Journal of Photochemistry and Photobiology A:Chemistry168(2004)
97–101
Physical and photocatalytic properties of zinc ferrite
doped titania under visible light irradiation
Ping Cheng?,Wei Li,Tianle Zhou,Yanping Jin,Mingyuan Gu
State Key Laboratory of MMCs,Shanghai Jiaotong University,Shanghai200030,China
Received18February2004;received in revised form23April2004;accepted19May2004
Available online2July2004
Abstract
Visible light responsive zinc ferrite doped titania photocatalyst(TiO2(ZnFe2O4))was prepared by sol–gel method and was calcined at different temperatures.Diffuse re?ectance spectroscopy(DRS)results show that the absorption edge of TiO2(ZnFe2O4)has moved to the visible spectrum range in comparison with the undoped titania.The photocatalytic experimental result demonstrates that TiO2(ZnFe2O4) powder can effectively photodegrade methyl orange(MO)under visible light irradiation.Effect of calcination temperature on the pho-tocatalytic activity of TiO2(ZnFe2O4)was also investigated.Zeta potential measurements indicate that the isoelectric point(IEP)of the TiO2(ZnFe2O4)powder shifts to lower pH units with the increase of calcination temperature.Brunauer–Emmett–Teller(BET)surface area decreases with the rise of calcination temperature.It is concluded that the surface charge and BET surface area are the key factors for the higher photoactivity of zinc ferrite doped titania photocatalyst calcined at400?C.
?2004Elsevier B.V.All rights reserved.
Keywords:Photocatalyst;Visible light;Titania;Zinc ferrite;Methyl orange
1.Introduction
In recent years,titania has been widely studied for its wide application in photocatalysis,solar cells and hydrogen production because of its no toxicity,stability in aqueous solution,and no photocorrosion under bandgap illumina-tion[1].However,titania is a wide bandgap semiconductor (3.03eV for rutile and3.18eV for anatase)and can only absorb about5%of sunlight in the ultraviolet region,which greatly limits its practical applications.Extensive efforts have been made in the development of titanium oxide pho-tocatalysts that can ef?ciently utilize solar or indoor light. The approaches include the incorporation of metal ions into titania semiconductor powder or?lm by ion implantation or chemical doping[2–7];the introduction of oxygen va-cancies by treating a photocatalyst with hydrogen plasma or X-ray irradiation[8,9];the incorporation of nonmetal ions(e.g.N,C,F,S)into titania crystal lattice[10–13];the coupling of titania and the other semiconductor with visi-ble light absorption,e.g.CdS,WO3,and SnO2systems by sol–gel process,co-precipitation or simply physical mixing [14–17].
?Corresponding author.Tel.:+86-21-62933458;
fax:+86-21-62822012.
E-mail address:phedra@https://www.doczj.com/doc/6b17985189.html,(P.Cheng).
Spinel zinc ferrite is a semiconductor(bandgap1.9eV) that has potential application in the conversion of sunlight. However,because of the lower valence band potential and poor property in photoelectric conversion,zinc ferrite can-not be used directly in the photocatalytic destruction of toxic organic compounds[18].Titania has high photoac-tivity and superior property in photoelectric conversion, while zinc ferrite is sensitive to visible light.So the cou-pling of these two semiconductors may become a new type of composite having high utility of sunlight,high photoactivity and high ef?ciency of photoelectric conver-sion.
In this paper,zinc ferrite doped titania powder(labeled as TiO2(ZnFe2O4))was prepared by sol–gel method with the aim of extending the light absorption spectrum toward the visible region.The photocatalytic activity under visible light irradiation was evaluated using methyl orange(MO)as a model organic compound.The effect of calcination tem-perature on the photocatalytic activity of TiO2(ZnFe2O4) has also been studied.The powders calcined at differ-ent temperatures were characterized by X-ray diffrac-tion(XRD),diffuse re?ectance spectroscopy(DRS)and Brunauer–Emmett–Teller(BET)methods as well as zeta potential measurements.It is found that the TiO2(ZnFe2O4) photocatalyst can effectively photodegrade MO under visi-
1010-6030/$–see front matter?2004Elsevier B.V.All rights reserved. doi:10.1016/j.jphotochem.2004.05.018
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ble light irradiation and the sample calcined at400?C has the higher photoactivity than the ones calcined at500and 600?C.
2.Experimental
2.1.Preparation of zinc ferrite doped titania powders Zinc ferrite doped titania powder was prepared by sol–gel process and the molar ratio of zinc ferrite to titania is0.5%. Tetrabutyl titanate,zinc nitrate and ferric nitrate were used as precursors of titania and zinc ferrite,respectively.First,zinc nitrate,ferric nitrate and citric acid in a1:2:2.5molar ratio were dissolved together in the ethanol solution to produce a clear solution.The concentration of zinc ion in the solution is 0.15M.The mixture was vigorously stirred for2h and then was diluted to get the required stoichiometric proportion of zinc ferrite to titania.
During the synthesis of titania sol,hydrochloric acid was used as catalyst.The molar ratio of Ti:H2O:HCl:C2H5OH is equal to1:2.5:1:15.In order to avoid strong hydrolysis re-actions,Ti(OBu n)4was diluted with half of the prescribed amount of ethanol at?rst,then water and catalyst dissolved in the remaining ethanol were added dropwise to the ethano-lic solution of alkoxide with continuous stirring.Simultane-ously,the prescribed diluted zinc ferrite solution was added dropwise to the titania sol.Zinc ferrite/titania sol was ob-tained after vigorous stirring for several hours.The gel was calcined at the temperature400,500and600?C for2h,re-spectively,and then ground into?ne powders.For compari-son,pure titania and pure zinc ferrite nanopowders were also prepared with the same procedures described previously.
2.2.Measurements and analysis methods
The atomic contents in the?nal TiO2(ZnFe2O4)powder were determined by an inductively coupled plasma emission (ICP)spectroscopy using an IRIS Advantage1000equip-ment(Thermo Jarrell Ash Corp.,USA).The ICP analy-ses for the?nal TiO2(ZnFe2O4)powder indicated that the molar ratio of ZnFe2O4to TiO2is approximately0.5%. XRD patterns were made in a Rigaku D/max3A diffrac-tometer with Cu K?radiation over the2θrange of10–90?to identify the phase structure of samples.The crystallite size was determined using Scherrer’s equation.The DRS spectra of the powders were performed in a TU-1901dual beam UV-Vis spectrometer,equipped with an integrating sphere attachment for their diffuse re?ectance in the range of230–850nm.BaSO4was used as the standard in all mea-surements.The BET surface area was determined by nitro-gen adsorption–desorption isotherm measurements at77K on a Micromeritics NOV A1000Enitrogen adsorption ap-paratus.The samples were degassed at300?C before each measurement.The pH values of the solutions were measured with a pH meter.Zeta potential measurements were carried out on BI-ZetaPlus(Brookhaven Instruments Corp.,USA) which uses the Doppler shift resulting from laser light scat-ter from the particles to obtain a mobility spectrum.Sam-ples were prepared at solids concentration of0.5wt.%in deionized water,10?3M NaCI electrolyte,and dispersed for 10min using an ultrasonic probe.After dispersing,the so-lution was allowed to sediment for20min and the agglom-erates were removed.The10?2N HCI and10?2N NaOH solution were used to adjust pH to the desired values.
2.3.Set-up of photocatalytic reaction
The photocatalytic activities of the samples were eval-uated by the decomposition of MO under visible light ir-radiation at natural pH value.A250W high pressure Hg lamp was used as the light source and1M NaNO2solution was utilized for the purpose of excluding ultraviolet radi-ation.The emission spectrum of the lamp(obtained from the manufacturer)as well as the transmission spectrum of 1M NaNO2solution(obtained spectrophotometrically)is presented in Fig.1(a)and1(b),respectively.It can be seen that the light from the Hg lamp includes beams from both ultraviolet and visible light regions.After?ltered out by 1M NaNO2solution,the wavelength of light is larger than 400nm.The initial concentration of MO in a quartz reaction vessel was?xed at10mg/l with a catalyst loading of5g/l. The extent of MO decomposition was determined by mea-suring the absorbance value at approximately465nm using a756MC UV-Vis spectrometer.Prior to illumination,the suspension was magnetically stirred in the dark for30min to establish the adsorption–desorption equilibrium at
room Fig.1.(a)Emission spectrum of the high pressure mercury lamp;(b) transmission spectrum of1M NaNO2solution.
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temperature.During irradiation,stirring was maintained to keep the mixture in suspension.At regular intervals,samples were withdrawn and centrifuged to separate TiO 2particles for analysis.
3.Results and discussion 3.1.Photodegradation of MO
Fig.2shows the effect of calcination temperature on the photocatalytic activity of the TiO 2(ZnFe 2O 4)photocatalysts for the oxidative degradation of MO diluted in distilled water under visible light irradiation (λ>400nm).
After the adsorption equilibrium of MO onto the catalyst was established in the dark,about 51,10and 2%of the initial concentration of MO is absorbed onto the TiO 2(ZnFe 2O 4)catalyst for the catalyst calcined at 400,500and 600?C,re-spectively.Meanwhile,the pH of the suspension was mea-sured immediately after the adsorption equilibrium.It is to be noted that the pH of the solution varied after the MO solution was photodegraded.The extent of variation depends on the irradiating time.However,in the entire time range studied,variation found were very little.In addition,at the end of the photocatalytic reaction,pH was recorded and the difference was found negligible.As shown in Fig.3,the natural pH val-ues of 4.0,5.7and 6.1were obtained for the sample calcined at 400,500and 600?C,respectively.The increase of the pH value with the increase of calcination temperature is due to the reduction of surface acidic groups in the TiO 2(ZnFe 2O 4)powder,which were introduced during the preparation.A blank experiment in the absence of irradiation but with TiO 2(ZnFe 2O 4)demonstrates that no MO degrada-tion occurs.Another blank experiment in the absence of TiO 2(ZnFe 2O 4)but under irradiation shows that MO cannot be degraded under the present experimental condition.
0.0
0.10.20.30.40.50.60.70.80.91.0C /C 0
Irradiation time (h)
Fig.2.The effect of calcination temperature
on the photocatalytic activity of TiO 2(ZnFe 2O 4)for the degradation of MO under visible light irradi-ation:(a)400?C;(b)500?C;(c)600?C;(d)TiO 2500?C;(e)ZnFe 2O 4500?C.
Tempture(?C )
P H v a l u e
Fig.3.The variation of natural pH value for TiO 2(ZnFe 2O 4)suspension as a function of calcination temperature.
It can be seen that the photocatalytic degradation of MO proceeded on the TiO 2(ZnFe 2O 4)photocatalyst under visible light irradiation (a –c).After 3h photodegradation reaction excited by visible light,93%methyl orange were destroyed on the TiO 2(ZnFe 2O 4)samples,while only 13%methyl orange were degraded on pure TiO 2(d).The degra-dation of methyl orange on pure TiO 2under visible light irradiation is attributed to the photosensitization process [19].Anatase titania cannot be directly excitated by visi-ble light due to its 3.2eV bandgap,but the photobleaching reaction still occurred under TiO 2/dye/visible-light system due to dye molecule acting as photosensitizer.The elec-tron from the excited dye molecule was injected into the conduction band (CB)of the TiO 2,and the cation radical formed at the dye surface quickly undergoes degradation reaction.Moreover,the TiO 2(ZnFe 2O 4)powder calcined at 400?C showed a higher photocatalytic reactivity in com-parison with the samples calcined at 500and 600?C.It is found that the photoactivity is closely related to the dark adsorption amount of MO onto the samples.The more MO is absorbed onto the catalyst,the higher is the photoactivity.3.2.XRD and BET results
Fig.4illustrates the XRD patterns of TiO 2(ZnFe 2O 4)cal-cined at 400,500and 600?C.It can be seen that the diffrac-tion peaks at corresponding diffraction angles of anatase phase become much sharper when the temperature increase from 400to 600?C.There appear no peaks for rutile in all samples.It means that the phase transformation from anatase to rutile did not take place when TiO 2(ZnFe 2O 4)powder was calcined at temperatures below 600?C.Meanwhile,zinc ferrite peaks can be detected in the samples calcined at 500and 600?C although they are very weak.
The crystallite size of powders was determined from the broadening of corresponding X-ray diffraction peaks by
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Fig.4.XRD patterns of TiO2(ZnFe2O4)calcined at various temperatures: (a)400?C;(b)500?C;(c)600?C.
using Scherrer’s formula D=Kλ/βcosθ,whereλis the
wavelength of the X-ray radiation(λ=0.15418nm),K
the Scherrer constant(K=0.9),θthe X-ray diffraction
peak andβthe full-width at half-maximum(FWHM)of the
(101)plane(in radians),which is corrected for the instru-
mental broadening(β0=0.00122rad)prior to calculation of its real particle size broadening[20].The estimated
anatase grain sizes of TiO2(ZnFe2O4)calcinated at400,
500and600?C were7.35,11.97and14.62nm,respectively
(shown in Table1).
The BET speci?c surface areas of TiO2(ZnFe2O4)pow-
ders calcined at different temperatures are also listed in
Table1.The sample treated at400?C shows speci?c sur-
face areas of96m2/g.However,by increasing the thermal
treatment to500and600?C,the surface area notably dimin-
ishes to47and15m2/g,respectively.This is obviously due
to progressive aggregation of small crystallites into larger
particles.It is concluded that the higher BET surface area of
TiO2(ZnFe2O4)photocatalyst calcined at400?C provides a
larger adsorption site on the catalyst surface for MO,there-
fore the higher is the photoactivity.Similar?ndings were
also reported.Photocatalysts having a larger BET surface
area have a higher conversion for organic compounds in the
gaseous phase and phenol in the aqueous phase[21,22]. 3.3.DRS results
Fig.5shows the re?ectance spectra of TiO2(ZnFe2O4)
powders calcinated at400,500and600?C and pure
Table1
Characteristics of the TiO2(ZnFe2O4)photocatalyst calcined at different temperatures
Temperature (?C)Crystal size
(nm)
Crystal phase BET surface
area(m2/g)
4007.35Anatase96 50011.97Anatase47 60014.62Anatase
15Fig.5.DRS spectra for TiO2(ZnFe2O4)calcined at various temperatures. TiO2.The energy bandgaps are2.86,2.82and2.70eV for TiO2(ZnFe2O4)powders calcinated at400,500and 600?C,respectively,and3.18eV for pure TiO2.It can been seen that an redshift in TiO2(ZnFe2O4)powders is ob-tained in comparison with pure titania.This means that the TiO2(ZnFe2O4)powder is sensitive to visible light,which accounts for the photoactivity of TiO2(ZnFe2O4)under visible light irradiation.
Furthermore,the redshift of the absorption edge is also seen in the TiO2(ZnFe2O4)powder when the annealing tem-perature increases from400to600?C.It has been reported that the blueshift in the absorption band edge was claimed as a consequence of exciton con?nement with decreasing particle size(the so-called quantum size effect)in titania [23].In the present study,the grain size of anatase titania increases from7.35to14.62nm when the calcination tem-perature increases from400to600?C.So the redshift of the absorption edge from400to600?C is believed to be mainly due to the exciton con?nement effect of zinc ferrite particles embedded in the titania matrix.
It is generally accepted that the redshift of absorption band can increase photon numbers by extending the energy range of photoexcitation,which can be absorbed by catalyst and utilized for the photocatalytic reaction.In this study,al-though the TiO2(ZnFe2O4)catalyst calcined at400?C has a smaller absorption edge in the visible region,its photoactiv-ity for MO degradation is higher.It can be inferred that light absorption is not the only factor that determines the visible light photoactivity of TiO2(ZnFe2O4)catalysts calcined at different temperatures.
3.4.Zeta potential
Fig.6shows the zeta potential data for TiO2(ZnFe2O4) photocatalyst calcined at different temperatures.The results show a clear difference in isoelectric point(IEP)between the three samples.The isoelectric point of TiO2(ZnFe2O4) photocatalyst calcined at400,500and600?C is6.6,5.8
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Fig.6.Zeta potential of TiO2(ZnFe2O4)powder as a function of pH value. and5.4pH units,respectively.As can be seen,the IEP of
TiO2(ZnFe2O4)powders shifts to lower pH values with the
increase of calcination temperature.When pH is less than
the IEP,the zeta potential for TiO2(ZnFe2O4)is larger than
0mV,which means the surface of TiO2(ZnFe2O4)powder
is of positive charge.As previously shown in Fig.3,the
natural pH values for the sample calcined at400,500and
600?C are4.0,5.7and6.1,respectively.So,for the catalyst
calcined at400?C,the pH of4.0is far below the IEP of
6.6and the catalyst is positively charged;However,for the
catalyst at600?C,the pH of6.1is above the IEP of5.4and a
negative zeta potential is obtained,which implies the catalyst
is negatively charged;As for the powder at500?C,5.7is
approximately equal to5.8and the obtained zeta potential
is zero,which indicates a neutral surface for the sample.
Consequently,for the sample calcined at400?C,the pos-
itively charged TiO2(ZnFe2O4)offers a suitable surface for
adsorption of MO anion[24].However,increasing the cal-
cination temperature gradually increases the electrostatic re-
pulsion between the MO anion(p K1=3.46)and the ox-ide surface,which reduces adsorption of MO onto the cat-
alyst.Therefore,the drastic decrease in degradation of MO
on TiO2(ZnFe2O4)photocatalyst can be seen when the cal-
cination temperature increases from400to600?C.
4.Conclusion
1.The zinc ferrite doped titania photocatalyst was prepared
by sol–gel method.DRS results show that the absorption
edge of the photocatalyst has moved to the visible spec-
trum range,and a large redshift occurs in comparison with
the undoped titania.The photocatalytic experiment for
the degradation of MO indicates that the TiO2(ZnFe2O4)
powders can effectively photodegrade MO under visible
light irradiation,while the reactivity was hardly observed
on the undoped original TiO2or pure ZnFe2O4photo-
catalyst.The photoactivity of TiO2(ZnFe2O4)decreases
with the increase of calcination temperature in the range of400–600?C.
2.With the increase of calcination temperature,not only
the decrease of BET surface area,but also the change in IEP of the photocatalyst occurs.Both the surface charge and the BET surface area affect the adsorption of MO on the TiO2(ZnFe2O4)photocatalyst,therefore account for the higher photoactivity of TiO2(ZnFe2O4)calcined at400?C.
Acknowledgements
This work was?nancially supported by the National Nat-ural Science Foundation of China and the Hi-Tech Research and Development Program(973Program)of China. References
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高中物理图象问题分析《高考考试大纲》对学生物理学科的能力要求中明确指出，要求学生具有阅读图象、描述图象、运用图象解决问题的能力。物理图象能形象地表达物理规律、直观地描述物理过程、鲜明地表示物理量之间的相互关系，是分析物理问题的有效手段之一，是当今高考出题的热点。 高考对图象考查的内容及命题形式主要有以下几个方面：①通过对物理过程的分析找出与之对应的图象并描绘出来；②通过对已知图象的分析寻找其内部蕴含的物理规律；③图象的转换——用不同的图象描述同一物理规律或结论；④综合应用物理图象分析解决问题。 图象问题的处理策略有两条途径：一是根据图象反映的函数关系，找到图象所反映的两个物理量间的关系，分析其物理意义和变化规律。二是既能根据图象的定义把图象反映的规律对应到实际过程中去，又能将实际过程的抽象规律对应到图象中去，最终根据实际过程的物理规律进行判断。这样，才抓住了解决图象问题的根本。 一、图象所反映出的物理意义： 1．坐标轴的物理意义 弄清两个坐标轴表示的物理量及单位．注意坐标原点是否从零开始；注意纵轴物理量为矢量情况时，横轴以上表示此物理量为正，横轴以下表示此物理量为负． 2．图线形状 注意观察图象形状是直线、曲线还是折线等，从而弄清图象所反映的两个物理量之间的关系，明确图象反映的物理意义． 3．斜率
图线上某点的斜率表示两物理量增量的比值，反映该点处一个量随另一个量变化的快慢． 几种常见图象斜率的物理意义：(1)变速直线运动的x－t图象，纵坐标表示位移，横坐标表示时间，因此图线中某两点连线的斜率表示平均速度，图线上某一点切线的斜率表示瞬时速度；(2)v －t图线上两点连线的斜率和某点切线的斜率，分别表示平均加速度和瞬时加速度；(3)线圈的Φ－t图象(Φ为磁通量)，斜率表示感应电动势；(4)恒力做功的W－l图象(l为恒力方向上的位移)，斜率表示恒力的大小；(5)沿电场线方向的φ－x图象(φ为电势，x为位移)，其斜率的大小等于电场强度；(6)用自由落体运动测量重力加速度实验的v2－h图象(v为速度，h为下落位移)，其斜率为重力加速度的2倍． 4．面积的物理意义 图线与横轴所围的面积常代表一个物理量，这个物理量往往就是纵、横轴所表示的物理量的乘积的物理意义． 几种常见图象面积的物理意义：(1)在直线运动的v－t图象中，图线和时间轴之间的面积，等于速度v与时间t的乘积，因此它表示相应时间内质点通过的位移；(2)在a－t图象中，图线和时间轴之间的面积，等于加速度a与时间t的乘积，表示质点在相应时间内速度的变化量；(3)线圈中电磁感应的E－t图象(E为感应电动势)，图线跟t坐标轴之间的面积表示相应时间内线圈磁通量的变化量；(4)力F移动物体在力的方向上产生一段位移x，F －x图象中图线和l坐标轴之间的面积表示F做的功，如果F是静电力，此面积表示电势能的减小量，如果F是合力，则此面积表示物体动能的增加量；(5)静电场中的E－x图象(E为电场强度，
课程设计——图像去雾 一、设计目的 1、通过查阅文献资料，了解几种图像去雾算法，； 2、理解和掌握图像直方图均衡化增强用于去雾的原理和应用； 3、理解和掌握图像退化的因素，设计图像复原的方法； 4、比较分析不同方法的效果。 二、设计内容 采用针对的有雾图像，完成以下工作： 1、采用直方图均衡化方法增强雾天模糊图像，并比较增强前后的图像和直方图； 2、查阅文献，分析雾天图像退化因素，设计一种图像复原方法，对比该复原图像与原始图像以及直方图均衡化后的图像； 3、分析实验效果； 4、写出具体的处理过程，并进行课堂交流展示。 三、设计要求 1、小组合作完成； 2、提交报告（*.doc）、课堂交流的PPT（*.ppt）和源代码。
四、设计原理 （一）图像去雾基础原理 1、雾霭的形成机理 雾实际上是由悬浮颗粒在大气中的微小液滴构成的气溶胶，常呈现乳白色，其底部位于地球表面，所以也可以看作是接近地面的云。霭其实跟雾区别不大，它的一种解释是轻雾，多呈现灰白色，与雾的颜色十分接近。广义的雾包括雾、霾、沙尘、烟等一切导致视觉效果受限的物理现象。由于雾的存在，户外图像质量降低，如果不处理，往往满足不了相关研究、应用的要求。在雾的影响下，经过物体表面的光被大气中的颗粒物吸收和反射，导致获取的图像质量差，细节模糊、色彩暗淡。 2、图像去雾算法 图像去雾算法可以分为两大类：一类是图像增强；另一类是图像复原。图1-1介绍了图像去雾算法的分类: 图1-1 去雾算法分类 从图像呈现的低亮度和低对比度的特征考虑，采用增强的方法处理，即图像增强。比较典型的有全局直方图均衡化，同态滤波，Retinex 算法，小波算法等等。 基于物理模型的天气退化图像复原方法，从物理成因的角度对大气散射作用进行建模分析，实现场景复原，即图像复原。运用最广泛、
资料编码产品名称 使用对象产品版本 编写部门资料版本 以太网标准和物理层、数据链路层专题 拟制：日期： 审核：日期： 审核：日期： 批准：日期： 华为技术有限公司 版权所有侵权必究 修订记录 日期修订版本作者描述
目录 1 以太网标准 5 1.1 以太网标准 5 1.2 IEEE标准 5 1.3 物理层 8 1.3.1 以太网接口类型 8 1.3.2 电口 8 1.3.3 光口 11 1.4 FE自协商 12 1.4.1 自协商技术的功能规范 13 1.4.2 自协商技术中的信息编码 14 1.4.3 自协商功能的寄存器控制 16 1.4.4 GE自协商 18 1.5 物理层芯片和MAC层芯片接口简介 19 1.5.1 MII 19 1.5.2 MDIO管理寄存器 20 1.5.3 RMII 20
1.5.4 SMII 21 1.5.5 SS－SMII 21 1.5.6 GMII 22 1.5.7 TBI 22 2 以太网数据链路层 23 2.1 以太网的帧格式 23 2.2 以太网的MAC地址 25 2.3 CSMA/CD算法 26 2.3.1 CSMA/CD发送过程 27 2.3.2 CSMA/CD如何接收 28 2.4 半双工以太网的限制 31 2.5 以太网流量控制 34 2.5.1 反压（Backpressure） 34 2.5.2 PAUSE 流控 34 关键词： 以太网物理层数据链路局域网城域网协议标准祯结构
摘要： 本文详细地阐述了以太网的标准，以太网在各个传输层面的具体结构和工作方式以及控制方式。 缩略语清单： 无。 参考资料清单 无。 以太网标准和物理层、数据链路层专题 1 以太网标准 1.1 以太网标准 局域网(LAN)技术用于连接距离较近的计算机，如在单个建筑或类似校园的集中建筑中。城市区域网(MAN)是基于10－100Km的大范围距离设计的，因此需要增强其可靠性。但随着通信的发展，从技术上看，局域网和城域网有融合贯通的趋势。 1.2 IEEE标准 IEEE是电气和电子工程师协会（Institute of Electrical and Electronics Engineers）的简称，IEEE组织主要负责有关电子和电气产品的各种标准的制定。IEEE于1980年2月成立了IEEE 802委员会，专门研究和指定有关局域网的各种标准。IEEE 802委员会由6个分委员会组成，其编号分别为802.1
引言 DP83848C是美国国家半导体公司生产的一款鲁棒性好、功能全、功耗低的10／100 Mbps单路物理层(PHY)器件。它支持MII(介质无关接口)和RMII(精简的介质无关接口)，使设计更简单灵活；同时，支持10BASE～T和100BASE-TX以太网外设，对其他标准以太网解决方案有良好的兼容性和通用性。 MII(Medium Independent Interface)是IEEE802．3u规定的一种介质无关接口，主要作用是连接介质访问控制层(MAC)子层与物理层(PH-Y)之间的标准以太网接口，负责MAC 和PHY之间的通信。由于MII需要多达16根信号线，由此产生的I／O口需求及功耗较大，有必要对MII引脚数进行简化，因此提出了RMII(Reduced Medium Independent Interface，精简的介质无关接口)，即简化了的MII。 1 硬件设计 1．1 电路设计 DP83848C的收发线路各是一对差分线，经过变比为1：1的以太网变压器后与网线相连。以太网变压器的主要作用是阻抗匹配、信号整形、网络隔离，以及滤除网络和设备双方面的噪音。典型应用如图1所示。 图2是DP83848C与MAC的连接电路。其中，Xl为50 MHz的有源振荡器。
1．2 PCB布局布线 布局方面，精度为1％的49．9 Ω电阻和100 nF的去耦电容应靠近PHY器件放置，并通过最短的路径到电源。如图3所示，两对差分信号(TD和RD)应平行走线，避免短截，且尽量保证长度匹配，这样可以避免共模噪声和EMI辐射。理想情况下，信号线上不应有交叉或者通孔，通孔会造成阻抗的非连续性，所以应将其数目降到最低；同时，差分线应尽可能走在一面，且不应将信号线跨越分割的平面，如图4所示。信号跨越一个分割的平面会造成无法预测的回路电流，极可能导致信号质量恶化并产生EMI问题。注意，图3和图4中，阴影部分为错误方法。 2 RMll模式描述 RMII模式在保持物理层器件现有特性的前提下减少了PHY的连接引脚。
图像分析 1.如图是某物质熔化时温度随时间变化的图象，根据图象中的信息，判断下列说法正确的是（） A．该物质是非晶体 B．该物质的熔点是62°C C．第10min时物质处于液态 D．该物质液态时比热容比固态时大 【答案】D 2.图是某物体做直线运动时的路程随时间变化的图象，由图象判断下列说法错误的是（） A．15s时，物体通过的路程为30m B．整个20s时间内，物体的平均速度为2m/s C．物体在20s内都做匀速直线运动 D．物体在0～5s时间内的速度比10～20s内的速度大 【答案】C 3.用x，y分别表示两个物理量，如图所示图象表示这两个物理量之间的变化规律，下列说法正确的是（） A．如果y表示物体受到的重力，则x表示该物体的质量 B．如果y表示物质的密度，则x表示由该物质构成的物体体积 C．如果y表示物体匀速直线运动的路程，则x表示该物体运动的时间 D．如果y表示通过导体的电流强度，则x表示该导体的电阻 【答案】B 4．如图甲所示，两灯泡串联在电路中，电源电压为6V，L1的额定电压为3V，L2的额定电压为2V，通过两个灯泡的电流与其两端电压的关系如图乙所示．闭合开关，当滑片变阻器移至中点时，其中一个灯泡正常发光，另一个不损
坏，下列说法不正确的是（） A．正常发光的小灯泡是L1，其额定功率为0.45W B．当L2两端的电压为2V时，通过它的电流为0.15A C．正常发光的小灯泡是L2，其额定功率为0.3W D．此时滑动变阻器两端电压为1.5V 【答案】BC 5.完全相同的两s辆汽车，在相同的路面上沿同一方向做匀速直线运动（不计空气阻力），其路程s随时间t变化的图象如图所示．下列说法正确的是（） A．t=3s时，甲、乙两车的速度v甲=v乙 B．0～3s内，两车牵引力做功W甲＞W乙 C．行驶过程中，两车的牵引力F甲＞F乙 D．t=3s，甲乙两车行驶的路程s甲=s乙 【答案】B 6. 如图所示电路，电源电压保持不变。闭合开关S，当滑动变阻器的滑片P从a端滑到b端的过程中，两个电阻的U－I关系图像如图所示。则下列判断正确的是( ) A．图线甲是电阻R1的“U－I”关系图像 B．电源电压为9V C．滑动变阻器R2的最大电功率为3.6W D．滑动变阻器R2的最大阻值为20Ω 【答案】C
修订记录 第二章以太网标准 目标： 了解以太网标准结构。 熟悉各以太网标准定义的内容 一、以太网标准 局域网(LAN)技术用于连接距离较近的计算机，如在单个建筑或类似校园的集中建筑中。城市区域网(MAN)是基于10－100Km的大范围距离设计的，因此需要增强其可靠性。但随着通信的发展，从技术上看，局域网和城域网有融合贯通的趋势。 IEEE是电气和电子工程师协会（Institute of Electrical and Electronics Engineers）的简称，IEEE组织主要负责有关电子和电气产品的各种标准的制定。 IEEE于1980年2月成立了IEEE 802委员会，专门研究和指定有关局域网的各种标准。IEEE 802委员会由6个分委员会组成，其编号分别为802.1至802.6，其标准分别称为标准802.1至标准802.6，目前它已增加到12个委员会，这些分委员会的职能如下： ·802.1--高层及其交互工作。提供高层标准的框架，包括端到端协议、网络互 连、网络管理、路由选择、桥接和性能测量。 ·802.2--连接链路控制LLC，提供OSI数据链路层的高子层功能，提供LAN 、 MAC子层与高层协议间的一致接口。 ·802.3--以太网规范，定义CSMA/CD标准的媒体访问控制（MAC）子层和物理 层规范。 ·802.4--令牌总线网。定义令牌传递总线的媒体访问控制（MAC）子层和物理 层规范。 ·802.5--令牌环线网，定义令牌传递环的媒体访问控制（MAC）子层和物理层 规范。 ·802.6--城域网MAN，定义城域网（MAN）的媒体访问控制（MAC）子层和物理
以太网口PCB布线经验分享 目前大部分32 位处理器都支持以太网口。从硬件的角度看，以太网接口电路主要由 MAC 控制器和物理层接口（Physical Layer ，PHY ）两大部分构成，目前常见的以太网接口 芯片，如LXT971 、RTL8019 、RTL8201、RTL8039、CS8900、DM9008 等，其内部结构也 主要包含这两部分。 一般32 位处理器内部实际上已包含了以太网MAC 控制，但并未提供物理层接口，因此，需外接一片物理层芯片以提供以太网的接入通道。 常用的单口10M/100Mbps 高速以太网物理层接口器件主要有RTL8201、LXT971 等，均提供MII 接口和传统7 线制网络接口，可方便的与CPU 接口。以太网物理层接口器件主 要功能一般包括：物理编码子层、物理媒体附件、双绞线物理媒体子层、10BASE-TX 编码/ 解码器和双绞线媒体访问单元等。 下面以RTL8201 为例，详细描述以太网接口的有关布局布线问题。 一、布局 CPU M A RTL8201 TX ± 变 压 RJ45 网口 器 C RX± 1、RJ45和变压器之间的距离应当尽可能的缩短. 2、RTL8201的复位信号Rtset 信号（RTL8201 pin 28 ）应当尽可能靠近RTL8021,并且，如果可能的话应当远离TX+/-,RX+/-, 和时钟信号。 3、RTL8201的晶体不应该放置在靠近I/O 端口、电路板边缘和其他的高频设备、走线或磁性 元件周围. 4、RTL8201和变压器之间的距离也应该尽可能的短。为了实际操作的方便，这一点经常被放弃。但是，保持Tx±, Rx±信号走线的对称性是非常重要的，而且RTL8201和变压器之间的距离需要保持在一个合理的范围内，最大约10~12cm。 5、Tx+ and Tx- (Rx+ and Rx-) 信号走线长度差应当保持在2cm之内。 二、布线 1、走线的长度不应当超过该信号的最高次谐波( 大约10th) 波长的1/20 。例如：25M的时钟走线不应该超过30cm，125M信号走线不应该超过12cm (Tx ±, Rx ±) 。 2、电源信号的走线( 退耦电容走线, 电源线, 地线) 应该保持短而宽。退耦电容上的过孔直径 最好稍大一点。 3、每一个电容都应当有一个独立的过孔到地。 4、退耦电容应当放在靠近IC的正端（电源），走线要短。每一个RTL8201 模拟电源端都需要退耦电容(pin 32, 36, 48). 每一个RTL8201 数字电源最好也配一个退耦电容。 5、Tx±, Rx ±布线应当注意以下几点: (1)Tx+, Tx- 应当尽可能的等长，Rx+, Rx- s 应当尽可能的等长； (2) Tx±和Rx±走线之间的距离满足下图: (3) Rx±最好不要有过孔, Rx ±布线在元件侧等。
图像法分析问题 所谓图像法，就是利用图像本身数学特征所反映的物理意义解决物理问题（已知图像找出物理量间的函数关系）；和明确物理量之间的函数关系，作出物理图像来解决问题。a 用图像法解题，往往比其它数学方法更简捷、形象和直观。概括起来，高考对图像题的要求是：会看，会画，会比较，会推导判定。1．会看 （1）看坐标轴。坐标轴代表的物理量不同，图像表示的物理意义不同。通过看坐标轴确定图像研究的是哪两各物理量之间的关系。（2）看图线特征。根据图线特征，可初步掌握所反映的物理过程，以及两个相关量的变化趋势，才能进一步分析图像的物理内容。（3）看截距。截距一般表示初态物理量的大小（有的还表示方向），要能分析出其隐含的物理内容。 （4）看斜率。斜率反映了一个物理量随另一个物理量变化的快慢程度，斜率还可以表示某些隐含的物理量的大小和方向。 （5）看交点。交点有丰富的物理内容。两条图线相交表示两个过程具有相同的物理量和对应的条件；图线（也包括延长线）与坐标轴相交可表示某些特殊的物理状态。 （6）看峰值。峰值表示物理量变化的最大值。从峰值可以找出取得峰值的隐含条件。 （7）看图线围成的面积。有些物理图线的面积表示另一个物理量的大小和方向，如t v-图中的面积代表位移s，s F-图中面积代表功W，
t F 图中面积代表冲量I，U—I图中面积可代表电源输出功率等。2．会画 “会画”就是依据所给条件正确画出物理函数图像，或将物理过程的变化规律用图像表示出来。处理此类问题时，首先必须分析物理过程所给的条件或表达式的物理意义，再由此构建与物理图像的联系，从而画出图像。 图像的建立常有两种方法：一是描点法，二是函数分析法。 3．会比较 “会比较”就是根据所给的物理图像，读懂其中的含义，由图线的差别找出问题，进行判定。 1 两只完全相同的光滑的直角弯管abc和a′ b′c′，按图示位置放置，现将两个质量完全相 同的小球分别沿两管由静止滑下（设在直角转 弯处均无机械能损失）。两球到达出口C和C′ 处的时间分别为t和t′，则（） A．t> t′ B. t= t′ C. t< t′ D.条件不足，无法判定
龙源期刊网 https://www.doczj.com/doc/6b17985189.html, 图像去雾技术 作者：万晓丹 来源：《电子技术与软件工程》2018年第11期 摘要图像去雾技术分为图像增强去雾技术与图像恢复去雾技术，两种技术的运用需要根 据图像的实际情况来选择。其中，图像增强去雾可以分为完备图像增强与非完备图像增强两种类型。 [关键词]图像去雾图像增强去雾图像处理 计算及视觉系统在军事、交通、安全领域有着十分广泛的运用，图像去雾技术已经成为了计算机视觉领域的重要研究课题。在自然环境较差的清下采集的图像会收到大气散射的影响导致图像画面质量下降，对比度降低，难以清晰辨认物体特征，严重影响了计算机视觉技术的使用。因此，需要使用图像去污技术来进行增强与或修复，以改善视觉效果。 1 图像去雾技术类别 当前对雾天图像处理技术主要分为两种类型，分别为雾天图像增强以及雾天图像复原。其中，雾天图像增强在不考虑图像质量的基础上有着较广的使用范围，可以显著提升雾天图像的对比度，使得图像的细节更加清晰，改善图像的视觉效果。但是对于部分突出的画面可能会导致一定损失。雾天图像复原是对雾天图像降质的物理过程，并且构建雾天退化模型，补偿在退化过程中出现的失身，以便获得没有经过退化处理的无雾图像。这种方式具有很强的针对性，可以获得理想的物去雾效果，通常不会出现信息损失。现文章针对图像去雾增强技术开展适当研究。 2 图像增强去雾 图像增强去雾技术不需要获得图像降质的物理模型，仅仅只需要从人类视觉的角度入手，直接强化图像的对比度，使得图像色彩对比度更加明显以改善图像质量。图像增强去雾处理是主观的过程，这一方式按照是否恢复场景的色彩信息可以分为完备图像增强与非完备图像增强两种类型。 2.1 完备图像增强 完备图像增强法中最具有代表性的就是Retinex图像去雾方法。Retinex理论即为视网膜皮层理论，全称为Retina-cortex theory。学者Land和McCann站在人眼对颜色感知的特点入手，提出了颜色恒常性的Retinex理论。Retinex理论提出，在视觉信息传递的过程中人类的视觉系统会不自觉对信息进行一定的处理，去除光源强度与照射不均匀等相关因素，仅仅保留展现物体本质特点的信息。当这些关于物体本质的信息传递进入大脑皮层后将会经过更加复杂的信息处理，从而最终形成人的视觉。根据照度一反射模型将图像转变为照度分量以及反射分量的乘
目录 1目的 (3) 2范围 (3) 3定义 (3) 3.1以太网名词范围定义 (3) 3.2缩略语和英文名词解释 (3) 4引用标准和参考资料 (4) 5以太网物理层电路设计规范 (4) 5.1：10M物理层芯片特点 (4) 5.1.1：10M物理层芯片的分层模型 (4) 5.1.2：10M物理层芯片的接口 (5) 5.1.3：10M物理层芯片的发展 (6) 5.2：100M物理层芯片特点 (6) 5.2.1：100M物理层芯片和10M物理层芯片的不同 (6) 5.2.2：100M物理层芯片的分层模型 (6) 5.2.3：100M物理层数据的发送和接收过程 (8) 5.2.4：100M物理层芯片的寄存器分析 (8) 5.2.5：100M物理层芯片的自协商技术 (10) 5.2.5.1：自商技术概述 (10) 5.2.5.2：自协商技术的功能规范 (11) 5.2.5.3：自协商技术中的信息编码 (11) 5.2.5.4：自协商功能的寄存器控制 (14) 5.2.6：100M物理层芯片的接口信号管脚 (15) 5.3：典型物理层器件分析 (16) 5.4：多口物理层器件分析 (16) 5.4.1：多口物理层器件的介绍 (16) 5.4.2：典型多口物理层器件分析。 (17) 6以太网MAC层接口电路设计规范 (17) 6.1：单口MAC层芯片简介 (17) 6.2：以太网MAC层的技术标准 (18) 6.3：单口MAC层芯片的模块和接口 (19) 6.4：单口MAC层芯片的使用范例 (20) 71000M以太网（单口）接口电路设计规范 (21) 8以太网交换芯片电路设计规范 (21) 8.1：以太网交换芯片的特点 (21) 8.1.1：以太网交换芯片的发展过程 (21) 8.1.2：以太网交换芯片的特性 (22) 8.2：以太网交换芯片的接口 (22) 8.3：MII接口分析 (23) 8.3.1：MII发送数据信号接口 (24) 8.3.2：MII接收数据信号接口 (25) 8.3.3：PHY侧状态指示信号接口 (25) 8.3.4：MII的管理信号MDIO接口 (25) 8.4：以太网交换芯片电路设计要点 (27) 8.5：以太网交换芯片典型电路 (27) 8.5.1：以太网交换芯片典型电路一 (28)
物理图示法图像法解决物理试题专项含解析 一、图示法图像法解决物理试题 1．如图所示，左右两侧水平面等高，A 、B 为光滑定滑轮，C 为光滑动滑轮．足够长的轻绳跨过滑轮，右端与小车相连，左端固定在墙壁上，质量为m 的物块悬挂在动滑轮上．从某时刻开始小车向右移动，使物块以速度v 0匀速上升，小车在移动过程中所受阻力恒定不变．在物块上升的过程中（未到AB 所在的水平面），下列说法正确的是 A ．轻绳对小车的拉力增大 B ．小车向右做加速运动 C ．小车阻力的功率可能不变 D ．小车牵引力做的功小于物块重力势能的增加量与小车克服阻力做功之和 【答案】AD 【解析】 【分析】 【详解】 A ．物块以匀速上升时，两边绳子的夹角变大，可知绳子的拉力变大，即轻绳对小车的拉力变大，选项A 正确； B ．设绳子与竖直方向的夹角为θ，则由运动的合成知识可知0=2cos v v θ车，则随着物体的上升θ变大，车的速度减小，选项B 错误； C ．小车在移动过程中所受阻力恒定不变，根据P=fv 车可知小车阻力的功率减小，选项C 错误； D ．由能量关系可知：-PC k W W W E 阻牵车-=? ，因小车动能减小，则 诚信声明 本人声明： 1、本人所呈交的毕业设计是在老师指导下进行的研究工作及取得的研究成果； 2、据查证，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，毕业设计中不包含其他人已经公开发表过的研究成果，也不包含为获得其他教育机构的学位而使用过的材料； 3、我承诺，本人提交的毕业设计中的所有内容均真实、可信。 作者签名：日期：年月日 目录 摘要.............................................................................................................................. I Abstract ......................................................................................................................... II 第1章绪论.. (1) 1. 1 图像去雾技术分类 (2) 1.1.1 基于图像处理的雾天图像增强 (3) 1.1.2 基于物理模型的雾天图像复原 (5) 1.2 常见的去雾方法 (7) 1.2.1 最小失真图像去雾算法 (7) 1.2.2 偏振成像去雾算法 (10) 1.3 本文采用的去雾方法 (12) 1.3.1 简介 (12) 1.3.2 背景 (14) 1.3.3 暗通道先验算法 (15) 1.3.4 利用暗通道先验算法去雾 (16) 第2章MATLAB简介 (19) 2.1 MATLAB 语言的传统优点 (19) 2.2 语言新特点 (19) 2.2.1 数据类型和面向对象编程技术 (19) 2.2.2 控制流和函数类型 (20) 2.3 工作环境 (20) 2.3.1 传统工作环境 (20) 2.3.2 工作环境新特点 (21) 第3章主要程序与图像处理结果 (22) 3.1 流程图 (22) 3.2 具体程序 (23) 3.3 图像处理结果 (27) 结束语 (30) 致谢 (31) 参考文献 (32) 以太网知识讲座()——物理层器件 以太网知识讲座（3）——物理层器件 2010-05-2513:24 （天津光电通信产业集团恒光科技有限公司；天津300211） 摘要：系统地介绍了以太网的基本要领介质接入控制和物理层标准规范，以太网信号的帧结构、网络硬件设备、网络组成及主要性能，以及以太网信号在PDH、SDH/SONET中的传输等等。由于以太网中的各种设备必需通物理层接口器件才能与网络传输介质相连，因此本部分主要介绍物理层器件。 关键词：以太网；物理层；接口 1物理层器件 物理层器件（PHY:Physical Layer Interface Devices）是将各网元连接到物理介质上的关键部件。负责完成互连参考模型（OSI）第I层中的功能，即为链路层实体之间进行bit传输提供物理连接所需的机械、电气、光电转换和规程手段。其功能包括建立、维护和拆除物理电路，实现物理层比特(bit)流的透明传输等。 通常物理层的功能均被集成在一个芯片之中，但有的芯片也将部分链路层的功能集成进来，如物理介质接入控制（MAC:Media Access Con-brol）子层的功能等。其MAC/Repeater接口在10Mbit/s、100Mbit/s两种速率下有10/100MII、100M符号、10M串行和链路脉冲几种模式。 1.1PHY的结构 如图1所示，物理层包括四个功能层和两上层接口。两个层接口为物理介质无关层接口（MII）和物理介质相关层接口（MDI），在MII的上层是逻辑数据链路层（DLL），而MDI的下层则直接与传输介质相连。 以下对四个功能层和两个层接口分别进行介绍。 1.2MII MII满足ISO/IEC8802-3和IEEE802.3标准的要求，支持以太网数据传输的速率为10Mbit/s，100Mbit/s、1000Mbit/s和10Gbit/s，有对应的运行时钟。MII接口主要由与链路层之间的端口（MAC-PHY）和与站管理实体（STA:Station Management Entity）之间的端口（STA-PHY）两部分组成。 1.2.1MAC-PHY端口 这是MAC与PHY器件之间的接口，包括同步收发接口和介质状态控制接口。在介质状态控制接口中有载波读出信号（CRS:Carrier Sense Signal）和碰撞检测信号（COL:Collision Detection Signal）等。 1.2.2STA-PHY端口 物理图像题专题复习 1、用电器R1和R2上都标有“6V”字样，它们的电流随电压变化 关系如图所示。利用图像可求出用电器R1的额定功率 是W,若把R1和R2串联在电源电压为6V的电路中 工作，则用电器R2的实际功率是W 练习1：有两个电路元件A和B,流过元件的电流与其两端电压的关系如图（甲）所示．把它们串联在电路中，如图（乙）所示．闭合开关S,这时电流表的示数为0. 4A,则电源电压和元件B的电功率分别是（） A. 2.0V 0.8 W B. 2.5V 1.0W C. 4.5V 1.0 W D. 4.5V 1.8W 练习2：两定值电阻甲、乙中的电流与电压关系如图所示。现在将甲和乙并联后接在电压为3V的电源两端，下列分析正确的是（） A．甲的电阻值大于乙的电阻值 B．甲的电压大于乙的电压 C．甲消耗的电功率大于乙消耗的电功率 D．甲消耗的电能多于乙消耗的电能 2、小明利用标有“6V 6W”的灯泡L1和“6V 3W”的灯泡L2进 行实验。 （1）当L1正常发光时，通过L1的电流为 A 。 （2）如图甲所示：ＯＡ和ＯＢ分别为通过灯泡L 1和L 2中的电流随两端电压变化关系的曲线。现将两灯连入图乙所示电路，要使其中一个灯泡正常发光，电路中电流表的示数为 _ A ，电压表的读数是 V ，电路消耗的总功率为 W 。 3、家用电灭蚊器的发热部分使用了PTC 发热材料，它的电阻随温度变化规律如图所示。使用时发热体直接连入家庭电路，当发热体的温度为60 ℃时，则此时电功率为________W ，如果这只电灭蚊器的平均电功率为5 W ，按一天工作10 h 计算，这只家用电灭蚊器一个月(按30天计算 )消耗电能________kW ?h ，当发热体温度继续上升时，电灭蚊器的发热体的电阻会 ，它的电功率会 。 图甲 图乙 数字图像处理 课设题目：图像去雾 学院：信息与电气工程学院 专业：电子信息工程 班级： 姓名： 学号： 指导教师： 哈尔滨工业大学（威海） 年月日 目录 一. 课程设计任务 (3) 二. 课程设计原理及设计方案........................ 错误！未定义书签。 三. 课程设计的步骤和结果 (6) 四. 课程设计总结 (8) 五. 设计体会 (9) 六. 参考文献...................................... 错误！未定义书签。 一. 课程设计任务 由于大气的散射作用，雾天的大气退化图像具有对比度低、景物不清晰的特点，给交通系统及户外视觉系统的应用带来严重的影响。但由于成像系统聚焦模糊、拍摄场景存在相对运动以及雾天等不利环境，使得最终获取的图像往往无法使用。为了解决这一问题，设计图像复原处理软件。 要求完成功能： 1、采用直方图均衡化方法增强雾天模糊图像，并比较增强前后的图像和直 方图； 2、查阅文献，分析雾天图像退化因素，设计一种图像复原方法，对比该复 原图像与原始图像以及直方图均衡化后的图像； 3、设计软件界面 二. 课程设计原理及设计方案 2.1 设计原理 在雾、霾等天气条件下, 大气中悬浮的大量微小水滴、气溶胶的散射作用导致捕获的图像严重降质,随着物体到成像设备的距离增大, 大气粒子的散射作用对成像的影响逐渐增加. 这种影响主要由两个散射过程造成: 1) 物体表面的反射光在到达成像设备的过程中, 由于大气粒子的散射而发生衰减;2) 自然光因大气粒子散射而进入成像设备参与成像. 它们的共同作用造成捕获的图像对比度、饱和度降低, 以及色调偏移, 不仅影响图像的视觉效果, 而且影响图像分析和理解的性能. 在计算机视觉领域中, 常用大气散射模型来描述雾、霾天气条件下场景的成像过程.Narasimhan 等给出雾、霾天气条件下单色大气散射模型(Monochrome atmospheric scat-tering model), 即窄波段摄像机所拍摄的图像灰度值可表示为 （1） 式中, x 为空间坐标, A 表示天空亮度(Skylight), ρ为场景反照率, d 为场景 的景深, β为大气反射系数。图像去雾的过程就是根据获得的有降质的图像，即 I （x ）来推算出ρ的过程。 但由于该物理模型包含3 个未知参数, 从本质上讲, 这是一个病态反问题. 在只有单幅图像的条件下，我们可以考虑用假设以及推算的方式使其中的几个量固定，然后求解。 2.2 设计方案 2.2.1 白平衡 WP (White point) 算法, 也称为Max-RGB 算法, 利用R 、G 、B 颜色分量的最大值来估计光照的颜色。我们用天空亮度A 来取代最大值。对于A ，如果直接用图像中最亮的灰度估计的话会受到高亮噪声或白色物体的干扰，因此我们首先对图像颜色分量进行最小滤波，然后选择阀值为0.99，大于此值的认定为天空区域，然后取平均值为我们估计的天空亮度A 。然后方程（1）变为 （2） 2.2.2 估计大气耗散函数 ) 1()(d e A d e A x I ββρ--+-=d e d e A I ββρ- -+- =1/ 以太网物理层信号测试与分析 1 物理层信号特点 以太网对应OSI七层模型的数据链路层和物理层，对应数据链路层的部分又分为逻辑链路控制子层(LLC)和介质访问控制子层(MAC)。MAC与物理层连接的接口称作介质无关接口（MII）。物理层与实际物理介质之间的接口称作介质相关接口（MDI）。在物理层中，又可以分为物理编码子层（PCS）、物理介质连接子层（PMA）、物理介质相关子层（PMD）。根据介质传输数据率的不同，以太网电接口可分为10Base-T，100Base-Tx和 1000Base-T三种，分别对应10Mbps，100Mbps和1000Mbps三种速率级别。不仅是速率的差异，同时由于采用了不同的物理层编码规则而导致对应的测试和分析方案也全然不同，各有各的章法。下面先就这三种类型以太网的物理层编码规则做一分析。 1、1 10Base-T 编码方法 10M以太网物理层信号传输使用曼彻斯特编码方法，即“0”=由“+”跳变到“-”，“1”=由“-”跳变到“+”,因为不论是”0”或是”1”,都有跳变,所以总体来说,信号是DC平衡的, 并且接收端很容易就能从信号的跳变周期中恢复时钟进而恢复出数据逻辑。 图1 曼彻斯特编码规则 1、2100Base-Tx 编码方法 100Base-TX又称为快速以太网，因为通常100Base-TX的PMD是使用CAT5线传输，按TIA/EIA-586-A定义只能达到100MHz，而当PCS层将4Bit编译成5Bit时，使100Mb/s数据流变成125Mb/s数据流，所以100Base-TX同时采用了MLT-3（三电平编码）的信道编码方法，目的是使MDI的5bit输出的速率降低了。MLT-3定义只有数据是“1”时，数据信号状态才跳变，“0”则保持状态不变，以减低信号跳变的频率，从而减低信号的频率。 以太网知识讲座（3）——物理层器件 王廷尧，马克城 （天津光电通信产业集团恒光科技有限公司；天津 300211） 摘 要：系统地介绍了以太网的基本要领介质接入控制和物理层标准规范，以太网信号的帧结构、网络硬件设备、网络组成及主要性能，以及以太网信号在PDH、SDH/SONET中的传输等等。由于以太网中的各种设备必需通物理层接口器件才能与网络传输介质相连，因此本部分主要介绍物理层器件。 关键词：以太网；物理层；接口 1 物理层器件 物理层器件（PHY:Physical Layer Interface Devices）是将各网元连接到物理介质上的关键部件。负责完成互连参考模型（OSI）第I层中的功能，即为链路层实体之间进行bit传输提供物理连接所需的机械、电气、光电转换和规程手段。其功能包括建立、维护和拆除物理电路，实现物理层比特(bit)流的透明传输等。 通常物理层的功能均被集成在一个芯片之中，但有的芯片也将部分链路层的功能集成进来，如物理介质接入控制（MAC:Media Access Con-brol）子层的功能等。其MAC/Repeater接口在10Mbit/s、100Mbit/s两种速率下有10/100MII、100M符号、10M串行和链路脉冲几种模式。 1.1 PHY的结构 如图1所示，物理层包括四个功能层和两上层接口。两个层接口为物理介质无关层接口（MII）和物理介质相关层接口（MDI），在MII的上层是逻辑数据链路层（DLL），而MDI的下层则直接与传输介质相连。 以下对四个功能层和两个层接口分别进行介绍。 1.2 MII MII满足ISO/IEC 8802-3和IEEE 802.3标准的要求，支持以太网数据传输的速率为10Mbit/s，100Mbit/s、1000Mbit/s和10Gbit/s，有对应的运行时钟。MII接口主要由与链路层之间的端口（MAC-PHY）和与站管理 高中物理图像法解决物理试题解题技巧及练习题含解析 一、图像法解决物理试题 1．图甲为某电源的U I -图线，图乙为某小灯泡的U I -图线，则下列说法中正确的是 （ ） A ．电源的内阻为5Ω B ．小灯泡的电阻随着功率的增大而减小 C ．把电源和小灯泡组成闭合回路，小灯泡的功率约为0.3W D ．把电源和小灯泡组成闭合回路，电路的总功率约为0.4W 【答案】D 【解析】 【详解】 A ．根据闭合电路欧姆定律变形： U E Ir =- 可得图像与纵轴的交点表示电动势，图像斜率的大小表示内阻，根据甲图电动势为： 1.5V E = 内阻为： 1.0 1.55ΩΩ0.3 3 r -= = A 错误； B ．根据乙图可知电流越大，小灯泡功率越大，根据欧姆定律变形得： U R I = 可知乙图线上某点与原点连线的斜率为电阻，所以小灯泡的电阻随着功率的增大而增大，B 错误； C ．把电源和小灯泡组成闭合回路，将甲、乙两图叠加到一起： -曲线的交点即小灯泡的电压、电流，根据图像读数： 两U I U≈ 0.125V I≈ 0.28A 所以，小灯泡的功率为： ==?≈ 0.1250.28W0.035W P UI C错误； D．回路中的总功率为： ==?≈ 1.50.28W0.42W P EI 总 D正确。 故选D。 2．某同学站在电梯底板上，如图所示的v-t图像是计算机显示电梯在某一段时间内速度变化的情况（竖直向上为正方向）．根据图像提供的信息，可以判断下列说法中正确的是（） A．在0-20s内，电梯向上运动，该同学处于超重状态 B．在0-5s内，电梯在加速上升，该同学处于失重状态 C．在5s-10s内，电梯处于静止状态，该同学对电梯底板的压力等于他所受的重力 D．在10s-20s内，电梯在减速上升，该同学处于失重状态 【答案】D 【解析】 图像的斜率表示加速度，故0~5s内斜率为正，加速度为正，方向向上，处于超重状态，速度为正，即电梯向上加速运动；在5~10s过程中，电梯匀速，该同学加速度为零，该同学对电梯底板的压力等于他所受的重力，处于正常状态；10~20s过程中，斜率为负，速度为正，即电梯向上做减速运动，加速度向下，处于失重状态，D正确． 【点睛】在速度时间图象中，直线的斜率表示加速度的大小，根据图象求出电梯的加速度，当有向上的加速度时，此时人就处于超重状态，当有向下的加速度时，此时人就处于 高中物理《功能关系中的图像问题分析》 一、选择题（本题共计 7 小题，每题 3 分，共计21分，） 1. 如图所示为某物体运动的图象，，，若将该物体的运动过程用 图象表示出来，下列四幅图象中正确的是() A. B. C. D. 2. 自由下落的物体，其动能与位移的关系如图所示，则图中直线的斜率表示该物体的（） A.质量 B.机械能 C.重力大小 D.重力加速度 3. 质点运动的位移x与时间t的关系如图所示，其中不属于机械振动的是 A. B. C. D. 4. 如图所示，一小滑块（可视为质点）以某一初速度沿斜面向下滑动，最后停在水平面上.滑块与斜面间及水平面间的动摩擦因数相等，斜面与水平面平滑连接且长度不计，则该过程中，滑块的机械能与水平位移x关系的图线正确的是(取地面为零势能面)（） A. B. C. D.5. 某物体沿光滑斜面由静止开始下滑至斜面底端的过程中，若不计空气阻力，下列图像中能正确表示该物体的机械能E随位移x变化规律的是（） A. B. C. D. 6. 质量为的物体，放在动摩擦因数的水平面上，在水平拉力的作用下由静止开始运动，水平拉力做的功随位移变化的关系如图所示．重力加速度取，则() A.至的过程中，水平拉力为 B.至的过程中，水平拉力为 C.时，物体的速度为 D.至的过程中，物体做匀加速运动 7. 放在粗糙水平面上的物体受到水平拉力的作用，在0～6s内其速度与时间图像和该拉力的功率与时间图像分别如图所示，下列说法正确的是（） A.0～6s内物体位移大小为36m B.0～6s内拉力做的功为30J C.合外力在0～6s内做的功与0～2s内做的功相等 D.滑动摩擦力大小为5N 二、多选题（本题共计 5 小题，每题 3 分，共计15分，）图像去雾技术研究毕业设计
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