系统科学与电子技术精选(九篇)

第1篇：系统科学与电子技术范文

【关键词】嵌入式系统；学科体系；平台模式；对象学科

一、嵌入式系统简介

（一）嵌入式系统的产生

嵌入式系统诞生于微型机时代，经过微型计算机的嵌入式专用化的短暂探索后，便进入到嵌入式系统独立的微控制器发展时代。直接在嵌入式处理器与集成电路技术基础上发展的带处理器内核的单片机，即微控制器的智能化电子系统。即便有处理器内核，也是嵌入式处理器而非通用微处理器。

（二）专用计算机探索的失败之路

无论是工控机，还是单板机，都无法彻底地满足嵌入式系统的微小体积、极低价位、高可靠性的要求。人们便直接将微型计算机体系结构进行简化，集成到一个半导体芯片中，做成单片微型计算机。Motolora公司的6801系列就是由6800系列微型机简化后集成的单片微型计算机。单片微型计算机彻底解决了嵌入式系统的极小体积、极低价位，但在高可靠性及对象可控性方面没有本质上的改进。

（三）嵌入式系统的独立发展道路

嵌入式系统的微控制器（MCU）发展道路，是一条摆脱“专用计算机”羁绊，独立发展的道路。这是一条由IntelMCS51单片机、iDCX51实时多任务操作系统开辟的单片机独立发展的道路。MCS51是一个在微电子学、集成电路基础上，按照嵌入式应用要求，原创的嵌入式处理器。MCS51原创的体系结构、控制型的指令系统与布尔空间、外部总线方式、特殊功能寄存器（SFR）的管理模式，奠定了嵌入式系统的硬件结构基础；iDCX51是专门与MCS51单片机配置，满足嵌入式应用要求原创的实时多任务操作系统。

二、嵌入式系统的四个支柱学科

目前，嵌入式系统尚未形成独立的学科体系。从“嵌入式系统”的诞生、独立的单片机发展道路、微控制器技术发展的内涵、嵌入式系统的多种解决方案来看，“嵌入式系统”是四个支柱学科的交叉与融合，并以平台模式进行学科定位与分工。

（一）四个支柱学科的关系

嵌入式系统的四个支柱学科是微电子学科、计算机学科、电子技术学科、对象学科。微电子学科是嵌入式系统发展的基础，对象学科是嵌入式系统应用的归宿学科，计算机学科与电子技术学科是嵌入式系统技术发展的重要保证。

（二）领衔的微电子学科

微电子学科与半导体集成电路的领衔作用，在于它为嵌入式系统的应用提供了集成电路基础。电子技术学科、计算机学科的许多重要成果，最终都会体现在集成电路中，从早期的数字电路集成，到如今的模混合、软/硬件结合、以IP为基础的知识与知识行为集成。

（三）为平台服务的计算机学科

现代计算机出现后，在计算机学科中形成了两大学科分支，即通用计算机学科与嵌入式计算机学科。通用计算机学科与嵌入式计算机学科有不同的技术发展方向与技术内涵。由于嵌入式计算机学科与对象学科、微电子学科紧密相关，而嵌入式计算机学科与原有计算机学科内容有较大差异，不能用通用计算机的概念来诠释嵌入式系统，因此、嵌入式计算机要加强与微电子学科、电子学科、对象学科的沟通，共同承担起嵌入式系统新学科的建设任务。在嵌入式系统中，计算机学科要承担起嵌入式系统应用平台的构建任务，它包括嵌入式系统的集成开发环境、计算机工程方法、编程语言、程序设计方法等内容。

（四）广泛服务的电子技术学科

在嵌入式系统中，电子技术学科提供了最广泛的技术服务。电子技术将微电子领域的集成电路设计，迅速从电路集成、功能集成、技术集成发展到知识集成；为计算机学科提供嵌入式系统的硬件设计技术支持；在对象学科中，广大的应用工程师在嵌入式软硬件平台上实现最广泛的应用。

（五）对象学科的最终出路

对象学科是嵌入式系统的最终用户学科。对象学科几乎囊括了所有的科技领域，形成了嵌入式系统一个无限大的应用领域。对于对象学科来说，嵌入式系统只是一个智能化的工具，对象学科要在嵌入式系统上构建本领域的一个嵌入式应用系统。嵌入式应用系统的技术基础是本学科的基础理论与应用环境、应用要求。同时，在应用中要不断给微电子、集成电路设计、嵌入式计算机学科提出技术要求，以便不断提升嵌入式系统平台的技术水平。[论-文-网]

三、平台模式下的学科

（一）平台模式的由来

平台模式是知识经济时代的一种基本的产业、科技模式，是人类知识分离性规律、集成性规律发展到高级阶段上的必然现象。它将一体化的产业、科技模式变革为知识平台媒介下的平台模式。只要对比上世纪60年代收音机产业与90年代的VCD/DVD产业，就会发现一体化产业模式与平台产业模式的本质差异。

（二）嵌入式系统的平台模式

按照知识的分离性发展规律，知识创新者不从事知识应用，知识应用者不需要了解创新知识原理；按照集成性发展规律要求，知识创新者应该将创新知识成果集成到工具之中，转化为知识平台，知识应用者应该在知识平台基础上实现创新知识应用。对象学科领域是嵌入式系统的最终用户，对象学科领域的电子技术应用工程师应该在一个现成的嵌入式系统平台上实现嵌入式应用系统设计。微电子学科、嵌入式计算机学科、电子技术学科（非对象学科领域中的应用工程师）不是嵌入式系统最终用户，这些学科的重要任务是将创新科技成果转化成形形色色的知识平台。[论*文*网]

（三）平台模式下的学科定位与分工

嵌入式系统中四个支柱学科的定位，除了学科知识结构的定位外，还要体现出在知识平台模式中的定位。这种平台模式的定位，是一种3+1的定位。即微电子学科、计算机学科、电子技术学科为嵌入式应用构筑各种类型的应用平台，不介入嵌入式系统的具体应用；对象学科一定要在嵌入式系统应用平台基础上，实现嵌入式系统在本学科领域中的产品化应用，不必介入嵌入式系统的平台构建。

嵌入式系统是一个无限大的空间，不论是嵌入式系统平台构建还是嵌入式系统平台应用，都有无限广阔的发展空间，关键是把握好自己的“定位”与“分工”，了解学科的“交叉”与“融合”。

参考文献

[1]何立民。嵌入式系统的产业模式[J].单片机与嵌入式系统应用，2006,（1）。

第2篇：系统科学与电子技术范文

关键词： 电子科学与技术 培养目标 课程体系建设

1.引言

常州工学院立足于常州，服务于长三角地区，该地区是国内电子行业和产业的发达地区之一，对电子类人才的需求量非常大。随着该地区经济发展和产业结构升级，社会对人才的需求逐步呈现出多样化和高层次化的要求。面对新形势的发展需要，培养适应社会经济发展和行业技术升级要求的应用型本科人才成为当务之急。电子科学与技术专业的人才培养需要符合口径宽、适应性强、基础扎实、发展潜力大等要求，因此课程体系的建设十分重要。

2.人才培养目标

培养方案和培养目标的制定要充分考虑相关高校、社会的需求，以及学校与专业的具体情况等各方面因素，并以行业技术进步、企事业单位需求和毕业生的反馈为参考依据。

通过对电子科学与技术专业的调研，以社会需求为导向，确定理论基础实、口径宽、实践能力强、知识结构合理的全面培养模式和培养目标，以综合素质培养和工程技术应用能力培养为主线，统筹编排课程体系，充分考虑和遵循学生的认知规律，以学生为主体，制定一套切实可行的、适合应用型本科人才的电子科学与技术专业培养方案和人才培养目标，以适应市场对电子工程技术人才的需求，提高学生的实践和创新能力，从而增强学生的就业竞争力。

电子科学与技术专业的人才培养目标为：适应信息产业化的发展需要，培养具有良好思想道德素质和科学文化素质的应用型本科人才，使学生具有扎实的基础知识和专业知识，具备设计、制造与生产实践能力，具有不断学习进步与更新知识的能力，能够及时跟踪并掌握新理论和新技术，在电子电路与系统、电子材料与元器件、半导体工艺等领域从事分析、设计、制造与测试等工作。为了实现以上人才培养目标，在培养计划的制订尤其是课程体系建设方面提出了更高要求。

3.课程体系建设

为了实现培养计划和人才培养目标，电子科学与技术专业的课程体系建设主要包括以下内容。

（1）课程体系模块化、层次化的应用能力培养体系。

课程体系以应用能力培养为核心，分为学校级、学院级和系部级三个层次。学校级通识课程模块层次教授电子科学与技术专业的基础知识，主要包括基本数学能力、英语能力、物理能力、计算机能力及思想道德法律等基本知识。构建以电气学院专业基础课程模块层次为电类一级学科为基础的知识结构培养体系，学院基础的培养为知识面的拓宽打下良好基础。系部级的电子科学与技术专业课程培养为毕业生的就业和继续深造提供专业技术知识。分级课程建设体系造就了毕业生基础知识扎实、理论知识雄厚、专业技术知识丰富、动手能力强等特点。

（2）理论与实际应用相结合的专业课程建设。

专业课程体系分为理论基础课程和实际应用课程两个层面，除了必备的工程数学与物理知识外，在专业知识方面，逐步建立电子材料、制造工艺、电子器件、基本单元电路、宏单元、子系统及系统的课程体系，打通自顶向下和自底向上的知识培养通路。以半导体物理和器件物理核心的课程体系构成了微电子学与固体电子学的理论基础，为制造工艺和电路设计提供知识的基本结构。以信号与系统、电路设计与测试的核心课程体系作为电路的理论基础，为电路方面能力的培养形成电子系统的知识基本结构。知识结构的分层次化、理论与实际相结合的培养体系覆盖了整个电子科学与技术专业的知识能力点，全方位培养毕业生的理论基础与工程实践能力，重点培养从系统角度审视具体电子技术的能力。

（3）以微电子技术为主干的专业课程体系。

电子科学与技术专业的知识以微电子技术为核心，可以划分为两大体系：第一是半导体材料、器件和制造工艺；第二是集成电路设计与测试。在半导体材料、器件和制造工艺上，除了传统与新型集成电路方面的应用，还与相关新型电光源、光伏材料与器件、光电材料与器件在知识结构上具有互通性。均以半导体材料为核心，引申到其他半导体材料与器件，在理论与实际应用和制造工艺上具有相似性。集成电路设计与测试涵盖了微电子和光电子技术的电路与测试方面的内容，在电路方面，新型电光源的器件、核心芯片、驱动电路等，光伏器件与电路、光电子电路与信号检测，与标准集成电路设计与应用具有共同性。在测试方面，涵盖了电学测试与可靠性测试，完整地建立了功能测试与性能测试的基本概念。电子科学与技术专业的另一个特色是在设计与应用电子系统时，具备其他专业所不具备的电路工艺与器件的底层知识，从而在电子系统的设计与分析中具备更强的理解能力。

（4）全方位的课程实践能力培养体系。

电子科学与技术专业的课程体系以理论与实践相结合为设置理念，在课内实验、课内实践、独立授课实验、课程设计、科研实践、实习及毕业设计等方面全方位构建实验实践体系，重点培养毕业生的动手能力和实践能力。除了电气学院的实验中心和实验室外，电子科学与技术专业有两个专业实验室：集成电路设计实验室和集成电路测试实验室。为教学、科研提供全方位的服务。集成电路设计实验室主要提供学生在系统设计、电路设计、器件与工艺实验等方面的专用软件。集成电路测试实验室主要提供电路测试、半导体材料、半导体器件、半导体工艺等各方面的实验。在电子技术的材料、器件、电路设计、制造、测试等流程方面提供全方位服务。在实验室开放上，实验室开放给所有教师与学生使用，鼓励学生进入实验室参与教师的科研与参与毕业设计。

（5）教学与科研结合，校企结合的工程技术能力培养体系。

电子科学与技术专业的教师承担了多项纵向与横向项目，系部鼓励教师与学生一起参与科研项目，为学生实验实践能力的培养提供良好的实验实践平台和科研平台，从而从项目角度提供给学生实训机会。在校企产学研联盟方面，电子科学与技术专业紧密联系常州和周边地区的企业，如银河电子、天合光能、常州普美、常州欧智等多家企业，形成校企联盟。参考卓越计划的实施，电子科学与技术专业经常邀请外校和企业专家对学生开展前沿性科学讲座与培训，为毕业生的能力培养和就业提供指导。

4.实践的效果

通过培养方案与人才培养目标的制定，重点进行电子科学与技术专业的课程体系建设，并通过多年教学与科研实践，进行以下方面的实践，取得了良好效果。

（1）完善电子科学与技术专业的课程体系，建立材料、器件、工艺、电路、测试和系统的能力点分布。

（2）从社会需求角度和人才知识结构出发，逐步对课程体系进行调整，增强课程体系之间的内在联系，减少或删除部分实用性不强的课程，增设社会急需的专业课程。

（3）强调应用能力培养，强化理论知识教学，增加实践教学环节，增强学生的实践应用能力，培养学生综合应用电子科学与技术专业知识的能力。

（4）探索开设提高学生动手能力和操作能力的集中性实践环节和创新环节，探讨校企结合培养人才的新模式。

根据对本校历届电子科学与技术专业本科毕业生的跟踪调查，九成以上的毕业生去向为长三角地区，平均每年有20%的毕业生进入国内知名高校读研继续深造，其余进入各企事业单位。通过对接收毕业生的各高校、企事业单位，以及毕业生进行的调查和反馈，本校电子科学与技术专业的课程体系建设能够培养学生扎实的理论知识和熟练的实践能力，有利于学生做好职业生涯规划，能够促进毕业生快速进入新领域和岗位，用人单位满意度高。

5.结语

通过几年对电子科学与技术专业课程体系的建设与实践，基础课、专业基础课和专业课的设置逐步得到了发展和优化，梳理清楚了本专业各方面能力的培养，知识点和能力点的分布更系统化和体系化，并通过实践进行了验证和完善，为毕业生的就业和进一步深造打下了坚实的基础。

参考文献：

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[2]杨东晓，章献民，韩雁，等.电子工程类卓越人才培养的实践.中国电子教育学会分会2010年论文集，P20-28.

[3]沈为民，孙翎，杨凯，楼俊.“电子科学与技术”多样性人才培养.电气电子教学学报，2009.9：66-72.

[4]张培昆.电子科学与技术专业课程设置的探索.信息与电脑，2013，03：200-201.

[5]阮凯斌，刘银春，张洪.电子科学与技术专业课程体系建设的研究与实施.时代教育，2012（11）：28-29.

[6]殷景华，曹江，宋明歆，等.电子科学与技术专业课程体系优化的研究.信息技术，2007（6）：17-19.

[7]邸志刚，贾春荣.电子科学与技术专业培养体系改革及构建.中国电力教育，2013（7）：59-60.

第3篇：系统科学与电子技术范文

机械电子工程是科技高速发展以及学科相互链接的产物，它打破了传统的学科分类,集诸多技术特点于一体。它的出现代表着新技术、新思想、新研究方式和新研究目标的产生m。各国的研究者们一直致力于明确机械电子工程的定义和概念,估算机电产业对国家和社会所代来的价值M,并对机械电子学科的未来发展做出研究0。在我国，很多高校也在致力于如何更好地推动机电教育事业的发展。但就目前而言,对机械电子工程综合性、概括性的论述相对较少。全面地认识和理解机械电子工程的内涵及外延有助于机电从业人员以及机械电子专业的学习者更好地在该领域进行相关研究和深入学习。

本研究根据机械电子工程的特点,从学科、技术、工程、市场、实践等多个角度对日新月异的机械电子工程进行归纳、概括和总结,可为相关研究提供参考。

1机械电子工程的概念

机械电子的概念源于日本的“Mechatronics，’一词，曰本机械振兴协会对其解释为“在机械的主动功能、信息处理功能和控制功能上引入电子技术,并将机械装置和电子设备以及软件等有机结合起来构成的产品或系统”。美国学者V.DanielHunt&]将其概括为‘‘有计划地应用和有效地把机械与电子结合起来，以创造最优产品”。欧洲IRDAC(TheIndustrialResearchandDevelopmentAdvisoryCommittee)认为机械电子工程是“机械工程、电气控制工程以及系统总体技术在产品设计和生产过程中的结合”。在我国，大多学者称之为“机电一体化”。

1.1机械电子工程学科的知识体系

机械电子工程的知识体系来源于学科间的交叉融合。它是机械、电子、控制、信息、计算机、人工智能、管理等诸多理论体系的集合。其特点是知识结构庞大、理论丰富、应用范围广泛。

现如今，国内外许多大学的机械电子专业课程主要是由机械工程、电子工程、计算机科学以及控制工程中的部分课程整合而成。这对本专业所培养的学生而言,是具有一定难度的。故机械电子工程所要求的人才及人才知识结构、技术素养等明显不同于传统的机械工程人员。国外一些企业也开始认为，机电人才对它们的吸引力更大M。

1.2机械电子工程的核心技术

1.2.1机械技术

作为机械电子工程的支撑学科与关键技术，机械制造技术是其最为重要的影响元素。可以说，它是一个载体或“母体”。机械电子工程可看做是多种技术向机械技术渗透的结果。但是，机械电子产品及系统的设计思维、设计理念、设计方法与机械制造技术有很大区别。所以，对于机电行业人员来说,从传统的机械思维模式向机电思维模式的转变是尤为重要的。

1.2.2电子技术

电子技术根据系统要求,应用电子学理论,运用电子器件与机械元件,采用某种控制策略,设计和制造出

满足需求并实现特定功能的电路或电子系统,从而投入到机械电子系统或产品之中。

1.2.3自动控制技术

当代的自动控制技术应用于生产、生活、军事、管理、教育等各个领域。自动控制技术就好比一颗粒子，附到某种物质上，它就具有某种物质特定的性质。在机械电子工程中，自动控制技术是控制理论的实践应用，其通过系统已存在的硬件设备和软件系统,结合多种技术，选择控制方式来完成某种控制任务,保证某个过程按照预想进行，或者实现某个预设的目标。

1.2.4检测传感技术

检测是指在各类生产、科研、实验等领域，为及时获得被测、被控对象的有关信息而实时地对一些参量进行定性检查和定量测量。检测传感技术的曰益发展提升了机械电子工程的智能化水平，它的精度将直接影响系统的响应特性。

1.2.5信息处理技术

为了更进一步地发展机械电子工程，必须提高信息处理设备的可靠性、加快处理速度,并解决抗干扰及标准化问题M。

1.2.6伺服驱动技术

要实现机械电子工程全面、高速、准确地发展，毋庸置疑,伺服驱动技术具有很重要的地位。近年来，随着工业自动化的飞速发展,伺服驱动技术也在朝着变频化和交流化迈进17]。伺服驱动技术直接决定了机电系统的准确性、快速性以及灵活性。

1.2.7系统总体技术

系统总体技术是一种运用宏观方法和思路,从整体目标出发，对系统总体进行研究的综合应用技术。系统总体技术加强了机械电子系统的宏观性,增加了机电产品的稳定性。

1.3机械电子工程及其相关技术的联系与区别

1.3.1机械电子工程与人工智能

人工智能是一门综合了控制论、信息论、计算机科学、神经生理学、心理学、语言学、哲学等多门学科的边缘性学科。人工智能就是研究如何使得计算机或者机器设备具有人类的某些特定的功能M"23。从广义角度来看,机械电子工程与人工智能的结合是双向的,机械电子工程可以给人工智能提供一个强大的平台;而人工智能则可以使得机电产品和机电系统向着高级化、人性化和智能化发展。例如在描述机械电子系统的输入输出关系上,人工智能就能给机械电子工程很大程度的帮助。

1.3.2机械电子工程与机器人技术

机器人技术一直以来都是人们所最为关注的科学技术之一。随着科技的不断发展，机器人技术也逐渐走向成熟,其种类曰趋增多、性能持续提高。

工程机械等诸多传统学科面临很多发展问题，其解决的途径就是实现不同程度机械电子化或机器人化124"23。因此,机器人技术与机械电子工程的紧密结合终将能够彻底实现机器人融入人类生活，与人类一起协同工作,并且能够从事人类无法进行的工作，以更大的灵活性给人类社会带来更多的价值。

1.3.3机械电子工程与电子机械工程

电子机械工程主要研究电子组装、电子设备的标准化、电子设备能量传递的媒介、电子系统与机械结构的研究等等。

机械电子工程与电子机械工程的联系较为紧密，可相互借鉴,在某些领域中甚至可以相互取代。但它们是两个不同的学科,机械电子工程是机械的电子化，就是以机械为基础而引入电子，而电子机械工程则相反；它们的产生背景也不同，电子机械工程是二次世界大战以后，有人提出雷达和通信中的机械工程这个名字,苏联称之为无线电设备的结构与工艺,在我国有关院校中曾建立过同名专业M。

1.3.4机械电子工程与电子信息工程

电子信息工程主要研究信息的获取与处理，电子设备与信息系统的设计、开发、应用和集成等。电子信息工程的主要研究方向偏向于电子电路，以及信息系统在电子电路上的应用。与之相比，机械电子工程的综合性更强。

1.4机械电子工程的实践应用

简单地说,机械电子工程的应用大到国家的航空航天领域,例如运载火箭的动力系统、航空发动机等；小到人们所必不可少的生活用品，例如电话、空调、手机等等。

详细地讲,其实际应用将会在两个方面产生影响：

(1)产品。产品是技术的载体和体现者。机电产品的结构更合理、性能更优越、用途更广泛，已明显区别于传统机械、电子等产品。如新型机械加工中心,拥有车、磨、洗、刨、镗、钻等多种功能。

(2)系统。它能增强机电系统的控制精度、简化系统结构、提高系统可靠性。如大型重载混合动力汽车系统,可在刹车以及起动等进程中进行多位调整，还可以对不同路况的汽车动力使用情况进行检测，等等。

2机械电子工程的产生及现状

2.1机械电子工程的产生和发展

机械电子工程的产生和发展大致可分为3个阶

第1阶段。要追溯至20世纪60年代以前，第三次工业革命时期。由于这一时期各国生产力已经得到了极大的提升，急需与高速发展的生产力相适应的科学技术。在此背景之下,新兴的电子技术与传统的机械技术实现了初步融合。这不仅完善了机械产品的性能，同时也推动了当时各国科技和经济的发展。但是，由于这一阶段各国人力资源的匮乏，再加上电子技术的水平还不够高，科学技术也不能够为其提供足够的理论支持,从而导致机、电的融合度比较低，还不能大量应用于工业生产之中，更加不能满足广泛与深入发足之需要。

第2阶段。是在随后的30~40年，随着和平时代和科技时代的到来,机械电子工程也迎来了其高速发展时期。在该阶段，由于计算机技术和控制技术的迅猛发展,为机械电子提供了大量的技术支持；与此同时,大规模集成电路以及微机技术的出现,给机械电子提供了丰富的物质支持，这使得机械电子得到了进一步的发展,并且以一定规模地应用于工业领域。机械技术在与电子技术更进一步融合的基础上，也开始加入了计算机、控制技术等等,初步形成了其综合性。

第3阶段。主要指的是20世纪末叶及21世纪的初期。在该阶段,机械电子工程与其相关技术的结合更为紧密,从总体上形成了其知识体系结构并且开始进入产业阶段。在这一过程中，由于生产流程包括设备本身都体现出了对自动化、智能化的需要,推动了机械电子工程向着这些最新型技术领域的迈进，这也体现了机械电子工程发展的多元化。

2.2国内外现状

日本从上世纪70年代开始就一直大力发展机械电子产业，到上世纪80年代初，日本就已经有了无人化示范工厂。现如今，日本的机械电子技术已逐渐成熟,处于世界领先地位。相比较日本而言，美国的机械电子产业起步较晚，美国自然科学基金委员会1985才开始投资兴建国家工程实验室。但美国的微电子技术十分发达，所以带动机械电子的发展比较迅速。1985~1995年这10年来美国的军用机器人和智能机器人开发经费从1.86亿美元增至9.75亿美元。欧洲许多发达国家也基本在同一时期竞相发展机械电子工程,英国剑桥大学在1985年开设了机械电子学工程硕士学位课,德国于1984~1988年提供5.3亿马克用于扩大工业机器人、软件操作系统等项目。与此同时,世界各国的大学相继开设机械电子工程学科，例如新西兰Auckland大学,莫斯科大学等等。到2008年4月，土耳其国内的98所大学之中的46所都已经开设了机电工程系。

我国于1989年将‘‘机械电子工程专业”列为试办专业,1993年成为正式专业。在此期间，国务院也成立机械电子领导小组并列为我国的“863计划”。当前,机械电子工程是我国一级学科机械工程下设的二级学科,有多个研究方向，例如机电控制及其自动化、机电一体化与机器人、现代应用机电技术与系统、计算机集成制造与敏捷制造、虚拟机电仪器与虚拟测试技术等。

2.3我国机械电子工程现状分析

从市场的角度来看，由于我国机械电子工程的发展历史不长、程度不深,在很多方面与日本以及欧美等国家有一定的差距。许多产品的品种、数量、档次、质量都不能满足要求，进口量较大。例如我国的数控机床在机床总数的占有率仍然较少,而国外的数控机床已占其总数的30%~80%;美、日等发达国家工业系统中CAD应用率已超过85%,而我国CAD应用率和覆盖率还比较低。

从学科的角度来看，当下我国的机械电子工程处于快速发展阶段，主要特点就是更新速度快、与其他学科融合快、涉及的科学范围大。

(1)机械电子工程是与相关科学技术相结合而成的新的理论体系,所以在很多方面更新速度较快,从业者和学习者要不断更新理论知识，充分了解现阶段机械电子的发展趋势。我国很多高校在对机械电子工程专业的教学内容和教学方法上不断创新[43-45],教学内容更加多元化、系统化，教学方法更加实践化。并且，适应机械电子工程专业人才培养的教学运行机制也在不断地更新[46-7],更为注重人才的综合性、设计性和创新性。

(2)机械电子工程与其他领域的结合日益紧密，结合速度快，深化程度高。例如，机械电子与现代光学、现代医学、现代生物技术、组合学等的结合。它们的高度融合将给这一产业带来历史性的变革和巨大的经济效益。更为重要的是，它实现了学科之间互补关系，为边缘性学科和综合性学科的发展奠定了基础。

(3)机械电子工程涉及的学科范围大，知识体系丰富，应用性强。例如在现代微特电机的设计中，不仅需要设计者机械、电子以及控制等多领域的基础理论知识,而且需要各领域技术的相互配合与协调，才能够设计和制造出合理的产品。

从工程的角度来看,各工程领域对自动控制性、高级智能性、稳定性的要求较高。目前我国的机械电子技术还不能够完全满足其需要,仍需借助传统的机械技术、控制技术等来完成。从这一点来说,机械电子工程还具有很大的发展空间，各层次的知识结构也需要进行面向工程实践的转变。可以认为，机械电子工程的发展正在带动着整个工程领域的深度变化。

3机械电子工程的发展趋势

机械电子工程不断向着智能化、模块化、网络化、微型化、绿色化等方向发展。随着科技的进步,机械电子工程所涉及的领域将持续扩大，理论和方法将更加完备,技术将更加精湛，多元化程度将越来越高。

(1)智能化。智能化是当今科学技术发展的主要潮流之一。在各科学领域实现人工智能控制将会给人类带来前所未有的便利。机械电子的智能化是对机电设备或机电系统行为的描述。在很多领域中，当机械电子工程联系了智能化,就会为系统和设备增添控制中枢,使之拥有更强大的实用能力。例如，智能机器人处理系统。在超市、垃圾站等地点,机器人可以用来智能地进行判断是哪一类商品或者垃圾,从而可按要求分类。这不仅节省了劳动力，更加大了工作效率,从根本上体现了智能机电系统的优越性。

(2)模块化。由于机械电子工程是一门综合性学科,其知识架构庞大，内容繁多,模块化是其发展的必然趋势。模块化就是将机械电子工程中的各个单元进行分别整理和研制M。它能够简化系统结构，更具有可读性和可操作性,进一步方便了与其他领域信息的交互和移植。例如港珠澳大桥的修建就体现了模块化的应用价值,从总体上将工程分为桥梁、海中隧道以及海中人工岛3大部分。各部分分时同步进行,既能够保证工程的进度,也能够确保工程质量。

(3)网络化。随着当代计算机技术的迅猛发展,各专业与计算机技术的结合度日益密切。网络化能够大大提升信息的输入、变换、和输出。对于机械电子工程而言，网路化能够增强系统的可控性，提高工作效率。例如新型智能空调，可以通过蓝牙、GPRS、手机信号等网络手段对其实施随时随地的控制。人们可以在工作或外出时通过网络信号提前设定空调的温度及开关时间等。

(4)微型化。近年来，各科学技术纷纷向着微型化领域迈进，出现了微型车、特微型计算机、微型传感器甚至微型企业等等一系列新兴概念。机械电子产品也迅速向着小型化和微型化发展，并以大爆炸的形式进入人们的生活。例如手机马达、微型芯片等等。机械电子的微型化不仅使得机械电子产品的结构更加紧凑、能源分配更加合理，同时也加强了机械系统的逻辑性。可以预见,微型化的发展必将引领机械电子工程进入“纳米级”时代。

(5)绿色化。绿色化发展已然是当今全球科技发展的主题。绿色化发展是建立在资源承载力的条件下,将科技的发展提升至环境保护的发展模式。绿色化发展对于机械电子产品的设计和开发具有很重要的意义。

4结束语

第4篇：系统科学与电子技术范文

信息时代，电子技术实现了快速更新，其应用领域不断扩充，并推动大众日常生活、交流、工作方式的全面变革，大大提升了人们生活品质。就电子技术应用进展展开进一步分析，对明确未来发展方向，查找不足，激发电子技术应用功能价值，推动现代水的快速全面发展，有重要的实践意义。

关键词：

电子技术；应用；进展

1概述

新时期，我国电子技术实现了快速的发展与更新，这一趋势将逐步引领电子技术变频系统的持续进步。电子交流调速过程中引入变频技术手段是极为重要的一环，变频技术之中最核心的内容便是其涵盖的电子技术。电子技术之中基础单元则是电子元件。当前，伴随电子技术的迅猛更新，其渐渐延展渗透至更多高新技术领域，内部技术含量持续扩充，未来其还会在更多领域之中实现广泛的服务与应用。

2电子技术内涵

电子技术主要是针对电子科学原理，通过设计电子元器件生产具备特殊应用功能的电路系统来应对现实问题。具体来说电子技术涵盖信息电子以及电力电子两个重要分支。20世纪50年代起晶体管诞生，伴随不断更新发展逐步形成了电子技术学科，人类社会逐步发展为整流器时代。到了20世纪70年代，伴随变频器系统的快速发展该技术实现了广泛应用。该时期传统低频电子系统技术逐步发展成高频技术。当前，电子技术在众多领域均实现了广泛应用，我们在日常生活之中随处都可以看到电子技术的影子，其在众多行业中发挥了极其重要的功能价值。近年来，电子信息技术涉及的内容更加丰富多样，技术水平也渐渐完善优化，达到了该技术领域的又一个高峰。单纯由电子技术整体实力水平来说，我国电子技术领域研究水平同发达国家比较仍旧包含明显差距，我国电子技术的持续健康发展需要构建具有一定规模的产业，应依照我国基本国情，充分吸取国外成功经验，发展体现中国特色的电子技术。通过探究国内外现代技术，持续推动自主创新，实现不同学科之间的有效渗透与融合，进而由选择器件、更新电路系统层面完成全面创新。另外，应积极引入新型材料，更新设备生产技术，推动新型电子技术的广泛应用，使得产品功能、核心技术以及营销管理全面融合，推动我国电子技术实现更大的发展，并对国民经济建设发挥良好的推动力。

3电子技术应用进展

伴随计算机系统技术的不断更新完善，电子科学范畴中的电气设备开发研究更新快速，特别是在通信领域电源技术中实现了较为广泛的应用。当前，电子技术逐步变成通信电源之中的一项重要内容。高频开关则逐步完成了稳定的电源传输，还可完成分流高效供电。另外，通信移动系统开关稳压装置容量功率应用状况也不断增多，一般应用为由总线电压变换成直流电压模块实现高频隔离，这样不但方便维护，还可快速安装，进而显著降低能源损失。电子技术领域，DC转换装置二次电源逐步向着商业化、科技化的方向发展，其应用PWM高频核心技术手段。伴随电子技术的快速更新发展，集成电路系统、电源模块水平不断提升，其逐步向着小型化的趋势发展。变频器装置采用电子技术，主要目标在于实现交流电机的调速变频，该技术在电力电网系统中发挥了极为重要的作用，还可实现绿色节能。分布式电源应用系统中也可引入电子技术，具体包括电源模块以及控制电路图。通过引入新型技术手段，可实现大功率电源系统的智能化应用，并可使强电、弱点全面融合，这样一来大功率组件应用能量消耗、压力水平将显著下降，并可全面提升实践生产工作效率。此电源系统还呈现出节能、绿色、高效的优势，因此逐步在各类通信系统设备、计算机操作系统低电压电源之中实现了广泛的服务应用。分布式电源、电动机电源系统体现出了轻巧便利、占地少、前景良好的综合特征，因此逐步在更多高新技术行业实现了广泛服务应用。当前，我国电子技术应用发展逐步向着智能化、高效化、科学化的方向发展，电气产品的不断更新不但节省了较多材料与能源，还可实现绿色环保的应用目标。电子技术唯有不断创新、持续扩充，方能全面符合高新科技环境下人们对电子技术应用的需要。事实上，持续创新与不断发展是目前电子技术前行的科学引导，电子技术领域应明确高频应用的发展趋势，并重视合理创新，方能真正的抓住时机，实现更大的进步与提升，在更高的层面实现全面统一。应用高频电源系统以及模块化技术将引领整体电子技术领域的快速高效发展，令高水平、高效率的电力系统全面整合，进而实现更大的发展与提升。

4结论

总之，新时期，电子技术始终是一项应用广泛、功能完备的新技术发展成果，其核心潜能被越来越多的人群了解、认知，并引起了广泛的重视。电子技术的全面创新以及电子器件生产工艺的广泛应用，逐步变成国际领域工业自动化发展以及机电一体化进程中最激烈的竞争领域。更多的发达国家在该行业领域投入了庞大的人力资源、资金以及丰富的物力资源，令电子技术逐步跻身于高新科技领域。科学技术的迅猛发展以及社会需求的持续增长，进一步推动电子技术的向前飞跃，未来电子技术还将更加广泛的渗透到各行业领域之中，真正发挥内在的应用价值，实现前所未有的进步与提升。

作者：高正建 单位：北京银泰商业（集团）有限公司

参考文献

[1]吴斌.工业工程和机械电子技术在B企业质量管理中的应用[D].上海：同济大学,2007.

[2]高振萍,王超.浅谈“项目教学法”在《电子技术》教学中的应用[J].科技信息,2010(27).

[3]机电一体化———技术集成的结果机器设备制造企业面临的机遇和挑战[J].工业工程与管理,2000(3).

第5篇：系统科学与电子技术范文

此次2012电子电路系列本科人才培养方案的制定经过了我校多级领导和专家学者的严谨指导，广大教员的积极参与，可谓集思广益，精心研讨，最终提出了此初步方案，形成了以下特点:

(一)基础理论为根本，思维培养为目标

电子电路系列课程是电子科学与技术学科中电路与系统等多个学科方向的核心基础课程，其最大的特点即为“基础性”。但基础并不意味着“一成不变”，当前，半导体集成工艺的发展迅猛，但已趋极限，各种新工艺、新器件亟待研究，各类新的思维方式亟需提倡。鉴于这样一种背景，此次2012方案中，我们在参照清华大学电子工程系在09本科培养方案［3］和MIT电气工程与计算机科学系［4］等多所国内外著名高校课程设置方案的基础上，结合目前电子技术发展的新技术、新工艺，对09方案中原有“微电子导论”课程内容进行整合更新，新增了“电子器件导论”这门限选课程，以使学生了解半导体及各种新型器件的基本工作原理、技术参数、主要应用领域和发展趋势，为将来从事科学装备的研制、应用和管理提供理论指导和技术支撑。课程前四章引入了对半导体器件物理、PN结和晶体二极管、双极型晶体管、MOS场效应管等内容的讲解，这些知识模块在原电路系列核心课程“电路分析基础”、“模拟电子技术”、“数字电子技术”、“高频电子线路”等课程中均有讲解，但内容分散，部分内容多门课程重复讲述。由于缺乏系统性，学生总无法很好地理解，建立正确的概念，现将这四章内容组成核心章节进行连续讲解，不但可以形成系统概念，而且通过统一对比可以让学生充分理解知识点，为后续电路课程的学习奠定坚实的基础;课程后四章从集成角度和MEMS(微电子机械系统)、生物芯片、量子器件、纳米电子器件等新型电子器件技术角度对课程进行了较深的拓展，具有很强的前沿性和启发性。总之，课程从“分立元件”到“集成器件”，从半导体工艺到新型工艺，形成了一张完整的底层器件MAP图，具有很好的系统性，从而可以更好的完善电子科学与技术学科的知识体系。

(二)着眼系统讲技术，围绕功能讲原理

2012培养方案制定过程中，我们提出了“着眼系统讲技术、围绕功能讲原理、注重创新强实践”的总体指导思想，其中“着眼系统讲技术”在“射频电子线路”课程中得到了重要体现。该课程将结合典型的雷达系统或通信系统，按系统模块来组织教学，分章节讲解各模块中包含的技术，如:收发前端技术、频率变换技术、频率合成技术、高速AD/DA技术、数字调制解调技术、宽带高功率放大器;与这些技术相对应的模块或器件讲解包括:射频前端匹配电路、低噪放、混频器、锁相环、高速AD(DA)器件;与这些技术相对应的算法讲解包括:数字变频、数字滤波;与实际应用紧密相关的一些重要概念讲解包括:如噪声抑制、高稳定度时钟产生和分配、同步、频率基准等。从内容安排不难看出，“射频电子线路”课程经过这样的改革，不仅融合了原高频、微波、通信、信号等多方面的知识，有利于学生建立系统工程的概念，同时也可做到“学以致用”，知道这些知识模块可以用在哪些实际系统中，有利于培养学生的工程素养，提高学生的学习兴趣，真正掌握课程知识。

(三)教学实践相融合，能力培养为牵引

此次12方案制定过程中，特别突出了能力培养和实践教学的重要性，具体体现在:首先，对“电子线路基础”和“数字逻辑设计”等核心课程的实验进行单独设课，由原来与理论课程捆绑分离成两门课程，且实验内容由先期的“基础型”、“验证型”转变到“课程设计”、“综合实验”及大型设计与制作，以期加强学生综合实践能力的培养。其次，增设了“电子设计与制作”课程，鼓励全校学有余力、对电子技术很感兴趣的同学选修该门课程，以提升学生的实际应用和工程创新能力。此次实验教学改革，我们在强调学生参与的同时，也摒弃了教师在实验教学中仅仅充当“管理员”的陈旧印象，加大了教师在实验环节的指导作用，具体体现在“现代电子器件与应用电路”选修课程的增设上。该课程结合现代传感器、功率输出、强电输出等器件，分专题重点讲解多种实用性非常强的电子电路和接口电路的工作原理与具体电路，内容涉及信号处理、通信和电子等多学科，与电子科学与技术学科科研背景和实际装备研制结合非常紧密，为学生架构了理论学习与实际工程实践的有力桥梁，突显了教师在实验教学中的指导地位。

二、方案实施建议

此次2012方案的改革思路好，力度大，但如果不能有效实施，无非是“纸上谈兵”而已。下面提出以下几点实施建议:

(一)积极合理安排课程，确保系列课程的体系性

此次2012电子电路系列培养方案最大特点是体系性相当强，体现在理论由基础到核心，实验由基本到综合，层层深入，环环相扣，因而课程安排方面不能有一丝疏漏，而且部分课程的并行性被加强，如大一选修“电子器件导论”课程后，“电子线路基础”和“数字逻辑电路”课程可在大二同一学期进行开设，这不但可使同学们尽早掌握基础知识体系，而且两门课程同时学习，对比增强，有助于对课程内容的深入理解，因而在课程编排时可充分考虑课程的总体体系性，并行实施。

(二)理论课程与实践课程分离，确保实践课程的独立

有效2012电子电路系列培养方案中部分核心基础课程的实验教学由09方案的嵌入理论课程中实施变为单独设课，不但实验课时大幅增加，相对集中，而且实验的综合性大大增强，实验内容设置取材于平时的科研任务和历届大学生电子设计竞赛试题，实验平台也由MSI芯片集成向EDA、单片机、嵌入式系统等前沿专业设计平台过渡，这就要求实践教学管理严谨有序，保障有力，能切实为学生提供丰富的设计资源和强大的设计工具，真正为学生实践能力和创新能力的培养提供有利条件。

(三)大胆改革课程评价机制，注重学生综合素质的培养

在09方案中，系列课程中各主干课程的考核仍以理论考试为主，部分课程虽加强了实验考核的比例，并规定实验课程不合格整门考试即不合格［5］，但在具体操作时基本流于形式。12方案中，我们拟对各门课程的考核进行更为深入的改革，加大研讨和平时表现的分值比，尤其对独立设课的实验课程，我们将按照“项目式管理”的方式，依据项目选题、方案制定、项目实施、项目验收和项目总结等环节依次计分，强调学生综合素质的培养，以切实培养学生严谨踏实的科研作风和高超扎实的科研技能。

三、结束语

第6篇：系统科学与电子技术范文

机械电子系统在近年来不断发展中已逐渐成为集计算机技术、机械电子学、控制技术以及信息技术等于一体的综合学科。其最早由日本提出，被定义为利用电子技术完成控制学与动力学相关内容的操作，以此促进机械使用效率的提高。而后期在广泛应用中，美国机械工程师又在此基础上提出机电一体化概念，具体指为在计算机技术应用的同时发挥网络信息协调作用，使机械运动下的机械与机电部件等保持相互作用的系统。从我国当前机械电子系统建设情况分析，其主要集中在机械技术的发展以及产品发展两方面，通过技术理论指导促进产品生产中技术应用水平的提高，以此使产品使用效果得以发挥[1]。

2机械电子系统发展现状

在世界经济发展处于低迷状态的背景下，许多如机械电子行业等领域已呈现趋缓态势，而且国际机电产品以其自身高生产效能与科技含量等优势很快占领我国市场，致使本土机电产品的销量开始下滑，机械电子系统的发展进入瓶颈期。例如，据相关数据表明，国内机电产品在2012年大多依托进口，且前三季度所进口的总额达168.2亿美元，使国内机械电子设备难以在市场中占有一席之地。从目前行业整体发展的现状分析，主要表现在：①关于新技术研发，与发达国家相比，国内技术研究水平较低，大多产品设备不具备较高的科技含量，无法实现科技成果转换为经济效益的目标。加上大多企业关于产品与技术研发方面的投入较少，产品设备的生产仍处于模仿阶段。②传统机械电子设备应用较为广泛。为节约成本，大多企业仍青睐于传统机械电子设备的应用，不具备较高的智能化与自动化水平。③许多集成化与网络化等技术未得到广泛应用，制约行业的整体发展[2]。

3机械电子系统未来发展趋势

机械电子技术自产生以来，应用与发展的情况可以三个阶段进行概括，其中在20世纪60年代前处于电子技术应用的初期阶段，人类生产生活活动中对电子技术的应用了解较少，但也在电子产品制造中有所涉及。而第二阶段主要为20世纪80年代，机械电子技术在前期发展的基础上得到进一步提高，也为整个行业的发展奠定了坚实的基础。第三阶段则为20世纪90年代以后，机械电子行业整体的发展趋向于自动化与智能化，在理论与技术应用等方面都为机械电子技术的发展提供了重要的支撑。其在未来发展整体趋势上主要表现为以下几方面：

3.1集成化与网络化方向发展

集成技术的应用强调结合现代许多先进技术，要求在机械电子系统中引入集成概念，确保产品生产包含创新理念的同时，使生产各环节得到有效监督与跟踪，促进产品生产过程保持良性状态。而在网络化方面，由于互联网技术的应用使许多网络信息资源已可实现共享，为机械电子系统的发展提供重要工具，可利用其进行企业之间的交流或直接学习国外先进机械电子技术。同时，对于机械电子系统操作过程中存在的难题也可利用远程技术解决，带动行业的整体发展。

3.2智能化方向发展

机械电子系统在人工智能概念提出后，无论从工作环境的改善或保证机械电子系统操作的稳定性都可通过人工智能计算完成。以当前社会电子行业整体发展趋势分析，企业的发展也需充分利用人工智能实现生产管理全过程中的智能化，通过其与计算机科学与模糊数学等结合，带动机械产品质量的进一步提高。

3.3模块化方向发展

机械电子产品在许多行业领域中都有涉及，所以产品种类繁多，若单纯依靠传统模式进行机电一体化产品的制造，如动力接口或机械接口等将面临较多的难题，而通过模块化的应用便可解决这些难题，有利于数控系统实现标准化、集成化。许多如PLC、CPU或接口等模块都可满足不同功能需求，并利用增减模块数量或以积木形式裁剪相应的功能，使数控系统具有不同的档次。

3.4科学计算可视化方向

机械电子系统中科学计算可视化的应用主要进行对数据的解释与处理，改变传统信息交流过程中完全依靠文字或语言表达的现状，可通过引入许多可视信息如图形或动画等。同时，结合虚拟环境技术的应用，机械电子产品的设计周期也得以缩短，保证产品质量的同时也使产品成本得以降低。另外，在可视化技术的应用下，许多如数控技术中涉及的道具管理或参数设定等都可进行仿真演示，为产品的加工生产提供重要的参考[3]。

4结论

第7篇：系统科学与电子技术范文

论文关键词：电气工程技术；电气学科；发展史

一、电气工程技术的发展史

电气工程（Electrical Engineering）是现代科技领域核心学科之一，传统的电气工程定义为用于创造产生电气与电子系统的有关学科的总和。21世纪的电气工程概念已经远远超出这一范畴，如今电气工程涵盖了几乎所有与电子、光子有关的工程行为。电气工程的发展程度直接体现了国家的科技进步水平，因此，电气工程的教育和科研在发达国家大学中始终占据重要地位。

1.电磁学理论的建立及通讯技术的发展

大自然中的雷电使人类对电有了最早、最朴素的认识，天然磁石吸铁是人类对磁现象的最早观察，然而，人类对电磁现象的研究始于16世纪的英国，1663年德国科学家盖利克发明了摩擦起电的仪器，1729年英国科学家发现电荷可以通过金属传导等等，这是人类对电的早期实验，之后又出现了一系列具有里程碑意义的发现与发明。

（1）库仑定律。1785年法国物理学家库仑通过扭秤测量静电力和磁力总结出：两个电荷之间的作用力与它们间距离的平方成反比，与它们所带电荷量的乘积成正比，这就是著名的库仑定律。这一发现的历史意义在于它标志着人类对电磁现象的研究从定性阶段进入了定量阶段。

（2）“伏打电池”。1799年意大利物理学家伏特经过反复实验发现把任何潮湿物体放到两个不同金属之间都会产生电流，一年后伏特发明了世界上第一个电池，自此人类对电的研究由静电扩大到了动电，开辟了电学研究的新领域。

（3）奥斯特发现电流的磁效应和安培右手定则。1820年奥斯特偶然发现通电铂丝周围的小磁针发生轻微晃动，之后他经过反复实验证实了这一发现。其后安培进行了更深入的研究，提出了右手定则，发现了电流方向与磁针转动方向之间的关系。安培还通过实验发现了两个通电导体和两个通电线圈之间相互作用的规律，从而奠定了电动力学的基础。

（4）法拉第发现电磁感应。英国科学家法拉第是第一个成功完成磁生电实验的人，并归纳出产生感应电流的五种情况：一是变化着的电流；二是变化着的磁场；三是运动的稳定电流；四是运动的磁场；五是在磁场中运动的电线。法拉第把这一现象叫做“电磁感应”。电磁感应的发现使生产电成为可能，至今，发电机、电动机、变压器都是运用电磁感应原理工作的。

（5）麦克斯韦建立电磁场理论。英国数学家、物理学家麦克斯韦总结了前人的一系列成果，用数学方程式表示电磁场，建立了完整的电磁理论体系，揭示了光、电、磁本质上的统一，并预言了电磁波的存在。1873年他出版的电磁场理论经典著作《电磁学通论》是里程碑式的自然科学理论巨著。

任何科学发明与发现都是许许多多的科学家不懈努力的成果，德国物理学家欧姆、高斯、赫兹，美国物理学家亨利，俄国物理学家楞次等等都为电磁理论的形成作出过贡献，本文不在一一类举。

电磁理论的建立为无线电通信揭示的发展奠定了基础，19世纪通信技术取得了突破性成果，先后发明了有线电报、有线电话和无线通信。

2.电工技术的初期发展

人类社会发展历程中经历了三次工业革命，对人类的进步起到了巨大的作用。第一次工业革命从18世纪中叶到19世纪中叶，以瓦特发明的蒸汽机为标志，以机械化为特征，中心在英国；第二次工业革命从19世纪后半期到20世纪中叶，以工业生产电气化为主要标志，其成果是电力、钢铁、化工“三大技术”与汽车、飞机和无线电通信“三大文明”，其中心在美国和德国；第三次工业革命从20世纪中叶到21世纪初，以社会生产、生活信息化为特点，又叫新技术革命。第二次工业革命就是从电工技术初创和应用开始的。

（1）直流发电机的诞生。1831年英国企业家研制出了史上第一台发电机——蒸汽动力永磁发电机；1832年法国科学家匹克斯发明了世界上第一台直流发动机；1866年西门子发明了自激式励磁直流发电机；1870年格拉姆发明了实用自激直流发电机，结构可靠，电流稳定，输出功率大，被各国广泛采用作为照明灯电源。

（2）远距离输电和电力工业技术体系的初步建立。1875年法国巴黎火车站建成世界上最早的一座火力发电厂。爱迪生不仅发明了灯泡，他还在1882年建立了美国第一家直流发电厂，装有6台直流发电机，通过电缆输送照明用电，不过当时的最大输送距离只有1.6km。之后爱迪生还建立了一座水电站，形成了电力工业体系的雏形。

（3）交流发电机电荷电动机的诞生。1876～1878年俄国人亚布洛切科夫成功试验了单相交流输电技术。1885年，英国工程师菲尔安基设计的第一座交流单相发电站建成。同年，美国人威斯汀豪率领的团队完成了交流发电、供电系统，并创建了交流配电网。1883年，美籍电气工程师特斯拉发明了世界上第一台感应电动机，5年后他又发明了两相异步电动机和交流电传输系统。1888年，俄国工程师德布罗夫斯基和德尔伏发明了三相交流制。1891年，德国安装了世界上第一台三相交流发电机，并建成了第一条三相交流输电线路。自此，三相异步电动机得到了广泛应用，电能逐步取代了蒸汽成为动力源，电力工业得到了迅速发展。

3.电工理论的建立

（1）电路理论的建立。关于电路的早期研究有：1778年伏特提出了电容的概念，给出了导体上储存电荷的计算方法Q=CU；1826年欧姆发表了欧姆定律；1831年法拉第提出了电磁感应定律；1832年亨利提出了磁通量计算公式。

1845年德国物理学家基尔霍夫提出了关于任意电路中电流、电压关系的基本定律：电流定律（任意时刻电路中任何一个节点的各条支路电流的代数和为零）；电压定律（任何时刻电路中任意一个闭合回路的各元件电压的代数和为零）。这两个定律发展了欧姆定律，奠定了电路系统分析的基础。

1853年英国物理学家汤姆逊推导出了电路震荡方程，并得出了莱顿瓶发电过程中电流在反复震荡且不断衰减的结论，并计算出震荡频率与R、L、C参数之间的关系，奠定了动态电路分析的基础。1855年，汤姆逊还建立了长距离电缆的等效电路模型。

1893年美籍电气学家施泰因梅茨提出了计算交流电路的方法——“相量法”，其实用、易懂，至今在分析正弦交流电路时依然沿用此法。

其间，赫尔姆霍兹提出的等效发电机原理、基尔霍夫建立的长距离架空线路参数电路模型、亥维赛德找出的求解电路暂态过程运算法、傅立叶用数学方法建立的热传导定律等等都对电工理论的丰富和完善起到了重要作用。

（2）电网络理论的建立。通信技术的兴起推动了电网络理论的发展。1924年，福斯特给出了电感和电容二端网络的电抗定理，建立了由给定频率特性设计电路的电网络理论。

1945年美国科学家伯德总结出了分析线性电路和控制系统的频域分析方法。1953年梅森创建了采用信号流图分析复杂回馈系统的方法，并被广泛应用。20世界50年代美国科学家达默制成了第一批集成电路，从此电路理论中增加了对含源器件的电路分析和综合。20世纪70年代在L.O.Chua等科学家的努力下，器件建模理论逐渐日趋完善。20世纪中期计算机的出现使电网络的计算机辅助分析和设计成为电路理论研究中的基本手段。

4.新技术革命对电气工程技术的推动

20世纪中叶开始的第三次技术革命又称为新技术革命，以核能、宇航和电子计算机这三大技术为主要标志。这个时期的主要理论是信息论、系统论和控制论，这三大理论的创立为通信工程技术和现代科学技术的研究提供了全新的科学方法。

（1）计算机的升级换代对电气工程技术的推动。自19世纪第一台计算机问世以来，经过几十年的发展，计算机给人类社会带来了翻天覆地的变化，人类社会从此走进了信息时代。1952年出世的第一代计算机使用的是真空电子管，不仅体积巨大，而且耗电量惊人。1959年～1963年生产的第二代计算机用晶体管替代了真空电子管，大大提高了运算速度，减少了耗电量，减小了体积，运用在了军事和科研领域。1964年～1970年生产的第三代计算机用集成电路替代了晶体管，不仅极大地提高了运算速度而且降低了成本，计算机开始进入到了普及阶段。1971年至今生产的第四代计算机使用了超大规模集成电路，实现了计算机网络化，计算机普及到了个人。计算机的升级换代推动了控制技术的发展，形成了计算机管理生产系统，提高了生产效率和产品质量。

（2）电子信息技术的发展。电子信息技术是计算机技术和电信技术相结合而形成的技术手段。20世纪通信技术得到了迅猛发展，人类社会生活也由此发生了巨大变革，人类从此进入信息时代。

1920年人们发现电离层对无线电短波有反射作用。1935年人们发现了雷达并广泛应用于军事和民用通信领域。1964年美国发射了第一颗地球同步静止轨道通信卫星，突破了大气层对无线电波的屏蔽，实现了宇宙范围的无线电通信。20世纪70年代计算机网络系统的建立使人们开始通过互联网获取信息。20世纪80年代以后寻呼机和移动电话逐步得到广泛使用，现今信息服务业已成为世界上发展最快的新兴行业之一。

电气工程技术发展史再次印证了这样两个真理：一是任何理论的创立和技术的进步都要靠众多科学家甚至一代代人的不懈努力而实现，特别是在学科相互融合交叉的今天。二是科学技术的每一次重大突破都会导致生产力的跨越式发展和人类社会的巨大进步，科技是第一生产力，创新是社会发展的推动力。

二、电气学科的形成与发展

按我国高等教育学科划分，电气信息学科类属工学门类（门类编号08），其下设五个一级学科：电气工程（一级学科编号0808）、电子科学与技术（0809）、信息与通信工程（0810）、控制科学与工程（0811）和计算机科学与技术（0812）。这五个学科有着相同的学科基础，都是研究电磁现象及其应用的基础学科与技术工程的综合，电能的突出优点在于：它既是易于传输的工业动力，又是非常可靠的信息载体。电子科学与技术、信息与通信工程和计算机科学与技术都是从电类专业派生出来的弱电学科，在19世纪末电工科学技术已形成了电力与电信两大分支。

我国电气工程一级学科下设五个二级学科：电机与电器（二级学科编号080801）、电力系统及其自动化（080802）、高电压与绝缘技术（080803）、电力电子与电力传动（080804）、电工理论与新技术（080805），电气工程包含的专业基础理论有电路原理、模拟电子、数字电子、微机原理与接口技术、单片机原理、自动控制原理、电磁理论、MATLAB仿真等。专业理论有电力系统及其暂态分析、电力电子、电机学、高电压与绝缘、电力拖动、输配电、工厂企业供电、电力市场等。

19世纪末欧美大学先后设立了电气工程（Electrical Engineering）专业，100多年来，其名称虽然没变，但内涵已随着科技的飞速发展有了非常大的变化。过去欧美的电气工程专业是以电力工程为主，现在电子技术和计算机已成为该专业的核心，美国一些著名高校甚至已不开设电力工程研究方向。有些大学把计算机技术从电气工程系分离了出去，单独成立了计算机科学系。

我国的电气工程始于1908年上海南洋公学的电机电工学科，就是上海交大的前身，距今也有100多年的历史了。1917年该校的电机专科设立了电讯门，即我国最早的无线电专业，如今的电子信息及计算机专业群都是由此发展演化而来的。1932年，清华大学设置了电机系。建国后，我国建立了一大批以工科为主的多科性大学，其中大多设立了电机工程系。1977年以后，大部分高校的“电机工程系”陆续更名为“电气工程系”，近几年来，部分高校又把“电气工程系”发展成为“电气工程学院”。我国的电气工程虽然与国外名称相同，但内涵有很大区别，我国大学一般都是强弱电分开，即电气类与电信类分设在不同的学院。

100多年以来，电气工程学科已发展成为覆盖多门类交叉学科、应用领域广阔的完善的学科，形成了强弱电结合、软硬件结合、机电结合的学科特点。

国外发达国家电气工程学科的发展呈现以下趋势：

（1）在学科中融入大量信息技术知识。在全球信息化的当今，信息技术以指数速度进步，它曾对电气工程学科的发展起到了巨大的推动作用，还将为电气工程领域的技术创新提供工具与技术支持，对电气学科的发展产生了决定性作用。国外发达国家的著名大学（如耶鲁大学、麻省理工学院等）大都把电气工程、通信工程、计算机工程放在同一学院，以利于在电气工程学科中融入大量的信息技术知识。

（2）与其他学科不断交叉融合，拓展了研究领域，大量的研究都是在跨学科领域开展的。

（3）与企业联系密切，科技成果转换能力强，引领产业技术更新。

三、电气技术的发展趋势

与电气工程学科相关的产业主要有电力工业、电气装备制造业以及几乎所有使用电力的行业，电气技术的发展与应用也主要集中在这些行业。

1.可再生能源技术

1995年全球可再生能源仅占一次能源的18%，预测到2050年可再生能源要占一次能源的22%，21世纪，光伏技术、风电技术、生物质发电技术等得到了快速发展。下面着重介绍人类的未来能源——氢能。科学家们一直致力于研究把氢能作为人类未来的能源，氢能有其他能源无与伦比的优势：

（1）清洁。其反应后的生成物为水和氮化氢，对环境没有污染。

（2）储量丰富。地球上的海水所含的氢用来发电就够人类用数亿年。

（3）热值高。单位重量的发热量叫热值，氢的热值是汽油的3倍，煤炭的4倍。现在世界上很多国家正在斥巨资研究这一能源，但目前还处在实验室阶段，距工业应用还有一段距离。

2.输电信技术

超导技术在电气工程中的广泛应用已成为发展趋势。

（1）超导储能系统。将电能转换为电磁能，利用超导线圈储存起来。超导储能系统是除电池储能系统之外的又一储能系统，其使用将提高电网的安全性。

（2）超导故障限流器。利用超导体超导与正常状态的转变特性，快速限制电力系统故障短路电流，保障电网安全。

（3）超导大容量电缆。可大大降低输电过程中的电耗，提高能源效率。

灵活交流输电技术（FACTS）。用大功率电子器实现对电力系统电压、参数、功率、相位角等的实时调节控制，以实现电力系统的安全稳定性和输电过程中的能耗。

第8篇：系统科学与电子技术范文

关键词：建筑电气、科学施工、设计、趋势

中图分类号：F407.6文献标识码：A 文章编号：

引言：建筑电气是赋予建筑生命的重要部分。建筑的目的是获得建筑所形成的“空间”，建筑电气的设计和施工的目标是提供建筑使用者安全可靠的供电系统。人的需要是建筑电气存在的根本，所以“人性化”是建筑电气最重要的特征。

一、当代建筑电气技术的内涵

近年来我们希望给建筑电气作一个科学而规范的定义，并进一步探讨它的内涵。我国广大电气设计及施工安装从业人员经过多年的艰苦实践和科学的探索。形成了今天这样一个综合性的工程学科。建筑电气广义的解释是：建筑电气是以建筑为平台，以电气技术为手段，在有限空间内，为创造人性化生活环境的一门应用学科。建筑电气狭义的解释是：在建筑物中，利用现代先进的科学理论及电气技术(含电力技术，信息技术及智能化技术等)，创造一个人性化工作生活环境的电气系统，统称为建筑电气。

建筑电气技术整合了电工技术、电子技术、控制技术与信息技术并将其应用在电气设备及近年来发展迅速的智能建筑当中。在现代建筑电气设备中，建筑物的供电系统不仅仅是强电设备，反而是将电工、电子、控制与信息技术融合在一起的应用系统；同时，只有将电工、电子、控制与信息技术融合起来才能满足建筑物对电气设备的特定要求。

二、目前建筑电气工程设计的新思考

1． 强电系统网络设计。

在现阶段，强电系统的网络设计，要比往增加了许多多新的内容，制约机制也更加复杂了，在设计的复杂性，难度和精确要求，越来越严越高。比如，在设计智能建筑强电系统的供电系统、动力系统、防雷接地系统、照明系统、插座系统等时，对电源的可靠性、安全性及质量提出了更高的要求：智能建筑的视觉环境，除要求用电可靠和满足一定照度外，还要求对灯具的选型、照明方式和光源控制认真研究，以便于提供工作效率高的视觉环境。

2． 弱电系统网络设计。

建筑智能化的发展趋势，客观上要求：弱电系统网络设计除常规的电话系统线路、直线广播系统线路、直线电视系统线路、火灾自动报警及自动灭火系统线路外，还要增加电子计算机终端系统线路、网络终端系统线路、多媒体系统线路及电化教育系统等等。未来科技和杜会发展还会增加某些系统线路的要求，也是想象之中的事情。怎样在弱电系统网络设计之时，就有所预见预测，有所考虑，把部分项目的增设纳入设计，也是必要的。

3． 电气接地保护装置线路设计。

首先，在防雷接地装置线路中，除防雷接地一般装备要求外，当代建筑还有些特殊要求。其次，在屏蔽保护接地线路中，伴随计算机、多媒体及网站的迅速发展，建筑物中要求对电场、磁场或电磁场屏蔽直接地线路的房间会越来越多。这在现代化建筑电气工程设计过程，都是必须考虑和事先安排周到的。许多工程的实际情况已证明，采用统一接地体是解决多系统接地的最佳方案。

三、建筑电气工程的科学施工

1． 认真研究，全面考虑，科学配置电路。

强电系统网络、弱电系统网络、接地保护装置线路等需要设置在建筑物墙壁内特定的有效空间内。必须研究、设计好各种电气系统网络线路的并行与交叉；科学配置各种线路管位置。特别要注意的是，配置各种电气系统网络线路时，不仅要研讨空间配置的科学合理，更要注意各种电气系统网络线路之间的物理影响，各线路之问的相互感应，感应的强弱以及可能产生的电学现象。

2． 电气线路暗配管的选材与施工。

在电气线路暗配管选材上不仅要考虑其实用和坚固性，还要考虑其物理和化学性能的适宜、科学。这就需要进行研究、实验、论证后，再确定选材。

四、建筑电气技术的发展趋势

随着科技的发展，尤其是以计算机技术为基础的信息技术的广泛应用，建筑的功能日益丰富，建筑电气技术已成为整合电气技术、计算机技术和通信技术等，创造、维持和改善建筑空间的电、光、热、声以及通信和管理环境的一门综合技术。建筑电气正在形成自己独特的专业理论体系，它的理论基础早已超出了电工学的范畴，广泛涉及到无线电电子学、电磁场理论、电声学和计算机技术等的有关方面。

随着建筑技术的发展和人们对功能需求的增长,一个新的建筑电气技术趋势正在形成,此技术拥有分布型智能,具有学习能力,电气系统功能重塑性强,采用模块化设计使可扩展性好,可以将多种传统建筑电气设备的控制集成于一体。此类建筑电气技术的新趋势如下: ①采用现场控制总线技术; ②融合弱电技术和强电技术;③融合计算机网络技术; ④ 以弱电通信的方式控制强电; ⑤ 使用者现场控制方便; ⑥ 管理方便; ⑦节能; ⑧提高建筑安全性能。此类新技术通过各种现场设备、传感器及中控设备对建筑中传统的末端电气设备(如照明、遮阳窗、风机盘管、空调、地加热、AV 设备等)进行细致的控制,从而达到对灯光环境、遮阳环境及温度环境的集成控制,故该新兴的系统既不同于传统的灯光控制系统、供热控制系统或遮阳控制系统等，它是一个既面向使用者、又面向管理者的系统,通过多种灵活控制方式对多种末端电气设备的集成控制,可达到使用方便、控制自动、管理方便、修改灵活的目的,同时也可有效地节能。

建筑电气的发展与高层建筑和当代建筑的发展都有着密切的联系。首先，随着高层建筑的建设向自动化、节能化、信息化和智能化方向发展，必然地对建筑电气设计有许多新的要求，使建筑电气的设计业务范围不断扩大，技术要求越来越先进。目前，以微电子应用技术为代表的新技术已渗透到高层建筑的各个领域。其次，建筑智能化的市场竞争极大促进了建筑电气技术的发展。国民经济的快速持续发展，综合国力的增强，城市信息化建设的推进，为智能建筑的发展提供了有力的保障，建筑电气技术也将面临着更广阔的发展前景。

结语：现代建筑电气技术将电工、电子、控制与信息技术融合在一起，一方面在理论上成为电气工程领域的重要分支，另一方面形成了一条比较成熟的产业链，建筑电气的设备制造、工程设计及实施都有美好的市场前景。建筑电气技术的智能化、数字化与绿色化会将电工技术的发展推向新的高度。

参考文献:

［1］朱海君《建筑电气的发展现状和趋势》扬州科技 2006（4）

［2］《GB/T50314-2000智能建筑设计标准》 中华人民共和国建设部 二〇〇〇年七月三日

［3］卢晓华谭荣伟《建筑电气技术细节与要点》化学工业出版社2011-6-1

［4］韩永学《建筑电气施工技术(建筑电气工程技术专业适用) 》中国建筑工业出版社 2011-6-1

第9篇：系统科学与电子技术范文

【关键词】电力电子技术；电力系统；大功率；应用

电力电子技术就是指应用在电力领域的电子技术，是也新科技的基础之一，用途非常广泛。它利用电力电子期间对电能进行控制和变换，在电力领域具有重要作用。现在电力电子技术有一个共同的特点就是功率很大，与普通的电子技术相比，有着更多的优势和更强大的功能，对于我国电力事业具有重要作用。

一、电力电子技术与各学科的关系

1、与电子学的关系

由于电力电子技术其实是电子技术在电力领域的应用，电力电子元件的制造理论和制造工艺与普通的电子元件大致相同。电力电子期间使用的集成电路制造工艺，与微电子制造技术基本相同。

2、与电气工程的关系

由于电力电子工程在电力机牵引、静止无功补偿、高压直流输电、电加热、电镀等领域广泛应用，很多时候电力电子技术也被归纳到电气工程学科中。

3、与控制理论的关系

电力电子技术的装置和系统都是通过控制理论满足的电力电子技术可看成“弱电控制强电”的技术，是“弱电和强电的接口”，控制理论是实现该接口的强有力纽带。电力电子技术和控制理论是密不可分的。

二、大功率电力电子技术的应用

1、在电力系统中的应用

电力电子技术在电力系统中的应用最典型的是同步发电机励磁系统。这种系统具有很好的反应速度并且控制功率很小，很容易的就能设计出高顶值电压，在电压调节系统中具有很广安的应用。电力电子技术在电力系统中的另一种重要应用是变频调速。

随着社会的发展，节能已经成为一种主流的发展趋势。电气节能主要是通过电能质量控制、变频调速和有源滤波实现的。大功率电力电子技术在电气节能上的应用主要是变频调速。电机变频调速是目前工业节能中的重要方式之一。随着科技的发展，变频器的技术越来越成熟，普及程度在越来越广，这也导致了企业使用变频器的投资成本也会变得很低，而且电机变频具有很好的节能效果，不仅与当今的社会发展趋势相符合，还能为企业节约成本，带来良好的经济效益。这些优势使得变频器在电气行业具有十分广泛的应用，而且拥有广阔的发展空间。另外国家对于使用变频节能装置还能争取到国家有关政策的支持。

2、在新能源发电方面的应用

随着社会的发展，能源问题已经变得越来越突出。而人们生活生产中消耗的能源却越来越多，能源问题已经形成一种危机。而且，在过去的发展中，由于过度的追求经济发展却忽略了关注环境问题，对环境造成的危害很大。为了应对这些问题，出现了很多新能源的发电方法，比如太阳能发电、风力发电等等，这些工程一出现就收到了人们的广泛关注。电力电子技术在新能源发电上的应用特点主要有：新能源在供给过程中能源供给随机性较大，比如风能、太阳能等都会随着天气的变化而变化，并对电网发电的要求比较高，在新兴的能源使用中，可以充分考虑海洋能等随意性不大的资源。

3、电力牵引应用

所谓电力牵引，实际上就是使用电能为轨道运输提供动力。它以电力系统作为电源，经过变电所的电力电子器降压、变频成可以为动车、机车提供动力的交流电源。这种应用在生活十分常见，不过也存在一些问题：由于需要单独设置供电系统，成本较高：机车运行时会产生一种干扰电信信号的波，对电力系统和通信质量产生影响。在实际应用中，应当进行有效的防护和采取措施，在尽量降低不利影响的前提下，使之为人们服务。

4、智能电网的应用

智能电网对电网进行智能化改造。这种技术是以高速双向通信网络为基础，并且将先进的控制技术、测量技术与传感技术结合起来，通过先进的管理体系，实现电网运行的高效性、安全性、经济性与可靠运输性。往深的讲，就是将电网的规模变得比以前更大，运行更加安全高效。不过目前电网的智能化程度并不是很高，但其已经表现出来的优势已经被人们广泛青睐。不过智能电网最核心的技术还是大功率电力电子技术，其发展离不开电力电子技术的进步。例如，智能电网的核心技术是智能电表，电力系统可以根据智能电表了解所有用户的用电情况并且提供具有针对性的个性化服务。而智能电表就是一种电力电子器。

5、定质电力技术

定质电力技术是应用现代电力电子技术和控制技术，为实现电能质量控制、为用户提供其特定要求的电力供应技术。

随着社会的发展，人们对于电力系统的供电质量和供电可靠性的要求越来越高。而且在企业生产中，变频调速驱动器、机器人、自动生产线、精密的加工工具、可编程控制器、计算机信息系统的应用越来越广，由于这些设备对于电路的变化感应十分敏感，电力系统很小的波动就可能造成很大的损失，所以对于供电质量的要求很高。

为了保证供电质量，很多企业用户采用各种措施，比如安装不间断电源（UPS），但是这些措施并不能取得良好的经济效果，所以最根本的解决办法还是在电力部门。只要电力部门能够控制好供电的质量，问题就迎刃而解，由此，定质电子技术应运而生。定质电子技术就是将现代的控制技术与电力电子技术结合起来，为提高配电网无功调节的质量，已开发出用于配电网的静止无功发生器。它由储能电路、可关断的晶闸管（GTO）或绝缘门极双极性三极管（IGBT）变换电路和变压器组成。它的功能是快速调节电压，发生和吸收电网的无功功率，同时可以抑制电压闪变。这是“定质电力”的关键设备之一。此外，静止无功发生器和固态开关配合，可在电网发生故障的暂态过程中保持电压恒定。另一关键设备是动态电恢复器（DVR），它由直流储能电路、变换器和级次串联在供电线路中的变压器构成。变换器根据检测到的线路电压波形情况，产生补偿电压，使合成的电压动态保持恒定。无论是短时的电压低落或过电压，通过DVR均可以使负载上的电压保持动态恒定。

三、结束语

大功率电力电子技术的出现，使得电力系统发生的重大变革。随着科技的发展，电力电子技术在电力系统中的应用肯定会越来越普遍，为人们的生产生活带来方便。

参考文献

[1]赵金亮.我国电力电子技术的现状及应用[J].北方经贸，2010（7）.

[2]张铭.电力电子技术在电力系统中的应用浅析[J].内蒙古石油化工，2010（8）.

[3]吴晨滨.电力电子技术在电力系统应用的发展趋势浅析[J].科技创业月刊，2009（10）.

[4]陈伯时.浅谈电力电子技术和科学发展问题——电力电子学会第11届学术年会大会报告[J].变频器世界，2009（1）.