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感前半期所学（前五章）知识要对本课程的学习体会和教学建议电子三班20121642于洋大作业四1.1电子信息产业概述•电子信息产业•中国电子工业体制变迁•一组令人深思的数据•世界主流电子产品•2012年电子信息产业统计分析•我国电子信息产业的主要问题•产业尴尬电子信息产业•电子信息产业是研制和生产电子设备及各种电子元件、器件、仪器、仪表的工业，属军民结合型工业。由广播电视设备、通信导航设备、雷达设备、电子计算机、电子元器件、电子仪器仪表和其他电子专用设备及系统等生产行业组成。•既包括信息硬件设备制造业、软件业,也包括信息设备提供与信息服务业,是一个横跨第一、二产业与第三产业的特殊产业。电子信息产品具体细分为投资类产品、消费类产品和元器件产品三个大类。•从产业链角度可分为：终端产品（如手机、电脑）、电子中间产品（如汽车音响、空调）、配件（如电脑主板、显卡）、电子元器件（如集成电路、电阻、电感、电容）。•电子行业产业链主要有：通信产业链、计算机及外设产业链、软件产业链、数字视听产业链、集成电路产业链、新型平板显示产业链、ＬＥＤ产业链、移动通信产业链等。中国电子工业体制变迁•行业管理体制的变革是电子工业体制变迁的重要组成部分，它直接反映了政府和企业在电子工业演进过程中的角色变化。•1950年4月，建制在重工业部内的电子工业局成立；•1953年4月，电信工业局为第二机械工业部第十局；•1963年，电子工业成立第四机械工业部；•1986年底，国家合并了机械部和兵器部，成立了国家机械工业委员会，电子工业改由国务院机械工业委员会归口管理；•1988年7月，成立机械电子工业部；•1990年，成立全国机电工业全行业统筹规划领导小组；•1993年6月，成立电子工业部；•1998年3月，成立信息产业部。II信息采集•信息流程信息产生信息采集信息编码信息传输信息解码信息处理信息利用信息利用决策•传感器技术•信号变换与分析技术2.1传感器技术•信息产生和信息采集是信息流的根源，《传感器原理及应用》课程为我们开启那扇窗。•《传感器原理及应用》：传感器原理及应用是电气工程、自动化类等相关专业的具有较强实践性的一门重要的专业技术课程。2.1.1《传感器原理及应用》•本课程主要介绍传感器的基本概念，重点讲解传感器的特性指标及各类传感器的基本原理及相应的测量电路，同时也介绍各类传感器的实际应用及传感器技术发展的状况及新成果。要求学生掌握常用传感器的原理、输出特性及典型的测量电路并能合理地选择和使用传感器。结合实际应用，培养和锻炼学生去组建非电测量和控制系统的实际能力。《传感器原理及应用》•课程内容主要包括：传感器的基本特性、电阻应变式传感器、电容式传感器、电感式传感器、磁电式传感器、压电式传感器、热电式传感器和现代传感器等知识。课程在实验教学方面很有特色——在基础性实验的基础上开设综合性，设计性、应用性实验，同学可以根据自己的兴趣和学习计划来选择实验内容，鼓励同学进行创新实验。2.2.2传感器技术及其应用•传感器技术在现代信息技术中有着举足轻重的作用，是现代信息技术的一大支柱。传感器技术已经广泛应用于智能建筑、环境监测、军事科研等各个领域。传感器技术已经成为智能化仪表、测量仪器、自动控制系统中不可缺少的感知元件。传感器技术为我们的学习和生活带来了诸多便利和帮助。传感器技术•传感器的作用传感器一般由敏感元件、转换元件和基本电路组成。传感器的直接作用与功能就是测量，即获取被测量对象的信息。利用传感器可以实现对被测对象的测量，在此基础上进行分析、反馈、处理，从而掌握被测对象的运行状态与趋势。传感器技术•传感器的分类传感器按其敏感的工作原理，一般可以分为物理型、化学型和生物型三大类。物理性传感器是利用某些敏感元件的物理性质或某些功能材料的特殊物理性能而制成的传感器。如应变式传感器是利用金属材料在外力作用下产生的电阻值变化的应变效应原理实现测量的；压阻式传感器是利用半导体材料在外力作用下产生的电阻值变化的压阻效应原理实现测量的；电容式传感器是利用电容器在外力作用下产生的的电容值变化实现测量的；电感式、差动变压器式传感器是利用磁阻随被测量变化的简单原理；压电式传感器是利用压电材料的压电效应实现测量的。传感器按其输出信号的形式，分为模拟型传感器和数字型传感器。传感器技术•传感器的材料传感器技术的重要基础是传感器的材料。任何一种传感器，都需要选择合适的材料来制作，并且要求所使用的材料具有优良的机械特性，禁止有材料缺陷。近些年来，在传感器的技术领域，所应用的新型材料主要有：半导体硅材料，包括单晶硅、多晶硅、非晶硅等。由于它具有优良的机械特性和电学特性，并且可以相互兼容。因此，可采用硅材料研制各种类型的硅微结构传感器。石英晶体材料，包括压电石英晶体和溶凝石英晶体。它具有机械性能好、精度高和温度稳定性极好的特性，同时天然的石英晶体还具有优良的压电特性。因此，通常可采用石英晶体材料研制各种迷你的高精密传感器。功能陶瓷材料。陶瓷材料有很强的稳定性，许多新型传感器是利用某些精密陶瓷材料的特殊功能来达到测量的目的，因此，新型传感器有着十分重要的意义是探索已知材料的新功能或者研究具有新功能的新材料。传感器应用举例•在被困人员救助过程中，利用Zigbee技术和CAN总线技术对被困人员进行准确定位研究。其中Zigbee定位节点就用到了压电传感器。•DS18B20是单总线数字型温度传感器。每个DS18B20都有一个独一无二的序列号，实际应用中不需要任何元器件即可实现测温。只需一个端口就可以与单片机实现双向通信。用户设定的报警温度储存在EEPROM中，即使在断电情况下依然可以保存。温度是以9-12位数字量显示。多个DS18B20可以并联在唯一的三线上，可实现多点组网功能。DS18B20可以广泛应用于防火，救援等各个领域，有很好的应用前景。传感器应用•传感器技术在有机磷农药残留检测中的应用传感器应用•基于传感器技术的炮控性能指标测试系统传感器应用传感器技术在机电一体化中的应用机器人用传感器机械加工过程的传感检测技术汽车自动控制系统中的传感技术使用曲轴位置传感器、吸气及冷却水温度传感器、压力传感器、气敏传感器等各种传感器.•基于传感器技术的工业设备诊断系统物联网与传感器2.2信号变换与分析技术•信号变换signaltransformationsignalconversion•按照一定的规律，将输入信号转换成另外一种形式的信号输出。•规律一般是指线性转换或是一一对应的。例如电压变电流；电流变频率；电阻变电压；模拟信号变数字信号等等。2.2.1相关课程简介•《电路分析A(含实验)》介绍电路的基本概念与基本定律、电阻电路的等效变换、线性电路的基本分析方法、线性电路的基本定理、含有理想运放的电路分析、正弦交流电路的稳态分析、含有互感的电路、三相交流电路、周期性非正弦电流电路、双口网络、一阶电路的时域分析、二阶电路的时域分析、拉普拉斯变换及其应用、状态变量法、非线性电阻电路等。通过对本课程的学习使学生掌握电路分析的基本定律、定理、分析方法以及初步的实验技能等，培养学生科学的思维方式，提高学生分析问题、解决问题的能力，为专业课的学习以及科学研究、工作生活打下扎实的基础。2.2.1相关课程简介•《数字信号处理(含实验)》本课程在介绍数字信号、系统和信号处理等基本概念的基础上，讨论采样定理、离散时间信号与系统、信号的频率分析、线性时不变系统的频域分析、离散傅里叶变换及其快速实现算法，重点讲解数字滤波器的实现和设计，包括有限冲击响应和无限冲击响应两类滤波器。通过对本课程的学习，使学生了解数字信号的基本概念，掌握数字信号处理的基本理论和方法，为将来从事相关领域工作和科学研究奠定坚实的基础。2.2.1相关课程简介•《信号与系统（含实验）》本课程为电类专业的技术基础课，同时也是分析信号与系统的有力工具。通过本课程的学习使学生掌握连续信号与系统（线性时不变）、离散信号与系统（线性时不变）的时域分析和变域分析的基本理论与方法，培养学生的抽象思维能力和综合应用知识解决问题的能力，为今后的学习和研究打下良好基础。课程主要内容：信号与系统概论、连续信号与系统的时域分析、连续信号与系统的频域分析、连续信号与系统的复频域分析、连续信号与系统的状态变量分析、离散信号与系统的时域分析、离散信号与系统的Z域变换分析等。2.2.2信号变换与分析技术•低压电器信号变换技术•基于局部属性的时频分析方法•小波变换与信号的时频分析•小波变换与傅立叶变换相结合的信号实例分析•基于虚拟仪器的生命信号小波变换分析技术•基于小波变换的机械故障信号的检测与分析•卫星定位系统信号变换过程分析3.1信息论•信息是人类社会互通情报的实践过程中产生的，在当今信息社会中，常把它作为人们认识世界的向导与智慧的源泉，也是社会与社会生产力发展的动力与资源。•信息作为一种资源，如何开发、利用、共享是人们普遍关注的问题。信息是信息论中最基本最重要的概念。•信息论是应用近代数理统计方法研究信息的传输、存储与处理的科学。其基本任务是为设计有效而可靠的通信系统提供理论依据，并成功应用。•信息论在数据压缩、密码学、统计及信号处理等领域有广泛应用。相关课程简介•《信息论与编码》本课程在介绍信号、信息、信源、通信模型和信息熵等基本概念的基础上，介绍了信道和信道容量的相关概念和计算方法。另外，该课程重点介绍了各种编码的方法，包括定长编码定理、香农编码、费诺编码、霍夫曼编码、信道编码、纠错码、线性分组码、生成矩阵和译码等。最后，对加密编码进行了介绍。培养学生利用信息论的基本原理分析和解决实际问题的能力，为进一步学习和研究通信、信号处理、智能信息处理等信息科学相关领域的技术奠定良好的理论基础。信息论在数据压缩理论中的应用•信息论之父香农在1948年发表的论文《通信的数学原理》一文中指出，任何信息都有冗余，冗余大小和信息中每个符号的出现概率或者说不确定性有关。香农把信息中排除了冗余后的平均信息量称为信息熵，并给出了计算信息熵的数学表达式，这为数据压缩奠定了理论基础。•数据压缩的主要目的是力求用最少的数据表示信源所发出的信号，使信号占用的存储空间尽可能小，以达到提高信息传输速度的目的。数据压缩在近代信息处理问题中有大量的应用，无论在数据存储或传送中，通过数据压缩可以大大节省资源利用的成本，如用在多媒体技术、远程视频监控系统中。•数据压缩作为信息论研究中的一项内容，主要是有关数据压缩比和各种编码方法的研究，即按某种方法对源数据流进行编码，使得经过编码的数据流比厡数据流占有较少的空间。其中基于符号频率统计的哈夫曼编码效率高，运算速度快，实现方式灵活，使得其在数据压缩领域得到了广泛的应用。信息论在密码学中的应用•密码学是研究编制密码和破译密码的技术科学。从传统意义上来说，密码学是研究如何把信息转换成一种隐蔽的方式并阻止其他人得到它。•密码术的研究和应用虽有很长的历史，但在信息论诞生之前，它还没有系统的理论，直到香农发表的保密通信的信息理论一文，为密码学确立了一系列的基本原则与指标，如加密运算中的完全性、剩余度等指标，它们与信息的度量有着密切相关。之后才产生了基于信息论的密码学理论。所以，信息论与密码学的关系十分密切。•近代密码学由于数据加密标准与公钥体制的出现与应用，使近代密码学所涉及的范围有了极大的发展，尤其是在网络认证方面得到广泛应用，但其中的安全性原理与测量标准仍未脱离香农保密系统所规定的要求，多种加密函数的构造，如相关免疫函数的构造仍以香农的完善保密性为基础。信息论在统计中的应用•信息论在统计中的应用一般指信息量在统计中的应用，也有编码定理与码结构在统计中的应用等问题。由于统计学研究的问题日趋复杂，如统计模型从线性到非线性，统计分布从单一分布到混合分布，因此信息量在统计中的作用日趋重要，在许多问题中以信息量作为它们的基本度量。•信息与统计相结合的其他典型问题还很多，如假设检验中的两类误差估计问题，试验设计问题，信息量在有效估计中的应用问题等，这些问题已使信息论与统计学想成相互推动发展的局面。