写科学小论文就是把自己在学科学、用科学的过程中看到、听到、想到的，经过整理、思考后将新的见解告诉大家。一篇科学小论文（以下简称小论文）应当包括论点、论据和论证三大要素。论点是小论文的灵魂，一般都以中心问题的形式出现，小作者围绕中心问题发表自己深刻而独特的见解。论据是为论点服务的，是为了使论点表述得更清楚明白而准备的事实材料。论证就是用论据证明论点的过程。科技小论文实际上是我们在课内外学科学活动中进行科学观察、实验或考察后一种成果的书面总结。它的表现形式是多种多样的：可以是对某一事物进行细致观察和深入思考后得出结论；可以是动手实验后分析得出的结论；也可以是对某地进行考察后的总结；还可以靠逻辑推理得出结论。那么，一篇高质量的科技小论文，要注意以下几点：一、选好课题撰写科技小论文，首先要考虑写什么，也就是课题的选择。选择课题是写好论文的关键。要注意以下原则：价值原则，即选题的理论价值和实用价值。要对其他的同学有启发、指导和参考的意义；可行原则，指主观和客观条件的可能性，即撰稿者个人的专业知识、理论修养、知识面、手头资料、实验条件、周围环境，不可贪大求深，应该量力而行；新颖原则，指课题应是他人未曾研究或研究过但未解决或完全解决，要注意“文贵创
论文的题目是选题的直接表达,是作者想要研究的问题,是一篇论文的主题。下面是我带来的关于工业设计毕业论文选题的内容，欢迎阅读参考!
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浅谈铁路工程技术研究论文
铁路工程技术论文范文一：浅谈铁路工程技术与发展
摘要：铁路工程技术，主要表现为施工技术，施工技术管理包括技术基础工作、施工过程技术管理工作、技术开发与技术总结四大部分。本文以铁路的工程技术、材料及铁路的发展做出的探讨。
关键词：工程技术工程标准 高铁发展
中图分类号： 文献标识码：A文章编号：
1.铁路工程技术标准的确定
因为铁路科学技术在不断地发展，铁路工程技术标准也在逐步更新。铁路工程技术标准主要有以下几点：⑴轨距：铁路轨道两股钢轨头部内侧之间的最短距离。铁路工程技术标准规定：标准轨距为1435毫米。轨距大于或小于标准轨距的分别称为宽轨距和窄轨距。⑵坡度：铁路区段内在规定的行车速度下对机车牵引重量起限制作用的坡度，即一个一定类型的机车，牵引一定重量的列车在上坡道上能够以“计算速度”运行的最大坡度，称为该线的限制坡度。⑶曲线半径：铁路平面的中心线，由直线和曲线(圆曲线及缓和曲线)组成。曲线设置在两相邻直线间。列车以一定速度通过曲线时，为了列车的安全，曲线最大外轨超高和未被平衡的离心加速度应受限制。当列车以求得的“平衡速度”通过曲线时，能够保证列车安全、稳定的圆曲线半径的最低限值，称为铁路的最小曲线半径。⑷限界：为了保证机车车辆的安全运行和铁路建筑物不受损害,需要规定几种横断面的轮廓尺寸,以约束机车车辆的构造外型尺寸和建筑物设备的位置，这种规定称为铁路限界。⑸到发线有效长：到发线是站线的一种，是供列车到达或出发使用的线路。到发线供列车停留而又不妨碍邻线行车或调车的长度，称为到发线有效长。一条铁路线路的到发线有效长应根据这条铁路的等级、输送能力和所处的地形，并考虑与相邻区段到发线有效长的配合等因素决定。⑹洪水频率：根据数理统计原理，推算一定大小的洪水在任何一年会发生的概率，常以分数 1/T来表示。⑺标准活载：在铁路桥梁和线路建筑物设计中，要考虑各种可能产生的外力作用，其中主要外力之一就是列车的活载。但是铁路上使用的机车车辆类型繁杂，车列组合形式也不尽相同，因此需要制定一种有代表性的车列组合，作为设计的依据，这种特定车列组合所形成的活载，就称为标准活载。
2.桥涵钢筋混凝土和预应力混凝土结构设计标准
为统一铁路桥涵钢筋混凝土和预应力混凝土结构设计标准，贯彻国家有关法规和铁路技术政策，使设计符合安全适用、技术先进、经济合理，以下的要求： 材 料：⑴混 凝 土――混凝土强度等级可采用C20、C25、C30、C35、C40、C45、C50、C55、 C60。钢筋混凝土构件当采用HRB335级钢筋时，桥跨结构混凝土强度等级不宜低于C30。其它结构混凝土强度等级不宜低于C20。预应力混凝土主要承重结构的混凝土强度等级不宜低于C40。管道压浆用水泥浆强度等级不宜低于M35，并掺入阻锈剂。混凝土的骨料选择及碱含量应符合《铁路混凝土工程预防碱―骨料反应技术条件》(TB/T3054)的规定。混凝土中的氯离子含量不得大于，在有腐蚀性环境下的桥涵结构应采取耐腐蚀措施。 ⑵钢筋 ――铁路桥涵混凝土结构可采用下列类型的普通钢筋和预应力钢筋：①普通钢筋宜采用Q235和HRB335钢筋，其技术条件应符合现行国家标准《钢筋混凝土用热轧光圆钢筋》(GB13013)和《钢筋混凝土用热轧带肋钢筋》 (GB1499)的规定。承受疲劳荷载的桥涵结构(≤)， HRB335钢筋的化学成分6MnC+应小于或等于。 ②预应力钢丝应符合现行国家标准《预应力混凝土用钢丝》 (GB5223) 的规定。③预应力钢绞线应符合现行国家标准《预应力混凝土用钢绞线》 (GB5224)的规定。④预应力粗钢筋可采用预应力混凝土用高强度精轧螺纹钢筋。 注：⑴普通钢筋系指用于钢筋混凝土结构中的钢筋和预应力混凝土结构中的非预应力钢筋。⑵严禁使用经高压穿水处理过的HRB335级钢筋。
3.中国高速铁路关键技术
⑴接口设计：高速铁路技术是轨道，桥梁，路基，通信，信号，电力，牵引，供电，环保等专业技术高度集成的创新性工程体系。系统中各专业的技术创新, 都将对桥梁技术的发展起到促进作用。在高速铁路的大系统中统筹考虑桥梁技术发展,综合考虑专业之间的接口以及设计、 施工、 运营、 养护维修技术。
⑵运营养护：随着高速铁路陆续建成, 在提高建设质量的前提下,特别急需系统完善运营及养护维修技术,进而形成我国高速铁路桥梁运营养护维修的技术与管理体系。
⑶高速铁路应用技术:随着材料和加工技术的进步, 目前我国桥梁支座已经形成了多种材料系列化定型产品,同时也形成了系列化设计、 加工、 安装、 养护维修方面的技术规程。为满足高速铁路桥梁更高的刚度需求、 适应某些区域沉降地区特点、 预留建成后沉降的调整条件,我国已研发了满足调高需求的可调高盆式橡胶支座。
⑷高性能混凝土材料应用技术：结合我国环境特点和材料、 工艺、 装备水平, 高速铁路工程多采用高性能混凝土材质。高性能混凝土是选用优质原材料, 掺加矿物细掺料和高效外加剂,采用现代技术制作的混凝土,具有低水胶比配制特点,能满足结构耐久性、 体积稳定性等要求。目前我国已初步掌握高性能混凝土工作机理、 材料控制标准、 工艺等主要技术,系统制定了设计、 施工、验收规范规程。
4.现代铁路发展动向综述
从一开始起铁路优于其他交通运输工具的地方是速度较快和每列列车装载较多。现代铁路又在高速及重载方面有新的发展。
⑴提高速度
法、意、联邦德国、英、苏、美等国铁路都用不同的方法致力于提高旅客列车速度。在技术上，采用传统轨道将旅客列车速度提高到250公里/时左右已成为可能。此外，德、日、法等国正在探索磁浮式铁路，试验时速已突破500公里。
⑵增加载重量
指的是：①增加货运车辆载重，在原有桥梁与轨道荷载潜力范围内提高车辆轴重与增加轴数，货车载重可达100吨。②增加列车中车辆数目，列车编组为100～150辆，最多达200辆，用机车5～8台分挂于列车各部，列车长为1800～4000米，列车货物载重1～2万吨。③发展循环专用列车或单元列车，即为一个特定用户专编车型一体化的直达列车，在两固定站(如矿区、港口等)之间循环运行。重载长大列车的运输成本在美国比普通货运列车约降低1/3～1/4，在货运量大的线路上有明显的经济效益。
⑶新的课题
现代铁路的发展给铁路工程提出了不少新问题，例如：客运和货运线路标准之间的巨大差别;加修第二线的最佳时间;站坪长度、坡度、曲线的优化设计;轨道结构的强度与稳定性等，都有待于深入研讨。
总结
新技术的发展是高速铁路发展的需要,如何处理技术参数标准和高速之间的统一和矛盾是今后铁路研究的重要课题。铁路建设工程管理是一项综合的管理过程，它涉及的专业知识面广，专业种类多，具体管理内容多，各方协调关系复杂，如何科学地把握好工程管理中各个环节，使之不出问题或出了问题后能妥善、尽快及时地解决，是铁路管理工作应着重考虑的地方。
参考文献：
中华人民共和国铁道部. 新建时速 300 ~ 350公里客运专线铁路设计暂行规定 (上、 下 ) [ S ] . 北京: 中国铁道出版社, 2007
林峰.公路路基施工问题探讨[J].四川建材，2007，6.
李萍.浅谈公路路基施工技术要点[J].青海交通科技，2007，5.
铁路工程技术论文范文二：铁路工程中轨道铺设施工技术
摘要：铁路工程在我国的交通业之中，具有十分重要的作用，直接推动着我国经济的发展，因此需要保证其质量，铁路工程之中，轨道铺设技术是其十分重要的组成部分，基于此，本文探讨了铁路工程之中轨道铺设相关技术。
关键词：铁路工程;轨道铺设
中图分类号：TU74文献标识码： A
引言
铁路轨道的施工对整个铁路建设工程来说具有重要意义，铁路轨道施工是一项非常系统的工程，需要事前严谨规划、合理设计。铁路轨道施工质量的好坏直接关系到铁路工程能不能正常投人运行。在文章中，笔者从正线铺设道床的施工工艺出发，系统探讨了铁路轨道施工的工艺。
1、道床预铺底碴
底碴是铁路道床的重要组成部分，位于道床道碴层和路基基床表层之间，起着传递、分散列车负荷的作用，并防止底碴和路基颗粒之间互相渗透，既防止了渗水过度，也起到了防冻保温的作用。使用的道碴应进行品种、外观的检验，质量必须符合现行《铁路碎石道床底碴》的规定。碴面平整度不得大于10 mm。道岔前后各30 m范围内应做好顺坡并碾压。
2、轨排拼装
轨排在铺架基地设单线往复式轨排生产线拼装，轻轨锚固及轨排拼装采用固定式锚固拼装作业线拼装，轻轨锚固采用反锚方法，利用熔锅熬制硫磺砂浆，拼装由散枕、翻一道枕、上锚固板、翻二道枕、灌浆锚固、翻三四道枕、匀枕、散扣件、布轨、预上扣件、扣件紧固、质量检查、吊轨排等工序组成。
3、机械架梁
施工前先做好施工调查，做好架梁准备，对填土质量、桥头地形、地貌情况、墩台施工质量等进行调查复核。了解梁片的技术标准、生产日期、直曲线梁标识、几何尺寸的验收，避免不合格桥梁的出现。架梁的主要工序包括：复测桥跨及墩台支撑垫石几个尺寸、桥梁准备、桥头路基加固、架桥机定位、桥梁换装、喂梁、吊梁、落梁、安装支座、焊接连接板、铺桥面轨、梁肋及支座锚栓孔灌注混凝土、桥梁接缝处理、封锚、桥面板等。
4、底碴摊铺作业的道碴摊铺设备
在底碴摊铺过程中，为了确保因路基基层床表层轨道作业不当而影响道碴的平顺性和均匀性，选用国内合资的Titan423型摊铺机铺设底层道碴，该道碴摊铺设备具有经济实用的特点，另外，在底碴摊铺工序中，也可以采用平地机和压力机等机械设备，通过人工配合作业的方式来设底碴摊铺，但是，这种人工配合作业的方式在施工过程中难以控制，难以保证摊铺质量。针对某铁路客运专线轨道工程施工，其主要采用Titan423型摊铺机改造后的设备来进行底碴摊铺施工，其主要通过改造摊铺机系统中的刮板输送带，即改变刮板输送带的节距，并加上一层橡胶垫板，提高刮板输送带的结构强度。
5、轨道铺设机组配置
由于国内外出现了各种各样、不同种类的铺轨机组，目前，轨道铺设施工主要有群枕法、单枕法等铺设方法，这就要求不同的铺设方法应采用不同的轨道铺设机组配置，而轨道铺设中使用最多的是单枕法，针对单枕法的机组配置，主要包括瑞士马蒂萨公司生产的TCM60行铺轨机组、美国HTT公司制造的NTC性铺轨机组和国内生产的PC500型铺轨机组，第一，对于TCM60型机组铺轨机组，其最高布整速度可以达到15根/min，(12h)，由于履带走行器宽度与轨枕长度相同，并且钢轨与轨枕同车装运，不仅能保持道碴平整度，也能提高车辆利用率，缩短钢轨铺设时间，但是，由于布设的`轨枕容易倾斜，则容易造成轨枕倾翻;第二，对于PC500型铺设机组，其最高布整速度也可以达到15根/min，(12h)，由于垂直布设轨枕，布枕准确，钢轨与轨枕同车装运，车辆利用率高，钢轨铺设时间段，能够是实现一次铺设长500m钢轨，该铺设机组性能好，价格低廉实惠。该铁路客运专线轨道工程施工主要采用TCM60型铺设机组设备进行轨道铺设。
6、补碴、MDZ机组作业中的机组配置
针对MDZ作业机组，其主要进行线路维护作业，采用MDZ作业机组配置进行线路维护作业，不仅可以提高轨道铺设质量，也可以提高轨道铺设的平顺性和密实度，针对某铁路客运专线轨道工程，其主要采用SPZ-200型双向道床配碴整形车、WD-320型动力车、08-32型自抄平起拨道捣固车等MDZ作业机组，其都是基于集机、电、液、气于一体化的大型线路机械，第一，SPZ-200型双向道床配碴整形车是一体化的自行式大型线路机械，主要对道床进行抛碴、清扫轨枕;第二，WD-320型动力车可以将道碴重新排列，其工作原理是通过激振装置产生的垂直静止压力，使道碴发生相应的变化，从而提高道碴的密实度和精度，进而提高线路作业效率;第三，08-32型自抄平起拨道捣固车，目前，已被升级为09-32型自抄平起拨道捣固车，其具有作业效率高、操作方便的特点，在补碴、MDZ作业中，该配套技术不仅可以进行起道、抄平等作业，也可以进行枕端道喳夯实作业，通过ALC自动导向技术来实现现场作业的实时监控，即控制主车的作业速度和降低车体冲击次数，从而提高作业的准确度。
7、钢轨的焊接
施工中使用u75v的热轨性能更好，并且价格合理，适合在地铁施工中推广。我国的钢轨焊接工艺分为气压焊、接触焊和铝热焊三种。气压焊运用电流通过电阻时产生的大量热量进行钢轨焊接，并经过一定的顶锻加工达到焊接所需的效果。接触焊的焊接效率相对更高，焊接的质量也更好，是目前世界范围内广泛使用的焊接方式。铝热焊的施工环境比较差，焊接后钢轨接头的质量没有保障，焊接后接缝处的极限强度只能达到母材的70%，所以一般地铁轨道施工焊接中不采用这种方式。但针对轨道交通中既有线钢管和续建部分钢管的焊接，使用铝热焊具有明显的优势。铝热焊的焊接工艺相对简单，比较适合流水性较强的作业。在进行铝热焊施工作业时，首先要对氧气瓶、加热的工作压力等进行严格控制，以此保障焊接的顺利实施和焊接的质量。
8、站线人工铺轨的施工工艺分析
、站线人工铺轨施工前的准备
站线人工施工前的准备主要包括三方面的内容，具体如下:第一，根据工程施工组织的计划以及工期的安排，精心组织轨料和轨枕的进场;施工所需要的施工设备应当由卡车运抵施工现场。第二，在铺轨之前，应当根据信号专业设计的标准进行信号的测定，从而合理确定绝缘接头所处的位置。第三，在铺轨之前，应当准备好施工的材料和施工的用具，检查施工机械和施工机具的性能是不是完好等
、施工工艺分析
人工铺设。从站线的一段岔尾部开始铺设，根据铁路信号绝缘接头的位置来确定非标轨的具体长度;使用单轨车把钢轨沿着正线均匀散布到位，然后用合乎工艺标准的抬轨钳用人工的方式抬人承轨槽，并与之进行连接
轨枕位置用白漆标杆在一侧钢轨内侧，而在曲线地段标于外股钢轨轨的内侧，而另外一侧则用方尺进行定位如果一侧钢轨扣件上的太紧，则需要进行相应的调整，然后再进行温度的计算轨道线路达到施工标准之后，应用机车进行压道处理，然后再进行沉落和整修道床，以便使道床的断面符合相关的设计要求;轨道的配件必须齐全，做到钢轨、坡脚线和渣肩线三线平行。
此外，在上渣整道过程当中，应该对轨道线路的方向、水平以及标高、接头错才、超高等进行仔细检查，发现问题应立即整改。
9、轨道床裂缝的修补
一般对影响轨道床整体强度、危及列车行车安全的裂缝需要提前停止地铁运营，封闭修补区域，掺入早强剂并用混凝土浇筑来修补裂缝，保证尽快恢复地铁运行。但这种方法对轨道运行的影响比较大，目前多运用“封口注胶”的方法来修补裂缝。首先对裂缝表面进行处理，去除混凝土表面的灰尘和杂物，然后将封口胶粘在裂缝的中心部位，注入胶体前先检查裂缝的状态，保持注入器和孔的间距为20一25厘米。之后将裂缝密封并让封口胶自然固化，为后续工作做准备。封口胶固化后注入灌注胶，等灌注胶固化后清理混凝土表面。
10、结语
铁路助推中国经济快速发展，同时随着中国经济社会的快速发展，铁路工程的建设规模和投资规模将会大幅度增加在铁路工程建设中，轨道的铺设是重中之重，在文章中，结合自身的实际经验，系统分析了铁路轨道施工的工艺，主要有铁路正线道床的铺设工艺、站线人工铺轨的施工工艺等。希望文章有助于提高铁路轨道施工工艺水平。
参考文献
[1]程木珍.浅谈铁路工程中轨道铺设施工技术应用[J].科技信息,2011,05:734+762.
[2]石永军.浅谈铁路工程中轨道铺设施工技术[J].技术与市场,2012,06:228.
[3]薛淑红.海南东环城际铁路轨道工程施工技术方案研究[D].西南交通大学,2013.
[4]屈文波.城市轨道交通工程多种轨道结构施工技术研究[D].西南交通大学,2013.
水 的 压 力---科学小论文记得有一次我在海中潜水。穿上皮质的潜 水衣，戴上密不透风的潜水镜，背上一个氧气瓶，再配一个潜水员做指导，你就可以潜水了。在潜水中，我兴致勃勃，看着海底亦奇亦幻的美景，不断地往下 潜。突然，我感觉耳朵有一点疼，我觉得很好玩就忍着，又往下去了一点。哎呀，不行，耳朵疼得越来越厉害，我这才恋恋不舍地浮出海面。问潜水员：“叔叔，我 为什么会感觉耳朵疼？”潜水员叔叔告诉我：“因为你潜得很深了，有8-10米，水的压力比较大，你的耳朵承受不了，所以就疼了。我对压力产生了好奇，想知道水压的大小是由什么决定。回家后，我上网查了一些资料，知道了水的压力由深度决定，水越深，压力就越大；水越浅，压力就越小。为此我做了个试验。材料是：1个装牛奶的矩形竖直纸盒、1卷胶带、1个钉子、1个平盘。我 放好牛奶盒，用钉子在任意一个侧面戳三个孔。三个孔的位置分别是底部、中部和上部。然后用胶带把三个孔封住，将纸盒中加满水，再将平盘放在有孔的侧面的下 方，将胶布撕开。你知道出现什么现象了吗？三个孔的喷水有什么不同吗？当然不同。从底部流出的水喷射得最远，其次是中部的水，喷得最近的是从顶部喷出的 水。这证实了水的深度不同，水的压力不同。水越深，压力就越大；水越浅，压力就越小。所以我在海中位于水深不同的位置，耳朵感受到的压力是不同的。为 了知道压力还和什么因素相关。我又做了个小试验：我用一根吸管插入一个小纸盒的口，插得紧紧的。然后我通过吸管往纸盒里加水。当水快到吸管口时，小纸盒的 底部裂开了。多次试验，结果都是这样。原来，水压还和重量有关。因为纸盒底部须承受水的重量最大，因此承受的水压也就最大，所以纸盒在底部裂开。压力无处不在，有水压，还有大气压，都和我们的生活息息相关。压力真是既远在天涯，也近在咫尺啊！
到我们团队里看
焊接是一种连接金属或热塑性塑料的制造或雕塑过程。这是我为大家整理的材料焊接技术论文，仅供参考!
高强材料的焊接浅析
摘要：在现代工业中，高强材料越来越占有重要的地位，但其焊接时的焊接裂纹、脆化、软化等现象，给安全生产与产品的使用效率带来了隐患。为此，笔者根据自身学习与实践经历，就高强材料尤其是高强钢的焊接特性进行分析阐述。
关键词：高强材料;焊接;特性
一、高强材料概况
在当前的管道、容器中，高强材料越来越占有重要的地位。当中最重要的，是将钢里除碳意外添加一类或多类合金成分(合金成分的比例低于百分之五)，用来加强钢的强度，将钢的强度提高到275MPa或更高，并产生更优的综合质量，此种钢被称为高强钢，它的基本优点为强度高、塑性与韧性也优于普通钢。根据钢的屈服强度的程度和热处理时的特性，高强钢总体上有两种。
热轧、正火钢，其屈服强度处于294Mpa～490MPa间，而利用状态是热轧、正火与控轧，在类别上是非热处理强化钢，该种钢的现实中使用的最为常见。
调质钢，其屈服强度处于490Mpa～980Mpa间，通常在调质状态中应用，在类别上是热处理强化钢。该种刚的特性是不烦强度高，而且塑性与韧性比较好，能够直接于调质时进行焊接。所以，这中调质钢在使用中越来越普及。
现在常使用的高强钢，钢板牌号包含以下几种：16MnR、15MnVR、13MnNiMoNbR、18MnMoNbR;锻件牌号包含以下几种：16Mn、15MnV、20MnMo、20MnMoNb。
二、高强钢的焊接特性
高强钢中碳含量通常不高于，合金成分的总量通常不高于5%。因为高强钢包含一些的合金成分，使它的焊接性和别的材料有一些不同，具体焊接特性有以下几点：
1、焊接时的焊接裂纹
(1).高强钢因为使用了让钢强度增加的碳、锰等元素成分，当焊接的时候往往产生淬硬，而产生的硬化部分往往很敏感，所以，当刚性过强与拘束应力较强的状态下，如果焊接方式有问题，就会造成冷裂纹。加上这中裂纹存在较长的延迟，容易造成较大的危害。
(2).再热裂纹为在焊作业完成后，慢慢去掉应力热的过程中，或较长时间在高温状态下于临近熔合线粗晶部位造成的沿晶开裂。通常认为，此类裂纹造成的原因，是因为焊接高温导致HAZ旁边的V、Nb、Cr、Mo等元素固溶在了奥氏体内，焊接完成后进行，但没有完全析出，而是在PWHT的时候呈弥散状态析出，所以强化了晶内，将应力在松弛的时候产生的蠕变变形汇聚在了晶界。
高强钢在焊接的时候，通常不会造成再热裂纹，例如16MnR、15MnVR之类。然而对Mn-Mo-Nb与Mn-Mo-V等类别的高强钢，因为Nb、V、Mo等成分比较敏感，是造成再热裂纹的常见因素，所以这些高强钢与焊接完成后实施热处理时，需要特别回避容易造成再热裂纹的温度范围，以免造成再热裂纹。
2、焊接部位的脆化与软化
(1).应变时效脆化。焊接部位于焊接前要进行各种冷处理(如钢板的剪切、管道筒罐的卷圆)，材料会导致有所变形，要是变形的部位再收到200至450℃的热作用，可能造成应变时效，继而产生脆化，往往导致材料的塑性减弱，因此造成钢材的脆断。
PWHT能够减弱焊接时产生应变时效，将韧性一定程度上恢复。1998年制定的《钢制压力容器》中明确规定，筒状钢材的厚度要达到下列标准：碳素钢达到的的厚度不能低于圆筒内部直径的百分之三;别的钢的达到的厚度不能低于内部直径的百分之二点五。而且，那些冷成形与中温成形中制作的受压产品，要在成形之后实施热处理。
(2).焊缝与热影响区产生的脆化。对材料进行焊接时，加热与冷却往往不会十分均匀，便会产生不均匀的结构。焊缝与热影响区具有一定的脆性，这是是焊接接头里最薄弱的地方。焊接线的能量强度会对高强钢WM与HAZ性能产生较大影响，高强钢容易淬硬，线能量如果不高，HAZ会产生马氏体造成裂纹;线能量如果过高，WM与HAZ产生粗糙的晶粒，会造成焊接部位的脆化。线能量如果过高，调质钢而造成的HAZ脆化现象尤其明显。因而焊接作业时，要把线能量控制于合适的度量。
(3).焊接部位的热影响区产生的软化。因为焊接时的热作用，会造成部分地区强度降低，形成了一定的软化带。HAZ区的结构软化会因为焊接线热度的提升与预热温度的提升而恶化，不过通常的软化区的性能还是能够达到规定标准值的最低标准，因而这些钢材地热影响部位产生的软化现象，如果做到工艺合适，就不会降低焊接部位的正常使用。
三、当代新式高强材料的焊接特性
1、高强管线钢
高强管线钢指X70以上的钢级，至尽为止，X80是已建管线钢中使用的强度最高的管线钢。加拿大Ipsco钢铁公司在1998年年报中明确指出，该公司已成功进行了X90和X100SSAW钢管试生产，最终目标是生产各种规格的X100钢管。日本NKK、住友金属、新日铁、川崎制铁及欧洲钢管公司也相继研制成功X90和X100UOE钢管，正在研制X120钢管。
为保障管线的安全可靠性，在提高强度的同时，必须相应提高韧性。特别是高压输气用钢管，必须有很高的CVN。超贝氏体和超马氏体被誉为21世纪的管线钢，其钢级为X80～X100(贝氏体)、X100～X120(马氏体)。在成分设计上，大体上都是(超)的Mn-Nb-Ti系或Mn-Nb-V(Ti)系，有的还加入Mo、Ni、Cu等元素，因此，热影响区的韧性不会比较低强度的管线钢差，冷裂纹敏感性不大。对于强度高于600MPa的钢，焊接时要特别关注WM冷裂纹问题，尤其是现场对接环焊缝必须采用超低氢焊接材料。
2、超细晶粒钢
上世纪90年代，世界主要产钢国相继开展了新一代钢铁材料的研究，其中，尤以日本的“超级钢“计划、中国的“新一代钢铁材料重大基础研究”和韩国的“21世纪高性能结构钢”引起世界钢铁界的瞩目和热情参与。
在新一代钢铁材料的研究中，最引人注目的是超细晶粒的研究，通过超细晶粒(最小1mm)实现强度翻番的目标。超细晶粒钢焊接的最大问题就是HAZ的晶粒长大倾向，为解决这一问题，须采用激光焊、超窄间隙MAG焊、脉冲MAG焊等低热输入焊接方法。
参考文献
[1]王建利.高强钢的焊接工艺评定[J].云南水力发电,2007,(02).
[2]李明.高强钢的焊接[J].现代焊接,2005,(03).
[3]栗卓新,刘秀龙,李虹,李国栋.高强钢焊材及焊接性的国内外研究进展[J].新技术新工艺,2007,(05).
试论焊接技术
摘 要：焊接是一种连接金属或热塑性塑料的制造或雕塑过程。焊接过程中，工件和焊料熔化形成熔融区域，熔池冷却凝固后便形成材料之间的连接。这一过程中，通常还需要施加压力。焊接的能量来源有很多种，包括气体焰、电弧、激光、电子束、摩擦和超声波等。今天，随着焊接机器人在工业应用中的广泛应用，研究人员仍在深入研究焊接的本质，继续开发新的焊接方法，以进一步提高焊接质量。
关键词：焊接;金属;能量;技术
1、焊接技术概论
焊接过程的物理本质
焊接是两种或两种以上同种或异种材料通过原子或分子之间的结合和扩散连接成一体的工艺过程.促使原子和分子之间产生结合和扩散的方法是加热或加压,或同时加热又加压。
焊接的分类
金属的焊接,按其工艺过程的特点分有熔焊,压焊和钎焊三大类。
熔焊是在焊接过程中将工件接口加热至熔化状态，不加压力完成焊接的方法。熔焊时，热源将待焊两工件接口处迅速加热熔化，形成熔池。熔池随热源向前移动，冷却后形成连续焊缝而将两工件连接成为一体。在熔焊过程中，如果大气与高温的熔池直接接触，大气中的氧就会氧化金属和各种合金元素。大气中的氮、水蒸汽等进入熔池，还会在随后冷却过程中在焊缝中形成气孔、夹渣、裂纹等缺陷，恶化焊缝的质量和性能。为了提高焊接质量，人们研究出了各种保护方法。例如，气体保护电弧焊就是用氩、二氧化碳等气体隔绝大气，以保护焊接时的电弧和熔池率;又如钢材焊接时，在焊条药皮中加入对氧亲和力大的钛铁粉进行脱氧，就可以保护焊条中有益元素锰、硅等免于氧化而进入熔池，冷却后获得优质焊缝。
压焊是在加压条件下，使两工件在固态下实现原子间结合，又称固态焊接。常用的压焊工艺是电阻对焊，当电流通过两工件的连接端时，该处因电阻很大而温度上升，当加热至塑性状态时，在轴向压力作用下连接成为一体。各种压焊方法的共同特点是在焊接过程中施加压力而不加填充材料。多数压焊方法如扩散焊、高频焊、冷压焊等都没有熔化过程，因而没有象熔焊那样的有益合金元素烧损，和有害元素侵入焊缝的问题，从而简化了焊接过程，也改善了焊接安全卫生条件。同时由于加热温度比熔焊低、加热时间短，因而热影响区小。许多难以用熔化焊焊接的材料，往往可以用压焊焊成与母材同等强度的优质接头。
钎焊是使用比工件熔点低的金属材料作钎料，将工件和钎料加热到高于钎料熔点、低于工件熔点的温度，利用液态钎料润湿工件，填充接口间隙并与工件实现原子间的相互扩散，从而实现焊接的方法。
焊接时形成的连接两个被连接体的接缝称为焊缝。焊缝的两侧在焊接时会受到焊接热作用，而发生组织和性能变化，这一区域被称为热影响区。焊接时因工件材料焊接材料、焊接电流等不同，焊后在焊缝和热影响区可能产生过热、脆化、淬硬或软化现象，也使焊件性能下降，恶化焊接性。这就需要调整焊接条件，焊前对焊件接口处预热、焊时保温和焊后热处理可以改善焊件的焊接质量。另外，焊接是一个局部的迅速加热和冷却过程，焊接区由于受到四周工件本体的拘束而不能自由膨胀和收缩，冷却后在焊件中便产生焊接应力和变形。重要产品焊后都需要消除焊接应力，矫正焊接变形。
现代焊接技术已能焊出无内外缺陷的、机械性能等于甚至高于被连接体的焊缝。被焊接体在空间的相互位置称为焊接接头，接头处的强度除受焊缝质量影响外，还与其几何形状、尺寸、受力情况和工作条件等有关。接头的基本形式有对接、搭接、丁字接(正交接)和角接等。对接接头焊缝的横截面形状，决定于被焊接体在焊接前的厚度和两接边的坡口形式。焊接较厚的钢板时，为了焊透而在接边处开出各种形状的坡口，以便较容易地送入焊条或焊丝。坡口形式有单面施焊的坡口和两面施焊的坡口。选择坡口形式时，除保证焊透外还应考虑施焊方便，填充金属量少，焊接变形小和坡口加工费用低等因素。厚度不同的两块钢板对接时，为避免截面急剧变化引起严重的应力集中，常把较厚的板边逐渐削薄，达到两接边处等厚。对接接头的静强度和疲劳强度比其他接头高。在交变、冲击载荷下或在低温高压容器中工作的联接，常优先采用对接接头的焊接。
搭接接头的焊前准备工作简单，装配方便，焊接变形和残余应力较小，因而在工地安装接头和不重要的结构上时常采用。一般来说，搭接接头不适于在交变载荷、腐蚀介质、高温或低温等条件下工作。采用丁字接头和角接头通常是由于结构上的需要。丁字接头上未焊透的角焊缝工作特点与搭接接头的角焊缝相似。当焊缝与外力方向垂直时便成为正面角焊缝，这时焊缝表面形状会引起不同程度的应力集中;焊透的角焊缝受力情况与对接接头相似。角接头承载能力低，一般不单独使用，只有在焊透时，或在内外均有角焊缝时才有所改善，多用于封闭形结构的拐角处。焊接产品比铆接件、铸件和锻件重量轻，对于交通运输工具来说可以减轻自重，节约能量。焊接的密封性好，适于制造各类容器。发展联合加工工艺，使焊接与锻造、铸造相结合，可以制成大型、经济合理的铸焊结构和锻焊结构，经济效益很高。采用焊接工艺能有效利用材料，焊接结构可以在不同部位采用不同性能的材料，充分发挥各种材料的特长，达到经济、优质。焊接已成为现代工业中一种不可缺少，而且日益重要的加工工艺方法。
未来的焊接工艺，一方面要研制新的焊接方法、焊接设备和焊接材料，以进一步提高焊接质量和安全可靠性，如改进现有电弧、等离子弧、电子束、激光等焊接能源;运用电子技术和控制技术，改善电弧的工艺性能，研制可靠轻巧的电弧跟踪方法。另一方面要提高焊接机械化和自动化水平，如焊机实现程序控制、数字控制;研制从准备工序、焊接到质量监控全部过程自动化的专用焊机;在自动焊接生产线上，推广、扩大数控的焊接机械手和焊接机器人，可以提高焊接生产水平，改善焊接卫生安全条件。
2、焊接-工业艺术
焊接的出现迎合了金属艺术发展对新工艺手段的需要。而在另一方面，金属在焊接热量作用下所产生的独特美妙的变化也满足了金属艺术对新的艺术表现语言的需求。在今天的金属艺术创作中，焊接可以而且正在被作为一种独特的艺术表现语言而着力加以表现。本文对这一技术的出现与运用进行了分析。
艺术创造与工艺方法永远是密不可分的。作为一种工业技术，焊接的出现迎合了金属艺术发展对新的工艺手段的需要。而在另一方面，金属在焊接热量作用下所产生的独特美妙的变化也满足了金属艺术对新的艺术表现语言的需求。在今天的金属艺术创作中，焊接可以而且正在被作为一种独特的艺术表现语言而着力加以表现。金属焊接艺术可以作为一种相对独立的艺术形式以分支的方式从传统的金属艺术中分离出来，这是因为焊接具有艺术性。
焊接可以产生丰富的艺术创作的表现语言。
焊接通常是在高温下进行的，而金属在高温下会产生许多美妙丰富的变化。金属母材会发生颜色变化和热变形(即焊接热影响区) ;焊丝熔化后会形成一些漂亮的肌理;而焊接缺陷在焊接艺术中更是经常被应用。焊接缺陷是指焊接过程中,在焊接接头产生的不符合设计或工艺要求的缺陷。其表现形式主要有焊接裂纹、气孔、咬边、未焊透、未熔合、夹渣、焊瘤、塌陷、凹坑、烧穿、夹杂等。这是个十分有趣的现象 :焊接的艺术性通常体现在一些工业焊接的失败操作之中，或者说蕴藏于一些工业焊接极力避免的焊接缺陷之中。其次，焊接艺术语言是独特的。选用不同的金属材料，使用不同的焊接工艺，焊接的艺术性可以在不同的金属艺术形式中发挥得淋漓尽致。
在焊接雕塑作品中,焊缝和割痕不是作为一种技术加工的痕迹被动地存在，而是以一种精彩的、不可或缺的表现语言着力地加以体现的。一件焊接雕塑，粗的焊缝裸露在雕塑表面，各种不规则的切割痕迹也变成了艺术家优美的艺术语言在很多情况下，由于焊接雕塑所追求的粗糙质朴的风格，金属的锈蚀、瑕疵也大多根据作品的需要特意保留，因此，在焊接雕塑中常常可以感觉到一种非雕琢的、原始的美。雕塑下部的钢板拼接处的焊缝很粗大，从焊接工艺的牢固性来看，这显然不仅仅是出于对雕塑结实程度的考虑，在这件雕塑中，下部几条扭曲的焊缝已经作为雕塑整体审美的一个重要因素而成为其不可缺少的一部分。从雕塑整体来看，不论是上半部分的文字造型，还是下半部分的肌理处理，到处有扭曲的焊接痕迹的出现，整个作品达到了整体视觉语言的统一。 手工等离子切割的方法，利用切割时电流的热量，使切割边缘产生热影响区，这样就给亮白色的不锈钢“染”上了一圈略带渐变的色彩。同时，通过对焊接规范的调节，割枪喷出的强烈气流会在切割钢板熔化的瞬间在切割边缘“吹”起一圈随机形成的肌理，在切割完成金属冷却后，固化为一道美丽的割痕，与中间平坦光亮的不锈钢板材形成了质感的对比。这种随机效果的形成过程带有一定的偶然性，但又是在一定的焊接规范下必然产生的现象。从尺寸的角度考虑，尺寸较大的焊接艺术壁饰可采用半自动CO2气体保护焊，较小的可采用手工钨极氩弧焊。
如果把一幅壁饰作品看成一幅画的话，画面中的点、线、面、黑、白、灰甚至颜色的处理都可以通过焊接的方法来实现。各种型号、各种材质的金属丝，应用不同的焊接工艺会在画面上以不同的形式出现。不同金属的颜色不同，不锈钢的亮银色、铝材的亚银色、碳钢的乌亮色，钛钢、青铜、紫铜、黄铜而且就钢材来说，不同的钢材在高温受热时会出现不同的颜色变化,即焊接热影响区不同。另外，切割也是焊接艺术壁饰创作的方法之一，既可以与焊接结合使用，也可以单独使用，这完全取决于创作者的创作意图和对工艺与效果的掌握程度。以上所述的这些方法综合起来，变化的丰富可想而知。
3、焊接作业中发生火灾、爆炸事故的原因
焊接切割作业时，尤其是气体切割时，由于使用压缩空气或氧气流的喷射，使火星、熔珠和铁渣四处飞溅(较大的熔珠和铁渣能飞溅到距操作点5m以外的地方)，当作业环境中存在易燃、易爆物品或气体时，就可能会发生火灾和爆炸事故。
在高空焊接切割作业时，对火星所及的范围内的易燃易爆物品未清理干净，作业人员在工作过程中乱扔焊条头，作业结束后未认真检查是否留有火种。
气焊、气割的工作过程中未按规定的要求放置乙炔发生器，工作前未按要求检查焊(割)炬、橡胶管路和乙炔发生器的安全装置。
4、焊接作业中发生火灾、爆炸事故的防范措施
焊接切割作业时，将作业环境lOm范围内所有易燃易爆物品清理干净，应注意作业环境的地沟、下水道内有无可燃液体和可燃气体，以及是否有可能泄漏到地沟和下水道内可燃易爆物质，以免由于焊渣、金属火星引起灾害事故。
高空焊接切割时，禁止乱扔焊条头，对焊接切割作业下方应进行隔离，作业完毕应做到认真细致的检查，确认无火灾隐患后方可离开现场。
应使用符合国家有关标准、规程要求的气瓶，在气瓶的贮存、运输、使用等环节应严格遵守安全操作规程。
对输送可燃气体和助燃气体的管道应按规定安装、使用和管理，对操作人员和检查人员应进行专门的安全技术培训。
焊补燃料容器和管道时，应结合实际情况确定焊补方法。实施置换法时，置换应彻底，工作中应严格控制可燃物质的含影实施带压不置换法时，应按要求保持一定的电压。工作中应严格控制其含氧量。要加强检测，注意监护，要有安全组织措施。
作为一种工业技术,焊接的出现迎合了金属艺术发展对新工艺手段的需要。而在另一方面,金属在焊接热量作用下所产生的独特美妙的变化也满足了金属艺术对新的艺术表现语言的需求。在今天的金属艺术创作中,焊接可以而且正在被作为一种独特的艺术表现语言而着力加以表现。
上述种种焊接缺陷的表现形式以及焊接热影响区,是通过一定规范下的焊接操作形成的,也只有通过焊接的方式才会产生这些艺术语言。焊接艺术作品的表面效果是其它金属加工工艺无法或者很难实现的,因而说焊接艺术具有独特的艺术性。
年底的气候大会中“低碳生活”是个新概念，提出的却是世界可持续发展的老问题，它反映了人类因气候变化而对未来产生的担忧，世界对此问题的共识日益增多。目前的主流看法是，导致气候变化的过量碳排放是在人类生产和消费过程中出现的，要减少碳排放就要相应优化和约束某些消费和生产活动。笔者以为，对占主流、有共识的“低碳生活”理念主旨可以概括为“适度吃、住、行、用，不浪费，多运动”。如以中国传统文化来解释这一理念的主要内涵，还可再简化为“勤、俭”二字。“低碳生活”这一理念着眼于人类未来。近几百年来，以大量矿石能源消耗和大量碳排放为标志的工业化过程让发达国家在碳排放上遥遥领先于发展中国家。当然也正是这一工业化过程使发达国家在科技上领先于其他国家，也令它们的生产与生活方式长期以来习惯于“高碳”模式，并形成了全球的“样板”，最终导致其自身和全世界被“高碳”所绑架。在首次石油危机、继而在气候变化成为问题以后，发达国家对高耗能的生产消费模式和“低碳生活”理念才幡然觉悟，有了新认识。尽管仍有学者对气候变化原因有不同的看法，但由于“低碳生活”理念至少顺应了人类“未雨绸缪”的谨慎原则和追求完美的心理与理想，因此“宁可信其有，不愿信其无”，“低碳生活”理念也就渐渐被世界各国所接受。世界被气候问题所困扰，但世界是由不同地理环境、不同发展阶段的国家和地区组成，我们必须各自做出努力在这一理念上达成共识，共同行动。在目前阶段，我们还必须在全面、公正、有区别的原则下处理如下难题：短期与长远利益的协调，国家与全球利益的冲突与共赢，行业经济与整体经济利益的博弈与调整，国家意志与社团利益的对立统一，发达国家与发展中国家的资源共享与互助等。由此足见，要将“低碳生活”理念真正转化为现实，会带来怎样的挑战。“低碳生活”最根本的挑战是，它要求人类改变自工业化以来形成的生产消费理念，特别是那种消费至上的消费文化。现有世界流行的主流经济理论基本建立在消费至上、消费者至上、竞争优先的基础上，它提高了社会生产的高效率，却也一度导致了生产与消费领域不受控制的高碳排放。虽然消费至上看起来是美好的目标，但以“低碳生活”理念看来，它却是牺牲人类长远利益和整体利益的短视行为。所以，选择“低碳生活”理念，就意味着我们必须拿出足够的政治勇气来进行一次资源和利益的再协调和再分配，而且我们还必须要有足够的能力，并准备相应的行动手段来审视我们的消费习惯。“低碳生活”向人类提出的是前所未有的问题，没有现成的经验、理论与选择模式，我们唯一的选择就是创新，创新我们的生活模式，以保护地球家园、为人类未来造福为宗旨。
魔术师郎德山郎德山于1885年出生于清末的山东，年幼离家学习马戏表演，1899年到了旧金山，1902年途经伦敦，1908年在奥地利的林茨结婚。他克服了孤独、贫穷，文化以及语言的障碍，歧视而成为世界殿堂级的华人杂技魔术家。今晚的《人物》将介绍这位著名华人魔术师的传奇人生。高级工程师 郎德山职务: 总经理兼总工程师专长: 智能仪器工作单位: 中国航天工业总公司第七0三研究所智能仪器部联系地址: 北京9200信箱73分箱高级工程师。男，1943年5月出生，北京人。1961年毕业于军事通信学校。现任航天科技集团公司703所智能仪器部经理兼总工程师。北京单片机应用技术协会常务理事。国家地震局分析预报中心、长河机电设备有限公司高级技术顾问。主要贡献：研制的“光电高温计”曾参加1964年全国仪器仪表年会。课题“气瓶声发射检测研究”：声发射是现代电子与计算机技术在无损检测中的应用，该课题鉴定结论为“研究有创新，在国内首次应用，技术上达到国际先进水平”，获国防科委重大科研成果二等奖，论文获机械工程学会优秀论文奖。研制的“智能测氧仪”解决了传感技术、补偿技术、语音技术、冗余纠错等多项技术难点，该仪器作为开机无需样气标定、具有多种报警输出的“ 傻瓜式”智能仪器，填补了国内氧舱测氧小型智能化、高精度、高可靠仪器的空白，并于1997年获国家专利，1999年获中国专利博览会金奖，中央电视台“走近科学”栏目作了专题报道，1999年获国防科学技术奖。主要著述：论文《高压气瓶声发射检测》（国际无损检测年会论文集1980）、《单片机测角仪》（上海国际单片机技术交流会论文集1987）、《单片机模数转换电路》（《微型机与应用》）、《单片机模数转换电路》（《微型机与应用》）、《高音质单片语音录放电路》（《微型机与应用》）等。
湿式空气氧化法是以空气为氧化剂，将水中的溶解性物质(包括无机物和有机物)通过氧化反应转化为无害的新物质，或者转化为容易从水中分离排除的形态(气体或固体)，从而达到处理的目的。通常情况下氧气在水中的溶解度非常低1 atm、20℃时氧气在水中溶解度约9 mg／L左右)，因而在常温常压下，这种氧化反应速度很慢，尤其是高浓度的污染物，利用空气中的氧气进行的氧化反应就更慢，需要借助各种辅助手段促进反应的进行(通常需要借助高温、高压和催化剂的作用)。一般来说，在200～300 oC、100—200atm条件下，氧气在水中的溶解度会增大，几乎所有污染物都能被氧化成二氧化碳和水。湿式空气氧化法的关键在于产生足够的自由基供给氧化反应。虽然该法可以降解几乎所有的有机物，但由于反应条件苛刻，对设备的要求很高(要耐高温高压)，燃料消耗大，因而不适合大水量污水的处理。 参考网络
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 1.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 2.分别取1/8杯(约30mL)的醋和水，配制1∶1的醋—水混合物。 3.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)。 4.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)。 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。 6.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? 7.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。 8.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 1.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) 2.试管中液面发生什么变化?为什么会有此变化? 3.步骤5中为什么要移动试管，使得试管内外液面齐平? 4.在活动中，试管中氧气的体积分数变化了吗? 5.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 1.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。 2.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。 3.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 Staff. Just Breathe: The Oxygen Content of ．，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：
人类探索空气的组成的历史在远古时代，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。
空气是指地球大气层中的混合气体。
它由78%的氮气、21%氧气、还有1%的稀有气体和杂质组成，其成分不是固定的，随着高度的改变、气压的改变，空气的组成比例也会改变。它分层覆盖在地球表面，透明且无色无味，对人类的生存和生产有重要影响。
氧是一种重要的氧化剂，它使得空气具有氧化的作用。几乎所有化学燃烧和生理呼吸都需要氧。空气中的氧是通过光合作用产生的。在整个地球历史中通过光合作用所产生的氧的总量约是今天空气中氧的总量的20倍。
氩是一种惰性气体。它基本上不参加化学反应。因此在焊接时氩用来当作保护气。此外由于它相对于空气而言导热性比较差，因此它也被用来作为气密窗玻璃之间的隔热气体。
创面修复是创伤、烧伤外科乃至整个医学界所面临的最重要、最基本的问题之一，但真正把它作为一项独立的课题来进行系统和深入的研究，近20余年来才引起人们高度的重视。一方面，创面修复的许多基本问题过去并没有真正获得解决，另一方面，现代医学，特别是分子生物学的发展又给创面修复提出了许多新的问题，甚至一些重要的概念也在不断的更新和发展。如传统的敷料(纱布)仅起单纯覆盖创面的作用，而现在，研制敷料的概念已发生了根本的变化，即敷料不仅要覆盖创面，还应具有促进组织修复的功能，即所谓“活性敷料”或“革命性敷料”。其次，随着人民生活水平的日益改善，对生活质量的要求也越来越高，因而过去不太为人们重视的慢性体表溃疡与瘢痕防治也越来越受到人们重视。因此，进一步重视创面修复研究既是学术上的需要，也是社会发展到一定阶段后对医学与生物学提出的新要求。国外对创面修复十分重视，其基础研究已深入至细胞、分子与基因水平。70年代以来，由于能有效的获取大量细胞因子并用于动物实验，使得在以生长因子与创面修复关系为突破口的组织修复研究国外走在了前列，并由此带动了整个创面修复的发展。经过近20年的努力，已在组织修复的细胞学、胞外基质与胶原代谢、生长因子促(抑)创面修复机理、慢性难愈合溃疡的病理生理特征与促愈合方法、增生性瘢痕的成因与控制、活性敷料的研制以及基因治疗等方面取得了令人瞩目的进展，不少基础研究成果已开始应用于临床。我们国家有关创面修复的研究一直持续不断，并且已在烧伤创面修复等领域取得可喜成绩。但总的来讲，我国在这一领域的整体研究仍落后于西方发达国家，基础研究又落后于临床治疗。由于创面修复是一系统工程，涉及外科、创伤外科、烧伤、整形等诸多医学领域，并与生物化学、生物学、分子生物学、生物力学以及生物材料学等许多基础与应用科学有着广泛的联系。因此，如果不把它作为一项重大的课题来进行跨学科、跨专业攻关，显然很难取得突破性进展。我国著名工程院院士盛志勇教授、北京304医院付小兵教授等一大批医学知名人士，早在2003年就开始陆续发表了大量论文或专著，并提出了“要充分利用现代高新生物技术的成果，从细胞、分子与基因水平探索正常与组织修复失控发生的奥秘，寻找可靠的促修复方法，加速新产品的开发与应用。” 的观点。
1785年，德国人在使用电机时，发现在电机放电时产生一种异味。1840年，德国科学家舒贝因(SCHONBEIN)向慕尼黑科学院提出的报告里宣布发现了超氧，而命名为“OZONE”。1857年诞生第一台超氧发生器。自此以后，欧洲的科学家率先开始研究超氧的特性和功用。超氧和医学的渊源至今已有近200年的历史。医用超氧发展简史1826年超氧可以杀灭细菌的功能就有了文字记载。1840年Schonbein发现了“活性氧”。1870年欧洲发表了首篇用超氧净化血液的报道。1885年第一本详述《超氧》医疗用途的书籍出版1902年编写的《医疗实践手册》首次记述了超氧水成功治疗贫血和糖尿病的病例。1915年德国Wolff医生用超氧成功地治疗了皮肤病。一战期间德国医生利用超氧治疗了大量开放性外伤和厌氧菌感染的伤员。1932年德国牙医Fisch把超氧作为抗感染药物。同期法国医生Aubourg 将超氧应用于直肠灌注治疗结肠炎。1935年奥地利的埃尔文?帕斯特尔教授发表了《在外科学上采用超氧治疗》的论文。1945年Payr教授率先提出了应用超氧静脉注射治疗循环功能失调。1958年德国人Joaquim Hansler发明可控制浓度的超氧发生器在德国问世，超氧疗法在医学的各个领域都得到了广泛的应用。1966年科学家Otto Warburg教授关于肿瘤细胞具有厌氧性的研究获得了当年的诺贝尔奖。在这之后，科学家们试图用高比重的超氧来治疗癌症，并且在临床中取得了不错的成果。超氧治疗低廉的费用使这一成果很快被欧洲各个国家的人们所接受，并进行了更加深入的研究。1972年组织德国的第一个氧气-超氧疗法治疗协会。1979年德国的(1927-1980)的一本关于超氧在医学中多种用途的书出版。他第一个开始使用真正的医学超氧发生器。他发展了超氧自体血液治疗(O3-AHT)。1999年3月11-13日超氧治疗国际会议在Verona的葛兰威康(Glaxo-Well-come)研究中心举行。开幕式上纪念Schonbein诞辰200周年。2000年，意大利超氧学家Bocci 出版了《Oxygen-Ozone Therapy》(超氧治疗学)。
从受伤的那一刻起，机体的修复机制就已经启动了。这时候，加速创伤的愈合本身就能够限制疤痕。以下几点，大家稍加注意就能收到不错的效果：
1、擦伤后，先消毒、清异物，擦伤、划伤之后，除了要消毒、防止感染以外，最重要的就是要把伤口清理干净。伤口周围的异物除了会延长伤口愈合时间以外，还会刺激伤疤增生，让伤口周围留下难看的疤。
2、忌辛辣烟酒：虽然目前还没有很有力的临床证据，但长期观察还是发现吃辣、吸烟、饮酒会促进疤痕增生。不过，民间相传食用酱油会使疤痕颜色加深纯属无稽之谈。

3、首先要明白，伤口愈合得越快，疤痕就越不容易形成。反之，伤口愈合得越慢=越容易感染，疤痕越容易形成(也就是疤痕扩大、凸起，所谓的疤痕增生)。清洁、无感染的创面愈合更快，而且没有炎症刺激，疤痕一般不会疯长。如果是擦伤，充分冲洗伤口以后千万不要抠掉血痂，最好让它“瓜熟蒂落”，不断刺激创面会使疤痕很明显。

4、伤口愈合期(从缝合一直到完全脱痂为止)，都不要用任何祛疤药物，否则容易感染。这段时间保持凉爽，有空调尽量开空调，每天定时涂抹消毒药水防止感染(酒精和碘伏哪个刺激性小我忘了，请咨询医生)，避免任何紫外线照射，不吃任何辛辣刺激的东西直到伤口愈合后至少一个月，还有脱痂之前不要碰水，这个医生会叮嘱你的。然后重点来了，请区分伤口类型：
1)如果是大面积擦伤，这种类型非常容易感染，除了消毒药水，愈合前千万不要涂抹任何别的东西，等它自然愈合。
2)如果是开裂形伤口，比如刀伤缝合，则可以根据情况选用3m免缝胶带(目的是防止拉扯导致伤口变宽，减缓愈合) 或者 涂抹易孚表皮生长因子，涂抹方法：先擦拭消毒药水，再擦拭无菌生理盐水洗掉消毒药水，再涂抹生长因子，一定要全程使用消毒棉签，小心避免感染，否则一旦感染得不偿失，肯定加重疤痕。

5、伤口完全脱痂愈合后，进入疤痕增生期。这时候开始涂抹祛疤药物。药物分两大类：化学型和物理型，一起用，双重打击疤痕。要注意的是，这些药物每涂完一种要等干了才涂下一种，早晚各一次，坚持半年以上。这半年属于疤痕增生期，原则上保持清淡饮食，防晒防紫外线照射。说实话坚持下来非常累。。。
6、每天保持良好睡眠，每天睡前吃一片维生素C，不要多吃。
疤痕是各种皮肤损伤所引起的正常皮肤组织外观形态和组织病理学改变的统称，是人体创伤修复过程中的产物。伤口愈合过程中，各种原因导致的胶原的合成代谢与降解代谢之间的平衡被破坏即可形成病理性疤痕。对于疤痕恢复，最重要的两点如下：1.伤口愈合得越快，疤痕就越不容易形成。反之，伤口愈合得越慢且越容易感染，疤痕越容易形成。2.切勿盲目进行疤痕治疗，未经科学验证，祛疤方式不当，可能会产生新的创伤。愈合期注意事项：①保持伤口处凉爽、干燥，避免强光和紫外线照射；②每天定时用酒精或碘伏消毒药水防止感染；③减少伤口附近肌肉的活动，防止伤口撕裂减缓愈合速度；④不喝酒和吃辛辣刺激的食物（一个月左右），防止疤痕增生。不同伤口类型注意事项◆大面积擦伤：此类伤口很容易感染，除了消毒药水，愈合前尽量不要涂抹其他药物，静待自然愈合。◆手术伤口：◇拆线前：需及时换药，防止污染，并尽量保持伤口处的凉爽与干燥，避免强光和紫外线的照射。◇在伤口缝合后大约3天左右开始涂抹易表皮生长因子，具体方法：使用消毒棉签进行消毒，在用生理盐水进行冲洗消毒液，用干净的棉签将伤口处擦拭干净，再涂抹表皮生长因子。◇拆线后，伤口处24h内不能沾水，避免感染。此后，每天清洗伤口，涂抹抗疤痕增生药物后，建议用免缝胶带正确固定伤口，其主要目的是防止拉扯导致伤口变宽，减缓愈合。疤痕是由于刀伤、擦伤、烧烫伤、划伤、手术外伤、产后创伤、硫酸伤、爆炸、痤疮、交通事故、整形整容、祛痣、皮肤组织损伤等各种因素所导致的真皮层组织损伤和胶原蛋白结构的错乱,人体的有机体不能完全修补真皮和皮下组织,伤口只能由疤痕结缔组织修复,原有整齐有序排列的胶原纤维开始萎缩、错乱、挤压、断裂、新生的结缔组织内部有新的毛细血管和神经长入,由于胶原纤维的错位排列和新生,使得愈合后的皮肤凹凸不平的现象称之为疤痕。所以，如果担心自己会留下疤痕，建议你去专业疤痕修复的医生处进行问诊，你肯定会得到更为专业的治疗和建议，愿你远离“疤痕噩梦”。我本人有着近30年的临床研究与治疗的经验，累计大量成功治疗案例，总结归纳出来具有自身特色的祛疤技术，综合运用手术、药物注射、激光、放疗等多项疤痕修复手段，创造性提出“分型分治”和“综合治疗”的理念。通过消融疤痕组织修复疤痕基底层细胞活化修复皮肤组织重组肌理平衡色素，最终达到患处平整光滑、接近正常肤色的理想效果。一次治疗即可收获明显的效果，一般2—4次即可祛除，极大的降低了疤痕疙瘩的复发率。
▲第一作者：许适溥，付会霞；通讯作者：彭海琳 通讯单位：北京大学
论文DOI：
本工作将二维高迁移率半导体Bi2O2Se晶体应用于亚ppm范围痕量氧的高选择性和高稳定性的室温检测。利用扫描隧道显微镜（STM）、原位X射线光电子能谱技术（原位XPS）、以及霍尔器件的表征，并结合第一性原理的计算，阐明了二维Bi2O2Se对痕量氧高性能检测的机制。研究发现，二维Bi2O2Se表面暴露于氧时，形成高比表面积的非晶Se重构原子层，可有效吸附氧，二维Bi2O2Se半导体的迁移率和费米能级得以有效调制而改变其电导率；此外，二维Bi2O2Se阵列式氧传感器具有增强的信噪比，可实现低于 ppm浓度氧的检测。
A. 痕量氧传感的发展趋势
当前，痕量氧传感在生物检测、能源、化工、智能制造等众多领域有着广泛的应用。商用的电化学型氧传感器利用氧气在隔膜材料两侧产生的浓差电动势输出信号，其构型复杂，难以微型化。相较而言，电阻型氧传感器的核心结构是一个由传感材料构成的两端电阻，结构大大简化，十分有利于集成化应用。二维材料因其巨大的比表面积和较高的迁移率，可以进一步增强电阻型氧传感器的性能。当前已有文献报道二维MoS2具有较好的氧传感能力，可以实现对浓度为10 %左右氧气的探测。但是，对痕量氧(ppm级)的检测目前仍然是一个重大挑战，其主要原因是MoS2这类材料的表面的活性位点很少，对痕量氧气的吸附能力不足。为从根本上解决这个问题，需要从材料本身的原子和能带结构出发，设计和制备具有丰富活性位点的二维材料基氧传感器。
B. 高迁移率二维半导体材料—Bi2O2Se的引入
2017年，北京大学彭海琳课题组首次报道了具有高迁移率的二维Bi2O2Se晶体。不同于多数二维材料，二维Bi2O2Se的层状结构由[Se]n2n- 和 [Bi2O2]n2n+离子层构成。基于晶圆级的高质量二维Bi2O2Se生长技术，该课题组已将这种材料成功应用到各种高速低功耗电子器件和量子输运器件中，取得了优异的器件性能（ Nat. Nanotech. 2017 , 12 , 530; Nano Lett. 2017 , 17 , 3021; Adv. Mater. 2017 , 29 , 1704060; Nat. Commun. 2018 , 9 , 3311; Sci. Adv. 2018 , 4 , eaat8355; Nano Lett. 2019 , 19 , 2148; Adv. Mater. 2019 , 31 , 1901964; J. Am. Chem. Soc. 2020 , 142 , 2726）。二维Bi2O2Se材料独特的晶体结构，超高的迁移率(2000 cm2V-1s-1以上)和合适的带隙( eV)使其成为潜在的高灵敏度氧传感材料。
研究的核心问题：对Bi2O2Se表界面进行调控，使其产生更多的吸附活性位点，达到ppm级的氧气检测灵敏度。
本研究从二维Bi2O2Se晶体的表界面结构设计和能带工程的角度出发，旨在实现亚ppm范围痕量氧的高性能室温检测。在表界面结构设计方面，作者证明了Bi2O2Se表面的Se空位能在吸附氧分子后引起表面原子层的重构，使材料表面生成具有高比表面积的非晶Se层。这一Se层具有非常丰富的活性位点，能高效吸附氧分子；在能带工程方面，作者制备了n型的半导体Bi2O2Se，其导带底要高于氧分子的LUMO轨道，这一能级关系会导致Bi2O2Se吸附氧分子后载流子浓度显著下降，使得电阻显著增加。结合二维Bi2O2Se的高比表面积，有望实现对ppm级痕量氧的检测。
4.、材料表征与1理论计算
首先，作者对Bi2O2Se表面Se层的氧吸附行为进行了表征，然后通过理论计算进行了验证和解释（图一）。在氧吸附表征中，作者先利用STM扫描了新鲜解离的Bi2O2Se，得到了Bi2O2Se表面的原子像，发现其具有大量二聚的Se空位。接下来，作者在腔体中引入非常少量的氧分子，发现Se空位作为活性位点开始对氧分子进行吸附。随着引入的氧分子量的增加，Bi2O2Se的表面开始发生重构，形成具有高比表面积的Se非晶层。理论计算的结果表明，Se层的重构是由于吸附分子与Se原子的强相互作用形成。在原位的XPS测试中，具有非晶Se层的Bi2O2Se在环境的氧气浓度只有大约 × 10-11 mol/L时依然可以有效吸附氧分子。这意味着Bi2O2Se可能对氧气非常敏感。
▲Figure 1. Oxygen adsorption on the surface of layered Bi2O2Se. a-c) STM images showing the fresh Bi2O2Se surface containing the Se termination and the Se vacancy after cleavage (a), the surface with little oxygen adsorbed (b), and that adsorbed by lots of oxygen (c). Note that the Se layer turns amorphous for more oxygen adsorbed. d-i) Top views (d-f) and side views (g-i) of atomic structural models for cleaved Bi2O2Se slab (d, g) and different representative O2 adsorption configurations (e, h; f, i). Purple, orange and red balls in structural models represent Bi, Se and O atoms from Bi2O2Se slab, respectively. Green balls serve as adsorbed oxygen molecules. The cleaved Bi2O2Se is terminated by alternate Se and Se vacancy dimers as (a). Single/five oxygen molecules per unit cell are put on Bi2O2Se surface to simulate the few and lots of oxygen introduced, respectively. j) O 1s spectra of the lattice and the adsorbed O under different O2 pressures at room temperature by APXPS measurement.
、器件性能测试
A. 氧传感机理阐述
在加工成氧传感器之前，作者先测试了氧气对Bi2O2Se器件电学特性的调制作用。作者制备了Bi2O2Se霍尔器件，并利用PPMS平台测试了材料曝露氧气后电阻、迁移率、载流子浓度的变化。图二显示，器件在曝露氧气后，电阻有了明显的上升。迁移率和载流子浓度的测试表明，器件电阻显著上升的原因是Bi2O2Se表面吸附了氧分子后迁移率和载流子浓度同时下降。这一现象可归结为：氧分子捕获Bi2O2Se的电子，导致Bi2O2Se载流子浓度的下降；同时，表面吸附的氧分子也会成为散射中心，降低了材料的迁移率。
▲Figure 2. a) Photograph of a typical Hall-bar device of 2D Bi2O2Se. b) The plot showing the resistance variation of Bi2O2Se after exposure to ~ 21 % O2 in air from the vacuum. c) The reduction in the carrier density/mobility of Bi2O2Se as the function of oxygen exposed time. d) Schematic diagram illustrating that the Bi2O2Se Fermi level E f1 shifts to E f2 due to oxygen exposed. ( E fi: the intrinsic Fermi level; CB: conduction band; VB: valence band).
B. 氧传感性能测试
在氧传感性能测试中，作者主要测试了Bi2O2Se传感器在室温下对氧气的灵敏度。为进一步增强性能，作者制备了叉指电极结构的Bi2O2Se传感器。图三显示了该Bi2O2Se器件对低至 ppm，高至400 ppm的氧气均有很好的响应。这一指标优于已知的所有电阻型氧传感器，实现了真正意义上的ppm级氧气传感(接近ppb级)。除了对器件灵敏度的测试，作者还检验了器件的稳定性、选择性等器件性能指标。在器件稳定性的测试中，保存一个月以上的器件依然显示了很好的灵敏度；气体选择性的测试中，Bi2O2Se传感器展现出对氧气的高度专一性。
▲Figure 3. Oxygen detection of 2D Bi2O2Se sensors. a) Schematic presenting 2D Bi2O2Se sensor and its atomic force microscopy image of selected area marked by a red rectangle (scale bar: 1 μm). b) Dynamic responses of 2D Bi2O2Se to different concentrations of oxygen. The sample possesses ppm of minimum detection at room temperature. c) Comparison between 2D Bi2O2Se oxygen sensor and other typical oxygen sensors subjected to minimum detection and working temperature (CNT: carbon nanotube). d) Stability test of 2D Bi2O2Se sensor. e) Selectivity test of 2D Bi2O2Se sensor. The concentration of the target gases is ~3 ppm.
C. 氧传感器件的集成
为进一步展示Bi2O2Se传感器在集成化方面的潜力，作者对比了单个Bi2O2Se传感器与Bi2O2Se传感器阵列对痕量氧气的检测能力（图四）。结果显示，阵列器件显示了很高的信噪比，而检测极限也有了提升，达到比 ppm更低的检测下限。这意味Bi2O2Se传感器具有优秀的集成化潜力。
▲Figure 4. Integration of 2D Bi2O2Se sensors for trace oxygen detection. a) Schematic showing arrayed sensors integrated in the form of the parallel (I) and the inpidual (II). b) Optical photograph of the sensor array. Scale bar: 30 μm. c, d) Current variations and the corresponding d I /dt of the connect forms I and II for the change of oxygen concentration, respectively.
作者在此研究工作中利用二维Bi2O2Se材料实现了对痕量氧( ppm或更低)的检测。所制得的器件在传感器的灵敏度、稳定性、气体选择性和可重复性等多项指标中都具有很好的表现。作者通过STM、原位XPS和理论计算证明：这一系列高性能的指标得益于Bi2O2Se材料表面因为重构形成的高比表面积的Se层。这一工作清晰地阐明了Bi2O2Se表面结构与氧传感性能之间的构效关系，不仅促进了二维材料在气体传感领域的集成化应用，也为从原子结构出发设计高性能氧传感器提供了新的思路。
此工作的通讯作者是北京大学彭海琳教授，共同第一作者为北京大学博雅博士后许适溥和以色列魏茨曼科学研究所的付会霞博士，该工作的主要合作者还包括魏茨曼科学研究所的颜丙海教授、北京大学物理学院的江颖教授、牛津大学的陈宇林教授、上海 科技 大学的柳仲楷教授和刘志教授。该研究工作获得了来自国家自然科学基金、北京分子科学国家实验室、中国博士后科学基金、北京大学博雅博士后等项目的支持。
谨以此文热烈祝贺唐有祺先生百年华诞！
[编辑本段]氧传感器的作用在使用三元催化转换器以减少排气污染的发动机上，氧传感器是必不可少的元件。由于混合气的空燃比一旦偏离理论空燃比，三元催化剂对CO、HC和NOx的净化能力将急剧下降，故在排气管中安装氧传感器，用以检测排气中氧的浓度，并向ECU发出反馈信号，再由ECU控制喷油器喷油量的增减，从而将混合气的空燃比控制在理论值附近。电喷车为获得高排气净化率，降低排气中（CO）一氧化碳、（HC）碳氢化合物和（NOx）氮氧化合物成份，必须利用三元催化器。但为了能有效地使用三元催化器，必须精确地控制空燃比，使它始终接近理论空燃比。催化器通常装在排气歧管与消声器之间。氧传感器具有一种特性，在理论空燃比（：1）附近它输出的电压有突变。这种特性被用来检测排气中氧气的浓度并反馈给电脑，以控制空燃比。当实际空燃比变高，在排气中氧气的浓度增加而氧传感器把混合气稀的状态（小电动势：O伏）通知ECU。当空燃比比理论空燃比低时，在排气中氧气的浓度降低，而氧传感器的状态（大电动势：1伏）通知（ECU）电脑。ECU根据来自氧传感器的电动势差别判断空燃比的低或高，并相应地控制喷油持续的时间。但是，如氧传器有故障使输出的电动势不正常，（ECU）电脑就不能精确控制空燃比。所以氧传感器还能弥补由于机械及电喷系统其它件磨损而引起空燃比的误差。可以说是电喷系统中唯一有“智能”的传感器。 [编辑本段]氧传感器的组成主氧传感器包括一根加热氧化锆元件的热棒，加热棒受（ECU）电脑控制，当空气进量小（排气温度低）电流流向加热棒加 热传感器，使能精确检测氧气浓度。在试管状态化锆元素（ZRO2）的内外两侧，设置有白金电极，为了保护白金电极，用陶瓷包覆电机外侧，内侧输入氧浓度高于大气，外侧输入的氧浓度低于汽车排出气体浓度。应当指出采用三元催化器后，必须使用无铅汽油，否则三元催化器和氧传感器会很快失效。再注意，氧传感器在油门稳定，配制标准混合时较为重要的作用，而在频繁加浓或变稀混合时，（ECU）电脑将忽略氧传感器的信息，氧传感器就不能起作用。 [编辑本段]氧传感器的工作原理氧传感器是利用陶瓷敏感元件测量各类加热炉或排气管道中的氧电势，由化学平衡原理计算出对应的氧浓度，达到监测和控制炉内燃烧空然比，保证产品质量及尾气排放达标的测量元件，广泛应用于各类煤燃烧、油燃烧、气燃烧等炉体的气氛控制。它是目前最佳的燃烧气氛测量方式，具有结构简单、响应迅速、维护容易、使用方便、测量准确等优点。运用该传感器进行燃烧气氛测量和控制既能稳定和提高产品质量，又可缩短生产周期，节约能源。 氧传感器的工作原理与干电池相似，传感器中的氧化锆元素起类似电解液的作用。其基本工作原理是：在一定条件下(高温和铂催化)，利用氧化锆内外两侧的氧浓度差，产生电位差，且浓度差越大，电位差越大。大气中氧的含量为21％，浓混合气燃烧后的废气实际上不含氧，稀混合气燃烧后生成的废气或因缺火产生的废气中含有较多的氧，但仍比大气中的氧少得多。 在高温及铂的催化下，带负电的氧离子吸附在氧化锆套管的内外表面上。由于大气中的氧气比废气中的氧气多，套管上与大气相通一侧比废气一侧吸附更多的负离子，两侧离子的浓度差产生电动势。当套管废气一侧的氧浓度低时，在电极之间产生一个高电压(0。6～1V)，这个电压信号被送到ECU放大处理，ECU把高电压信号看作浓混合气，而把低电压信号看作稀混合气。根据氧传感器的电压信号，电脑按照尽可能接近：1的理论最佳空燃比来稀释或加浓混合气。因此氧传感器是电子控制燃油计量的关键传感器。氧传感器只有在高温时(端部达到300°C以上)其特性才能充分体现，才能输出电压。它在约800°C时，对混合气的变化反应最快，而在低温时这种特性会发生很大变化。 [编辑本段]氧传感器的杂波分析概述1.为什么要研究氧传感器波形上的杂波信号呢? 这是因为杂波可能是由于燃烧效率低造成的，只要上流动系统不是处在正确的工作状态下，催化器就不能被精确地测试，氧传感器波形的杂波能警告各个发动机气缸性能的下降，这时废气诊断是最主要的。因为它能发现催化器转换效率的降低和个别气缸的性能降低。杂波信号也妨碍燃油反馈控制系统控制器的正常运行(在发动机控制电脑中的反馈程序运行)，“燃油反馈控制系统控制器”专门指起作用的软件程序(从现在起，称之为“反馈控制器”)，它是接受氧传感器电压信号并计算正确的即时喷油或混合气控制命令的程序。 通常，反馈控制器程序不是设计成有效地去处理由非正常的系统操作和燃油控制命令所产生的氧传感器信号频率。杂乱的高频变动信号能使反馈控制器失掉控制精度，或失去“反馈节奏”。这里有几个影响，首先，当反馈控制器的操作精度受影响时，燃油混合比就会超出催化剂窗口，这将影响转换器的工作效率和废气排放。其次，当反馈控制器的操作精度受影响时，发动机性能也将受到影响。 杂波可以成为失去控制的废气进入催化剂的判定性指示，经常可发现当杂波存在时，进入催化剂的废气便没有了正确的混合气空燃比，理解氧传感器波形上的杂波对废气排放的修理诊断是很重要的。在一些情况下，杂波是催化转换效率减少的明显信号，随后就是尾气排放超出标准。此外，氧传感器波形上杂波的解释、对发动机性能或行驶能力诊断是一个有价值的工具。杂波是燃烧效率从一缸到另一个缸不平衡指示。对氧传器波形上的杂波的解释和理解对有效地运用氧传感器信号修理验证也是很重要的。 在氧传感强器波形上的杂波表明排气变化从一个缸到另一个缸的不平衡，或者是比较特别地从个别的燃烧过程中没有得到较高的氧的含量。大多数氧传感器当工作正常时能够比较快的反馈各个燃烧过程所产生的电压偏差。杂波的信号限制越大，从各个燃烧过程测得氧成分的差别就越大，在不同行驶方式下看到的杂波不但对确定稳态和瞬态废气试验失效的根本原因是重要的，而且也是有效的可驾驶性能诊断的判断依据。 在加速方式下与BC的峰值毛刺形成一对一废气波形的氧传感器信号杂波是一种非常重要的诊断信号，因为它意味着在有负荷的情况下点火出现断火现象。通常，杂波幅度越大。在排气中氧传感器的成份就越多，所以杂波是由于进入催化器的反馈气平均氧含量升高造成氧化氮排前增加的指示，在浓氧环境中(稀混合气)催化器中的氧化氮不能被减少(化学地)。 综上所述，已知一些反馈类型系统完全正常的氧传感器波形上的杂波信号对废气或发动机性能不产生明显影响。对于少量的杂波可以不去管它，而大量的杂波是重要的。这正说明诊断是一种艺术，要学会判断什么是正常的杂波，什么不是就需要实践，而最好的老师是经验，学习的最好方法是从观察不同行驶里程和不同类型的汽车上观察氧传感器波形。理解什么是正常的杂波，什么是不正常杂波，对有效地进行废气排放修理以及行驶能力诊断是非常有价值的，它值得花时间去学习。 对于大多数普通系统，一个软件波形是绝对有价值的，对正在控制着的系统拥有一张氧传感器参考波形，能判断出什么样的杂波是允许的、正常的，而什么样的杂波是应该关注的，关于好的杂波标准是：如果发动机性能是好的，则应该没有真空泄漏，废气中的碳氢(HC)化合物和氧含量是正常的。 在本部分的试验中将尽可能地给出大量的资料，以便去理解在这个训练中正好有充分的时间和空间来包括所有的关于这个的课题。 2.杂波产生的原因 氧传感器信号的杂波通常由以下原因引起： A.缸的点火不良(各种不同的根本原因，点火系统造成的点火不良，气缸压力造成的点火不良真空泄漏和喷油嘴不平衡造成的点火不良)；B.系统设计，例如不同的进气管通道长度等等； C.由于发动机和零部件老化造成的系统设计问题的扩大(由于气缸压力不平衡造成的不同的进气管通道长度问题的扩大)； D.系统设计，例如不同的进气管通道等等。 3.由点火不良气缸引起氧传感器波形的杂波,发动机的点火不良是如何引起杂波呢？在点火不良状态下波形上的毛刺和杂波由那些燃烧不完全或根本不燃烧的单个燃烧时间或系列燃烧事件引起，它导致在气缸中有效氧化部分被利用，剩下的多余氧走到排气管中，并经过氧传感器。当传感器发现排气中氧成分变化时，它就非常快地产生一个低压或毛刺，一系列这些高频毛刺就组成称之为“杂波”东西。 4.产生毛刺的不同点火不良类型 a)点火系统造成的点火不良(例如：损坏的火花塞、高压线、分电器盖、分火头、点火线圈或只影响单个气缸或一对气缸的初级点火问题)。通常点火示波器可以用来确定这些问题或排除这些故障)； b)送至气缸的混合气浓造成的点火不良(各种可能的原因)对给定的危险混合气空燃比例约为13：1； c)送至气缸的混合气过稀造成的点火不良(各种可能的原因)对给定的危险的混合气空燃比例为17：1； d)由气缸压力造成的点火不良，它是由机械问题造成的，它使得在点火前燃油空气混合气的压力降低，并不能产生足够的热，这就妨碍了燃烧，它增加了排气中的氧含量。(例如气门烧损，活塞环断裂或磨损，凸轮磨损，气门卡住等)； e)一个缸或几个缸有真空泄漏造成的不良，这可以通过对所怀疑的真空泄漏区域(进气叶轮、进气歧管垫、真空管等)加入丙烷的方法来确定，看示波器的波形什么时候因加丙烷使信号变多，尖峰消失，当与一个缸或几个缸有关的真空泄漏造成进入气缸的混合气超过17：1时，真空泄漏造成的点火不良就发生了。 f)就喷油嘴喷射不平衡造成的点火不良仅在多点喷射发动机中，一个缸的油浓或稀混合气造成点火不良是因为喷油时每个喷油嘴实际喷射的油量太多了或太少(喷油嘴堵塞或卡住)造成的。当一个气缸或几个汽油中的混合气空燃比超过危险时17：1就产生了稀点火不良，低于13：1也产生浓点火不良，这就造成了喷油嘴喷油不平衡产生的点火不良。 通常，可以用排除由点火系统造成的点火不良、气缸压力的点火不良和单个气缸真空泄漏造成的可能性来判断。喷油不平衡。可以用汽车示波器排除自点火系统和气缸压力造成的点火不良(用发现点火系统造成的点火不良和动力平衡气缸压力问题)。排除与个别气缸有关的真空泄漏，通常采用往可能产生真空泄漏的区域或周围加丙烷(进气歧管、化油器垫等)的方法，同时像从前说过的那样，从示波器上观察氧传感器信号波形的方法达到目的。通常，在多点燃油喷射发动机，如果不能证实a、b、和c类型造成的点火不良，那么不平衡造成氧传感器波形中的严重杂波的可能性就可以确定。 判断氧传感器的杂波的规则 如果氧传感器的信号上有明显的杂波，这种杂波对所判断的那一类系统是不正常的话，通常这将伴随着重复的、可测试出的怠速时的发动机故障(例如：每次气缸点火的的爆震)。通常，如果杂波是明显的，发动机的故障最终将与波形上的各个尖峰有关，没有明显的伴随着发动机故障的杂波是不容易消除的杂波(在某些情况下这是正确的)，也就是说当在波形上产生杂波的个别尖峰最终与发动机故障无关时，那么在修理中想要排除它的可能性很小。 综上所说，判断杂泼的规则是：如果可断定进气歧管无真空泄漏，排气的碳氢化合物(HC)和氧的含量正常，发动机的转动或怠速都比较平衡的话，那么杂波或许是可以接收的，或是正常的。许多汽车燃油反馈控制系统中，不但安装一个氧传感器，福特 V6型从1980年制造出来的就装有两个氧传感，为了适应不断加强的EPA的废气控制要求，使用多个氧传感器的系统数量在不断增加。在1988年和更新的汽车上氧传感器的数目在连续地增加。此外，从1994年起一些汽车在催化器前和后各装一个氧传感器，这种结何可以用装在汽车上的OBD-Ⅱ系统来检查催化器的性能，在一定情况下，还可以增加对空燃比控制的精度。在任何情况下，由于氧传感器信号快使其成为最有价值的发动机性能诊断工具之一，氧传感器越多，对检修技术人员越有好处。通常，燃油反馈控制系统的工程逻辑决定，氧传感器在靠近燃烧室的地方，燃油控制的精度越高，这主要是由于排气空气气流的特性确定的：例如气体的速度，通道的长度(气体瞬时太滞后)和传感器的响应的时间等等。许多制造商在每个气缸的每个排气歧管底下安装一个氧传感器，这样就能判定哪一个气缸有问题，这就排除了诊断失误的可能性，在许多情况下靠排除至少一半潜在有问题气缸来减少诊断时间。 用双氧传感器进行催化器监视 一个工作正常的催化转换器，配上正常控制燃油分配系统的燃油反馈控制系统，它可以保证最安全的将有害的排气成份变为相对无害的氧化碳和水蒸气，但是，催化器会因过热而受损(由点火不良等等)，这导致催化剂表面减少和孔板金属烧结，这两点都将使催化器永久损坏。当催化剂失效时就能知道，对环境和废气系统修理时，技术人员是十分重要的。OBD-Ⅱ诊断系统的出现，对环境和催化剂的随车监视系统、OBD-II监视系统依据好或坏的催化剂的氧化特征作精确的检测手段。在稳定运行时，催化剂后面好的氧传感器(热的)应比催化剂前的任何一个氧传感器的信号波动少得多，这是由于在转换碳氢化合物和一氧化碳时正常运行的催化剂消耗氧化能力，这就减少了后氧传感器信号的波动。后氧传感器的信号波动比氧传感器的信号波动要小的多。也要注意当催化剂“关断”(或达到运行温度)，催化器开始储存和用氧做催化转换时，信号由于在排气中氧越来越少而升高。当催化剂完全损坏时，催化剂的转换效率、以及它的氧储存能力丧失，因此，催化剂后部的排气中氧的含量如果不完全的话，则十分接近催化剂前部的排气中的氧的含量。 [编辑本段]氧传感器的检测装有排气氧传感器的电控燃油喷射发动机，如果在运转中出现怠速不稳、加速无力、油耗增加、尾气超标等故障而供油、点火装置又无其他故障，那么极有可能是氧传感器及相关线路出了问题。大多数发动机的电控系统都有自检功能，当氧传感器或相关部位发生故障时，电脑会自动记下故障内容，维修人员只需用专门的解码器读出故障代码即可发现问题所在。但如果没有专用设备怎么办呢？这里有几个方法可以很快检查出氧传感器的好坏。如果怀疑怠速不稳或加速不良等故障是氧传感器引起的，检修时只需拔下氧传感器接头，如果发动机的故障消失，则说明氧传感器已经损坏，必须更换，如果发动机故障依旧，那么还要从其他地方找原因。利用高阻抗的电压表也可以检查出氧传感器的好坏。把电压表并联在氧传感器的输出端，正常情况下，电压应在０－１Ｖ之间变化，中值在５００ｍＶ左右，如果输出电压长时间保持某一数值而无变化，则表明氧传感器已经损坏。实际上，氧传感器是一个相当耐用的部件，只要燃油质量过关，它可以使用３年或更长的时间。氧传感器的非正常损坏大多是由于燃油中含铅量超标造成的。这一点，驾驶装有三元催化装置汽车的司机务必要加以重视. [编辑本段]氧传感器的表征与故障在使用三元催化转换器以减少排气污染的发动机上，氧传感器是必不可少的元件。由于混合气的空燃比一旦偏离理论空燃比，三元催化剂对CO、HC和NOX的净化能力将急剧下降，故在排气管中安装氧传感器，用以检测排气中氧的浓度，并向ECU发出反馈信号，再由ECU控制喷油器喷油量的增减，从而将混合气的空燃比控制在理论值附近。目前，实际应用的氧传感器有氧化锆式氧传感器和氧化钛式氧传感器两种。而常见的氧传感器又有单引线、双引线和三根引线之分，；单引线的为氧化锆式氧传感器；双引线的为氧化钛式氧传感器；三根引线的为加热型氧化锆式氧传感器，原则上三种引线方式的氧传感器是不能替代使用的。氧传感器一旦出现故障，将使电子燃油喷射系统的电脑不能得到排气管中氧浓度的信息，因而不能对空燃比进行反馈控制，会使发动机油耗和排气污染增加，发动机出现怠速不稳、缺火、喘振等故障现象。因此，必须及时地排除故障或更换。氧传感器的常见故障1.氧传感器中毒氧传感器中毒是经常出现的且较难防治的一种故障，尤其是经常使用含铅汽油的汽车，即使是新的氧传感器，也只能工作几千公里。如果只是轻微的铅中毒，接着使用一箱不含铅的汽油，就能消除氧传感器表面的铅，使其恢复正常工作。但往往由于过高的排气温度，而使铅侵入其内部，阻碍了氧离子的扩散，使氧传感器失效，这时就只能更换了。另外，氧传感器发生硅中毒也是常有的事。一般来说，汽油和润滑油中含有的硅化合物燃烧后生成的二氧化硅，硅橡胶密封垫圈使用不当散发出的有机硅气体，都会使氧传感器失效，因而要使用质量好的燃油和润滑油。修理时要正确选用和安装橡胶垫圈，不要在传感器上涂敷制造厂规定使用以外的溶剂和防粘剂等。2.积碳由于发动机燃烧不好，在氧传感器表面形成积碳，或氧传感器内部进入了油污或尘埃等沉积物，会阻碍或阻塞外部空气进入氧传感器内部，使氧传感器输出的信号失准，ECU不能及时地修正空燃比。产生积碳，主要表现为油耗上升，排放浓度明显增加。此时，若将沉积物清除，就会恢复正常工作。3.氧传感器陶瓷碎裂氧传感器的陶瓷硬而脆，用硬物敲击或用强烈气流吹洗，都可能使其碎裂而失效。因此，处理时要特别小心，发现问题及时更换。4.加热器电阻丝烧断对于加热型氧传感器，如果加热器电阻丝烧蚀，就很难使传感器达到正常的工作温度而失去作用。5.氧传感器内部线路断脱。6氧传感器外观颜色的检查从排气管上拆下氧传感器，检查传感器外壳上的通气孔有无堵塞，陶瓷芯有无破损。如有破损，则应更换氧传感器。通过观察氧传感器顶尖部位的颜色也可以判断故障：①淡灰色顶尖：这是氧传感器的正常颜色；②白色顶尖：由硅污染造成的，此时必须更换氧传感器；③棕色顶尖：由铅污染造成的，如果严重，也必须更换氧传感器；④黑色顶尖：由积碳造成的，在排除发动机积碳故障后，一般可以自动清除氧传感器上的积碳。氧传感器的作用电喷车为获得高排气净化率，降低排气中（CO））一氧化碳、（HC）碳氢化合物和（NOX）氮氧化合物成份，必须利用三元催化器。但为了能有效地使用三元催化器，必须精确地控制空燃比，使它始终接近理论空燃比。催化器通常装在排气歧管与消声器之间。氧传感器具有一种特性，在理论空燃比（14/：7）附近它输出的电压有突变。这种特性被用来检测排气中氧气的浓度并反馈给电脑，以控制空燃比。当实际空燃比变高，在排气中氧气的浓度增加而氧传感器把混合气稀的状态（小电动势：O伏）通知ECU。当空燃比比理论空燃比低时，在排气中氧气的浓度降低，而氧传感器的状态（大电动势：1伏）通知（ECU）电脑。ECU根据来自氧传感器的电动势差别判断空燃比的低或高，并相应地控制喷油持续的时间。但是，如氧传器有故障使输出的电动势不正常，（ECU）电脑就不能精确控制空燃比。所以氧传感器还能弥补由于机械及电喷系统其它件磨损而引起空燃比的误差。可以说是电喷系统中唯一有“智能”的传感器。主氧传感器包括一根加热氧化锆元件的热棒，加热棒受（ECU）电脑控制，当空气进量小（排气温度低）电流流向加热棒加热传感器，使能精确检测氧气浓度。在试管状态化锆元素（ZRO2）的内外两侧，设置有白金电极，为了保护白金电极，用陶瓷包覆电机外侧，内侧输入氧浓度高于大气，外侧输入的氧浓度低于汽车排出气体浓度。应当指出采用三元催化器后，必须使用无铅汽油，否则三元催化器和氧传感器会很快失效。再注意，氧传感器在油门稳定，配制标准混合时较为重要的作用，而在频繁加浓或变稀混合时，（ECU）电脑将忽略氧传感器的信息，氧传感器就不能起作用。
改善环境，提高生活品质。无论是大的社会生活环境，还是小的家里私密空间，人们对生存空间环境的空气质量要求是越来越高，氧气浓度检测控制系统的研究目的及意义就是为了改善环境，提高生活品质。可以通过各种手段提高局部空间环境的氧气浓度，从而营造模拟状态下的低海拔地区自然环境。