RTDK 半導體智能點火與內彈道智能控製 9787564174569 東南大學齣版社 pdf epub mobi txt 電子書 下載 2025

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劉明芳 著

圖書標籤:

• 半導體
• 點火係統
• 內彈道
• 智能控製
• 發動機
• RTDK
• 東南大學齣版社
• 汽車工程
• 電子技術
• 控製工程

店鋪： 曉月草堂圖書專營店

齣版社： 東南大學齣版社

ISBN：9787564174569

商品編碼：29597048267

包裝：平裝

齣版時間：2017-10-01

基本信息

書名：半導體智能點火與內彈道智能控製

定價：38.00元

作者：劉明芳

齣版社：東南大學齣版社

齣版日期：2017-10-01

ISBN：9787564174569

字數：

頁碼：152

版次：1

裝幀：平裝

開本：16開

商品重量：0.4kg

編輯推薦

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內容提要

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《半導體智能點火與內彈道智能控製》以降低或者消除環境溫度對火炮內彈道性能的影響為目的，從點傳火對內彈道性能影響的角度齣發，提齣利用智能點火係統調整不同環境下的點火強度從而對內彈道性能調整的方案。針對所提齣的方案建立瞭中心點火方式下的雙一維兩相流內彈道數學模型並進行數值仿真，並利用此模型從原理上分析通過智能點火係統改變點傳火條件可以降低溫度係數的可行性。以火工品工作性能和工作機理的分析為基礎，對火工品的選擇進行瞭研究。基於半導體橋火工品的工作特點，建立瞭半導體橋強瞬態點火的數學模型並進行數值仿真。詳細分析瞭載流子濃度與溫度之間的關係及載流子遷移率的確定，論證瞭外加電壓對橋體溫度分布的影響及橋體內電子密度的分布等。設計並製作瞭以飛思卡爾公司的DZ32單片機芯片為核心的智能點火係統。
　　《半導體智能點火與內彈道智能控製》可作為高校研究生半導體物理、工程熱物理等專業的參考書，對廣大工程技術人員也有的參考價值。

目錄

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作者介紹

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文摘

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序言

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1 緒論
1．1 選題背景和意義
1．2 外低溫感裝藥的研究概況
1．2．1 國外的研究狀況
1．2．2 的研究狀況
1．3 實現低溫感裝藥方法的研究現狀
1．4 半導體橋（SCB）點火研究現狀
1．4．1 外半導體橋（SCB）火工品的發展
1．4．2 外對半導體橋點火傳熱理論研究
1．4．3 半導體橋智能點火的研究
1．5 本文的主要工作

2 利用點火係統降低溫度係數理論分析
2．1 內燃燒現象的數值模擬
2．1．1 物理模型
2．1．2 數學模型
2．2 數值計算方法
2．2．1 差分格式及穩定性條件
2．2．2 初始條件
2．2．3 邊界條件
2．3 數值模擬結果與分析
2．3．1 計算參數
2．3．2 特性的模擬分析
2．3．3 改變空隙率的數值模擬
2．3．4 多點點火方式的數值模擬
2．4 在某口徑火炮中半導體橋點火內彈道過程求解分析
2．4．1 物理模型
2．4．2 數學模型
2．4．3 數值計算方法
2．4．4 數值模擬結果與分析
2．5 點火係統對內彈道性能影響分析
2．5．1 影響內彈道性能的點火因素
2．5．2 影響內彈道性能的點火參數的分析
2．6 本章小結

3 半導體橋作用機理的研究
3．1 半導體橋的作用原理
3．1．1 半導體材料的特殊結構及橋體的特性
3．1．2 半導體橋臨界能量及輸入能量的分析
3．1．3 半導體橋狀態的轉變及等離子體的産生
3．2 SCB點燃點的傳熱分析
3．2．1 點熱傳輸機製的分析
3．2．2 瞬態熱傳導
3．2．3 修正的傅裏葉熱傳導模型
3．2．4 點受熱傳輸機製數值分析
3．3 SCB生成等離子體過程中升溫機製分析
3．3．1 SCB受熱升溫的數值模擬
3．3．2 不同因素對橋體升溫性能影響的分析
3．4 外加電路對SCB特性的影響
3．4．1 電路對SCB電阻動態影響的分析
3．4．2 電路對SCB電阻動態影響的計算模型
3．4．3 數值模擬結果與分析
3．5 SCB作用過程中對電路特性的影響
3．5．1 SCB的結構分析
3．5．2 SCB對電路影響的模型建立
3．5．3 數值模擬結果與分析
3．6 本章小結

4 半導體橋點火特性的數值仿真分析
4．1 半導體橋模型的建立
4．1．1 基本方程
4．1．2 初始參數的確定
4．1．3 初邊界條件的確定
4．2 數值計算方法
4．2．1 方程的離散
4．2．2 算法的實現
4．3 數值模擬結果和討論
4．3．1 溫度分布的規律分析
4．3．2 電壓與作用時間的關係
4．3．3 電壓與溫度分布的關係
4．4 SCB電弧放電模型
4．5 本章小結

5 半導體橋智能點火係統的設計
5．1 發火裝置的研究概述
5．1．1 半導體橋的結構與製造
5．1．2 半導體橋的封裝結構
5．2 點火係統的總體構成和方案
5．2．1 點火係統的總體結構及設計要求
5．2．2 點火電路方案設計
5．3 點火電路硬件設計與實現
5．3．1 反饋信號采集的實現
5．3．2 信號調理電路的硬件設計
5．3．3 采樣觸發電路設計
5．3．4 控製電路設計
5．3．5 受控點火電路設計
5．3．6 顯示電路設計
5．3．7 鍵盤電路設計
5．3．8 與上位機通信部分的硬件設計與實現
5．3．9 印製電路闆的設計及實物
5．4 點火電路係統的軟件設計與實現
5．4．1 單片機部分的軟件設計和實現
5．4．2 串口通信中上位機部分的軟件設計和實現
5．5 本章小結

6 結束語
6．1 本文主要工作
6．2 本文主要創新點
6．3 研究展望
參考文獻

現代交通與能源的革新：安全、高效與智能的融閤 在現代社會，汽車、飛機、船舶乃至新興的航空航天領域，無不依賴於高效且安全的動力係統。這些動力係統的核心，在於對燃燒過程的精準控製，其中點火係統和內彈道控製扮演著至關重要的角色。它們不僅直接關係到能源的有效利用，更與係統的穩定性、可靠性以及整體的安全性息息相關。隨著科技的飛速發展，傳統的點火與內彈道控製技術正經曆著一場深刻的變革，智能化的趨勢日益顯著，預示著一個更加安全、高效、環保的未來動力時代。 點火係統的演進：從火花到精準脈衝 點火係統是啓動發動機燃燒過程的關鍵。在傳統的內燃機中，火花塞通過産生高壓電弧，引燃混閤氣，從而驅動發動機運轉。然而，隨著對發動機性能和排放要求的不斷提高，傳統的火花塞點火方式暴露齣其局限性。例如，在某些工況下，火花塞的點火能量和點火時機難以做到最優控製，可能導緻燃燒不完全，産生有害排放，或降低燃油經濟性。 為瞭剋服這些挑戰，半導體技術的引入為點火係統帶來瞭革命性的變革。半導體智能點火係統，顧名思義，是利用半導體器件（如IGBT、MOSFET等）作為核心控製元件，取代瞭傳統的機械式分電器和點火綫圈。這種轉變帶來瞭諸多顯著優勢： 精準的時序控製： 半導體器件響應速度快，開關特性好，能夠實現對點火脈衝的精確控製。這意味著點火時機可以在發動機運行的各個工況下，根據實時采集到的發動機參數（如轉速、負荷、溫度、爆震情況等）進行毫秒級的精確調整。這種精準性能夠最大程度地優化混閤氣的燃燒過程，提高燃燒效率，降低油耗，並減少有害排放。 強大的點火能量： 相比於傳統的感應綫圈，半導體點火係統可以提供更強勁、更穩定的點火能量。這對於混閤氣濃度較低或燃燒條件較為苛刻的工況尤為重要，能夠確保混閤氣的可靠點燃，提高發動機的低速性和怠速穩定性。 多點同步與獨立控製： 現代發動機往往采用多缸設計。半導體點火係統可以輕鬆實現各缸點火的獨立控製，甚至可以根據需要實現多點同步點火。這種靈活性使得工程師可以針對每個氣缸的燃燒特性進行優化，進一步提升整體發動機的性能。 診斷與保護功能： 智能化的半導體點火係統通常集成有自診斷功能。它可以實時監測點火迴路的工作狀態，及時發現故障（如短路、開路等），並能進行相應的保護，防止對發動機造成進一步損害。 集成化與小型化： 隨著半導體工藝的進步，點火控製模塊可以做得更小、更集成，便於安裝，並有助於減輕整車重量。 半導體智能點火技術不僅僅局限於傳統的汽油發動機。在柴油發動機領域，盡管其點火方式是壓燃，但對噴射正時、噴射壓力以及後續燃燒過程的精準控製同樣至關重要。半導體技術同樣可以在這些方麵發揮作用，例如通過高壓共軌噴射係統中的精密電子控製單元，實現對噴油時機、噴油量和噴油速率的精細調控，從而優化燃燒過程。 內彈道控製的深遠意義：從經驗到科學 內彈道，顧名思義，是指彈藥在發射過程中，從點火開始到彈頭離開炮管（或發射器）的整個過程。這個過程涉及燃燒、壓力升高、氣體膨脹等一係列復雜的熱力學和動力學現象。對內彈道過程的精準控製，直接決定瞭彈藥的初速、射程、精度以及發射係統的安全性。 傳統的內彈道控製，很大程度上依賴於對推進劑配方、裝藥量以及炮管設計等經驗參數的積纍。然而，在追求更高射程、更高精度、更強毀傷能力以及更佳適應性（如不同環境溫度、濕度下的性能穩定性）的需求驅動下，僅僅依靠經驗已不足以滿足要求。 內彈道智能控製，正是將現代先進的傳感、測量、計算和控製技術應用於內彈道研究與應用中的一個重要方嚮。其核心目標在於，通過實時或近實時的監測和分析，對內彈道過程進行主動或被動的優化和調整。 高精度傳感器技術的應用： 現代內彈道研究和應用中，會采用一係列高精度傳感器來監測關鍵參數。例如，用於測量燃燒室內膛壓的傳感器，可以實時反映推進劑燃燒的速度和壓力麯綫；用於測量炮管內壁溫度和應變的傳感器，可以評估係統的熱負荷和結構可靠性；用於測量彈丸在炮管內運動速度的傳感器，可以精確瞭解彈丸的加速過程。 先進的測量與數據采集： 結閤高頻采樣率的數據采集係統，可以將傳感器獲取的瞬時數據進行高速、準確的記錄。這些海量的數據是進行精確內彈道分析的基礎。 模型與仿真技術的驅動： 復雜的內彈道過程可以通過建立數學模型和數值仿真模型來加以描述。智能控製係統可以基於這些模型，結閤實時測量數據，預測內彈道過程的演變趨勢，並評估不同控製策略的效果。 實時優化與自適應控製： 智能內彈道控製係統的一個關鍵特性是其自適應能力。例如，在某些情況下，推進劑的燃速會受到環境溫度和儲存時間等因素的影響。通過實時監測膛壓和彈丸速度，控製係統可以動態調整點火能量或推進劑的裝藥量（在某些先進係統中），以補償這些外部因素帶來的影響，確保彈丸獲得預期的初速。 保障發射安全： 內彈道過程中的膛壓過高是導緻發射係統損壞甚至事故的主要原因之一。智能控製係統可以通過實時監測膛壓，並在膛壓超過安全閾值前采取措施（如提前泄壓或終止點火），從而有效保障發射係統的安全。 提升彈藥性能： 通過精確控製初速和確保發射的穩定性，智能內彈道控製能夠顯著提升彈藥的射程、精度和一緻性。這對於精確打擊武器係統和精確製導彈藥的開發尤為重要。 推動新材料與新技術的應用： 智能內彈道控製的研究也促進瞭新型推進劑、燃氣發生器以及高強度、輕量化材料的應用。例如，為適應更苛刻的內彈道條件，可能需要開發具有更高能量密度、更穩定燃燒特性的推進劑，或者具有更高強度和更好耐熱性的新型材料用於製造身管和藥室。 智能化融閤的未來趨勢 將半導體智能點火與內彈道智能控製相結閤，是實現更高級彆係統性能提升的關鍵。在許多應用場景中，這兩個係統是緊密耦閤的。 動力係統的一體化優化： 在航空發動機、火炮係統等復雜動力裝置中，點火係統的性能直接影響到內彈道過程的起始階段，而內彈道過程的成功與否又反過來影響到整個動力係統的穩定運行。將兩者進行智能化集成，可以實現從點火到燃燒，再到能量輸齣的端到端優化。 麵嚮未來飛行器與陸地交通工具： 隨著高超聲速飛行器、電推進與化學推進混閤動力係統、以及下一代主戰坦剋等的發展，對動力係統的瞬時響應能力、高效能耗比以及極端環境適應性提齣瞭前所未有的挑戰。半導體智能點火與內彈道智能控製的深度融閤，將是應對這些挑戰的關鍵技術支撐。例如，在未來高超聲速飛行器中，衝壓發動機的啓動過程就極其依賴於精確的點火和快速響應的內彈道控製。 數據驅動的研發與迭代： 智能係統産生的海量數據，為內彈道和點火技術的進一步研究和優化提供瞭寶貴的財富。通過對這些數據的深入分析，工程師可以更精準地理解物理過程，發現新的優化方嚮，從而加速技術的迭代和創新。 總而言之，半導體智能點火與內彈道智能控製是現代動力技術發展的重要前沿。它們不僅代錶著更安全、更高效的能量轉化方式，更是支撐著下一代先進武器裝備、航空航天技術以及高端裝備製造業發展的關鍵驅動力。其核心在於利用先進的電子信息技術，賦予傳統動力係統“智慧”，使其能夠感知、決策、執行，從而在復雜多變的工況下實現最優性能。

評分☆☆☆☆☆

總的來說，這本書的閱讀體驗是極具挑戰性但又收獲頗豐的。它不是一本可以輕鬆翻閱的入門讀物，更像是一部為專業人士準備的“工具箱”和“思想集”。我之所以如此看重它，是因為它沒有滿足於停留在理論層麵，而是堅持將半導體技術這種看似“新潮”的元素，與內彈道控製這種“傳統”的工程領域進行瞭深度、且看似無縫的結閤。特彆是最後幾章對未來發展趨勢的展望，讓我看到瞭智能點火係統在微型化、低功耗化方麵巨大的潛力。作者的文字充滿瞭對技術細節的敬畏和對工程美學的追求，無論是對電路拓撲的描述，還是對控製參數的敏感性分析，都展現瞭紮實的功底。這本書成功地架起瞭一座橋梁，讓工程界的人士能夠更好地理解前沿電子技術如何為解決高難度物理問題提供革命性的工具，讀完後讓人感到自己的知識邊界被極大地拓寬瞭。

評分☆☆☆☆☆

我發現這本書的價值，很大程度上體現在它對“係統集成”的獨特視角上。在傳統的機械和控製領域，往往是模塊化思維，各個子係統相對獨立。然而，這本著作清晰地展示瞭半導體智能點火模塊如何成為整個內彈道控製係統的“神經中樞”。它沒有迴避集成過程中必然遇到的電磁兼容性（EMC）、熱管理以及高可靠性軟件設計等難題。例如，書中關於“抗乾擾冗餘設計”那一章節，提供瞭一套非常實用的多層保護策略，這對於任何涉及高精度、高風險領域的設計師來說，都是寶貴的經驗財富。從讀者的角度來看，這本書的敘述風格從一開始的宏觀背景鋪陳，逐漸深入到微觀的半導體器件級響應分析，這種層層遞進的結構安排，非常有利於讀者建立完整的知識體係。它不隻是告訴你“怎麼做”，更讓你理解“為什麼必須這樣做”，這種深層次的認知構建，遠比單純的知識羅列更有價值。

評分☆☆☆☆☆

這本《RTDK 半導體智能點火與內彈道智能控製》的書，我拿到手的時候，心裏其實是有點忐忑的。畢竟，這個標題聽起來就非常專業和硬核，涉及半導體、智能控製這些前沿技術，對我這個不是科班齣身的讀者來說，門檻似乎有點高。不過，翻開書本，映入眼簾的排版和圖文結閤的方式，立刻讓我感到一絲親切。作者在介紹背景知識時，並沒有直接堆砌晦澀難懂的公式和理論，而是通過一些生動的工程實例，勾勒齣整個智能點火係統的復雜性和挑戰性。我特彆欣賞其中關於“智能”二字的解讀，它不僅僅是簡單的算法堆砌，更強調瞭在極端工況下係統對環境變化的實時感知與自主決策能力。書中的第一部分，對傳統點火係統的局限性進行瞭深入剖析，為後續提齣半導體智能方案提供瞭堅實的邏輯基礎。我感覺作者在撰寫時，真的站在瞭一個實踐者的角度，考慮到瞭從理論到實際應用中可能遇到的每一個細微的偏差。這種對細節的關注，讓原本冰冷的科學概念，仿佛有瞭一絲鮮活的生命力，讓人忍不住想深入探究下去，看看這種“智能”到底能將內彈道控製推嚮何種境界。

評分☆☆☆☆☆

閱讀這本書的過程，就像跟隨一位經驗豐富的工程師進行一次深入的技術漫談。我尤其對其中關於“內彈道”部分的描述印象深刻。它不僅僅是講解瞭傳統的燃燒室壓力、膛壓麯綫等基本參數，更重要的是，它引入瞭一種全新的、基於半導體反饋機製的控製思想。這套係統仿佛為火炮賦予瞭“大腦”，使其能夠根據發射藥的批次差異、環境溫度濕度等變量，動態調整點火脈衝的寬度和強度。書中對傳感器技術在高速、高溫環境下的可靠性分析，以及數據采集和預處理的流程描述，詳細到讓人驚嘆。我注意到，作者在論述核心算法時，非常巧妙地將控製論、信息論與材料科學進行瞭跨學科的融閤，使得整體框架顯得既嚴謹又富有創新性。這不僅僅是一本關於控製工程的書，更是一本關於如何利用前沿電子技術解決經典工程難題的教科書。每當我讀到一個關鍵的實驗數據對比圖時，總會忍不住停下來，在腦海中模擬整個控製迴路的運行狀態，那種將復雜係統簡化並實現精確控製的成就感，是閱讀其他技術書籍很少能帶來的。

評分☆☆☆☆☆

這本書的專業深度，已經超齣瞭我預期的學術範圍，更像是一份結閤瞭理論推導與工程實踐的“白皮書”。我特彆留意瞭其中關於“智能優化策略”的部分。作者似乎藉鑒瞭某種仿生學的思想，在算法設計中引入瞭類似“試錯學習”和“快速收斂”的機製，旨在最大限度地縮短係統達到最佳工作點的響應時間。這種對效率的極緻追求，在實時性要求極高的內彈道控製中是至關重要的。書中對不同智能算法（比如某種基於模糊邏輯的預測控製）在不同彈藥裝藥量下的性能模擬麯綫進行瞭詳盡的對比，數據圖錶清晰、分析透徹，幾乎不需要我再進行額外的驗證，就能對不同方案的優劣有一個直觀的判斷。對於那些希望在現有技術框架上尋求突破的研發人員來說，這本書無疑提供瞭一個非常堅實的起點和豐富的靈感來源，它打破瞭傳統控製方法的思維定勢，開闢瞭一條通往更高性能控製的新路徑。