测试系统的抗干扰技术PPT教学课件
合集下载
《抗干扰技术》课件 (2)
《抗干扰技术》PPT课件 (2)
# 抗干扰技术
一、背景
- 干扰是指无线通信中的外部电波、电磁辐射等对正常信号的影响。 - 干扰会导致通信信号质量下降、误码率增加等问题。 - 抗干扰技术的发展可以提高通信系统的抗干扰能力，保障通信质量。
二、抗干扰技术的分类
时域抗干扰技术
通过在时域对信号进行处 理，降低干扰信号的损害。
空域抗干扰技术
通过在空域对信号进行处 理，减少干扰信号的干扰 效果。
三、抗干扰技术的实现
1
数字信号处理技术
利用数字滤波器等技术进行信号处理以消除干扰。
2
模拟信号处理技术
通过模拟滤波器等技术对信号进行处理以降低干扰。
四、实例分析
航天器通信抗干扰技术实现
探索航天器通信中的干扰问题并提出相应的抗干 扰技术。
电磁环境下雷达抗干扰技术实现
研究雷达在电磁环境中的干扰问题，提出相应的 抗干扰解决方案。
五、总结
- 抗干扰技术的发展对通信系统的稳定运行至关重要。 - 未来的发展趋势是进一步提高抗干扰技术的效能和适用范围。
六、参考文献
# 抗干扰技术
一、背景
- 干扰是指无线通信中的外部电波、电磁辐射等对正常信号的影响。 - 干扰会导致通信信号质量下降、误码率增加等问题。 - 抗干扰技术的发展可以提高通信系统的抗干扰能力，保障通信质量。
二、抗干扰技术的分类
时域抗干扰技术
通过在时域对信号进行处 理，降低干扰信号的损害。
空域抗干扰技术
通过在空域对信号进行处 理，减少干扰信号的干扰 效果。
三、抗干扰技术的实现
1
数字信号处理技术
利用数字滤波器等技术进行信号处理以消除干扰。
2
模拟信号处理技术
通过模拟滤波器等技术对信号进行处理以降低干扰。
四、实例分析
航天器通信抗干扰技术实现
探索航天器通信中的干扰问题并提出相应的抗干 扰技术。
电磁环境下雷达抗干扰技术实现
研究雷达在电磁环境中的干扰问题，提出相应的 抗干扰解决方案。
五、总结
- 抗干扰技术的发展对通信系统的稳定运行至关重要。 - 未来的发展趋势是进一步提高抗干扰技术的效能和适用范围。
六、参考文献
第七章检测系统抗干扰技术-PPT
16
7.2 干扰的引入
7.2.1 串模干扰
串模干扰的等效电路如图6.1所示。其中，Us
为输入信号，Un为干扰信号。抗串模干扰能力用
串模抑制比来表示：
SMR 20 lg U cm Un
(6.3)
检测
式中：Ucm为串模
干扰源的电压峰值；
系统
Un Us
Un为串模干扰 图6.1 串模干扰等效电路
引起的误差电压。
10
7.1 干扰的分类
电源干扰 对于电子、电气设备来说，电源干扰是较为
普遍的问题。在计算机检测系统的实际应用中， 大多数是采用是由工业用电网络供电。工业系 统中的某些大设备的启动、停机等，都可能引 起电源的过压、欠压、浪涌、下陷及尖峰等， 这些也是要加以重视的干扰因素。同时，这些 电压噪声均通过电源的内阻，耦合到系统内部 的电路，从而对系统造成极大的危害。
7.3.2 接地的类型 检测系统的接地主要有二种类型：
保护接地： 保护接地是为了避免因设备的绝缘损坏或性
能下降时，系统操作人员遭受触电危险和保证系 统安全而采取的安全措施。 工作接地：
工作接地是为了保证系统稳定可靠地运行， 防止地环路引起干扰而采取的防干扰措施。
30
7.3 干扰的抑制方法
一点接地和多点接地
一般来说，系统内印制电路板接地的基本原则
是高频电路应就近多点接地，低频电路应一点接地。
因为在低频电路中，布线和元件间的电感并不是大
问题，而公共阻抗耦合干扰的影响较大，因此，常
以一点为接地点。高频电路中各地线电路形成的环
路会产生电感耦合，增加了地线阻抗，同时各地线
之间也会产生电感耦合。在高频、甚高频时，尤其
双输入线中感应产生的干扰电动势E1及E2也 具有相似的性质。即当E1＝E2时，产生共模 干扰；当E1≠E2时，既产生共模干扰又产生差 模干扰电动势En＝E1－E2。
7.2 干扰的引入
7.2.1 串模干扰
串模干扰的等效电路如图6.1所示。其中，Us
为输入信号，Un为干扰信号。抗串模干扰能力用
串模抑制比来表示：
SMR 20 lg U cm Un
(6.3)
检测
式中：Ucm为串模
干扰源的电压峰值；
系统
Un Us
Un为串模干扰 图6.1 串模干扰等效电路
引起的误差电压。
10
7.1 干扰的分类
电源干扰 对于电子、电气设备来说，电源干扰是较为
普遍的问题。在计算机检测系统的实际应用中， 大多数是采用是由工业用电网络供电。工业系 统中的某些大设备的启动、停机等，都可能引 起电源的过压、欠压、浪涌、下陷及尖峰等， 这些也是要加以重视的干扰因素。同时，这些 电压噪声均通过电源的内阻，耦合到系统内部 的电路，从而对系统造成极大的危害。
7.3.2 接地的类型 检测系统的接地主要有二种类型：
保护接地： 保护接地是为了避免因设备的绝缘损坏或性
能下降时，系统操作人员遭受触电危险和保证系 统安全而采取的安全措施。 工作接地：
工作接地是为了保证系统稳定可靠地运行， 防止地环路引起干扰而采取的防干扰措施。
30
7.3 干扰的抑制方法
一点接地和多点接地
一般来说，系统内印制电路板接地的基本原则
是高频电路应就近多点接地，低频电路应一点接地。
因为在低频电路中，布线和元件间的电感并不是大
问题，而公共阻抗耦合干扰的影响较大，因此，常
以一点为接地点。高频电路中各地线电路形成的环
路会产生电感耦合，增加了地线阻抗，同时各地线
之间也会产生电感耦合。在高频、甚高频时，尤其
双输入线中感应产生的干扰电动势E1及E2也 具有相似的性质。即当E1＝E2时，产生共模 干扰；当E1≠E2时，既产生共模干扰又产生差 模干扰电动势En＝E1－E2。
《抗干扰技术》课件
《抗干扰技术》PPT课件
抗干扰技术是指通过使用各种方法，消除或减小干扰对系统性能的影响。本 课件将介绍抗干扰技术的各个方面及其在不同领域的应用。
什么是抗干扰技术？
1 定义
抗干扰技术是指通过使用 各种方法，消除或减小干 扰对系统性能的影响。
2 重要性
抗干扰技术能确保系统的 正常运行，提高系统的可 靠性和稳定性。
2
硬件设计方案
提供更高的抗干扰能力，但成本较高。
3
系统优化方案
综合考虑软硬件的抗干扰措施，但需要大量的工程设计。
抗干扰技术的设计思路
设计抗干扰技术的思路应包括系统分析、干扰源识别、性能评估和优化设计。
关键技术要素及其应用场景
信号传输
• 数字调制技术 • 差分信号传输
信号处理
• 滤波和均衡 • 时-domain和频-domain
3 目标
抗干扰技术的目标是阻止 干扰信号进入系统并保护 系统内部免受干扰的影响。
消除干扰的原则及方法
原则
• 屏蔽和隔离 • 滤波和解调 • 反馈和补偿
方法
• 地线设计 • 信号调理 • 动态调整
技术
• 频率分离 • 时序调整 • 能量分配
抗干扰技术在通讯领域的应用
通讯系统 无线通信 光通信 有线通信
处理
系统设计
• 模拟电路设计 • 抗干扰芯片设计
抗干扰芯片结构及设计流程
抗干扰芯片结构
包括前端信号处理、干扰检测和 干扰抑制等模块。
芯片设计流程
包括需求分析、架构设计、电路 设计和布局布线等阶段。
制造流程
包括掩膜制作、刻蚀、沉积层和 封装等工艺步骤。
抗干扰技术的性能评估方法
1 信噪比测试
抗干扰技术是指通过使用各种方法，消除或减小干扰对系统性能的影响。本 课件将介绍抗干扰技术的各个方面及其在不同领域的应用。
什么是抗干扰技术？
1 定义
抗干扰技术是指通过使用 各种方法，消除或减小干 扰对系统性能的影响。
2 重要性
抗干扰技术能确保系统的 正常运行，提高系统的可 靠性和稳定性。
2
硬件设计方案
提供更高的抗干扰能力，但成本较高。
3
系统优化方案
综合考虑软硬件的抗干扰措施，但需要大量的工程设计。
抗干扰技术的设计思路
设计抗干扰技术的思路应包括系统分析、干扰源识别、性能评估和优化设计。
关键技术要素及其应用场景
信号传输
• 数字调制技术 • 差分信号传输
信号处理
• 滤波和均衡 • 时-domain和频-domain
3 目标
抗干扰技术的目标是阻止 干扰信号进入系统并保护 系统内部免受干扰的影响。
消除干扰的原则及方法
原则
• 屏蔽和隔离 • 滤波和解调 • 反馈和补偿
方法
• 地线设计 • 信号调理 • 动态调整
技术
• 频率分离 • 时序调整 • 能量分配
抗干扰技术在通讯领域的应用
通讯系统 无线通信 光通信 有线通信
处理
系统设计
• 模拟电路设计 • 抗干扰芯片设计
抗干扰芯片结构及设计流程
抗干扰芯片结构
包括前端信号处理、干扰检测和 干扰抑制等模块。
芯片设计流程
包括需求分析、架构设计、电路 设计和布局布线等阶段。
制造流程
包括掩膜制作、刻蚀、沉积层和 封装等工艺步骤。
抗干扰技术的性能评估方法
1 信噪比测试
(可修改)测试系统的抗干扰技术.ppt
最新.
17
点接地
最新.
18
信号源与地隔离的一点接地
最新.
19
2. 电缆屏蔽层的接地
使用带屏蔽层的电缆传输信号时，应遵守下面 的原则：如果测试系统是一点接地，则电缆的屏蔽 层也应一点接地，即电缆屏蔽层应接至测试系统所 设置的单一接地点上。当信号源的一端为系统的接 地点时，电缆屏蔽层应接至信号源的这一端（公共 端）上；如果系统的接地点设在测量电路的某一点 处，则电缆屏蔽层也应接至该点（公共端）上。
最新.
2
9.1 干扰的类型及来源
干扰和噪声：由某些内部或外部因素产生的叠加在有用 信号之上的无用成分（电压或电流）。
干扰的分类：
■ 按干扰的来源分
● 外部干扰 ● 内部干扰
■ 按干扰进入测试系统的方式分
● 差模干扰 ● 共模干扰
最新.
3
9.1.1 外部干扰和内部干扰 1. 外部干扰 ■ 自然干扰 各种自然现象如闪电、温度等变化产生的干扰。 ■ 人为干扰 主要指各种电气设备运行时所产生的电磁干扰。 2. 内部干扰 测量电路内部各种元器件的噪声所引起的干扰。
机械工业出版社
最新.
1 CHINA MACHINE PRESS
学习目标
本章主要学习电磁干扰及其抑制的有关内容。学完 本章后，应了解电子测试系统干扰的类型、主要来源及 耦合方式，在此基础上对抑制干扰的屏蔽技术、接地技 术、浮置技术等措施要有一定的掌握。
学习重点
1. 电磁干扰的耦合方式。 2. 抑制电磁干扰的主要技术措施。
最新.
25
本章小结
由于多数现代测试系统的主要部分都是电子装置， 因此抗电磁干扰对它们来说就显得非常重要。电磁干扰 可分为外部干扰和内部干扰两类。除采取一定的措施消 除干扰源以外，对外部干扰主要是通过屏蔽等措施阻断 干扰通道来加以抑制，对内部干扰则应根据具体情况通 过在电路上采取不同的措施来加以抑制。设计测试系统 时，应特别注意强电与弱电的隔离、模拟电路与数字电 路的隔离、信号的接地、线路板的布线等问题。除电磁 干扰外，测试系统还可能会受到机械振动、热、杂散光 等非电磁干扰的影响，对此也应采取相应的抑制措施。
70抗干扰技术PPT教学课件
第12页/共28页
2. 屏蔽技术 屏蔽技术是抑制电场、磁场耦合干扰的重要措施。根据干扰源的不 同可采用不同的屏蔽措施。
a) 静电屏蔽 为防止静电耦合干 扰，可用一层金属网将信号 导线包围起来, 这层金属网即 屏蔽层, 见图7-7。
b) 高频磁屏蔽 高频磁屏蔽是利 用导电性良好的金属箔将被 屏蔽的电路包围起来，其作 用是抑制高频电磁场的干扰。
1. 信号导线扭绞
由于把信号导线扭绞在一起能使信号回路所包围的面 积大为减少，而且使两根信号导线到干扰源的距离大致相 等。分布电容也能大致相同， 所以能使由磁场和静电耦合进 入信号回路的串模干扰大为减小。 若把双绞信号导线屏蔽起来并将 屏蔽层接地, 将起到更好的抑制 串模干扰的效果， 见图7-6。
图7-6 信号线绞接、屏蔽和接地
第3页/共28页
7.1.2 干扰的耦合方式
• 各种干扰源所产生的干扰，必然要经过各种耦合通道进入测量电路而影响测量结果。换句话说，就是形成 干扰影响必须具备三个要素：干扰源、干扰的耦合通道、被干扰对象。因此研究和分析干扰的传输途径， 对于抑制和消除干扰的重要的，而切断干扰传输的途径是抑制、削弱干扰的重要手段之一。
不是瞬时值进行A/D转换的，只要采样时间T1是工频周期的整数倍，从理论上
来说对工频干扰具有无穷的抑制能力。
5.
注
意
信
号
导
线
远
U
离
动x
力
线
特别不允许信号导线与动力线平行敷设，从根源上
消除磁场耦合干扰。
第14页/共28页
7.2.2 共模干扰及其抑制技术
7.2.2.1 共模干扰 • 共模干扰又称为同相干扰或纵向干扰。 • 共模干扰是相对于公共的电位基准地（接地
2. 屏蔽技术 屏蔽技术是抑制电场、磁场耦合干扰的重要措施。根据干扰源的不 同可采用不同的屏蔽措施。
a) 静电屏蔽 为防止静电耦合干 扰，可用一层金属网将信号 导线包围起来, 这层金属网即 屏蔽层, 见图7-7。
b) 高频磁屏蔽 高频磁屏蔽是利 用导电性良好的金属箔将被 屏蔽的电路包围起来，其作 用是抑制高频电磁场的干扰。
1. 信号导线扭绞
由于把信号导线扭绞在一起能使信号回路所包围的面 积大为减少，而且使两根信号导线到干扰源的距离大致相 等。分布电容也能大致相同， 所以能使由磁场和静电耦合进 入信号回路的串模干扰大为减小。 若把双绞信号导线屏蔽起来并将 屏蔽层接地, 将起到更好的抑制 串模干扰的效果， 见图7-6。
图7-6 信号线绞接、屏蔽和接地
第3页/共28页
7.1.2 干扰的耦合方式
• 各种干扰源所产生的干扰，必然要经过各种耦合通道进入测量电路而影响测量结果。换句话说，就是形成 干扰影响必须具备三个要素：干扰源、干扰的耦合通道、被干扰对象。因此研究和分析干扰的传输途径， 对于抑制和消除干扰的重要的，而切断干扰传输的途径是抑制、削弱干扰的重要手段之一。
不是瞬时值进行A/D转换的，只要采样时间T1是工频周期的整数倍，从理论上
来说对工频干扰具有无穷的抑制能力。
5.
注
意
信
号
导
线
远
U
离
动x
力
线
特别不允许信号导线与动力线平行敷设，从根源上
消除磁场耦合干扰。
第14页/共28页
7.2.2 共模干扰及其抑制技术
7.2.2.1 共模干扰 • 共模干扰又称为同相干扰或纵向干扰。 • 共模干扰是相对于公共的电位基准地（接地
第8章 抗干扰技术PPT课件
地点之间存在一个电位差Ucm。这个Ucm是加在放大器
输入端上共有的干扰电压，故称共模干扰电压。
既然共模干扰产生的原因是不同“地”之间存在的电压， 以及模拟信号系统对地的漏阻抗。因此，共模干扰电压的 抑制就应当是有效的隔离两个地之间的电联系，以及采用 被测信号的双端差动输入方式。具体的有变压器隔离、光 电隔离与浮地屏蔽等三种措施。
但干扰是客观存在的，所以，人们必须 研究干扰，以采取相应的抗干扰措施。本章主 要讨论干扰的来源、传播途经及抗干扰的措施。
最新课件
3
8.1 干扰的来源与传播途径
❖ 8.1.1 干扰的来源 ❖ 8.1.2 干扰的传播途径
最新课件
4
8.1.1 干扰的来源
干扰的来源是多方面的，有时甚至是错综复杂的。 干扰有的来自外部，有的来自内部。
路电流i2。反之，也如此。
动画链接
最新课件
13
8.2 硬件抗干扰措施
❖ 引言 ❖ 8.2.1 串模干扰的抑制 ❖ 8.2.2 共模干扰的抑制 ❖ 8.2.3长线传输干扰的抑制 ❖ 8.2.4 信号线的选择与敷设 ❖ 8.2.5 电源系统的抗干扰 ❖ 8.2.6 接地系统的抗干扰
最新课件
14
引言
了解了干扰的来源与传播途径，我们就可 以采取相应的抗干扰措施。在硬件抗干扰措 施中，除了按照干扰的三种主要作用方式— —串模、共模及长线传输干扰来分别考虑外， 还要从布线、电源、接地等方面考虑。
外部干扰由使用条件和外部环境因素决定。外部干 扰环境如图8-1所示，有天电干扰，如雷电或大气电 离作用以及其他气象引起的干扰电波；天体干扰， 如太阳或其他星球辐射的电磁波；电气设备的干扰， 如广播电台或通讯发射台发出的电磁波，动力机械、 高频炉、电焊机等都会产生干扰；此外，荧光灯、 开关、电流断路器、过载继电器、指示灯等具有瞬 变过程的设备也会产生较大的干扰；来自电源的工 频干扰也可视为外部干扰。
输入端上共有的干扰电压，故称共模干扰电压。
既然共模干扰产生的原因是不同“地”之间存在的电压， 以及模拟信号系统对地的漏阻抗。因此，共模干扰电压的 抑制就应当是有效的隔离两个地之间的电联系，以及采用 被测信号的双端差动输入方式。具体的有变压器隔离、光 电隔离与浮地屏蔽等三种措施。
但干扰是客观存在的，所以，人们必须 研究干扰，以采取相应的抗干扰措施。本章主 要讨论干扰的来源、传播途经及抗干扰的措施。
最新课件
3
8.1 干扰的来源与传播途径
❖ 8.1.1 干扰的来源 ❖ 8.1.2 干扰的传播途径
最新课件
4
8.1.1 干扰的来源
干扰的来源是多方面的，有时甚至是错综复杂的。 干扰有的来自外部，有的来自内部。
路电流i2。反之，也如此。
动画链接
最新课件
13
8.2 硬件抗干扰措施
❖ 引言 ❖ 8.2.1 串模干扰的抑制 ❖ 8.2.2 共模干扰的抑制 ❖ 8.2.3长线传输干扰的抑制 ❖ 8.2.4 信号线的选择与敷设 ❖ 8.2.5 电源系统的抗干扰 ❖ 8.2.6 接地系统的抗干扰
最新课件
14
引言
了解了干扰的来源与传播途径，我们就可 以采取相应的抗干扰措施。在硬件抗干扰措 施中，除了按照干扰的三种主要作用方式— —串模、共模及长线传输干扰来分别考虑外， 还要从布线、电源、接地等方面考虑。
外部干扰由使用条件和外部环境因素决定。外部干 扰环境如图8-1所示，有天电干扰，如雷电或大气电 离作用以及其他气象引起的干扰电波；天体干扰， 如太阳或其他星球辐射的电磁波；电气设备的干扰， 如广播电台或通讯发射台发出的电磁波，动力机械、 高频炉、电焊机等都会产生干扰；此外，荧光灯、 开关、电流断路器、过载继电器、指示灯等具有瞬 变过程的设备也会产生较大的干扰；来自电源的工 频干扰也可视为外部干扰。
第五章 检测系统中的抗干扰技术 - 复件PPT课件
干扰种类：
1．机械干扰
❖ 机械干扰是指机械振动或冲击使电子检测装置 中的元件发生振动，改变了系统的电气参数，造 成可逆或不可逆的影响。对机械干扰主要是用减 振弹簧和减振橡胶来防护。
2．化学及湿度干扰
❖ 化学物品如酸、碱、盐及其他腐蚀性气体侵入 检测装置内部，腐蚀电气元件，产生电化学噪声。 环境湿度增大，会使绝缘体的绝缘电阻下降，电 介质的电介常数增大，电感线圈的Q值（电感线 圈的品质因数）下降，金属材料生锈等。
❖ 图5－15为低频干扰电压滤波器电路，此电路对 抑制因电源波形失真而含有较多高次谐波的干扰 很有效。
❖ 2、直流电源输出的滤波器
❖ 直流电源往往是检测装置几个电路公用的。为 了减弱公用电源内阻在电路之间形成的噪声耦合， 对直流电源输出需加高低频成分的滤波器，如图5 －16所示。
❖ 3、退耦滤波器
施完全消除掉，在信号数据进入计算机正式使用 之前，经过软件抗干扰会取得更好的抗干扰效果。 软件抗干扰通常是采用数字滤波方法，在检测系 统中，比较常用的数字滤波方法如下。
❖ （1）最小二乘滤波可滤除正态分布的零均值随机 干扰。本方法是对某一测量值连续采样数次，取 其平均值作为本次测试值。
❖ （2）滤波系数法可消除一些瞬间干扰。本法是把 上次采样值作为基础，加上或减去二次采样值， 从而得到采样滤波后的数值。
如果噪声源的角频率 为 则：
U 2 jMI1
图5－2 电磁耦合等效电路
❖ 3、公共阻抗耦合
❖ 公共阻抗耦合的干扰是在 同一系统的电路和电路之间、 设备和设备之间总存在着公 共阻抗。地线与地之间
❖ 形成的阻抗为公共地阻抗。当一个电路中有电流流过时， 通过共有阻抗便在另一个电路中产生干扰电压。在检测 系统内部，各个电路往往共用一个直流电源，这时电源 内阻、电源线阻抗形成公共电源阻抗。当电流流经公共 阻抗时，阻抗上的压降便成为噪声电压，如图5－3所示。
相关主题
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
一门科学的历史， 就是这门科学本身。
歌 德
Johann Wolfgang von Goethe (17491832)
科学史
牛顿
高斯
24岁
伽罗瓦
万有引力2近4代岁数论18岁
1666年
群论
1801年
1829年
爱因斯坦 26岁 哥德尔 24岁
海狭义森相伯对论26岁 不纳完什全2性2岁定理
190测5不年准原理
• 决定着原子如何结合在一起的根本原 因，乃是因为一个原子的正电性与另一个 原子的负电性相互吸引，并以确定的比例 结合在一起。
• 在原子中电是以基本单位的整数倍的 形式表现出来的。
如此重要的科学发现 却被按照上述方式来理解， 仅仅说明这些原理可以被用 于电镀，这是不可原谅的错 误。
偶尔，小孩子反倒会 意识到那些意义，此时，一 个科学家的苗子出现了。如 果当他们上大学时我们才教 他们这些，那就太晚了。我 们必须从娃娃教起。
• 算术基本定理: 《几何原本》
The Fundamental Theorem of Arithmetic
大于1的所有自然数，都可 以表示成有限个素数的乘积，并 且这个表现形式是唯一的。
24 2 2 23 欧23几里3 得 Euclid (ca. 325-ca. 270BC)
• 1737年 • 欧拉恒等式
• zita函数的所有非平凡零点，都位于复平
面上的直线Res=1/2上。(s)11 2s1 3s
...
1 ns
...
复平面 Im
无穷多零点
平凡零点: -2, -4, -6, ….
0
1
1/2
无零点
Rs
• 素数分布 (x)
(2) 1 (3) 2 (6) 3
• 素数定理
lim (x) 1
哥德尔
Kurt Godel (1906-1978)
然的对那现
不工此叫首
同 的 方 向 。
作 本 质 上 属 于 一 个 全
间 接 有 所 贡 献 ， 但 他
无 知 缪 说 。 当 然 ， 他
先
是 使 人
能 造 原
子 弹 ，
说 什 么 爱 因 斯 坦 的 发
这个“全然不同的方 向”就是“自然哲学”的基本 理论，这构成了哥德尔与爱因 斯坦生活的中心目的。
x x / ln x
高斯
Karl F. Gauss (1777-1855)
• 1896年证明素数定 理
• 当Re(s)=1 (s) 0
时，
阿达玛 （法国）
Jacques-Salomon Hadamard 1865 - 1963
瓦莱·普桑（比利时）
Custave de la ValléePoussin
1930纳沃年什森均2衡5岁
1927年
195D0N年A双螺旋
1953年
第1 讲
科学是什么？
The Meaning of Science
• 科学的目的
• 科学的应用 • 科学的方法 • 科学的内容
科学
知道： scio
拉丁：scientia
知识：science, n. , 14世纪
knowledge , n.
工作的真正原因。
费恩曼
Richard P. Feynman
(1918-1988)
• 法拉第的电解定律
法拉第发现了电解定律， 这一定律今天在工业上被广泛用 于金属电镀和阳极染色工艺以及 许多其他方面。
《蜡烛的故事》法编者拉的第序言
Michael Faraday (1791-1867)
法拉第发现了什么
象 • 序次结构
• 代数结构 • 拓扑结构
巴罗
Isaac Barrow
(1630-1677)
• 基本问题: 什么是数？
• 数：运算关系的元素
• 自然数、有理数、实数、复数 • 理想、群、环、域、格、流形…
• 核心: 素数
万物皆数
毕达哥拉斯
Pythagoras (ca 560–ca 480 BC)
• 基本理论的数学化
在任何特定
的理论中，只有其 中包含数学的部分 才是真正的科学。
康德
Immanuel Kant (1724-1804)
科学的历史
• 数学科学：古典 • 物理科学：近代 • 生命科学：现代
• 数学科学的基本问题
• 巴罗：什么是量？
• 数与量的统一与分离
• 布尔巴基（Bourbaki): 研究对
1
1 2s
1 3s
...
1 ns
...
1
p 1 ps
其中p表示所有的素数。
欧拉
Leonhard Euler (1707-1783)
• 1859年 • 黎曼zita 函数
(s)
1
1 2s
1 3s
...
1 ns
...
黎曼
Bernhard Riemann (1826-1866)
• 黎曼猜想Riemann hypothesis （1859年）
王浩
• 基本问题
The Fundamental Problem
基本问题就是贯穿一门学问发展 始终的核心问题，人们通过不断地重 新提出这些问题，从而不断地深化他 们对整个理论的领悟。对基本问题的 不断探索，逐渐丰富对这门学科的认 识，增长人类的知识。
• 科学史的基本问题: 科学是什么？ • 科学是对自然、对宇宙、对 生命的探索。 • 发现支配自然与生命现象的 基本定律。
科学：science, [复]，n. 17世纪
• 科学 (明治初年)
分科之学
• Science： 学、理学、科学 • Natural science： 自然科学 • Scientist： 科学家、理学家
《哲学词汇》明治45年（1912年）
由于我们不能对物理学的研
究者（a cultivator of physics）
• “科学”与“技术”的混淆。
• 在西欧的语言中很难找到与“科 学技术”相对应的词。
• 科学的目的
科学的另一个方面是科学的内
容，即已经发现的理论和定律。这
是科学家从事科学研究后的收获，
也使他们所得到的最高奖赏。做这
类工作不是为了应用，而是为了导
致令人振奋的发现。这一令人激动
的部分也正是科学家从事科学研究
我为什么要杀 掉一只会下金蛋的 鹅呢？
希尔伯特
David Hilbert (1862-1943)
使用physician一词，因此，我便
称其为physicist。同样，我们非
常需要一个一般性的名词来表述
科学 的研 究者 （a cultivator of
science），于是，我便想将其称
为scientist。
休厄尔
William Whewell (1794-1866)
• 科学的应用：技术
• 科学的最明显的特征是它的应用。
歌 德
Johann Wolfgang von Goethe (17491832)
科学史
牛顿
高斯
24岁
伽罗瓦
万有引力2近4代岁数论18岁
1666年
群论
1801年
1829年
爱因斯坦 26岁 哥德尔 24岁
海狭义森相伯对论26岁 不纳完什全2性2岁定理
190测5不年准原理
• 决定着原子如何结合在一起的根本原 因，乃是因为一个原子的正电性与另一个 原子的负电性相互吸引，并以确定的比例 结合在一起。
• 在原子中电是以基本单位的整数倍的 形式表现出来的。
如此重要的科学发现 却被按照上述方式来理解， 仅仅说明这些原理可以被用 于电镀，这是不可原谅的错 误。
偶尔，小孩子反倒会 意识到那些意义，此时，一 个科学家的苗子出现了。如 果当他们上大学时我们才教 他们这些，那就太晚了。我 们必须从娃娃教起。
• 算术基本定理: 《几何原本》
The Fundamental Theorem of Arithmetic
大于1的所有自然数，都可 以表示成有限个素数的乘积，并 且这个表现形式是唯一的。
24 2 2 23 欧23几里3 得 Euclid (ca. 325-ca. 270BC)
• 1737年 • 欧拉恒等式
• zita函数的所有非平凡零点，都位于复平
面上的直线Res=1/2上。(s)11 2s1 3s
...
1 ns
...
复平面 Im
无穷多零点
平凡零点: -2, -4, -6, ….
0
1
1/2
无零点
Rs
• 素数分布 (x)
(2) 1 (3) 2 (6) 3
• 素数定理
lim (x) 1
哥德尔
Kurt Godel (1906-1978)
然的对那现
不工此叫首
同 的 方 向 。
作 本 质 上 属 于 一 个 全
间 接 有 所 贡 献 ， 但 他
无 知 缪 说 。 当 然 ， 他
先
是 使 人
能 造 原
子 弹 ，
说 什 么 爱 因 斯 坦 的 发
这个“全然不同的方 向”就是“自然哲学”的基本 理论，这构成了哥德尔与爱因 斯坦生活的中心目的。
x x / ln x
高斯
Karl F. Gauss (1777-1855)
• 1896年证明素数定 理
• 当Re(s)=1 (s) 0
时，
阿达玛 （法国）
Jacques-Salomon Hadamard 1865 - 1963
瓦莱·普桑（比利时）
Custave de la ValléePoussin
1930纳沃年什森均2衡5岁
1927年
195D0N年A双螺旋
1953年
第1 讲
科学是什么？
The Meaning of Science
• 科学的目的
• 科学的应用 • 科学的方法 • 科学的内容
科学
知道： scio
拉丁：scientia
知识：science, n. , 14世纪
knowledge , n.
工作的真正原因。
费恩曼
Richard P. Feynman
(1918-1988)
• 法拉第的电解定律
法拉第发现了电解定律， 这一定律今天在工业上被广泛用 于金属电镀和阳极染色工艺以及 许多其他方面。
《蜡烛的故事》法编者拉的第序言
Michael Faraday (1791-1867)
法拉第发现了什么
象 • 序次结构
• 代数结构 • 拓扑结构
巴罗
Isaac Barrow
(1630-1677)
• 基本问题: 什么是数？
• 数：运算关系的元素
• 自然数、有理数、实数、复数 • 理想、群、环、域、格、流形…
• 核心: 素数
万物皆数
毕达哥拉斯
Pythagoras (ca 560–ca 480 BC)
• 基本理论的数学化
在任何特定
的理论中，只有其 中包含数学的部分 才是真正的科学。
康德
Immanuel Kant (1724-1804)
科学的历史
• 数学科学：古典 • 物理科学：近代 • 生命科学：现代
• 数学科学的基本问题
• 巴罗：什么是量？
• 数与量的统一与分离
• 布尔巴基（Bourbaki): 研究对
1
1 2s
1 3s
...
1 ns
...
1
p 1 ps
其中p表示所有的素数。
欧拉
Leonhard Euler (1707-1783)
• 1859年 • 黎曼zita 函数
(s)
1
1 2s
1 3s
...
1 ns
...
黎曼
Bernhard Riemann (1826-1866)
• 黎曼猜想Riemann hypothesis （1859年）
王浩
• 基本问题
The Fundamental Problem
基本问题就是贯穿一门学问发展 始终的核心问题，人们通过不断地重 新提出这些问题，从而不断地深化他 们对整个理论的领悟。对基本问题的 不断探索，逐渐丰富对这门学科的认 识，增长人类的知识。
• 科学史的基本问题: 科学是什么？ • 科学是对自然、对宇宙、对 生命的探索。 • 发现支配自然与生命现象的 基本定律。
科学：science, [复]，n. 17世纪
• 科学 (明治初年)
分科之学
• Science： 学、理学、科学 • Natural science： 自然科学 • Scientist： 科学家、理学家
《哲学词汇》明治45年（1912年）
由于我们不能对物理学的研
究者（a cultivator of physics）
• “科学”与“技术”的混淆。
• 在西欧的语言中很难找到与“科 学技术”相对应的词。
• 科学的目的
科学的另一个方面是科学的内
容，即已经发现的理论和定律。这
是科学家从事科学研究后的收获，
也使他们所得到的最高奖赏。做这
类工作不是为了应用，而是为了导
致令人振奋的发现。这一令人激动
的部分也正是科学家从事科学研究
我为什么要杀 掉一只会下金蛋的 鹅呢？
希尔伯特
David Hilbert (1862-1943)
使用physician一词，因此，我便
称其为physicist。同样，我们非
常需要一个一般性的名词来表述
科学 的研 究者 （a cultivator of
science），于是，我便想将其称
为scientist。
休厄尔
William Whewell (1794-1866)
• 科学的应用：技术
• 科学的最明显的特征是它的应用。