RMI技术讲解
1、什么是RMI？
我们知道远程过程调用（Remote Procedure Call, RPC）可以用于一个进程调用另一个进程（很可能在另一个远程主机上）中的过程，从而提供了过程的分布能力。Java 的RMI 则在RPC 的基础上向前又迈进了一步，即提供分布式对象间的通讯。
RMI（Remote Method Invocation）为远程方法调用，是允许运行在一个Java虚拟机的对象调用运行在另一个Java虚拟机上的对象的方法。
这两个虚拟机可以是运行在相同计算机上的不同进程中，也可以是运行在网络上的不同计算机中。
2、RMI的用途?
RMI的用途是为分布式Java应用程序之间的远程通信提供服务，提供分布式服务。
目前主要应用时封装在各个J2EE项目框架中，例如Spring，EJB（Spring和EJB均封装了RMI技术）
在Spring中实现RMI（具体代码见最后一页）
①在服务器端定义服务的接口，定义特定的类实现这些接口；
②在服务器端使用org.springframework.remoting.rmi.RmiServiceExporter类来注册服务；
③在客户端使用org.springframework.remoting.rmi.RmiProxyFactoryBean来实现远程服
务的代理功能；
④在客户端定义访问与服务器端服务接口相同的类
3、RMI的局限？
RMI目前使用Java远程消息交换协议JRMP（Java Remote Messaging Protocol）进行通信。JRMP是专为Java的远程对象制定的协议，由于JRMP是专为Java对象制定的，因此，RMI对于用非Java语言开发的应用系统的支持不足。不能与用非Java语言书写的对象进行通信（意思是只支持客户端和服务器端都是Java程序的代码的远程调用）。
4、RMI的使用局限?
由于客户机和服务器都是使用Java编写的，二者平台兼容性的要求仅仅是双方都运行在版本兼容的Java虚拟机上。
5、RMI应用程序的基本模型
6、RMI调用远程方法的参数和返回值
当调用远程对象上的方法时，客户机除了可以将原始类型的数据作为参数一外，还可以将对象作为参数来传递，与之相对应的是返回值，可以返回原始类型或对象，这些都是
通过Java 的对象序列化（serialization ）技术来实现的。（换而言之：参数或者返回值如果是对象的话必须实现Serializable 接口）
7、 RMI 体系结构
虚拟连接
桩/框架（Stub/Skeleton ）层：客户端的桩和服务器端的框架；
远程引用（remote reference ）层：处理远程引用行为
传送层（transport ）：连接的建立和管理，以及远程对象的跟踪
8、 RMI
一、Remote接口：是一个不定义方法的标记接口
Public interface Remote{}
在RMI中，远程接口声明了可以从远程Java虚拟机中调用的方法集。远程接口不需满足下列要求：
1、远程接口必须直接或间接扩展Java.rmi.Remote接口，且必须声明为public，除非客户端
于远程接口在同一包中
2、在远程接口中的方法在声明时，除了要抛出与应用程序有关的一场之外，还必须包括
RemoteException（或它的超类，IOExcepion或Exception）异常
3、在远程方法声明中，作为参数或返回值声明的远程对象必须声明为远程接口，而非该接
口的实现类。
二、RemoteObject抽象类实现了Remote接口和序列化Serializable接口，它和它的子类提供RMI服务器函数
说一点：提供了创建远程对象并将其导出（也就是使他们能够被远程客户机所调用），所需的方法有类UnicastRemoteObject和Activatable提供。子类可以识别远程对象引用的语义，例如服务器是简单的远程对象还是科技获得远程对象
三、LocateRegistry final类用于获得特定主机的引导远程对象注册服务器程序的引用（即创建stub），或者创建能在特定端口接收调用的远程对象注册服务程序
服务器端：向其他客户机提供远程对象服务
SomeService servcie=……；//远程对象服务
Registry registry=LocateRegisty.getRegistry()；//Registry是个接口，他继承了Remote，此方法返回本地主机在默认注册表端口1099 上对远程对象Registry的引用。
（还有getRegistry(int port) 返回本地主机在指定port 上对远程对象Registry 的引用; getRegistry(String host) 返回指定host在默认注册表端口1099 上对远程对象Registry的引用; getRegistry(String host, int port) 返回指定的host和port上对远程对象Registry 的引用）
registry.bind(“I serve”,service);// bind(String name,Remote obj) 绑定对此注册表中指定name 的远程引用。name ：与该远程引用相关的名称obj ：对远程对象（通常是一个stub）的引用
还有一些unbind（String name）移除注册表中指定name的绑定。
rebind（String name,Remote obj）重新绑定，如果name已存在，但是Remote不一样则替换，如果Remote一样则丢弃现有的绑定
lookup(String name) 返回注册表中绑定到指定name 的远程引用，返回Remote
String[] list() 返回在此注册表中绑定的名称的数组。该数组将包含一个此注册表中调用此方法时绑定的名称快照。
客户机端：向服务器提供相应的服务请求。
Registry registry=LocateRegisty.getRegistry()；
SomeService servcie=(SomeService)registry.lookup(“I serve”); Servcie.requestService();
四、Naming类
和Registry类类似。
其中客户端：Naming.lookup(String url)
url 格式如下"rmi://localhost/"+远程对象引用
服务器端：Registry registry=LocateRegistry.createRegistry(int port);
Naming.rebind(“service”,service);
五、RMISecurityManager类
在RMI引用程序中，如果没有设置安全管理器，则只能从本地类路径加载stub和类，这可以确保应用程序不受由远程方法调用所下载的代码侵害。
在从远程主机下载代码之前必须执行以下代码来安装RMISecurityManager:
System.setSecurityManager（new RMISecurityManager（））；
具体步骤：
1、服务器和客户端必须定义一个能够访问的接口，该接口声明能够远程调用的方法，创建
接口继承Remote接口（接口中声明需要调用的远程方法（需要抛出异常））
2、做一个实现类实现上面创建的接口
3、写服务器端Java程序，注册远程对象。
4、些客户端，获得远程对象的注册表
5、生成stub和skeleton。
代码：
1
package src;
import java.rmi.*;
public interface RMIInterface extends Remote{
public java.util.Date getDate()throws RemoteException;
}
2
package src;
import java.rmi.*;
import java.rmi.server.*;
import java.util.Date;
public class RMIImplementation extends UnicastRemoteObject implements RMIInterface { public RMIImplementation()throws RemoteException{
super();
}
public Date getDate() throws RemoteException {
// TODO Auto-generated method stub
return new java.util.Date();
}
}
3
package src;
import java.rmi.server.*;
import java.rmi.*;
public class RMIClient {
public static void main(String[] args){
if(System.getSecurityManager()==null)
System.setSecurityManager(new RMISecurityManager());
String url="rmi://localhost/";
try{
RMIInterface
c=(RMIInterface)Naming.lookup(url+"theRemote");
System.out.println("服务器大unde系统时间是"+c.getDate());
}catch(Exception e){
System.out.println("Error:"+e);
}
System.exit(0);
}
}
4
package src;
import java.rmi.*;
import java.rmi.registry.LocateRegistry;
public class RMIServer {
public static void main(String[] args){
if(System.getSecurityManager()==null)
System.setSecurityManager(new RMISecurityManager());
try{
RMIImplementation theRemote=new RMIImplementation();
LocateRegistry.createRegistry(1099);
Naming.rebind("theRemote",theRemote);
System.out.println("\n远程对象窗口，RMI服务器正在运行……");
}catch(Exception e){
System.out.println("Error:"+e);
}
}
}
Spring实现RMI
(1)服务器端服务接口
Package com.open.rmi.ex2;
public interface PerfectTimeI {
//提供当前时间的服务接口
public long getPerfectTime();
}
实现服务器端服务接口的类
package com.open.rmi.ex2;
public class PerfectTime implements PerfectTimeI {
public long getPerfectTime() {
return System.currentTimeMillis();
}
}
(2)在applicationContext中注册服务
class="org.springframework.remoting.rmi.RmiServiceExporter">
(3)在客户端的applicationContext中实现远程服务的代理功能
(4)在客户端定义访问与服务器端服务接口相同的类
package com.open.rmi.ex2;
import org.springframework.context.ApplicationContext;
import org.springframework.context.support.ClassPathXmlApplicationContext;
public class TestServer {
public static void main(String[] args) {
ApplicationContext ctx =
new ClassPathXmlApplicationContext("applicationContext.xml");
DisplayPerfectTime test = (DisplayPerfectTime)ctx.getBean("test");
test.display();
}
}
在applicationContext中的配置
首先开发人员应该清楚的是，Java RMI技术是伴随着分布式处理的需求而诞生出来，虽然从RMI的字面翻译没有看出来。在这一点上DCOM（Distributed Object Component Model，分布式对象组件模型，RPC就是通过DCOM机制来实现）似乎表现得更直白一些。分布式处理的构架就决定了无论是RMI还是RPC都至少是C/S模型，即Server作为对象（远程对象或者COM对象）提供者，而Client端作为使用者。所以从出发点上，如果具有一定Windows 开发经验的话，我们就不应该把Java RMI技术看得比较晦涩难懂。
同样的，RMI也像DCOM一样，Server端需要先注册服务，而Client端调用远程方法之前需要查找已经注册的服务，由此获得通信端口和传递参数等后续工作。所以，如果开发人员熟悉DCOM机制和RPC开发的话，那么就已经可以大致上知道Java RMI是如何开展工作了。
不同的是，Java平台与生俱来的安全性和良好的扩展性就决定了Java RMI比RPC更加安全和灵活，例如Java RMI可以穿透防火墙，而DCOM机制则不能；Java RMI可以支持嵌入更高级的连接应用，例如结合JNDI，XML技术等，而DCOM机制只有望洋兴叹，从而MS逐步转入到了.NET模型。
以下笔者将从大家都比较熟悉的DCOM机制的目标着手，通过RMI来实现分布式处理，来将读者逐步引入到RMI技术的应用深处。
2 部署框架
实际应用中，我们可以将RMI部署为2层到多层应用。本实例中，我们将RMI部署为3层：客户层─应用层─后台。按照设计模块将RMI部署划分为4个包：Client（客户端），Check（检查，调试），Application（应用层，RMI服务端）和Server（后台服务端，例如：数据库服务器，文件目录服务器等）。以下是各层和包的内容划分：
图1：RMI部署框架示意图
对于上述框架，请注意以下3个容易忽视的点：
（1）客户端和服务器必须同步共享远程接口定义和存根，特别是客户端和服务器端在不同主机的情形下，必须将更新后的远程接口定义和存根同时分发到客户端和服务器端。
（2）当客户端和服务器端在不同主机时要考虑部署策略文件（安全因素）。
（3）任何时候都不要考虑将过多的“权力”下放给客户端，而是尽可能将业务逻辑地放在应用层。这个问题往往产生在为了方便客户端使用服务端的资源。
摘要：随着网络技术、面向对象技术(OOT)的成熟，分布计算技术不再是试验室里的高新技术，分布计算已成为软件设计的主流技术。纯面向对象编程语言Java使分布计算更容易实现。本文介绍先阐述如何判断一个系统是不是分布式系统？并分析在分布计算中，Socket
通信协议和RPC的不足，然后论述如何使用Java RMI实现分布计算。
关键字：RMI 分布计算RPC
1、引言
分布计算是计算机界由来已久的话题，但过去大多数分布计算应用是专有的，适用范围很窄。随着网络技术飞速发展，对象技术的成熟，现在，分布计算具有跨越网络透明访问异构网络信息资源并进行处理的能力，使它成为新一代计算技术的主流。
Java语言的跨平台性、可移植性使它能够支持网络应用程序的设计。同时JA V A语言提供的远程方法调用(Remote Method Invocation,RMI)特性，使客户机上的程序可以调用服务器上的远程对象，这样就使程序员能够很容易编写出分布计算程序，并在网络环境下进行分布计算。
2、分布计算及Socket和RPC存在的问题
计算机网络的出现和网络技术的迅速发展，使得原先在物理位置上分散的各种微机、工作站和服务器等计算资源可以通过网络实现互联和交互，协同完成大规模、复杂的计算任务。而Intranet/Internet技术的发展，使软件工程学科出现了一个新的领域??基于网络的分布计算。
分布计算是一个发展迅速的领域，与传统的集中式计算相比，分布计算具有以下优点：
◇分布计算包含更多计算单元的协同服务；
◇分布计算具有更好性价比；
◇分布计算具有更好的可靠性和可用性；
◇分布计算具有更好的透明性；
◇分布计算具有更好开放性和可伸缩性；
但关于分布计算定义，还没有形成一个统一的意见。文献[1]给以关于分布式系统的定义：“分布式系统是基于网络互相连接的若干计算单元系统协同计算的软件实现。”并且给出一个分布系统应该具有的若干属性：
◆任意数目的分布计算单元（PE）,每个PE称之为物理资源。
◆任意数目的进程，每个进程称之为逻辑单元。
◆进程之间通过消息传递进行通信。
◆进程之间以协作的方式交互。
◆通信延迟不可忽略。
◆任何单个逻辑或物理的资源故障不会导致整个系统的崩溃。
◆在资源故障的情况下系统必须具有重新配置和处理故障的能力。
我们可以根据以上定义的属性，来判断一个系统是不是分布计算系统。
分布式系统可以看成彼此不共享内存的网络计算机协同完成多处理机任务，这就意味着分布系统即可以看作为服务器，也可以看作为客户机。因此，文献[2]提出的分布式系统的定义是：“分布式系统由一系列的节点组成，这些节点在需的时候会根据其定义的接口向其他节点提供服务。”同样在文献[3]中也给出不同定义。由这些定义我们可以这样认为：分布计算是利用分布在网络的各种信息资源和在网络上动态配置的多台计算机进行信息处理的过程，它是通过基于网络的分布式系统来实现的。
分布式系统中，要求分布在不同节点上对象能够互相通信。而通信基本机制就是:Socket协议通信。Socket协议使用层协议对交换的消息进行编码和解码，因而使用Socket进行设计比较复杂而且容易出错。在面向过程的语言中取代Socket的是远程过程调用RPC(Remote Procedure Call), 而RPC采用中性语言实现，并且返回的是用外部数据表示的值，对数据表示协议依赖很强，很难应用到面向对象分布计算系统中。而远程调用方法RMI(Remote Method Invocation)实质上模拟了应用在分布计算系统中的RPC,使用Java远程信息交换协议JRMP(Java Remote Messaging Protocol)进行通信，而JRMP是专为Java的远程对象通信制定的协议。因此，RMI就具有Java的可移植性，是分布应用的纯Java解决方案，更具有面向对象的特征。
3、用Java RMI进行分布计算
RMI的实现主要基于以下三层来完成，如图所示。
Stub&skeleton层：这是RMI应用层与其他部分的接口，它传输给远程引用层的数据是从调度流中提取而来。调度流使用对象序列化机制实现的，通过这个机制，Java对象可以在地址空间进行传递。Stub是客户端的代理，它实现了所有远程对象的接口；Skeleton是服务器端的实体，它包括了一个被具体远程对象所支持的接口。
远程引用层：主要处理低端传输接口，也负责执行专门的远程引用协议，这个协议是独立于客户端的stub和服务端的skeleton之外的。
传输层：实现具体的客户端到服务器端的网络连接。主要执行以下动作：建立远程地址空间的连接；对连接进行管理和监控连接状态；监听新的调用；建立并维护地址空间的远程对象表；建立新调用的连接；定位远程调用的调度程序，并建立与此调度程序的连接。
而在Java语言中，RMI是一种Java虚拟机之间对象相互调用对方的函数，也是启动对方进程的一种机制，主要使用Java.rmi和Java.rmi.Server包中定义的接口和类。使用Java RMI
开发分布计算程序流程如下图所示：
（1）定义远程类的接口：服务器对象必须通过远程接口声明服务；
（2）实现远程接口：必须提供一个Java服务器类，给类实现你向外部世界公布的接
（3）编译服务器：必须用javac编译服务器类;
（4）运行存根编译器：RMI提供一个成为rmic的存根编译器，对.class文件运行rmic；（5）启动RMIreGIStry;
（6）启动服务方应用程序；
（7）使用RMI注册表注册所有远程对象实例，使客户可以达到他们；
（8）编写客户端代码：必须使用java.rmi.Naming类定位远程对象，然后通过做远程对象代理的存根来调用方法；
（9）编译客户端代码；
（10）启动客户。
4、用Java RMI实现分布计算
笔者曾用Java RMI技术实现复杂矩阵乘法问题以及精确计算圆周率小数点后n位（当n很大时）的问题，这里限于篇幅仅给出复杂矩阵乘法程序的部分代码：
■定义远程接口
import java.rmi.*;
public interface MatrixInt extends Remote//继承Remote接口
{
public static void Multiply(int MatricX[][],int MatrixY[][],int MatrixZ[][])
throws RemoteException;
public static void OutputMatric(int Matrix[][])throws RemoteException;
}
■编写远程服务器上实现接口的方法
import java.rmi.server.*;
public class MatrixXY extends UnicastRemoteObject implements MatrixInt
{public MatrixXY () throws java.rmi.RemoteException{super();}
public static void Multiply(int MatrixX[][],int MatrixY[][],int MatrixZ[][])//矩阵相乘方法{…… }}}
public static void OutputMatrix(int Matrix[][])
{……}}
■创建远程服务器实现接口方法的对象
import java.rmi.*;
public class Server{
public static void main(String[] args)
{new Server();}
try{MatrixInt c=new MatrixXY();Naming.rebind("rmi://loacalhost:1099/Service",c);} catch(Exception e){System.out.println("Error"+ e); }}
■客户端程序代码
import java.rmi.*;
import java.rmi.server.*;
public class client{
public static void main(String[] args){
int MatrixX[][]={{1,4,5},{3,5,8},{9,13,7}};int MatrixY[][]={{5,7,9},{6,2,7},{2,5,7}};
int MatrixZ[][]=new int[3][3];
try{MatrixInt c=(MatrixInt)Naming.loopup(“rmi://remotehost/service”);
c.Mutiply(MatrixX,MatrixY,MatrixZ);
System.out.println(“The result is /n“);c.OutputMatrix(MatrixZ);}
catch(Exception e){System.out.println(“error”+e);}}
5、结束语
Java RMI是解决分布计算方案之一，它能开发出可移植，功能强大的分布计算程序。但Java RMI不能用于与非Java语言开发的对象进行通信，这正是它的不足之处，但可以借助CORBA与其它语言书写的对象进行通信，这也是分布计算领域研究的热点问题之一。
The Application of Distribution Based on Java RIM
PengTao ZhaoPengWei
（ShenYang Normal University IT College 110034）
With the maturity of object-oriented technology, distributed computing technology has walked out the laboratory and become mainstream in software design.The pure object-oriented computing Java makes distributed computing more easy.In this article at first we introduce how to judge if system is distributed computing system or not and analyze defect the defect of Socket and RPC,then we demonstrate how Java RMI works.
Key word: RMI distributed computing RPC
Java RMI （Remote Method Invocation 远程方法调用）是用Java 在JDK1.1 中实现的，它大大增强了Java 开发分布式应用的能力。
Java 作为一种风靡一时的网络开发语言，其巨大的威力就体现在它强大的开发分布式网络应用的能力上，而RMI就是开发百分之百纯Java 的网络分布式应用系统的核心解决方案之一。
其实它可以被看作是RPC 的Java 版本。但是传统RPC 并不能很好地应用于分布式对象系统。而Java RMI 则支持存储于不同地址空间的程序级对象之间彼此进行通信，实现远程对象之间的无缝远程调用。
RMI 目前使用Java 远程消息交换协议JRMP（Java Remote Messaging Protocol ）进行通信。JRMP 是专为Java 的远程对象制定的协议。因此，Java RMI 具有Java 的"Write Once,Run Anywhere "的优点，是分布式应用系统的百分之百纯Java 解决方案。
用Java RMI 开发的应用系统可以部署在任何支持JRE （Java Run Environment Java ，运行环境）的平台上。但由于JRMP 是专为Java 对象制定的，因此，RMI 对于用非Java 语言开发的应用系统的支持不足。不能与用非Java 语言书写的对象进行通信。本文拟从程序的角度举例介绍怎样利用RMI实现Java 分布式应用。
一、RMI系统运行机理
RMI应用程序通常包括两个独立的程序：服务器程序和客户机程序。
典型的服务器应用程序将创建多个远程对象，使这些远程对象能够被引用，然后等待客户机调用这些远程对象的方法。
而典型的客户机程序则从服务器中得到一个或多个远程对象的引用，然后调用远程对象的方法。
RMI为服务器和客户机进行通信和信息传递提供了一种机制。
在与远程对象的通信过程中，RMI 使用标准机制：stub 和skeleton 。
远程对象的stub 担当远程对象的客户本地代表或代理人角色。
调用程序将调用本地stub 的方法，而本地stub 将负责执行对远程对象的方法调用。
在RMI 中，远程对象的stub 与该远程对象所实现的远程接口集相同。
调用stub 的方法时将执行下列操作：
Java代码
(1) 初始化与包含远程对象的远程虚拟机的连接；
(2) 对远程虚拟机的参数进行编组（写入并传输）；
(3) 等待方法调用结果；
(4) 解编（读取）返回值或返回的异常；
(5) 将值返回给调用程序。
为了向调用程序展示比较简单的调用机制，stub将参数的序列化和网络级通信等细节隐藏了起来。
在远程虚拟机中，每个远程对象都可以有相应的skeleton（在JDK1.2环境中无需使用skeleton）。
Skeleton负责将调用分配给实际的远程对象实现。
它在接收方法调用时执行下列操作：
Java代码
(1) 解编（读取）远程方法的参数；
(2) 调用实际远程对象实现上的方法；
(3) 将结果（返回值或异常）编组（写入并传输）给调用程序。
stub和skeleton由rmic编译器生成。
利用RMI编写分布式对象应用程序需要完成以下工作：
Java代码
(1) 定位远程对象。应用程序可使用两种机制中的一种得到对远程对象的引用。
它既可用RMI的简单命名工具rmiregistry来注册它的远程对象，
也可以将远程对象引用作为常规操作的一部分来进行传递和返回。
(2)与远程对象通信。远程对象间通信的细节由RMI处理，对于程序员来说，
远程通信看起来就像标准的Java方法调用。
(3)给作为参数或返回值传递的对象加载类字节码。
因为RMI允许调用程序将纯Java对象传给远程对象，所以，RMI将提供必要的机制，既可以加载对象的代码又可以传输对象的数据。
在RMI分布式应用程序运行时，服务器调用注册服务程序以使名字与远程对象相关联。客户机在服务器上的注册服务程序中用远程对象的名字查找该远程对象，然后调用它的方法。
二、对象序列化
在RMI分布式应用系统中，服务器与客户机之间传递的Java对象必须是可序列化的对象。
不可序列化的对象不能在对象流中进行传递。对象序列化扩展了核心Java输入/输出类，同时也支持对象。
对象序列化支持把对象编码以及将通过它们可访问到的对象编码变成字节流；
同时，它也支持流中对象图形的互补重构造。序列化用于轻型持久性和借助于套接字或远程方法调用(RMI)进行的通信。
序列化中现在包括一个API（Application Programming Interface，应用程序接口），允许独立于类的域指定对象的序列化数据，并允许使用现有协议将序列化数据域写入流中或从流中读取，以确保与缺省读写机制的兼容性。
为编写应用程序，除多数瞬态应用程序外，都必须具备存储和检索Java对象的能力。
以序列化方式存储和检索对象的关键在于提供重新构造该对象所需的足够对象状态。
存储到流的对象可能会支持Serializable（可序列化）或Externalizable（可外部化）接口。
对于Java对象，序列化形式必须能标识和校验存储其内容的对象所属的Java类，并且将该内容还原为新的实例。
对于可序列化对象，流将提供足够的信息将流的域还原为类的兼容版本。
对于可外部化对象，类将全权负责其内容的外部格式。序列化Java 对象的目的是：
Java代码
提供一种简单但可扩充的机制，以序列化方式维护Java对象的类型及安全属性；
具有支持编组和解编的扩展能力以满足远程对象的需要；
具有可扩展性以支持Java 对象的简单持久性；
只有在自定义时，才需对每个类提供序列化自实现；
允许对象定义其外部格式。
三、分布式应用的实现和运行步骤
编写Java RMI分布式应用程序的步骤主要包括以下几步：
Java代码
(1) 将远程类的功能定义为Java接口。在Java中，远程对象是实现远程接口的类的实例。在远程接口中声明每个要远程调用的方法。
远程接口具有如下特点：
1) 远程接口必须声明为public。如果不这样，则除非客户端与远程接口在同一个包内，否则当试图装入实现该远程接口的远程对象时会得到错误结果。
2) 远程对象扩展java.rmi.Remote接口。
3) 除了所有应用程序特定的例外之外，每个方法还必须抛出
java.rmi.RemoteException例外。
4) 任何作为参数或返回值传送的远程对象的数据类型必须声明为远程接口类型，而不是实现类。
(2) 编写和实现服务器类。该类是实现(1)中定义的远程接口。所以在该类中至少要声明实现一个远程接口，并且必须具有构造方法。在该类中还要实现远程接口中所声明的各个远程方法。
(3) 编写使用远程服务的客户机程序。在该类中使用java.rmi.Naming中的lookup()方法获得对远程对象的引用，依据需要调用该引用的远程方法，其调用方式和对本地对象方法的调用相同。
实现了服务器和客户机的程序后，就是编译和运行该RMI系统。其步骤有：
Java代码
(1) 使用javac编译远程接口类，远程接口实现类和客户机程序。
(2) 使用rmic编译器生成实现类的stub和skeleton。
(3) 启动RMI注册服务程序rmiregistry。
(4) 启动服务器端程序。
(5) 启动客户机程序。
电力电子技术的发展史 电子技术是根据电子学的原理，运用电子器件设计和制造某种特定功能的电路以解决实际问题的科学，包括信息电子技术和电力电子技术两大分支。信息电子技术包括 Analog (模拟) 电子技术和 Digital (数字) 电子技术。电子技术是对电子信号进行处理的技术，处理的方式主要有：信号的发生、放大、滤波、转换。 目录 电力电子技术 现代电力电子技术 高频开关电源的发展趋势 半导体器件基础 电路发展 1．电力电子技术发展 现代电力电子技术的发展方向,是从以低频技术处理问题为主的传统电力电子学,向以高频技术处理问题为主的现代电力电子学方向转变。电力电子技术起始于五十年代末六十年代初的硅整流器件,其发展先后经历了整流器时代、逆变器时代和变频器时代,并促进了电力电子技术在许多新领域的应用。八十年代末期和九十年代初期发展起来的、以功率MOSFET和IGBT为代表的、集高频、高压和大电流于一身的功率半导体复合器件,表明传统电力电子技术已经进入现代电力电子时代。 整流器时代 大功率的工业用电由工频(50Hz)交流发电机提供,但是大约20%的电能是以直流形式消费的,其中最典型的是电解(有色金属和化工原料需要直流电解)、牵引(电气机车、电传动的内燃机车、地铁机车、城市无轨电车等)和直流传动(轧钢、造纸等)三大领域。大功率硅整流器能够高效率地把工频交流电转变为直流电,因此在六十年代和七十年代,大功率硅整流管和晶闸管的开发与应用得以很大发展。当时国内曾经掀起了-股各地大办硅整流器厂的热潮,目前全国大大小小的制造硅整流器的半导体厂家就是那时的产物。 逆变器时代 七十年代出现了世界范围的能源危机,交流电机变频调速因节能效果显著而迅速发展。变频调速的关键技术是将直流电逆变为0~100Hz的交流电。在七十年代到八十年代,随着变频调速装置的普及,大功率逆变用的晶闸管、巨型功率晶体管(GTR)和门极可关断晶闸管(GT0)成为当时电力电子器件的主角。类似的应用还包括高压直流输出,静止式无功功率动态补偿等。这时的电力电子技术已经能够实现整流和逆变,但工作频率较低,仅局限在中低频范围内。 变频器时代 进入八十年代,大规模和超大规模集成电路技术的迅猛发展,为现代电力电子技术的发展奠定了基础。将集成电路技术的精细加工技术和高压大电流技术有机结合,出现了一批全新的全控型功率器件、首先是功率M0SFET的问世,导致了中小功率电源向高频化发展,而后绝缘门极双极晶体管(IGBT)的出现,又为大中型功率电源向高频发展带来机遇。MOSFET和IGBT的相继问世,是传统的电力电子向现代电力电子转化的标志。据统计,到1995年底,功率M0SFET和GTR在功率半导体器件市场上已达到平分秋色的地步,而用IGBT代替GTR在电力电子领域巳成定论。新型器件的发展不仅为交流电机变频调速提供了较高的频率,使其性能
《电力电子技术实验》指导书 合肥师范学院电子信息工程学院
实验一电力电子器件 仿真过程： 进入MATLAB环境，点击工具栏中的Simulink选项。进入所需的仿真环境，如图所示。点击File/New/Model新建一个仿真平台。点击左边的器件分类，找到Simulink和SimPowerSystems，分别在他们的下拉选项中找到所需的器件，用鼠标左键点击所需的元件不放，然后直接拉到Model平台中。 图 实验一的具体过程： 第一步：打开仿真环境新建一个仿真平台，根据表中的路径找到我们所需的器件跟连接器。
提取出来的器件模型如图所示： 图 第二步，元件的复制跟粘贴。有时候相同的模块在仿真中需要多次用到，这时按照常规的方法可以进行复制跟粘贴，可以用一个虚线框复制整个仿真模型。还有一个常用方便的方法是在选中模块的同时按下Ctrl键拖拉鼠标，选中的模块上会出现一个小“+”好，继续按住鼠标和Ctrl键不动，移动鼠标就可以将模块拖拉到模型的其他地方复制出一个相同的模块，同时该模块名后会自动加“1”，因为在同一仿真模型中，不允许出现两个名字相同的模块。 第三步，把元件的位置调整好，准备进行连接线，具体做法是移动鼠标到一个器件的连接点上，会出现一个“十字”形的光标，按住鼠标左键不放，一直到你所要连接另一个器件的连接点上，放开左键，这样线就连好了，如果想要连接分支线，可以要在需要分支的地方按住Ctrl键，然后按住鼠标左键就可以拉出一根分支线了。 在连接示波器时会发现示波器只有一个接线端子，这时可以参照下面示波器的参数调整的方法进行增加端子。在调整元件位置的时候，有时你会遇到有些元件需要改变方向才更方便于连接线，这时可以选中要改变方向的模块，使用Format菜单下的Flip block 和Rotate
电子电力课后习题答案 第一章电力电子器件 1.1 使晶闸管导通的条件是什么？ 答：使晶闸管导通的条件是：晶闸管承受正相阳极电压，并在门极施加触发电流（脉冲）。 或者U AK >0且U GK >0 1.2 维持晶闸管导通的条件是什么？怎样才能使晶闸管由导通变为关断？ 答：维持晶闸管导通的条件是使晶闸管的电流大于能保持晶闸管导通的最小电流，即维持电流。 1.3 图1－43中阴影部分为晶闸管处于通态区间的电流波形，各波形的电流最大值均为 I m ，试计算各波形的电流平均值I d1 、I d2 、I d3 与电流有效值I 1 、I 2 、I 3 。 解：a) I d1= Im 2717 .0 )1 2 2 ( 2 Im ) ( sin Im 2 1 4 ≈ + = ?π ω π π π t I 1= Im 4767 .0 2 1 4 3 2 Im ) ( ) sin (Im 2 1 4 2≈ + = ?π ? π π π wt d t b) I d2= Im 5434 .0 )1 2 2 ( 2 Im ) ( sin Im 1 4 = + = ?wt d t π π ? π I 2= Im 6741 .0 2 1 4 3 2 Im 2 ) ( ) sin (Im 1 4 2≈ + = ?π ? π π π wt d t c) I d3= ?= 2 Im 4 1 ) ( Im 2 1π ω π t d I 3= Im 2 1 ) ( Im 2 1 2 2= ?t dω π π 1.4.上题中如果不考虑安全裕量,问100A的晶阐管能送出的平均电流I d1、I d2 、I d3 各为多 少?这时，相应的电流最大值I m1、I m2 、I m3 各为多少? 解：额定电流I T(AV) =100A的晶闸管，允许的电流有效值I=157A,由上题计算结果知 a) I m1 35 . 329 4767 .0 ≈ ≈ I A, I d1 ≈0.2717I m1 ≈89.48A
浅析电力电子技术的发展及应用 张友均 摘要：本文主要简要回顾了电力电子技术的发展史，简述了电力电子在电力系统中的一些应用及发展趋势。关键词：电力电子技术；发展史；电力系统；应用；发展趋势 1 引言 自上世纪五十年代末第一只晶闸管问世以来，电力电子技术开始登上现代电气控制技术舞台，标志着电力电子技术的诞生。究竟什么是电力电子技术呢？美国电气与电子工程师协会下设的电力电子学会对“电力电子技术”的阐述是：有效的使用电力半导体器件，应用电路设计理论以及分析开发工具，实现对电能高效能变换和控制的一门技术。对电能的高效能变换和控制包括对电压，电流，频率或波形等方面的变换。它广泛应用于电力、电气自动化及各种电源系统等工业生产和民用部门。它是介于电力、电子和控制三大领域之间的交叉学科。目前，电力电子技术的应用已遍及电力、汽车、现代通信、机械、石化、纺织、家用电器、灯光照明、冶金、铁路、医疗设备、航空、航海等领域。进入21世纪，随着新的理论、器件、技术的不断出现，特别是与微控制器技术的日益融合，电力电子技术的应用领域也必将不断地得以拓展，随之而来的必将是智能电力电子时代。 2 电力电子技术的发展史 电力电子技术起始于五十年代末六十年代初的硅整流器件,其发展先后经历了整流器时代、逆变器时代和变频器时代,并促进了电力电子技术在许多新领域的应用。八十年代末期和九十年代初期发展起来的、以功率MOSFET和IGBT为代表的、集高频、高压和大电流于一身的功率半导体复合器件,表明传统电力电子技术已经进入现代电力电子时代。 2.1 整流器时代 大功率的工业用电由工频( 50Hz)交流发电机提供,但是大约20%的电能是以直流形式消费的,其中最典型的是电解(有色金属和化工原料需要直流电解) 、牵引(电气机车、电传动的
激光探测技术 激光技术用于检测工作主要是利用激光的优异特性，将它作为光源，配以相应的光电元件来实现的。它具有精度高、测量范围大、检测时间短、非接触式等优点，常用于测量长度、位移、速度、振动等参数。当测定对象物受到激光照射时，激光的某些特性会发生变化，通过测定其响应如强度、速度或种类等，就可以知道测定物的形状、物理、化学特征，以及他们的变化量。响应种类有：光、声、热，离子，中性粒子等生成物的释放，以及反射光、透射 激光技术用于检测工作主要是利用激光的优异特性，将它作为光源，配以相应的光电元件来实现的。它具有精度高、测量范围大、检测时间短、非接触式等优点，常用于测量长度、位移、速度、振动等参数。当测定对象物受到激光照射时，激光的某些特性会发生变化，通过测定其响应如强度、速度或种类等，就可以知道测定物的形状、物理、化学特征，以及他们的变化量。响应种类有：光、声、热，离子，中性粒子等生成物的释放，以及反射光、透射光、散射光等的振幅、相位、频率、偏振光方向以及传播方向等的变化。 ◆激光测距 激光测距的基本原理是：将光速为 C 的激光射向被测目标，测量它返回的时间，由此求得激光器与被测目标间的距离 d 。 即：d＝ct/2 式中t-激光发出与接收到返回信号之间的时间间隔。可见这种激光测距的精度取决于测时精度。由于它利用的是脉冲激光束，为了提高精度，要求激光脉冲宽度窄，光接收器响应速度快。所以，远距离测量常用输出功率较大的固体激光器与二氧化碳激光器作为激光源；近距离测量则用砷化镓半导体激光器作为激光源。 ◆激光测长
从光学原理可知，单色光的最大可测长度L与光源波长λ和谱线宽度Δλ的关系用普通单色光源测量，最大可测长度78cm。若被测对象超过 78cm，就须分段测量，这将降低测量精度。若用氦氖激光器作光源，则最大可测长度可达几十公里。通常测长范围不超过10m，其测量精度可保证在 0.1μm 以内。 ◆激光干涉测量 激光干涉测量的原理是利用激光的特性－相干性，对相位变化的信息进行处理。由于光是一种高频电磁波，直接观测其相位的变化比较困难，因此使用干涉技术将相位差变换为光强的变化，观测起来就容易的多。通常利用基准反射面的参照光和观测物体反射的观测光产生的干涉，或者是参照光和通过观测物体后相位发生变化的光之间的干涉，就可以非接触地测量被测物体的距离以及物体的大小，形状等，其测量精度达到光的波长量级。因为光的波长非常短，所以测量精度相当高。 ◆激光雷达 激光雷达是用于向空中发射激光束，并对其散射信号光进行分析与处理，以获知空气中的悬浮分子的种类和数量以及距离，利用短脉冲激光，可以按时间序列观测每个脉冲所包含的信息，即可获得对象物质的三维空间分布及其移动速度、方向等方面的信息。如果使用皮秒级的脉冲激光，其空间分辨率可以达到 10cm以下。激光照射在物体上后，会发生散射，按照光子能量是否发生变化，散射分为弹性散射和非弹性散射两种类型。弹性散射又有瑞利散射和米氏散射之分。相对于激光波长而言，散射体的尺寸非常小时，称为瑞利散射；与激光波长相当的散射，称之为米氏散射。瑞利散射强度与照射激光波长的四次方成反比，所以，通过改变波长的测量方式就可以和米氏散射区别开。相应地，非弹性散射也有拉曼散射和布里渊散射两种。拉曼散射是指光遇到原子或分子发生散射时，由于散射体的固有振动以及回转能和能量的交换，致使散射光的频率发生变化的现象。拉曼散射所表现出的特征，因组成物质的分子结构的不同而不同，因此，将接收的散射光谱进行分光，通过光谱分析法可以很容易鉴定分子种类。所以，通过测量散射光，就可以测定空气中是否有乱气流（米氏散射），以及CO、NO等各种大气污染物的种类及数量（拉曼散射）。由此可见，激光雷达技术在解决环境问题方面占据着举足轻重的位置。
激光治疗近视的技术 课程:原子物理与量子力学 学院:国防科技学院 班级:辐射 1003 姓名:高阳 学号:20100578 激光治疗近视技术的应用 [摘要 ]准分子激光治疗近视眼手术经过近二十年的发展,使全球上千万近视眼患者顺利摘掉了眼镜。此项技术经历了 prk 、 ik 、 ek 、 tk 四个发展阶段,目前已经达到了相当高的水平。然而普通激光手术仍有一个关键环节未能得到完善的解决,就是角膜瓣制作环节,而这一环节又是直接关系到激光手术安全性、术后效果的关键环节。直至飞秒激光手术出现,这一激光手术历史遗留问题才得以彻底解决。近视手术史也进入了一个新的时代——全程无刀近视手术时代。本文通过对飞秒激光治疗近视技术的介绍及应用,为广大患者了解飞秒激光手术的特点和优势,提供新的认识。 [关键词 ]激光技术飞秒激光近视 我国目前总近视人口高达 4亿, 青少年近视人口超过 1.5亿,小学、初中、高中和大学生中近视比例分别超过 25%、 50%、 70%和 75%。当前,近视已成为一个公共健康问题。一、近视治疗的方法和现状 矫正近视方法通常有三种:(1镜片矫正:包括框架眼镜、角膜接触镜; (2眼内屈光手术:透明晶体摘除术、有
晶体眼的人工晶体植入术; (3角膜屈光性手术:放射状角膜切开术(rk 、准分子激光切削术(prk 、准分子激光原位角膜磨镶术 lasik(简称 ik 、准分子激光上皮下角膜磨镶术 lasek(简称 ek 、虹膜识别旋转定位 +波前像差引导的准分子激光近视手术 torsion lasik(简称 tk 等。 准分子激光治疗近视是眼科领域一项革命性成果,这项技术从 1986年开始,在理论和实践中不断地摸索前进。到目前为止,在全球范围内已发展到极高的水平,成为一项真正造福于广大近视患者的技术。我国每年有近 90万的近视患者通过准分子激光手术一劳永逸地摘掉了眼镜,治疗后达到了参军、就业、升学、考公务员对视力的要求。 二、近视激光手术治疗存在的问题 近视激光手术在临床应用过程中不断更新升级,从最初的 prk 发展到 lasik 手术,再改良出现 lasek ,其发展速度非常快。 在眼的屈光系统中, 角膜的屈光力占全部屈光力的 70%, 角膜屈光力的轻度改变,能明显影响近视的度数。 prk 及 lasik 两种手术正是通过切削中央角膜,使之变薄而降低其屈光力来达到矫正近视目的的。 prk 多应用于治疗中低度近视,但由于破坏了角膜的正常解剖结构,术后可出现角膜上皮下雾状浑浊、青光眼或高眼压、眩光和回退等并发症。 lasik 可以保持前部角膜组织的正常解剖结构,能够减轻术 后角膜组织愈合反应所引起的上皮下浑浊和屈光回退,预后性较好,术后恢复和稳定性也较好,适合于中高度近视和近视散光的治疗。但 lasik 也可能出现并发症,如感染、欠矫或过矫、角膜穿透、医源性角膜散光、继发性圆锥角膜、角膜瓣不规则、眩光,等等。这些并发症如果及时发现并处理得当,大部分不会留下后遗症,也不会影响疗效。但是有些并发症确实妨碍视力恢复,比如术前近视术后过矫成高度近视;或术前无散光,术后成为高度散光,等等。如果手术致存留的角膜太薄,则无法采用再次手术予以补救。又如,术中角膜穿透或术后继发严重的圆锥角膜,都可能令患者不得不接收角膜移植手术,给患者带来新的麻烦。
实验一锯齿波同步移相触发电路实验 一、实验目的 (1)加深理解锯齿波同步移相触发电路的工作原理及各元件的作用。 (2)掌握锯齿波同步移相触发电路的调试方法。 三、实验线路及原理 锯齿波同步移相触发电路的原理图如图1-11所示。锯齿波同步移相触发电路由同步检测、锯齿波形成、移相控制、脉冲形成、脉冲放大等环节组成，其工作原理可参见1-3节和电力电子技术教材中的相关内容。 四、实验内容 (1)锯齿波同步移相触发电路的调试。 (2)锯齿波同步移相触发电路各点波形的观察和分析。 五、预习要求 (1)阅读本教材1-3节及电力电子技术教材中有关锯齿波同步移相 触发电路的内容，弄清锯齿波同步移相触发电路的工作原理。 (2)掌握锯齿波同步移相触发电路脉冲初始相位的调整方法。 六、思考题 (1)锯齿波同步移相触发电路有哪些特点? (2)锯齿波同步移相触发电路的移相范围与哪些参数有关? (3)为什么锯齿波同步移相触发电路的脉冲移相范围比正弦波同步移相触发电路的移相范围要大? 七、实验方法 (1)将DJK01电源控制屏的电源选择开关打到“直流调速”侧,使输出线电压为200V（不能打到“交流调速”侧工作，因为DJK03-1的正常工作电源电压为220V 10%，而“交流调速”侧输出的线电压为240V。如果输入电压超出其标准工作范围，挂件的使用寿命将减少，甚至会导致挂件的损坏。在“DZSZ-1型电机及自动控制实验装置”上使用时，通过操作控制屏左侧的自藕调压器，将输出的线电压调到220V左右，然后才能将电源接入挂件），用两根导线将200V交流电压接到DJK03-1的“外接220V”端，按下“启动”按钮，打开DJK03-1电源开关，这时挂件中所有的触发电路都开始工作，用双踪示波器观察锯齿波同步触发电路各观察孔的电压波形。 ①同时观察同步电压和“1”点的电压波形，了解“1”点波形形成的原因。 ②观察“1”、“2”点的电压波形，了解锯齿波宽度和“1”点电压波形的关系。 ③调节电位器RP1，观测“2”点锯齿波斜率的变化。 ④观察“3”～“6”点电压波形和输出电压的波形，记下各波形的幅值与宽度，并比较“3”点电压U3和“6”点电压U6的对应关系。 (2)调节触发脉冲的移相范围
电力电子技术答案 2-1与信息电子电路中的二极管相比，电力二极管具有怎样的结构特点才使得其具有耐受高压和大电流的能力？ 答：1.电力二极管大都采用垂直导电结构，使得硅片中通过电流的有效面积增大，显著提高了二极管的通流能力。 2.电力二极管在P 区和N 区之间多了一层低掺杂N 区，也称漂移区。低掺杂N 区由于掺杂浓度低而接近于无掺杂的纯半导体材料即本征半导体，由于掺杂浓度低，低掺杂N 区就可以承受很高的电压而不被击穿。 2-2. 使晶闸管导通的条件是什么？ 答：使晶闸管导通的条件是：晶闸管承受正向阳极电压，并在门极施加触发电流（脉冲）。或：uAK>0且uGK>0。 2-3. 维持晶闸管导通的条件是什么？怎样才能使晶闸管由导通变为关断？ 答：维持晶闸管导通的条件是使晶闸管的电流大于能保持晶闸管导通的最小电流，即维持电流。 要使晶闸管由导通变为关断， 可利用外加电压和外电路的作用使流过晶闸管的电流降 到接近于零的某一数值以下，即降到维持电流以下，便可使导通的晶闸管关断。 2-4图2-27中阴影部分为晶闸管处于通态区间的电流波形，各波形的电流最大值均为I m ，试计算各波形的电流平均值I d1、I d2、I d3与电流有效值I 、I 、I 。 πππ4 π4 π2 5π4a) b)c) 图1-43 图2-27 晶闸管导电波形 解：a) I d1= π21?π πωω4 )(sin t td I m =π2m I (122+)≈0.2717 I m I 1= ?π πωωπ 4 2 )()sin (21 t d t I m =2m I π 2143+≈0.4767 I m b) I d2 = π1?π πωω4)(sin t td I m =π m I ( 12 2 +)≈0.5434 I m I 2 = ? π π ωωπ 4 2) ()sin (1 t d t I m = 2 2m I π 21 43+ ≈0.6741I m c) I d3=π21?2 )(π ωt d I m =41 I m I 3 =? 2 2 ) (21π ωπt d I m = 2 1 I m 2-5上题中如果不考虑安全裕量,问100A 的晶阐管能送出的平均电流I d1、I d2、I d3各为多少?这时，相应的电流最大值I m1、I m2、 I m3各为多少? 解：额定电流I T(AV)=100A 的晶闸管，允许的电流有效值I=157A,由上题计算结果知 a) I m1≈4767.0I ≈329.35， I d1≈0.2717 I m1≈89.48 b) I m2≈ 6741 .0I ≈232.90, I d2≈0.5434 I m2≈126.56 c) I m3=2 I = 314, I d3= 4 1 I m3=78.5 2-6 GTO 和普通晶闸管同为PNPN 结构,为什么GTO 能够自关断,而普通晶闸管不能? 答：GTO 和普通晶阐管同为PNPN 结构，由P1N1P2和N1P2N2构成两个晶体管V1、V2，分别具有共基极电流增益 1α和2α， 由普通晶阐管的分析可得， 121=+αα是器件临界导通的条件。1 21＞αα+两个等效晶体管过饱和而导通；
现代电力电子技术的发展 浙江大学电气工程学院电气工程及其自动化992班马玥 (浙江杭州310027 E-mail: yeair@https://www.doczj.com/doc/f47823658.html,学号:3991001053 摘要:本文简要回顾电力电子技术的发展,阐述了现代电力电子技术发展的趋势,论述了走向信息时代的电力电子技术和器件的创新、应用,将对我国工业尤其是信息产业领域形成巨大的生产力,从而推动国民经济高速、高效可持续发展。 关键词:现代电力电子技术;应用;发展趋势 The Development of Modern Power Electronics Technique Ma Yue Electrical Engineering College. Zhejiang University. Hangzhou 310027, China E-mail: yeair@https://www.doczj.com/doc/f47823658.html, Abstract: This paper reviews the development of power electronics technique, as well as its current situation and anticipated trend of development. Keywords: modern power electronics technique, application, development trend. 1、概述 自本世纪五十年代未第一只晶闸管问世以来,电力电子技术开始登上现代电气传动技术舞台,以此为基础开发的可控硅整流装臵,是电气传动领域的一次革命,使电能的变换和控制从旋转变流机组和静止离子变流器进入由电力电子器件构成的变流器时代,这标志着电力电子的诞生。
激光测量技术 第一章 激光原理与技术 1、简并度：同一能级对应的不同的电子运动状态的数目； 简并能级：电子可以有两个或两个以上的不同运动状态具有相同的能级，这样的能级叫 简并能级 2、泵浦方式：光泵浦，电泵浦，化学泵浦，热泵浦 3、激光产生三要素：泵浦，增益介质，谐振腔 阀值条件:光在谐振腔来回往返一次所获得光增益必须大于或者等于所遭受的各种 损耗之和. 4、He-Ne 激光器的三种结构：【主要结构：激光管（放电管，电极，光学谐振腔）+电源+光学元件】 1）内腔式；2）外腔式；3）半内腔式 5、激光器分类：1）工作波段：远红外、红外激光器；可见光激光器；紫外、真空紫外激光器；X 光激光器 2）运转方式：连续激光器；脉冲激光器；超短脉冲激光器 6、激光的基本物理性质：1）激光的方向性。不同类型激光器的方向性差别很大，与增益介质的方向性及均匀性、谐振腔的类型及腔长和激光器的工作状态有关。气体激光器的增益介质有良好的均匀性，且腔长大，方向性 ，最好！ 例1：对于直径3mm 腔镜的632.8nmHe-Ne 激光器输出光束，近衍射极限光束发散角为 2）激光的高亮度。 3）单色性。激光的频率受以下条件影响：能级分裂；腔长变化←泵浦、温度、振 动 4）相干性：时间相干性(同地异时)：同一光源的光经过不同的路径到达同一位置， 尚能发生干涉，其经过的时间差τc 称为相干时间。相干长度： 例 : He-Ne laser 的线宽和波长比值为10-7求Michelson 干涉仪的最大测量长度是 多少？ 解： ，最大测量长度为Lmax=Lc/2=3.164m 。 空间相干性（同时异地）：同一时间，由空间不同的点发出的光波的相 干性。 7、相邻两个纵模频率的间隔为 谐振腔的作用：（1）提供正反馈；（2）选择激光的方向性；（3）提高激光的单色性。 例 设He-Ne 激光器腔长L 分别为0.30m 、1.0m,气体折射率n~1,试求纵模频率间隔各为多 少? 8、激光的横模：光场在横向不同的稳定分布，激光模式一般用TEMmnq 表示 原因：激活介质的不均匀性，或谐振腔内插入元件（如布儒斯特窗）破坏了腔的旋转对称性。激光横模形成的主要因素是谐振腔两端反射镜的衍射作用,光束不再是平行光，光强也改变为非均匀的。 λ λν?=?=?=//2c t c L c 1 =?c ντm L c 328.6/2=?=λλrad d 4102/22.1-?≈≈λθnL C 2=?νHz 105.10.1121031.0m,Hz 1053 .012103,m 30.0288288 1?=???=?=?=???=?==?νννL L nL c
课程教案 课程名称：电力电子技术实验 任课教师：张振飞 所属院部：电气与信息工程学院 教学班级：电气1501-1504班、自动化1501-1504自动化卓越1501 教学时间：2017-2018学年第一学期 湖南工学院
课程基本信息
1 P 实验一、SCR、GTO、MOSFET、GTR、IGBT特性实验 一、本次课主要内容 1、晶闸管（SCR）特性实验。 2、可关断晶闸管（GTO）特性实验（选做）。 3、功率场效应管（MOSFET）特性实验。 4、大功率晶体管（GTR）特性实验（选做）。 5、绝缘双极性晶体管（IGBT）特性实验。 二、教学目的与要求 1、掌握各种电力电子器件的工作特性测试方法。 2、掌握各器件对触发信号的要求。 三、教学重点难点 1、重点是掌握各种电力电子器件的工作特性测试方法。 2、难点是各器件对触发信号的要求。 四、教学方法和手段 课堂讲授、提问、讨论、演示、实际操作等。 五、作业与习题布置 撰写实验报告
2 P 一、实验目的 1、掌握各种电力电子器件的工作特性。 2、掌握各器件对触发信号的要求。 二、实验所需挂件及附件 三、实验线路及原理 将电力电子器件(包括SCR、GTO、MOSFET、GTR、IGBT五种)和负载 电阻R串联后接至直流电源的两端，由DJK06上的给定为新器件提供触 发电压信号，给定电压从零开始调节，直至器件触发导通，从而可测得 在上述过程中器件的V/A特性；图中的电阻R用DJK09 上的可调电阻负 载，将两个90Ω的电阻接成串联形式，最大可通过电流为1.3A；直流电 压和电流表可从DJK01电源控制屏上获得，五种电力电子器件均在DJK07 挂箱上；直流电源从电源控制屏的输出接DJK09上的单相调压器，然后 调压器输出接DJK09上整流及滤波电路，从而得到一个输出可以由调压 器调节的直流电压源。 实验线路的具体接线如下图所示：
0-1.什么是电力电子技术? 电力电子技术是应用于电力技术领域中的电子技术；它是以利用大功率电子器件对能量进行变换和控制为主要内容的技术。国际电气和电子工程师协会（IEEE）的电力电子学会对电力电子技术的定义为：“有效地使用电力半导体器件、应用电路和设计理论以及分析开发工具，实现对电能的高效能变换和控制的一门技术，它包括电压、电流、频率和波形等方面的变换。” 0-2.电力电子技术的基础与核心分别是什么? 电力电子器件是基础。电能变换技术是核心. 0-3.请列举电力电子技术的 3 个主要应用领域。 电源装置;电源电网净化设备;电机调速系统;电能传输和电力控制;清洁能源开发和新蓄能系统;照明及其它。 0-4.电能变换电路有哪几种形式?其常用基本控制方式有哪三种类型? AD-DC整流电;DC-AC逆变电路;AC-AC交流变换电路;DC-DC直流变换电路。 常用基本控制方式主要有三类：相控方式、频控方式、斩控方式。 0-5.从发展过程看，电力电子器件可分为哪几个阶段? 简述各阶段的主要标志。可分为：集成电晶闸管及其应用；自关断器件及其应用；功率集成电路和智能功率器件及其应用三个发展阶段。集成电晶闸管及其应用：大功率整流器。自关断器件及其应用：各类节能的全控型器件问世。功率集成电路和智能功率器件及其应用：功率集成电路（PIC），智能功率模块（IPM）器件发展。 0-6.传统电力电子技术与现代电力电子技术各自特征是什么? 传统电力电子技术的特征：电力电子器件以半控型晶闸管为主，变流电路一般 为相控型，控制技术多采用模拟控制方式。 现代电力电子技术特征：电力电子器件以全控型器件为主，变流电路采用脉宽 调制型，控制技术采用PWM数字控制技术。 0-7.电力电子技术的发展方向是什么? 新器件：器件性能优化，新型半导体材料。高频化与高效率。集成化与模块化。数字化。绿色化。 1-1.按可控性分类，电力电子器件分哪几类? 按可控性分类，电力电子器件分为不可控器件、半控器件和全控器件。 1-2.电力二极管有哪些类型?各类型电力二极管的反向恢复时间大约为多少? 电力二极管类型以及反向恢复时间如下： 1）普通二极管，反向恢复时间在5us以上。 2）快恢复二极管，反向恢复时间在5us以下。快恢复极管从性能上可分为快速恢复和超快速恢复二极管。前者反向恢复时间为数百纳秒或更长，后者在100ns 以下，甚至达到20~30ns，多用于高频整流和逆变电路中。 3）肖特基二极管，反向恢复时间为10～40ns。 1-3.在哪些情况下，晶闸管可以从断态转变为通态? 维持晶闸管导通的条件是什么? 1、正向的阳极电压； 2、正向的门极电流。两者缺一不可。阳极电流大于维持电流。
现代电力电子技术发展及其应用 摘要：电力电子技术是研究采用电力电子器件实现对电能的控制和变换的科学，是介于电气工程三大主要领域——电力、电子和控制之间的交叉学科，在电力、工业、交通、航空航天等领域具有广泛的应用。电力电子技术的应用已经深入到工业生产和社会生活的各个方面，成为传统产业和高新技术领域不可缺少的关键技术，可以有效地节约能源。 一、引言 自上世纪五十年代末第一只晶闸管问世以来，电力电子技术开始登上现代电气控制技术舞台，标志着电力电子技术的诞生。究竟什么是电力电子技术呢？电力电子技术就是采用功率半导体器件对电能进行转换、控制和优化利用的技术，它广泛应用于电力、电气自动化及各种电源系统等工业生产和民用部门。它是介于电力、电子和控制三大领域之间的交叉学科。目前，电力电子技术的应用已遍及电力、汽车、现代通信、机械、石化、纺织、家用电器、灯光照明、冶金、铁路、医疗设备、航空、航海等领域。进入21世纪，随着新的理论、器件、技术的不断出现，特别是与微控制器技术的日益融合，电力电子技术的应用领域也必将不断地得以拓展，随之而来的必将是智能电力电子时代。 二、电力电子技术的发展 现代电力电子技术的发展方向,是从以低频技术处理问题为主的传统电力电子学,向以高频技术处理问题为主的现代电力电子学方向转变。电力电子技术起始于五十年代末六十年代初的硅整流器件,其发展先后经历了整流器时代、逆变器时代和变频器时代,并促进了电力电子技术在许多新领域的应用。八十年代末期和九十年代初期发展起来的、以功率MOSFET和IGBT为代表的、集高频、高压
和大电流于一身的功率半导体复合器件,表明传统电力电子技术已经进入现代电力电子时代。 1、整流器时代 大功率的工业用电由工频(50Hz)交流发电机提供,但是大约20%的电能是以直流形式消费的,其中最典型的是电解(有色金属和化工原料需要直流电解)、牵引(电气机车、电传动的内燃机车、地铁机车、城市无轨电车等)和直流传动(轧钢、造纸等)三大领域。大功率硅整流器能够高效率地把工频交流电转变为直流电,因此在六十年代和七十年代,大功率硅整流管和晶闸管的开发与应用得以很大发展。当时国内曾经掀起了-股各地大办硅整流器厂的热潮,目前全国大大小小的制造硅整流器的半导体厂家就是那时的产物。 2、逆变器时代 七十年代出现了世界范围的能源危机,交流电机变频惆速因节能效果显著而迅速发展。变频调速的关键技术是将直流电逆变为0~100Hz的交流电。在七十年代到八十年代,随着变频调速装置的普及,大功率逆变用的晶闸管、巨型功率晶体管(GTR)和门极可关断晶闸管(GT0)成为当时电力电子器件的主角。类似的应用还包括高压直流输出,静止式无功功率动态补偿等。这时的电力电子技术已经能够实现整流和逆变,但工作频率较低,仅局限在中低频范围内。 3、变频器时代 进入八十年代,大规模和超大规模集成电路技术的迅猛发展,为现代电力电子技术的发展奠定了基础。将集成电路技术的精细加工技术和高压大电流技术有机结合,出现了一批全新的全控型功率器件、首先是功率M0SFET的问世,导致了中小功率电源向高频化发展,而后绝缘门极双极晶体管(IGBT)的出现,又为大中型功率电源向高频发展带来机遇。MOSFET和IGBT的相继问世,是传统的电力电子向现代电力电子转化的标志。据统计,到1995年底,功率M0SFET和GTR在功率半导体器件市场上已达到平分秋色的地步,而用IGBT代替GTR在电力电子领域巳成定论。新型器件的发展不仅为交流电机变频调速提供了较高的频率,使其性能
第二章： 1.晶闸管的动态参数有断态电压临界上升率du/dt和通态电流临界上升率等，若 du/dt过大，就会使晶闸管出现_ 误导通_，若di/dt过大，会导致晶闸管_损坏__。 2.目前常用的具有自关断能力的电力电子元件有电力晶体管、可关断晶闸管、 功率场效应晶体管、绝缘栅双极型晶体管几种。简述晶闸管的正向伏安特性 答: 晶闸管的伏安特性 正向特性当IG=0时，如果在器件两端施加正向电压，则晶闸管处于正向阻断状态，只有很小的正向漏电流流过。 如果正向电压超过临界极限即正向转折电压Ubo，则漏电流急剧增大，器件开通。 随着门极电流幅值的增大，正向转折电压降低，晶闸管本身的压降很小，在1V左右。 如果门极电流为零，并且阳极电流降至接近于零的某一数值IH以下，则晶闸管又回到正向阻断状态，IH称为维持电流。 3.使晶闸管导通的条件是什么 答：使晶闸管导通的条件是：晶闸管承受正向阳极电压，并在门极施加触发电流（脉冲）。或：uAK>0且uGK>0。 4.在如下器件：电力二极管（Power Diode）、晶闸管（SCR）、门极可关断晶闸管 （GTO）、电力晶体管（GTR）、电力场效应管（电力MOSFET）、绝缘栅双极型晶体管（IGBT）中，属于半控型器件的是 SCR 。 5.晶闸管的擎住电流I L 答：晶闸管刚从断态转入通态并移除触发信号后，能维持导通所需的最小电流。 6.晶闸管通态平均电流I T(AV) 答：晶闸管在环境温度为40C和规定的冷却状态下，稳定结温不超过额定结温时所允许流过的最大工频正弦半波电流的平均值。标称其额定电流的参数。 7.晶闸管的控制角α（移相角） 答：从晶闸管开始承受正向阳极电压起到施加触发脉冲止的电角度,用a表示,也称触发角或控制角。
现代电力电子技术的发展、现状与未来展 望综述
课程报告 现代电力电子技术的发展、现状与 未来展望综述 学院：电气工程学院 姓名： ********* 学号: 14********* 专业： ***************** 指导教师： *******老师 0 引言
电力电子技术就是使用电力半导体器件对电能进行变换和控制的技术，它是综合了电子技术、控制技术和电力技术而发展起来的应用性很强的新兴学科。随着经济技术水平的不断提高，电能的应用已经普及到社会生产和生活的方方面面，现代电力电子技术无论对传统工业的改造还是对高新技术产业的发展都有着至关重要的作用，它涉及的应用领域包括国民经济的各个工业部门。毫无疑问，电力电子技术将成为21世纪的重要关键技术之一。 1 电力电子技术的发展［1］ 电力电子技术包含电力电子器件制造技术和变流技术两个分支，电力电子器件的制造技术是电力电子技术的基础。电力电子器件的发展对电力电子技术的发展起着决定性的作用，电力电子技术的发展史是以电力电子器件的发展史为纲的。 1.1半控型器件（第一代电力电子器件） 上世纪50年代，美国通用电气公司发明了世界上第一只硅晶闸管(SCR)，标志着电力电子技术的诞生。此后，晶闸管得到了迅速发展，器件容量越来越大，性能得到不断提高，并产生了各种晶闸管派生器件，如快速晶闸管、逆导晶闸管、双向晶闸管、光控晶闸管等。但是，晶闸管作为半控型器件，只能通过门极控制器开通，不能控制其关断，要关断器件必须通过强迫换相电路，从而使整个装置体积增加，复杂程度提高，效率降低。另外，晶闸管为双极型器件，有少子存储效应，所以工作频率低，一般低于400 Hz。由于以上这些原因，使得晶闸管的应用受到很大限制。 1.2全控型器件（第二代电力电气器件） 随着半导体技术的不断突破及实际需求的发展，从上世纪70年代后期开始，以门极可关断晶闸管（GTO）、电力双极晶体管（BJT）和电力场效应晶体管（Power-MOSFET）为代表的全控型器件迅速发展。全控型器件的特点是，通过对门极（基极、栅极）的控制既可使其开通又可使其关断。此外，这些器件的开关速度普遍高于晶闸管，可用于开关频率较高的电路。这些优点使电力电子技术的面貌焕然一新，把电力电子技术推进到一个新的发展阶段。 1.3电力电子器件的新发展 为了解决MSOFET在高压下存在的导通电阻大的问题，RCA公司和GE公司于1982年开发出了绝缘栅双极晶体管（IGBT）,并于1986年开始正式生产并逐渐系列化。IGBT是MOS?FET和BJT得复合，它把MOSFET驱动功率小、开关速度快的优点和BJT通态压降小、载流能力大的优点集于一身，性能十分优越，使之很快成为现代电力电子技术的主导器件。与IGBT 相对应，MOS 控制晶闸管(MCT)和集成门极换流晶闸管（IGCT）都是MOSFET和GTO的复合，它们都综合
飞秒激光技术 金属的氧化腐蚀一度是件让人头疼的事。如何让金属不在岁月中失去光泽？飞秒激光技术从光学手段入手，不但让金属免遭腐蚀，还能将其变成神奇的超疏水材料。 水是生命之源，哪怕在一些只能算作潮湿的地方，细菌等微生物都能够得以生存或成长；同时水也是许多化学反应所需的基本条件，比如因水的存在，金属会以不被察觉的速度氧化。 不过在许多地方，人们并不希望金属氧化或菌落滋生——比如室外的天线、飞机的机翼、煮饭的锅……人们期待将一些疏水、超疏水材料用在这些地方。 其实超疏水材料在我们身边比比皆是：“出淤泥而不染，濯清涟而不妖”的荷花、荷叶就是典型的超疏水材料，许多昆虫的足上也有超疏水材料，比如大名鼎鼎的水黾，它们正是靠着“不沾水的腿”，在水面行走如飞。 在疏水材料家族中，鲜见金属的身影。不过，美国罗切斯特大学光学院的物理学家郭春雷（音译）与同事最新的研究发现，利用一项叫作飞秒激光的技术，他们能够把金属变成比荷花还要疏水的“极疏水材料”。疏水效果之强，以至于水滴滴在金属表面不仅不会散开，甚至会不断弹起。 飞秒激光让金属获超疏水“技能” 这项听来让人难以置信的研究刊发于美国物理联合会1月20日出版的《应用物理杂志》上。郭春雷研究团队使用超高能且超短的激光脉冲来改变金属的表面，持续时间为毫微微秒（即飞秒）量级。他们用这样的超短飞秒脉冲轰击铂、钛、铜3种样品，获得了上述新型的表面材料。 这种工艺的优势在于“激光在金属上创造的结构本质上是材料表面的一部分。”郭春雷在近期的新闻报道中说，这意味着它们不会被擦掉，并且正是这些结构使得金属具有超级疏水性能。 据研究人员介绍，超能激光脉冲在金属表面刻蚀出大量肉眼不及的诸如洼坑、小珠状和细纹等“痕迹”，这些痕迹形成了密集分布且高低不平的纳米微结构。这种纳米微结构从根本上改变了金属表面的光学性质和润湿性质。 特氟龙是一种常规疏水材料，常作为“不粘锅”涂层的不二之选。但飞秒激光处理过的金属材料远比特氟龙光滑。水滴从特氟龙涂层表面滚落，需要在水滴滚落之前将这个表面倾斜到70度，而经飞秒激光轰击过的金属，只需要倾斜不到5度甚至不必倾斜，水滴就能从表面滚落。
电力电子技术实验指导书 河南机电职业学院 2010年4月
学生实验守则 一、学生进入实验室必须服从管理，遵守实验室的规章制度。保持实验室的安静和整洁，爱护实验室的一切设施，不做与实验无关的事情。 二、实验课前要按照教师要求认真预习实验指导书，复习教材中于实验有关的内容，熟悉与本次实验相关的在理论知识，同时写出实验预习报告，并经教师批阅后方可进行实验。 三、实验课上要遵守操作规程，线路连接好后，先自行检查，后须经指导教师检查后，才可接通电源进行实验。如果需更改线路，也要经过教师检查后才能接通电源继续实验。 四、学生实验前对实验所用仪器设备要了解其操作规程和使用方法，实验过程中按照要求记录实验数据。实验中有仪器损坏情况，应立即报告指导教师检查处理。凡因不预习或不按照使用方法误操作而造成设备损坏后，除书面检查外，还要按照规定进行赔偿。 五、注意实验安全，不要带电连接、更改或拆除线路。实验中遇到事故应立即关断电源并报告教师处理。 六、实验完成后，实验数据必须经教师签阅后，方可拆除实验线路。并将仪器、设备、凳子等按照规定放好，经教师同意后方可离开实验室。 七、实验室仪器设备不能擅自搬动、调换，更不能擅自带出实验室。 八、因故缺课的同学可以向实验室申请一次补做机会。无故缺课、无故迟到十五分钟以上或者早退的不予补做，该实验无成绩。
第一章电力电子技术实验的基本要求 和安全操作说明 《电子电力技术》是电气工程及其自动化、自动化等专业的三大电子技术基础课程之一，课程涉及面广，内容包括电力、电子、控制、计算机技术等。而实验环节是该课程的重要组成部分，通过实验，可以加深对理论的理解，培养和提高动手能力、分析和解决问题的独立工作能力。 1-1 实验的特点和要求 电力电子技术实验的内容较多、较新，实验系统也比较复杂，系统性较强。理论教学是实验教学的基础，要求学生在实验中应学会运用所学的理论知识去分析和解决实际系统中出现的各种问题，提高动手能力；同时通过实验来验证理论，促进理论和实际相结合，使认识不断提高、深化。通过实验，学生应具备以下能力： （1）掌握电力电子变流装置的主电路、触发和驱动电路的构成及调试方法，能初步设施和应用这些电路； （2）熟悉并掌握基本实验设备、测试仪器的性能和使用方法； （3）能够运用理论知识对实验现象、结果进行分析和处理，解决实验中遇到的问题； （4）能够综合实验数据，解释实验现象，编写实验报告。 1-2 实验前的准备 实验准备即为实验的预习阶段，是保证实验能否顺利进行的必要步骤。每次实验前都应先进行预习，从而提高实验质量和效率，否则就有可能在实验时不知如何下手，浪费时间，完不成实验要求，甚至有可能损坏实验装置。因此，实验前应做到： (1)复习教材中与实验有关的内容，熟悉与本次实验相关的理论知识。 (2)阅读本教材中的实验指导，了解本次实验的目的和内容；掌握本次实验系统的工作原理和方法；明确实验过程中应注意的问题。 (3)写出预习报告，其中应包括实验系统的详细接线图、实验步骤、数据记录表格等。 (4)进行实验分组，一般情况下，电力拖动自动控制系统实验的实验小组为每组2～3人。 1-3 实验实施 在完成理论学习、实验预习等环节后，就可进入实验实施阶段。实验时要做到以下几点： (1)实验开始前，指导教师要对学生的预习报告作检查，要求学生了解本次实验的目的、内容和方法，只有满足此要求后，方能允许实验。 (2)指导教师对实验装置作介绍，要求学生熟悉本次实验使用的实验设备、仪器，明确这些设备的功能与使用方法。 (3)按实验小组进行实验，实验小组成员应进行明确的分工，以保证实验操作协调，记录数据准确可靠，各人的任务应在实验进行中实行轮换，以便实验参加者能全面掌握实验技术，提高动手能力。 (4)按预习报告上的实验系统详细线路图进行接线，一般情况下，接线次序为先主电路，后控制电路；先串联，后并联。在进行调速系统实验时，也可由2人同时进行主电路和控制电路的接线。 (5)完成实验系统接线后，必须进行自查。串联回路从电源的某一端出发，按回路逐项