我国煤炭机械电子设备软启动技术，近年来得到了广泛应用，根据软启动的工作原理可以将其技术形式分成几个常见种类：一是机械电子设备的软启动，主要是根据设备本身的工作规律来保证；二是机电结构的软启动，就是将机械和电机两种条件相结合的软启动；电机电子的软启动，这种软启动能够在一定程度上改变电机或电源特点，以此实现整体软启动。
（一）采取液力耦合器采用液力耦合器运用软启动技术，但是若输入或输出的转速值无法满足达到相关标准，那么该液力耦合器与软启动技术不能同步运行，这样就会造成功率损失，增加发热量，时间长了还会造成资源浪费。如果运用调速型液力耦合器，就会造成电机启动电流超过额定电流的5-8倍，所以要对电机的启动次数严格控制。由于电机自身结构的限制，只能在小范围内进行调速，另外系统自身较为复杂，体积较大，尤其是直径较大的转动部分，需要利用很大面积进行转动，所以一些空间狭小的位置，无法得到很好的运用。
（二）大功率变频调速现阶段，变频器得到了较好发展，功能不断优化，性能也有所改进，不断缩小占地空间，所以这种特性在煤矿企业中得到了普遍应用。数字化和信息化的不断发展与成熟，使大功率变频调速器也朝着这个方向发展。
（三）利用液体黏性制动器液体黏性制动气作为一种新兴的转动技术，出现于上世纪70年代，利用主动摩擦装置和从动摩擦装置，形成的里能够促进转动，然后能够同步主动轴和从动轴，并保护转动系统，避免过载现象发生。与液力耦合器相比，该装置体积更小、效率更高，但也存在一些缺点：一是，这种装置要有效控制自身体积，严格限制两个摩擦片之间的距离，使黏性转动次数受到限制。另外，启动转动系统也会被电动机转动影响；二是，开启液体黏性软启动设备，通过摩擦力，两个摩擦片能够持续转动，转动效率受阻，还会增加发热量。在工作运行中，可以持续供应摩擦片的能量，减少摩擦片之间的阻力，确定两个摩擦片的相对摩擦力始终存在，但是这种方法容易出现能源损耗，增加企业的生产成本；三是，需要采用多点驱动应用煤矿机械电子设备，并在电动机运行中，保证均衡的输出功率。
二、软启动转动技术的发展趋势
近几年，在分析功率大的软启动技术过程中，得出一种全新的机电自动化转动设备，从采用技术来看，这种设备与国内外现有软启动传动装置有明显区别，这种设备在一定时间内被称为双向电机差速软启动设备，这种装置能够对软启动技术中的很多问题进行处理，确保功率大的机械电子设备能够实现软启动和停止，速度能够大范围调整，并进行自我超载维护，平衡驱动功率。通过这种软启动技术，功率大的电动设备在理论上电流为零，是一种真正的空载启动，能够对节省电能消耗，周围电气和其他设备的使用时间得到相应延长，一些开关和变压器的选王晓东通化矿业（集团）有限责任公司134300择标准有所降低，还能将用户的初期投资节省一部分。软启动传动系统的重要构成有功率较大的主电机和功率较小的副电动机。从结构上分析，减速设备的输入轴和主要电动机的输出轴能够用联轴器产生联系，特定结构的太阳轮通过输入一段进行连接，行星轮和内齿轮圈是太阳轮的主要驱动设备，可以用来输出动力。软启动技术的特征是在内部圈轮差动基础上固定蜗轮，运用机械运转模式，连接蜗杆和副电动机，运行软启动技术设备后，通过小型变型设备和数字电机控制设备，这些没有极点的速度调控器能够辅助电动机运行，令电动机能够经过主电动机转动，并确保其空载转动，连接主电动机电源。所以电动机与预期转速一致，连上电源之后，电动机的启动电流不大。工作人员应首先明确输出轴的软启动技术速度，然后将辅助电动机的速度和内圈齿轮速度降低，保证主电动机的动力能够想输出轴相接的机械负载上逐渐转移，以此实现机械电子设备的软启动技术。与此同时，采用主电动机和辅助电动机的速度相结合，保证满足机械电子设备的软停车应用条件，运用多点驱动模式，比较设备中各主电动机输出的功率大小，对相应的副电动机的运行速度进行严格控制，确保多台电动设备能够匀速运转，并且安全可靠运行，然后有效解决电动机特性不相符的转动矛盾。这种软启动装置还有以下优势:传动效率高、发热量小、维护成本低等。
三、结束语
电子设备的电源一般是整流电源，只在交流电压接近峰值时，整流管才导通有输入电流。由于在一周期内导通的时间很短，又必须维持设备正常的工作电流，所以输入电流呈脉冲状。这种脉冲状输入电流的基波含量小，而谐波含量大，且工作电流越大，脉冲电流的幅值就越大，形成严重的畸变电流注入低压电网，成为不可忽视的谐波源。
电子计算机和电视机的谐波电流含量大，谐波电流总畸变率高。这样高含量的负载谐波电流在负荷使用高峰期注入低压电网，会造成电网电压和电流总谐波畸变率升高，对电能质量产生影响，如果超过国标规定的限值，还可能造成危害。
据有关资料，在家用电器（主要是电视机）集中使用的居民小区，对低压电网的电压质量有明显的影响。在负荷高峰时，电压的总畸变率和3次、5次谐波均已达到或超过国标规定的限值，而且还有进一步增加的趋势。
二、谐波对电力系统设备的影响
电网谐波使电网波形受到污染，供电质量恶化，附加损失增加，传输能力下降，是电网的公害。其对系统和设备的影响主要表现在几方面。
1．对变压器和电动机，谐波电压使铁芯涡流损耗增加，谐波电流使铜损增加，温度上升，绝缘加速老化，降低了效率和利用率，缩短使用寿命。目前为了抑制3次谐波，常用Dyn11接线的变压器，使3次谐波在三角形连接绕组中形成环流，尽量不注入电网。但应注意，当谐波含量较大时，这些环流也可能引起变压器绕组过热。
2．在谐波电压作用下，电容器会产生额外的功率损耗，加快绝缘介质的老化。更为严重的是，大量谐波电流很可能引发电容器和系统其他元件之间的并联谐振或串联谐振，造成对某次谐波电流的放大和谐波电压的增高。这种危险的谐波过电压和过电流，不仅会使电容器超载而损坏，也会使与电容器联接的配电回路中所有线路、设备因电压闪变超压过负荷而损坏。据统计，70％以上的谐波故障发生在电容器装置上。
3．对电力电缆和配电线路，谐波电流频率增高引起明显的集肤效应，导线电阻增大，线损加大，发热增加，绝缘过早老化，容易发生接地短路故障，形成潜在的火灾隐患。同时，3次谐波使三相平衡负荷的N线电流显著增加。在配电回路负荷主要是大量集中使用电子计算机和大面积采用电子节能气体光源照明的场合，N线电流甚至达到相线电流的两倍，致使N线过热、烧毁，甚至导致火灾。
4．配电回路的谐波电流含量高会使断路器遮断能力降低。这是因为畸变电流过零点时，电弧电流随时间的变化率要比工频正弦电流大，电弧电压的恢复要迅速得多，使电弧容易重燃。事实表明，空气电磁断路器不能遮断其分断能力范围内波形畸变率超过50％的故障电流，还会导致断路器损坏。
5．谐波对电力系统的继电保护、计量仪表以及通信系统的设备、信号产生干扰和损害。
三、国家谐波标准限值
为了抑制谐波污染，保证电网和电气设备的安全经济运行，近几年来国家先后制定了一系列电磁兼容和安全的国家标准，对谐波的限值作出了明确的规定。在《电能质量公用电网谐波》（GB/T14549－93）中，对0.38KV低压电网谐波电压和谐波电流限值的规定如表三、表四：
这些标准的实施，为电子设备产品的生产和检测，供配电设计以及供用电的监督管理提供了依据。
四、减小谐波影响的措施
1．在民用建筑低压配电设计中，尤其是对用电负荷主要为单相用电设备供电的配电干线，中性线（N）的截面积不应小于相线截面积。而对大量集中使用计算机、电视机等电子设备供电的场合，TN系统配电回路的N（PEN）线的截面积不应小于相线截面积的2倍，以增加N线载流量，避免导线过载发热而损坏。
2．对应用电子设备和元件较多的配电线路保护，应选用有中性线过流保护的开关电器，并且应适当加大断路器的断流容量，防止短路故障时因断流容量不足损坏开关和设备。
3．为防止电力电容器对谐波的放大，以致引起谐振过电压或过电流，对电容器的设置要注意以下几点：①适当调整电容器的安装位置，以改变网络参数。②根据可能产生谐振的谐波次数，确定电容器的容量，或调整电容器投切分组容量，以避开谐振点。③在电容器回路中串联适当的空心电抗器，限制电容器支路的谐波电流。例如，为限制3～5次谐波电流，可安装相当于电容器容量4％～6％的串联电抗器。
4．在系统中并联装设交流滤波器。交流滤波器有无源与有源之分，由于民用建筑中负荷类型变化不大，电子设备产生的谐波次数相对比较固定，因此多采用无源滤波器。
对低次数（13次以下）谐波，因次数较低，含量较大，可分别设置单一频率的单调谐无源滤波器滤除。单调谐滤波器由电容器串联谐波电抗器组成，基本原理是将需滤除的谐波频率作为理想的调谐点，在此频率上滤波器产生串联谐振，形成低阻通路吸收大部分谐波电流。
对较高次数（13次及以上）谐波因其幅度小，可选一共同的高通滤波器滤除。最常用的高通滤波器是二阶高通滤波器，由电抗器、电阻和电容器混联连接构成。对某一次（如13次）谐波频率以上的各次谐波，滤波器的阻抗是一个小于其电阻值的低阻通路，使次数较高的谐波电流被有效地吸收。
现在有的厂家（诺基亚、深圳海亿达等）已可提供有源滤波器。有源滤波器基本原理是作为一个电流源，与负载谐波源并联，以极快的响应速度，送出与负载谐波电流幅值相等，相位相同，方向相反的电流，使两者相互抵消，电源侧的总谐波电流为零。有源滤波器还可补偿无功功率和三相不对称电流。目前由于价格较高，补偿容量较小（单台补偿电流100A以下），所以仅适用于对供电质量要求很高（如重要建筑物的中央监控系统、计算机系统等）的场所使用。
5．加强对电子产品生产的管理、检测和监督，鼓励厂家采用有源功率因数校正等新技术，生产低谐波值的电子产品。从源头对谐波污染进行治理，这是最根本的措施。
参考文献
关键词 高职高专；应用电子技术；课程体系；实践能力培养
中图分类号：G642.3 文献标识码：B 文章编号：1671-489X(2012)12-0052-03
高职教育培养的是高素质技能型和应用型的人才，它以培养目标的应用性、专业设置的职业性、教学过程的实践性为特点，人才培养不仅要满足岗位需要，而且要能适应社会发展的不断变化。为了适应当前复杂多变的国内国际经济形势，进一步办好高职学校应用电子技术专业，培养出更加符合当地经济需求的人才，2010年9月对铁岭地区电子行业人才需求进行比较有针对性的调查，发表文章《铁岭地区电子行业人才需求调查》。笔者根据调查报告的结果，对应用电子技术专业课程体系与实践能力培养模式进行一些探索。
1 高职应用电子技术专业课程体系与实践能力培
养模式构建原则
根据国家高等职业教育相关文件及近年来对高等职业教育研究的成果来看，高等职业教育的课程体系和实践能力培养模式建设一般要遵循以下原则。
1.1 以能力为中心，构建课程体系与实践能力培养模式
根据高职专业的职业岗位群要求特点，以能力培养为中心，实现理论与实践紧密结合，学校培养目标与企业需求紧密结合，按照文化基础、专业基础和专业技术相结合的原则，实现职业技能培养三位一体的课程体系建设。
1.2 在课程体系建设过程中，理论课按照“够用”原则设计
高等职业教育不同于普通高等教育，也不同于中等职业教育和技校教育，而是介于两者之间的一个中间位置。高等教育要求掌握较深厚理论知识，强调理论知识掌握的多少，这与其在今后的工作中要进行研究开发等工作岗位的要求是分不开的。而中职教育要求掌握较熟练的实践操作技能，不要求掌握多少理论知识，这也是其在工作中主要从事生产操作的岗位要求的。高职教育既要求掌握一定的理论知识，又要求掌握较强的实践动手能力，其工作岗位也是介于设计和操作之间的某些中间位置，因此它对理论知识的要求为“够用为度”，不追求对高深知识的掌握，又要对专业方面有一定的理论基础。
1.3 按照“一体化”教学思想，重点培养高职专业的应用能力，建立学生质量评价体系和方法
“一体化”教学思想将技术理论与技能训练紧密结合在一起，对教师提出“双师型”素质要求和以学生为中心的引导、示范教学基本形式。在教学管理方面，以实践技能考试为主要考核形式，学历证书与职业证书并重，让计算机与外语教学不间断，实践教学不间断。
2 高职应用电子技术专业培养目标的确定
根据对铁岭地区电子行业企业类型分析，应用电子技术专业毕业生工作所在电子行业可以分为3大类：1）从事电子信息产品设计制造的工业企业，占绝大多数；2）从事电子信息产品的销售和售后服务，集中在商品流通环节的商业企业，数量也较多；3）拥有大量电子设备的楼、堂、厅、馆等专业场所，需专业电子技术人员进行电子信息设备的管理。
以上几类电子行业工作单位的工作岗位基本上是电子产品的设计、改进、生产、检验、销售、售后、生产的管理、设备运行维护等，其中产品设计、技术改进等岗位需要的是本科及以上学历的人员，而生产岗位需要的是中职学历或经培训的熟练技术人员，高职毕业生的岗位大多定位在销售、售后、低层的生产管理、辅助设计人员进行产品的设计试验，保证电子设备的正常运行等层面。
根据以上分析，高职应用电子技术专业的培养目标应该定义为：面向电子技术应用，培养德、智、体、美全面发展，具有良好的专业素质、职业道德与创新精神，掌握必需的文化科学基础知识和电子技术应用领域方面的专业知识与技能，具有较强实践能力和技能的生产、建设、管理、服务第一线所需要的高素质技能型应用型人才。
3 高职应用电子技术专业职业能力分析
根据应用电子技术专业毕业生的培养目标和就业岗位分析，高职应用电子技术专业应具备的职业能力可以分为4个模块：1）以电子产品的生产制造为引导，学生应掌握电子产品的装配、调试、检测、维修、生产工艺路线的制定、生产管理等能力；2）以电子产品开发为引导，学生应掌握电子线路的阅读、仿真、PCB电路板设计等能力；3）以电子产品销售为引导，学生应掌握电子产品的销售、安装、现场调试、售后维护等能力；4）以电子设备的运行维护为引导，学生应具备常用及专用电子设备的使用、维护及保养等方面的知识。
此外，毕业生还应该具有良好的职业道德和强烈的责任意识，具有较强的适应性和应变能力，能够不断适应复杂多变的社会环境，具有良好的对本行业新知识、新工艺、新技术的感知能力和再学习能力，并能够在工作中推广使用，创造更多价值。
4 高职应用电子技术专业课程体系和实践能力培
养模式的探索
课程体系建设和实践能力培养模式，应该充分为专业培养目标和职业能力养成服务。借鉴基于过程的工作方法的思想，按照目标及能力需求进行理论和实践课程设置。
因为高职应用电子技术专业的培养目标设定为培养电子行业生产、建设、管理、服务第一线所需的应用型技能型人才，层次低于本科学生，高于中职学生，因此理论课程要求为够用、适度，不必要求学生理论知识有多么扎实，只要满足岗位基本需求即可，如需加深可在工作中通过再学习不断提高；而实践技能要求就要相对高一些，实践课程设置应该充分体现岗位需求的能力要求。
根据以上分析，针对应用电子技术专业职业能力第一、二模块要求，学生在校学习的最后一学期，开设电子产品设计制作课，模拟电子产品生产企业试制生产一种电子产品的全过程，根据这一过程倒推出该行业企业从业人员所需具备的各项基本理论知识和实践技能，从而确定出应用电子技术专业课程体系建设和实践能力培养的具体内容。该课程的重点内容是让学生自己制作出一款温度监测装置，能进行温度的显示和报警。因为本专业培养目标不在于理论设计，不必掌握过于高深的电子技术理论知识，因此该课程给出电路原理图，要求学生读懂原理图，要进行仿真、PCB设计、电路板焊接制作、单元电路检测、故障排除、产品调试、产品检测、归档文件等工作。根据课程要求应该掌握的内容，应开设的专业基础及专业理论课程应包括模拟电子技术、数字电子技术、电路分析、传感器原理与应用、电子测量技术、单片机原理与应用、Protel DXP电路设计、电路仿真技术、电子产品生产工艺、计算机应用基础。按照“一体化”教学思想，理论与实践训练应紧密结合在一起，因此在开设这些理论课的同时开设模拟电子技术实验、数字电子技术实验、电路实训、传感器实验、电子测量实训、单片机实验、Protel DXP实训、电路仿真实训、元器件贴装焊接实训、电子产品生产认知实训、计算机基础实训，同时对PCB课、仿真课、单片机课进行课程设计。针对第三、四模块开设的理论课有家电原理与维修、办公自动化设备、微机组装与维护，同样这些课程也开设有相应的实践课，并集中统一安排时间到共建实习基地考察参观交流，进行认知实习。
另外，无论哪个岗位的工作人员，都要求具有一定的文献资料收集查找能力，因此还应开设文献检索课程。由于电子行业的特点，很多元件、设备的说明书和技术资料都是英文的，很多企业的产品也外销国外，国际交流越来越广泛，专业英语课程也越来越受到重视。
根据高职毕业生双证制度要求，学生毕业时还应考取高级职业资格证书。应用电子技术专业能够考取的资格证书为电子设备装接员，为此学校开设高级电子设备装接员培训课程，包括理论和实践课，进一步提升学生电子设备装接的实践动手能力。同时，该专业学生还可以考取通信设备测试员、网络维护员等其他相关专业的职业资格证书。
根据对铁岭地区电子行业人才需求的调查，用人单位对毕业生的诚信、团队合作、人际沟通、责任感、再学习能力等个性素质要求都比较高，学生在校期间应该有意识地对这些品质进行培养，因此学校在公共课中开设了思想道德与法律、形势与政策、健康教育、就业与创业指导等课程和讲座，选修课中开设了科学技术史、前沿科技、中国传统文化、美术欣赏、公共礼仪、英语语音、文学欣赏等课程。学生在校期间固定举办电子设计大赛、计算机应用能力大赛、英语口语大赛、篮球联赛等竞赛活动，积极参加省和国家举办的各项电子专业竞赛，如毕杯电子设计大赛等，促使学生团队合作能力、再学习能力等个性素质的不断提高。高职学生第三年进行毕业实习和毕业论文撰写，进一步提高学生专业技能、工作经验、再学习能力，调整好毕业找工作时的个人期望值，找好自己的社会定位。
应用电子技术专业的毕业实习分为两阶段：第一阶段为集中实习，要求学生全部到指定的实习基地进行顶岗生产实习，时间要求5个月以上，全面了解电子行业企业员工的工作情况，增加学生的工作经验；第二阶段为分散自由实习，学生可以自己寻找感兴趣的工作岗位进行实习，为毕业后在该岗位参加工作做相应准备。在毕业实习期间要求学生同时完成毕业论文的撰写任务。
根据以上分析，应用电子技术专业基于当前地区就业形势的课程体系与实践能力培养模式可以用图1清晰地表示出来。
5 结束语
通过对铁岭地区电子行业用人单位对员工需求的调查，充分了解了当前应用电子技术专业学生的各项能力需求，运用基于过程的工作方法思想，依照理论够用、重在能力原则，由需求设计应该开设的各门课程和应该培养的各项实践能力，从而建立起应用电子技术专业的课程体系和实践能力培养模式。相信通过这一课程体系培养出来的毕业生一定会更加适应当前社会需求，更加受到用人单位的欢迎。
参考文献
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（1.空军工程大学航空航天工程学院，陕西西安710038；2.空军工程大学训练部，陕西西安710051）
摘要：为了改善机载电子设备结构的动态特性，提高其工作可靠性，结合有限元分析软件，对机载电子设备进行模态分析。根据模态分析的基本理论，采用ANSYS Workbench软件建立了机载电子设备的有限元仿真模型，通过对其振动特性进行有限元分析，计算出机载电子设备的固有频率和对应的振型，从而避免其在使用中发生共振现象，为机载电子设备的进一步优化设计提供了有价值的参考，同时可以有效降低机载电子设备设计成本，缩短研发周期。
关键词 ：机载电子设备；ANSYS Workbench；有限元；模态分析
中图分类号：TN802?34 文献标识码：A 文章编号：1004?373X（2015）20?0075?03
ANSYS Workbench based modal analysis of airborne electronic equipmentHOU Yanyan1，CAO Keqiang1，NAN Qinbo2，LI Xiaogang1
（1. College of Aeronautics and Astronautics Engineering，Air Force Engineering University，Xi’an 710038，China；2. Training Division，Air Force Engineering University，Xi’an 710051，China）
Abstract：To improve the dynamic characteristics of the airborne electronic equipment structure，and its working reliabili?ty，the modality of airborne electronic equipment is analyzed in combination with the finite element analysis software. Accordingto the fundamental theory of modal analysis，the finite element simulation model of airborne electronic equipment was estab?lished by means of ANSYS Workbench software. The inherent frequency and corresponding vibration mode of the airborne elec?tronic equipment are calculated by finite element analysis of the vibration characteristics，and the resonance phenomenon of theequipment in use is avoided，which provides a valuable reference for further optimization design of airborne electronic equip?ment，and can reduce the design cost of airborne electronic equipment effectively and shorten the developing cycle.
Keywords：airborne electronic equipment；ANSYS Workbench；finite element analysis；modal analysis
0 引言
振动现象是机载电子设备在使用中无法避免的问题之一[1?2]。强烈的振动会引起共振而使机载电子设备的电性能下降、元器件失效，甚至会使元器件产生疲劳损坏[3]。为了避免共振的产生，确保机载电子设备能够安全可靠地运行，有必要对机载电子设备进行模态分析，研究其结构振动的固有频率及其相应的振型。计算机仿真技术的快速发展，给模态分析提供了有力的工具。将仿真技术引入机载电子设备的模态分析中不但可以减少物理试验中花费的人力、物力和财力，而且能在结构设计前对其性能进行定量预测及方案优化，降低成本，缩短电子设备研发周期。美国ANSYS公司开发的大型有限元分析软件ANSYS，集结构、流体、电场、磁场、声场分析于一体[4]，包括ANSYS Workbench，ANSYS Mechanical，ANSYS CFD 等多个系列，可广泛应用于航空航天、电子、机械制造、汽车工业、石油化工等工业领域以及科学研究中。本文通过ANSYS Work?bench 软件对机载电子设备进行有限元建模和模态分析，找到其固有频率和对应的振型，为机载电子设备的进一步优化设计提供有价值的参考，同时，模态分析结果也为后续随机振动分析提供理论基础。
1 模态分析理论基础
模态分析是动力学分析的基础，它的最终目标是识别出系统的模态参数，即模型的固有频率和固有振型，从而为结构系统振动特性分析、振动故障诊断以及结构动力特性的优化设计提供依据[5]。对于一个n 自由度线性定常系统，其基本振动方程为：
位移向量；f (t) 为激励向量。
结构的固有模态由结构本身的特性、材料特性所决定，与外载荷无关；进行模态分析时，结构阻尼较小，对固有频率和振型影响甚微，可忽略。因此可以将式（1）简化为无阻尼自由振动方程，即：
展开式（6）可得到关于λ 的n 次多项式方程，解此方程可得到一系列特征值λi ，以及各特征值对应的特征向量?i ，它反映结构以ωi 固有频率振动时的振型。由于机载电子设备结构比较复杂，对其建立整体数学模型解析模态很难实现，因此利用有限元分析软件进行求解。
2 有限元模型的建立
2.1 CAD三维模型的简化与导入
在不影响设备结构特性的前提下，按照简化原则，对CAD 三维模型进行简化，并将其导入到ANSYSWorkbench 软件中，导入的CAD 三维模型如图1 所示。它由前面板、后面板、壳体、内部电路板1和电路板2组成，其中前面板包括一些开关和显示屏；后面板包括电源变换器、滤波器、电连接器等；壳体包含壳体和支架；电路板1包括PCB板和37个元器件；电路板2包括PCB板和40个元器件。
2.2 材料设置
导入CAD 三维模型后，查找机载电子设备的各部件材料信息，对所有材料结构进行设定，主要部件材料设置如表1所示。
2.3 网格划分
材料属性设置好后，对机载电子设备进行网格划分，采用了扫掠、单元大小控制及多区域划分法，分别对前面板、后面板、壳体、内部电路板1和内部电路板2进行网格划分，以保证网格质量能够满足要求。最终计算得到59 840个节点，22 381个单元，划分网格后得到有限元模型如图2所示。
3 模态分析
正常结构的固有频率有无数多个，并且随着阶数而递增，且阶数越低的固有频率越接近于实际结构[6?7]。因此选择前6阶的固有频率和振型作为研究对象对机载电子设备进行分析。
3.1 模态计算
利用ANSYS Workbench软件进行机载电子设备模态求解，由于壳体振型非常小，因此将壳体隐藏，得到机载电子设备前6 阶固有频率如表2 所示，振型如图3～图8所示。
3.2 计算结果分析
从图3～图8振型图首先可以明显看出，前面板和后面板第1阶～第6阶的振型都很小，说明前面板和后面板的刚度和强度设计符合要求。
从图3、图4振型图可以看出，在第1、第2阶固有频率下，振型最大的部位分别发生在电路板2和电路板1的中部位置。从图7、图8 振型图可以看出，在第5、第6 阶固有频率下，振型最大的部位分别发生在电路板1 的左边缘和前中部位置。说明电路板在设计时尽量不要在振型最大部位安装重要元器件。
从图5、图6振型图可看出，在第3、第4阶固有频率下，支架、电路板1和电路板2的振型都比较大，说明此时危险系数比较高，所以在使用时尽量避免共振发生。
4 结语
建立了机载电子设备有限元模型，通过仿真分析可得出了如下结论：对机载电子设备进行模态分析，求出机载电子设备前6阶固有频率和振型，为后续随机振动分析提供理论基础；在进行机载电子设备结构设计时，采用有限元仿真分析方法计算其固有频率和振型有利于发现机载电子设备的振动问题，并及时进行优化改进，可缩短机载电子设备研发周期，降低成本；利用振型图和动画显示可直观地分析机载电子设备的动态特性，发现薄弱环节，为机载电子设备的结构设计、优化提供有价值的参考。
参考文献
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作者简介：侯艳艳（1980—），女，陕西乾县人，讲师。研究方向为电子设备可靠性、控制理论。
论文探讨的是电磁兼容[1]领域，论文介绍了大屏幕数码显示设备的辐射干扰试验，此试验模拟测试此设备在环境中所产生的电磁场，发现在一定程度上设备是会产生一定超限值的电磁场。
针对这种超限值的现象，研究设备的内部，抓出几个较容易干扰的点，进行整改，最终将设备的辐射干扰降低到合格范围内。
论文通过试验、分析和整改，介绍了目前市场上比较常见的大屏幕数码显示设备，和它的辐射干扰试验的试验方法，常见问题的解决对策，探讨了大屏幕数码显示设备在辐射干扰测试中所遇到的一些问题和解决这些问题几类方法。
【关键词】电磁兼容；辐射干扰；极限值
1、设备介绍
1.1系统的介绍
系统模拟显示了一个3行4列的大屏幕显示系统[2]。
大屏幕数码显示设备的桌面为一个（1366*4）×（768*3）的高分辨率[3]的GPS信息地图，该信息显示可以通过多屏拼接控制器的本地硬盘系统直接运行或通过多屏拼接控制器的网络抓屏处理方式运行显示。
1.2设备特性
1.2.1可轻松接入多路信号
可以接受视频（NTSC/PAL）信号以及高清晰度电视信号（HDTV）。
1.2.2内部画面分割器
本产品内部画面分割器可将输入图像进行分割，以达到组墙显示整幅图像的功能。
1.2.3高质量的画面
高分辨率——WXGA：1366×768像素、无残影、高对比度、高亮度、宽视角。
1.2.4方便简单的安装和维护
轻松会聚、符合几何光学原理、长寿命。
1.2.5低功耗
单元最大总耗电量是300瓦。
1.2.6非常可靠的控制系统
本投影设备通过遥控器控制，也可经由RS-232端口通过计算机进行智能控制。
2、辐射干扰试验
2.1辐射干扰的基本概念
辐射干扰[5]（Radiated Emission）：干扰源（待测物）藉由空气（Free Space）之方式而干扰其他电子产品者。实际测试是利用天线于OATS测量待测物之辐射干扰。
2.2辐射干扰的测试架构
以大屏幕数码显示设备为例：
产品：大屏幕数码显示设备
依据标准：GB9254-2008 Class A；
极限值[6]：Class A
A级ITE 1GHz以下辐射限值
频率范围（MHz） 距离（m） 准峰值QP（dBμV/m）
30-230 10（3） 40（42.5）
230-1000 10（3） 47（43.9）
场地：Shielding Room详如ANSI 63.4/CISPR 16，均须符合NSA量测；
EMI接收机：量测准峰值[7] （Quasi Peak）、平均值[8] （Average）；
测试天线：Biconilog（Broad Band）一般适用频率范围： 20～2000MHz，常用于的EMI RE 1GHz以下的量测；
测试架构：待测物置于高80cm非导体桌面，可360度旋转，接收天线置于距待测物3m/10m距离，高度可在1至4米间移动，量测待测物之最大辐射电场强度，以Quasi Peak（准峰值）为准，并应于水平及垂直极化方向各量测一次。
图3 测试架构图
3、辐射干扰试验结果和解决方法
3.1辐射干扰试验结果
图4 30M-300M 垂直 测试图
垂直试验结果如图所示，30M附近预留量较小，155M附近超极限值，垂直极化[9]不合格。
图5 30M-300M 水平 测试图
水平试验结果如图所示，除165M附近有超预留量外，其他均在6dB范围以下，水平极化合格。
3.2辐射干扰试验结果和对策研究
观看测试图水平图基本合格，垂直图存在超差，对垂直极化部分进行问题分析。依据[图430M-300M垂直测试图]：30M、84M、111M、155M附近均超极限值。
经过分析，超极限值的可能是多方面问题产生：
输入电源线造成，输入线过长，电源线未加屏蔽磁环，造成30M附近较低频的部分有超极限值。对策研究：将输入电源线过长部分绕8字线，并将电源线上加磁环用扎线带以固定。
设备外壳屏蔽部分有漏缝隙，设备外壳均为金属材质，金属材质可以屏蔽一定的电磁辐射，而部分设备外壳接缝不紧密，造成电磁场透过外壳屏蔽缝隙，而产生部分点超极限值。对策研究：观察设备的外壳接缝部分，将不紧密部分，压合紧密，部分漏缝部分，可剪适量大小的铜箔，从内侧贴上。
内部的模块传输到显示屏的主信号线造成。对策研究：将主信号线靠近显示屏一段加磁环并用扎线带固定。
由于设备为拼接组合而成，设备的部分点位无法达到密合的效果，造成部分点位的极限值超差。对策研究：针对这部分特殊的点位，可以通过人体辅触的办法，即用手触及产品的外部点位，观察测试图，如触及部分点位，测试图上曲线有明显的下降，即刻记录点位，对该点位进行接地或者接金属部位处理，可贴铜箔加导电泡棉，如有加漆部分，可小面积打磨。
3.3整改后辐射干扰试验结果
经过整改，对设备重新进行垂直极化的试验，得到如下图，试验结果合格。
图6 30M-300M 垂直 整改测试图
4、总结
论文介绍了大屏幕数码显示设备，并通过试验模拟大屏幕数码显示设备在环境中所产生的辐射干扰，以数据为依据，对设备上所产生的超限值的电磁场进行研究，并将其消除。论文只是小批量的通过简易的方式对设备进行整改，但根据整改后的效果可以大批量的运用在设备生产上。
随着科技的进步，设备的功能将越来越多，集成部件和附加功能也随之不断增多，辐射干扰的问题会越来越多，对设备电子和机构设计的要求也就随之加大，需要电子设计、机构设计等的共同努力来完成设备更好的功能实现和更好的符合标准要求。
参考文献
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[2]学位论文：李瑾.LED大屏幕显示系统的视频信息泄漏研究.西安电子科技大学.2011-06-01
[3]学位论文：.高分辨率遥感图像分类技术研究.中国科学院研究生院（遥感应用研究所），2006-04-01
[4]学位论文：刘凤鹏.视频信号转换与光纤传输技术研究.西安电子科技大学，2008-01-01
[5]期刊：庞姬，杨中海，沈庚麟.30MHz～1000MHz电场辐射干扰测试中测量不确定度的评估方法.安全与电磁兼容，2004-06-26
[6]学位论文：周永军.电磁场与生物体相互作用及安全性分析.西安电子科技大学，2011-03-01
[7]期刊：钱时祥，江炜宁，江岩.电磁兼容测试中准峰值检波器数字化设计.电测与仪表. 2010-05-25
关键词 电子设备；可靠性研究
中图分类号TP39 文献标识码A 文章编号 1674-6708（2014）114-0069-02
The theoretical research of reliability design for electronic equipment for ships
LIWei1，LIYan2
1.Electron Eng.College，Naval Univ.of Engineering，Wuhan 430033
2.93642 Army，Tangshan 063000
Abstract This is the theoretical research of reliability design for electronic equipment for ships.In this paper， through the study of the theory of reliability analysis of ship electronic equipment， study the characteristics of reliability parameters， formulate the reliability allocation and expected scheme and improve ship the inherent reliability of electronic equipment in the development and production stage， so as to reduce ship electronic equipment failure rate， reduce the maintenance support resources， reduce the maintenance cost and prolong the service life of the equipment.
Keywords electronic equipment；reliability design
0 引言
随着现代科学技术突飞猛进，舰船电子设备越来越复杂，功能越来越齐全，电子设备的使用要求也越来越高。由于舰船电子设备工作环境较为恶劣，导致设备在使用过程中故障率较高，维修费用随之不断增长，所以，我们必须将舰船电子设备可靠性设计，摆在与舰船电子设备技术性能指标同等重要的位置，不断提高舰船电子设备工作性能和延长舰船电子设备的使用寿命。
1 舰船电子设备可靠性概述
1.1 舰船电子设备可靠性定义
舰船电子设备可靠性是指舰船在海上航行环境下，在开机工作或维护检测过程中，保持其工作状态良好或保持其技术性能指标稳定的能力，它是舰船电子设备在使用过程中不出或少出故障的质量特性。其中，“规定的条件”是指海洋环境条件、气候条件和舱室的温度、湿度和振动等条件；“规定的时间”是指舰船电子设备的待机时间、工作使用时间和加电维护时间等；“规定的功能”是指舰船电子设备在不发生安全性事故的条件下保持其技术性能指标要求的功能。可靠性是舰船电子设备的基本性能，实现舰船电子设备高可靠性需要进行一系列的研究、设计、生产、试验、分析等工程活动，需要研制、生产、使用各方面参与和努力，从而形成了舰船电子设备可靠性研究体系，其目的是保持设备工作状态和技术性能指标的稳定性，减少故障率，节约人力、物力、财力等保障资源，其主要研究的内容是舰船电子设备可靠性设计、分析、试验和管理的技术与方法。
1.2 可靠性对舰船电子设备的影响作用
对舰船电子设备而言，首先舰船电子设备的可靠性与其工作环境密切相关，受海上气候条件、舱室温湿度环境、电子设备相互间的电磁干扰、使用维修条件和工作方式的影响较大。条件越恶劣，装备的可靠性就越差；其次舰船电子设备的可靠性与工作或开机时间密切相关，随着工作时间的累积增加，电子设备的可靠性会越来越低。由于舰船电子设备主要由元器件和集成电路组成，大多数元器件属于损耗型器件，受外部环境和工作条件的影响较大，容易造成故障或损坏，电子设备的故障率和维修频率较高，设备可靠度较低。
2 舰船电子设备可靠性分配与预计
我们在舰船电子设备设计研制之初，需要充分考虑其可靠性设计，明确其可靠性预计与分配方法。
2.1 舰船电子设备可靠性分配
在系统可靠性设计过程中，首先我们必须确定和指明该电子设备的可靠性设计要求，根据总体设计要求，确定分系统可靠性分配方案，并对每个分系统可靠性提出明确的具体要求，可靠性分配是一个自上而下，层层要求落实的过程，并做到技术上可行，经济上合算，效果好。
2.1.1 舰船电子设备可靠性分配目的与作用
可靠性分配的目的是将舰船电子设备的可靠性指标分配到各系统分单元，使各级分系统的设计人员明确其可靠性设计要求，根据要求估计所需的人力、物力、时间和资源，并研究实现这个要求的可能性及办法。其具体作用是：
1）舰船电子设备各分系统必须按照规定的可靠性分配指标进行设计生产，在系统总装调适中达到或满足可靠性设计指标的总体要求；
2）在可靠性分配过程中，使各研制生产厂家明确舰船电子设备的可靠性指标要求，以便于对其实施管理。
2.1.2 舰船电子设备可靠性分配程序
1）明确舰船电子设备可靠性参数指标要求；
2）分析舰船电子设备体统特点；
3）选取舰船电子设备可靠性分配方法；
4）选取并输入相关数据；
5）对舰船电子设备自上而下逐步进行电子设备的可靠性指标分配；
6）检测舰船电子设备可靠性指标设计的合理性。
2.2 舰船电子设备可靠性预计
舰船电子设备可靠性预计工作，就是根据舰船电子系统的组成，自下而上预计该系统的整体可靠性。评估该电子系统可靠性设计的合理性和科学性。其目的主要表现在：
1）将对舰船电子设备预计后得出的结果与其设计指标进行对照检查，从而判定产品设计的合理性；
2）在舰船电子设备各种设计方案中，通过对各设计方案进行可靠性预计，筛选出最佳设计方案，并投入研制生产；
3）在电子系统设计过程中，利用可靠性预计方法，查找系统在设计过程中存在的问题、缺陷，改进并优化其设计方案；
3 结论
在舰船各系统设备中，电子设备所发挥的功能作用日益突出，涉及舰船系统的各个层面。舰船电子设备的使用寿命受海上环境条件、操作使用规程、累积工作时间、维护保养方法等多种因素的制约，因此，我们在电子设备设计研制之初，必须注重电子设备的可靠性建设，使之与电子设备研制同步进行、同时发展，通过对电子设备或系统进行科学的可靠性分配与预计，检验电子设备的设计方案是否满足合同或任务书中所提出的要求，从而达到降低舰船电子设备故障率、减少维修保障资源、降低维修费用和延长设备使用寿命的目的。
参考文献
[1]甘茂治.装备维修工程学.北京：国防工业出版社，2005，7.
关键词： 电子专业 单片机产品设计 教学改革
电子专业学生主要从事以下三类岗位工作：核心岗位（电子产品装配工、电子产品调试工）、从属岗位（电子产品检修员、电子技术员）、拓展岗位（电子技术工程师、产品生产管理员）。对于核心岗位的需求量最大，但相对比例会有所下降，对知识与能力的要求会有所提高；从属岗位和拓展岗位的人才需求量呈上升趋势，需求紧迫。单片机技术及应用系统设计这门课程的主要任务是培养学生成为在智能控制系统检测维修与设计方面的专门人才，直接反映从属岗位和拓展岗位的工作要求，具有鲜明的职业性与实践性。通过本课程的学习，培养学生典型的智能控制系统调试与设计的能力。
传统教学以教师讲授为主，学生只能被动接受。在实训课中传统教学方法已不能充分激发学生的学习兴趣，无法使学生更好地提高操作技能，使实训课逐渐变得枯燥无味。参照单片机产品设计工作过程和工作情境，进行课程教学改革。
1.课程改革思路
根据高职教育数控技术专业人才的培养目标，遵循以“就业为导向，能力为本位”的职教理念设计。本课程从职业成长过程，按照从易到难、由浅入深的认知规律，确定合适的载体，运用教学论、方法论方式分析处理后，参照企业中单片机产品系统设计工作过程和工作情境，进行选材。
2.学习情境创设
通过调研，针对智能控制系统检测维修与设计行动领域下的单片机技术及应用系统设计学习领域需要具备以下能力：
（1）专业能力
①读懂单片机电路图纸的能力；②掌握单片机工作原理及内部结构的能力；③具备相应的单片机硬件线路的调试能力；④具备能看懂单片机程序流程图的能力；⑤具有基本的单片机编程的能力；⑥具备单片机软硬件安装和联调的能力；⑦具备单片机产品开发的基本流程和工艺的能力。
（2）方法能力
①资料收集整理能力；②制订、实施工作计划的能力；③单片机应用系统综合应用设计能力；④单片机应用系统故障的检查分析能力；⑤理论知识的综合运用能力。
（3）社会能力
①语言表达能力、沟通协调能力；②团队组织能力；③班组管理能力、责任心与职业道德；④安全与自我保护能力。
为了实现上述能力，在此将课程划分为：循环彩灯的设计制作（22课时）、交通控制灯的设计制作（30课时）、数字电子钟的设计制作（40课时）、温度控制系统的设计制作（40课时）四个学习情境。其中，此四个学习情境的创设是根据单片机应用电子产品的设计由简到难的过程确定的。
3.学习情境教学实施
以子情境循环彩灯的设计制作为例，进行教学实施。
（1）教学背景
教学目标：能够读懂单片机I/O口控制电路原理图，能够掌握单片机I/O口的内部结构和工作原理，能够选用单片机I/O口作外部硬件电路的设计，能够编制简单的程序实现单片机I/O口对外部电路的控制，能够熟悉单片机系统硬件电路的组成及控制原理，能够掌握基本的单片机软硬件调试能力，能够正确使用测量相关的仪器仪表，具备劳动组织能力、具备团队协作能力、具备安全操作规范的意识。
学生应具备的知识：单片机的整体认识、基本电子电路图整体认识、I/O的整体认识、计算机使用能力、简单硬件电路调试能力、电子仪器设备检测及规范操作能力。
具体任务：使用相关电子仪器仪表对电路参量进行测量、掌握电路故障排除方法及处理思路、掌握应用环节、确定方案、制定实施步骤、开发工具的使用。
准备文件：任务书、引导文、指导作业文件、演示视频文件、单片机I/O口作外部控制电路相关文件、检查单、评价表。
本任务旨在在该学习领域培养学生团队合作能力、沟通能力、检修组织实施能力等；教师需合理引导学生完成小组讨论，确定单片机I/O口控制硬件电路的设计及软件编程的方案。
（2）教学组织形式
①针对循环彩灯的控制功能要求，学生设计相应的功能接口电路，编制出程序及完成产品的调试。
②学生独立工作和合作学习相结合，通过小组讨论、和教师谈话培养交流能力。
（3）具体实施
①资讯：（2学时）
下发任务书，描述项目学习目标，交代项目任务，发放相关学习资料，最后回答学生的提问。
②计划（4学时）
学生自愿组织工作小组，推选班组长，以小组为单位，确认工作任务，分解任务，制订工作计划，教师对学生方案进行检查、指导。
③决策（2学时）
确定掌握单片机I/O口基础知识需要的资源及学习步骤，确定控制电路的设计与编程的学习步骤，确定任务完成的展示方式。
④实施（10学时）
第一，单片机I/O口的控制电路设计。小组成员分工收集资料，掌握单片机I/O口的结构及工作原理，最后进行资料汇总，小组讨论、教师指导下确定方案，完成I/O电路设计。
第二，程序的编制。根据所设计的I/O接口电路及控制要求，在小组讨论、教师指导下确定方案，画出程序流程图，最后学生自己完成具体程序。
第三，软硬件的调试。烧入程序，对设计的系统进行软硬件调试，在调试过程中，记录好调试出现的问题，并归纳总结经验。
教师应合理安排时间，即使有个别小组在规定时间中没有完成任务也必须停止，并要求该小组对未完成任务的原因进行详细分析。教师应安排课余时间让未完成的小组完成项目的制作。如果大多数小组均未完成，教师应根据实际情况查找原因，是否项目设置过难、是否学生还没有掌握本次课的内容，在以后的课程中做出相应的调整。
⑤检查及实施（4学时）
根据设计产品的功能及具体过程，教师及小组互检评分。同时每人撰写产品说明书，根据个人在小组活动中的表现进行小组互评。
选小组代表按照任务书的要求，在全班介绍工作过程，改进提高并总结系统设计及调试经验，结合班级所有方案，优化小组方案。
4.结语
采用工作过程系统化的《单片机技术及应用系统设计》课程，大大提高了学生的学习兴趣和参与主动性、积极性，收到了良好的教学效果。通过对企业的用人调查，学生产品的调试与系统设计能力很强，不需再进行专业培训。今后还将对工作过程系统化的课程改革进行进一步完善，提高教学水平和教学质量，提高学生的工程实践能力。
参考文献：
[1]王斌.《电子设计自动化》课程工作过程系统化方案的开发[J].化工职业技术教育，2010（01）.
电气自动化专业的一门重要课程就是《电力电子技术》，该课程的应用性强，且往往需要把实践和理论结合在一起。
在进行改革前，理论教学采取的是教师在教室内讲解知识，学生被动学习的形式，学生能够学习到内容较深、知识面较宽的知识。实践教学则是采用实训装置，对实验进行原理性的验证，而不是把训练应用到实际中。该方法在很大程度上限制了学生的动手能力和创新思维，因此无法满足学校的教学需求。
该文作者结合自身的工作经验，把自身的工作过程和工作任务作为载体，对教学内容进行序化、整合，从而设计一个科学合理的教学项目。教学组织采取切实的行动，以培养学生职业能力的基本规律为准则，创造一种“理实一体”的教学模式，在教学中取得了良好的效果。
1 课程改革所遵循的依据
1.1 工作岗位需求
随着越来越多的企业采用先进的自动化设备，企业对高技能人才的需求不断增加，对技术人员也提出了更高更新的要求。该文作者通过对往届毕业生座谈及用人单位访谈得知，电气自动化专业技术人才主要有设计工程师、安装调试与维修工和电气自动化设备或系统操作员三类工作岗位。现今高职院校的大专毕业生主要的工作岗位是安装调试与维修工，而且社会也需要大量的安装调试与维修工。
1.2 工作能力判断
技术人员如果想从事电力电子设备安装与调试的相关工作，那么需要具有以下的能力。（1）电工工具的使用能力；（2）电子设备的安装能力；（3）电子设备原理图的识读能力；（4）电子产品焊接能力；（5）电子电器元件识别和选择能力。另外，技术人员还应该具有良好的沟通和协调能力和职业道德，并且具有安全意识、环保意识以及成本核算意识等基本素质。
2 课程定位
电力电子技术是一门新兴的应用于电力领域的电子技术，其核心是应用各种电力电子器件完成电能的变换与控制。学生在学习完《电机拖动》《电子产品制图》《电工电子技术》等课程后，应该初步具有使用电工工具和仪器的能力以及相关的电工电子和电机基础知识，并且以绘制电子电路的能力为基础，培养学生具有从事相关工作所需要的专业技能和知识。另外，还需要开展一门专业课来加强学生的职业素养和职业道德，从而培养出大量符合社会需求的人才。
3 项目化教学整体设计
3.1 课程设计思路
“项目教学”以建构主义教学理论为基础，是一种新的教学方法。所谓建构主义，指的是把学生作为教学的中心，教师只起辅助的作用，通过绘画、协作、情景等方式，让学生的创造性、积极性和主动性得到充分的发挥，从而让学生能够重新的构建知识。在《电力电子技术》项目化的教学中，笔者按照理论够用，注重能力的原则，以“项目引领，任务驱动”为课程改革的指导思想。把网络、企业和学校作为一个整体，为学生搭建一个从学校到职场的桥梁。
3.2 课程项目设置
该课程共选取了六个典型项目，各项目包含的知识目标和能力目标如表1所示。在每个项目实施的过程中，建立完整的电力电子设备的整体概念，体验完整的电力电子设备的安装与调试过程。
电力电子中很有大量不同种类的实用电路，选择的范围很广。如，选择安装、调试在很多企业中都有使用的软启动器，各种各样的声控电路、调温电路等为载体构建项目。
3.3 项目实施
项目实施考虑人的认知规律，依据设备电路从简单到复杂，能力从基础到综合，合理排布。
项目导向教学流程：（1）接受任务；（2）查阅资料、准备知识、熟悉设备；（3）制定安装调试方案；（4）安装调试设备并记录；（5）检查验收；（6）整理资料并归档。在进行项目时，应该逐步加强学生独立完成的能力，相应的减少教师的指导，同时渗入职业道德、职业标准和职业行为规范教育。
3.4 考核与评价
成绩评定由教师评定、学生自评和学生互评三部分组成。通过学生自评和互评加强了学生间的交流与合作，让学生养成客观的、实事求是的态度，让学生更加的渴望教师的评价，树立较好的学习风气。
工作任务的成绩评定=20%学生自评+20%学生互价+60%教师评价。
项目实施的过程是成绩考核的主要依据，具体评分标准见表2。
单项总成绩=项目验收成绩×40%+工作过程考核成绩×30%+素质能力成绩×30%。
总成绩=∑单项总成绩/项目数。
现今，还有很多的问题存在于教学过程中，等待我们去解决。如，设备的数量和种类不足，无法满足技术训练的需求；设置的项目覆盖面较窄等。
