传输原理-第二十三章 传输现象的耦合特性
传输原理课件
二、研究流体运动的方法
－－充满运动流体的“空间”。
关注的是 流场中的“质点”。 追踪质点在每个瞬间的运动参数。
拉格朗 日法 研 究 方 法
v f ( x0 , y0 , z0 , t )
综合所有质点即得流体的运动特点。
关注的是 “空间点”。
欧拉法
观察随时间的变化，该点的流体运动
的物理参数的变化情况。 综合所有空间点即得流体的运动特点
液体：具有一定的体积；有自由表面；不可压缩(分子间距与
别区
分子有效直径几乎相等)。 气体：体积不定；无自由表面；可以压缩(分子间距与分子有 效直径相差很大) 。
二、连续介质模型(宏观流体模型)
欧拉1753年首先提出。 模型的含义: 忽视流体微观结构的分散性, 将流体看成是由无限多个 流体质点或微团组成的密集而无间隙的连续介质。 —— 假定了流体的稠密性和连续性 提出该模型的目的: 将反映宏观流体的各种物理量视为空间坐标的连续函 数，可引用连续函数的解析方法来研究流体处于平衡和运 动状态下的各物理参数间的数量关系。
三、菲克定律
j A DAB
d A dy
d ( v) dy
q a d ( C pT ) 相似性 dy
•通式：
通量＝－（扩散系数×浓度梯度）
•ν、α、ＤAB的量纲一致
2 （m / s）。
j A DAB
d A dy
•通量的传递方向与该量的浓度梯
度的方向相反，故通式中有一个
273 T Vt V0 T
1 dV V 根据体胀系数的定义，有： V dT
Vt V0 V V0 V0V T V （ 0 1+V T）
1 V 273
电磁干扰传播和耦合理论
RL UL = Us Rs + 2 Rt + RL
电磁干扰传播和耦合理论
讨论： 讨论： ρl (1)低频时 低频时， 其中l为导线长度 为导线长度， 为导线截面积 为导线截面积， (1)低频时， Rt = (Ω) ，其中 为导线长度，S为导线截面积，ρ S 为电阻率。 为电阻率。 d 5 1 RAC = RDC i = i µrσ r f ×10−7 (Ω) (2)高频时 高频时， (2)高频时， 4δ 6 d 二、电容性耦合 两个电路中的导体，当它们靠得比较近而且存在电位差时， 两个电路中的导体，当它们靠得比较近而且存在电位差时， 会产生电场耦合，其程度取决于两导体的分布电容C。 会产生电场耦合，其程度取决于两导体的分布电容 。 U1为干扰电压， 为干扰电压， A为干扰源电路 为干扰源电路 B为接收电路 为接收电路
电磁干扰传播和耦合理论
电磁干扰的传播途径 一、电磁干扰传输的二种方式 1、传导方式 2、辐射方式 二、常见辐射耦合 1、天线对天线耦合 2、场对线的耦合 3、线对线感应耦合
电磁干扰传播和耦合理论
传导耦合的基本理论 三种基本的耦合性质: 电阻性耦合、 三种基本的耦合性质 电阻性耦合、电感性耦合和电容性耦合 一、电阻性耦合 这是最常见最简单的传导耦合方式。 这是最常见最简单的传导耦合方式。例如 可控硅调速装置中较严重的高频干扰通过导线传输给电动机 各种按键开关操作时因触头抖动引起的瞬态干扰 印刷电路板受潮后引起线间绝缘强度降低易发生电干扰等 典型电路图： 典型电路图：
电磁干扰传播和耦合理论
结论:①电偶极子的近区场与静态场有相同的性质，称为似稳场 结论: 电偶极子的近区场与静态场有相同的性质， 准静态场) (准静态场)。 * S = E × H = 0 ，即近区场没 电场和磁场有π/2的相位差 的相位差， ②电场和磁场有π/2的相位差，平均 有能量向外辐射，又称束缚场。 有能量向外辐射，又称束缚场。 (2)远区场 远区场－ (2)远区场－辐射场 λ r >> kr>>1时 距离r>> r>>λ 称为远区。 当kr>>1时，即 2π 时，距离r>>λ，称为远区。
光的耦合原理
光的耦合原理
光的耦合原理是指通过光的传播将光束从一个光纤传递到另一个光纤的过程。
它是光纤通信中非常重要的一项原理，用于实现光纤之间的信号传输和光纤连接。
光的耦合原理实际上是将两个光纤的模式场相互影响，使它们能够交换能量。
在光的耦合中，要实现高效的能量传递，需要考虑一些因素，如光纤的几何形状、折射率分布以及耦合介质的特性等。
在光纤之间进行光耦合时，需要将两个光纤尽可能地靠近，并且使它们的光线轴线保持一致。
常用的耦合方式有直接耦合和间接耦合两种类型。
直接耦合是指将两个光纤的端面直接对准，并保持一定的空气间隙。
这种方式实现了光能的最大传输，但在实际操作中需要非常精确的对准，而且容易受到振动和温度变化的干扰。
间接耦合则是通过一些耦合元件或器件，如光纤耦合器、球透镜等，将光能从一个光纤传递到另一个光纤。
这种方式可以降低对准要求，提高耦合效率，并且可以实现不同接口类型的光纤之间的耦合。
光的耦合原理在光纤通信系统中起着关键的作用。
良好的光纤耦合能够保证信号传输的质量和稳定性，提高通信系统的性能。
因此，深入理解光的耦合原理，并结合实际应用需求，选择合适的耦合方式和器件，对于光纤通信技术的发展具有重要意义。
传输的基本原理以及特性
p1
1k
const
与气体的子结构有关 （1-6）
k=Cp /Cv
Cp ：定压比热容
pV k p1V1k const
Cv：定容比热容
TV k1 const
单原子气体：k=1.6；双原子气体：k=1.4（如氧气、空气）
多原子气体：k=1.3(如过热蒸汽）；干饱和蒸汽： k=1.135
为什么把“三传”放在一起作为一个整体：
① “三传”具有共同的物理本质：都是物理过程。 ② “三传”具有类似的表述方程和定律。 ③ 在实际金属热态成形过程中往往包括有两种或两 种以上传输现象，它们同时存在，又相互影响，是 一个有机的整体。
（3）传输原理课程发展历程
在传输原理这一课程被提出之前，流体力学（动量传 递）、传热学（热量传递）和传质学（质量传递）是一 些大学独立开设的课程。
恒压下气体膨胀系数的推导：
单位质量气体在273K时的体积为V0，温度升高ΔT后其体
积为Vt，当压强一定时，有：
V0 273
Vt 273 T
Vt
V0
273 T 273
根据气体膨胀系数的定义，有：
Vt V0 V V0 V0T V0 (1 T )
比较这两式可得：气体膨胀系数 1
1960 年前后，出现了“动量、热量与质量传递”或“传递现 象”这一课程。期间美国威斯康辛大学的R.B.伯德等人合著 了《传递现象》一书，这是最早将动量、热量和质量传输现 象归于一体的教材，用统一的理论进行分析研究三种传输现 象。
我国自1980年以来，冶金类院校就将《传输原理》作为冶金专 业一门重要的专业技术基础课程。
273
压力不变时，一定质量气体的体积随温度升高而膨胀。温 度升高1K，体积便增加273K时体积的1/273，此即盖吕萨 克定律。
磁感应耦合技术的无线能量传输原理
磁感应耦合技术的无线能量传输原理磁感应耦合技术是一种基于磁场能量传输原理的无线能量传输技术。
它利用两个相互感应的线圈之间的磁场耦合来传输能量。
其中一个线圈作为发射器架设在能量源端，另一个线圈作为接收器架设在能量接收端。
接下来，我们将详细介绍磁感应耦合技术的无线能量传输原理。
首先，我们需要了解两个关键概念：磁感应耦合和电磁感应。
磁感应耦合是指当一个线圈中通过电流时，它会产生一个磁场，并且这个磁场会感应到另一个线圈中。
电磁感应是指当一个线圈发生磁场变化时，它会在另一个线圈中产生感应电流。
在磁感应耦合技术中，发射器线圈中通电，产生一个在空间中产生变化的磁场。
这个变化的磁场会感应到接收器线圈中，从而在接收器中产生感应电流。
接下来，通过一个将交流电变换为直流电的电路，感应电流被转换为电能，供给接收器终端的电子设备使用。
为了使磁感应耦合技术能够高效进行能量传输，我们需要考虑一些关键因素。
其中最重要的因素是两个线圈之间的距离和线圈的几何形状。
距离越近，能量传输效率越高。
此外，线圈的几何形状也会影响耦合效率。
一般来说，使用与接收线圈相对应的发射线圈形状可以提高耦合效率。
此外，通过改变发射线圈的电流频率，可以进一步提高能量传输效率。
根据磁感应耦合的原理，发射线圈中的电流频率与磁场变化的速度成正比。
因此，提高电流频率可以增加磁场变化的速度，从而增加感应到接收器中的磁场的强度，进一步提高能量传输效率。
需要注意的是，磁感应耦合技术的无线能量传输原理有一定的局限性。
首先，能量传输的距离有限，一般只能在几厘米到几十厘米范围内进行有效传输。
此外，磁感应耦合技术对于空间中的障碍物敏感，障碍物会显著影响能量传输效率。
总结起来，磁感应耦合技术是一种基于磁场能量传输原理的无线能量传输技术。
通过在发射器线圈中通电产生磁场，再通过感应原理，使接收器线圈中产生感应电流，最终将感应电流转化为电能，实现无线能量传输。
然而，需要注意的是该技术有一定的能量传输距离限制和障碍物影响。
耦合器基本原理
2.3 工作带宽
单窗窄带耦合器(Standard Coupler) 单窗宽带耦合器(WFC) 双窗宽带耦合器(WIC)
2.4 传导模式
单模耦合器(Singlemode Coupler) 多模耦合器(Multimode Coupler)
耦合器的光学特性参数
1、插入损耗（Insertion Loss，IL） 指耦合器输出端口相对全部输入光功率的减少值。
1-F2sin2(
C F
z)
P2(z)=
F2sin2(
C F
z)
P1(z)是直通臂的光功率， P2(z)是耦合臂的
光功率，z为拉锥长度。
1 2
2 耦合系数 C
1/ F
1
(1 2
4C 2
)2
2U 2K0(Wd r)
rV 3K12 (W )
U
r(k
n2 2 co
2
)
r是光纤半径，d是两光纤中心的间距，
2、如果拉伸停在D点，就能够改善两个中心波长的工作带 宽，即获得“双窗口宽带耦合器”。
熔融拉锥型WDM耦合器
在两光纤耦合过程中，其耦合系数C是包含波长λ 的量，因此，耦合系数对波长是敏感的，在制作过程中， 可以通过改变熔融拉锥条件，来增强这种敏感性，从而 制成波分复用器(WDM)。
如拉锥曲线图，拉伸终止在E点，两输出端口的一 端将获得1310nm波长的全部输出光功率，而另一端获 得1550nm波长的全部输出光功率。
Pin
Coupler
Pout1 Pout2
ILi=
-10×lg
Pouti Pin
2、附加损耗（Excess Loss，EL）
指耦合器全部输出端口光功率总和相对全部输入光功率 的减少值。
物理中的耦合效应
物理中的耦合效应物理学中，耦合是指两个或多个物理系统之间相互影响的现象。
这些系统可以是不同的物体，也可以是相同的物体的不同部分。
而耦合效应则是描述这种影响的结果。
本文将会介绍物理学中的常见耦合效应及其应用。
一、热力学中的热耦合效应热力学中常见的耦合效应是热耦合效应。
热耦合效应是指介质之间连通时，由于介质温度的差异而发生的能量传输现象，表现为能量的转移、热扩散等现象。
例如，一个房间里的暖气会向周围的空气散发热量，使得房间内的温度变化。
而在自然界中，地面的温度比空气温度低，导致了冬天时风速大的地方有大量的雪，从而形成了雪原和冰川。
热耦合效应应用广泛，包括在太阳能和风能的能量转换中，以及在生物学、地球物理学和化学工程等领域中的研究中也有广泛的应用。
二、电力中的电耦合效应电耦合效应是指介质中由于电流的流动而引起的介质内部电场的变化，进而影响电子的运动，最终产生电流的传输。
电耦合效应在电子器件和通信技术中有着广泛的应用。
其中，一个典型的例子就是晶体管。
在晶体管中，电源电压通过控制电极影响了源极电极之间的电路，从而控制了电子流的传输。
而在通信技术中，数字信号转成模拟信号时则需要经过电耦合效应的影响，从而变成更容易传输和处理的信号。
三、机械学中的机械耦合效应在机械学中，机械耦合效应常常表现为振动和声音的产生。
这种耦合效应与物体间的相对位置及运动状态有关。
其中，振动时机械系统之间的相动性，而声音则是介质中的机械振动产生的一种传输形式。
在机械工程中，机械耦合效应的应用主要体现在振动减振技术和噪声控制领域。
例如，汽车、飞机等大型机械设备就需要减少振动和噪声才能更好地运行和使用。
总之，耦合效应是物理学中不可避免的现象，也是我们能够研究和改善物理现象的基础。
我们需要在实际应用中认真探索，并将耦合现象纳入到我们的设计和研究中去，以推动物理学的发展和应用。
耦合电路知识点总结
耦合电路知识点总结一、耦合电路的种类耦合电路根据传输信号的方式和形式，可分为磁耦合电路、电容耦合电路和电感耦合电路三种类型。
1. 磁耦合电路磁耦合电路是利用磁场的传输作用实现信号的耦合。
其基本结构为两个线圈（一对）相互靠近，通过磁感应线圈之间产生的磁场，实现信号传输。
磁耦合电路常见于变压器和互感器中，能够实现信号传输的隔离和变换。
2. 电容耦合电路电容耦合电路使用电容器来实现信号的耦合。
当两个电路之间通过电容器连接时，可以实现交流信号的传输。
电容耦合电路常用于放大器中，能够实现对交流信号的放大。
3. 电感耦合电路电感耦合电路是利用电感的传感和传输作用实现信号的耦合。
在电感耦合电路中，通过电感的互感作用，可以实现信号的传输和变换。
电感耦合电路常用于无线电收发器中，能够实现对无线信号的接收和放大。
以上三种耦合电路各有其特点和应用领域，掌握耦合电路的不同种类对于电子电路的设计和应用都是非常重要的。
二、耦合电路的工作原理耦合电路的工作原理主要是通过两个电路之间的相互影响，实现信号的传输和耦合。
具体来说，磁耦合电路是通过磁场的传输实现信号的耦合；电容耦合电路是通过电容器的传输实现信号的耦合；电感耦合电路是通过电感的传感实现信号的耦合。
在耦合电路中，通过合适的设计和连接方式，可以实现不同种类和形式的信号传输和耦合，从而实现电子设备的各项功能。
三、耦合电路的性能参数耦合电路的性能参数包括传输特性、频率响应、带宽、增益、失真度等指标。
1. 传输特性传输特性是指耦合电路在不同工作状态下对输入信号和输出信号的传输效果。
一般来说，传输特性包括传输系数、相位差、功率损耗等指标，它们可以反映出耦合电路在信号传输过程中的衰减和失真情况。
2. 频率响应频率响应是指耦合电路对不同频率信号的响应情况。
在实际应用中，耦合电路需要能够有效地传输和处理各种频率的信号，因此频率响应是耦合电路的重要性能参数。
3. 带宽带宽是指耦合电路能够传输的频率范围。
电磁波的传播与传输特性分析
电磁波的传播与传输特性分析电磁波是一种由电场和磁场相互耦合而形成的波动现象。
它在空间中传播具有独特的特性，对于我们的日常生活和科学研究有着重要的意义。
本文将从电磁波的传播速度、衰减和反射等方面进行分析和探讨。
首先，电磁波的传播速度是其最基本的特性之一。
根据麦克斯韦方程组的推导，可以得知电磁波在真空中的传播速度为光速，即约为3×10^8米/秒。
这个速度是相当快的，意味着电磁波可以在极短的时间内传播到很远的地方。
这也是为什么我们能够通过无线电、电视和移动通信等方式进行远距离的信息传输。
其次，电磁波在传播过程中会发生衰减。
衰减是指电磁波在传输过程中逐渐减弱的现象。
这主要是由于电磁波在空气、水、建筑物等物体中遇到阻力而导致的能量损失。
不同频率的电磁波在传播过程中的衰减程度也有所不同。
例如，高频率的电磁波（如γ射线）在空气中传播时衰减较大，而低频率的电磁波（如无线电波）则相对较小。
这也是为什么我们在使用无线电和电视时，信号在远离发射源的地方会逐渐变弱的原因。
此外，电磁波在传播过程中还会发生反射。
反射是指电磁波遇到界面时发生的反向传播现象。
当电磁波从一种介质传播到另一种介质时，会发生折射和反射。
折射是指电磁波改变传播方向的现象，而反射则是指电磁波被界面反射回原来的介质中。
反射现象在我们的日常生活中非常常见，例如我们在镜子中看到的自己的倒影，以及光线在水面上的反射等。
反射现象也是无线通信中信号传输的基础，例如手机信号在建筑物中的传输就会发生反射，从而使得信号能够到达目标设备。
此外，电磁波的传播还受到其他因素的影响，例如天线的方向性和功率。
天线的方向性决定了电磁波的主要传播方向，不同类型的天线具有不同的方向性特点。
功率则决定了电磁波的传输距离和穿透能力，功率越大，传输距离越远，穿透能力越强。
综上所述，电磁波的传播与传输特性是一个复杂而又有趣的课题。
了解电磁波的传播速度、衰减和反射等特性，对于我们理解无线通信、雷达、卫星通信等技术的原理和应用都具有重要的意义。
传输原理
绪论一：传输过程是动量传输、热量传输、质量传输过程的总称，简称“三传” 或者“传递现象”。
动量传输：垂直于流体流动的方向上，动量由高速度区向低速度区的转移。
热量传输：热量由高温度区向低温度区的转移。
质量传输：物系中一个或几个组分由高浓度区向低浓度区的转移。
传输过程的本质：传输过程是物质或能量从非平衡态到平衡态转移的物理过程。
是某物质体系内描述体系的物理量（如温度、速度、组分浓度等）从不平衡状态向平衡状态转移的过程。
平衡态概念——是指体系内物理量不存在梯度。
例如热平衡是体系内的温度各处均匀一致。
不平衡态概念——是体系内物理量存在梯度，这时物系内的物理量不均匀，就会发生物理量的传输传输原理主要研究传输过程的传递速率大小与传递推动力及阻力之间的关系。
二：金属加工成形的分类：热态成形——金属的成形过程，是在较高温度状态下，通过高温手段，使金属成形。
冷态成形——金属在常温下，使金属成形。
如：切削、冲压、拔丝。
三：金属热态成形的四种工艺（“三传” 现象广泛存在）1. 铸造：液态(或固液态)金属——注入模具中——降温、凝固。
2. 锻压：金属加热至塑性变形抗力小、但是仍然为固体的状态，采用锻打、加压手段，而获得一定的形状的工艺方法。
3. 焊接：焊接是通过加热、加压，或两者并用，用或者不用填充材料，使两工件产生原子间结合的加工工艺和连接方式。
4. 热处理：热处理就是将工件通过热处理（高温加热，冷却速度不同）达到调整材质（如基体组织发生变化，硬度发生变化），以及削除应力。
⏹流体力学（Hydrodynamics）研究动量传输主要研究在各种力的作用下，流体本身的静止状态和运动状态；以及流体和固体界壁间有相对运动时的相互作用和流动规律。
⏹传热学（Heat Transfer ）：研究热量传输主要研究不同温度的物体，或同一物体的不同部分之间热量传递的规律。
⏹传质学（Mass Transfer ）：研究质量传输主要研究质量传递的有关理论。
传输的基本原理以及特性
课程教学基本要求：
该课程特点是运用到较多高等数学和物理方面 知识，课程难度较高、内容深。 要求课前预习。 课上认真听讲，做好笔记，跟上。 课后要及时复习与总结。 多作习题、独立完成作业，有疑难问题多问。
考核：出勤+平时作业+考试（闭卷）+实验成绩
绪论
（1）传输过程：物质或能量从非平衡态到平衡态转移
例如：钢铁冶金过程中的高炉炼铁、转炉炼钢、铁 水脱硫都是一个高温化学反应过程。 •如何实现高温？ •如何实现化学反应？
此外，传输现象还存在于制冷工程、机械工程、生 物化学工程及环境工程等领域。Leabharlann 材料加工过程中的传输现象：
➢ 合金熔炼过程中组分的混合 ➢ 冲天炉熔炼中焦炭的燃烧 ➢ 热处理过程中组分的扩散 ➢合金液充型过程散热、铸件的冷却及组分的再分配 ➢ 异质合金焊接及焊接过程热传导
气体分子间距大，常温下约是分子直径的10 倍。常温常压下分子间距为3.3x10-7cm，分子有效 直径约为3.5x10-8cm。只有当分子间距很小时才会 出现斥力，因此，通常称气体为可压缩流体。
宏观：
液体有一定体积，有自由表面(引力作用）； 气体充满容器，无自由表面（引力小、热运动）； 液体几乎不可压缩； 气体可压缩性较大。
1960 年前后，出现了“动量、热量与质量传递”或“传递现 象”这一课程。期间美国威斯康辛大学的R.B.伯德等人合著 了《传递现象》一书，这是最早将动量、热量和质量传输现 象归于一体的教材，用统一的理论进行分析研究三种传输现 象。
我国自1980年以来，冶金类院校就将《传输原理》作为冶金专 业一门重要的专业技术基础课程。
课程教学目标：
• 掌握动量、热量和质量三种传输过程的基本概念、 基本规律和解析方法，及传输理论在材料加工与成 形过程中的应用。
直流电磁耦合传输原理
直流电磁耦合传输是一种利用电磁感应原理实现的无线能量传输方式。
它基于法拉第电磁感应定律，通过变化磁场产生感应电流，进而将能量从一个电源传输到另一个设备。
该技术的传输原理可以简要概括如下：
发送端：在发送端，通过直流电流在绕线中产生一个稳定的磁场。
这通常是通过驱动电源和绕线组成的电磁线圈实现的。
当绕线中的电流发生变化时，磁场也会随之变化。
接收端：在接收端，也有一个绕线组成的电磁线圈。
当发送端的磁场通过空间传输到接收端时，它会穿过接收线圈。
通过电磁感应定律，这个变化的磁场会在接收线圈中产生感应电流。
能量传输：感应电流在接收端的线圈中产生后，可以被用来驱动设备或充电。
接收设备中通常包含了整流和滤波电路，它们将交流的感应电流转换为直流电流供设备使用。
需要注意的是，这种技术只能实现短距离的能量传输，传输效率会随着距离的增加而下降。
此外，电磁耦合传输还需要合适的线圈配置、工作频率和功率管理来实现有效的能量传输。
光纤通信材料PPT课件
s子
斜
tan 2a cos
子 cos
说明: 斜光线和子午光线在光纤中的光路长度相
同; 而斜光线的全反射次数总比子午光线的多,
它和轴倾角密切相关.
可编辑版课件
14
P
P
n2 r
n1
n1
Q (a)
rt
P
r
n2 P
Q n1
Q
n2 Q (b)
图 阶跃折射率光纤纤芯内的光线路径 (a) 子午光线的锯齿路径 ；(b) 偏斜光线的螺旋路经及其在纤芯横截面上的投影。
24
损耗的机理
1. 吸收损耗 吸收损耗分本征吸收、杂质吸收。
(1) 本征吸收 本征吸收来自基质材料电子跃迁和分子振动产生的
吸收。 (2) 杂质吸收
杂质吸收是由于材料不纯造成的，主要来源于材料 中的金属离子(Cu+、Cr+、Fe+、Co+等)和氢氧根(OH-)。在 制作过程中，必须对原材料进行严格的化学提纯。
第三步:缩棒. 加热石英玻璃管(1700~1900C), 使之
塌陷, 收缩成一要实心棒, 称为预制棒.
波导色散: 传播常数随入可编射辑光版课波件 长不同而变化
30
4. 色散的表征 群时延|
0v 1 gd d d d 0(0) d d2 2 0
色散或脉冲展宽的量度
（1）最大群时延的差(阶跃光纤中子午光线的传播)
m am x a m x i c n sL i c /n n 1 c / L n 1 n L 1 c n 1 n 2 n 2 n 1 L c
梯度折射率光纤中光线的传播轨迹与纤芯 折射率分布有关。
可编辑版课件
18
四、光纤的特性参数
光电传输原理
第一章绪论1.电力电缆―提供电能电压等级（耐电强度）载流量（耐温等级）2.通信电缆―传输信息通信距离（低频衰减/损耗）、信息容量、信息质量电线=导体+绝缘电缆=导体+绝缘+护层§1―1 现代电气通信及其对通信电缆的要求1.通信：人与人，人与机器之间传递信息的过程。
人最基本的通信方式是语言（声波），形体语言（光波），自然界中还有其他通信方式，如：蚂蚁用触角传递信息，其他生物通过气味传递信息等。
2.电气通信：借助于电的设施来传递信息的过程。
即使是光通信也离不开电的设施。
3.光通信的主要步骤：声音（图像）→电信号→光信号→中继（放大）→光信号→电信号→声音机/电电/光传输光/电-电/光光/电一、电气通信的形式1.语言通信：如：电话、广播（声音-电信号-声音）2.文字通信：如：电报3.图形象通信：如：传真和电视二、传输信息的形式电气通信的传输形式主要有两类1.无线传输：电磁波在大气中的传播。
（如：无线广播、电视、卫星通信、移动通信等）优点：不用架设线路，机动灵活经济缺点：易受干扰和大气影响，保密性差2.有限传输：电磁波靠着通信线路进行传播优点：传输性能稳定，通信距离长，容量大，保密性好缺点：建设周期长，通信费用高三、有限通信的线路种类1. 架空明线：以气体作为导体的绝缘。
远距离用3mm 左右铜线，近距离用铝线。
2. 对称电缆：双线回路。
对称：一个回路的两个导体对地位差相同。
对称电缆分为：对角线组，如星绞线组。
3. 同轴电缆：双线回路同轴：内外导体同心，但在电气上不对称。
4. 金属波导：单线回路，分为圆形、矩形、椭圆形工作原理：电磁波在管壁上反射而向前传输。
优点：容量大，距离长，不受电磁干扰缺点：光的发射接收装置昂贵，中继复杂，分路接续困难§1―2 有线通信线路的发展过程主要过程：架空明线―对称电缆―增音机―载波通信―同轴电缆―波导―超导电缆 ―光缆一、架空明线最初最简单的有线通信形式1. 单线：以大地为回路，只能单向发送，不能对话适用于野外作业，农村广播。
耦合的原理
耦合的原理耦合是指两个或多个系统之间存在某种形式的相互作用或相互影响的关系。
在物理学、工程学和生物学等领域，耦合现象普遍存在，并且对系统的行为和性能产生重要影响。
本文将着重探讨耦合的原理，以及其在不同领域中的应用和意义。
首先，我们来了解一下耦合的基本原理。
耦合可以分为正向耦合和负向耦合两种类型。
正向耦合是指两个系统之间的变化趋势是一致的，即一个系统的变化会引起另一个系统同向的变化。
而负向耦合则是指两个系统之间的变化趋势是相反的，一个系统的变化会引起另一个系统反向的变化。
耦合的原理在于系统之间存在某种形式的相互作用，这种相互作用可以是物理上的连接，也可以是信息上的传递，甚至是能量上的转移。
在物理学中，耦合的原理广泛应用于各种振动系统和波动系统的研究中。
例如，双摆系统中的摆锤之间存在着耦合作用，一个摆锤的摆动会影响到另一个摆锤的运动。
在光学领域，光的传播也可以受到介质的耦合影响，不同介质之间的耦合作用会导致光的传播方向和速度发生变化。
此外，电磁场中的耦合现象也是电磁学研究的重要内容之一，不同电荷之间的相互作用会导致电场和磁场的耦合效应。
在工程学中，耦合的原理被广泛应用于控制系统和信号处理系统中。
控制系统中的多变量控制问题通常会涉及到不同控制回路之间的耦合作用，需要通过合适的控制策略来解耦合作用，以实现系统的稳定控制。
在信号处理系统中，不同传感器之间的耦合作用会导致信号的交叉干扰，需要通过信号处理算法来消除耦合效应，提取出准确的信号信息。
在生物学领域，耦合的原理也具有重要意义。
生物体内的各种生理系统之间存在着复杂的耦合作用，例如神经系统和内分泌系统之间的相互影响，心血管系统和呼吸系统之间的协调作用等。
这些耦合作用对于维持生物体内部的稳态和动态平衡起着关键作用，对于疾病的诊断和治疗也具有重要意义。
总之，耦合的原理是自然界和人工系统中普遍存在的一种现象，它反映了系统之间的相互影响和相互作用。
通过深入研究耦合的原理，可以更好地理解和解释各种复杂系统的行为和性能，为相关领域的科学研究和工程应用提供理论支持和技术指导。
感应耦合功率传输系统的工作原理
1 感应耦合功率传输系统的工作原理1.1感应耦合功率传输系统的构成感应耦合功率传输系统的基本结构包括： 电源、 初级侧整流及逆变部份、 初 级侧载流线圈、次级侧感应线圈、次级侧整流及调节部份和负载。
图 2.1给出了 系统的基本构成框图：图 2.1 感应耦合功率传输系统结构图Fig. 2.1 Basic structure of a typical ICPT system其中，电源、初级侧整流及逆变部份和初级侧载流线圈属于固定不动部份； 次级侧感应线圈、 次级侧整流及调节部份和负载可以做成挪移部份。
初、 次级子 系统之间不存在电气连接。
1.2感应耦合功率传输技术的工作原理感应耦合功率传输技术的最基本理论依据就是电磁感应原理 [14~19]。
高频电 流通过初级侧载流线圈产生交变磁力线，交变磁力线与次级侧感应线圈相耦合产 生感应电动势，从而利用产生的电动势来驱动负载。
相对于传统的感应能量传递系统， ICPT 系统耦合程度较小。
为了提高系统 的功率传输能力， 初级绕组通常采用高频交流电压驱动。
系统工作时， 输入端首 先将普通工频市电整流成直流，再经 DC/AC 转换，变成合适的高频交流电，作 为初次侧载流线圈的电流输入。
经磁路耦合， 在次级侧感应出高频交流电。
由于 存在气隙，耦合系数较小， 传输功率较低。
需要根据负载的要求对次级侧交流电 进行各种处理。
若为直流负载， 则将高频电流经过整流为负载供电； 若为交流负 载，则还需要进行逆变处理。
所以不存在一种对所有负载都最优的电路拓扑结构， 必须根据需要，针对不同性质的负载设计出不同的电路。
对于滑动式 ICPT 系统， 进行长距离供电时通常需要一定的开关控制系统， 实现初级绕组的分段式供电，提高传输效率。
ICPT 等效于疏松耦合结构连接的传输系统，其次级侧的拓扑结构，如图 2.2：整流及调节部份次级侧感应线圈初级侧载流线圈整流及逆变部份负载电 源串联补偿谐振网络(a)串联补偿谐振型二次侧并联补偿谐振网络(b)并联补偿谐振型二次侧图 2.2 次级侧等效电路图Fig.2.2 The equivalent circuit diagram of ICPT设变压器的原边激磁电感为 L ；副边激磁电感为 L ；互感为 M ；原边线圈p s流过角频率为 电流有效值为 I 的交流电，根据耦合关系，副边电路接受线圈p将会感应出电压：V j MI( 2.1 )oc p相应的诺顿等效电路短路电流为：Iscj MI p j LsM I L ps( 2.2 )若副边线圈的品质因数为： QLs则由以上三式可得出传输功率：PsI 2RscM 2 I 2Q p sL s( 2.3 )可以看出， 提高电能传输的大小可以通过增大 、I 、M 和Q ，或者减小 L ，p s s但受应用场合机械安装和成本限制， ICPT 系统中， M 值普通较小，而且一旦系统设计完成后， M 和 L 的值就基本固定了。
耦合工作原理
耦合工作原理
耦合工作原理是指系统中存在两个或多个相互关联的部分，它们之间通过某种方式相互作用和影响，共同完成特定的功能或任务。
耦合是指两个或多个部分之间的相互联系，在物理或工程领域中，耦合通常指的是两个或多个系统之间的相互作用。
这种相互作用可以是物理联系，例如通过物理力或能量传递；也可以是信息联系，例如通过信号传递和通信。
耦合工作原理的关键在于确定和理解不同部分之间的相互作用方式和机制。
根据相互作用的特点和要求，可以采用不同的方法和技术来实现耦合工作。
在系统设计和工程中，耦合工作原理可以用来描述和解释各种现象和现象，例如共振、反馈、传感器和执行器之间的关系等。
通过对耦合的理解和控制，可以有效地改善系统的性能和可靠性。
总之，耦合工作原理是指系统中相互关联的部分通过某种方式相互作用，在这个作用过程中共同完成特定功能或任务的原理和机制。
了解和掌握耦合工作原理对于系统设计和工程实践具有重要的意义。
耦合工作原理
耦合工作原理耦合工作原理是指将两个或多个独立的系统或组件通过一定的物理或逻辑连接方式相互关联，使它们可以共同协作实现特定的功能。
耦合工作原理通常采用牵引、传递或交换信息的方式，将各个系统的输入和输出互相连接，以达到共同工作的目的。
在耦合工作中，系统之间的连接方式可以有很多种。
物理上，可以通过电气线缆、接口插头、机械联轴器等方式进行物理连接。
逻辑上，可以通过网络通信、信号传递、数据交换等方式进行信息传递。
不论是物理连接还是逻辑连接，它们的目的都是为了建立系统之间的通信和数据传输渠道，使得各个系统可以相互感知、协调和响应。
耦合工作原理的关键在于建立起适当的连接关系和通信机制。
通过连接，系统可以交换输入和输出的信息，协调各个操作和过程，实现联合工作的目标。
耦合工作过程中，不同系统之间的工作状态和相互影响需要合理把握，以确保整体系统的稳定性和高效性。
耦合工作的优势在于实现了系统间的资源共享和功能协作。
不同系统之间可以通过耦合工作实现数据的传输和共享，大大提高了信息处理的效率和准确性。
同时，耦合工作还可以将各个系统的优势相互结合，使得整体系统具备更强的功能和应用能力。
然而，耦合工作也存在一定的挑战和难点。
首先，不同系统的接口和通信协议需要兼容和一致，确保数据传输的正确性和稳定性。
其次，系统之间的工作状态和数据交互需要进行合理的管理和控制，以避免冲突和混乱。
此外，耦合工作还要考虑系统间的时间同步、资源分配等问题，确保整个工作过程的协调和一致性。
总而言之，耦合工作原理通过适当的连接方式和通信机制，实现多个系统之间的协作和共同工作。
它不仅促进了资源共享和功能整合，也为系统的升级和扩展提供了更大的灵活性和可能性。
在实践中，合理运用耦合工作原理可以提升系统性能，增加系统的可靠性和可扩展性。
耦合工作原理
耦合工作原理
耦合工作原理是指两个或多个系统或组件通过相互作用而达到协同工作的一种机制。
在耦合系统中，系统或组件之间的相互作用可以通过物理连接、电磁耦合、能量传递等方式实现。
耦合工作的原理主要包括以下几个方面：
1. 相互作用：耦合系统中的两个或多个系统或组件之间通过相互作用进行信息、能量或物质的传递与交换。
例如，一个系统的输出信号作为另一个系统的输入信号，两个系统之间通过物理连接实现相互作用。
2. 调谐与匹配：耦合系统中的各个组件或系统需要进行调谐与匹配，以确保相互作用的有效进行。
调谐与匹配的目的是使耦合系统能够达到最佳工作状态，实现最优的性能或效果。
3. 反馈与控制：耦合系统中的反馈与控制机制可以通过监测和调节相互作用的参数或状态，实现对系统整体性能的控制与调节。
通过反馈与控制，耦合系统可以实现自适应、自稳定的工作状态。
4. 共振与协同：在耦合系统中，系统或组件之间的相互作用可能会引起共振现象。
共振是指在特定的条件下，系统或组件之间的相互作用增强，从而使整个系统的性能得到提高或优化。
耦合工作原理中的协同效应则是指通过系统或组件之间的相互作用，实现整体性能或效果的提升。
通过理解和应用耦合工作原理，可以进行系统设计、优化和控制，提高系统的性能和可靠性。
例如，在通信系统中，不同部件之间的耦合工作原理可以帮助实现数据的传输、信号的处理和调制解调等功能。
在物理实验中，耦合工作原理可以帮助设计实验装置和控制系统，实现物理量的测量、调整和分析。
在工程设计中，耦合工作原理可以用于优化系统的结构和功能，提高工作效率和可持续性。
传输现象的概念
传输现象的概念传输现象是指各种物质或能量在不同媒质中传播或传递的过程。
这些物质或能量以不同的形式和模式进行传输，可以是物质的扩散、质点的运动、电磁波的辐射等。
它是自然界中常见的现象，也是科学研究和技术发展的基础。
传输现象主要可以分为三种类型：扩散、传导和辐射。
扩散是指物质在浓度或含量不均匀的条件下自发地从高浓度或高含量的区域向低浓度或低含量的区域传输的过程。
扩散可以是气体、液体或固体之间的扩散。
在物质扩散中，原子、分子或离子之间通过碰撞和混合的方式进行传输。
扩散现象在自然界中广泛存在，如气体的扩散形成风、液体扩散形成溶液浓度的均匀分布等。
在工业生产和科学研究中，扩散现象也有很多应用，如通过扩散修复土壤中的污染物、通过扩散实现气体或液体的分离等。
传导是指物质内部或不同物体之间由于温差或浓度差而引起的能量或物质的传输过程。
传导分为热传导、电传导和质传导等几种形式。
热传导是指热能在固体、液体和气体中通过分子间的碰撞相互传递的现象。
电传导是指电子在导体中自由电子和原子间的碰撞输运，是电流的传输形式。
质传导是指物质的传导，多见于固体中，通过传导的方式，原子或分子的振动能量在固体中传递。
传导现象在能量和物质传输中起着重要作用，如热传导形成热平衡、电传导实现电路的导电、质传导使得固体具有热传导性等。
辐射是指物质或能量以电磁波的形式通过空间传输的现象。
辐射具有波动和粒子性质，是由电磁场的振荡所产生的变化的电磁波传输现象。
辐射包括光辐射、热辐射和无线电辐射等。
光辐射是指可见光范围内的电磁波的传播，是一种能量和信息的传递方式。
热辐射是指由于物体的温度而引起的红外线的辐射。
无线电辐射是指无线电频段的电磁波的传播，是无线通信和广播的基础。
辐射现象在自然界和技术应用中都有广泛的应用，如太阳辐射提供地球上的能量、太空中的辐射对宇航员和卫星的影响等。
传输现象的研究促进了科学和技术的发展。
通过对传输现象的研究，人们可以了解物质和能量如何在不同媒质中进行传输，从而发展出各种应用和技术。
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到底是物质扩散。因此第二项的量纲也是单位时间通 过单位面积的物质的量。 同样，体系中存在浓度梯度而导致热量迁移，也导致 温度梯度，这称为杜伏(Dufour)效应。其流密度表达式 (唯象方程)可写成： Jq gradT lgradC
n
Ji Lik Xk (i=1,2...n) k 1
式中， Lii称为自唯象系数；Lik (i≠k)称为互唯象系数， 或耦合系数、干涉系数，描述第k个过程对第i个过程的 干涉。
上式中自唯象系数永远是正的，而互唯象系数则可正 可负，因为干涉效应可正可负。
对于多元系的扩散，各组元的迁移都对另一组元的迁 移有影响。应用上式考察各组元间的扩散耦合(干涉)时， 式中1, 2……, n表示各个组元。由此可见，某一组元的 扩散流密度，不仅与自身浓度梯度有关，还取决于体 系内其他组元的浓度梯度。
(2) 熵增速率：
在近平衡系中，由于不可逆过程引起的体系熵增速率的
表达式如下： dSi
dt
Ji xi 0
23.2 不可逆过程热力学的基本概念
• 式中, xi 为热力学推动力，即广义力，如化学位或浓度 梯度、温度梯度、速度梯度等；J为由推动力引起的热 力学流密度，如质量、热量、动量流密度；Si 为由于 体系内部发生不可逆过程而引起的熵变，称内熵变。
23.2 不可逆过程热力学的基本概念
I相： dQI diQI deQI II相： dQII diQII deQII
是可逆的。然而，对于导热或扩散过程，流密度方程
如下
T t
2T
a
x2
2T y2
2T z 2
CA t
DAB
2CA x2
2CA故这两个过程是不可逆的。
23.2 不可逆过程热力学的基本概念
23.2.2 基本原理和熵增速率
(1) 局部平衡原理：
23.1 线性流密度和耦合效应
• 式中，l为考虑耦合时的扩散传质系数。
于是，传热与传质耦合时，可用唯象方程组来描述：
Jm DgradC KgradT
Jq gradT lgradC
上式表示的唯象方程组是，当体系同时发生质量传输和 热量传输时，对质量传输与热量传输之间相互作用所造 成的附加传输流密度的进一步考虑。
亲合势。 导电欧姆定律： Je grad • 式中，为导电率；为电势。
23.1 线性流密度和耦合效应
前面的式的线性流密度表达式，可以看成在体系中仅 考虑一种传输现象，而没有考虑体系中另一传输现象
对它的影响。但是，在初始均匀的多元物系中，因存
在温度梯度而导致了物质扩散，即产生浓度梯度，这
种相互作用就是传热与传质的耦合，称为索瑞(Soret) 效应，亦称热扩散效应。其流密度表达式，或称为唯
第二十三章 传输现象的耦合特性
第23章 传输现象的耦合特性
23.1 线性流密度和耦合效应 23.2 不可逆过程热力学的基本概念 23.3 近平衡体系的线性不可逆过程
热力学 23.4 昂色格(Onsager)倒易关系 23.5 小结
23.1 线性流密度和耦合效应
前面讨论的动量、热量和质量传输现象，在一维条件 下的传输流密度可以写成下面的线性表达式：
牛顿黏性定律： J grad
• 式中，η为黏滞系数，υ为速度。
傅里叶导热定律： Jq grad T • 式中，λ为导热系数，T为温度。
费克扩散定律： Jm Dgrad C • 式中，D为扩散系数，C为浓度。
化学反应： Jc kA • 式中，k为化学曳力系数；A为化学曳引力；A/T为化学
23.1 线性流密度和耦合效应
对于不等温三元体系的(广义)扩散，流密度显然包括以
下4种，即质量流密度 Jm1、Jm2、Jm3和热量流密度Jm4， 因此唯象方程组如下：
Jm1 L11X1 L12 X 2 L13 X3 L14 X 4 Jm2 L21X1 L22 X 2 L23 X3 L24 X 4 Jm3 L31X1 L32 X 2 L33 X3 L34 X 4 Jm4 L41X1 L42 X 2 L43 X3 L44 X 4
上式中的K与l，称为唯象系数，统一记为L，它们与可
测传输性质(D、、)之间，有一定的关系。唯象方程
组可反映干涉效应，对两个不可逆过程间的耦合，可写
出两个唯象方程通式：
JJ12
L11 X1 L21 X1
L12 X2 L22 X 2
23.1 线性流密度和耦合效应
如果n个不可逆过程耦合，唯象方程可表述为：
以热流引起熵变为例。对于两个闭合相(I相和II相)组成 的体系，两相各自维持均匀的温度TI和TII。由于熵是广
延量，因此体系的熵有可加和性，即：dS dSI dSII
图为热量传递过程。将每相
获得的热量划分为两部分，
一部分是分界面处与环境交
换的热量deQ，另一部分是体 系内部交换的热量diQ。I相 和II获得的热量分别为：
热力学体系可以分类如下：平衡系、近平衡系和非平衡 系，其中非平衡系就是远离平衡的体系，它不在本课程 的视野之内，而平衡系是经典热力学的研究范畴。对于 近平衡系，虽然整个体系处于非平衡状态，但它的局部 可看成平衡状态。这样，平衡系热力学的全部状态量和 它们的函数关系，就能以适当的形式应用于近平衡系。
• 式中，X1 、X2 、X3为组分1、2、3的浓度(化学位)梯度， X4为温度梯度。
不难看出，上式是线性方程组，其成立条件如下： 一是非平衡过程(即不可逆过程)，这一点显而易见，因
为平衡过程的梯度均为零；
二是近平衡过程，即离平衡态不远的非平衡过程。只 有在这种近平衡条件下，线性的耦合关系才能成立。
23.2 不可逆过程热力学的基本概念
23.2.1 不可逆过程
不可逆过程热力学的理论基础来源于统计热力学。对
于与时间有关的物理方程，如果以-t代替 t后方程并不
改变，则方程描述的物理过程就是可逆的，否则是不
可逆过程。例如：描述波在无吸收媒质中传播的波动
方程为：
2
c2t 2
2
x2
2
y2
2
z 2
以-t代替t后，此方程并无变化，它表面这种传播过程