速以太網HSE(High Speed Ethernet)連接器或相應轉換設備。同樣存在不同生產廠家設備的互換性問題；到目前為止還沒有完全基于高速以太網的自動化儀表（變送器和執行器）。本文設計的智能儀表并不僅是一個變送器或執行器，而是具備必備的上層控制功能，能夠完成必要的控制過程，相當于將現有DCS控制功能分散于各個底層設備中。而上層設備只有相當于DCS的工程師站和操作員站。結合通用組態軟件可以完成控制系統的組態、下載，形成底層的智能自動化儀表和高層的智能系統軟件。為控制系統實現分散化、智能化、協調性、集成方式打下基礎。

2 總體方案

2.1 系統功能

系統主要功能是實現工業中的智能儀表的數據和上位機之間高速以太網的傳輸。通過儀表的智能前端把智能儀表的數據采集起來，智能前端利用內部的TCP/IP協議，通過高速以太網以數據包的形式發送給上位機中。在上位機將適當的控制算法模塊聯結起來之后，將它形成一個組態文件，下載到智能儀表中運行，調用相應的算法，從而來完成特定的控制功能。本設計系統圖的對比如下：

2.2 分層結構描述

相鄰控制關聯密切的在同一交換機下，形成一個相對獨立的控制子網，整個控制可以有幾個到幾十個甚至上百個控制子網。子網間由上層核心交換機完成（必要時可以使用多個），子網間只通信必要的信息。核心交換機可以連接數據服務器與工程師站和操作員站。這樣就使得控制功能徹底分散到底層智能儀表中。上層完成數據存儲管理、工程師站、操作員站功能。網絡都是冗余系統，同時每個智能儀表采用雙網卡結構，必要時儀表可以采用雙CPU冗余設計。論文大全，現場總線控制系統。。

2.3 智能儀表控制功能的實現

每個智能儀表完成部分乃至全部的控制策略，在組態過程中可以將整個系統內的智能儀表看作一個整體進行組態、下裝?？刂乒δ軐崿F可以由儀表間進行遠程調用，控制可由智能儀表間協作完成，可采用如（DCOM、COORBRA）或采用群Agent的方法?？刂乒δ芸梢栽谧泳W內遷移，協作完成整個控制任務。整個控制功能可以在線互為備份。

3 硬件結構

3.1 系統結構

智能儀表的智能前端通過TCP/IP網絡協議連接到交換機上。我們對每個智能儀表分配一個IP地址，上位機通過不同的IP地址，從而實現對特定儀表的通訊。當數據傳輸距離增大時，可以通過增加交換機來實現遠距離傳輸。

3.2智能前端的硬件結構

智能前端主要由基于ARM內核的微處理器AT91RM9200，100M以太網控制器芯片RTL8100，串口電平轉換芯片MAX232以及RS232串口與RJ45接口組成。結構如圖1所示

3.3以太網接口電路及實現方法

以太網接口硬件電路使用的芯片主要有微處理器AT91RM9200、RTL8100、AM29I、V002B、74LVl38等。

其中AM29L、V002B是Flash存儲器，主要用來存放程序，由于AT91RM9200微處理器內帶16kB的SRAM和126k的Boot ROM，足夠存放數據。故此方案無需擴展RAM。TS7023是個隔離濾波器，RJ45為100BaseT的以太網接口連接器。74LVl38提供RTL8100的片選信號。

RTL8100是性價比高且帶有即插即用功能的全雙工以太網控制器。它的主要特性包括：符合EtherenetlI與IEEE802.3標準；全雙工，收發可同時達到100Mbit／s的速率；內置16kB的SRAM，用于收發緩沖，降低對主處理器的要求；支持UTP，AUI，BNC自動檢測，還支持對100BaseT拓撲結構的自動極性修正。RTL8100內部有兩塊RAM區一塊16kB，地址為0x4000～0x7fff；一塊32字節，地址為0x0000～0x001f。RAM按頁存儲，每256字節為一頁。本方案中將RTL8100的RAM的前12頁(0x4000～0x4bff)作為發送緩沖區，后52頁(0x4c00~0x7fff)作為接收緩沖區，第0頁只有32個字節，用來存儲以太網的物理地址。RTL8100具有32個輸出／輸入地址，地址偏移量為00H~1FH。其中00H～0FH共16個地址為寄存器地址，寄存器分為page0、pagel、page2、page3，由RTL8100中的命令寄存器CR中的PSl和PS0位來決定要訪問的頁。復位端口包括18H～1FH共8個地址，用于RTL8100的復位。

4.軟件結構

linux作為支撐系統，所有程序均采用基于GGC的C語言編寫，而且它具有可讀性強、容易移植、開發簡單、調試方便的優點。論文大全，現場總線控制系統。。

4.1 linux簡介

Linux是由Linus Benedict Torvalds等眾多軟件高手共同開發的，是一種能運行于多種平臺(如PC及其兼容機、Alpha工作站、SUN Sparc工作站)、源代碼公開、免費、功能強大、遵守POSIX標準、與Unix兼容的操作系統。Linux運行的硬件平臺起初是Intel 386、486、Pentium、PentiumPro等。現在，還包括A1pha、PowerPC、Sparc等。Linux不但支持32位，還支持64位如A1pha。Linux不但支持單CPU，還支持多CPU。

4.2 以太網接口程序設計

編寫控制以太網接口程序的步驟為：

（1）用C語言庫函數作為源文件加入項目中，將用到的頭文件包含進項目中。

（2）RTL8100 初始化

控制ARM對RTL8100復位引腳rest 進行復位, 啟動RTL8100工作。 設置接收狀態寄存器RCR和發送狀態寄存器TCR ,劃分接收緩沖區和發送緩沖區,并使之處于接收狀態。

（3）傳輸數據包

發送過程是通過執行遠程DMA寫操作進行,給要發送數據加上以太網首部,即目的地址、源地址和類型字段，使之符合以太網幀格式, 傳至RTL8100發送緩沖區，啟動包發送命令即可。

(4 ) 接收數據包

RTL8100通過DMA 方式讀寫數據。首先查詢狀態寄存器CURR判斷是否有數據分組到達。如果有則啟動遠程DMA讀,接收數據,并根據接收數據的狀態值判斷數據包是否完好,以便繼續讀取其它數據,進而根據所讀以太網首部中的協議類型,轉向相應的協議處理程序。

5.結束語

本系統采用了一種新穎的嵌入式控制器，在產品性能上有了很大的提高，價格便宜，可以在工業控制中使用，并且為控制系統實現分散化、智能化、協調性、集成方式打下基礎。論文大全，現場總線控制系統。。同時建立具有我國自主知識產權的技術體系。采用這樣的控制系統可以大量節省控制設備投資，簡化控制系統設計，整體提高控制系統的可靠性。打破國外對現場總線控制技術的壟斷，為我國控制技術設備在一個高層次上發展提供很好的技術支持。

前端設計論文范文第2篇

關鍵詞：機械加工工藝；GE公司；鈷基高溫合金；難切削

中圖分類號：TQ320.67+1 文獻標識碼：A

該零件外形均由曲面構成，壁厚為3.175mm，外圓型面上有八個大島嶼與一個小島嶼，在前端面有144處孔，徑向孔有20處。在零件后端面有160處孔，徑向孔有21處，并有21處花邊。針對零件在加工中受到零件材料難加工，及零件型面復雜的制約，我們進行了大量的研制工作。本篇論文論述了高壓渦輪機匣加工研制的整個過程。

本論文內容主要包含以下兩個部分：

a.概述部分：介紹GE公司大型鈷基高溫合金機匣的結構特點和加工工藝難點；

b.工藝路線及機械加工：針對零件結構特點和加工難點論述零件加工工藝和機械加工過程。

1 零件及加工概述

1.1 零件結構

高壓渦輪機匣為鈷基高溫合金環形靜止零件，輪廓以曲面為主，最大外徑尺寸φ1137mm，高116.497mm，型面壁厚3.619mm，型面上有八個大島嶼及一個小島嶼；零件分前后端面，前端面有114個通孔，徑向孔有20處。在零件后端面有160處孔，徑向孔有21處，并有21處花邊。零件整體如圖1

1.2 零件材料及特點

1.2.1鈷基高溫合金

高壓渦輪機匣材質為RENE41，毛料為鈷基高溫合金模鍛件，含有金屬主要成分有鎳、鉻、鎢和少量的鉬、鈮、鉭、鈦等合金元素。鈷基高溫合金具有較高的強度、良好的抗熱疲勞、抗熱腐蝕、和耐磨腐蝕性能。用于制作航空噴氣發動機、工業燃氣輪機、艦船燃氣輪機的渦輪增壓器。正是由于這種性能，該材料用于高壓渦輪機匣。

1.2.2 加工特點

鈷基高溫合金材料由于成分的原因，材質硬難于切削，在加工時受切削力影響變形不大。零件的結構特點對工藝路線、刀具及加工的方法有所要求，在新件的研制階段需要合理安排工藝路線及安排合理的加工方法。

1.3 工藝難點

該零件從設計圖紙進行工藝分析，從工藝路線、加工、刀具三個方面對加工難點進行論述。

1.3.1 機械加工

零件的材料硬度大，型面復雜：

切削零件材料時，零件材料硬度大，型面加工長。在進行半精車時進行深槽加工，普通刀具難于加工該處。

銑加工表面：在進行粗銑削加工時，零件型面余量大，最大處達到19mm余量，加工時需用大量刀具。

2 加工工藝研究

2.1 工藝路線

通過以上的分析制定工藝路線，編制工藝規程，由于零件整體結構比較復雜，加工路線已先車加工零件外形，后進行粗銑加工去余量，然后進行熱處理工序。再進行精銑加工零件的型面，后焊接，再進行零件的精車加工，后對零件進行銑花邊及鉆孔，最后對零件內部進行噴涂。

2.1.1 工藝路線制定

工藝路線：№0毛料—№5車后端面基準—№10粗車前端及型面—№15粗車后端及型面—№20粗銑外型面—№25去應力熱處理—№30修后端面基準—№35半精車前端及型面—№40半精車后端及型面—№50精銑外型面—№55去毛刺—№60焊接連接座—№70修基準—№75精車前端—№80精車后端—№85鉆前端面孔、徑向孔并銑端面槽—№90鉆后端面孔、徑向孔并銑端面槽—№100攻螺紋—№105標印—№110清洗—J115中間檢驗—120熒光檢查—125清洗—130集件—135裝配—140清洗—145噴涂—150車涂層—155修噴涂表面—J160最終檢驗—165入庫

2.1.2 工裝和刀具選擇

工裝：主要根據GE公司提供的車床和銑床夾具結構圖紙進行設計并制造，檢測用約束測具為自主設計制造。

刀具的選擇：鈷基高溫合金是一種難切削材料，刀具本身成分內含有鈷成分，在加工中，刀具材料容易與零件材料產生親和，刀具很容易磨損，故選用刀具時，應選用耐磨涂層，防止零件在加工時，刀具磨損，使得刀具有更高耐磨性，零件得到更好的表面質量且延長刀具壽長。

2.2 車加工

車加工共有9道工序：№5車后端面基準—№10粗車前端及型面—№15粗車后端及型面—№30修后端面基準—№35半精車前端及型面—№40半精車后端及型面—№70修基準—№75精車前端—№80精車后端

№5車后端面基準：本道工序車加工零件的內孔及外圓，用于下一道工序的找正及壓緊；

№10粗車前端及型面：去除大部分余量為精加工單邊留有3mm余量；

№15粗車后端及型面：去除大部分余量為精加工單邊留有3mm余量；

№30修后端面基準：熱處理后，進行修基準工序，為下道車加工做準備。

№35半精車前端及型面：在零件型面處加工到零件設計圖尺寸，端面留有余量1mm余量。（在NO20工序應力釋放后，型面加工到零件設計圖尺寸）

№40半精車后端及型面：在零件型面處加工到零件設計圖尺寸，端面留有余量1mm余量。（在NO20工序應力釋放后，型面加工到零件設計圖尺寸）

№70修基準：車零件的止口端面及外圓，用于零件的裝夾找正。

№75精車前端：將零件端面尺寸加工到零件最終尺寸，并扎槽。

№80精車后端：將零件端面尺寸加工到零件最終尺寸，并扎槽。

2.3 銑加工

零件的精銑加工：

零件的精銑加工，在精銑加工時，注意合理的安排零件的加工路線，加工的先后順序，加工時的走刀路線。具體精銑的加工路線如下：

第一步：加工零件型面，在加工零件型面時，采用切線進刀，在加工零件型面時，采用上下往復銑加工，保證零件的表面質量，零件的表面粗糙度，銑削零件的型面。

第二步：銑加工島嶼凸臺表面，用Φ20刀具銑加工凸臺表面，在零件表面方向進刀切削

第三步：加工島嶼大孔及島子臺階。

第四步：清理大島嶼兩側，用Φ20R3進行清理島嶼兩側。

第五步：清理小島嶼，在小島嶼外層走兩次，將零件銑型面的殘余清除。

第六步：清理小島嶼下部，用R6球刀進行清根，清根時需注意刀具的磨損。

2.4 關鍵和難點

高壓渦輪機匣加工的關鍵在于車加工的車槽及銑加工的工藝路線。

2.4.1 進行粗銑零件型面，注意走刀路線的刀路，在粗銑時，大量去除零件余量。

2.4.2 除零件余量后需要對零件進行熱處理，將零件粗車及粗銑時的殘余應力釋放。

2.4.3 后進行車基準及半精車加工。在半精車時，先用R2.5球刀進行粗扎槽，在用R2球刀進行精車。在遇到特殊槽型時，選用非標刀片進行車加工零件的型面。

2.4.4 進行精銑加工時，注意零件的走刀路線，合理的安排刀路，加工出零件的型面。

3 加工工藝總結和推廣

隨著民用航空飛機的發展，類似鈷基高溫合金被越來越多的應用，鈷基合金材料應用領域的越來越廣泛，必將對制造業提出更高的要求，對特種合金加工工藝的研究也會更加深入。

此次對鈷基高溫合金類大型機匣件工藝方法的第一次探索嘗試，發現了一些鈷基高溫合金的加工工藝方法，如合理安排零件工藝路線，選用合適刀具進行加工，安排合理的走刀路線；除此之外，也對刀具對零件加工中應用的重要性有所認識，這些方法和措施也會推廣到其他GE公司的大型機匣合金類零件的研制中去，不斷摸索創新。

參考文獻

[1]金屬切削手冊[M].技術中心金屬研究室.

[2]金屬切削技術指南[M].山特維克可樂滿.

[3]西門子編程教程[M].

前端設計論文范文第3篇

關鍵詞：綜合監控系統，蠕蟲

 

工業控制網絡因為搭建使用方便，遠程管理方便的優勢已經廣泛地用于各行各業。工業控制以太網比傳統的工業控制總線傳輸數據量大，協議更多樣，通用性、擴展性更優越，逐漸成為大型分布式工業控制系統的首選。為適應地鐵智能設備分布分散，數量大，協議種類繁多，監控實時性要求高的特點，廣州地鐵三號線組建了以工業控制以太網為骨干的綜合監控系統。

本文以主動探測型蠕蟲為討論對象。蠕蟲可能造成網絡中斷，工作站死機等問題，嚴重威脅著工控網絡的正常穩定工作。免費論文，綜合監控系統。。防御蠕蟲入侵已經成為擺在工業控制網絡維護人員面前的一道難題。

1廣州地鐵三號線的綜合監控系統介紹

廣州地鐵三號線綜合監控系統是一個大型數據采集與監控系統，集中監控三號線全線各站的電力、智能建筑、火災報警、屏蔽門、防淹門、廣播、閉路電視、售檢票系統、行車信號、車載信息、乘客信息傳遞、時鐘系統、門禁系統等十三個專業的設備。

系統采用千兆光纖以太網為骨干網，各站通過千兆交換機連接作為網絡節點。千兆交換機與前端處理器連接，以前端處理器為與諸系統如火災報警系統、智能建筑系統等子系統設備的通訊轉換接口。

綜合監控系統的數據庫存放于各站服務器，本站工作站訪問本站服務器數據庫讀取設備狀態顯示。系統結構呈典型C/S結構。服務器采用UNIX系統而工作站采用windowsXP系統。服務器與工作站通過中間件軟件完成數據交換。

綜合監控系統管理員可從網管工作站可讀取被監控的各種設備的運行數據及系統運行數據。

網絡結構如圖1所示：

2主動探測型蠕蟲的特征

蠕蟲是一類具有強傳染性，攻擊系統漏洞干擾計算機及網絡工作的程序的統稱。蠕蟲和傳統的病毒有以下區別：

（1）存在形式不同：傳統病毒是可自我復制的一個代碼片段，寄生在宿主文件中。蠕蟲則是一個獨立的程序。

（2）傳染機制不同：傳統病毒的傳播方式是將病毒代碼嵌入宿主程序，蠕蟲則是通過自身復制感染網絡上的其他計算機。

（3）觸發方式不同：傳統病毒需要使用者操作宿主文件觸發，蠕蟲則是主動攻擊，不需人為干預。

常見的主動探測型蠕蟲工作過程可分為網絡探測、系統漏洞掃描、實施攻擊、自我推進四步。

蠕蟲先會進行網絡探測，即通過IP探測機制探測網絡中其他主機的IP。完成網絡節點的探測后，蠕蟲對被發現的網絡主機進行掃描，探測主機系統是否存在適合攻擊的漏洞。確認網絡主機為可傳播對象后，蠕蟲將自身復制到目標主機并在目標主機上進行自我隱藏、信息搜集等工作。同時，蠕蟲會將自身在目標主機上復制多個副本，并啟動搜索進程，實施網絡探測，進行下一輪攻擊。

3綜合監控系統蠕蟲的來源：

綜合監控系統是工控系統，并不接入Internet，蠕蟲的來源主要是以下兩種：

（1）更新軟件版本時感染蠕蟲

工控軟件一般都不是在工廠一次開發完成，直接上線投入運行就能達到終驗水平的。工控軟件從完成初步開發出廠，到穩定運行，最終達到可接受驗收的水平，往往需要經過多次升級修改。

（2）取數據時感染蠕蟲

較安全的數據讀取方式是采用一次性寫入的光盤取出數據。但綜合監控系統有其特殊性，首先綜合監控系統可監控幾乎所有設備，需要讀取的數據量巨大；其次因為地鐵行業的特殊性，數據分析需要及時，在事件發生后必須馬上取得數據，導致取數據的次數較多。這樣假如每次取數據都花費一張光盤，成本相當高，不符合企業利益。

另外，在運行過程中，為了分析系統運行狀況，保障系統安全運行，管理員每天都需要讀取系統運行日志進行分析并保存。管理員的存取介質也有可能帶有蠕蟲。

4蠕蟲的防治

4.1蠕蟲的檢測

綜合監控網絡的網絡結構簡單，數據內容單一，利于用對照表檢測法進行感染檢測。免費論文，綜合監控系統。。凡是不符合對照表特征的數據包均視為有害，進行報警。

（1）檢測的基礎是建立特征對照表。綜合監控系統的監控機制在時間上是循環重復的。免費論文，綜合監控系統。。因此可以從骨干網提取一時段單位的數據包，根據設計文本規定的通訊信息種類，遍選讓檢測軟件學習，生成特征對照表。

（2）對照表的特征的選擇。根據蠕蟲的入侵習慣，可選用協議種類比，源IP，目標IP，數據量作為檢測特征量。

綜合監控網內數據包較固定，可增加數據包長度作為特征量。免費論文，綜合監控系統。。免費論文，綜合監控系統。。

（3）進行數據檢測。為減少網絡負荷，采取定時抽取一時間段骨干網數據進行檢測的方式。出現不符合特征表的情況將進行報警。

4.2系統功能的恢復

蠕蟲網絡感染能力很強，通常單工作站完成蠕蟲清楚，網絡上有殘留的蠕蟲，幾小時后又會重復感染。所以清除蠕蟲是一個系統性的工作，不能單機進行。

服務器采用UNIX系統，前端處理器采用VxWorks系統，均不感染針對windows系統蠕蟲，綜合監控系統網絡的蠕蟲宿主是工作站。為減少恢復所用時間，可對工作全盤恢復，徹底清除病毒。

清除蠕蟲時必須斷開各網絡節點，恢復后逐站連接。

4.3蠕蟲的預防

從維護者的角度，通過建立完善的管理制度限制蠕蟲進入網絡是較有效且成本較低的蠕蟲防御方法。

針對蠕蟲的來源，防御蠕蟲應該注意兩項制度的落實。

首先是規范軟件上線前的病毒檢測。軟件出廠時必須有開發人員的病毒檢測報告，上線前由用戶在測試平臺驗證后才能上線運行。

第二是規范數據讀取的權限，僅允許授權人員進行讀取數據的操作。所用存儲設備必須是專用設備，且連接辦公網絡時設置為只讀。免費論文，綜合監控系統。。

在成本允許的情況下，應該考慮增加綜合監控系統對外接口的保護，減少蠕蟲的影響范圍，比如選用有防火墻功能的存儲設備取數據，轉換協議傳輸數據防止蠕蟲擴散，在讀取數據的終端網管工作站設置防火墻。

參考文獻

[1]王民孫薇王艷玲《網絡蠕蟲檢測和控制研究》/文章編號1671-7597（2009）1020079-01

[2]魏長寶《入侵、蠕蟲對網絡安全的危害及防范》/文章編號1672-3791（2007）12（b）-0081-02

[3]rising.com.cn瑞星主頁

前端設計論文范文第4篇

關鍵詞：均勻性；前端進氣；發動機艙

中圖分類號：U467.3 文獻標識碼：A 文章編號：1005-2550（2015）02-0018-05

Abstract： This paper studies the front end air flow uniformity relationship between CAE and physical test at various vehicle speeds. In addition， engine compartment parts’ effect on radiator heat rejection performance was studied. Analysis of thickness of condenser， shroud， air flow section and grille’s effect on front air flow uniformity was done in this study.

Key Words： uniformity； front end air flow； engine compartment

引 言

散熱器和冷凝器在零部件風洞中的性能與在發動機艙中的性能表現存在一定的差別。其中影響因素包括：水泵、風扇功率及一些車輛零部件，如格柵、進風口截面積、保險杠位置、進氣前端壓力系數、發動機艙空氣出口等。

在研究過程中，為了準確評估前端進氣平均風速的模擬值與試驗值的相關性，需要測量多個參數。其中車輛的冷卻液和制冷劑的流量可以通過流量計測量，而因受不同零部件的影響，通過散熱器和冷凝器的空氣流速卻不容易測量，需要通過間接的方法獲得。

1 理論模型

文中將考慮以下車輛冷卻模塊組合：（1）風扇相對于散熱器的位置；（2）不同護風罩的設計：無護風罩，部分護風罩，全尺寸護風罩，如圖1所示；（3）風扇開啟或關閉狀態；（4）冷凝器的尺寸及其相對散熱器和護風罩的位置。

由于前端冷卻模塊較復雜如圖2，因此需作以下假設：一是將實際的空氣側回路簡化為等效的空氣側回路，如圖3和4所示；二假定散熱器周圍的空氣沒有泄露；三假定所有的物理參數都是恒定的；四將流體模型視為穩態、不可壓縮流動。

將通過散熱器的空氣流分為三個區域：通過護風罩和冷凝器的空氣流Uri1，護風罩內的空氣流Uri2，護風罩以外的空氣流Ue。

2 數值模擬與試驗對比

2.1模擬計算

對于上述前端冷卻模塊組合，文中將重點分析組合為：部分護風罩設計；風扇在散熱器后端；冷凝器的迎風截面Sc小于護風罩的截面Scv；散熱器的迎風截面Sr大于護風罩的截面Scv，如圖5：

基于上述假設，采用數值模擬計算可以獲得通過散熱器的平均風速Ura和發動機出口冷卻液的溫度Te。

2.2 環境風洞試驗

（1）試驗儀器：空氣、冷卻液和制冷劑的溫度傳感器，流速傳感器，壓力傳感器。

（2）測試工況：外界溫度為25℃時爬坡、外界溫度為38℃和45℃時最大車速。

通風測試：采用加熱器模擬發動機熱源，對有風扇和無風扇兩種情況進行測試。對不同車速，相同的冷卻液流速，相同的冷卻液和空氣溫差下，真實發動機艙條件下的散熱器性能，將與試驗臺架上的性能進行比較。這樣，通過在整車環境下測量散熱器的散熱量和冷卻液流量和溫度就可以獲得散熱器的平均風速Ur如圖6所示：

（4）試驗和計算方法

在車輛的仿真分析中，需要兩個重要的參數：前端的壓力系數Cpe和發動機艙后端壓力系數Cps。針對每輛車，需要用圖7所示的方法，計算出這些系數。

案例結果---每個組件的壓降（格柵、散熱器、冷凝器、風扇等）已在試驗平臺上單獨測量。根據圖7的方法，將在環境風洞中進行兩輛車的測試。兩輛車都設計有全尺寸風罩，實驗時車輛Ⅰ風扇開啟，車輛Ⅱ風扇關閉。

圖8顯示了車輛Ⅰ的試驗和計算結果，在車速60～200 km/h時有良好相關性，但在低速時存在一定的誤差。車輛裝配了完整的全尺寸風罩（FFS），并且風扇開啟。這個問題可能是風扇扇葉太靠近散熱器。通過計算獲得的壓力系數Cpe、Cps分別為0.7，0.0。

圖9為帶有全尺寸護風罩且風扇關閉時車輛Ⅱ的試驗和計算結果相關性。壓力系數Cpe、Cps和車輛Ⅰ相同，分別是0.7和0.0。這些值將用于不同方案組合的計算。

2.3 結果分析

表1為車輛風洞試驗結果與模擬值比較結果。

比較車輛的試驗結果與模擬值發現，通過散熱器的平均風速Ur，散熱器的換熱能力及發動機出口的冷卻液溫度對發動機的換熱性能影響較大。另外，高車速與低車速情況的試驗結果與模擬值的吻合度，前者表現更好。這可能是由于設計時風扇距離散熱器過近導致實際流動受到干擾。

3 理論結果的擴展

通過以上試驗和分析的對比，驗證了模型的有效性。下文將基于驗證模型對不同冷卻模塊組合進行分析。

為了研究進氣前端和護風罩對發動機冷卻系統和冷凝器性能的影響，我們將選用車輛Ⅰ進行研究，主要的參數如下：風扇功率300 W，8葉片，直徑364 mm；冷凝器尺寸375 mm*515 mm，翅片間距1.3 mm；散熱器尺寸414 mm*480 mm，翅片間距0.95 mm。

冷凝器芯厚的影響---對冷凝器三個不同厚度12 mm，16 mm和22 mm，不同車速下，通過散熱器和冷凝器的平均風速Ur可以計算出來?？梢钥吹剑哼@三個冷凝器具有大致相同的空氣風速。這些冷凝器較小的空氣側壓力損失差異對風速Ur沒有影響。這是由于散熱器的壓降遠大于冷凝器（大約2倍）。通過散熱器和冷凝器的風速主要由散熱器和風扇控制。

然而冷凝器減小了通過散熱器的風速（如圖10、11所示）。在車速200 km/h時，沒有冷凝器，風速會增加1 m/s。

護風罩的影響：相同風扇，不同車速下，護風罩對風速Ur有很大影響（如圖12所示）。根據圖1所示，有三類護風罩：全尺寸護風罩設計（FFS）；部分護風罩設計（PFS）；無護風罩設計（WFS）。

配置全尺寸護風罩在低車速狀態有很好的效果，但無護風罩設計對中、高車速具有更好的效果，部分護風罩設計介于全尺寸護風罩設計和無護風罩設計中間。

進氣截面系數是影響發動機冷卻性能的一個重要參數，在中、高車速時，影響尤為顯著（如圖14所示）。在發動機冷卻效率和汽車造型之間的一個折中是So/Sr為0.4。過大的So/Sr，如0.5，對冷卻系統沒有實際的影響。

格柵對發動機冷卻系統影響很大特別是在中、高速狀態（如圖15所示）。對于怠速或低速狀態（如車速小于20 km/h）基本沒有影響。在高速狀態，減小格柵的壓力損失系數Kg會增大風速2～3 m/s。在平衡發動機冷卻性能、空調系統和車輛風阻Cx中，Kg的取值范圍最好在1.5～2之間。

4 結論

通過優化車輛前端和冷卻模塊，特別是風扇和護風罩，提升了發動機的冷卻性能。通過研究發現，在發動機冷卻性能、空調性能、和車輛造型之間的折中方案是：進氣界面比So/Sr為0.4；格柵系數1.5

參考文獻

[1]Sadek Rahman， Richard Su，Robust. Engineering of Engine Cooling System， SAE Paper 2003-01-0149.

[2]Refki El-Bourini and Samuel Chen. Engine Cooling Module Development Using Air Flow Management Techniques， SAE Paper 931115.

[3]袁俠義，谷正氣，楊易.汽車發動機艙散熱的數值仿真分析[J].汽車工程，2009，31（9）.

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前端設計論文范文第5篇

關鍵詞：USB 遙控接收機 數字化

中圖分類號： TN927.22 文獻標識碼：A 文章編號：1007-9416（2015）12-0000-00

USB測控應答機主要應用于民用衛星，是完成衛星與地面雷達站之間遙控、遙測、測距、測速等功能的關鍵單機。隨著航天技術的發展，衛星對星載單機小型化、通用化的要求日益迫切。本文實現了一種數字化USB遙控接收機，采用混合集成射頻前端和數字基帶電路設計，滿足了高動態、小型化、通用化的要求。

1 USB遙控接收機的實現原理

USB遙控信號的調制方式是PCM-PSK-PM，是一種符合國際航天測控標準的復合調制信號，一般遙控接收機需要對信號進行二次解調以得到遙控數據。傳統的模擬USB遙控接收機僅具備中頻解調的能力，為了實現基帶解調功能還需要在系統中使用專門的單機或模塊。而本文設計的遙控接收機增加了數字基帶解調功能，大大簡化了系統構成。

本文設計的USB遙控接收機的原理框圖見圖1，主要由接收射頻前端和信號同步與解調兩部分構成。接收射頻前端采用二次下變頻方案，接收鏈路由預選器、LNA、混頻器、中頻濾波器和中頻放大器組成，還包括兩個本振頻率合成單元。信號同步與解調部分由中頻載波捕獲跟蹤單元、中頻解調單元和數字基帶解調單元。中頻載波捕獲跟蹤單元采用窄帶載波跟蹤環的設計，利用鎖相環完成中頻載波相位的同步。中頻解調單元利用載波捕獲跟蹤得到的本地同步載波與中頻信號進行相干相位解調。數字基帶解調單元對中頻解調輸出的基帶信號進行PSK解調，從而得到遙控PCM碼流。

圖1 USB遙控接收機原理框圖

2混合集成射頻前端設計

一般要求USB遙控接收機從衛星發射主動段到入軌運行整個過程不間斷開機工作，由于距離變化導致接收信號功率變化范圍至少60dB，考慮系統裕量，實際設計動態范圍為70dB。USB遙控接收機的射頻前端采用混合集成電路設計，預選器選用低損耗介質濾波器，插入損耗小于1dB。LNA噪聲系數小于1.5dB。第一混頻器的三個端口都設計了驅動增益模塊，相比于單一無源混頻器噪聲系數大大降低，確保了整個系統級聯噪聲系數完全滿足接收靈敏度要求?；祛l后還設計了自動增益控制（AGC），采用具備AGC檢波功能和可變增益的中頻放大器，在信號功率不低于噪聲功率的情況下，可以精確控制穩定的中頻輸出功率。

3數字基帶解調設計

數字基帶解調單元主要由模數轉換器AD和現場可編程門陣列FPGA組成。遙控基帶信號首先進行模數轉換，經過電壓轉換后進入FPGA進行信號處理，信號處理主要完成遙控PSK解調和數字量遙測的處理，解調和處理結果經過接口芯片進行電平轉換并輸出。PSK解調采用Costas環進行副載波同步和碼字提取。AD采樣時鐘、Costas環工作時鐘、遙控碼字以及遙測量輸出時鐘都統一由獨立的時鐘晶振經過FPGA的時鐘管理單元產生。數字基帶解調單元的軟件實現如圖2所示。

圖2 數字基帶解調軟件實現框圖

4設計進步點

該遙控接收機采用混合集成射頻前端設計和數字化基帶解調設計，實現了高接收動態、小型化和通用化。具有以下進步點：（1）對接收鏈路進行了精心設計，通過合理設計屏蔽腔體結構和印制板布局，鏈路穩定，輸出頻譜滿足要求。實際整機噪聲系數為2.7dB，實測遙控接收靈敏度為-120dBm，實現動態范圍82dB。動態范圍與傳統模擬USB接收機相比有了顯著提高。（2）采用混合集成電路設計，優化結構布局，提高了產品內部空間利用率，接收機外形尺寸為190mm×135mm×20mm，與傳統模擬USB接收機相比外形尺寸顯著縮小。（3）采用鎖相環同步載波作為本振合成的參考，僅需要在很小范圍內改變VCXO的中心頻率就可以覆蓋整個USB測控頻段?；鶐Ы庹{采用獨立的工作時鐘，與載波頻率無關。該遙控接收機的設計具有較高的通用性。

5結語

該USB遙控接收機與傳統模擬USB接收機相比，采用混合集成射頻前端設計，增加了數字基帶解調功能，具有高動態、小型化、通用化的特點。代表了衛星測控應答機小型化、通用化的發展方向。

參考文獻

[1]金仲和.小型測控應答機的研制與改進[D].浙江大學碩士學位論文，2011，1-2.