太陽黑子范文第1篇
弗洛伊德的三重人格結構理論中, 本我是人格結構中最為原始的部分, 是一種本能的欲望。它本身遵循著一種“快樂原則”, 人為了快樂可以無視社會的基本道德約束和行為規范, 以滿足自己甚至是獲得某種快感。借助這個角度, 我們可以在小說人物中看到人原始欲望的狀態。文本中用“好奇”、“吸引”、“失控”、“野蠻瘋狂”等詞語強調人性的原始欲望逐漸顯露的具體心理活動過程, 邏輯上也是由淺及深。這次偷窺行為, 辛小豐的描述簡單而直接:“之后我從后門進去的時候, 那個女孩濕著長發, 赤裸著剛走出浴室?？赡苁堑厣蠞? 她滑了一下, 抓著墻, 那個姿勢, 讓我徹底失控了?！?顯然, 這段心理描寫與最后的強奸殺人動機形成因果聯系, 也是一個罪犯犯罪前和過程中的原始心理表現。
另一個“偷窺點”, 是三個男人在天界山生活時的房東卓生發。這個偷窺點被安放在一個普通人身上, 說他普通, 他不過是一個得到一比意外的遺產后獨自生活的小房東, 說他不那么普通, 倒是因為他的偷窺、竊聽等陰暗的行為直接舉報了一起塵封許久的驚天大案。卓生發自私、貪生怕死、懦弱、膽小、毫無責任感, 最后帶著自己的愛狗藏隱于市。那段經歷給他心理留下了不可抹去的陰影, 他更喜歡隱藏自己, 不愿意與他所謂的“陌生人”交流, 以致他產生了一種“越是不喜歡別人刨問自己, 就越認為別人值得刨問”的復雜心理。3卓生發三番五次的進入租客房中偷看他們的物件, 購買竊聽裝置偷聽他們交談的內容, 用望遠鏡偷看他們生活中的狀態……顯然, 無法控制的原始的偷窺欲望覆蓋了卓生發的理性, 他會因聽不到樓下打斗的內容而感到惋惜和遺憾, 也會不斷琢磨、梳理竊聽到的關鍵內容, 這樣, 這些內容進一步的激發他變態的偷窺欲望, 形成一種循環往復的狀態。如此看來, 偷窺的欲望又成為一件事情的初始點, 是一種有意識的偷窺心理活動及其衍生的偷窺行為。須一瓜正是將人的原始欲望放寬放大, 通過不同人物間的層次遞進, 從兩個設置點的不同的觀察角度, 突出無意識與有意識的偷窺心理的具體表征, 逐漸表現出人性中的好奇、殘忍等原始狀態, 直指人性深處的隱秘的、惡的一部分。但在指向人的這種原始欲望的同時, 須一瓜也在尋找這種原始欲望的具體衡量辦法, 但在這一塊, 似乎是一個小小的怪圈。辛、陳、楊三人與房東卓生發之間也有著微妙的關系, 卓生發的偷窺揭穿了三人的惡行, 辛小豐也利用自己職業的便捷之處, 調查出卓生發曾經的惡行, 看到了卓生發隱藏著的、不為人知的一面。不得不說, 人的好奇心在掌握著人的欲望的把舵, 無論是向善或是向惡。因好奇心的趨勢, 人會做出自認為善的惡事, 反之, 也會有自認為偽善但實則被人所肯定的善舉。
關于人性, 須一瓜有其自己對它的理解:人性如水, 沒有大壩就一路向下, 它也像水一樣審時度勢, 隨時變化, 深潭、瀑布、浪花、漩渦、成冰、成氣、雨來霧去。也因此, 相對于廣袤的人性原野, 法律和道德只是簡單粗糙的小尺子。就像須一瓜所言, 人性好比一個游離在坐標系中的點, 它沒有固定的運動軌跡, 只是單純的按照它本身的意愿游動, 但因為有了社會這個大環境, 人性具有了社會屬性, 象征人性的這個點才會跟隨一定的規律而運動, 表現出不同的特性與特征。善與惡的兩股勢力同樣在人性廣袤的原野上對峙, 須一瓜著重表現她對善與惡的理解與探索, 人性中的善惡之爭同樣具有強大的力量。
因原始欲望的驅使, 辛、楊、陳犯下了大罪, 卻陰差陽錯的擺脫了公安的追捕, 隱匿在社會底層生活。三個人在各自的藏匿中做著不同的好事, 這些好事成為他們生活中不可挪去的精神寄托, 只是因為一瞬間的欲望的驅使, 他們在未來的道路上就完全換了方向, 成為了如今社會生活中缺少的那股奉獻力量的實踐者.我們又不得不肯定, 他們此時是向善的, 是在用腳踏實地的高尚行為挽救原始欲望導致的罪惡的行徑。如果說他們三人無意中走向惡的深淵, 那么他們向善的懺悔同前相比, 無疑是具有強大的變換力量。一方面, 他們本能的逃離警察的追捕, 試圖將遺留的線索最大程度的保密, 無論是辛小豐用煙頭燙去指紋的習慣, 還是楊自道極力去掩飾自己胸前的紋身;另一方面, 他們在心靈深處感受到不可饒恕的罪惡, 會經意或不經意間表現出對自己人性中兇惡一面的畏懼之情。在這種矛盾糾纏的心理驅動下, 一股關于善惡之爭思辨力量逐漸顯露出來, 很大程度上的影響著他們的行為方式, 影響著善與惡的走向和善惡之爭的最終結果。
須一瓜是強調這種人性的思維力量的, 她說:“她理解現實人生里的錯與惡, 理解罪人的不安、懊喪和內疚”“他們沉痛內疚的切片”, 進一步將這種矛盾心理放寬放大, 人會在深處絕境之時依照本能的指引選擇出一條路, 也會在理性之時選擇一條不違初心之路。而在善與惡的對峙中, 三個男人并沒有一直走向惡的深淵, 而是用這股力量戰勝自己罪惡的一面, 竭力的貢獻著自己的力量, 在僅有的生命時間里彌補心中的惡。人的原始欲望的不可控性需要諸如當今社會的道德或法律將其正確引導, 但這并不是人性走向陰暗一面的唯一原因。通過《太陽黑子》我們能看到, 有一些惡為道德和法律所不究, 有一些善卻很難站在惡身之上。同時, 人性中的那股強大的思辨力量的指引, 和最終指向的寬宥和愛, 能讓我們從陰暗一面發現許多閃光點, 這些閃光點, 恰是人性深處那些容易被忽略的人性光輝。
注釋
11.裴毅然.二十世紀中國文學人性史論[M].上海:上海書店出版社, 2000:17.
22 .須一瓜.烈日灼心[M].重慶:重慶出版社, 2015:314.
太陽黑子范文第2篇
太陽能是維持大氣過程最根本的能源,太陽能量僅僅千分之一,就足以引起深遠的大氣變化。由于太陽能對大氣的作用是通過氣候系統進行的,因此太陽能和氣候變化之間是一個非線性的關系,這給研究帶來了困難,由此還引起許多爭論[1]。研究表明,太陽輻射的變化能引起全球溫度的變化,甚至與冰期的產生有較好的相關性[2]。黃河流經我國北方干旱、半干旱地區,是西北、華北地區的重要水源。近年來,黃河流域及沿岸區生態、環境的改變,工、農業生產和人民生活對黃河水資源的需求不斷增加,導致黃河水資源供求關系全面緊張。
本文采用黃河上游唐乃亥水文站作為分析站點。該水文站地處高原,人類活動對徑流量的影響十分微弱,下游緊鄰龍羊峽水庫,自該水庫起,黃河徑流過程受到人類活動的強烈影響。自20世紀80年代以來,黃河龍羊峽水庫入庫水量呈持續下降趨勢,不僅嚴重制約了上游大型水庫正常生產和經濟效益的發揮,而且對全流域水資源分配,尤其是下游河道斷流產生影響,同時也影響著黃河中下游沿河地區的工、農業生產和生活用水。上游區域的徑流量減少引起了廣泛的重視,氣候變化對環境和河流徑流量產生了強烈的影響[3]。本文基于Meyer小波分析及相關性分析方法,通過對太陽黑子活動周期和黃河上游區域1920—2000年的年徑流量實測資料進行分析,研究太陽活動對黃河年徑流量的影響,為黃河流域的水資源開發利用提供科學依據。
2 Meyer小波分析
小波分析是一種時間和頻率的局部變換,能有效地從函數或序列中提取信息,并通過伸縮和平移等運算功能對其進行多尺度細化分析(Multiscale Analysis)[4,5]。小波變換基于仿射群的不變性,即平移和伸縮的不變性,從而允許把信號分解為時間和頻率(空間和尺度)的貢獻,因此小波分析可以在多時間尺度下研究系統。經過多年的發展,小波分析成為比較成熟的數學分析工具,在地震科學、大氣、水文和非線性等領域的應用取得了豐碩的成果[6]。
若函數ψ(t)滿足下列條件的任意函數:
式中:ψ(w)是ψ(t)的頻譜,有如下公式:
上式為連續小波,ψ(t)為基本小波或母小波(Mother Wavelet),它是雙窗函數,一個是時間窗,一個是頻譜。ψa,b(t)的振蕩隨著1/|a|增大而增大。因此,a為頻率參數,即伸縮因子;b是時間參數,即平移因子,表示波動在時間上的平移,R為實數。
令L2 (R)表示定義在實軸上、可測的平方可積函數空間,若函數f(t)∈L2(R)滿足如下公式:
那么,這們的函數可用來表示能量有限的連續時間信號和模擬信號。對于信號f(t)∈L2 (R),連續小波變換定義為如下公式:
本研究采用Meyer小波函數,并應用Math Works公司的數學軟件Matlab 7.01提供的Meyer小波函數,其形式如下:
其中,v(a)為輔助函數,根據不同情況采用不同的形勢,公式如下:
利用該小波函數,計算得到徑流量時間序列在不同時間尺度下的小波系數。
3 太陽黑子活動與黃河上游地區年徑流量分析
3.1 太陽黑子活動及年徑流量關系
采用1920—2000年太陽黑子活動及同期的天然徑流量序列,應用Meyer小波,分別做分辨率為25的小波變換進行周期分析。太陽黑子活動及同期的天然徑流量序列圖如圖1所示。
從圖1可以看出,在81a期間,黃河上游年徑流量呈現豐、枯水交替變化,但枯水期的持續時間要長一些。徑流量大體上經歷了5個枯水段和4個豐水段,每個豐、枯水段持續的時間長短不一?？菟纬掷m時間為4～15 a,平均為9.4 a;豐水段持續時間為7～14 a,平均為9.25 a?？傮w上,黃河上游出現枯水的時間多于豐水,其中枯水年為46 a,豐水年為37 a,但每個豐、枯水周期平均持續時間基本相同。太陽黑子活動相對于徑流的變化則要平穩一些,從圖1中大致可以看出太陽黑子活動具有11 a左右的較穩定周期,而且徑流量的峰值(較大值)出現在太陽黑子活動不同變化階段:太陽黑子活動峰值,如1957、1979、1981、1989等年份;太陽黑子的下降階段,如1940、1951、1961、1983、1993等年份;太陽黑子活動的上升階段,如1926、1935、1946、1955、1967、1999等年份;太陽黑子活動的谷值,如1923、1933、1964、1976等年份。顯然,單從時間序列來看,二者的關系并不是很明顯。原因是由于影響徑流量的因素比較復雜,太陽黑子活動只是其中一個。
3.2 太陽黑子活動和年徑流量序列周期分析
圖2、圖3分別為唐乃亥水文站1920—2000年徑流量及同期太陽黑子活動序列的小波變化系數圖,橫軸對應時間位移,縱軸對應時間尺度。
從圖2可以看出,a5反映唐乃亥水文站的年徑流量處于上升趨勢,而且該序列可能存在著100a左右的周期;d5反映序列存在40 a左右的周期;d4反映序列存在著22 a、20 a左右的周期;d3反映序列存在著8 a、9 a左右和12～13 a的周期;d2反映序列存在著4a、5a、6a左右的周期;d1反映序列存在2a、3a左右的周期。從圖3可以看出,太陽黑子數在1920—2000年期間,a5反映序列存在80a左右的長周期;d5反應序列存在36 a左右和49～50 a的周期;d4反映序列存在27 a、22 a左右的周期;d3反映序列存在9 a、10 a、11 a和12a左右的周期;d2反映序列存在5a、6a和7a左右的周期;d1反映序列存在4a左右和2～3a的周期。
小波變換系數圖只能得到不同時間尺度下的序列周期,此外,我們可以借助小波方差圖得出序列具體的準周期。由圖4年徑流量小波方差圖可以看出,對于徑流量時間序列,2～3a的周期最為強烈,其次為6a、9a左右的周期,再次為可能存在的100a、40a、22a左右的周期。由圖5太陽黑子活動小波方差圖可以得到,太陽黑子活動的11a周期最為強烈,其次為80a左右的周期,再次為50 a、22 a左右和2～6 a的周期。還可以看出,可能有超過100 a的周期。
3.3 太陽黑子活動和年徑流量遙相關分析
經過小波變換后,得到序列相應可能存在的周期。為了進一步揭示太陽黑子活動與黃河上游地區年徑流量之間的關系,本文對不同時間尺度下的太陽黑子活動與年徑流量的周期變化曲線進行相關性分析,力圖找出太陽黑子活動對徑流量影響的某種相關關系,并通過檢驗這種相關關系去揭示太陽黑子活動和黃河上游徑流量之間內在的遙相關關系。
運用相關分析的理論和方法對太陽黑子活動和年徑流量相同時間尺度的小波變換系數進行互相關分析,具體分析結果見表1。
從表1可以看出,在分辨率為25時,即當兩序列的周期在100 a左右時,具有非常強的正相關性,即當太陽黑子數較大時,黃河上游年徑流量總體偏大;反之,偏小。在分辨率為24時,序列在t,t+1時刻,表現為獨立,在(t+2)～(t+5)時刻,兩者表現為正相關,且其相關系數隨步長的增加而增大。結合圖2、圖3可發現,徑流序列落后太陽黑子活動20 a左右,如果將徑流序列推進20 a,會發現二者存在良好的正相關關系。在分辨率為23時,t時刻兩序列存在著正相關關系,(t+1)～(t+2)時刻為獨立,(t+3)～(t+5)時刻為負相關。在其他幾個不同分辨率下,二者的相關性比較微弱,這可能是由于影響徑流量因素的復雜性造成的。
4 結語
文章采用小波分析工具,將1920—2000年黃河上游地區唐乃亥水文站的年徑流量及同期的太陽黑子活動序列,分解成不同分辨率的時間序列。通過對不同分辨率序列的分析及2個序列的互相關性分析,得出了年徑流量存在2～3a和6a、9a、100 a、40 a和22 a左右的周期;太陽黑子活動序列存在11 a、80a、50a、22a左右和2～6a的周期。通過二者的互相關分析,揭示了在大尺度下,黃河上游地區徑流與太陽黑子活動相關性較好,徑流受太陽黑子活動影響比較明顯,但在小尺度下,二者的關系并不明顯?？梢?太陽黑子活動是影響黃河上游地區徑流的重要因素之一,但由于太陽黑子活動的影響十分復雜,只由一個或若干個因子是很難進行精確的分析。
摘要：文章應用黃河上游唐乃亥水文站1920-2000年長系列年徑流量資料及同期太陽黑子活動序列,用小波分析方法研究了年徑流量和太陽黑子活動序列各自存在的主要周期。在此基礎上,運用相關性理論對二者經小波變換后具有相同分辨率的時間序列進行相關性計算分析。結果表明:黃河上游地區徑流量總體呈上升趨勢,且主要存在23 a和6 a、9 a、100 a、40 a、22 a左右的周期。而太陽黑子活動序列變化較年徑流量序列平穩,主要存在11 a、80 a、50 a、22 a左右和26 a的周期。同時,通過相關性分析,揭示了在大尺度下,黃河上游地區徑流量與太陽黑子活動相關系數較高,徑流受太陽黑子活動的影響比較明顯,但在小尺度下,二者的關系并不明顯。
關鍵詞：黃河上游,年徑流量,太陽黑子,小波分析
參考文獻
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太陽黑子范文第3篇
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國內電力科技信息
廣西電力建設科技 信息 2008 年第 1 期( 總 122 期) 年底, 我省風電裝機容量已達到 50 萬 kW。在酒泉市, 年風力發電量已達 8 億 kW h, 風電裝 機容量占全國的五分之一, 成為全國五大風力發電場之一。
轉載自 中國電力 網! ? 2008- 02- 19 2010 年蘇滬沿海將建成百萬千瓦級風電基地
國家發改委網站公布了我國 可再生能源發展# 十一五? 規劃!。 規劃!指出, # 十一五?期 間, 我國將在經濟較發達的江蘇、 上海、 福建、 山東和廣東等沿海地區加快開發利用風能資源, 尤其在蘇滬沿海連片建設大型風電場, 形成百萬千瓦級風電基地。而根據我國可再生能源發 展# 十一五?規劃, 2010 年蘇滬沿海地區風電裝機容量達到 100 萬 kW 以上。 根據 規劃!, 推動百萬千瓦風電基地建設、 持風電設備國產化和進行近海風電試驗, 是# 十 一五?期間我國發展風電的重點。其中, 將在蘇滬沿海、 河北張家口壩上、 甘肅安西和昌馬、 內 蒙古輝騰錫勒和吉林白城等風能資源條件好、 電網接入設施完備、 電力負荷需求大的地區興建 百萬千瓦級風電基地。在風能資源和電力市場優良的地區建成數十個 10 萬 kW 級的大型風 電場。 規劃!強調, 在進行大型風電場、 特別是百萬千瓦風電基地建設時, 要支持風電設備國產 化。具體做法是, 重點扶持幾個技術創新能力強的國內風電設備整機制造企業, 全面提高國產 風電設備零部件的技術水平和制造能力。同時建立國家級試驗風電場, 支持風電設備檢測和 認證能力建設。 根據最新風能資源評價成果, 全國陸地上的技術可開發風能資源約 3 億 kW。2003 年以 來, 國家組織開展了全國風能資源評價和風電場選址工作, 同時實施了風電特許權項目。政府 承諾落實電網接入系統和全額接受風電發電量, 以上網電價和風電設備的本地化率為條件, 通 過招標選擇投資者。# 十五?時期實施了三期招標工作, 確定了總裝機容量 160 萬 kW 的風電 項目。 為了加快風電的規?；l展, 國家采取了特許權招標方式推進大型風電項目建設, 并促進 風電設備本地化生產和風電技術的自主創新。截至 2005 年底, 全國已建成并網風電場 60 多 個, 總裝機容量達到 126 萬 kW, 為風電的大規模發展奠定了基礎。
轉載自 中國電力 網! ? 2008- 03- 19 海南太陽能發電潛能抵 51 個三峽電站
25 日上午, 海南省政協委員孫業生在政協海南省五屆一次會議大會發言時呼吁: 大規模 5 廣西電力建設科技信息 2008 年第 1 期( 總 122 期) 國內電力科技信息
推廣開發太陽能光伏產業, 把海南建設成為一個獨具光伏產業特色的島嶼和人居環境。 打造海南光伏島 孫業生在題為 借太陽之能舉全省之力打造海南# 光伏島?!的發言中說, 據預測, 全世界石 油儲量只夠開采 30~ 40 年, 天然氣約 60 年。能源安全日益上升到國家安全的高度。各國紛 紛開發清潔環保的新能源以解決能源危機。 而海南省無論是太陽能、 風能、 潮汐能等清潔能源的儲量都相當豐富, 尤其是太陽能, 是海 南省最適宜大規模開采的清潔能源。據建設部有關資料顯示, 我省年均日照天數 225 天, 一年 光照時長可達 2400h 以上, 太陽年總輻照量 4500~ 5800M J/ m 2 。如果一年到達海南地表的太 陽能都被利用來發電的話, 則一年可發電 43750 億 kW h, 比 51 個三峽水電站一年的發電總 量還要高。 推廣使用清潔能源 孫業生委員在發言中也指出, # 我省發展太陽能經濟的基礎較好, 在全省推廣使用清潔能 源, 可行性很高。 ? 據調查, 目前, 海南省生產、 組裝太陽能熱水器的廠家有 20 多家, 省內大部分高檔酒店、 賓 館, 以及醫院等熱水需求量大的單位, 普遍安裝了太陽能熱水器。一些企業積極利用太陽能技 術解決能源需求, 比如中國城擬用屋頂安裝太陽能光伏發電系統, 將其改造成為低能耗示范建 筑。太陽能路燈也走上了市政道路和一些公共場所、 三亞市政交通站改造安裝建設了太陽能 候車亭 % %我省# 十一五?發展規劃, 提出大力發展新能源技術; 省# 十一五?科技發展規劃, 也 將開發利用太陽能資源列入重點發展專項。 孫業生委員說, 海南豐富的太陽能資源吸引了不少有遠見的企業。比如排名全球第
三、 中 國第一的無錫尚德太陽能公司, 目前正積極與海南拓成太陽能有限公司開展合作, 計劃在我省 建設光伏電站。目前, 省發改廳已同意兩家公司聯合在三亞建設 15MW、 洋浦 10MW、 ?？?10MW 光伏并網電站。 建議發展光伏產業 孫業生提出了發展太陽能光伏發電產業的建議: 全面進行全省太陽能資源的普查評估。 盡快制定海南光伏產業發展的總體規劃, 爭取把太陽能作為海南省未來的支柱能源; 加大對太 陽能利用知識的普及, 加強公眾環境教育, 在全社會形成利用新能源、 保護環境的良好氛圍; 制 定優惠的產業政策, 扶持太陽能產業發展。研究制定海南省太陽能產業發展規劃、 措施, 將光 伏發電等大型的利用太陽能的建設項目納入省級財政預算和計劃, 科學制定合理資金比例和 增長速度以保障太陽能產業的可持續發展; 選擇起點高、 技術能力強的太陽能企業, 扶持其發 展成為太陽能光伏發電的龍頭產業。在今年內, 積極協助海南省企業爭取將其三地 35M W 光 伏并網電站建設列入國家 300M W 的光伏發電總體規劃, 以獲得國家資金支持; 有選擇性地建 設太陽能示范小區、 示范街道、 太陽能示范建筑, 大力推廣使用太陽能路燈、 太陽能熱水器、 太 陽能空調等; 建立太陽能利用技術研發中心。
太陽黑子范文第4篇
1. 驅動、結構原理
本項目的太陽能機器人采用太陽能電池作為電源, 依靠帶偏心擺錘的振動電機發出的振動波進行移動。機器人的動力來自于振動電機, 這和0號機器人的驅動原理是一樣的, 具體可以參見《電子制作》雜志2011年04期《“暴走”的臭蟲——振動機器人》。振動電機在普通電機上接了偏心擺錘, 把電機和擺錘融為一體, 相當于左邊電機豎著放, 結構更緊湊。機器人的結構最開始在設計的時候是采用“三點支撐”的方式, 即:一對前腳, 然后尾部著地, 如圖1所示。
但我在實際測試的時候, 發現尾部著地點較遠, 導致重心比較靠中心, 從而整體平衡較穩定, 在振動的時候挪動的幅度不夠, 所以又設計了一版, 增加兩只后腿。這樣就可以采用三種支撐方式:1) “四點支撐”:四腳匍匐, 較穩定, 移動幅度小;2) “三點支撐”:后腳站立, 較穩定, 移動幅度較大;3) “一點支撐”:尾部獨立著地, 很不穩定, 移動幅度最大。
在重量一定的情況下, 越是不穩定的結構, 在振動的影響下移動的幅度越大。不過由于振動采用的器件是帶擺錘的電機, 在振動的過程中會有一個旋轉的趨勢, 如果采用不穩定的支撐結構時, 容易發生原地轉動。要改變這個情況, 則可以:調整振動電機的安裝方位。如果把振動電機從現在平行身體 (一字型) 的方向改為垂直身體 (十字型) 的方向安裝, 則旋轉的趨勢就會變成向前或者向后的動力, 振動時機器人就會由“打轉”變為“向前”, 或“向后”移動。
如果要改變前進或者是后退, 則只要改變電機的電源正負極, 即改變電機是順時針還是逆時針旋轉;如果振動電機的擺錘位置不是正好位于機器人身體的中心軸, 則還會有略微的轉動, 但這樣動起來的效果更好, 還帶一點轉彎。
另外, 如果改用扁平振動器, 則不可避免的一定會出現以上所說的打轉的狀況, 因為扁平振動器其實相當于上面那種振動電機以轉軸垂直地面的豎著放的情況, 而扁平振動器由于形狀所限又不能隨意調整安裝方位 (只能扁平的水平貼在物件的表面) , 無法像上面所說情況那樣通過改變方位去化解轉動的趨勢。當然, 如果專門追求轉動的效果那又是另外的一種思路。
2. 電路原理
本文介紹的太陽能機器人的電路圖見圖2。電路除了特殊的太陽能電池、振動電機之外, 還有幾個包括電阻、電容、二極管、三極管等在內的電子元件 (見圖3) 。熟悉電路的朋友, 一定覺得這個電路圖很簡單。當然, 對于剛開始接觸電子制作的朋友, 可以對電路原理暫不深究, 只要照著電路圖組裝就行。在文章的最后我會為初學者簡單介紹下有關電路的基本知識。
這個機器人的電路實際上是一個比較巧妙的電路——脈動充放電控制電路, 其可以把功率較低且有可能斷斷續續的太陽能電能收集起來集中存儲, 當存儲的電能達到一定量的時候, 通過瞬間短暫的放電以獲取足夠的電流去驅動電機。雖然瞬間放電的電流足夠大得能夠驅動電機, 但是持續時間很短, 在積蓄的電能很快耗盡后, 電機則停止電路重新開始收集太陽能進入下一次循環。即是這樣一個過程:
太陽能充電——>積累電能——>瞬間放電——>驅動電機——>耗盡電能——>太陽能充電……機器人運動的頻率是有一個間斷性的, 即周期性一陣陣地挪動, 陽光亮度越大, 每個周期中間的間隔時間就越小, 相當于挪動得更快。
該電路原型建議采用的是閃光LED二極管, 即點亮后會自動以一定頻率自動閃光的發光二極管 (其之所以會閃光, 其實是嵌入了一塊用于控制閃光的芯片) 。之所以使用這種類型的二極管, 實際上就是因為只要LED二極管瞬間導通一次就可以令整個電路觸發正常運行 (之后發光二極管不需要繼續導通) , 而且因為只是瞬間發光, 所以LED二極管消耗的電能比較小, 讓剩余的所有電能都能夠用在電路的電機運行上。
這里不使用這種閃光LED二極管, 而是采用普通發光的LED二極管, 主要是因為:1) 雖然說閃光LED比一般LED省電, 但是一般閃光LED的導通電壓比較, 通常都高于3V, 如果要采用這種閃光LED二極管, 則我們整體電路的太陽能電池板就不能使用3V的, 而是需要更換為3V以上甚至4V的, 再加上本身閃光LED二極管也比普通LED二極管價格高, 這樣的話無形中增加了成本。2) 雖然理論上使用普通LED二極管的效率不如使用閃光LED二極管, 但是經過我們實踐, 以我們目前項目的電路元件的參數, 我們的機器人還是可以運行得比較順暢的, 一來是我們所采用的電機都是低能耗的, 能夠在比較低的電流下正常運行;二來我們采用的太陽能電池板的電流也比較高, 能夠提供較大的電流。所以即便是我們采用普通LED二極管多消耗了一些電能, 但是還是不影響機器人的整體運行的。
二、準備工作
本項目需要的器材主要包括:PVC線槽、振動電機、太陽能電池、電阻、電解電容、二極管、三極管、撥動開關、螺絲/螺帽等。
表1中列出本項目主要器材, 其中的采購預算, 由于有些器材采購時一般是批量的, 而本項目中實際使用用不了那么多 (剩下的可以留在以后的其他項目上) , 所以另外加了一項成本折算。
三、制作過程
1. 電路焊接
控制電路是本機器人的核心, 我們選用一塊萬用實驗電路板 (也稱洞洞板) 作為焊接電路的載體。使用電路板焊接電路, 尤其是萬用板/實驗板, 可能大家會說, 這個板上的孔全是一樣的, 該如何排列元件呢?
這里有一個技巧——通常情況下, 在電路板上排列元件, 一般最好是按照各元件在電路圖中所在的位置對應到電路板上布局, 什么意思呢?即, 比如元件A在電路圖中位于最左邊, 則實際在電路板上也排在最左邊;如果元件B在電路圖中正好位于元件A的右邊, 則在電路板上也把元件B布局在元件A的右邊。這樣一來容易對照電路圖進行焊接, 不容易出錯;二來多數電路圖排列是正好符合其電流或者信號的流向, 按照電路圖的布局排列實際的元件不容易產生干擾或者 (信號) 異常。
我們先來焊接三極管。根據圖4中“電路板正面布局圖”在電路板上插入兩個三極管 (引腳不要留得過短, 不要讓元件太過貼著電路板) 。我們把三極管按照正確的引腳插好, 然后就按照“電路板底面布局圖”焊接三極管。焊點之間的連接線, 一般我們可以直接用元件的引腳折起來再焊上 (見圖5) 。為了焊接時使焊錫更容易粘住引腳和電路板的銅箔, 一般需要給焊接的部位 (引腳和銅箔) 涂上一點助焊劑后再用烙鐵焊接。
常用的助焊劑主要有松香 (用松樹樹脂提取的物質) , 也有專門焊錫膏。值得注意的是, 比起松香, 焊錫膏的助焊效果更好, 但是焊錫膏一般都有一定的腐蝕性, 對電路板的線路有傷害 (時間長會腐蝕電路) , 所以用量不宜過多, 而且建議焊接好后最好用布或紙擦拭干凈。
把元件的引腳按照要連接位置折好并用剪刀剪掉多余的長度, 然后用牙簽棒蘸一點焊錫膏涂在要上焊錫的引腳和電路板銅箔上。用烙鐵粘上焊錫對著要引腳和銅箔的結合部位進行焊接 (見圖6) 。
接下來我們要焊接LED二極管。根據“電路板正面布局圖”在電路板上插入LED二極管 (引腳不要留得過短, 不要讓元件太過貼著電路板) 。我們把二極管按照正確的引腳插好, 然后就按照“電路板底面布局圖”焊接二極管 (見圖7、圖8) 。
然后我們焊接電阻。根據“電路板正面布局圖”在電路板上插入電阻 (引腳不要留得過短, 不要讓元件太過貼著電路板) 。如果找不到2.2k的電阻, 用2.4k代替問題不大 (見圖9) 。
最后我們焊接電解電容。根據“電路板正面布局圖”在電路板上插入電解電容 (引腳不要留得過短, 不要讓元件太過貼著電路板) 。電解電容的引腳是區分正負引腳。我們把電解電容按照正確的引腳插好, 然后就按照“電路板底面布局圖”焊接電解電容 (見圖10) 。最后, 就完成了所有電子元件的電路板焊接。
2. 結構制作
下面我們開始機器人機械結構的制作, 按照機器人的不同部位進行組裝。主干:用剪刀裁一段PVC方條 (6.5cm×1.5cm) 。然后再剪成如下形狀, 其中一端用小電鉆 (或錐子) 打兩個小孔 (直徑1mm左右, 上螺絲用) 。背板:剪一塊PVC方塊 (2.5cm×2cm) 。方塊中間用小電鉆 (或錐子) 打兩個小孔 (直徑1mm左右, 上螺絲用) 。前腳:剪一段PVC窄方條 (6.5cm×0.5cm) , 在兩邊離前端大概1cm處開始剪成斜邊, 并在2.5cm和4cm處留好折痕。把窄方條用尖嘴鉗折成如下樣式。腹板:用PVC剪一個方條并折成如下形狀, 作為腹板, 并對照主干前段的兩個小孔在腹板彎折處也打兩個小孔。嘗試把電路板固定在上面, 看看位置和尺寸是否合適。注意:腹板靠近電解電容這一端, 與電路板對齊, 允許電解電容上下調整位置。
把主干、前腳、背板、腹板都對準位置, 打好固定的小孔, 其中, 主干前端、腹板彎折處、前腳, 三處的一對小孔都是對應在一起的;主干中部、背板, 兩處的一對小孔都是對應在一起的。背板的兩個小孔上1.2mm×5mm的螺絲, 并且加上墊片 (見圖11) 。
接著把電路板安裝起來 (見圖12) 。用2mm×10mm的螺絲穿過腹板底部的小孔, 并通過電路板上的孔穿出。即, 把原電路板上如下圖位置的小孔用錐子擴大到2mm。把電子元件都稍微往邊上靠一下扭一下, 盡可能貼向電路板 (上面曾經要求電子元件的引腳不要太短, 就是為了方便這里) , 使電子元件的所占的空間高度不至于太大。把主干前端和腹板彎折處的小孔對齊并上好1.2mm×5mm螺絲, 把從腹板底部穿出的螺絲頂住主干, 把螺絲對著主干的位置用筆做好標記。在主干上作了標記的位置用小電鉆 (或錐子) 打好孔。
找一個簽字筆的筆芯 (塑料管) 。用刻刀或者裁紙刀截取大概0.5mm長度的一小段。把2mm×10mm的螺絲從主干穿下, 然后墊上的筆芯塑料管, 再穿過電路板 (見圖13) 。這里的筆芯塑料管, 也可以用幾片塑料小墊片代替 (注意:不要用金屬墊片, 以免把電子元件的引腳給短路了) 。
下面是安裝振動電機。要把振動電機安裝在腹板上。先把振動電機的引腳焊上電線。用透明膠布把振動電機如下圖所示固定在腹板下面。在前面基本原理章節關于機械機構的內容也提到振動電機不同的布局會有不同的效果, 大家也可以自行選擇調整 (見圖14、圖15) 。
接著安裝太陽能電池板。前面章節對電路測試時已經用電線把兩片太陽能電池接好了。把主干、前腳、背板各連接的螺絲 (1.2mm×5mm) 都上好。在背板上兩顆螺絲左右兩邊都貼上雙面膠布 (見圖16、圖17) 。
把太陽能電池板直接通過雙面膠布貼在背板上。注意太陽能電池板正好是背面沒有焊點的兩個區域直接貼雙面膠布。為了便于給雙面膠布的接合面加壓, 可以先把背板從主干上拆下, 稍微用力把太陽能電池板壓在背板上。再把背板通過螺絲固定到主干上 (見圖18) 。
太陽能動力機器人由于是用太陽能作為能源的, 可以不用加電源開關 (有太陽就會動, 沒有太陽就不會動) , 當然要加開關也是可以的。這里我們將采用502膠水粘貼電源開關, 為保證粘貼牢固, 應該把粘貼的接合面打磨粗糙一點, 即我們用銼刀把撥動開關以及主干尾部的表面稍微進行了打磨。在接合面涂上502膠水后, 迅速把開關和主干貼在一起, 然后稍微用力加壓。接著進行整機的組裝。
注意:502膠水不要涂得太多, 一點就行, 因為502膠水的滲透性非常好, 放太多膠水會滲進開關里面把開關粘住。
裁一段PVC做成長腿, 長度大約為3.5mm, 兩端是尖的, 折成如下的形狀。腹部2mm×10mm的螺絲上, 把后腿也一并固定起來。自此, “蚊子”的樣貌就清晰起來了 (見圖19～圖21) 。
3.制作心得
這個小制作是一個以簡單電子元件電路為控制基礎的智能機器人。對于剛入門的朋友, 可以通過這個項目:
(1) 了解基本的電子制作知識;
(2) 嘗試性的去了解和分析電子電路的原理;
(3) 實際動手去焊接自己的電子電路, 掌握一定的電路焊接技巧。
不過由于電子領域是一項比較高深的學問, 本項目也只是從一個特殊的角度切入進行簡單的介紹, 只能起到一個拋磚引玉的作用。當然, 大家也不用擔心, DIY機器人也不是說一定需要非常深厚的電子功底, 但是也不能說可以完全沒有電子基礎, 所以如果能夠動手實踐一下, 相信會對今后繼續深入學習其他的機器人DIY技能有較大的幫助。
相關資料請登錄我的博客:http://blog.163.com/pvc_robot/
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4. 補充小知識
在這里補充一點小知識。除了了解電路圖中每種符號對應的代表什么電子元件之外, 我們也要懂得基本電路連接的表達方式。交叉線的表示方式:a) 圖22左邊的一組交叉線, 中間有一個圓點, 代表橫、豎兩條線路是互相連接的;b) 圖22右邊的兩組交叉線, 一組中間是沒有圓點, 另一組有一個圓弧, 兩組都是代表一樣的意思——即橫、豎條線路是互相不連接的。
電阻
電阻是電路中最常用的元件之一, 它的符號見圖23。
如果把電流比喻成水流的話, 電阻可以看成一個“把大水管的水流轉到小水管中流動的裝置 (水流減小器) ”, 比較大的水流經過該設備后變成了比較小的水流 (見圖24) 。電阻的基本參數稱為“阻值”, 可以理解為能夠把大水流變成多細的水流的程度, 即:阻值越大, 能夠轉換的水流就越細。電阻“阻值”的數值單位:a) 基本單位為:歐姆 (符號:Ω) ;b) 大一點的單位為:千歐姆 (符號:kΩ, 簡稱k) ;c) 更大一點的單位為:兆歐姆 (符號:MΩ, 簡稱M) 。
其換算關系為:1MΩ=1 000kΩ=1 000 000Ω (本文中采用的電阻的阻值為:2.2k)
電容
電容的作用可以理解為存儲電流 (實為電荷) 。電容的符號見圖25, 它有兩個引腳, 一般分為兩種, 一種是不分極性的普通電容;另一種是兩個引腳區分正負極性的稱為電解電容 (簡稱:電解) , 其正極性的引腳一定要接在電源的正極, 負極性的引腳一定要接在電源的負極上。下面電子符號中, 左邊一個的為普通的電容, 右邊的兩個都是電解電容 (兩種不同的表示方式, 帶加號或者空心的一邊為正極) 。
如果把電流比喻成水流的話, 電容可以看成一個“蓄水裝置”, 而電解電容則是一個“限定了水流方向的蓄水池”, 蓄水池中有一個特殊的倒梯形容器, 往蓄水池中注水, 當水達到一定程度后, 由于重力平衡的問題, 倒梯形容器會一次性把水全部倒出, 水則從另一個出口溢出來 (見圖26) 。
電容的基本參數稱為“容值”, 可以理解為能夠存儲多少的水, 即:容值越大, 能夠存儲越多的水 (或者說需要注入越多的水才能注滿, 水才能從另外的出口流出) 。電容“容值”的數值單位:a.基本單位為:法拉 (符號:F, 較少用) ;b.小一點的單位為:毫法 (符號:m F, 較少用) ;c.再小一點的單位為:微法 (符號:μF, 常用) ;d.更小一點的單位為:納法 (符號:nF) ;e.最小的單位為:皮法 (符號:pF, 常用) 。
本文中采用的電解電容的容值為:4700μF。
二極管
二極管有兩個引腳 (因此得名) , 基本作用可以理解為僅允許某一個方向的電流通過。而在本項目中采用的LED發光二極管, 除此功能之外還可以發光。二極管的兩個引腳是區分正負極性的, 只有正極性的電流才能從二極管的正極引腳單向通過, 或者說只有負極性的電流才能從二極管的負極引腳單向通過。二極管的電子符號, 喇叭口的一端為為正極。圖27中左邊一個的為普通的二極管, 右邊的兩個都是發光二極管 (兩種不同的表示方法, 都帶表示發光效果的箭頭) 。
如果把電流比喻成水流的話, 二極管可以看成一個“限定了水流方向的可以根據水壓自動控制的閥門”, 當水流的壓力達到一定程度后, 水流會頂開閥門允許水流通過, 但是同時水流不會往入水口倒灌 (入水口位置高于出水口, 實現單向流動;用專業的比喻就是一種稱為“逆止閥”能夠控制水不會倒流的閥門, 見圖28) 。
本文中二極管的作用就是一個閥門的功能, 閥門要打開需要一定的條件, 這可以理解為水量夠多達到一定的水壓時, 閥門打開允許水流通過。二極管“打開閥門”, 實際上就是所謂的“導通”, 即二極管兩端的電壓達到一個下限值時二極管就導通允許電流通過。一般普通的硅材料的二極管的導通電壓為0.7V, 而本項目我們采用的LED發光二極管的導通電壓為2V左右, 也就是說當達到2V左右時發光二極管導通, 同時發出亮光。
三極管
三極管有三個引腳 (因此得名) , 在本項目中的基本作用可以理解當“控制引腳”的電壓達到一定程度后把另外兩個引腳連通從而允許電流通過。三極管的兩個引腳是不同的, 其中“控制引腳”稱為“基極”, 用字母“B”表示;另外常連接著電源的, 相當于引入電流的那一引腳稱為“發射極”, 用字母“E”表示;還有一個引腳是作為輸出電流給目標的, 稱為“集電極”, 用字母“C”表示。
三極管通常分為NPN和PNP兩種類型:a) NPN型的三極管, 其“發射極”固定連接的是電源的負極, 即實現的功能就是控制負極的電流從“集電極”輸出;b) PNP型的三極管, 其“發射極”固定連接的是電源的正極, 即實現的功能就是控制正極的電流從“集電極”輸出。 (注:電流都是從電源正極流向電源負極。)
圖29三極管的電子符號, 上邊的兩個為NPN類型 (有兩種表示方法) , 下邊的兩個為PNP類型 (有兩種表示方法) 。NPN和PNP兩者的符號區別只是發射極箭頭的方向, NPN是箭頭向外的, 而PNP是箭頭向內的, 這個箭頭其實就是電流的方向 (電流實際上從電源正極流向負極的) , 正好也就是NPN型的發射極是接著電源負極, 而PNP型的發射極是接著電源的正極的。
如果把電流比喻成水流的話, 三極管可以看成一個“由注入的水的水壓控制的水閘”, 見圖30, 當從控制口注入的水的水壓達到一定程度后, 水閘會打開, 水閘上游的水會流向下游。如果NPN型三極管說是“控制水是從東流向西的水閘”, 則PNP型三極管就相當于“控制水從西流向東的水閘”。
三極管有比較多的參數指標, 這里只提一個參數——“最大電流”, 也就是說三極管最能夠承受多大的電流通過, 用我們水流的例子理解就是這個水閘單位時間里最大能夠允許多大的水流通過 (立方/秒) 。我們這個電路由于采用的是太陽能電池供電, 實際電路的電流并不大, 所以我們選擇三極管的時候就按照比設計電流稍微大一點的指標進行選型。本文采用兩個三極管, 一個是NPN的, 型號為9014;一個是PNP的, 型號為9015。
電機
本項目的動力來自振動電機產生的振動波。電機的電子符號如下圖 (兩種表示方法) , 圓圈里面的字母“M”其實就是英文單詞“Motor” (譯為:電動機、電機) 的首字母 (見圖31) 。還是對于水流的例子, 本項目的振動電機相當于一個“以水流驅動的水輪機 (水車) ”, 水流從高處留下來, 沖擊扇葉, 扇葉帶動一根轉軸轉動, 結果就是把水流落差的勢能轉為機械旋轉的動能 (見圖32) 。
太陽能電池
太陽能電池是本項目機器人的能量來源。電池的電子符號如圖33:
a) 第一個和第二個為普通電池的符號。一根長線和一根短線為一組, 長線的一段為正極, 短線的一段為負極;很多時候, 一組長短線就代表一節電池, 兩組就代表兩節電池;也有些時候, 多少組長短線并不代表具體多少節電池, 尤其是在電壓比較高時 (如果真要換成多少節電池來表示可能需要非常多組的長短線, 那樣的話太復雜) , 而只是代表是電源, 只畫2組, 具體多少電壓一般會在旁邊直接注明, 比如:3V、1.5V×2 (意為兩節1.5V的電池) 。b) 第三個符號是電池旁邊帶了英文“Solar Cell”, 含義就是“太陽能電池”。c) 第四個符號是電池旁邊帶了一組射入的箭頭, 代表光線, 其實也指的是“太陽能電池”。
太陽能電池是一種把光能轉換為電能的器件。單片太陽能電池板的功率都不大, 電壓電流都不高, 如果用多塊太陽能電池板串聯來可以提高電壓, 如果用多塊太陽能電池板并聯來可以提高電流, 也可以是即串聯又并聯既提高電壓也提高電流。即便如此, 由于太陽能電池的效率并不高, 所以一般不會直接用太陽能電池作為動力驅動, 動力驅動用專門的大電流電池組, 而太陽能電池只是用于給這些電池組進行充電 (充電電流要求不高) 。
本文中的機器人的移動方式決定了其不需要持續的電源供電, 所以我們用可以用太陽能電池進行直接的動力驅動, 中間通過一個巧妙的電能積蓄電路進行電能收集, 達到一定的量之后進行瞬間短暫的放電以獲取足夠的電流。同樣對于水流的例子, 我們把太陽能電池看成是“可以收集雨水的裝置 (雨水收集器) ”, 即把曬太陽看成是淋雨 (正好相反, 哈哈) , 把“收集太陽能轉為電能形成電流”看成是“收集雨水形成水流” (見圖34) 。
太陽黑子范文第5篇
超級磁暴不僅對衛星構成危害, 對通訊和電力系統的危害也非常大。1989 年3 月13 日的超級磁暴導致加拿大魁北克省電力系統的崩潰, 是有Dst指數記錄以來最強的一次磁暴。其Dst最小值為-589n T, 它是1957年以來最強的磁暴。
章公亮等人分析了1989 年3 月6 日-1989 年3 月19 日期間發生的磁暴特征[2]。他們猜測3 月13 日開始的超級大磁暴可能是3 月10 日18:58UT開始的X4.5/3B的太陽耀斑引起的。由于當時我國缺乏相關的CME和太陽高能粒子的觀測資料, 同時又很難獲取國外有關太陽和行星際的觀測數據,
因此, 章公亮沒有給出引起該超級磁暴太陽活動起源的CME證據。Feynman和Hundhausen分析了1989 年3 月6 日-1989 年3 月20 日期間的太陽耀斑和CME事件[3], 但是, 他們證認3 月13 日開始的超級磁暴到底是由哪個CME引起的。由于缺乏行星際的觀測資料, 此前, 該磁暴的太陽源和行星際起源都未見報道。
當行星際激波通過觀測點時, 通常會觀測到太陽高能粒子的增強[4,5]。如果激波到達磁層, 會觀測到地磁急始, 因此, 當激波到達磁層時, 太陽高能粒子的增強與地磁急始應同時被觀測到。下面利用GOES衛星觀測的軟X射線和太陽高能粒子的資料以及地磁資料來分析1989 年3 月13 日超級磁暴的行星際源。
1 數據分析
1989 年3 月, 太陽上的活動區5395 異?；钴S, 爆發了多個M級以上的耀斑。對于緩變型太陽高能粒子事件和磁暴來說, 我們只需要關注伴有CME的太陽耀斑。由于CME爆發時, 通常伴有II型和IV型暴, 因此, 我們需要關注3 月6 日-3 月13 日期間伴有II型和IV暴的太陽耀斑。在3 月6 日位于N35E69 的活動區5395 在14:10UT爆發了一個X15.0 級的太陽耀斑, 伴隨該耀斑爆發了一個CME事件[5]。隨后GOES衛星觀測到能量大于10Me V的質子通量開始緩慢增加, 3 月8 日17:35UT開始該通量達到太陽質子事件的水平, 即大于等于10?pfu? (http://umbra.nascom.nasa.gov/SEP) 。根據美國國家地球物理數據中心提供的太陽耀斑 (http://www.ngdc.noaa.gov/stp/SOLAR) 和地球同步軌道GOES衛星觀測的太陽高能粒子的數據 (http://goes.ngdc.noaa.gov/data/avg/) , 以及日本地磁數據中心提供的高時間分辨率的地磁數據SYM-H的資料? (http://wdc.kugi.kyoto-u.ac.jp/wdc/Sec3.html) , 我們用圖1 給出1989年3 月6 日-1989 年3 月15 日期間的太陽耀斑, 太陽高能粒子和地磁活動的情況。從圖1 可以看出, 3月6 日X15.0 耀斑爆發后, GOES衛星觀測到的能量大于10Me V的質子流量強度開始緩慢增加。在3 月8 日17:35UT, 能量大于10Me V的質子流量強度超過10pfu, 并于3 月9 日23:55? UT達到峰值138pfu。X15.0 的太陽耀斑伴隨有一個CME事件[3], GOES衛星3 月6 日開始觀測到的太陽高能粒子事件與該CME事件有關。從太陽高能粒子的強度隨時間變化的強度曲線可以看出, 在太陽耀斑結束后, 太陽高能粒子的強度還在持續地增加, 這顯然是CME進入行星際空間后成為ICME, 由ICME驅動的激波加速的太陽高能粒子被GOES衛星觀測到。能量大于10Me V的質子在3 月9 日23:55?UT達到峰值時, 地磁指數SYM-H并未出現突然的增加, 因此, 導致該峰值的ICME驅動的激波在該時刻并未到達磁層。能量大于10Me V的質子在3 月9 日達到峰值之后開始緩慢地下降。在3 月9 日15:32UT, 活動區5395 爆發了一個X4.0 的太陽耀斑, 該耀斑爆發時沒有相伴的CME事件[6], 能量大于10?Me V的質子強度沒有出現明顯增強的現象, 這說明該耀斑對太陽質子事件沒有明顯的貢獻, 也與3 月13 日的超級磁暴無關。3 月10 日19:12? UT位于N31E22 的活動區5395 又爆發了一個X4.5 級的太陽耀斑, 伴隨該耀斑有一個CME事件[3], GOES衛星觀測到能量大于10? Me V的質子強度再次增加, 并于13 日的06:45? UT達到峰值3500pfu。從能量大于10Me V的質子強度變化和太陽活動的信息我們可以判斷, 3 月10 日19:25UT爆發的X4.5 耀斑和相伴的CME導致了太陽質子事件的強度再次增強并于3 月13 日06 :45UT達到峰值3500pfu。3 月11 日-3 月12 日爆發了多個太陽耀斑, 但沒有CME事件[6], 因此, 3 月13 日開始的超級磁暴與這兩天的太陽活動無關。
Dst指數是1 個小時1 個數據, 無法給出磁暴的精細時間過程。Wanliss和Showalter指出, SYM-H是高時間分辨率的地磁指數, 可以描述地磁活動的精細時間過程[5]。由于SYM-H指數是1min一個數據, 因此, 可以利用SYM-H的數據判斷地磁急始[4]。1989 年3 月13日, 地面的地磁臺站在01:27UT觀測到地磁急始, 從圖1 可以看出, SYM-H指數在01:27? UT出現突然的增加, 隨后出現了Dst的極小值為-589n T的超級磁暴。地磁急始標志著行星際激波在01:27? UT到達磁層, 由于在3 月6 日-3 月12 日之間只在3 月6 日14:15? UT和3月10 日19:25? UT觀測到CME。3 月6 日14:15UT爆發的CME, 其源區位置為N35E69, 伴隨該CME的太陽高能粒子事件的峰值前后并未觀測到地磁急始, 因此, 可以斷定該CME驅動的激波最終沒有到達磁層。這說明, 3月13 日的地磁急始只能是由3 月10 日19:25UT爆發的CME驅動的激波到達磁層時引起的, 隨后出現的超級磁暴是由驅動激波后的鞘區 (Sheath) 和ICME引起的。從圖1 可以看出, 行星際激波到達磁層的時間與太陽質子事件的峰值 (3?500pfu) 時間06:45UT不吻合, 有大約5 小時的差異, 這可能是CME爆發源區處在日面東部 (N31E22) 造成的。
1989年3月6日-1989年3月15日期間的太陽耀斑, 太陽高能粒子與地磁活動。從上至下依次為太陽軟X射線耀斑, GOES衛星觀測到的能量大于10Me V質子通量的對數, 地磁指數SYM-H指數。圖中的第1 條豎的點劃線描述的是3 月9 日X4.5 耀斑的峰值時間;第2 條豎的點劃線描述的是地磁急始對應的時刻。
2 結論與討論
通過以上分析我們得到以下結論:
1989 年3 月13 日的超級磁暴是由1989 年3 月10日位于N31E22 的活動區5395 在19:12UT爆發的X4.5級的太陽耀斑相伴的CME引起的。
本文的研究表明, 在缺少CME的成像觀測資料和L1 點的太陽風觀測資料時, 如果有太陽耀斑, 太陽射電以及太陽高能粒子事件, 我們可以利用這些信息判斷相伴太陽耀斑的CME信息, 結合行星際激波、太陽高能粒子和地磁急始的數據, 我們有可能分析得到磁暴的太陽源。
摘要：本文利用GOES衛星觀測的軟X射線和太陽高能粒子的資料以及地磁資料分析了1989年3月13日超級磁暴的行星際源。結果表明, 此次超級磁暴是由1989年3月10日19:12 UT位于N31E22的活動區5395爆發的X4.5級耀斑相伴的CME事件引起的。
關鍵詞：太陽耀斑,日冕物質拋射,太陽高能粒子,行星際激波,磁暴
參考文獻
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太陽黑子范文第6篇
關鍵詞：太陽模擬器,光熱,應用,室內,標準
近年來, 隨著太陽能光熱應用的不斷發展, 對太陽能熱利用產品的質量控制已成為研究熱點[1,2,3]。以往在自然環境中的測試受制于氣候條件, 因此存在測試周期長, 數據的可重現性差等不足。太陽模擬器是模擬太陽光譜和光強的一種光源設備, 可以在高精度擬合太陽光譜分布的前提下實現不同的太陽輻照度等條件, 滿足測試研究對太陽輻照的特殊需求。使用太陽模擬器能夠克服氣候的多變性所造成的不便, 全年24小時在室內對太陽能產品進行測試。
1. 太陽模擬器的結構和特點
太陽模擬器是利用人工光源在室內模擬真實太陽光的實驗設備, 其中輻照強度、輻照度的不均勻性以及光譜分布這3個參數是決定太陽模擬器性能的關鍵。圖1為太陽模擬器的結構圖。該模擬器是目前世界上最先進的太陽能光熱產品室內檢測設備, 由德國Fraunhofer ISE太陽能研究所和德國PSE公司聯合開發研制, 在2.0 m×2.4 m的測試區域內, 輻照強度最高可達1100W/m2, 輻照不均勻度低于10%。
圖2為太陽模擬器與自然光 (AM 1.5) 的光譜分布圖。從圖中可以看出, 太陽模擬器與自然光 (AM l.5) 光譜的吻合度非常高, 特別是在可見光范圍內, 光譜基本完全重合。
圖3為“人造天空”前視圖。開啟太陽模擬器后, 燈場前的玻璃濾片溫度會超過100℃, 產生的長波段的紅外輻射會對集熱器的測試造成嚴重干擾。“人造天空”由兩塊涂有增透抗反射涂層的特殊玻璃組成, 密閉的玻璃框夾層內有冷空氣不斷循環帶走熱量, 盡量完全消除熱輻射的影響。
2. 國內外應用現狀
太陽模擬技術是隨著空間技術及太陽能利用不斷發展起來的一門新興學科。近年來, 隨著太陽能產業的發展, 各國相繼研制各種類型的太陽模擬器對太陽能組件的性能進行測試和研究, 太陽模擬技術得到了蓬勃發展。香港理工大學研制的太陽模擬器由363只75W的燈泡組成, 測試面積為2 m×2 m, 輻照強度最高可達1600 W/m2, 測試支架可以安裝各種類型的光熱組件及光伏模塊?？屏_拉多州立大學研制的太陽模擬器由28只體育場燈組成, 測試面積4英尺×8英尺。該模擬器被用于太陽能產品的研發以及家用太陽熱水系統的性能評價和驗證, 并符合ASHRAE的室內實驗要求。Kenny等人研制的太陽模擬器[4]由28只1 k W的碘化物燈泡組成, 測試面積為1.22 m×2.44 m, 光源和測試面距離3.05 m, 模擬器的輻照均勻度及準直度均滿足ASHRAE的標準規定, 最大輻照度1190 W/m2, 最小值為980 W/m2, 均值為1080 W/m2, 最大、最小輻照度和平均輻照度的偏差分別為+10%和-9%。
1燈場;2人造天空;3垂直滑架;4垂直支架;5集熱器測試臺架;6集熱器支撐架;7 X-Y雙軸掃描器;8通風裝置;9恒溫控制系統
本文介紹的太陽模擬器目前國內僅有兩套, 在國外, 包括巴西國家太陽能所、巴西國家綠色能源研究院、德國國家太陽能所 (2臺) 、法國國家太陽能所、利比亞國家太陽能測試中心以及奧地利太陽能研究所與創新中心等多個國家級研究所都在使用。
3. 太陽模擬器在光熱領域的應用及前景
太陽模擬器在太陽能光熱領域主要應用于太陽能集熱器和太陽能熱水器的性能測試、驗證及研發工作。以往對太陽能熱利用產品的檢測都是在自然環境下進行, 基本屬于“靠天吃飯”, 不同地域和自然環境的多變性, 使得測試數據存在一定的偏差, 嚴重制約了太陽能光熱產品的發展, 因此測試環節成了檢測機構和企業最想解決的問題。
(1) 太陽能集熱器的測試。
圖4為太陽能集熱器測試界面圖。太陽模擬器可以滿足集熱器國標GB/T4271、歐標EN 12975和國際標準ISO9806的要求, 短時間內完成瞬時效率截距、熱損系數、時間常數等參數的測試, 并且數據的準確性和可重復性得到保證。在新產品的研發方面, 可以針對集熱器某一參數的變化進行重復試驗, 消除其他因素的干擾, 不斷優化集熱器的性能。
(2) 太陽能熱水器的測試。
圖5為太陽能熱水器的測試圖。太陽模擬器可以在短時間內完成空曬、水質、熱性能等參數的測試, 克服氣候的多變性帶來的不便, 大大縮短時間成本, 顯著提高效率。同時, 利用太陽模擬器可以對真空管等太陽能組件進行測試, 整體提升太陽能熱水器的性能。
(3) 目前存在的問題。
一是太陽能熱利用產品的室內檢測沒有一套完整、詳細的國內檢測標準, 不能對產品性能進行準確地判定。在GB/T 4271-2007《太陽能集熱器熱性能試驗方法》中, 集熱器在室內的穩態效率測試只能參照室外的測試過程, 但兩者之間存在眾多區別, 如在室內利用太陽模擬器無需考慮散射輻照度的影響、室內測試周期可以縮短、對均勻度的要求也應提高等等。在太陽能熱水器方面, 國內尚無室內測試方法作為依據, 這也一定程度上放松了對太陽能熱水器質量的控制, 限值了太陽能光熱行業的發展。
二是太陽模擬器室內檢測過程中能耗較大, 光源系統理論壽命短且更換費用高, 造成太陽模擬器的整體測試成本較高。
依托現有的太陽模擬器, 接下來將摸索出一套適用于室內的熱性能測試方法, 并將室內外的測試數據進行對比, 找出其中的差異性及規律性, 為太陽能熱利用產品室內測試標準的制訂提供第一手數據, 完善太陽能產品的標準體系, 為企業提供檢測的同時也幫助企業進行研發工作, 進一步推動太陽能行業的高速發展。
4. 結論
我國是世界上最大的太陽能熱水器生產國和應用國, 但作為衡量技術水平的檢測手段卻與之不相匹配。太陽模擬器將氣候條件固定, 使太陽能產品在同一環境下進行測試, 消除外在因素的影響, 大大提升測試的準確性, 提高效率, 降低測試和研發周期, 對太陽能產品的相關設計開發效果過程做出極為準確的判定, 提升太陽能行業整體的研發能力, 改變原有依靠經驗的粗放式產品設計狀況, 引領整個太陽能產品設計進入科學化、精細化、目標化。
參考文獻
[1]杜景龍, 唐大偉, 黃湘.太陽模擬器的研究概況及發展趨勢[J].太陽能學報, 2012 (S1) :70-76.
[2]楊林華, 李竑松.國外大型太陽模擬器研制技術概述[J].航天器環境工程, 2009 (2) :162-167.
[3]蘇拾, 張國玉, 付蕓, 等.太陽模擬器的新發展[J].激光與光電子學進展, 2012 (7) :21-28.