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空气中氧气含量测定的一种新方法 了解空气的主要成分并通过实验探究空气中氧气的体积分数是《全日制义务教育化学课程标准(实验稿)》的内容之一，引导学生认识和探究身边的化学物质，了解化学变化的奥秘，是化学启蒙教育的重要内容。本活动从日常生活和生产中选取学生熟悉的材料，引导学生通过观察和实验探究活动，认识物质及其变化，让学生体验化学美，从而激发学生学习化学的兴趣，使得学生乐于探究物质变化的奥秘，进而能体验科学研究过程中的喜悦，感受化学世界的奇妙与和谐。 � 一、活动材料 细铁丝、白醋、水、烧杯(250mL两只)、试管(约6cm长)、刻度尺、计时表、玻璃棒、试管刷。 二、活动原理 试管中形成的液柱高度与试管长度的比值代表空气中氧气含量，如28mm/150mm=19%。这存在着一个假设，即试管长度正比于试管体积，试管内气柱长度的变化完全是氧气消耗导致(试管中所有氧气被消耗)，而且空气是理想混合气体，温度和压强不发生变化，该比值可表示空气中氧气的体积分数。 教师最好向学生建议用较细规格的铁丝及合适长度(与试管大小有关)；在家里操作也可以用普通玻璃杯代替烧杯。 三、活动过程 量取长约100cm～200cm的细铁丝(越细越好)，并弯折成长约4cm。 附图 实验装置 分别取1/8杯(约30mL)的醋和水，配制1∶1的醋—水混合物。 将弯折好的细铁丝浸入醋—水溶液中1min(浸于液面以下)，然后轻轻取出并小心抖落上面的溶液(勿使醋溅出)。 稍扯铁丝使之蓬松，借助玻璃棒将其塞进试管，快速将试管倒放在另一只已经充满了3/4体积水的烧杯中，使试管口靠在水杯底(如附图)。 5min后，轻移试管，使试管中液面和烧杯中液面保持水平，量出试管中水柱高度，然后再将试管口靠在烧杯杯底。 每5min重复一次步骤5，当试管中液面高度不再变化时，记下该高度。实验过程中注意观察细铁丝有何变化，试管中的液面有何变化? 当试管内液面不再改变时，取出试管中的细铁丝，仔细观察细铁丝表面有何变化?然后用试管刷刷净试管。 测量试管的总长，计算试管液面不再变化时的高度与试管长度的比值，想一想，该比值能代表氧气在空气中的含量吗? 四、问题思考 活动中，你观察到细铁丝的变化了吗?想想看，细铁丝是否发生了某种化学反应?你能写出细铁丝发生变化的化学方程式吗?(提示：可根据细铁丝的表面颜色的变化来确定反应产物) 试管中液面发生什么变化?为什么会有此变化? 步骤5中为什么要移动试管，使得试管内外液面齐平? 在活动中，试管中氧气的体积分数变化了吗? 空气中氧气的体积分数大约为21%，把你的结果与该值比比看，相差多少?思考一下，以上哪些步骤可能对结果的影响较大? 五、参考答案 细铁丝的颜色从银白转变为红褐色，发生的化学反应是铁的氧化还原反应或腐蚀反应。可用化学方程式4Fe（s）＋3O2（g） 2Fe2O3（s）来表示。 水液面上升，试管中的氧气被消耗了，压强和温度基本保持不变，因此，氧气减少意味着试管内气体体积的变化，则水面上升。 这是为了保证试管中气体体积(或长度)的测量是在相同大气压下进行，学生应尽可能获得不超过10%误差的测量结果。 参考文献 ��1�JCE Editorial S Just Breathe: The Oxygen Content of AJCEdu．，2001，78：512A—512B ��2�中华人民共和国教育部．全日制义务教育化学课程标准(实验稿)．北京：北京师范大学出版社，2001参考资料：
空气的成分 空气的成分之一 在远古时代，空气曾被人们认为是简单的物质，在1669年梅猷曾根据蜡烛燃烧的实验，推断空气的组成是复杂的。德国史达尔约在1700年提出了一个普遍的化学理论，就是“燃素学说”。他认为有一种看不见的所谓的燃素，存在于可燃物质内。例如蜡烛燃烧，燃烧时燃素逸去，蜡烛缩小下塌而化为灰烬，他认为，燃烧失去燃素现象，即：蜡烛-燃素=灰烬。然而燃素学说终究不能解释自然界变化中的一些现象，它存在着严重的矛盾。第一是没有人见过“燃素”的存在；第二金属燃烧后质量增加，那么“燃素”就必然有负的质量，这是不可思议的。1774年法国的化学家拉瓦锡提出燃烧的氧化学说，才否定燃素学说。拉瓦锡在进行铅、汞等金属的燃烧实验过程中，发现有一部分金属变为有色的粉末，空气在钟罩内体积减小了原体积的1/5，剩余的空气不能支持燃烧，动物在其中会窒息。他把剩下的4/5气体叫做氮气（原文意思是不支持生命），在他证明了普利斯特里和舍勒从氧化汞分解制备出来的气体是氧气以后，空气的组成才确定为氮和氧。 空气的成分之二 空气的成分以氮气、氧气为主，是长期以来自然界里各种变化所造成的。在原始的绿色植物出现以前，原始大气是以一氧化碳、二氧化碳、甲烷和氨为主的。在绿色植物出现以后，植物在光合作用中放出的游离氧，使原始大气里的一氧化碳氧化成为二氧化碳，甲烷氧化成为水蒸气和二氧化碳，氨氧化成为水蒸气和氮气。以后，由于植物的光合作用持续地进行，空气里的二氧化碳在植物发生光合作用的过程中被吸收了大部分，并使空气里的氧气越来越多，终于形成了以氮气和氧气为主的现代空气。 空气是混合物，它的成分是很复杂的。空气的恒定成分是氮气、氧气以及稀有气体，这些成分所以几乎不变，主要是自然界各种变化相互补偿的结果。空气的可变成分是二氧化碳和水蒸气。空气的不定成分完全因地区而异。例如，在工厂区附近的空气里就会因生产项目的不同，而分别含有氨气、酸蒸气等。另外，空气里还含有极微量的氢、臭氧、氮的氧化物、甲烷等气体。灰尘是空气里或多或少的悬浮杂质。总的来说，空气的成分一般是比较固定的。 由于地球有强大的吸引力，使百分之八十的空气集中在离地面平均为十五公里的范围里。这一空气层对人类生活、生产活动影响很大。人们通常所说的大气污染指的是这一范围内的空气污染。工业的发展，向空气排放了有害物质，污染了空气，使空气里增加了有害成分。当空气里的有害物质达到一定浓度后，就会严重地损害人类的健康和农作物的生长，破坏了某些物质，又会使人的能见度降低，影响交通安全等等。因此，必须大力防止空气的污染。 排放到空气里的有害物质，可以分为以下几类：粉尘类（如炭粒等），金属尘类（如铁、铝等），湿雾类（如油雾、酸雾等），有害气体类（如一氧化碳、硫化氢、氮的氧化物等）。从世界范围来看，排放量较多、危害较大的有害气体是二氧化硫和一氧化碳。二氧化硫是煤、石油在燃烧中产生的。一氧化碳主要是汽车开动时排出的。从全球估计，一氧化碳的排出量超过二氧化硫的排出量。 防止空气污染，保护环境，是关系到保护人民健康，关系到多快好省地发展社会主义工农业生产的大事。我们一定要在实现四个现代化的同时，解决好环境保护的问题。
你行，你有课！
运动饮料中功能成分碳水化合物：亦称糖类，是人体热能最主要的来源。它在人体内消化后，主要以葡萄糖的形式被吸收利用，葡萄糖能迅速被氧化并释放出能量。它还是构成机体的成分并在多种生命过程中起重要作用。 热量：用于维持人的基础代谢，弥补人因运动喝生活而消耗的能量，因而是不可或缺的。热能摄入不足或过量都对健康不利。热能长期摄入不足，人体处于饥饿状态，体内贮存的糖消耗殆尽，脂肪喝蛋白质即被转化为热能，出现一种负氮平衡，人体的肌肉喝内脏萎缩，体重显著减轻，消瘦乏力，严重者可危及生命。 钠、钾：以氯化钾、氯化钠、氯化镁等形式出现的电解质，体液成分中有一部分就是电解质。人体如果缺乏电解质，许多生理机能都会受到影响，人体水分和酸碱度的平衡也会遭到破坏。电解质中最重要的是钠、钾、氯这三种元素，其次才是镁和钙，它们溶于水后，分解成带电的离子，在体内庞大的网络中起到“通信兵”的作用。利用导电的功能使心脏跳动，肌肉产生力量，神经将信息传递到身体各部位，氯还是胃酸的成分之一，有足够的胃酸才能保证消化的正常进行，并且有助于消灭事物中的有害细菌。而镁和钾都能有效维持心脏的规律跳动，稳定血压，与心脏健康紧密相关。 此外运动饮料中还可能含有谷氨酸、维生素C、烟酰胺（维生素B5）、泛酸（维生素B3）、肌醇、维生素B6、维生素B12等，均有不同作用。万和威力特氨基酸粉能及时补充水分，维持体液正常平衡；迅速补充能量，维持血糖的稳定；及时补充无机盐，维持电解质和酸碱平衡，改善和提高代谢调节能力，解口渴，更解体渴。
高分子材料的制品属於最年轻的材料它不仅遍及各个工业领域，另外，（材料科学）里面的资料，让你找找自己的灵感
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功能化妆品概要 1功能化妆品的界定 在过去的10多年里，作为化妆品和制药工业革新，以及消费者对化妆品态度转变的结果，化妆品和药品的界线因为交叉而更加模糊不清，见Fig1－1, 由于这种交叉，化妆品和类似药物功效的新类别产品已经出现。比如，尽管美国食品药物管理局 （FDA）没有将功能化妆品（Cosmeceuticals）定义为独立类别，但是该术语已经被派生出来，并且被化妆品制造厂商者，迫不及待地用于描述化妆品和药品组合的一类产品。 每天都有越来越多的术语，用来描述我们正在称为功能化妆品这类日用品。这些包括： 美容增补剂；活性化妆品；效能化妆品；生物活性化妆品；植物化妆品；功效化妆品 皮肤治疗剂；皮肤药物；化妆品药物；疗效性化妆品。 当然，这些术语不都是一样的，在有些情况下，使用者正试图对一些产品类别进行正确地区分；在另一些情况下，使用者可能会简单地"将新酒装入旧瓶"。 美容增补剂基本上是天然营养保健类产品，通过口服产生美容效果，它们通常以胶囊形式使用，但有时以汤剂或甚至酊剂形式使用。 活性化妆品包括"活性"成分，可能不产生许多令人满意的健康益处，然而使用类似效能化妆品或功效化妆品的术语意味着：它们比一般化妆品表现出一些较有用的功效。 比如：皮肤治疗剂和皮肤药物只能简单地归为功能化妆品中的一小类，而化妆品药物被美国食品药物管理局定义为：化妆品和药物相组合的产品，这类产品包括含氟牙膏，抗头皮屑香波，也必须符合人体健康，化妆品卫生和安全法规。由于世界上现有的化妆品卫生和安全法规，和全球文化存在着不同的差异，造成对功能化妆品的许多不同解释；并且不同的国家正在使用上述多种短语和术语，来表达功能化妆品。 2 功能化妆品历史 尽管功能化妆品这个术语，最初由美国皮肤学家阿尔伯特克利格曼医学博士，在20世纪70年代制造出来，但埃及人是有史以来，最早认识到化妆品能有保健的作用。考古学家已经发掘出一些古代化妆品罐，在其化妆品罐上所写的象形文字是说："对视力有益"和"止血"。公元前1600年书写的医用莎草纸，经常涉及到许多功能化妆品。特别受人喜爱的是使用蜂蜜和牛奶的制剂，据说蜂蜜和牛奶有助于治疗皮肤疾病。而其他由乳香、植物油和石蜡按等比例制造的产品，声称能消除面部皱纹。 对于许多中世纪的阿拉伯医生和他们的欧洲同行来说，化妆品、香精和草药之间没有什么区别。他们所做的研究和试制工作，同时也覆盖了这些学科。化妆品和洗涤工业从医药领域中分离出来，是19世纪当现代制药工业开始发展，当第一个管制药物销售的政府法令实施以来，所出现的现象。 在近来的50多年里，有点讽刺性的是，医生和公众过分关注化妆品，引起的过敏反应。化妆品作为有效帮助治愈的作用被忽视，直到它在20世纪70年代末和80年代初，才被重视。 克利格曼通过开发能改善紫外损伤皮肤外表和抗皮肤皱纹的制剂，重新点燃人们对化妆品的兴趣。在此，他使用维甲酸作为活性成分。维甲酸已被证实：具有消除细小皱纹、减少衰老角质症，和促使胶原形成的能力。 克利格曼认为：新的化妆品技术"使得在皮肤护理品中，加入数量不受限制的活性物质成为可能，这些活性物质来自自然资源－来自植物、海洋、地球以及宇宙，包括那些由化学家合成的令人心动的物质名单。比如：维生素和抗氧化剂、抗炎、影响情绪的香味、胎盘、羊水血清和众多的激素，选择的范围十分广泛。" 3 功能化妆品类型 （1）按通常使用来划分，功能化妆品被分为下列各部分： 皮肤护理：包括防晒和其他皮肤护理品； 头发护理：包括洗发香波、护发剂和保护头皮健康的护发品； 身体护理：包括除臭剂和广泛范围的个人护理品； 化妆护理：包括护甲、护眼和彩妆美容产品。 大多数功能化妆品绝多数是皮肤护理品，特别强调防晒品类；其次第二大类是护发品。 （2）按性别化使用来划分，功能化妆品被分为： 在男性中，潜在功能化妆品使用的关键领域是： 头发再生、抗衰老、抗头皮屑、抗汗、抗皮炎、抗牙齿腐蚀、抗脚癣以及作为收敛剂； 在女性中，功能化妆品最多数用于： 抗皱纹、丰乳、苗条（抗脂肪团）、脱毛、口腔卫生、皮肤变棕色、皮肤美白、细胞再生复原、抗自由基、抗静脉曲张。 在这个世界人口老龄化的当今，人们心里将青春与美丽联系在一起，对于女性，不断使用抗衰老面霜和皮肤美白产品，将构成不断增长的化妆品消费大市场。最近几十年，最流行和最有争议的功能化妆品，有些含有果酸：α-羟基酸（AHA）和β-羟基酸（BHA），它们都是非常流行的"抗衰老物质"。 红血丝是另一个美容的疑难问题，在这个领域中，生物化妆品和植物化妆品正愈加流行。许多植物药材，特别是葡萄叶提取产品，已经被成功地开始应用，减缓红血丝的局部面霜，也正日益进入市场。(今后继续连载) -------------------------------------------------------------------------------- 功能美白成分解析 1、减少黑色素生成，概念跟“预防胜于治疗”相类似：利用防晒露，使皮肤因缺少黑色素生成的刺激而变白。通常这类美白产品配方里都添加有防晒因子。 2、加速已出现色素沉着的角质层细胞的新陈代谢：α羟基酸及A醇可促进皮肤的新陈代谢。它们可帮助消除已出现色素沉着的细胞，使肌肤外表更明亮，还可使不断更新的基层细胞加快其生长分裂速度。这样，黑色素细胞进入邻近细胞中的数量就会较少，肌肤就会显著变白。 3、减少新色素的生物合成：关于此类成分的作用过程，目前市面上出售产品的内含成分大多通过抑制酪氨酸酵素而起作用。通常此类衍生物不能兼备安全性和功效性。以对苯二酚为例，该活性成分因据称有毒而渐遭弃用。 于是，近年来，新一代功能性美白产品成分成为许多业内人士关注的焦点和开发重点——熊果素：其结构是对苯二酚的葡萄糖甙，通过抑制酪氨酸酵素而起作用；其刺激性及敏感性比苯二酚小很多。使用浓度介乎1%~10%之间，最好高于5%。易溶于水，需添加稳定剂以避免在最终配方中变色。 曲酸：其效用是在观察日本清酒酿造工人的手变白时发现的。它能有效抑制酪氨酸酵素，可溶于水，使用浓度介乎1%~3%之间，无毒，用后刺激性极小，在亚洲食品工业中被用作抗氧化剂。但在美白产品中应用，配方中存在稳定性问题，会令加入曲酸的产品变成黄褐色。基于这一原因，含有曲酸的美容化妆品中均添加抗氧化剂。 棕榈酸曲酸：由曲酸衍生而来的脂溶性成分，相对于防晒露及其配方中可能添加的防腐剂而言，其好处在于不影响它们的活性。尽管推测它能起抑制酪氨酸酵素的作用，但确切的作用过程仍未被业界人士彻底搞清楚。而通过人体试验显示其性质稳定，无刺激性。 维生素C衍生物：维生素C可有效抑制酪氨酸酵素，但不具相应比例的美白效果，因此业内人士推断是其抗氧化作用令黑色素减少进而分解，从而起到了美白作用。由于其性质倾向不稳定，故其配方中需添加其他成分保持其稳定性，但可能会因此而降低其功效。值得一提的是，维生素C磷酸镁盐是维生素C相对稳定的衍生物，可溶于水。作为皮肤美白成分使用时，浓度介乎5%~10%之间。具有令肌肤明亮及抗氧化作用，并能刺激胶原蛋白的合成，也常用于抗衰老保养品中。 壬二酸衍生物：该酸由引起花斑癣的皮屑芽胞菌酵母自然生成，通过该分子的作用会使皮肤出现淡斑。它是氧化酵素的有效抑制剂，因此也能抑制酪氨酸酵素。对光不敏感，与皮肤相容性好，但难以溶解，不便与乳液结合，近年来生产出的衍生物azelaoidiglycine，在其浓度含量为3%的口者喱中有显著的美白效果。 植物萃取物：许多植物萃取物具有美白肌肤的作用，而当前的问题是如何正确辨别它们内部的活性成分。譬如，中国植物蔷薇科属火棘（Pyracanthafortuneana）的衍生物，其美白作用与抑制酪氨酸酵素、抗组氨作用均同步进行，虽然目前仍不清楚这些作用是否来自萃取物中的同一成分，但肯定它包含多酚—— 一种洋甘草（Glycyrrhiza glabra）精油中供研究及散见于多种不同植物中、被确认为具美白功用的物质。 总之，美白配方的功效主要取决于所含成分的类型，人们可以通过试管及人体测试进行评估。不过有研究成果显示，数种活性成分结合产生的护理功效，可高于单一成分功效的总和。某些成分——如硫辛酸、山梨酸、萄糖氨、谷光甘肽及半胱氨酸等——各自的美白功效不大，但结合使用可提高其功效。
运动饮料中功能成分碳水化合物：亦称糖类，是人体热能最主要的来源。它在人体内消化后，主要以葡萄糖的形式被吸收利用，葡萄糖能迅速被氧化并释放出能量。它还是构成机体的成分并在多种生命过程中起重要作用。 热量：用于维持人的基础代谢，弥补人因运动喝生活而消耗的能量，因而是不可或缺的。热能摄入不足或过量都对健康不利。热能长期摄入不足，人体处于饥饿状态，体内贮存的糖消耗殆尽，脂肪喝蛋白质即被转化为热能，出现一种负氮平衡，人体的肌肉喝内脏萎缩，体重显著减轻，消瘦乏力，严重者可危及生命。 钠、钾：以氯化钾、氯化钠、氯化镁等形式出现的电解质，体液成分中有一部分就是电解质。人体如果缺乏电解质，许多生理机能都会受到影响，人体水分和酸碱度的平衡也会遭到破坏。电解质中最重要的是钠、钾、氯这三种元素，其次才是镁和钙，它们溶于水后，分解成带电的离子，在体内庞大的网络中起到“通信兵”的作用。利用导电的功能使心脏跳动，肌肉产生力量，神经将信息传递到身体各部位，氯还是胃酸的成分之一，有足够的胃酸才能保证消化的正常进行，并且有助于消灭事物中的有害细菌。而镁和钾都能有效维持心脏的规律跳动，稳定血压，与心脏健康紧密相关。 此外运动饮料中还可能含有谷氨酸、维生素C、烟酰胺（维生素B5）、泛酸（维生素B3）、肌醇、维生素B6、维生素B12等，均有不同作用。万和威力特氨基酸粉能及时补充水分，维持体液正常平衡；迅速补充能量，维持血糖的稳定；及时补充无机盐，维持电解质和酸碱平衡，改善和提高代谢调节能力，解口渴，更解体渴。
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高分子材料的制品属於最年轻的材料它不仅遍及各个工业领域，另外，（材料科学）里面的资料，让你找找自己的灵感
优点主要是原料处理简单，成本低廉；缺点是制备温度高，对原料的研磨要求高，制得的成品粒径分布范围宽，形貌不规则。
自动控制技术是能够在没有人直接参与的情况下，利用附加装置（自动控制装置）使生产过程或生产机械（被控对象）自动地按照某种规律（控制目标）运行，使被控对象的一个或几个物理量（如温度、压力、流量、位移和转速等）或加工工艺按照预定要求变化的技术。它包含了自动控制系统中所有元器件的构造原理和性能，以及控制对象或被控过程的特性等方面的知识；自动控制系统的分析与综合；控制用计算机（能作数字运算和逻辑运算的控制机）的构造原理和实现方法。自动控制技术是当代发展迅速，应用广泛，最引人瞩目的高技术之一；是推动新的技术革命和新的产业革命的核心技术；是自动化领域的重要组成部分。自动控制技术有很强的应用背景，无论是在炼钢、轧钢、化工、石油、电力等工业上，或是造纸、纺织、皮革和食品等工业上；无论是在航空、航海、汽车和铁路运输工业和国防工业上，或是图书资料的管理、实验室技术设备上都得到广泛应用。自动控制技术对导弹和人造地球卫星是非常重要的，对于研究原子能的应用，研究飞机和导弹的空气动力和结构强度也是有用的。没有应用背景的“控制理论”就缺乏生命力。如何巧妙地运用控制的基础理论来解决实际问题是和研究控制理论本身不同的另一种创造性工作。近年来自动控制技术发展迅猛，特别是计算机技术、网络和通信技术发展的突飞猛进，使人们籍助于许多使能技术的进步和一些开发工具的扩大，将人们构思的自动操作得以付诸实现。如网络控制技术、可编程控制器等均属于自动化控制技术中的使能技术。自动控制技术正向着网络化、集成化、分布化、节点节能化的方向发展。自动控制技术领域为广大用户提供的科学数据主要包括自动控制理论和方法、自动控制系统、控制软件技术、自动控制设备、可靠性技术、功能安全技术等6个数据集。自动控制理论与方法数据集：主要包括自动控制的基本理论，其中包含决策分析和博弈、多级递阶和分散控制、稳定性和鲁棒性、决策支持系统、自适应、自学习、自校正等数据。系统的建模与仿真、图像处理与模式识别、智能计算与控制均有大量基础数据。并且提供了自动控制最新理论与方法，其中包含基于网络的控制、对象模型不确定系统和鲁棒性、协调控制相关数据。自动控制系统数据集：主要包括自动控制系统体系结构，技术规范，系统集成及典型系统——分布式控制系统（DCS）、基于现场总线的控制系统（FCS）、可编程自动化系统（PAC）、数据采集和监督控制系统（SCADA）相关数据，在典型系统中我们采集了每个系统的应用实例及一些国际知名厂商的典型产品，为用户提供最新、优质、全面、可靠的技术规范。控制软件技术数据集：包括了常规PID控制和先进控制软件：多变量模型预测控制、专家系统、模糊控制及人工神经网络控制组态软件相关基础数据。详细介绍了制造执行系统MES，包含制造执行系统概述、制造执行系统有关的国际标准、实用的制造执行系统软件等数据。自动控制设备数据集：包括可编程序控制器、嵌入式控制器、工业控制计算机、分布式I/O、变频驱动器以及运动控制和伺服控制设备的体系结构、性能参数、技术参数及工业控制用编程语言，并且提供典型产品的基础数据。可靠性技术数据集：包括可靠性概述、可靠性有关国际标准、故障诊断、可靠性设计数据，为技术人员进行产品设计提供重要参考数据。功能安全技术数据集：包括其基本概念、电气/电子/可编程电子安全以及行业适用的功能安全国际标准及风险评价、安全性设计、网络通信安全等数据。自动控制的原理和方法，自动化单元技术和集成技术及其在各类控制系统中的应用。它以自动控制理论为基础，以电子技术、电力电子技术、传感器技术、计算机技术、网络与通信技术为主要工具，面向工业生产过程自动控制及各行业、各部门的自动化。它具有“控（制）管（理）结合，强（电）弱（电）并重，软（件）硬（件）兼施”鲜明的特点，是理、工、文、管多学科交叉的宽口径工科专业。学生在毕业后能从事自动控制、自动化、信号与数据处理及计算机应用等方面的技术工作。就业领域也非常宽广，包括高科技公司、科研院所、设计单位、大专院校、金融系统、通信系统、税务、外贸、工商、铁道、民航、海关、工矿企业及政府和科技部门等自动控制技术是对设备进行技术改造和推动技术发展的重要手段，在科研、生产乃至家庭生活等各个领域得到了广泛的应用。在工农业生产和日常生活中，自动控制的例子是很多的。工业生产设备的自动化，可以改善劳动条件，增加产量，提高质量，提高企业的经济效益；军事装备的自动化，可以提高武器的精度、速度和战术技术性能；在许多人们无法接近的场合，自动控制将是解决问题的惟一的技术手段。近年来，随着电子元器件和电路技术的迅速发展，尤其是计算机技术的推广应用，为自动控制技术的发展增添了新的活力。为了普及自动控制知识，满足技术革新和技术改造以及自动控制人员岗位培训的需要本书主要讲述自动控制电路的设计、制作与调试，从基本知识讲起，介绍自动控制系统的基本组成、常用传感器、基本单元电路和终端执行机构等的原理和应用技术。在此基础上，介绍自动控制电路的一般设计思路、分析方法；以及设计自动控制电路时应注意的问题。最后详细讲解温度自动控制、灯光自动控制、时间自动控制、液位自动控制、湿度自动控制等自动监控类电路的特点、原理、识图方法以及实例分析。学习这些典型实例，可以开拓读者的设计思路，从中得到启发，并可作为实际制作时的参考。自动化控制（automation control ），广义来说，通常是指不需借着人力亲自操作机器或机构，而能利用动物以外的其他装置元件或能源，来达成人类所期盼执行的工作。更狭义地说即是以生化、机电、电脑、通讯、水利、蒸汽等科学知识与应用工具，进行设计来代替人力或减轻人力或简化人类工作程序的机构机制，皆可称之。自动控制是相对人工控制概念而言的。指的是在没人参与的情况下，利用控制装置使被控对象或过程自动地按预定规律运行。自动控制技术的研究有利于将人类从复杂、危险、繁琐的劳动环境中解放出来并大大提高控制效率。自动控制是工程科学的一个分支。它涉及利用反馈原理的对动态系统的自动影响，以使得输出值接近我们想要的值。从方法的角度看，它以数学的系统理论为基础。我们今天称作自动控制的是二十世纪中叶产生的控制论的一个分支。基础的结论是由诺伯特·维纳，鲁道夫·卡尔曼提出的。
一 控制论的概括介绍控制论是研究各类系统的调节和控制规律的科学。它是自动控制、通讯技术、计算机科学、数理逻辑、神经生理学、统计力学、行为科学等多种科学技术相互渗透形成的一门横断性学科。它研究生物体和机器以及各种不同基质系统的通讯和控制的过程，探讨它们共同具有的信息交换、反馈调节、自组织、自适应的原理和改善系统行为、使系统稳定运行的机制，从而形成了一大套适用于各门科学的概念、模型、原理和方法。控制论创始人维纳在他的《控制论》一书的副标题上标明，控制论是“关于在动物和机器中控制和通讯的科学”。 控制论一词Cybernetics，来自希腊语，愿意为掌舵术，包含了调节、操纵、管理、指挥、监督等多方面的涵义，维纳以它作为自己创立的一门新学科的名称，正是取它能够避免过分偏于哪一方面，“不能符合这个领域的未来发展”和“纪念关于反馈机构的第一篇重要论文”的意思。 控制论是多门科学综合的产物也是许多科学家共同合作的结晶。但是，控制论的诞生和发展是与美国数学诺伯特维纳的名字联系在一起的。二 控制论的诞生过程维纳少年时是一位天才的神童，他11岁上大学，学数学，但喜爱物理、无线电、生物和哲学，14岁考进哈佛大学研究生院学动物学，后又去学哲学，18岁时获得了哈佛大学的数理逻辑博士学位。1913年刚刚毕业的维纳又去欧洲向罗素和希尔伯特这些数学大师们学习数学。正是多钟学科在他头脑里的汇合，才结出了控制论这颗综合之果。维纳在1919年研究勒贝格积分时，就从统计物理方面萌发了控制论思想。第二次世界大战期间，他参加了美国研制防空火力自动控制系统的工作，提出了负反馈概念，应用了功能模拟法，对控制论的诞生起了决定性的作用。1943年维纳与别格罗和罗森勃吕特合写了《行为、目的和目的论》的论文，从反馈角度研究了目的性行为，找出了神经系统和自动机之间的一致性。这是第一篇关于控制论的论文。这时，神经生理学家匹茨和数理逻辑学家合作应用反馈机制制造了一种神经网络模型。第一代电子计算机的设计者艾肯和冯诺依曼认为这些思想对电子计算机设计十分重要，就建议维纳召开一次关于信息、反馈问题的讨论会。1943年底在纽约召开了这样的会议，参加者中有生物学家、数学家、社会学家、经济学家，他们从各自角度对信息反馈问题发表意见。以后又连接举行这样的讨论会，对控制论的产生起了推动作用。1948年维纳的《控制论》出版，宣告了这门科学的诞生。 三 对控制过程的认识控制论的研究表明，无论自动机器，还是神经系统、生命系统，以至经济系统、社会系统，撇开各自的质态特点，都可以看作是一个自动控制系统。在这类系统中有专门的调节装置来控制系统的运转，维持自身的稳定和系统的目的功能。控制机构发出指令，作为控制信息传递到系统的各个部分（即控制对象）中去，由它们按指令执行之后再把执行的情况作为反馈信息输送回来，并作为决定下一步调整控制的依据。这样我们就看到，整个控制过程就是一个信息流通的过程，控制就是通过信息的传输、变换、加工、处理来实现的。反馈对系统的控制和稳定起着决定性的作用，无论是生物体保持自身的动态平稳（如温度、血压的稳定），或是机器自动保持自身功能的稳定，都是通过反馈机制实现的。反馈是控制论的核心问题。控制论就是研究如何利用控制器，通过信息的变换和反馈作用，使系统能自动按照人们预定的程序运行，最终达到最优目标的学问。 控制论是具有方法论意义的科学理论。控制论的理论、观点，可以成为研究各门科学问题的科学方法，这就是撇开各门科学的质的物点，把它们看作是一个控制系统，分析它的信息流程、反机制和控制原理，往往能够寻找到使系统达到最佳状态的方法。这种方法称为控制方法。四 控制论的主要方法控制论的主要方法还有信息方法、反馈方法、功能模拟方法和黑箱方法等。（一）信息方法信息方法是把研究对象看作是一个信息系统，通过分析系统的信息流程来把握事物规律的方法。（二）反馈方法则是动用反馈控制原理去分析和处理问题的研究方法。（三）所谓反馈控制就是由控制器发出的控制信息的再输出发生影响，以实现系统预定目标的过程，正反馈能放大控制作用，实现自组织控制。但也使偏差愈益加大，导致振荡。负反馈能纠正偏差，实现稳定控制，但它减弱控制作用、损耗能量。（四）功能模拟法，就是用功能模型来模仿客体原型的功能和行为的方。（五）所谓功能模型就是只以功能行为是相似为基础而建立的模型。如猎手瞄准猎物的过程与自动火炮系统的功能行为是相似的，但二者的内部结构和物理过程是截然不同的，这就是一种功能模拟。功能模拟法为仿生学、人工智能、价值工程提供了科学方法。（六）黑箱方法也是控制论的主要方法。黑箱就是指那些不能打开箱盖，又不能从外部观察内部状态的系统。黑箱方法就是通过考察系统的输入与输出关系认识系统功能的研究方法。它是探索复杂大系统的重要工具。 五 控制论的发展过程控制论诞生后，得到了广泛地应用与迅猛地发展，大致经历了三个发展时期。第一个时期为本世纪50年代，是经典控制论时期。这个时期的代表著作有我国著名科学家钱学森1945年在美国发表的《工程控制论》。第二个时期是60年代的现代控制论时期。导弹系统、人造恒星，生物系统研究的发展，使控制论的重点从单变量控制到多变量控制，从自动调节向最优控制，由线性系统向非线性系统转变。美国卡尔曼提出的状态空间方法以及其它学者提出的极大值原理和动态规划等方法，形成了系统测辨、最优控制、自组织、自适应系统等现代控制理论。第三时期是70年代后的大系统理论时期。控制论由工程控制论、生物控制论向经济控制论、社会控制论发展。1975年国际控制论和系统论第三届会议，讨论的主题就是经济控制论的问题。1978年的第四届会议，主题又转向了社会控制论。电子计算机的广泛应用和人工智能研究的开展，使控制系统显现出规模庞大，结构复杂，因素众多，功能综合的特点，从而控制论也向大系统理论发展。在世976年国际自动控制联合会的学术会上，专题讨论了“大系统理论及应用”问题。控制论也形成了工程控制论、生物科。其中生物控制论又分化出神经控制论、医学控制论、人工智能研究和仿生学研究。社会控制论则把控制论应用于社会的生产管理、效能运输、电力网络、能源工程、环境保护、城市建议，以至社会决策等方面。维纳在1950年出版的《人有人有的用处——控制论和社会》一书中着重论述了通信、法律、社会政策等等与控制论的联系。阿希贝1958年发表的《控制论在生物学和社会中的应用》一文，认为运用非线性系统的控制理论，可以研究社会系统。 控制论具有十分重要的理论意义和实践意义，它体现了现代科学整体化发展趋势，为现代科学技术提供了新的思路和科学方法。我国在60年代初就开始翻译介绍控制论的著作，但是，只是近年来才开始对它进行广泛而深入的研究。在经济、人口、能源、生产管理等方面，开始运用控制论建立数学模型。如投入产出模型、人口模型等，在运用中都取得了良好的效果。控制论这门新兴学科，在我国具有十分阔的发展前景。
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