第一章绪论
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绪论第一章
一、火力发电厂
(3) 电气系统 包括发电机、励磁装置、厂用电系统和 升压变电站等。
一、火力发电厂
一、火力发电厂
电能生产过程
电气系统
燃烧系统
汽水系统
一、火力发电厂
4. 类型
(1) 按燃料分 燃煤发电厂 燃油发电厂 燃气发电厂 余热发电厂 垃圾发电厂 工业废料发电厂
第一条500kVAC： 1981年12月河南平 顶山-湖北武昌。
第一条±500 kVDC：1989 年9月，湖北 葛洲坝-上海 南桥。
六、电力工业发展前景
电力工业的基本任务：
为国民经济各部门和人民生活提供充足、可靠、 优质、廉价的电能。
电力工业的发展方向：
厂网分开，竞价上网，实现高度自动化，西电东 送，南北互供，走向联合电力系统。
四、最大发电厂(截至2011年)
最大火电厂：
上海外高桥电厂 4×300+2×900+2×1000 =5000MW 浙江省宁波北仑港电厂，5×600MW+2×1000= 5000MW 华电邹县电厂，4×335+2×600+2×1000 = 4540MW
最大水电厂：
三峡电厂(14+12(+6))×700 MW = 18200(+4200)MW 二滩水电厂6×550MW = 3300MW
最大核电厂：
秦山核电站1×300+2×650+2×700 = 3000MW
最大抽水蓄能电厂：
广东抽水蓄能电厂8×300 MW = 2400MW
五、电力系统的发展
建国初期：
大多是大城市发、供电系统； 跨地区的电力系统有：
第一章 绪论
1.1.2 人工智能的起源与发展
孕 育 期 （ 1956年前） 形 成 期 （ 1956－1970年） 暗 淡 期 （ 1966－1974年） 知识应用期 （ 1970－1988年） 集成发展期 （ 1986年至今）
1.1.2 人工智能的起源与发展
孕 育 期 （ 1956年前）
亚里斯多德（公元前384—322）：古希腊伟大的哲学家和思 想家，创立了演绎法。他提出的三段论至今仍然是演绎推理的 最基本出发点。
AI的严格定义依赖于对智能的定义，即要定义人工智能，首先应该定义智能；但 智能本身也还无严格定义。
一般解释：人工智能就是用人工的方法在机器（计算机）上实现的智能，或称机 器智能、计算机智能。
1.1.1 人工智能的定义
知识与智能 知识 人们通过体验、学习或联想而知晓的对客观世界规律性的认识，包括事实、
能理论框架，使人工智能进入一个新的发展时期 。
1.1.2 人工智能的起源与发展
中国的AI研究
1981年中国人工智能学会在长沙艰难成立，其后长期得不到国内科技界的认同，只能 挂靠中国社会科学院哲学研究所，直到2004年，才得以“返祖归宗”，挂靠到中国科 学技术协会。
1985年前，人工智能在西方国家得到重视和发展，而在苏联却受到批判；我国人工智 能也与“特异功能”一起受到质疑，人工智能学科群专著不能公开出版。
（表处理语言）。 1961年，明斯基发表了“走向人工智能的步骤”的论文，推动了人工智能的发展。 1965年，鲁宾逊提出了归结（消解）原理。费根鲍姆开发第一个专家系统DENDRAL，
用于质谱仪分析有机化合物的分子结构
1.1.2 人工智能的起源与发展
暗 淡 期 （ 1966－1974年）
由于一些人工智能研究者被“胜利冲昏了头脑”，盲目乐观，对人工智能的未来发展 和成果做出了过高的预言，而这些语言的失败，给人工智能的声誉造成重大伤害。 当时的人工智能主要存在下列三个局限性：
绪论(第一章)
从此，“生命力”学说彻底破产，有机化学进 2011-6-4 7 入合成时代。
3) 有机化学发展的重要事件
1828年，德国的伍勒合成尿素,“生命力”学说破产
——有机化学的里程碑 1865年，德国的凯库勒(马车上做梦，伦敦) 提出：有机化合物中碳为四价 ——在此基础上发展了有机化合物结构学说 1874年，荷兰范特霍夫 法国勒比尔 提出：饱和碳原子的四个价指向以碳为 中心的四面体的四个顶点 ——开创了从立体观点来研究有机化合物 的立体化学 2011-6-4
B H
因为人们在分类有机物与无机物时注重的 主要是化合物的性质而不是组成 2011-6-4 12
2. 有机化合物的特性 1) 组成上
① 组成有机化合物的元素不多，但数量非常庞大。 ② 组成分子的原子数多——组成复杂。
2) 结构上
① 碳以共价键与其它原子相连 ② 自身成键能力强如：C－C，C＝C，C≡C及成 环，所以组成分子的原子数多。 ③ 同分异构体普遍存在，目前尚无公式可计算出 同分异构体，同分异构现象。 如：CH3CH2OH和CH3OCH3
2011-6-4 4
最早发现的四种酸
从动植物体内分离出的物质 从矿物质中分离出的化合物
有机物 无机物
正如“以太”、“外 星人”，人类一旦遇到不 可知的事件时，常一概归 为一类无所不能的事物 1806年，享有盛名的化学家柏则里首先 引用“有机化学”，认为有机物只能在生物 的细胞中受一种特殊的力量——“生命力” 的作用才可产生出。
2) 有机化学中的化学键 离子键 常见化学键 共价键 (有机物中最常见) 配价键 C、H、O、N等原子结合成有机分子时, 原子与原子之间需形成一定的化学键将几个 原子结合在一起,描述原子形成分子的过程及 化学键的理论有两个: 价键理论 分子轨道理论
3) 有机化学发展的重要事件
1828年，德国的伍勒合成尿素,“生命力”学说破产
——有机化学的里程碑 1865年，德国的凯库勒(马车上做梦，伦敦) 提出：有机化合物中碳为四价 ——在此基础上发展了有机化合物结构学说 1874年，荷兰范特霍夫 法国勒比尔 提出：饱和碳原子的四个价指向以碳为 中心的四面体的四个顶点 ——开创了从立体观点来研究有机化合物 的立体化学 2011-6-4
B H
因为人们在分类有机物与无机物时注重的 主要是化合物的性质而不是组成 2011-6-4 12
2. 有机化合物的特性 1) 组成上
① 组成有机化合物的元素不多，但数量非常庞大。 ② 组成分子的原子数多——组成复杂。
2) 结构上
① 碳以共价键与其它原子相连 ② 自身成键能力强如：C－C，C＝C，C≡C及成 环，所以组成分子的原子数多。 ③ 同分异构体普遍存在，目前尚无公式可计算出 同分异构体，同分异构现象。 如：CH3CH2OH和CH3OCH3
2011-6-4 4
最早发现的四种酸
从动植物体内分离出的物质 从矿物质中分离出的化合物
有机物 无机物
正如“以太”、“外 星人”，人类一旦遇到不 可知的事件时，常一概归 为一类无所不能的事物 1806年，享有盛名的化学家柏则里首先 引用“有机化学”，认为有机物只能在生物 的细胞中受一种特殊的力量——“生命力” 的作用才可产生出。
2) 有机化学中的化学键 离子键 常见化学键 共价键 (有机物中最常见) 配价键 C、H、O、N等原子结合成有机分子时, 原子与原子之间需形成一定的化学键将几个 原子结合在一起,描述原子形成分子的过程及 化学键的理论有两个: 价键理论 分子轨道理论
第一章 绪论
第一章绪论一、矿床学概述二、矿产资源及其在社会发展中的意义三、我国的矿产资源概况第一节矿床学概述矿床学，又称矿床地质学，在国外称经济地质学（Economic Geology），是研究矿产资源在地壳中的形成条件和分布规律的科学，它是矿产勘查和开发的地质理论基础，又是地球科学的重要分支。
矿床学是一门既古老而又新颖的学科，它随着社会生产特别是矿业生产的发展而产生，同时又随着近代科学理论与技术的发展尤其是矿业生产技术的进步而充实更新，形成了一门技术经济与地质学相结合的综合性学科。
矿床学的发展大体经历了以下主要阶段：1、近代矿床学的萌芽和初步发展阶段（十六世纪～十七世纪）虽然人类对矿产的认识远自史前时期，但作为一门自然科学的近代矿床学，其形成和发展始于十六世纪中叶。
当时正处在资本主义生产方式的雏形阶段，由于采矿冶金业的发展，在找矿实践中逐渐积累了关于矿床学的丰富知识，因而有些学者能进行初步的归纳和总结，进而提出早期的成矿理论。
2、成矿理论的形成与发展阶段（十八世纪～十九世纪初）自十八世纪以来，对矿床成因解释最有代表性的是“水成论”和“火成论”两种学术观点的争论。
水成论者（Neptunist）认为所有岩石和矿床都是在大洋水中沉积形成的，而且所有脉体，包括矿脉也是这样形成的。
这一学派的代表人物是德国弗莱堡矿业学院的维尔纳（1755年），到十九世纪初，波伊（1822年）和尼克而（1832年）都指出火成岩与矿床之间存在着联系。
火成论者（Plutonist）否认地球内营力在地球发展演化中的作用，他们提出，硅酸盐和硫化物都不溶于水，因此矿石只能是地球深部火成的溶液或溶化物质注入地壳裂隙中而成的，这一认识的代表人物有美国人郝屯（1726～1797年）等。
这场“水火之争”尽管在两派的学术观点上都有事实根据和认识上的片面性，但在矿床学发展初期，促使了人们收集大量矿床实际资料，推动了人们对矿石、岩石的成因研究，因而在一定程度上促进了矿床学的发展，对矿床学理论的建立起了很大的作用。
第一章 绪论
定义：微分方程的系数是随时间变化的函数。
2、非线性系统：
系统中只要存在一个非线性特性的元件，系 统就由非线性方程来描述，这种系统称为非线性 系统。
三、按信号传递的连续性划分：
连续系统 离散系统
1、连续系统：
系统中各元件的输入信号和输出信号都是时 间的连续函数。
2、离散系统：
控制系统中只要有一处的信号是脉冲序列或 数码时，该系统即为离散系统。
对于一个自动控制的性能要求可以概括为三方面：
1、稳定性 定义：当系统输入量的变化趋于某一稳定值后，系 统的被控制量的变化经系统自动控制后也能趋于某一稳 定值，而不出现持续的振荡或发散型振荡的现象，即偏 差等于0。
2、快速性（瞬态质量）
定义：当系统被控量与给定值之间的偏差发生变化
时，用调整到新的稳定状态所需要时间的长短来反映快
给定输入
控制器
被控对象
输出
图1 按给定控制典型结构图
图1－6 滑臂位置
直流电动机转速开环控制 负 载 功率放大器 电动机
电位器 图1－7
转速w
直流电动机转速控制方框图
特点：
控制作用的传递具有单向性。 控制作用直接由输入量产生。 结构简单、调整方便、成本低。 系统的精度低，抗干扰能力差。
（2）按扰动输入 原理：把外界扰动看作系统的一种输入，针对 它将对系统输出产生的影响，及时地施加一种 相应的控制，在干扰刚刚出现之初，就立即给 以相应的调节。
（二）闭环控制
定义：闭环控制是指控制装置与被控对象之 间既有顺向作用又有反向联系的控制过程。
输入
＋ －
偏差 控制器 被控对象
输出
反馈元件 图1－13 闭环控制系统方框图
反馈原理： 控制装置对被控对象所施加的控制作用 取自被控量的反馈信息，即根据实际输出来
第一章 第一节 绪论
(5)土地具有经济利用价值。原因是土地具有一定的 生产能力，例如可以生产人类所需的植物产品和动 物产品，或供其它方面使用。土地的生产力可分为 自然生产力和劳动生产力两种;前者是自然形成的， 后者则是人工施加影响形成的。因此，土地生产能 力的高低既取决于土地本身的性质，又取决于人类 的技术水平和管理水平，后者主要体现在对土地利 用限制性的克服和改造能力以及土地利用的集约程 度。从土地的农业利用角度而言，主要体现在如何 有效地利用光热条件，调节和控制水分和养分元素， 以更有利于农作物的生长。 此外，土地还具有可更新性、可塑性、不可逆性、 相对稳定性、脆弱性、面积有限性等特征。
三、土地的功能 1、养育（生产）功能 。2、承载功能。 3、仓储（资源）功能。 4、景观功能。
四、土地的特性
（一）土地的自然特性 1．土地物质的自然性与整体性。2、土地数 量（面积）的有限性。3、土地位置的固定 性与土地性能（质量）的地域性。4、土地 利用的可持续性。5、土地属性的双重性。
（二）土地的经济特性 1、土地供给的稀缺性。 2、土地利用方式的相对分 散性。 3、土地利用方向变更的困难性。 4、土地报 酬递减的可能性。 5、土地利用后果的社会性
土地评价是一项高度综合性的研究工作，它通 过对地理学与农学、林学、城市建设、交通运 输等应用性学科的有机结合，从而对作为自然 综合体的土地的内在性质及其生产或其它方面 的利用性能有一个透彻的了解。因此，土地评 价研究不仅有利于地理学与上述应用性学科研 究的深化，而且也十分有利于它们之间的交流 与渗透。 还应指出，土地类型与土地评价研究具有鲜 明的生产实践意义。因为农林牧业布局、城市 建设、工矿、交通、军事活动等必须因地制宜 地利用土地，即根据不同的土地性质对土地作 出不同的利用，而土地类型和土地评价的研究 正好满足了这一要求。
第一章 绪论
实 地 地 形 图
测绘 测设
5
1.2 地球形状和大小
一、地球的自然形体 不规则的曲面。 不规则的曲面。 最高点： 8844.43米 最高点：珠峰 8844.43米， 最低点： 11022米 最低点：马氏海沟 -11022米。 相差约20km 20km。 相差约20km。 在不规则的曲面上无法进行 计算和绘图。 计算和绘图。 人们找寻一个理想几何体 来代表地球形状和大小， 来代表地球形状和大小， 需满足二个条件： 需满足二个条件： 1、与地球自然形体十分接近 2、可以用数学公式来表达
6 0
24
°
°
°
6、高斯平面坐标系的建立 中央子午线的投影为X 中央子午线的投影为X‘轴，赤道投影为Y’轴， 赤道投影为Y 原点为O 原点为O‘轴，X’，Y‘称为坐标自然值。 称为坐标自然值。
25
为了使横坐标不出现负值， 西移500千米， 500千米 为了使横坐标不出现负值，将X‘西移500千米， 并且在横坐标前冠以带号形成高斯通用坐标系。 并且在横坐标前冠以带号形成高斯通用坐标系。 X，Y称为坐标通用值。 称为坐标通用值。 X=X‘ X=X‘ 带号N 500000米 带号N Y＇+500000米 Y=
18
2、高斯投影的原理
高斯投影采用分带投影。 高斯投影采用分带投影。将椭球面按 采用分带投影 高斯投影平面 一定经差分带，分别进行投影。 一定经差分带，分别进行投影。
N 中 央 子 午 线
c
赤道
S
பைடு நூலகம்
19
3、高斯投影特点 投影后角度保持不变 中央子午线长度不变 经线和纬线长度有所变形
中 央 子 午 线
问题的提出： 问题的提出： 为什么在小范围内可以用 水平面来代替水准面进行计算。 水平面来代替水准面进行计算。 一、地球曲率对水平距的影响 地面上AB两点 地面上AB两点 AB 投影在水平面上的长度为D 投影在水平面上的长度为D， 投影在水准面上的弧长为S 投影在水准面上的弧长为S，
测绘 测设
5
1.2 地球形状和大小
一、地球的自然形体 不规则的曲面。 不规则的曲面。 最高点： 8844.43米 最高点：珠峰 8844.43米， 最低点： 11022米 最低点：马氏海沟 -11022米。 相差约20km 20km。 相差约20km。 在不规则的曲面上无法进行 计算和绘图。 计算和绘图。 人们找寻一个理想几何体 来代表地球形状和大小， 来代表地球形状和大小， 需满足二个条件： 需满足二个条件： 1、与地球自然形体十分接近 2、可以用数学公式来表达
6 0
24
°
°
°
6、高斯平面坐标系的建立 中央子午线的投影为X 中央子午线的投影为X‘轴，赤道投影为Y’轴， 赤道投影为Y 原点为O 原点为O‘轴，X’，Y‘称为坐标自然值。 称为坐标自然值。
25
为了使横坐标不出现负值， 西移500千米， 500千米 为了使横坐标不出现负值，将X‘西移500千米， 并且在横坐标前冠以带号形成高斯通用坐标系。 并且在横坐标前冠以带号形成高斯通用坐标系。 X，Y称为坐标通用值。 称为坐标通用值。 X=X‘ X=X‘ 带号N 500000米 带号N Y＇+500000米 Y=
18
2、高斯投影的原理
高斯投影采用分带投影。 高斯投影采用分带投影。将椭球面按 采用分带投影 高斯投影平面 一定经差分带，分别进行投影。 一定经差分带，分别进行投影。
N 中 央 子 午 线
c
赤道
S
பைடு நூலகம்
19
3、高斯投影特点 投影后角度保持不变 中央子午线长度不变 经线和纬线长度有所变形
中 央 子 午 线
问题的提出： 问题的提出： 为什么在小范围内可以用 水平面来代替水准面进行计算。 水平面来代替水准面进行计算。 一、地球曲率对水平距的影响 地面上AB两点 地面上AB两点 AB 投影在水平面上的长度为D 投影在水平面上的长度为D， 投影在水准面上的弧长为S 投影在水准面上的弧长为S，
第一章 绪论
首第一章绪论§1-1 机械与机械工程§1-2 机械工程概论的基本内容§1-3 机械工程与国民经济§1-4 机械工程概论课程的学习目的与方法首§1-1 机械与机械工程1. 机械与机器2. 机械分类3. 机械产品的基本要求4. 机械工程返章首１．机械与机器从广义角度讲，凡是能完成一定机械运动的装置都是机械。
工程中，常把每一个具体的机械称为机器。
机器的真正含义是执行机械运动的装置，用来变换或传递能量物料与信息与机器人们常把最为简单的、没有动力源机械称为工具或器械。
1) 机械2) 工具3) 机器返章首具返章首器返章首２．机械分类动力机械交通运输机械作业机械机器人兵器民用生活机械信息机械械分类返章首械图把其它形式的能量转换为机械能输出的机械，统称动力机械1）电动机2）内燃机3）风力机返章首具有较大活动范围、以搬为主要目的的机械，统称为交通运输机械1）汽车2）飞机3）轮船机械图返章首分类1）各类加工机床2）农业机械3）林业机械4）矿山机械6）化工机械7）工程机械8）纺织机械9）印刷机械10）包装机械11）食品机械12）钻探开采机械13）医疗机械14）办公机械5）冶金机械作业机械能进行材料加工或处理、管理产品的机械，常按作业性质进行分类返章1）各类加工机床图首CJL06系列仪表车床电火花数控线切割机床首2）农业机械图首3）林业机械图MQ-G1300C 贴面机定向结构板生产线成套设备(部分)返章首4）矿山机械图粉碎机雷蒙磨双转子反击式破碎机：双转子反击破碎机返章5）冶金机械图首步进式高速冷床冷轧机组及酸洗、卷取、分条机组设备返章6）化工机械图首发酵罐板框压滤机振动筛返章首7）工程机械图首8）纺织机械图纺织机纺织机箭杆织机首9）印刷机械图罗兰百花(PAPV A)对开机海德堡（M-OFFSET ）四开机首10）包装机械图TM1400型半自动贴面机返章首GR-300型家禽骨肉分离机11）食品机械图Unp-803电动刨冰机易拉罐封装口生产线返12）钻探开采机械图章首ZQ80y型钻杆钳950-H旋转器抽油机返章13）医疗机械图首NJP900型全自动硬胶囊填充机ACM803呼吸机ACM603麻醉机返章首公机图14）办公机械图返章首机器人是一种新兴的自动化程度很高的机电一体化相结合的智能系统。
第一章 绪论
第一章 绪论
主要内容： 机器的作用，组成机器的基本要素，零 件的概括分类；零件与机器的关系；本课程的内容、 性质与任务。 基本要求： 明确机械设计在现代化建设中的重要作 用；明白零件设计在机械设计中的地位；了解课程的 内容、性质与特点、与先修课程和后续课程的关系。 重 点： 组成机器的基本要素和机械零件的分 类，零件与机器的关系；本课程的内容、性质与任务。
第一章 绪论
八、参考资料
《机械设计》 孔志礼、马星国主编 科学出版社
《机械设计习题与解析》 修世超、李庆林主编 科学出版社 《机械设计》 邱宣怀主编 高等教育出版社 高等教育出版社
《机械设计课程设计手册》 吴宗泽主编
第一章 绪论
三、本课程的任务
1）培养学生掌握通用零件的设计原理、方法 和机械设计的一般规律； 2）树立正确的设计思想，了解国家当前的有 关技术经济政策； 3）具有使用标准、规范、手册、图册及查阅 资料的能力； 4）掌握典型零件的实验方法，获得实验技能 的基本训练； 5）了解机械设计的新发展。培养创新能力。
情 报 学
工 程 力 学
数学
机 构 学
流
方 辩 体 法 证 力 论 法 学
化学
电 磁 学
热 力 学
基 础 工 程 学
物理学
泉水
基 础 科 学
第一章 绪论
第二节 机器的基本组成要素
一、机器的基本组成要素
静联结 动联结 与动力 源组合
零件
构件
机构
机器
机器的基本组成要素就是机械零件 。
第一章 绪论
任何机械设计都是由若干个零件组成，机器的 性能好坏就取决于它的主要零件和关键零 件的性能好坏。要想设计出好 的机器，必须首先设计好它的 零件。因此，机械零件的设计 是机械设计的基础，是机械设 计的重要组成部分。
主要内容： 机器的作用，组成机器的基本要素，零 件的概括分类；零件与机器的关系；本课程的内容、 性质与任务。 基本要求： 明确机械设计在现代化建设中的重要作 用；明白零件设计在机械设计中的地位；了解课程的 内容、性质与特点、与先修课程和后续课程的关系。 重 点： 组成机器的基本要素和机械零件的分 类，零件与机器的关系；本课程的内容、性质与任务。
第一章 绪论
八、参考资料
《机械设计》 孔志礼、马星国主编 科学出版社
《机械设计习题与解析》 修世超、李庆林主编 科学出版社 《机械设计》 邱宣怀主编 高等教育出版社 高等教育出版社
《机械设计课程设计手册》 吴宗泽主编
第一章 绪论
三、本课程的任务
1）培养学生掌握通用零件的设计原理、方法 和机械设计的一般规律； 2）树立正确的设计思想，了解国家当前的有 关技术经济政策； 3）具有使用标准、规范、手册、图册及查阅 资料的能力； 4）掌握典型零件的实验方法，获得实验技能 的基本训练； 5）了解机械设计的新发展。培养创新能力。
情 报 学
工 程 力 学
数学
机 构 学
流
方 辩 体 法 证 力 论 法 学
化学
电 磁 学
热 力 学
基 础 工 程 学
物理学
泉水
基 础 科 学
第一章 绪论
第二节 机器的基本组成要素
一、机器的基本组成要素
静联结 动联结 与动力 源组合
零件
构件
机构
机器
机器的基本组成要素就是机械零件 。
第一章 绪论
任何机械设计都是由若干个零件组成，机器的 性能好坏就取决于它的主要零件和关键零 件的性能好坏。要想设计出好 的机器，必须首先设计好它的 零件。因此，机械零件的设计 是机械设计的基础，是机械设 计的重要组成部分。
第一章—绪论
8
• 数字通信系统模型
数字通信系统就是利用数字信号来传递信息的通 信系统，如图
同步
信 息 源
编 码 器
加 密 器
调 制 器
信 道
解 调 器
解 密 器
译 码 器
受 信 者
噪声源 数字通信系统模型
9
•数字通信系统模型（续）
各部分功能
信源编码与译码：信源编码有两个作用，其一：进行模/数 变换；其二，设法降低数字信号的数码率，即数据压缩。信 源译码是信源编码的逆过程 。 信道编码与译码：数字信号在信道中传输时，由于噪声， 干扰等的影响，会造成差错。信道编码是在原来的数字序列 中引入某些作为差错控制的码字，以实现自动检错和纠错， 当然这时会降低信息传输速，使数字信号适应信道所进行的 变换称为信道编码。信道编码的目的就是提高通信系统抗干 扰能力，尽可能的控制差错，实现可靠通信 加密与解密（例如交织）：为了保证所传信息的安全，可 有效的对基带信号进行人为扰乱，即加上密码，这叫加密。 在接收端就需要对收到的信号进行解密
有线信道：如明线、电缆、光缆信道 无线信道：如短波电力层传播、微波视距传播、卫星中继 信道
按传输信号的复用方式分类
频分复用FDM、时分复用TDM、码分复用CDM
15
4 通信系统的分类（续）
按通信工作方式分类
单工通信：是指消息只能单方向传输的工作方式。例 如，广播、遥测、遥控 半双工通信：是指通信双方都能收发消息，但不能同 时进行收发的工作方式。例如，无线电对讲机 全双工通信：是指通信双方可同时进行收发消息的工 作方式。例如，普通电话
10
•数字通信系统模型（续）
第一章绪论
前起落架 锁连杆安 装螺栓 (销子)意 外断裂。
高速公路直道与弯道的连接
路面的剪切破坏
2. 工程构件的刚度问题
Space Shuttle Discovery
3. 工程构件的稳定问题
3.本课程的任务
构件的强度、刚度和稳定性与构件的材料、 截面形状与尺寸、成本有关。 材料力学就是通过对构件承载能力的研究，找到构 件的截面尺寸、截面形状及所用材料的力学性质与所受 载荷之间的内在关系，从而在既安全可靠又经济节省的 前提下，为构件选择适当的材料和合理的截面尺寸、截 面形状。
2、均匀性假设： 认为变形固体整个体积内各点处的 力学性质相同。
3、各向同性假设： 认为变形固体沿各个方向的力学性 质相同（不适合所有的材料）。
4. 小变形假设： 指构件在外力作用下发生的变形量远 小于构件的尺寸。
材料力学研究的变形通常局限于小变形范围——小变形前提
小变形前提条件的作用：
1）小变形前提保证构件处于纯弹性变形范围
内力：外力作用引起构件内部附加的相互作用力。 内力的特点：
①连续分布于截面上各处； ②随外力的变化而变化。
求内力的方法 — — 截面法：用以显示和求解内力的方法，其步骤为：
F5 F1
F2
F4 F3
①截开：在待求内力的截面处假想地将构件截分为两部分， 取其中一部分为研究对象——分离体；
②代替： 用内力代替弃去部分对分离体的作用； —— 通常为分布内力系
a
n
y
L c
nb
mm
P
mOm Mm Nm
P
x
解：1、沿m-m截面截开，取上半部分：
Y 0
Nm - P = 0 ∴ Nm = P
MO ( F ) 0 Pa Mm 0， Mm Pa
高速公路直道与弯道的连接
路面的剪切破坏
2. 工程构件的刚度问题
Space Shuttle Discovery
3. 工程构件的稳定问题
3.本课程的任务
构件的强度、刚度和稳定性与构件的材料、 截面形状与尺寸、成本有关。 材料力学就是通过对构件承载能力的研究，找到构 件的截面尺寸、截面形状及所用材料的力学性质与所受 载荷之间的内在关系，从而在既安全可靠又经济节省的 前提下，为构件选择适当的材料和合理的截面尺寸、截 面形状。
2、均匀性假设： 认为变形固体整个体积内各点处的 力学性质相同。
3、各向同性假设： 认为变形固体沿各个方向的力学性 质相同（不适合所有的材料）。
4. 小变形假设： 指构件在外力作用下发生的变形量远 小于构件的尺寸。
材料力学研究的变形通常局限于小变形范围——小变形前提
小变形前提条件的作用：
1）小变形前提保证构件处于纯弹性变形范围
内力：外力作用引起构件内部附加的相互作用力。 内力的特点：
①连续分布于截面上各处； ②随外力的变化而变化。
求内力的方法 — — 截面法：用以显示和求解内力的方法，其步骤为：
F5 F1
F2
F4 F3
①截开：在待求内力的截面处假想地将构件截分为两部分， 取其中一部分为研究对象——分离体；
②代替： 用内力代替弃去部分对分离体的作用； —— 通常为分布内力系
a
n
y
L c
nb
mm
P
mOm Mm Nm
P
x
解：1、沿m-m截面截开，取上半部分：
Y 0
Nm - P = 0 ∴ Nm = P
MO ( F ) 0 Pa Mm 0， Mm Pa
1 第一章 绪论 生物分离工程.
原料液中常存在降解目标产物的杂质， 如可水解目标蛋白质的蛋白酶。
4 生物产品要求高质量
生物产物一般用作医药、食品和化妆品， 与人类生命息息相关。因此，要求分离纯 化过程必须除去原料液中含有的热原 （pyrogen)及具有免疫原性的异性蛋白等 有害人类健康的物质，并且防止这类物质 在操作过程中从外界混入。
分离，又称速度分离法。动力为压力差、电位梯度和磁场 梯度，如超滤、反渗析、电渗析、电泳和磁泳
扩散分离根据溶质在两相中分配平衡状态的差异实现分 离，又称平衡分离法。动力为偏离平衡态的浓度差，如蒸 馏、蒸发、吸收、萃取、结晶、吸附和离子交换等。
四、生物分离工程的一般步骤和单元操作
1、一般步骤
1) 发酵液的预处理与固液分离； 2) 初步纯化（或称产物的的提取）； 3) 高度纯化（产物的精制）； 4) 成品加工。
2、一般工艺过程：
发酵液
预处理
加热 调pH值 絮凝
碎片分离
离心分离 萃取 过滤 错流过滤
初步纯化
沉淀 吸附 萃取 超滤
细胞分离
沉降
离心分离 过滤
错流过滤
高度纯化
层析 亲和
离子交换 憎水
吸附 电泳
胞外产物
细胞破碎
匀化 研磨 溶胞
成品加工
无菌过滤 超虑 冷冻干燥 喷雾干燥
结晶
五、生物技术加工过程的选择标准
2 化学性质
化学热力学：化学平衡 反应动力学：反应速率 光化学性质：激光激发、离子化
3 生物学性质
分子识别：生物亲和力、生物学识别 传输性质：生物膜运输 反应、响应、控制：酶反应、免疫系统
机械分离：非均相 大小、密度差异，如过滤、重力沉淀、 离心沉淀
绪论
一、土壤与肥料的基本概念
(二)土壤肥力
（二）土壤肥力（Soil Fertility） 土壤肥力（ ）
美国土壤学会1989年出版的 美国土壤学会1989年出版的 1989 土壤科学名词汇编》 《 土壤科学名词汇编 》 把土 壤肥力定义为土壤供应给植 壤肥力定义为 土壤供应给植 物生长所必需养分的能力。 物生长所必需养分的能力。 从植物营养的角度讲， 从植物营养的角度讲，这种 认识显然不全面， 认识显然不全面 ， 养分只是 肥力的一个因素， 肥力的一个因素 ， 它不能代 表土壤肥力的全部含义。 表土壤肥力的全部含义。
早在三、四千年以前，我国的《 早在三、四千年以前，我国的《 周礼》当中就有了土壤含义的记 周礼》 万物自生焉则曰土” 载。“万物自生焉则曰土”，“ 以人所耕而树艺焉则曰壤” 以人所耕而树艺焉则曰壤”，也 就是说凡是自然生长植被的土地 叫“土”，经过开垦而种植植物 的土地叫作“壤”，这可能是对 的土地叫作“ 土壤下的最早的定义。 土壤下的最早的定义。
1、农业化学土壤学派
以德国化学家李比希为创始人，1840年出版了名为 以德国化学家李比希为创始人 ， 1840 年出版了名为 化学在农业和生理学上的应用》一书， 《化学在农业和生理学上的应用》一书，指出了大田产 量随施入土壤的矿质养分的多少而相应变化， 量随施入土壤的矿质养分的多少而相应变化，土壤是植 物养分的贮存库， 物养分的贮存库，植物靠吸收土壤和肥料中的矿质养分 而滋养，植物长期吸收消耗土壤中的矿质养分， 而滋养，植物长期吸收消耗土壤中的矿质养分，会使土 壤库中的矿质养分越来越少， 壤库中的矿质养分越来越少，为了弥补土壤库养分储量 的减少， 的减少，可以通过施用化学肥料和轮栽等方式如数归还 给土壤，以保持土壤肥力的永续不衰。 给土壤，以保持土壤肥力的永续不衰。
第一章 绪论
19
1.2.2状态与状态函数 状态性质的分类： 几何性质：体积、面积 力学性质：压力、表面张力、密度 电磁性质：电流、磁场强度 化学性质：摩尔数、摩尔分数
热力学性质：温度、熵、内能、焓、亥姆霍兹自由 能、吉布斯自由能
对于组成不变的均相封闭系统（简单可压缩系） 来说，两个独立的变量就可以确定系统的状态。
3
1.1.2热力学的发展史
1.1.2 热力学的发展史
科学予以知识，而历史予以智慧！一门科学的历史，
是那门科学中最宝贵的部分。
热力学发展史，约可分成四个阶段：
第一个阶段： 17世纪末到19世纪中叶
此时期累积了大量的实验与观察的结果，并制造出 蒸气机，对于“热”的本质展开研究与争论。在19世纪 前半叶，首先出现了卡诺理论，热机理论（第二定律的 前身）和功热互换的原理（第一定律的基础）。
概括出的热力学第一、第二定律为基础，引出热力学能、
焓、熵、亥姆赫兹函数、吉布斯函数，加上P、V、T等可
直接测定的宏观量作为系统的宏观性质，经过归纳与演绎 推理，得到一系列热力学公式、结论，用来解决物质变化 过程的能量平衡、相平衡和反应平衡等问题。
8
1.1.3热力学的研究方法
宏观热力学的特点：不涉及物质内部粒子的微观结 构，只涉及物质系统前后状态的宏观性质。
33
1.2.4过程与途径 非静态过程不能用状态图上的一条实曲线来表示，为了
研究的方便，我们可以用一条虚线来表示它，但是该曲线没
有其他的任何意义。
P
A
非静态过程
B
o
V
准静态过程是一种理想的极限，但作为热力学的基础，我 们要着重研究它。
34
1.2.4过程与途径
典型的几种过程：
第一章 绪论
第一章第一部分学习指导生理学、机体、机体功能的概念；人体生理学研究的内容；学习生理学的目的。
生理学的发展简史。
生理学的研究方法及研究的三个水平。
第一节兴奋性兴奋性：机体感受刺激繁盛反应的能（特征）。
一、刺激与反应刺激：引起机体发生反应的环境变化，是引起反应的条件。
按刺激性质分为：物理刺激、化学刺激、生物刺激、社会心理性刺激(生理学多用电刺激)。
刺激具备的条件：强度、时间、强度-时间变化率。
反应：刺激引起的机体功能活动的改变，是刺激引起的结果。
反应的形式：兴奋：机体受刺激后，由相对静止变为活动，或者活动由弱变强。
抑制：机体受刺激后，由活动变为相对静止，或者活动由强变弱。
二、衡量兴奋性的指标——阈值阈刺激刚能引起组织发生反应的刺激刺（激强度等于阈值）。
阈值：刚能引起组织发生反应的最小刺激强度。
阈下刺激：小于阈值的刺激。
兴奋性与阈值的关系：兴奋性∝1/阈值。
可兴奋组织：神经、肌肉、腺体（兴奋性搞、反应迅速明显、能产生动作电位）。
三、组织兴奋时兴奋性的变化呈规律性变化（表1-1）表1-1 组织兴奋时兴奋性的变化分期对刺激的反应兴奋性绝对不应期对任何强大的刺激不起反应基本消失相对不应期对阈上刺激其反应降低超常期对阈下刺激其反应稍微增高低常期对阈上刺激其反应稍微降低绝对不应期的意义：决定组织单位时间内反应的最多次数。
第二节人体与环境一、人体与外环境外环境：人体生活的自然界，人体与外环境相互影响。
二、内环境与稳态内环境：人体细胞直接生活的环境（细胞外液）稳态：内环境理化因素保持相对稳定的状态。
稳态的意义：人体生命活动正常进行的必要条件。
第二节人体功能的调节一、人体功能的调节方式神经调节：通过神经系统的活动对人体功能进行的调节，基本方式是反射。
反射：在中枢神经系统参与下，人体对刺激产生的规律性反应。
反射的结构基础：反射弧。
反射弧组成：感受器、传入神经、反射中枢、传出神经、效应器反射的分类：非条件反射：先天遗传的反射。
第一章 绪论
2、特征： 、特征： （ 1）目标（组织是围绕目标运行的系 ）目标（ 统）； （2）资源（物质资料、精神资源、象 ）资源（物质资料、精神资源、 征性资源）； 征性资源）； （ 3）结构（指分立的群体、部门、团 ）结构（指分立的群体、部门、 队、小组等围绕一定的目标构成的体 系）； （4）互动（指在组织里面的个体之间、 ）互动（指在组织里面的个体之间、 群体之间、 群体之间、个体与群体之间的相互作 用）。
4、“社会人”假设及其应用 社会人” 的主要缺陷 这种理论及其应用的出发点 还是为了追求利润最大化， 还是为了追求利润最大化， 没有把人的发展作为“本 没有把人的发展作为“ 位”。
三、“成就人”假设 成就人” 1、提出的背景 社会人” “社会人”假设虽然更加重视人及其社 会性需要， 会性需要，但仍旧把人作为发展的中心 来对待， 来对待，因而在西方人权理念深入人心 的背景下， 的背景下，已经不能完全适应社会发展 的需要。 的需要。
2、“经济人”的内涵 经济人” “经济人”理论假设人的行为 经济人” 动机就是为了满足自己的利 尤其是经济利益， 益，尤其是经济利益，工作 是为了得到经济报酬。 是为了得到经济报酬。
3、“经济人”假设对应的管理 经济人” 模式 经济人” “经济人”假设对应的管理模式 任务管理模式” 是“任务管理模式”，其特点是 管理者以经济利益为主要管理手 段，以完成任务提高生产率为出 发点和归宿点来从事管理工作。 发点和归宿点来从事管理工作。
4、“成就人”的缺陷 成就人” 成就人” “成就人”理论的缺陷在于把人和组织抽象化 了。基于个人成长的文化背景、经历、学养等 基于个人成长的文化背景、经历、 因素的不同，每个人都是独特的； 因素的不同，每个人都是独特的；而基于人的 独特性，每个组织也是独特的， 独特性，每个组织也是独特的，因而管理者创 造条件和环境实现人和组织目标的时候不能采 取固定的管理模式与管理方法。 取固定的管理模式与管理方法。
第一章_写作绪论
第一章 绪论
四、写作活动的特点
人文性 综合性 个体性 创造性 实践性
第一章 绪论
（一）人文性
王朔曾经称自己是“码字儿的”，你怎样看？ 任何类型的写作都是人文活动
人写作是为了与人交流，向他人表达自己的思考
写作具有人文性，它可以全面地反映一个人的内心世
界、文化积淀和综合品位。
第一章 绪论
（二）综合性
基
础
写
作
第一章 绪论
第一章 绪论
目
第一章 绪
录
论
第二章 材料和思想 第三章 结构 第四章 语言 第五章 写作表达方式与技法 第六章 写作文体
第一章
绪
论
写作的含义 写作六概念 写作三模块 写作五特点 提高写作能力的途径 现代高科技对写作的影响
第一章 绪论
• 写作是社会生活的一部分，也是人类生存和 发展一种方式。写作总是与一定的个人和社会需 要联系在一起的。 • 美国著名的社会预测学家约翰·奈斯比特在 《大趋势》一书中说，下一个世纪五件最重要的 事情，有一件是“在这个文字密集的社会里，我 们比以往更需要具备基本的读写技巧。”
第一章 绪论
教学论角度的写作
写作教学是现代写作学草创之时及今天写作学研究的 主要内容之一，所以在一些人的心目里，“写作”指向的 就是学校的写作教学与训练，在学生的认识里，“写作” 更成了“作文”的代名词；
文化学角度的写作
著书立说是“经国之大业，不朽之盛事”，文章更是 “藏之名山，传之后人”的永恒财富，所以写作行为也就 具有了厚重的人文内涵和文化意蕴；
第一章 绪论
文学写作 文学写作主要研究文学创作的一般规律和技 巧，包括小说、诗歌、散文、戏剧等文学样式的 创作。文学写作属于写作的文学性、艺术性层次， 是基于基础写作之上的专业写作层次；
绪论第一章
感染、中毒、 感染、中毒、缺氧 水内流 ATP减少 减少 细胞膜钠泵失活 钠、
（2）、病理变化
肉眼观：体积增大 、 边缘钝圆 、 色淡 、 混浊 ， 似沸水烫过 ； 肉眼观 ： 体积增大、边缘钝圆、色淡、 混浊，似沸水烫过； 面实质隆起， 间质凹陷。 切 面实质隆起， 间质凹陷。 光镜： 细胞肿胀，胞浆淡染，含均一淡红染颗粒， 光镜： 细胞肿胀，胞浆淡染，含均一淡红染颗粒，进一步发 展为气球样变。 展为气球样变。 电镜： 基质疏松，线粒体肿胀，嵴变短或消失，内质网解 电镜： 基质疏松，线粒体肿胀，嵴变短或消失， 空泡变。 体，空泡变。 常见部位： 肾等实质器官。 常见部位： 心、肝、 肾等实质器官。
肝脂肪变性：最常见 肝脂肪变性：
形态改变为 : 大体：肝肿大，黄染，油腻感。 大体：肝肿大，黄染，油腻感。 光镜：脂肪变的细胞质内有大小不等的球形脂滴， 光镜 ： 脂肪变的细胞质内有大小不等的球形脂滴 ， 大的脂滴将核挤压偏于一侧,状似脂肪细胞。 大的脂滴将核挤压偏于一侧,状似脂肪细胞。脂肪 变性在肝小叶中的分布与其病因有一定的关系， 变性在肝小叶中的分布与其病因有一定的关系 ， 例如肝淤血时小叶中央区缺氧较重， 例如肝淤血时小叶中央区缺氧较重 ， 故脂变首先 在此处发生。磷中毒时， 在此处发生 。 磷中毒时 ， 肝细胞脂变则主要发生 于小叶周边区。 于小叶周边区。
Fatty change of liver
心肌脂肪变性
①.脂肪滴较小，串珠状。 脂肪滴较小，串珠状。 慢性中毒缺氧， ②.严重贫血 ，慢性中毒缺氧，常导致左心室内膜 下和乳头肌处出现成排黄色条纹，与正常心肌的 下和乳头肌处出现成排黄色条纹， 暗红色相间，形成黄红色斑纹，称为虎斑心， 暗红色相间 ， 形成黄红色斑纹 ， 称为虎斑心 ， 心 肌变浊、 肌变浊、黄。 对心功能一般无大影响。 ③.对心功能一般无大影响。
（2）、病理变化
肉眼观：体积增大 、 边缘钝圆 、 色淡 、 混浊 ， 似沸水烫过 ； 肉眼观 ： 体积增大、边缘钝圆、色淡、 混浊，似沸水烫过； 面实质隆起， 间质凹陷。 切 面实质隆起， 间质凹陷。 光镜： 细胞肿胀，胞浆淡染，含均一淡红染颗粒， 光镜： 细胞肿胀，胞浆淡染，含均一淡红染颗粒，进一步发 展为气球样变。 展为气球样变。 电镜： 基质疏松，线粒体肿胀，嵴变短或消失，内质网解 电镜： 基质疏松，线粒体肿胀，嵴变短或消失， 空泡变。 体，空泡变。 常见部位： 肾等实质器官。 常见部位： 心、肝、 肾等实质器官。
肝脂肪变性：最常见 肝脂肪变性：
形态改变为 : 大体：肝肿大，黄染，油腻感。 大体：肝肿大，黄染，油腻感。 光镜：脂肪变的细胞质内有大小不等的球形脂滴， 光镜 ： 脂肪变的细胞质内有大小不等的球形脂滴 ， 大的脂滴将核挤压偏于一侧,状似脂肪细胞。 大的脂滴将核挤压偏于一侧,状似脂肪细胞。脂肪 变性在肝小叶中的分布与其病因有一定的关系， 变性在肝小叶中的分布与其病因有一定的关系 ， 例如肝淤血时小叶中央区缺氧较重， 例如肝淤血时小叶中央区缺氧较重 ， 故脂变首先 在此处发生。磷中毒时， 在此处发生 。 磷中毒时 ， 肝细胞脂变则主要发生 于小叶周边区。 于小叶周边区。
Fatty change of liver
心肌脂肪变性
①.脂肪滴较小，串珠状。 脂肪滴较小，串珠状。 慢性中毒缺氧， ②.严重贫血 ，慢性中毒缺氧，常导致左心室内膜 下和乳头肌处出现成排黄色条纹，与正常心肌的 下和乳头肌处出现成排黄色条纹， 暗红色相间，形成黄红色斑纹，称为虎斑心， 暗红色相间 ， 形成黄红色斑纹 ， 称为虎斑心 ， 心 肌变浊、 肌变浊、黄。 对心功能一般无大影响。 ③.对心功能一般无大影响。
第一章 绪论
第一章 绪论
中国的环境问题
(1)环境污染日益加剧
大气污染严重
2001年世界银行发展报告列举的世界污染最严
重的20个城市中，中国占了16个。
2004年对342个城市的空气质量进行监测，61%
的城市空气质量达不到居住标准。
全国近三分之一国土监测到酸雨污染。
第一章 绪论
我国二氧化硫排放情况
2300 二 氧 化 硫 排 放 量 / 万 吨 2200 2100 2000 1900 1800 1700 2000' 2001' 2002' 年 2003' 2004'
第一章 绪论
89年《环境保护法》 79年《环境保护法(试 行）》 第二条：本法所称环境 第三条：本法所称 是指影响人类生存和发展 环境是指：大气、水、 的各种天然的和经过人工 土壤、矿藏、森林、草 改造的自然因素的总体。 原、野生动物、野生植 包括大气、水、海洋、土 物、水生生物、名胜古 地、矿藏、森林、草原、 迹、风景游览区、温泉、 野生生物、自然遗迹、人 疗养区、自然保护区、 文遗迹、自然保护区、风 生活居住区等。 景名胜区、城市和乡村等。
（开始出现区域性生态平衡失调现象。）
第一章 绪论
第三阶段：世界环境问题全面发展和局部被 抑制的阶段，又称现代环境问题阶段，即从 第二次世界大战结束至今。 基本特征：极端的人类中心主义环境观和不 可持续发展的生产方式继续存在，新的人与 自然和谐共处的思想和可持续发展的生产方 式已经产生。
第一章 绪论
第一章 绪论
洛杉矶光化学烟雾 (1943)
第一章 绪论
伦敦烟雾事件 (1952)
第一章 绪论
日本水俣病事件 （1953）
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激光的功率（能量）大：10千瓦
第1章 绪 论
激光可产生极短脉冲：飞秒
纳米牛
Ti:S 780nm, 150fs, 76MHz 1.4NA高倍显微物镜聚焦 光聚合分辨率 120nm 牛尺寸：10um X 7um
第1章 绪 论
光纤通信用激光器的发展进程
• 1962年，半导体激光器诞生(GaAs 870nm） • 1970 年，美国、日本和前苏联先后突破了半导体激光器要求在低温 (－ 200℃)或脉冲激励条件下工作的限制，成功研制室温下连续工作的半导 体激光器 (GaAsAl 850nm）
第1章 绪 论
•21世纪的通信业务
Network traffic is growing!!
The whole world is in my mind!!
Telephone
Travel
Shopping
……
Health
Education
All services
Demand for Broad bandwidth
第1章 绪 论
现代世界的通信网络
第1章 绪 论
第1章 绪 论
中国的骨干网
第1章 绪 论
中国的通信链
服务支持商
设备制造商
器件供应商
第1章 绪 论
光通信领域的研究热点
• DWDM的宽带光放大器技术； • 色度色散和偏振模补偿技术； • 全光网及全光器件的技术；
• 光时分复用技术；
• 非线性光学问题；
第1章 绪 论
为了克服气候对激光通信的影响，人们想到把激光束限制在特定的 空间内传输，提出了透镜波导和反射镜波导的光波 传输系统：
理论可行，但在实际应用中遇到了不可克服的困难。 由于没有找到稳定可靠和低损耗的传输介质，对光通信的研究曾一
度走入了低潮。
第1章 绪 论
1.1.2 现代光纤通信
单模LD
1970 康宁制出低损耗光纤 (20dB/km) 1300(0.5dB/km),1550nm(0.2dB/km) 低损耗窗口光纤开发
单模光纤
第1章 绪 论
工作波长 第一代70年 代 850nm
光纤 多模
激光器 多模
比特率B 10～ 100Mb/s
中继距离L 10Km
第二代80年 代初
1300nm
信息
用户 终端
第1章 绪 论
1.1.1
光纤通信的发展过程
1.1880年，美国人贝尔发明了光电话。通信距离213米。
第1章 绪 论
没有理想的光源和传输介质，这种光电话的传输距离很短，并 没有实际应用价值。 光电话仍是一项伟大的发明，它证明了用光波作为载波传送语 音信息的可行性。可以说贝尔光电话是现代光通信的雏型。
1450 1490
S
1530
C
1570
L
1610
L+
1650
波 长 (nm)
波段
C
波长范围(nm) 带宽(THz)
光放大器
有
应用
长途干线
1530-1570
5.0
C+L S+C+L
S++S+C+L+L+
全波
1530-1610 1490-1610 1450-1650 1300-1650
9.7 15.0 25.1 48.9
光纤通信
教 材
《光纤通信》刘世安，彭小娟等编，电子 工业出版社，2010
参考书目
1. 《光纤通信系统》杨祥林 编著 国防工业 出版社 2. 《光纤通信系统》顾畹仪 编著 北京邮电 大学出版社 3. 《光纤通信导论》邱 昆 编著 电子科 技大学出版社 4. 《光纤通信系统》L.G.卡佐夫斯基等著 张肇仪等译 人民邮电出版社
第1章 绪 论
2. 激光器的发明
激光是高度相干光，具有波谱宽度窄、方向性极好、亮度极高频率和 相位较一致的良好特性。是一种理想的载波。 －1960年，美国人梅曼发明了第一台红宝石激光器。
第1章 绪 论
激光的方向性好： 10-4弧度发散角
第1章 绪 论
激光的单色性好：10-11波长不纯度
第1章 绪 论
虽然寿命只有几个小时，但其意义是重大的，它为半导体激光器的发展
奠定了基础。 • 1973 年，半导体激光器寿命达到7000小时。 • 1977 年，贝尔实验室研制的半导体激光器寿命达到 10 万小时 ( 约 11.4 年)，外推寿命达到100万小时，完全满足实用化的要求。
第1章 绪 论
• 1976 年日本电报电话公司研制成功发射波长为 1.3 μm的铟镓砷 磷(InGaAsP)激光器。 • 1979年美国电报电话(AT&T)公司和日本电报电话公司研制成功发 射波长为1.55 μm的连续振荡半导体激光器。
中继距离L 21000Km（环路） 1500Km 光放大系统 单路速率:40,160,640Gb/s 信道数:8,16,64,128,1022 超长传输距离:27000Km (Loop) 6380(Line)
单模
单模
目前 研究 内容
WDM光网络；全光分组交换；光时分复用；光孤子通信；新型的光 器件
第1章 绪 论
第1章 绪 论
• 1970 年，美国康宁 (Corning) 公司就研制成功损耗 20 dB/km的石英光纤。 它的意义在于：使光纤通信可以和同轴电缆通信竞争，从而展现了光纤 通信美好的前景，促进了世界各国相继投入大量人力物力， 把光纤通信 的研究开发推向一个新阶段。 • 1972年，康宁公司高纯石英多模光纤将损耗降低到4 dB/km。
多模 单模
多模
100Mb/s 1.7Gb/s
20Km 50Km
第三代80年 代中～90年 代初
1550nm
单模
单模
2.5Gb/s～ 10Gb/s
100Km
第1章 绪 论
工作波 长 第四 代90 年代 第五 代 1550 nm 1550 nm
光纤 单模
激光 器 单模
比特率B 2.5Gb/s 10Gb/s 波分复用 WDM
• 由于光纤和半导体激光器的技术进步，使 1970 年成为光纤通信
发展的一个重要里程碑。
第1章 绪 论
麻省理工学院利用He-Ne激光器和CO2激光器进行了大气激光通信试验。 证明了：
• 用承载信息的光波，通过大气的传播，实现点对点的通信是可行的。
• 通信能力和质量受气候的影响十分严重。 大气的吸收、散射使光波的能量损耗很大 大气密度、温度的变化，造成折射率的变化，使光束发生偏移。 大气激光通信的距离和稳定性受到了极大的限制。
单路速率不断提升， 已达到10、20、40Gb/s 采用OTDM技术甚至 可达640Gb/s
光纤通信
一根光纤中可同时传输一百 多路信号，采用特殊技术 甚至可以同时传输1022路
超高速
大容量
长距离
各种通信技术的快速 发展使上千甚至上万公 里的长距离传输成为可能
网络化
全光网成为目前光通信 领域最热门的话题之一
1966年，高锟和霍克哈姆提出了利用光纤进行通信的可能性和技术途径，
奠定了现代光通信－光纤通信的基础。
－当时石英纤维损耗高达1000dB/km 是杂质吸收产生的 －材料的本征损耗由瑞利散射决定，与波长的4次方成反比，实际很小。 －通过材料的提纯可制造低损耗光纤。
第1章 绪 论
高锟的论文：光频介质纤维表面波导，指出通过改进制备工艺，减少原 材料杂质，可使石英光纤的损耗降到20dB/km
320Gb/s
20Gb/s
10Gb/s
80Gb/s
40Gb/s
第1章 绪 论
• 40G 器件
第1章 绪 论
光纤通信的产业链
光纤预制棒 关键原材料 光无源器件 光有源器件 测试设备
光纤
光缆
光传输/交换 设备
网络管理系统
网络集成商
运营商
第1章 绪 论
全球光纤通信主要供应商
ú· ² Æì ÁÓ ò ìµ Á ¼³ §Ì É âÏ ¹ Ë Corning,Lucent,Alcatel,Sumitomo,Fujikura,Furukara âÀ ¹  Siemens,Lucent,Pirelli,Alcatel,Sumitomo,Corning âÏ ¹ Ë· Å´ óÆ ô Lucent,Pirelli,Ciena,Corning,Nortel,Alcatel,Fujitsu â· ¹ ¢ /¹ âÊ Õ Lucent,Nortel,Alcatel,Fujitsu,AMP,Agilent,Hitachi,NEC,Siemens âÏ ¹ ËÁ ¬½ ÓÆ ô Lucent,AMP,3M,Siecor,Molex,Seiko,Alcoa Fujikura,Diamond DWDMÆ ôþ ¼ Corning,JDSU,DiCon,Lucent,Hitachi,Pirelli,3M âÎ ¹ ÞÔ ´Æ ôþ ¼ DiCon,Corning,Lucent,JDSU,ADC,Gould âÍ ¹ ¨Å ÐÉ è± ¸ Nortel,Lucent,Alcatel,NEC,CIENA,Fujitsu,CISCO
第1章 绪 论
•雏形：古代烽火、手旗、灯光 1880年 贝尔的光电话 激光器(发送源）
1960 Maiman发明红宝石激光器
光纤(传输介质)
1951 医用玻璃纤维(损耗1000dB/km) 1966 高锟 理论预言
1962 半导体激光器诞生(GaAs 870nm)
70 年代室温工作LD (GaAsAI 850nm) 1300、1550nm 多模LD
• 1973 年，美国贝尔 (Bell) 实验室将光纤损耗降低到 2.5dB/km 。1974 年