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EDA技術是機械電子工程設計當中重要的技術，其主要載體可以進行大規(guī)模編程的邏輯器件，在編程過程當中，使用的表達方式是硬件描述語言。EDA技術在應用的過程中要使用計算機、編程邏輯器件等科技工具，應用的最終目標是對特定的目標新平進行適配編譯和邏輯映射，形成電子系統(tǒng)或是成為專用集成芯片。EDA技術是在電子電路技術之上發(fā)展起來的，EDA技術要編譯器、綜合器、下載器、適配器等部件共同構成。其中，綜合器能夠對設計者的設計文件進行轉換，使其成為系統(tǒng)內門級電路描述。適配器可以生產最終的下載文件，并安排到制定的器件中。EDA技術是機械電子工程設計中的核心技術，EDA技術使用的HDL語言可以公開利用，其描述范圍廣泛，可以機械電子工程設計帶來諸多的幫助。在后期進行交流、修改、保存等工序時也可以十分方便的進行。另外，EDA技術擁有較高的自動化，一些常規(guī)的糾錯、調整等工作可以快速完成。

2電子工程中存在的問題

機械電子工程快速發(fā)展，但是到目前為止，世界各國對于機械電子工程都沒有明確的定義和統(tǒng)一的認識，出現(xiàn)這種問題的原因，一方面是機械電子工程發(fā)展速度太快，所涉獵的領域越來越多，另一方面是因為設立明確的定義必定會對其發(fā)展產生一定的限制作用，不利于機械電子工程繼續(xù)快速發(fā)展。電子工程在發(fā)展的過程中產生了一些難以解決的問題，電子產品的發(fā)展方向是具有更高集成和大容量，同時體積也越來越小，這就需要技術的不斷升級來實現(xiàn)發(fā)展目標。電子工程設計方案需要獲得科學的檢驗，要對其進行仿真分析。電子元件所處的工作環(huán)境是設計人員應該考慮的問題，要對設計方案進行有效優(yōu)化，最后要對電路特性進行分析。另外電子工程在運行中要避免靜電的危害。為了實現(xiàn)電子工程取得進步獲得發(fā)展，需要在電子工程設計中采用EDA技術。

3電子工程設計要點

3.1仿真分析

機械電子工程設計方案需要通過科學的系統(tǒng)仿真或是結構模擬來說對其可行性、科學性進行驗證和分析。通過仿真分析來確保設計方案在后續(xù)實踐中能夠順利應用。在仿真分析過程中，使用EDA技術可以為仿真分析提供良好的支持。EDA技術能夠通過各個環(huán)節(jié)當中的傳遞函數(shù)來進行數(shù)學建模并對其進行仿真分析，這樣構建和仿真系統(tǒng)能夠準確驗證設計方案的實踐性，并能夠對電子系統(tǒng)工最后程設計方案進行推廣和使用。這種仿真分析對于提高我國電子工程設計的整體水平和產品質量有積極的指導意義。

3.2優(yōu)化設計

對設計方案進行優(yōu)化的目的是盡可能確保電子元件在應用過程中具備穩(wěn)定性與可靠性，保證其擁有最佳的容差和工作環(huán)境。在實際工作條件下，使用傳統(tǒng)的電子工程設計方法，難以對實際容差及電子工程元件工作環(huán)境進行全面的檢查和分析。不能對電子元件環(huán)境進行全面勘測，就容易導致設計方案在此方面出現(xiàn)漏洞，這樣一來電子元件的容差及其工作環(huán)境溫度就很難得到有效的保障。利用EDA技術則能對設計方案進行良好的優(yōu)化，因為EDA技術可以對電子方案環(huán)境進分析計算，獲得電子元件在實際工作中所處的環(huán)境溫度等相關數(shù)值。在分析獲得的數(shù)值基礎上，來對電子工程設計方案進行優(yōu)化，保證方案在實施后，可以穩(wěn)定工作，具有可靠安全保障。

3.3預防機械結構中的靜電

機械結構是根據(jù)設計方案來工作并應用于事物成為滿足功能需求的結構。在科技快速發(fā)展的大環(huán)境下，集成電路設計愈來愈復雜，這對靜電的防治也提出了更高的要求。靜電對電子元件的破壞巨大，靜電電場能夠對周邊電荷有吸引力會破壞絕緣體，使電子元件敏感度降低，甚至是引發(fā)集成電路燒毀，使電子產品直接報廢。這要求工作人員做好靜電防護，對防靜電工作區(qū)域進行劃分，保持操作空間的清潔，降低靜電發(fā)生的概率。在電子工程故障檢測方面，要將傳統(tǒng)的電子工程故障檢測和智能故障檢測方法結合，相互驗證，在電子技術投入方面加強，提升電子工程檢測技術的能力，增強電子元件、電路對環(huán)境的適應能力。

3.4電路特性的有效分析

對電特性進行有效分析是EDA技術中的重要內容，在電子工程設計的過程中，理論分析都是在數(shù)據(jù)分析和特性分析的基礎之上進行。因此，數(shù)據(jù)分析和特性分析方面的數(shù)據(jù)必須準確及時，使用傳統(tǒng)的電子工程設計方法會受到多方面的限制，難以保證數(shù)值的準確性，電力測試的實際精度會受到較大的影響，不利于后期穩(wěn)定性的建立。EDA技術就能夠對整個系統(tǒng)進行全面的測試，并保證測試的精確性與科學性，避免設計方案出現(xiàn)結構性的差異確保設計方案的整體性以及合理性。

4結論

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論文摘要：機電一體化是現(xiàn)代科學技術發(fā)展的必然結果,本文簡述了機電一體化技術的基本概要和發(fā)展背景。綜述了國內外機電一體化技術的現(xiàn)狀，分析了機電一體化技術的發(fā)展趨勢。

現(xiàn)代科學技術的不斷發(fā)展，極大地推動了不同學科的交叉與滲透，導致了工程領域的技術革命與改造。在機械工程領域，由于微電子技術和計算機技術的迅速發(fā)展及其向機械工業(yè)的滲透所形成的機電一體化，使機械工業(yè)的技術結構、產品機構、功能與構成、生產方式及管理體系發(fā)生了巨大變化，使工業(yè)生產由“機械電氣化”邁入了“機電一體化”為特征的發(fā)展階段。

1 機電一體化概要

機電一體化是指在機構得主功能、動力功能、信息處理功能和控制功能上引進電子技術，將機械裝置與電子化設計及軟件結合起來所構成的系統(tǒng)的總稱。

機電一體化發(fā)展至今也已成為一門有著自身體系的新型學科，隨著科學技術的不但發(fā)展，還將被賦予新的內容。但其基本特征可概括為：機電一體化是從系統(tǒng)的觀點出發(fā)，綜合運用機械技術、微電子技術、自動控制技術、計算機技術、信息技術、傳感測控技術、電力電子技術、接口技術、信息變換技術以及軟件編程技術等群體技術，根據(jù)系統(tǒng)功能目標和優(yōu)化組織目標，合理配置與布局各功能單元，在多功能、高質量、高可靠性、低能耗的意義上實現(xiàn)特定功能價值，并使整個系統(tǒng)最優(yōu)化的系統(tǒng)工程技術。由此而產生的功能系統(tǒng)，則成為一個機電一體化系統(tǒng)或機電一體化產品。

因此，“機電一體化”涵蓋“技術”和“產品”兩個方面。只是，機電一體化技術是基于上述群體技術有機融合的一種綜合技術，而不是機械技術、微電子技術以及其它新技術的簡單組合、拼湊。這是機電一體化與機械加電氣所形成的機械電氣化在概念上的根本區(qū)別。機械工程技術有純技術發(fā)展到機械電氣化，仍屬傳統(tǒng)機械，其主要功能依然是代替和放大的體力。但是發(fā)展到機電一體化后，其中的微電子裝置除可取代某些機械部件的原有功能外，還能賦予許多新的功能，如自動檢測、自動處理信息、自動顯示記錄、自動調節(jié)與控制自動診斷與保護等。即機電一體化產品不僅是人的手與肢體的延伸，還是人的感官與頭腦的眼神，具有智能化的特征是機電一體化與機械電氣化在功能上的本質區(qū)別。

2 機電一體化的發(fā)展狀況

機電一體化的發(fā)展大體可以分為3個階段。20世紀60年代以前為第一階段，這一階段稱為初級階段。在這一時期，人們自覺不自覺地利用電子技術的初步成果來完善機械產品的性能。特別是在第二次世界大戰(zhàn)期間，戰(zhàn)爭刺激了機械產品與電子技術的結合，這些機電結合的軍用技術，戰(zhàn)后轉為民用，對戰(zhàn)后經濟的恢復起了積極的作用。那時研制和開發(fā)從總體上看還處于自發(fā)狀態(tài)。由于當時電子技術的發(fā)展尚未達到一定水平，機械技術與電子技術的結合還不可能廣泛和深入發(fā)展，已經開發(fā)的產品也無法大量推廣。

20世紀90年代后期，開始了機電一體化技術向智能化方向邁進的新階段，機電一體化進入深入發(fā)展時期。一方面，光學、通信技術等進入了機電一體化，微細加工技術也在機電一體化中嶄露頭腳，出現(xiàn)了光機電一體化和微機電一體化等新分支；另一方面對機電一體化系統(tǒng)的建模設計、分析和集成方法，機電一體化的學科體系和發(fā)展趨勢都進行了深入研究。同時，由于人工智能技術、神經網(wǎng)絡技術及光纖技術等領域取得的巨大進步，為機電一體化技術開辟了發(fā)展的廣闊天地。這些研究，將促使機電一體化進一步建立完整的基礎和逐漸形成完整的科學體系。

我國是從20世紀80年代初才開始在這方面研究和應用。國務院成立了機電一體化領導小組并將該技術列為“863計劃”中。在制定“九五”規(guī)劃和2010年發(fā)展綱要時充分考慮了國際上關于機電一體化技術的發(fā)展動向和由此可能帶來的影響。許多大專院校、研究機構及一些大中型企業(yè)對這一技術的發(fā)展及應用做了大量的工作，不取得了一定成果，但與日本等先進國家相比仍有相當差距。

3 機電一體化的發(fā)展趨勢

3.1 智能化

智能化是21世紀機電一體化技術發(fā)展的一個重要發(fā)展方向。人工智能在機電一體化建設者的研究日益得到重視，機器人與數(shù)控機床的智能化就是重要應用。這里所說的“智能化”是對機器行為的描述，是在控制理論的基礎上，吸收人工智能、運籌學、計算機科學、模糊數(shù)學、心理學、生理學和混沌動力學等新思想、新方法，模擬人類智能，使它具有判斷推理、邏輯思維、自主決策等能力，以求得到更高的控制目標。誠然，使機電一體化產品具有與人完全相同的智能，是不可能的，也是不必要的。但是，高性能、高速的微處理器使機電一體化產品賦有低級智能或人的部分智能，則是完全可能而又必要的。

3.2 模塊化

模塊化是一項重要而艱巨的工程。由于機電一體化產品種類和生產廠家繁多，研制和開發(fā)具有標準機械接口、電氣接口、動力接口、環(huán)境接口的機電一體化產品單元是一項十分復雜但又是非常重要的事。如研制集減速、智能調速、電機于一體的動力單元，具有視覺、圖像處理、識別和測距等功能的控制單元，以及各種能完成典型操作的機械裝置。這樣，可利用標準單元迅速開發(fā)出新產品，同時也可以擴大生產規(guī)模。這需要制定各項標準，以便各部件、單元的匹配和接口。由于利益沖突，近期很難制定國際或國內這方面的標準，但可以通過組建一些大企業(yè)逐漸形成。顯然，從電氣產品的標準化、系列化帶來的好處可以肯定，無論是對生產標準機電一體化單元的企業(yè)還是對生產機電一體化產品的企業(yè)，規(guī)模化將給機電一體化企業(yè)帶來美好的前程。

3.3 網(wǎng)絡化

20世紀90年代，計算機技術等的突出成就是網(wǎng)絡技術。網(wǎng)絡技術的興起和飛速發(fā)展給科學技術、工業(yè)生產、政治、軍事、教育義舉人么日常生活都帶來了巨大的變革。各種網(wǎng)絡將全球經濟、生產連成一片，企業(yè)間的競爭也將全球化。機電一體化新產品一旦研制出來，只要其功能獨到，質量可靠，很快就會暢銷全球。由于網(wǎng)絡的普及，基于網(wǎng)絡的各種遠程控制和監(jiān)視技術方興未艾，而遠程控制的終端設備本身就是機電一體化產品。

3.4 微型化

微型化興起于20世紀80年代末，指的是機電一體化向微型機器和微觀領域發(fā)展的趨勢。國外稱其為微電子機械系統(tǒng)（MEMS），泛指幾何尺寸不超過1cm3的機電一體化產品，并向微米、納米級發(fā)展。微機電一體化產品體積小 、耗能少、運動靈活，在生物醫(yī)療、軍事、信息等方面具有不可比擬的優(yōu)勢。微機電一體化發(fā)展的瓶頸在于微機械技術，微機電一體化產品的加工采用精細加工技術，即超精密技術，它包括光刻技術和蝕刻技術兩類。

3.5 綠色化

工業(yè)的發(fā)達給人們生活帶來了巨大變化。一方面，物質豐富，生活舒適；另一方面，資源減少，生態(tài)環(huán)境受到嚴重污染。于是，人們呼吁保護環(huán)境資源，回歸自然。綠色產品概念在這種呼聲下應運而生，綠色化是時代的趨勢。綠色產品在其設計、制造、使用和銷毀的生命過程中，符合特定的環(huán)境保護和人類健康的要求，對生態(tài)環(huán)境無害或危害極少，資源利用率極高。設計綠色的機電一體化產品，具有遠大的發(fā)展前途。機電一體化產品的綠色化主要是指，使用時不污染生態(tài)環(huán)境，報廢后能回收利用。

3.6 系統(tǒng)化

系統(tǒng)化的表現(xiàn)特征之一就是系統(tǒng)體系結構進一步采用開放式和模式化的總線結構。系統(tǒng)可以靈活組態(tài)，進行任意剪裁和組合，同時尋求實現(xiàn)多子系統(tǒng)協(xié)調控制和綜合管理。表現(xiàn)之二是通信功能的大大加強，一般除RS232外，還有RS485、DCS人格化。未來的機電一體化更加注重產品與人的關系，機電一體化的人格化有兩層含義。一層是，機電一體化產品的最終使用對象是人，如何賦予機電一體化產品人的智能、情感、人性顯得越來越重要，特別是對家用機器人，其高層境界就是人機一體化。另一層是模仿生物機理，研制各種機電一體花產品。事實上，許多機電一體化產品都是受動物的啟發(fā)研制出來的。

結語

綜上所述，機電一體化的出現(xiàn)不是孤立的，它是許多科學技術發(fā)展的結晶，是社會生產力發(fā)展到一定階段的必然要求。當然，與機電一體化相關的技術還有很多，并且隨著科學技術的發(fā)展，各種技術相互融合的趨勢將越來越明顯，機電一體化技術的廣闊發(fā)展前景也將越來越光明。

參考文獻

[1]李建勇．機電一體化技術．北京：科學出版社，2004．

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關鍵詞：通信設備；機箱；電磁兼容性；電磁效能；結構設計

中圖分類號：TP23；O441．5 文獻標識碼：A

引言

隨著信息技術的發(fā)展，電氣化及自動化水平的不斷提高，電磁環(huán)境日益復雜多變，干擾引發(fā)的問題在航空、航天、船舶等軍工領域的通信設備研制中更加突出，這就需要進行電磁兼容的設計與研究。通信設備要求具有抵御外界電磁干擾的能力，并最大限度地避免設備自身對周圍環(huán)境的電磁污染，因此，有必要進行深入的分析研究，各種措施綜合、統(tǒng)一起來，探索出新的途徑。為了達到理想的電磁屏蔽效果，分析電磁干擾源、耦合途徑和敏感設備，采取有效的技術手段，抑制干擾源、消除或減弱干擾的耦合，低敏感設備對干擾的響應或增加電磁敏感性電平。對于通信設備機箱采取電磁屏蔽、接地和濾波等措施，使其達到設計要求。結構上的電磁屏蔽設計即利用屏蔽材料切斷輻射騷擾的傳播途徑，阻隔或衰減被屏蔽區(qū)域與外界的電磁能量傳播［1］。屏蔽，就是對兩個空間區(qū)域之間進行金屬的隔離，以控制電場、磁場和電磁波由一個區(qū)域對另一個區(qū)域的感應和輻射。影響屏蔽體屏蔽效能的兩個重要因素：一是保證屏蔽體的電連續(xù)性，二是不能有直接穿透屏蔽體的導體。通信設備機箱采用屏蔽、接地、軸流風機和通風孔處加通風波導、使用濾波器以及采用高性能電源線濾波等方法，對電磁干擾進行有效的抑制。

1機箱結構

通信設備機箱整體布局見圖1所示，由箱體、前面板和蓋板組成。機箱內部設備電源布置在左側，采取濾波措施。機箱內部右側安裝一個小插箱，內裝既有干擾源又有敏感源的印制板插件，插件安裝在插箱左右兩排上下共4個。前面板的背面安裝鉸鏈和兩側下部裝小轉軸，具有上下旋轉打開功能，便于內部插件插拔操作。機箱箱體后部安裝一個軸流風機、轉接插座和接地柱等。在機箱材料的選擇上，需考慮電場、磁場二者的兼容問題，近場區(qū)設計屏蔽時，對電場和磁場的屏蔽要分別考慮。使用高導電材料屏蔽電場，屏蔽體與騷擾源盡量靠近，使用高導磁材料屏蔽磁場，屏蔽體與騷擾源盡量遠離。屏蔽效能通常與材料的導電性和導磁性密切相關，材料的導電性和導磁性越好屏蔽效果越佳。機箱的箱體、面板和蓋板采用鋁合金材料，經過導電氧化處理，具有良好的導電性能。箱體由鋁合金板材折彎后，焊接拼裝而成［2］。

2機箱的電磁屏蔽設計

在結構設計的初始階段應該綜合考慮整機采取的電磁屏蔽措施，合理布局、接地、選擇和設置屏蔽材料等，使可能產生的電磁干擾的各個部分分開布置，減小相互電磁干擾。在功能和結構設計的同時進行電磁兼容設計，從電路板布局、線路設計、元器件選取和布置、機箱內部線纜布置、屏蔽、濾波等，每個環(huán)節(jié)都要考慮設備的電磁兼容性。通信設備機箱采用屏蔽、接地、軸流風機和通風孔處加通風波導、使用濾波器以及采用高性能電源線濾波等方法，進行電磁兼容設計。2．1前面板的電磁屏蔽機箱前面板中心安裝液晶顯示屏，右側安裝薄膜鍵盤，左側設有電源開關和指示燈等。前面板采用鋁板加工而成，經過導電氧化處理。在液晶顯示屏的前部安裝屏蔽玻璃，屏蔽玻璃是在透明玻璃中間嵌入一層250目的編織金屬絲網(wǎng)，在屏蔽玻璃四周絲網(wǎng)延長15mm，用小壓板將屏蔽玻璃周邊的絲網(wǎng)與面板壓緊，達到良好的表面接觸，在液晶顯示屏的后部兩邊設計壓條將液晶顯示屏、屏蔽玻璃和面板壓緊固定。前面板右側安裝的薄膜鍵盤后部裝有擋板，擋板將薄膜鍵盤后部包上并與面板壓牢。前面板左側上部安裝指示燈，面板指示燈位置開孔設計成外小內大臺階式孔，既能顯示又能達到屏蔽效果。前面板左側下部的電源開關和插座與面板接觸表面安裝鋁鍍銀導電襯墊。2．2箱體的電磁屏蔽機箱箱體的電磁屏蔽主要是解決非閉合接合面不平整，閉合接縫焊接質量不好、螺釘?shù)染o固件距離不合理或存在縫隙等原因造成電磁泄漏，屏蔽效能下降［3］。為了提高機箱的屏蔽效能，盡量減小機箱結構上的電不連續(xù)性，減小輻射泄漏。在機箱的箱體與前面板接觸表面處開有凹槽，槽內填入帶有橡膠芯的金屬編織絲網(wǎng)襯墊。前面板當旋轉關閉時與箱體接觸表面緊密和電連續(xù)。箱體左右兩側面開有通風孔，在通風孔內側裝有金屬屏蔽絲網(wǎng)。箱體后部內側裝有通風散熱的軸流風機和鋼制蜂窩式通風波導板。箱體后部安裝的連接器插座與箱體接觸表面安裝鋁鍍銀導電襯墊。2．3蓋板的電磁屏蔽通信設備需要測試和維修，在結構上設計蓋板便于打開，蓋板的材料采用鋁合金板材并導電氧化處理，在蓋板與箱體的接觸表面粘鈹青銅指形簧片，達到良好的電連續(xù)接觸。蓋板中部開有2處通風孔，在通風孔內側裝有金屬屏蔽絲網(wǎng)，既滿足通風散熱又能達到電磁屏蔽效果。2．4電源抗干擾措施綜合考慮電源模塊在機箱內的布局，將其放置在機箱左側單獨空間位置，減小干擾。采取正確的濾波器安裝方法，在電源插座內就近位置安裝電源濾波器。2．5機箱接地機箱接地設計既能提高設備抗干擾又能減小電磁發(fā)射。接地分為保護性接地和功能性接地等形式。機箱采取的保護性接地措施為在箱體后部設有接地柱，用接地線對其接地連接，接地給系統(tǒng)提供一個參考的等電位面。功能性接地包括EMC的接地等，EMC的接地考慮相關頻率范圍的等電位連接，機箱內安裝的各種模塊和器件等和箱體接觸表面相互電連接，形成一條低阻抗路徑，使整個機箱等電位，達到電磁兼容效果。

3濾波設計

濾波是濾除沿導線傳入和傳出設備的騷擾頻譜，并將這些騷擾減小到不超過給定規(guī)范值的一種方法。濾波包括電源線濾波和信號線濾波兩種。因為設備或系統(tǒng)上的外接電纜是最有效的干擾接收與發(fā)射天線，吸收空間的電磁干擾，外界的干擾信號經過外接電纜的傳導進入設備內部形成干擾。濾除這些騷擾頻譜的辦法是：在相應的位置安裝高性能濾波器，例如，為有效抑制干擾需在通信設備電源線輸入處安裝使用高性能電源濾波器。為達到預期的濾波效果，要求最大限度的隔離濾波器的輸入線與輸出線，不能捆扎在一起。濾波器的金屬外殼和機箱殼體要緊密搭接，接觸面積越大越好，以保證良好的低阻抗接地通道，不能采用單根線將濾波器接地的方式［4］。在濾波技術中，最重要的兩種干擾方式是共模干擾和差模干擾。對于不同的干擾，采取不同濾波器件和濾波措施，實現(xiàn)更好的對干擾頻率的濾波效果。導線或電纜穿過屏蔽機箱時，在導線或電纜上套一個鐵氧體磁環(huán)，能抑制電纜上的干擾。鐵氧體磁環(huán)應用在PCB板、電源線、信號線上，適合吸收開關瞬態(tài)或寄生響應而產生的高頻振蕩，1MHz以上抑制效果更好。鐵氧體磁環(huán)的選擇體積越大效果越好，長而細比短而粗好，內徑越小，效果越好。鐵氧體磁環(huán)的安裝盡量靠近干擾源，在進出屏蔽機箱的導線上安裝時，應該靠近機箱電纜端頭。

4試驗驗證

通過對通信設備采取合理布局、屏蔽、接地、濾波等電磁兼容措施，按照相關的電磁兼容標準和指標進行試驗測試，表明方法有效，符合指標要求。以下所示為對電場輻射發(fā)射RE102（垂直極化）和RE102（水平極化）的試驗，測試曲線見圖2和圖3。5結束語上面對通信設備機箱通過結構形式的合理設計、材料的選擇、合理布置以及良好的接地、濾波等措施后，經試驗測試符合指標要求，達到電磁兼容效果。通信設備的電磁兼容設計是實現(xiàn)設備或系統(tǒng)規(guī)定功能使系統(tǒng)效能得以充分發(fā)揮的重要保證。

參考文獻：

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