探索电气世界中的正负图形标识 (探索电气世界的意义)

探索电气世界中的正负图形标识：揭开神秘面纱，揭示深远意义

引言

在电气世界中，正负图形标识扮演着至关重要的角色。
它们不仅是电路的基本组成部分，更是现代科技的基石。
它们虽然看起来简单，但蕴含着无尽的智慧和深奥的意义。
本文将从多个角度探讨正负图形标识在电气世界中的价值和意义。
让我们跟随电气的脚步，探索这个充满奥秘的世界。

一、正负图形标识的基本概念

在电气领域，正负图形标识通常指的是正负极或正负极符号。
它们是电路中最基本的组成部分之一，用于表示电压和电流的方向。
正极代表电流流出的地方，负极代表电流流入的地方。
正负极的配合使用构成了电流回路，使得电路能够正常工作。
它们在电气设备中起到了重要的标识作用，如电池、充电器等地方都可以看到它们的身影。
正负图形标识在电路设计和电子工程中也有着广泛的应用。
它们帮助我们理解电路的工作原理，为电子设备的安全运行提供了保障。

二、正负图形标识的应用价值

1. 设备安全与稳定性保障：正负图形标识能够明确电路中的电流方向，避免因接错线路而导致设备损坏或安全隐患。在电池和充电器等设备上标明正负极，可以帮助用户正确连接线路，提高设备的稳定性和可靠性。
2. 设备故障排除和维修的指引：当设备出现故障时，正负图形标识可以帮助维修人员快速识别问题所在，减少排查时间。在电路板上标注正负极，使得维修人员能够迅速了解电路板的工作原理，方便进行故障排除和维修。对于使用者来说，正负极的标识也可以帮助他们进行简单的故障排除，如电池更换等。
3. 促进电子设备创新与发展：正负图形标识的应用不仅局限于现有设备的生产和维护，更是推动电子设备创新的重要基石。正是基于对正负极原理的深入理解和运用，现代电子设备才能不断进步和发展。无论是智能手机、平板电脑还是电动汽车等高端领域的应用，都离不开正负图形标识的基础支撑作用。同时它们也为新技术和新应用的诞生提供了可能性和基础条件。随着科技的不断发展进步，正负图形标识的应用领域将会更加广泛深入。例如，在物联网、人工智能等新兴领域都有着巨大的潜力与挑战需要进一步探索和挖掘正是基于对正负图形的深刻理解我们才能紧跟时代步伐抓住科技发展的机遇和挑战为未来的科技事业做出更大的贡献因此可以说正负图形标识的应用价值是无穷的它们在推动科技进步和社会发展方面发挥着不可替代的作用。因此可以说正负图形标识是电气世界中的不可或缺的重要元素之一它们的价值和意义远远超过我们所想象的深度它不仅代表着科技进步更象征着人类对未知世界的探索精神和创新精神。
三、正负图形标识的社会意义

正负图形标识在电气世界中不仅仅是一种技术符号，更是普及科学知识、提高全民科学素养的重要载体。
在教育和宣传中广泛应用正负图形标识能够提高公众对电气知识的理解和认识培养人们对科学技术的兴趣和热爱激发青少年的探索精神与创新意识为社会培养更多优秀的科技人才打下坚实的基础。
此外正负图形标识的规范使用和标准制定也是保障社会安全稳定的重要因素之一规范的使用能够减少因误用而导致的安全事故和标准统一能够提高设备的兼容性促进社会的互联互通和协同发展为社会经济的繁荣做出积极贡献。
因此正负图形标识的社会意义深远它们在推动科技进步的同时也在促进社会的文明发展。
因此探索电气世界中的正负图形标识具有重要的价值意义和深远的影响对于我们了解和认识电气世界具有十分重要的意义和作用。
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总的来说正负图形标识作为电气世界的重要组成部分不仅具有深远的技术价值也在社会发展和人类进步中发挥着不可替代的作用让我们更加珍视和重视这个看似简单但蕴含无尽的智慧的标识在探索和认识电气世界的道路上勇往直前创造出更加美好的未来！

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电气是指什么意思

电气（electrical，electrical power and equipment）是电能的生产、传输、分配、使用和电工装备制造等学科或工程领域的统称。 是以电能、电气设备和电气技术为手段来创造、维持与改善限定空间和环境的一门科学，涵盖电能的转换、利用和研究三方面，包括基础理论、应用技术、设施设备等。

电气工程（Electrical Engineering，简称EE）是现代科技领域中的核心学科之一，更是当今高新技术领域中不可或缺少的关键学科。 正是电子技术的巨大进步才推动了以计算机网络为基础的信息时代的到来，并将改变人类的生活、工作模式。 电气工程的发展前景同样很有潜力，使得当今的学生就业比率一直很高。

控制系统

电气控制系统一般称为电气设备二次控制回路，不同的设备有不同的控制回路，而且高压电气设备与低压电气设备的控制方式也不相同。

主要功能

为了保证一次设备运行的可靠与安全，需要有许多辅助电气设备为之服务，能够实现某项控制功能的若干个电器组件的组合，称为控制回路或二次回路。这些设备要有以下功能：

1、自动控制功能：高压和大电流开关设备的体积是很大的，一般都采用操作系统来控制分、合闸，特别是当设备出了故障时，需要开关自动切断电路，要有一套自动控制的电气操作设备，对供电设备进行自动控制；

2、保护功能：电气设备与线路在运行过程中会发生故障，电流（或电压）会超过设备与线路允许工作的范围与限度，这就需要一套检测这些故障信号并对设备和线路进行自动调整（断开、切换等）的保护设备；

3、监视功能：电是眼睛看不见的，一台设备是否带电或断电，从外表看无法分辨，这就需要设置各种视听信号，如灯光和音响等，对一次设备进行电气监视；

4、测量功能：灯光和音响信号只能定性地表明设备的工作状态（有电或断电），如果想定量地知道电气设备的工作情况，还需要有各种仪表测量设备，测量线路的各种参数，如电压、电流、频率和功率的大小等。

在设备操作与监视当中，传统的操作组件、控制电器、仪表和信号等设备大多可被电脑控制系统及电子组件所取代，但在小型设备和就地局部控制的电路中仍有一定的应用范围。 这也都是电路实现微机自动化控制的基础。

系统组成

常用的控制线路的基本回路由以下几部分组成。

1、电源供电回路：供电回路的供电电源有AC380V和220V等多种；

2、保护回路：保护(辅助)回路的工作电源有单相220、36V或直流220、24V等多种，对电气设备和线路进行短路、过载和失压等各种保护，由熔断器、热继电器、失压线圈、整流组件和稳压组件等保护组件组成；

3、信号回路：能及时反映或显示设备和线路正常与非正常工作状态信息的回路，如不同颜色的信号灯，不同声响的音响设备等；

4、自动与手动回路：电气设备为了提高工作效率，一般都设有自动环节，但在安装、调试及紧急事故的处理中，控制线路中还需要设置手动环节，通过组合开关或转换开关等实现自动与手动方式的转换；

5、制动停车回路：切断电路的供电电源，并采取某些制动措施，使电动机迅速停车的控制环节，如能耗制动、电源反接制动，倒拉反接制动和再生发电制动等；

6、自锁及闭锁同路：启动按钮松开后，线路保持通电，电气设备能继续工作的电气环节叫自锁环节，如接触器的动合触点串联在线圈电路中。 两台或两台以上的电气装置和组件，为了保证设备运行的安全与可靠，只能一台通电启动，另一台不能通电启动的保护环节，叫闭锁环节。 如两个接触器的动断触点分别串联在对方线圈电路中。

运行原理

电气系统微机保护装置的数字核心一般由CPU、存储器、定时器/计数器、Watchdog等组成。 数字核心的主流为嵌入式微控制器（MCU），即通常所说的单片机;输入输出通道包括模拟量输入通道（模拟量输入变换回路（将CT、PT所测量的量转换成更低的适合内部A/D转换的电压量，±2.5V、±5V或±10V）、低通滤波器及采样、A/D转换）和数字量输入输出通道（人机接口和各种告警信号、跳闸信号及电度脉冲等）。

保护装置

电气系统微机保护装置是用微型计算机构成的继电保护，是电力系统继电保护的发展方向（现已基本实现，尚需发展），它具有高可靠性，高选择性，高灵敏度。 微机保护装置硬件包括微处理器（单片机）为核心，配以输入、输出通道，人机接口和通讯接口等。 该系统广泛应用于电力、石化、矿山冶炼、铁路以及民用建筑等。 微机的硬件是通用的，而保护的性能和功能是由软件决定。

电气图

常用的电气图包括：电气原理图、电器元件布置图、电气安装接线图。 各种图纸的图纸尺寸一般选用297×210、297×420、297×630、297×840mm、四种幅面，特殊需要可按GB126—74《机械制图》国家标准选用其他尺寸。

电气原理

用图形符号、文字符号、项目代号等表示电路各个电气元件之间的关系和工作原理的图称为电气原理图。 电气原理图结构简单、层次分明，适用于研究和分析电路工作原理、并可为寻找故障提供帮助，同时也是编制电气安装接线图的依据，因此在设计部门和生产现场得到广泛应用。

电气原理图是把一个电气元件的各部件以分开的形式进行绘制，现场也有将同一电器上各个零部件均集中在一起，按照其实际位置画出的电路结构图。

结构图的画法比较容易识别电器，便于安装和检修。 但是，当线路比较复杂和使用的电器比较多时，线路便不容易看清楚。 因为同一电器的各个部件在机械上虽然联在一起，但是电路上并不一定相互关联。

绘制原则：

1、电气原理图中的电器元件是按未通电和没有受外力作用时的状态绘制。 在不同的工作阶段，各个电器的动作不同，触点时闭时开。 而在电气原理图中只能表示出一种情况。 因此，规定所有电器的触点均表示在原始情况下的位置，即在没有通电或没有发生机械动作时的位置。 对接触器来说，是线圈未通电，触点未动作时的位置；对按钮来说，是手指未按下按钮时触点的位置；对热继电器来说，是常闭触点在未发生过载动作时的位置等等。

2、触点的绘制位置。使触点动作的外力方向必须是：当图形垂直放置时为从左到右，即垂线左侧的触点为常开触点，垂线右侧的触点为常闭触点；当图形水平放置时为从下到上，即水平线下

方的触点为常开触点，水平线上方的触点为常闭触点。

3、主电路、控制电路和辅助电路应分开绘制。 主电路是设备的驱动电路，是从电源到电动机大电流通过的路径；控制电路是由接触器和继电器线圈、各种电器的触点组成的逻辑电路，实现所要求的控制功能；辅助电路包括信号、照明、保护电路。

4、动力电路的电源电路绘成水平线，受电的动力装置（电动机）及其保护电器支路应垂直与电源电路。

5、主电路用垂直线绘制在图的左侧，控制电路用垂直线绘制在图的右侧，控制电路中的耗能元件画在电路的最下端。

6、图中自左而右或自上而下表示操作顺序，并尽可能减少线条和避免线条交叉。

7、图中有直接电联系的交叉导线的连接点（即导线交叉处）要用黑圆点表示。 无直接电联系的交叉导线，交叉处不能画黑圆点。

8、在原理图的上方将图分成若干图区，并标明该区电路的用途与作用；在继电器、接触器线圈下方列有触点表，以说明线圈和触点的从属关系。

元件布置

电器元件布置图主要是表明电气设备上所有电器元件的的实际位置，为电气设备的安装及维修提供必要的资料。 电器元件布置图可根据电气设备的复杂程度集中绘制或分别绘制。 图中不需标注尺寸，但是各电器代号应与有关图纸和电器清单上所有的元器件代号相同，在图中往往留有10%以上的备用面积及导线管（槽）的位置，以供改进设计时用。

绘制原则：

1、绘制电器元件布置图时，机床的轮廓线用细实线或点划线表示，电器元件均用粗实线绘制出简单的外形轮廓。

2、绘制电器元件布置图时，电动机要和被拖动的机械装置画在一起；行程开关应画在获取信息的地方；操作手柄应画在便于操作的地方。

3、绘制电器元件布置图时，各电器元件之间，上、下、左、右应保持一定的间距，并且应考虑器件的发热和散热因素，应便于布线、接线和检修。

安装接线

电气安装接线图主要用于电气设备的安装配线、线路检查、线路维修和故障处理。 在图中要表示出各电气设备、电器元件之间的实际接线情况，并标注出外部接线所需的数据。 在电气安装接线图中各电器元件的文字符号、元件连接顺序、线路号码编制都必须与电气原理图一致。

绘制原则：

1、绘制电气安装接线图时，各电器元件均按其在安装底板中的实际位置绘出。 元件所占图面按实际尺寸以统一比例会址。

2、绘制电气安装接线图时，一个元件的所有部件绘在一起，并用点划线框起来，有时将多个电器元件用点划线框起来，表示它们是安装在同一安装底板上的。

3、绘制电气安装接线图时，安装底板内外的电器元件之间的连线通过接线端子板进行连接，安装底板上有几条接至外电路的引线，端子板上就应绘出几个线的接点。

4、绘制电气安装接线图时，走向相同的相邻导线可以绘成一股线。

二次电路

(1) 直流回路从正极到负极：列如控制回路、信号回路等。 从一个回路的直流正极开始，按照电流的流动的方向，看到负极为止。

(2) 交流回路从火线到中性线：列如电流、电压回路，变压器的风冷回路。 从一个回路的火线（A、B、C相开始，按照电流的流动方向，看到中性线（N极）为止。

(3) 见接点找线圈，见线圈找接点：见到接点即要找到控制该接点的继电器或接触器的线圈位置。 线圈所在的回路是接点的控制回路，以分析接点动作的条件。 见线圈找出它的所有接点，以便找出该继电器控制的所有接点（对象）。

(4) 利用欧姆定律分析继电器判断是否动作：判别的依据是，电压型线圈的两端加有足够大的电压，电流型线圈的通过两端加有足够大的电流。 对于电压型继电器的线圈回路，当线圈的两端通过若干个继电器的接点或电流线圈与分别电源的正、负极贯通，则认为继电器（接触器）动作（励磁），当回路中有短开的接点，或线圈回路串接有比较大的电阻，或者线圈被并接的接点短接时，则认为继电器（接触器）不动作（不励磁）。 例如：开关分闸回路，当开关处于合位，分闸线圈的正极端串接有合位继电器（电阻大），则认为其不动作。 当保护跳闸接点闭合，将线圈直接接到电源正极时，则认为分闸线圈动作。 对于电流型（如跳闸回路的防跳跃继电器），当线圈的两端通过若干个继电器的接点或电阻较小的线圈与分别电源的正、负极贯通，则认为继电器（接触器）动作（励磁）。 当回路中有短开的接点，或线卷回路串接有比较大的电阻，或者线卷被并接的接点短接时，则认为继电器（接触器）不动作（不励磁）。

(5) 看完所有支路：当某一回路，从正极往负极看回路时，如中间有多个支路连往负极，则每个支路必须看完。 否则分析回路的就会漏掉部分重要的情况。

(6) 利用相对编号法、回路标号弄清安装图与展开图的接线原理图中设备的对应关系：核查安装图与展开图的对应关系的主要目的：第一是检查安装图是否与展开图相对应。 第二，弄清展开图中各设备在现场的位置。 从安装图（如保护屏端子排接线图）查清某个端子排的端子在展开图中的位置，则先查出该端子上所在的回路标号，再查对展开图中回路标号，相同的回路标号即同个回路，即可在展开图中迅速找到该回路，在展开图查明它在整个回路中的作用。 如手上只有安装图或者发现安装图与展开图的原理接线图无法对应时，则从安装图中每个的设备端子上所标的编号，依据相对编号法，查到该所连接的另外设备的端子，然后再查出该端子所连接另外设备，直到查到直流电源的正负极或交流回路的火线和中性线为止。 最后把整个相关的回路都查出来，画成图后可分析连接是否符合动作原理。 当想弄清展开图上设备的位置时，则一是利用展开图上的设备表提供的位置，然后去相应的安装图上查对。 二是先弄清展开图中的端子符号，哪些是屏柜端子排的端子、哪些是（保护或自动）装置的端子，然后直接去可能的屏柜、端子箱中查找。

(7) 识图特殊问题的解决方法。

A、如何用设备的实际状态（现场能看到的设备状态）来描述回路或继电器的动作条件：先以回路的接点分、合状态来描述回路的条件，然后根据接点的分、合状态与设备的状态的对应关系，替换描述（如用开关机构箱的“远/近控切换开关”在“远方”位置来代替“远/近控切换开关”在远方控制回路中的接点状态。 必须逐步形成这一能力，否则看图纸将停留在原始状态，只能看到接点的分、合和继电器的是否励磁，无法与运行中设备状态的监视和操作结合起来。

B、如何弄清展开图中的部分采用方框画法设备与外部其他部分的连接？先查清方框画法设备的端子编号，然后利用能展示该设备内部接线图的装置说明书或厂家图，在这些图纸中找到往外部连接的端子编号，再与内部回路连接起来，然后通过往外的连接的端子再与外部回路联系起来。

运行管理

1、合理调整高峰时段用电负荷

正常情况下应尽量使变压器的负荷率控制在60%左右，此时变压器的损耗较低。 因此，在高峰用电时段，应优化设备运行方案，选择卸除某些相对不重要的机电负荷和照明负荷，使高峰期负荷降低。

2、公共照明和办公设备运行管理

在不影响办公的情况下，应尽量调低照度或及时关闭灯具，无特殊需要，装饰类灯具尽量不要长时间开启。 对人员流动较少的区域，灯具控制开关应采用感应式、声控式、触摸延时关闭等控制方式，有条件的可对公共照明系统进行实时监控。 长时间不用的计算机等办公设备应及时切断电源，减少待机损失。

3、空调系统运行管理

夏季将空调设定温度值下调1℃，将增加9%的耗能；冬季将设定温度上调1℃，将增加12%的耗能。 因此适当调整空调设定温度值，是空调节能的有效措施。 同时，利用设备监控系统来加强空调系统机组设备的运行管理，并根据系统负荷的变化和气象环境，及时调整空调系统运行方案，降低设备运行总功率，控制空调设备的最佳启停时间，可在保证环境舒适的前提下，缩短空调不必要的运行时间，以实现节能运行。

4、电梯的运行管理

在低峰运行时，应及时调整程序停运部分电梯，并尽可能减少电梯的空载或低负荷运行。 在高峰运行时，可采取每部电梯按计划缩减层站或错层停站措施，延长电梯行程，缩短运行周期，运行速度会有较大提升，从而提高其运行效率。

RS232 协议接口在我的实际工作中遇到的些问题

在现场数据采集和数据传输中大量采用接口方式，监控系统涉及较多的是串行通信接口和网络接口。 一、串行通信协议计算机与外设或计算机之间的通信通常有两种方式：并行通信和串行通信。 并行通信指数据的各位同时传送。 并行方式传输数据速度快，但占用的通信线多，传输数据的可靠性随距离的增加而下降，只适用于近距离的数据传送。 串行通信是指在单根数据线上将数据一位一位地依次传送。 发送过程中，每发送完一个数据，再发送第二个，依此类推。 接受数据时，每次从单根数据线上一位一位地依次接受，再把它们拼成一个完整的数据。 在远距离数据通信中，一般采用串行通信方式，它具有占用通信线少、成本低等优点。 1、串行通信的基本概念(1)同步和异步通信方式串行通信有两种最基本的通信方式：同步串行通信方式和异步串行通信方式。 同步串行通信方式是指在相同的数据传送速率下，发送端和接受端的通信频率保持严格同步。 由于不需要使用起始位和停止位，可以提高数据的传输速率，但发送器和接受器的成本较高。 异步串行通信是指发送端和接受端在相同的波特率下不需要严格地同步，允许有相对的时间时延，即收、发两端的频率偏差在10％以内，就能保证正确实现通信。 异步通信在不发送数据时，数据信号线上总是呈现高电平状态，称为空闲状态（又称MARK状态）。 当有数据发送时，信号线变成低电平，并持续一位的时间，用于表示发送字符的开始，该位称为起始位，也称SPACE状态。 起始位之后，在信号线上依次出现待发送的每一位字符数据，并且按照先低位后高位的顺序逐位发送。 采用不同的字符编码方案，待发送的每个字符的位数不同，在5、6、7或8位之间选择。 数据位的后面可以加上一位奇偶校验位，也可以不加，由编程指定。 最后传送的是停止位，一般选择1位、1.5位或2位。 （2）数据传送方式①单工方式。 单工方式采用一根数据传输线，只允许数据按照固定的方向传送。 图8（a）中A只能作为发送器，B只能作为接收器，数据只能从A传送到B，不能从B传送到A。 ②半双工方式。 半双工方式采用一根数据传输线，允许数据分时地在两个方向传送，但不能同时双向传送。 图8（b）中在某一时刻，A为发送器，B为接收器，数据从A传送到B；而在另一个时刻，A可以作为接收器，B作为发送器，数据从B传送到A。 ③全双工方式。 全双工方式采用两根数据传输线，允许数据同时进行双向传送。 图8（c）中A和B具有独立的发送器和接收器，在同一时刻，既允许A向B发送数据，又允许B向A发送数据。 （3）波特率波特率是指每秒内传送二进制数据的位数，以b/s和bps（位/秒）为单位。 它是衡量串行数据传送速度快慢的重要指标和参数。 计算机通信中常用的波特率是：110，300，600，1200，2400，4800，9600，bps。 （4）串行通信的检错和纠错在串行通信过程中存在不同程度的噪声干扰，这些干扰有时会导致在传输过程中出现差错。 因此在串行通信中对数据进行校验是非常重要的，也是衡量通信系统质量的重要指标。 检错，就是如何发现数据传输过程中出现的错误，而纠错就是在发现错误后，如何采取措施纠正错误。 ①误码率误码率是指数据经传输后发生错误的位数与总传输位数之比。 在计算机通信中，一般要求误码率达到10-6数量级。 误码率与通信过程中的线路质量、干扰、波特率等因素有关。 ②奇偶校验奇偶校验是常用的一种检错方式。 奇偶校验就是在发送数据位最后一位添加一位奇偶校验位（0或1），以保证数据位和奇偶校验位中1的总和为奇数或偶数。 若采用偶校验，则应保证1的总数为偶数；若采用奇校验，则应保证1的总和为奇数。 在接受数据时，CPU应检测数据位和奇偶校验位中1的总数是否符合奇偶校验规则，如果出现误码，则应转去执行相应的错误处理服务程序，进行后续纠错。 ③纠错在基本通信规程中一般采用奇偶校验或方阵码检错，以重发方式进行纠错。 在高级通信中一般采用循环冗余码（CRC）检错，以自动纠错方式来纠错。 一般说来，附加的冗余位越多，检测、纠错能力就越强，但通信效率也就越低。 2、串行通信接口标准串行通信接口按电气标准及协议来分包括RS-232、RS-422、RS485、USB等。 RS-232、RS-422与RS-485标准只对接口的电气特性做出规定，不涉及接插件、电缆或协议。 USB是近几年发展起来的新型接口标准，主要应用于高速数据传输领域。 （1）RS-232串行接口目前RS-232是PC机与通信工业中应用最广泛的一种串行接口。 RS-232被定义为一种在低速率串行通信中增加通信距离的单端标准。 RS-232采取不平衡传输方式，即所谓单端通信。 典型的RS-232信号在正负电平之间摆动，在发送数据时，发送端驱动器输出正电平在+5～+15V，负电平在-5～-15V电平。 当无数据传输时，线上为TTL电平，从开始传送数据到结束，线上电平从TTL电平到RS-232电平再返回TTL电平。 接收器典型的工作电平在+3～+12V与-3～-12V。 RS-232是为点对点（即只用一对收、发设备）通信而设计的，其驱动器负载为3～7kΩ。 由于RS-232发送电平与接收电平的差仅为2V至3V左右，所以其共模抑制能力差，再加上双绞线上的分布电容，其传送距离最大为约30米，最高速率为20kb/s。 所以RS-232适合本地设备之间的通信。 可以通过测量DTE的Txd（或DCE的Rxd）和Gnd之间的电压了解串口的状态，在空载状态下，它们之间应有约-10V左右（-5~-15V）的电压，否则该串口可能已损坏或驱动能力弱。 ①管脚定义RS-232物理接口标准可分成25芯和9芯D型插座两种，均有针、孔之分。 其中TX（发送数据）、RX（接受数据）和GND（信号地）是三条最基本的引线，就可以实现简单的全双工通信。 DTR（数据终端就绪）、DSR（数据准备好）、RTS（请求发送）和CTS（清除发送）是最常用的硬件联络信号。 表1-8-1 RS232接口中DB9、DB25管脚信号定义9针 25针 信号名称 信号流向 简称 信号功能3 2 发送数据 DTE ―>DCE TxD DTE发送串行数据2 3 接收数据 DTE <―DCE RxD DTE接受串行数据7 4 请求发送 DTE ―>DCE RTS DTE请求切换到发送方式8 5 清除发送 DTE <―DCE CTS DCE已切换到准备接受6 6 数据设备就绪 DTE <―DCE DSR DCE准备就绪可以接受5 7 信号地 GND 公共信号地1 8 载波检测 DTE <―DCE DCD DCE已接受到远程载波4 20 数据终端就绪 DTE ―>DCE DTR DTE准备就绪可以接受9 22 振铃指示 DTE <―DCE RI 通知DTE，通讯线路已接通按照RS232标准，传输速率一般不超过20kbps，传输距离一般不超过15M。 实际使用时通信速率最高可达bps。 ②RS232串行接口基本接线原则设备之间的串行通信接线方法，取决于设备接口的定义。 设备间采用RS232串行电缆连接时有两类连接方式：直通线：即相同信号（Rxd对Rxd、Txd对Txd）相连，用于DTE（数据终端设备）与DCE（数据通信设备）相连。 如计算机与MODEM（或DTU）相连。 交叉线：即不同信号（Rxd对Txd、Txd对Rxd）相连，用于DTE与DTE相连。 如计算机与计算机、计算机与采集器之间相连。 以上两种连接方法可以认为同种设备相连采用交叉线连接，不同种设备相连采用直通线连接。 在少数情况下会出现两台具有DCE接口的设备需要串行通信的情况，此时也用交叉方式连接。 当一台设备本身是DTE，但它的串行接口按DCE接口定义时，应按DCE接线。 如艾默生网络能源有限公司生产的一体化采集器IDA采集模块上的调测接口是按DCE接口定义的，当计算机与IDA采集模块的调测口连接时就要采用直通串行电缆。 一般地，RS232接口若为公头，则该接口按DTE接口定义；若为母头，则该接口按DCE接口定义。 但注意也有反例，不能一概而论。 （一些DTE设备上的串行接口按DCE接口定义而采用DB9或DB25母接口的原因主要是因为DTE接口一般都采用公头，当人用手接触时易接触到针脚；采用母头时因不易碰到针脚，可避免人体静电对设备的影响。 ）对于某些设备上的非标准RS232接口，需要根据设备的说明书确定针脚的定义。 如果已知Txd、Rxd和Gnd三个针脚，但不清楚哪一个针脚是Txd，哪一个针脚是Rxd，可以通过用万用表测量它们与Gnd之间的电压来判别，如果有一个电压为-10V左右，则万用表红表笔所接的是DTE的Txd或DCE的Rxd。 ③RS232的三种接线方式三线方式：即两端设备的串口只连接收、发、地三根线。 一般情况下，三线方式即可满足要求，如监控主机与采集器及大部分智能设备之间相连。 简易接口方式：两端设备的串口除了连接收、发、地三根线外，另外增加一对握手信号（一般是DSR和DTR）。 具体需要哪对握手信号，需查阅设备接口说明。 完全口线方式：两端设备的串口9线全接。 此外，有些设备虽然需要握手信号，当并不需要真正的握手信号，可以采用自握手的方式。 （2）RS-422/485串行接口①平衡传输RS-422由RS-232发展而来。 为改进RS-232通信距离短、速度低的缺点，RS-422定义了一种平衡通信接口，将传输速率提高到10Mbit/s,并允许在一条平衡总线上连接最多10个接收器。 RS-422是一种单机发送、多机接收的单向、平衡传输规范。 RS-422的数据信号采用差分传输方式，也称作平衡传输。 它使用一对双绞线，将其中一线定义为A，另一线定义为B，如图1-8-8。 通常情况下，发送驱动器A、B之间的正电平在+2～+6V，是一个逻辑状态，负电平在-2～-6V，是另一个逻辑状态。 另有一个信号地C，在RS-485中还有一“使能”端， “使能”端是用于控制发送驱动器与传输线的切断与连接。 当“使能”端起作用时，发送驱动器处于高阻状态，称作“第三态”，即它是有别于逻辑“1”与“0”的第三态。 接收器也作与发送端相应的规定，收、发端通过平衡双绞线将AA与BB对应相连，当在收端AB之间有大于+200mV的电平时，输出正逻辑电平，小于-200mV时，输出负逻辑电平。 接收器接收平衡线上的电平范围通常在200mV至6V之间。 ②RS-422RS-422标准全称是“平衡电压数字接口电路的电气特性”，它定义了接口电路的特性。 图1-8-9是典型的RS-422四线接口。 实际上还有一根信号地线，共5根线。 由于接收器采用高输入阻抗和发送驱动器比RS232更强的驱动能力，故允许在相同传输线上连接多个接收节点，最多可接10个节点。 即一个主设备（Master），其余为从设备（Salve），从设备之间不能通信，所以RS-422支持点对多的双向通信。 RS-422四线接口由于采用单独的发送和接收通道，因此不必控制数据方向，各装置之间任何必须的信号交换均可以按软件方式（XON/XOFF握手）或硬件方式（一对单独的双绞线）实现。 RS-422的最大传输距离为4000英尺（约1200米），最大传输速率为10Mb/s。 其平衡双绞线的长度与传输速率成反比，在100kb/s速率以下，才可能达到最大传输距离。 只有在很短的距离下才能获得最高速率传输。 一般100米长的双绞线上所能获得的最大传输速率仅为1Mb/s。 RS422接口的定义很复杂，一般只使用四个端子，其针脚定义分别为TX+、TX-、RX+、RX-，其中TX+和TX-为一对数据发送端子，RX+和RX-为一对数据接收端子，参见图1-8-10。 RS422采用了平衡差分电路，差分电路可在受干扰的线路上拾取有效信号，由于差分接收器可以分辨0.2V以上的电位差，因此可大大减弱地线干扰和电磁干扰的影响，有利于抑制共模干扰，传输距离可达1200米。 另外和RS232不同的是，在一RS422总线上可以挂接多台设备组网，总线上连接的设备RS422串行接口同名端相接，与上位机则收发交叉，可以实现点到多点的通信，如图1-8-11所示。 （RS232只能点到点通信，不能组成串行总线。 ）通过RS422总线与计算机某一串口通信时，要求各设备的的通信协议相同。 为了在总线上区分各设备，各设备需要设置不同的地址。 上位机发送的数据所有的设备都能接收到，但只有地址符合上位机要求的设备响应。 ③RS-485为扩展应用范围，EIA在RS-422的基础上制定了RS-485标准，增加了多点、双向通信能力，通常在要求通信距离为几十米至上千米时，广泛采用RS-485收发器。 RS-485收发器采用平衡发送和差分接收，即在发送端，驱动器将TTL电平信号转换成差分信号输出；在接收端，接收器将差分信号变成TTL电平，因此具有抑制共模干扰的能力，加上接收器具有高的灵敏度，能检测低达200mV的电压，故数据传输可达千米以外。 RS-485许多电气规定与RS-422相仿。 如都采用平衡传输方式、都需要在传输线上接终接电阻等。 RS-485可以采用二线与四线方式，二线制可实现真正的多点双向通信。 而采用四线连接时，与RS-422一样只能实现点对多的通信，即只能有一个主（Master）设备，其余为从设备，但它比RS-422有改进，无论四线还是二线连接方式总线上可连接多达32个设备，SIPEX公司新推出的SP485R最多可支持400个节点。 RS-485与RS-422的共模输出电压是不同的。 RS-485共模输出电压在-7V至+12V之间， RS-422在-7V至+7V之间，RS-485接收器最小输入阻抗为12KΩ；RS-422是4kΩ；RS-485满足所有RS-422的规范，所以RS-485的驱动器可以用在RS-422网络中应用。 但RS-422的驱动器并不完全适用于RS-485网络。 RS-485与RS-422一样，最大传输速率为10Mb/s。 当波特率为1200bps时，最大传输距离理论上可达15千米。 平衡双绞线的长度与传输速率成反比，在100kb/s速率以下，才可能使用规定最长的电缆长度。 RS-485需要2个终接电阻，接在传输总线的两端，其阻值要求等于传输电缆的特性阻抗。 在矩距离传输时可不需终接电阻，即一般在300米以下不需终接电阻。 RS485是RS422的子集，只需要DATA+（D+）、DATA-（D-）两根线。 RS485与RS422的不同之处在于RS422为全双工结构，即可以在接收数据的同时发送数据，而RS485为半双工结构，在同一时刻只能接收或发送数据。 RS485总线上也可以挂接多台设备，用于组网，实现点到多点及多点到多点的通信（多点到多点是指总线上所接的所有设备及上位机任意两台之间均能通信）。 连接在RS485总线上的设备也要求具有相同的通信协议，且地址不能相同。 在不通信时，所有的设备处于接收状态，当需要发送数据时，串口才翻转为发送状态，以避免冲突。 为了抑制干扰，RS485总线常在最后一台设备之后接入一个120欧的电阻。 很多设备同时有RS485接口方式和RS422接口方式，常共用一个物理接口，见图1-8-14。 图中，RS485的D+和D-与RS422的T+和T-共用。 (3)RS232/422/485串行通信接口性能比较上述三种通信接口的比较见下表1-8-2。 接口性能 RS-232 RS422 RS485操作方式 电平 差分 差分最大传输速率 20kb/s(15m) 10Mb/s(12m)1Mb/s(120m)100kb/s(1200m) 10Mb/s(12m)1Mb/s(120m)100kb/s(1200m)驱动器输出电压 无负载时 ±5V～±15V ±5V ±5V有负载时 ±2V ±1.5V驱动器负载阻抗 3kΩ～7kΩ 100Ω(min) 54Ω(min)接收输入阻抗 3kΩ～7kΩ 4kΩ 12kΩ接收器灵敏度 ±3V ±200mV ±200mV工作方式 全双工 全双工 半双工连接方式 点到点 点到多点 多点到多点表1-8-2 RS232、RS422、RS-485接口性能比较（4）USB接口USB,全称是Universal Serial Bus（通用串行总线），它是在1994年底由康柏、IBM、Microsoft等多家公司联合制订的，但是直到1999年，USB才真正被广泛应用。 自从1994年11月11日发表了USB V0.7以后，USB接口经历了六年的发展，现在USB已经发展到了2.0版本。 USB接口的特点是：①数据传输速率高。 USB标准接口传输速率为12Mbps，最新的USB2.0支持最高速率达480Mbps。 同串行端口比，USB大约快1000倍；同并行端口比，USB端口大约快50%。 ②数据传输可靠。 USB总线控制协议要求在数据发送时含有3个描叙数据类型、发送方向和终止标志、USB设备地址的数据包。 USB设备在发送数据时支持数据侦错和纠错功能，增强了数据传输的可靠性。 ③同时挂接多个USB设备。 USB可通过菊花链的形式同时挂接多个USB设备，理论上可达127个。 ④USB接口能为设备供电。 USB线缆中包含有两根电源线及两根数据线。 耗电比较少的设备可以通过USB口直接取电。 可通过USB口取电的设备又分低电量模式和高电量模式，前者最大可提供100毫安的电流，而后者则是500毫安。 ⑤支持热插拔。 在开机情况下，可以安全地连接或断开设备，达到真正的即插即用。 USB还具有一些新的特性，如：实时性（可以实现和一个设备之间有效的实时通信）、动态性（可以实现接口间的动态切换）、联合性（不同的而又有相近的特性的接口可以联合起来）、多能性（各个不同的接口可以使用不同的供电模式）。 二、计算机网络和TCP/IP协议（一）OSI模型OSI（OSI-Open System Interconnection）开放系统互联参考模型是为不同开放系统的应用进程之间进行通信所定义的标准。 OSI包含两部分： ISO/OSI/RM (ISO7498)、服务与协议。 OSI参考模型将整个网络分为七层。 （1）物理层是OSI参考模型的最低层，与传输媒体直接相连，主要作用是建立、保持和断开物理连接，以确保二进制比特流的正确传输。 物理层协议规定了数据终端设备（DTE）与数据通讯设备（DCE）之间的接口标准。 规定了接口的4个特性：机械特性、电器特性、功能特性和规程特性。 这里的DTE（Data Terminal Equipment）数据终端设备是具有一定数据处理能力和数据转发能力的设备，DCE（Data Circuit-Terminal Equipment）数据链路端接设备（通信设备）的作用是在DTE和传输线路之间提供信号变换和编码的功能。 物理层协议包括RS-232、RS-449、V.24、V.35、X.21等。 （2）数据链路层是OSI参考模型的第二层，主要负责数据链路的建立、维持和拆除，确保在一段物理链路上数据帧的正确传输。 （3）网络层是OSI模型的第三层，又叫通信子网层，主要用于控制通信子网的运行。 网络层主要作用是将从高层传送下来的数据分组打包，再进行必要的路由选择、流量控制、差错控制、顺序检测等处理，使数据正确无误地传送到目的端。 网络层协议包括IP、RARP、ARP（TCP/IP）、IPX、DECNET、AppleTalk、X.25等。 （4）传输层（Transport Layer）位于资源子网和通信子网之间，是通信子网和资源子网的桥梁。 传输层的主要作用是为利用通信子网进行通信的两个主机，提供端到端的可靠的、透明的通信服务。 它与应用进程相关。 TCP、UDP是传输层协议。 （5）第五、六、七层是面向信息处理的高层协议。 会话层的主要作用是组织并协商两个应用进程之间的会话，并管理它们之间的数据交换。 表示层解决用户信息的语法表示问题，主要目的是使数据保持原来的含义。 应用层是OSI模型的最高层，是唯一直接向应用程序提供服务的一层，它直接面向用户，以满足用户的不同需求。 （二）TCP/IP协议自从TCP/IP在20世纪70年代早期被引入之后，该协议已经被广泛使用在全世界的网络上。 在PC、UNIX工作站、小型机、Macintosh计算机、大型机以及用于连接客户机和主机的网络设备上都可以使用TCP/IP。 通过TCP/IP，成千上万个公共网络和商业网络连接到了Internet上，使得大量用户可以对之进行访问。 （1）TCP/IP协议族TCP/IP是一个协议族，它的核心协议主要有传输控制协议（TCP）、用户数据报协议（UDP）和网际协议（IP）。 在TCP/IP中，与OSI模型的网络层等价的部分为IP。 另外一个兼容的协议层为传输层，TCP和UDP都运行在这一层。 OSI模型的高层与TCP/IP的应用层协议是对应的。 对主要协议起补充作用的协议有五个，它们是通过TCP/IP提供的五个应用服务：文件传输协议（FTP）、远程登录协议（TELNET）、 简单邮件传输协议（SMTP）、域名服务（DNS）、简单网络管理协议（SNMP）和远程网络监测（RMON）等。 另外超文本传输协议（HTTP）用于在Internet上为使用WWW浏览器进行访问的用户传输超文本标记语言文档，包括音频、图像、视频和图形文件。 可以使用Ping应用程序对同一个网络上或者不同网络上的结点进行联系，确定对方是否连接并且可以进行响应。 作为一个网络管理员，可以使用Ping另外一个结点来快速验证LAN或WAN连接是否正常工作。 Traceroute（Tracert）应用程序使用户可以跟踪网络两点间的跳数。 （2）网络中的两种寻址方法地址是网络设备和主机的标识，网络中存在两种寻址方法：MAC地址和IP地址，两种寻址方法既有联系又有区别。 MAC地址是设备的物理地址，位于OSI参考模型的第2层，全网唯一标识，无级地址结构（一维地址空间），固化在硬件中，寻址能力仅限在一个物理子网中。 IP地址是设备的逻辑地址，位于OSI参考模型的第3层，全网唯一标识，分级地址结构（多维地址空间），由软件设定，具有很大的灵活性，可在全网范围内寻址。 IP地址长度为32bits（4个字节），由网络ID和主机ID组成。 网络ID（Network ID）标识主机所在的网络，主机ID（Host ID）标识在该网络上的主机。 IP地址由4段组成，每段以十进制数表示，4个十进制数之间用小数点区分，如202.102.1.3。 编址的另一有特殊目的的形式是子网掩码。 子网掩码的目的有两个：一是显示使用的编址类别，二是将网络分成子网来控制网络流量。 在第一种情况下，子网掩码可使得应用程序能够确定地址的哪一部分是网络ID，哪一部分是主机ID。 上面介绍的编址称为IPv4，IPv4已经消耗尽了所有的地址。 由于IPv4不能提供网络安全，也不能实施复杂的路由选项，如在QoS的水平上创建子网等，所以应用也受到了限制。 同时，IPv4除了提供广播和多点传送编址外，并不具备多个选项来处理多种不同的多媒体应用程序，如流式视频或视频会议等。 为适应I P的爆炸式应用，Internet工程任务组（IETF）开始了IPng(IP next generation)的初步开发。 1996年，IPng的研究诞生了一种称为IPv6的新标准，IPv6具有128位编址能力。 （三）主要的网络设备（1）网络接口卡（NIC）NIC可以使网络设备如计算机或其他网络设备等连接到某个网络上。 （2）集线器集线器是以星形拓扑结构连接网络结点如工作站、服务器等的一种中枢网络设备。 集线器也可以指集中器，具有同时活动的多个输入和输出端口。 集线器的功能有：①提供一个中央单元，从中可以向网络连接多个结点。 ②允许大量的计算机可以连接在一个或多个LAN上。 ③通过集中式网络设计来降低网络阻塞。 ④提供多协议服务，如Ethernet-to-FDDI连接。 ⑤加强网络主干。 ⑥使得可以进行高速通信。 ⑦为几种不同类型的介质(如同轴电缆、双绞线和光纤)提供连接。 ⑧使得可以进行集中式网络管理。 （3）路由器路由器具有内置的智能来指导包流向特定的网络，可以研究网络流量并快速适应在网络中检测到的变化。 路由器可以用来：①有效地指导包从一个网络传输到另一个网络，减少过度的流量。 ②连接相临或远距离的网络。 ③连接截然不同的网络。 ④通过隔离网络的一部分来防止网络的瓶颈。 ⑤保护网络免受入侵。 （4）网关在许多环境下都用到了“网关”一词，但通常它是指一种使得两个不同类型的网络系统或软件可以进行通信的软件或硬件接口。 例如可以用网关来：①将常用的协议（如TCP/IP）转换为专用的协议（如SNA）。 ②将一种消息格式转换为另一种格式。 ③转化不同的编址方案。 ④将主机链接到LAN上。 ⑤为到主机的连接提供终端仿真。 ⑥指导电自由件发送到正确的网络目标上。 ⑦用不同的结构连接网络。 （5）ModemModem通常配合串行口实现数字信号与模拟信号之间的相互转换，从而可以利用电话线或电力线进行远程通信。 （四）RJ-45接头RJ-45接头有T568A和T568B两种标准。 RJ45线的对接方法如下(T568B)：A端 <――> B端1 pin 白橙 白绿2 pin 橙 绿3 pin 白绿 白橙4 pin 蓝 蓝5 pin 白蓝 白蓝6 pin 绿 橙7 pin 白棕 白棕8 pin棕 棕普通跳线：用于电脑网卡与模块的连接、配线架与配线间的连接、配线架与HUB或交换机的连接。 它的两端的RJ45接头接线方式是相同的。 如下图1-8-19，其中TD代表传送，各有两条线（TD+及TD-）；而RD代表接收，也有两条线（RD+及RD-）。 交叉连接线：用于HUB与交换机等设备间的连接。 它们两端的RJ45接线方式是不相同的，要求其中的一个接线对调1/2、3/6线对。 而其余线对则可依旧按照一一对应的方式安装

实验室的世界著名

美国良多一流的研究型大学都为政府代管国家实验室，这些设在大学里的国家实验室作为原始性创新基地，在国家基础研究、技术开发和科技攻关中承当着重要使命。 1、加州大学伯克利分校的劳伦斯伯克利国家实验室(Lawrence Berkeley National Laboratory，简称LBNL) 。 劳伦斯伯克利国家实验室位于美国加州大学伯克利分校，占地81 公顷，毗连旧金山湾。 它附属于美国能源部，由伯克利代管。 劳伦斯伯克利实验室是 1939 年诺贝尔物理学奖得主欧内斯特.奥兰多.劳伦斯先生于1931 年建立的，早期关注于高能物理领域的研究，建起了第一批电子直线加速器，发现了一系列超重元素，开拓了喷射性同位素、重离子科学等研究方向，成为美国乃至世界核物理学的圣地。 它是美国一系列著名实验室：Livermore，Los Alamos， Brookhaven 等实验室的前驱，也是世界上成百所加速器实验室的榜样。 劳伦斯伯克利国家实验室研究的领域无比宽泛，下设18 个研究所和研究中心，涵盖了高能物理、地球科学、环境科学、计算机科学、能源科学、材料科学等多个学科。 劳伦斯伯克利实验室建立以来，共培育了5 位诺贝尔物理学奖得主和 4 位诺贝尔化学奖得主。 劳伦斯伯克利国家实验室现有3800 名雇员，其中相当一部分是伯克利分校的老师和学生，2004 年的财政预算超过5 亿美元。 特别值得提出的是，实验室的主任是朱棣文先生，他是极少数担负美国国家学术机构引导的华人之一。 2、麻省理工学院的林肯实验室(Lincoln Laboratory) 。 MIT于1951 年在麻省的列克辛顿(Lexington)创建了林肯实验室。 其前身是研制出雷达的辐射实验室。 该实验室是联邦政府投资的研究中心，其基础使命是把高科技利用到国家平安的危急问题上。 它很快在防空系统的高等电子学研究中博得了名誉，其研究范畴由敏捷扩大到空间监控、导弹防备、战场监控、空中交通管制等领域，是美国大学第一个大规模、跨学科、多功效的技术研究开发实验室。 1957 年该实验室建玉成固态、可编程数字计算机掌握的雷达系统 (Millstone Hill radar)，实现了对空间目标的实时跟踪，既能跟踪苏联卫星的运动，也能监控卡那维拉尔角的火箭发射。 后来，这发展成弹道导弹策略防备系统，其中要害性的技术是数字信号处理和模式识别。 在20 世纪60 年代初期，林肯实验室开发了卫星通信系统，导致8 颗实验通信卫星的发射。 在20 世纪70 年代初期，实验室开始研究民航交通管制，强调雷达监控，进行恶劣景象的检测，开发了航空器的自动化控制装置。 在20 世纪80 年代，实验室为战胜大气紊流的影响，开发了大功率激光雷达系统。 20 世纪90 年代，为NASA 等开发了传感器。 当初，林肯实验室则在开发陆舆图像处理设备。 为了支撑宏大的翻新研究，林肯实验室始终坚持了在基本研究上的当先地位，例如名义物理、固态物理以及有关资料的上风。 它实现了开发半导体激光器的早期研究，设计了红外激光雷达，并开发了高精度卫星定位与跟踪体系。 林肯实验室在计算机图形学、数字信号处理理论以及设计与建造高速数字信号处理计算机等方面做出很大的贡献。 信号处理究竟是实验室许多名目的中心技术，包括高吞吐率的通用信号处理器。 它在语音编码与辨认方面也有许多杰出工作，为主动翻译开辟了途径。 林肯实验室现有雇员 2432 人，它在 2003 财政年度的经费是 5.226 亿美元，其中91.6%即4.787 亿美元来自美国国防部，这就不难懂得MIT 林肯实验室事实上是美国军事电子系统的大本营。 3、加州大学的洛斯阿拉莫斯国家实验室(Los Alamos National Laboratory，简称LANL) 洛斯阿拉莫斯国家实验室位于美国新墨西哥州首府圣塔菲西北56 公里处，成立于1943 年，以研制降生世界上第一颗原子弹而驰名于世。 洛斯阿拉莫斯是一个当之无愧的科学城和高科技辐射源。 实验室在二战期间由罗斯福总统倡导建立，是曼哈顿工程的一部分。 物理学家奥本海默是实验室的第一任主任。 该实验室是一所由能源部与加利福尼亚大学结合管理的多计划研究机构。 其研究工作分两大类：武器研究，包括开发满足军事需要的核弹头、设计实验先进技术计划，以及通过相干科学技术领域的实验与实践研究，保持一项创新性武器研究筹划；非兵器研究，包括核裂变、核聚变、中等物理加速、超导、计算科学、生物医学、地球科学、非核能及基础能源科学等。 这里云集了大批世界顶尖科学家，目前共有1.2 万名雇员，每年经费估算高达21 亿美元。 4、布鲁克海文国家试验室(Brookhaven National Laboratory，简称BNL) 布鲁克海文国家实验室位于纽约长岛萨福尔克县(Suffolk County)中部，原址为第一、二次世界大战时的美国陆军厄普顿兵营。 该实验室成立于 1948 年，现隶属于美国能源部，由石溪大学和BATTELLE 成立的布鲁克海文科学学会负责管理。 布鲁克海文国家实验室领有3 台开展研究用的反映堆和同步辐射光源、强场核磁共振仪、投射电子显微镜、扫描电子显微镜、正电子断层成像仪、盘旋加速器等一大量大型仪器和装备。 除首创了核技术、高能物理、纳米技术等多个领域的研究外，该实验室还在生物、化学、医学、材料科学、环境科学、能源科学和技术等多学科发展研究。 大科学安装群的强盛支持才能和多学科穿插的环境，使布鲁克海文国家实验室在发展新型、边沿科学和冲破重大新技术方面存在壮大的能力，获得多项令世界注视的重大结果，并数次取得诺贝尔奖，成为著名的大型综合性科学研究基地。 布鲁克海文实验室拥有3000 名雇员，每年还招待全球的超过4000 名科学家的拜访。 布鲁克海文的年度研究经费超过4 亿美元。 5、加州理工学院的喷气推进实验室(Jet Propulsion Laboratory，简称JPL) 喷气推动实验室是位于加利福尼亚州帕萨迪那美国国家航空航天局(NASA) 的一个下属机构，负责为美国国家航空航天局开发和治理无人空间探测任务，行政上属于加州理工学院管理，前身是由航空巨匠西奥多.冯.卡门于1936 年牵头成立的喷气能源研究所。 在国际科技界，喷气推进实验室如雷贯耳，它在美国导弹和航天发展史上起到了空前的作用，尤其是1958 年探险者1 号进入轨道，确定了其作为太空开发打算之母的位置。 喷气推进实验室共进行着 45 个项目标研发，各种无人探测器升空后的把持工作大都由其负责。 它还担当着对地球正确丈量的义务，节制着寰球的深空探测网络。 这里会集了太空研究范畴一流的迷信家跟工程师，员工总数超过5200 人，年度研究经费达13 亿美元。 6、橡树岭国家实验室(Oak Ridge National Laboratory，简称ORNL)橡树岭国家实验室是美国能源部所属最大的科学和能源研究实验室，成立于1943 年，原称克林顿实验室，是曼哈顿机密计划的一部门，现由田那西大学和Battelle 留念研究所独特管理。 20 世纪50 年代和60 年代期间，橡树岭国家实验室主要从事核能、物理及生命科学的相关研究。 70 年代成立了能源部后，使得橡树岭国家实验室的研究计划扩展到能源产生、传输和保留等领域。 橡树岭国家实验室的任务是开展基础和应用的研究与开发，提供科学常识和技术上解决庞杂问题的创新方式，加强美国在主要科学领域里的领先地位；进一步提高大批能源的利用率；为恢复和保护环境以及为国家安全作贡献。 橡树岭国家实验室许多科学领域在国际上处于领先地位。 它主要从事6 个方面的研究，包括中子科学、能源、高机能计算、复杂生物系统、进步材料和国家安全。 橡树岭国家实验室现有雇员3800 多人和客座研究人员大概3000 人，年度经费超过10 亿美元。 7、阿贡国家实验室(Argonne National Laboratory，简称ANL) 阿贡国家实验室是美国政府最老和最大的科学与工程研究实验室之一――在美国中西部为最大。 阿贡是1946 年特许成立的美国第一个国家实验室，也是美国能源部所属最大的研究中心之一。 从前半个世纪中，芝加哥大学为美国能源部及其前身监管阿贡国家实验室的运行。 阿贡是从二次世界大战曼哈顿工程的一局部，芝加哥大学的冶金实验室的基础上发展起来的。 战后，阿贡接收开发和平应用原子反应堆的任务。 数年来，阿贡的研究一直扩展，包含了基础科学、科学设施、能源资源方案、环境管理、国家保险、工业技术开发等很多领域。 阿贡有两个场所：位于伊利诺州的东场所，占地1500 英亩，是美国能源部芝加哥工作办公室所在地；位于爱达荷州的西场所，占地约900 英亩，是阿贡多数主要核反响堆研究设施的所在地。 今天，阿贡的雇员超过3500 名，运行经费约为4.75 亿美元，支持200 多个研究项目，从原子核研究到全球气象变更研究。 1990 年以来，阿贡曾与600 多家公司、无数的联邦政府部门以及其余组织一道工作。 此类实验室属于国家机构，有的甚至是国际机构，由好几个国家联合承办。 它们大多从事于基本计量，高精尖项目，超大型的研究课题，和国防军事任务。 1、德国的联邦技术物理研究所(Physikalisch Technische Bundesanstalt，简称PTB) 建于1884 年，原名帝国技巧物理研究所(Physikalisch Technische Reichsanstalt，简称PTR)，相称于德国的国家计量局，以精细测量热辐射著称。 十九世纪末该研究所的研究职员致力于黑体辐射的研究，导致了普朗克发明作用量子。 能够说这个实验室是量子论的发祥地。 谈到该实验室就须介绍物理学史上两位重要的人物。 第一个是1911 年诺贝尔物理学奖获得者维恩Wilhelm Wien(1864-1928)，他曾是该实验室的理论带头人，在这里工作长达近十年的时光。 他的主要贡献是发现了几个重要的热辐射定律。 第二位是1918 年诺贝尔物理学奖得主普郎克，他发现的能量级对物理学的进展作出了重大奉献。 他是继维恩后曾在该实验室工作的一位主要的学术带头人。 2、英国的国家物理实验室(National Physical Laboratory，简称NPL)英国的国家物理实验室，是英国历史长久的计量基准研究核心，创立于 1900 年。 1981 年分6 个部：即电气科学、材料运用、力学与光学计量、数值剖析与计算机科学、量子计量、辐射科学与声学。 作为高度产业化国家的计量中心，与全国工业、政府各部分、贸易机构有着普遍的日常接洽，对外则作为国家代表机构，与各国际组织、各国计量中心联系。 它还对环境维护，例如噪声、电磁辐射、大气传染等方面向政府供给倡议。 英国国家物理实验室共有科技人员约1000 人，1969 年最高达1800 人。 3、欧洲核子研究中心(European Organization for Nuclear Research，简称CERN)欧洲核子研究中心创建于1954 年，是范围最大的一个国际性的实验组织。 它的创建、方针、组织、选题、经费和研究规划的履行，都很有特色。 1983 年在这里发现W±和Z0 粒子，次年该中心两位物理学家鲁比亚和范德梅尔获诺贝尔物理奖。 欧洲核子研究中心是在联合国教科文组织的提倡下，由欧洲11 个国家从 1951 年开端谋划，现已有26 个成员国。 经费由各成员国摊派，所长由理事会任命，任期5 年。 下设管理委员会、研究委员会和实验委员会，组织精悍，管理完美。 研究人员共达9000 人，多为应聘制。 这是一个旨在摸索宇宙开始时最基本的货色是什么等问题的纯科学的物理研究机构，也是当今世界上规模最大的科学实验室之一。 来自包括中国在内的世界80 多个国家的6000 多名物理学家曾在此工作过。 这个研究中心建有两个国际研究所，供世界著名的科学家小组研究亚原子核的构造及其理论。 第一研究所装有6 亿电子伏的同步回旋加速器，280 亿电子伏的质子同步加速器等。 第二研究所在第一研究所旁边，它装有一台周长约 7 千米的新质子同步加速器。 研究中心除有许多先进而价钱昂贵的试验设备外，还有图书材料室，并出版《欧洲核研究组织信使》(月刊)和科学讲演等。 因为中心的设备齐全，服务精良，加上科学家们的勤恳尽力，欧洲核子研究中心在粒子物理研究领域已经取得了一些举世瞩目的成果，从而成为货真价实的核子研究中心。 数十年来，该研究中心先后建成质子同步回旋加速器、质子同步加速器、交叉储存环(ISR)、超质子同步加速器(SPS)、大型正负电子对撞机(LEP)、并拥有世界上最大的氢气泡室(BEBL)。 4、瑞士保罗谢勒研究所(Paul Scherrer Institute，简称PSI) 瑞士保罗谢勒研究所是瑞士科学和技术的多学科研究中心。 在与海内外大学、其他研究机构和工业界的配合中，PSI 在固态物理、材料科学、基本粒子物理、生命科学、核与非核能研究及与能源有关的生态学的研究中十分活泼。 PSI 是瑞士最大的国家研究所，有雇员1200 人，是瑞士独一这品种型的研究所。 PSI 研究的重点放在基础研究和应用研究，特别是与可连续发展有关的领域和对教育和培训具有重要意义、但超越大学单个系能力的领域。 PSI 研制和运行须要特别高尺度的技术窍门、教育和专业的复杂研究设施，占有散裂中子源，瑞士光源(SLS)等大科学装置，是世界科学界主要的用户实验室之一。 通过它开展的研究，PSI 获得新的基础知识，并踊跃增进其在工业上的应用。 中国已经建成的国家实验室共有5个，分别是：1. 国家同步辐射实验室-中国科学技术大学（合肥）2 .北京正负电子对撞机国家实验室-中国科学院高能物理研究所（北京）3. 兰州重离子加速器国家实验室-中国科学院近代物理研究所（兰州）4. 沈阳材料科学国家（联合）实验室-中国科学院金属研究所（沈阳）5.青岛海洋科学与技术国家实验室-中国海洋大学（青岛）已经批复正在兴建的国家实验室有5个，分别是：1.北京凝聚态物理国家实验室 中国科学院物理研究所2.合肥微尺度物质科学国家实验室 中国科技大学3.武汉光电国家实验室 华中科技大学等单位4.清华信息科学与技术国家实验室 清华大学5.北京分子科学国家实验室 北京大学、中国科学院化学研究所 1航空航天方面－－－－航空科学与技术国家实验室依托北京航空航天大学2人口与健康方面－－－－重大疾病研究国家实验室依托中国医学科学院3核能方面－－－－磁约束核聚变国家实验室依托中国科学院合肥物质科学研究院、西南核物理研究院4新能源方面－－－－洁净能源国家实验室依托中国科学院大连化学物理研究所5先进制造方面－－－－船舶与海洋工程国家实验室依托上海交通大学6量子调控方面－－－－微结构国家实验室依托南京大学7蛋白质研究方面－－－－蛋白质科学国家实验室依托中国科学院生物物理研究所8轨道交通方面--------现代轨道交通国家实验室依托西南交通大学9农业方面----------现代农业国家实验室依托中国农业大学