磁选设备研究进展论文

磁选设备研究进展论文

梁殿印 逢桂婷 刘永振 张振权 冉红想

（北京矿冶研究总院，北京 100044）

一、内容简介

北京矿冶研究总院研制的GCG型干式电磁感应辊强磁选机对非金属矿物的提纯有显著效果，磁感应强度高达 T，可以分选比磁化系数在×10-7～×10-6m3/kg范围内的多种矿物，如石英砂、海滨沙、蓝晶石、金刚石、夕线石、石榴子石等。该机是分选中、粗粒弱磁性矿物的干式强磁选设备，采用电磁激磁和自然风冷方式，具有磁场调节范围大，性能稳定，节能环保等优点。

GCG型干式电磁感应辊强磁选机有单辊、垂直双辊和平行双辊三种类型。单辊只能完成一次分选过程，垂直双辊可以在一台设备上连续完成两次分选，相当于两台串联的单辊，水平双辊相当于两台单辊平行布置，主要用于提高处理能力。

二、推广应用

生产实践表明，水晶粉或高纯石英砂使用GCG型干式电磁感应辊式强磁选机一次分选可将Fe2O3含量从（20～40）×10-6降至4×10-6以下，两次分选可获得Fe2O3含量2×10-6的超纯石英砂；用于夕线石矿分选可将Fe2O3含量降至以下。目前该类型磁选机已获得了广泛的应用，仅江苏东海地区就有数十台。

三、鉴定、获奖、专利情况

起止时间：1992～1996年。

GCG型干式电磁感应辊强磁选机的研制获得部级科技进步二等奖，获得实用新型专利一项（），并被列入国家新产品推广计划。

炼铁过程实质上是将铁从其自然形态——矿石等含铁化合物中还原出来的过程。 炼铁方法主要有高炉法、直接还原法、熔融还原法等，其原理是矿石在特定的气氛中（还原物质CO、H2、C；适宜温度等）通过物化反应获取还原后的生铁。生铁除了少部分用于铸造外，绝大部分是作为炼钢原料。 高炉炼铁是现代炼铁的主要方法，钢铁生产中的重要环节。这种方法是由古代竖炉炼铁发展、改进而成的。尽管世界各国研究发展了很多新的炼铁法，但由于高炉炼铁技术经济指标良好，工艺简单，生产量大,劳动生产率高,能耗低，这种方法生产的铁仍占世界铁总产量的95％以上。高炉生产时从炉顶装入铁矿石、焦炭、造渣用熔剂(石灰石)，从位于炉子下部沿炉周的风口吹入经预热的空气。在高温下焦炭（有的高炉也喷吹煤粉、重油、天然气等辅助燃料）中的碳同鼓入空气中的氧燃烧生成的一氧化碳和氢气，在炉内上升过程中除去铁矿石中的氧，从而还原得到铁。炼出的铁水从铁口放出。铁矿石中不还原的杂质和石灰石等熔剂结合生成炉渣，从渣口排出。产生的煤气从炉顶导出，经除尘后，作为热风炉、加热炉、焦炉、锅炉等的燃料。中国铁合金在线

肉鸡设备设施研究进展论文

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动物福祉 自己上去看一下 Welfare COLIN SPEDDING ii Spedding, Colin, 2000. Animal Welfare. Earthscan Pub. Ltd., Sterling, Virginia, USA 作者简介:Colin Spedding爵士致力於为动物福祉的工作已超过30年,他担任过Farm Animal Welfare Council的主席10年,目前是英国University of Reading的名誉教授,且担任the People's Dispensary for Sick Animals的代理主席. 第二章 何谓动物福祉 为何重要 第三章 关心所有动物-或只是一部份 第四章 福祉问题的本质与严重性第五章 标准的需求性第六章 关心动物福祉的组织第七章 改善动物福祉第八章 必要的行动第九章 动物福祉未来的问题第十章 省思,主题的整合与结论附录一 BFF与WSPA之建议附录二 主要的动物福祉组织附录三 利用动物与动物权利及动物福祉重要纪事年表附录四 动物保护法附录五 动物保护法简介附录六 动物保护法施行细则附录七 畜牧法 附录八 机构性动物照护与使用委员会 组织 WAN World Animal Net 世界动物网路 WSPA World Society for the Protection of Animals 世界保护动物协会 WTO World Trade Organization 世界贸易组织 WZCS World Zoo Conservation Strategy 世界动物园保育策略 第一章 绪论 Introduction "人类的文明程度大体上是可以根据我们如何尊重与对待生物来判定的" (van Wifen) 首先最重要的是要了解动物福祉的定义(见第二章).显然这是很难的,如果我们对於不同事务使用相同的字眼,就是要讨论也很难有进展.对於福祉只强调个人的看法,是很难有任何结果的. 最好是有一个公众都能接受的定义,但是这也是无法阻止有些人会反对它,而且会努力地说服别人接受他的观点. 虽然如此,如果有一个大家都同意或者是可以被社会所接纳的定义,这就可以成为大家讨论的焦点,也可以描述出改进的目标.终究,人们对於动物的态度,对动物福祉的看法,以及对他的重视性,都会随时间而改变,在不同国家与地域也会有很大的差别. 譬如在英国,大众对於以犬斗熊,斗鸡,斗狗与以犬斗驩的态度已随年代而有明显的改变,就是对待役马,宠物与家畜的态度也改变了很多. 最近的辩论焦点是在於野生动物的狩猎,淘汰族群个体过多的动物,有害动物的控制,以及动物在农场,动物园与马戏团的饲养管理方法.不过所强调的问题在不同国家有很大的差别. 在第三章就讨论在英国以及其他国家,我们应该关怀哪些动物的福祉.就如对待人们,我们的关怀的范围不会只局限於自己的村落,城镇或国家.最好是能弄清楚,为何我们要去关怀(见第二章),也要知道其问题的本质与其范围(见第四章).譬如,鸡只的数目多过牛,野生动物(某些物种)在公路被撞死的数目多於被猎杀,海洋鱼类被杀的数目多於淡水鱼等等.这些事实是否影响我们该如何去关怀吗 无论如何,我们必须了解问题所在.是否因为涵盖了许多动物,就认为它是一个问题 如果是如此,是不是动物数目较多,问题就较重要呢 对於一个受苦的动物,这将是一再出现的问题,无论是只有一头或几千头中的一头动物,就如不管它是为何发生,这就是必须解决的痛苦.对动物而言,重要的是痛苦的程度,痛苦的范围与持续时间.因此最必要了解的问题是:动物是否受苦 我们是否能确定 我们如何看出来 是否有徵兆或检定可以使用 而对不同物种是否都相同 2对於某些重要的观点来看,不同物种必定有些不同.譬如,如果母鸡没有巢来产蛋就会感受痛苦,但对於阉牛或母羊,缺乏巢穴就不会是个痛苦.换句话说,无法表现自然行为模式是痛苦,是福祉问题的一项原因,但这在不同物种间就可能不同,在同一物种的不同性别,体型与年龄也可能不同. 因此有必要为不同的饲养动物列出标准,这标准不但要有一般的项目,也要有很详细的差别.第五章就讨论这些标准的必要性.订定标准需要有许多资讯,有些需要有科学的研究,也有些需要实际经验的结果,因为标准是要有实证为依据.有人认为动物在受苦时是非常明显的,有时这是很显然的.但有时并不一定是如此.譬如类似牛与绵羊的草食动物,就已演化成为不会在外观上显现痛苦的,这是要让注视它们举止的掠食兽无法察觉到它们的弱点.在电视上常可看到羚羊很夸张地跳得很高,就好像要告诉掠食者「不要打扰我,我是非常敏健的而很难被抓得到的」.因此我们可能因为看不到痛苦的徵兆而察觉不到动物的痛苦.人类对於痛苦的忍受程度也是不同. 在此显然我们就必须警告避免「推己及人」的误解,不要相信当我们为某事沮丧时,动物也会有同样的感受.显然我们不可假设我们对於某事感到痛苦,动物也会如此.我们无法知道它能感受,但同样的,我们也不知它不能感受.因此我们要保持开放的心胸,根据所有可能的证据来判断. 不幸的是证据可能缺乏,而且很难获得.在许多情况下我们可能不希望为了产生实质证据而见到必要试验的执行.幸运的是无痛苦地评估未被绑缚动物在生理与行为的反应已有很快速的进展. 在许多情况下我们只需要看到就会相信:从塔上掉落的山羊并不需要支持的证据(不需要什麼试验证据)来告诉我们这是有多少难以忍受的痛苦.甚至在这个明显的例子,也要很慎重地询问我们到底知道动物多少的痛苦.这并不是怀疑它不会痛苦,不过对於较不明显的情况,对於我们的推论就会较为清楚.要记住,对於很小的动物,就如在树上筑巢的鸭子与老鼠,从很高处掉落并不是个问题.在第一个范例,就如发生在自然状态下,小鸭掉落到地面就跑开.事实上越小的动物,其单位体重的表面积就较大,因此可有效地影响空气的阻力.如果我们希望平安下降,我们以降落伞增加空气阻力. 当真正怀疑动物是否会受苦时,最好是以正面的态度来处理,而如果认为可能会造成不可接受的痛苦,就不要去做它.虽然受苦是生活的一部份,类似「不可接受」的字眼,无论看来是多麼让人怀疑,还是有必要使用.分娩可能是有相当程度的受苦,而动物之间为了建立主宰的阶级制度而来打斗,无论对於一群乳牛或是一群公鹿,也都是一样有痛苦的. 对於野生动物,我们不要故意去干扰它们的生活,掠食兽与被猎食者一样要生活.但如果我们去干扰它们,就要负起它们福祉的责任.如果我们在水池3展示海豚,我们常常并不了解到底是以哪种方式干扰了它们.不过这也是一个我们不需证据就能知道的案例,譬如使用太小的水池.当我们知道应该设定标准,那应该如何去落实地执行呢 谁要去执行呢 有哪些人已经做了什麼事 这就是第六章要讨论的问题范围. 因为有这麼多事需要去做,第七,八章就讨论动物福祉该如何来改进,该由谁来执行.许多人不知道他们可以做什麼,或事实上并不知有哪些事该做,而只觉得他们是无法造成任何改变的.这当然不是如此的,任何消费动物产品的人可以拒绝去购买那些过程中有虐待或不良福祉行为的产品,又如,那些付钱去马戏团或看熊跳舞的人可以不再去看. 幸运的是个人不是完全孤立的.全世界至少有6000个动物福祉组织,合力所做出善事是非常可观的.有些重新安置流浪犬与流浪猫,有些拯救野生动物避免受到自然灾害与战争迫害,有些帮助动物处理受到环境污染的灾害(譬如受油污染的海鸟),有些游说政府去更改法律(都是第六章的内容).每一个团体都欢迎会员的加入,都需要有各种方式的支助. 因此每个人对於动物福祉都可有其贡献,包括说服别人,国民有其义务来推动动物福祉.所谓国民,我是指属於人类社会(即乡镇,市,省,国家或国际组织)的一份子,既接受了社会负予的权利,也应承担应尽的义务.换句话说,国民权可负予一个个体,但如果他严重违反社会规范,也应该可以被褫夺的.无论是权利与义务,可能都与年龄,性别,身份,财富与许多其他条件有关. 广义来说,权利与义务通常有一些特质(参见表). 表 国民的权利与义务的特质 可享的权利 应尽的义务 可影响其国家之法律订定 对於国家决策与行政的讨论有所贡献 在法律规范下可享有言论,行动, 信仰与结社等自由 遵从法律且在其规范下行使自由权 避免侵害他人的权利与自由 寻求变更法律(以适当的方法) 影响社会有关於对待人民,动物与环境的行为 因此整个社会的表现,就是经由国民的权利与义务来构造的,这也包括社会如何来对待动物. 4这些有关动物福祉的义务,并不难以一般的词汇来定义(见表),但是要把它以详细的条文阐释出来,却是相当困难,因此在以后一些章节就是为此来探讨问题所在与其困难处,以及可能的解决办法.动物福祉是许多人都可以强烈感受的问题,但人们可能会有不同的观点. 然而,纵然有许多人对於动物被对待的情形非常激动,我们大多数人也无法容忍有些社会完全不关心动物福祉,但是我们必须接受有这些社会存在的事实,以及有人还是相信他们是正确的事实. 表 国民对於动物福祉的义务 1 守法 2 高标准的个人操守 3 说服他人提高标准(在可预见的未来可能就不再需要改进) 4 赞助与参予有知性的讨论会(无论公办或私办) 5 学习(或帮助他人学习)完成这些义务所需的知识 但是如果每一位国民都有身为社会一份子的义务,怎麼能容忍这些呢 目前的情形是令人满意的吗 在这方面是否有足够被充份支持的组织呢 事实上是否需要进一步的行动呢 如果是的话,到底需要哪一种进一步确定的行动 但是将来可能还会产生新的福祉问题,我们可能可以监控其起因的发展而来阻止它.第九章就是讨论动物福祉未来可能产生的问题. 最后在第十章我总结了在撰写本书时所获得的结论,这在开始时不一定就讨论过,但最终是证实了我的直觉看法,对於所有不同种类动物的福祉,都应该被相同地对待.然而有些结论是很快就可获得的.对任何地域与人民,对於动物的关怀与动物福祉的道理都应该是一样的,但人民的认知与可行性就不同.事实上,每一个国家并不是都有相同的条件,而且问题的本质与严重性也不同(第四章),可以做到多少的程度就不同了.当然,较为富有的国家可以帮助国外处理动物福祉的问题,但这必须小心地进行.在较不富裕的国家,动物福祉的改进可能在经济上不许可.譬如,我们必须知道那些训练表演熊舞的人可能没有其他谋生的工具来养活家人. 这些道理是一样的,但还有因为其他的理由而无法兼顾福祉的情形.要选择范例来说明这点,会有过度地域性偏狭而造成偏颇现状的危险.就算是有资料,也无法通盘描述整个世界动物福祉的状况.而且这样也不能为达成任何目的有帮助,因为对於每一个国家,最好还是要评估她的现况. 5但是要提出范例,我还是很担心会造成一个不平衡或偏颇的印象,就如某些国家(或产业)做得比别人糟或比别人好.这不仅是因为无法做这种判别,这也是很不公平:有些国家在某些方面就比其他人好或坏.因此,以我个人有限的知识,以及根据别人的经验,我举用了范例来说明问题与道理,但希望不要因为我的选择而造成不公平的结论. 当我们要采取行动,就必须确立问题,然后辨识出可行有效的解决方法.人们感受最深而极力发掘问题的事实,并不必定是最能确立问题的真像.他们甚至可能较无法做出有效的解决方案.要站起来说出"这是一个问题,而且是不可接受的"是必须有强烈与清楚的伦理使命感.但是知识才是确定问题的症结所需要的,而且知识与清楚的思虑才是认清有效解决方案所需要的条件. 本书的目的不是要告诉你该想什麼或该做什麼.它是希望经由提供必要的资讯与帮助你清楚思考这些问题,然后要你自己决定这两件事. 在未来要参与一个运动来改善福祉,是必须要对其可行性有些信心,有希望其他人与你并肩作战,但最重要的是要有清楚的思虑.信心,希望与清楚思虑都很重要,其中最重要的还是清楚的思虑. 摘要 1 动物福祉的主题是避免造成受苦,以及在无法完全避免时可以减少受苦. 2 国民有权利也有义务,而义务就包括了必须关怀那些受他们影响以及生活在他们社会中的动物之福祉. 67第二章 何谓动物福祉 为何重要 What is animal welfare and why does it matter "我还没有看过任何复杂的问题,当我们适当地处理它时, 会使它变得更为复杂"(Poul Anderson) 动物福祉的定义 动物的福祉(welfare or well-being),依据Encyclopedia of Animal Rights and Animal Welfare,David Fraser认为字典的定义是"生存或生活的状况良好the state of being or doing well"以及"一种良好或令人满意的生存条件a good or satisfactory condition of existence",所以福祉与动物的生活品质有关.至於怎样才是更确切的定义呢 这可能就要看我们如何认定要使动物有好的生活品质,哪些才是重要的 对於动物福祉的问题,主要有三种看法.有些人强调动物如何感受(feeling of animals),因此动物感觉的状态(感觉feeling或情感emotion)是生活品质的关键.因此高水准的福祉必须是动物能感觉舒适,满足,正常的愉快生活,而且很合理地免除长期或剧烈的痛觉,害怕,饥饿或其他不愉快的状态.第二种是强调动物的生理功能,因此动物应该要活的很健康,正常成长与繁殖,而且能合理地免除疾病,伤害,营养不良与不正常的行为与生理状态.第三种强调"自然的生活",而认为动物应该饲养於较为自然的环境,让他们可以发展出适应自然的能力.这三种看法虽然大致上都相似,但其实还有很多差异的地方.畜牧业者通常接受第二种看法,因为大多能符合现行的作业方式以及业者所要求生产效率的需求,但往往违背第一与第三种看法的原则. 动物的福祉,其英文名词应该是使用welfare或well-being,也一直争论不休.有些人使用'well-being'来表示动物的状态,而'welfare'是更广的社会与伦理问题,因此可说动物的well-being是Animal Welfare的核心问题.有些人使用'welfare'来代表动物长期的好状况,而'well-being'代表短期的状况,尤其是动物有怎样的感觉,因此一个会痛的疫苗接种会改进动物的welfare,但是不利於他对well-being的感觉.在欧洲,动物福祉通常只使用welfare,因为传统上,他们在伦理与科学的文献,以及在立法或是动物福祉组织,都是使用这个名词.而在美国,就使用well-being,因为welfare这个名词让他们有政治性烫手山竽的感觉.但是许多人还是遵照一般辞典的说法,把这两个名词当作同义字而流通使用. 8Colin Spedding(2000)认为,动物福祉通常定义为动物处於状况良好的一种状态(a state of well-being),在此状态下,能满足动物有最基本的需求,且使之承受最少的痛苦.这是一概括式的名词,虽然我们大致知道它代表什麼意思,但详细来说,它是涵盖许多不同的解释.'美','真理'与'自由'就是这类的名词.我们常用这些名词,但也必定知道大家对於'美'与'真理'的看法是很难一致的.显然这类名词是很主观的,对於福祉,有人认为某些事务是必要的,但有些人就不赞同,有些人难以忍受的处境,有些人就很习惯.甚至同一个人在不同的肉体与精神状态下,对於这福祉的看法也有不同.因此谈到动物福祉,我们只能要求能符合最基本的需求,这样就比较不会因为个人的喜好,习惯或野心而差异太大. 同样的道理也应用到动物.让一只过度肥胖的狗吃太妃糖就会比让一个肥胖但蛀牙的小孩吃糖有较好的福祉吗 而这要问狗或小孩都是无用的!因此对於个人或负责照顾他人的行为,就必须有一些客观的标准(见第五章)."所有事务都采用中庸之道"对於超出基本需求以外的标准认定是一个相当不错的原则,而对於个人的特殊需求(或希望)就只能依赖个人的选择与分辨. 方框 动物最基本的需求 正面的 足够且可容易获得的适当食物(即,食物是满足动物营养与健康需求,且对於动物的牙齿,上下颚,喙与消化道而言,是以一种可消化与可口的形式呈现). 供应足够的乾净,新鲜的水,其温度适合饮用与水浴(若需要时). 适当的气候(如,温度,湿度,风,空气品质与光线1等)与平面(如,地面情况,床面与栖习地方).这可能是指畜舍或遮僻所. 足够空间与丰富的环境,使得动物可以或更愿意表现出动物特有的自然行为模式,而使之活得更健康. 适度地与其他动物接触. 负面的 免除害怕与紧迫,而享有此物种正常的生活. 免除身体受到虐待,切割与避免痛苦. 免除疾病与伤害. 受保护不受掠食者与寄生者之侵害. 受保护不受破坏性情况的伤害(如,过度曝露於日照辐射). 1 光线是与其他参数相当不同的,不过是极为重要.动物对於光线的需求差异很大,而且是相当复杂的.如光线品质(波长,自然光,如阳光,合成光),光线量(光线强度),日照长度(量暗的形式)与分布的变化(因此动物可寻求在不同时间的需求).有些动物喜好生活在黑暗(因此没有一种令人满意的方法来展示这种动物). 9什麼是动物最基本的需求 因为有个人主观的认知差异,所以我们要订定一个客观的标准.这基本需求可分正面与负面的需求,如食物等就是正面的,身体受到侵害就是负面的.表就是根据这些简单的分类.其标准就类似「家畜禽福祉委员会」(the Farm Animal Welfare Council, FAWC)为家畜禽所提出的"五大自由"(见表与).然而,虽然饲养家畜禽的目的对於其过程与最后因此被屠宰是主要的原因,为什麼同样的标准就不可以应用在其他的动物(就如宠物),就似乎没有什麼道理. 表 五种自由 1 免除饥渴的自由 可容易获得新鲜的水与食物来维持完全的健康与活力 2 免除不舒服的自由 提供适当的环境,包括庇护所与舒适的休息地方3 免除痛苦,伤害或疾病的自由提供预防或快速诊断与处理的措施 4 可自由表现正常的行为 提供足够的空间,适当的设备与同类伙伴 5 免除恐惧与紧迫的自由 确使情况与处理可避免心理上的痛苦 表 对於五种自由的反应 由於五种自由的主张,FAWC认为照顾家畜禽的人应该遵从以下几点: 1. 对於动物应该小心至照顾,要有责任感地规划与管理动物. 2. 对於畜牧管理要熟练,有充份的知识与良心. 3. 环境的设计要非常适当(如畜牧管理的环境). 4. 要有体谅心来操控与运送动物. 5. 人道的屠宰. 因为没有动物是可以永久存活,死亡是不可避免的,所以我们要考虑所饲养动物生命结束的问题,不过野生动物就与我们无关了.许多家畜禽在年轻时就被屠宰,而提早结束生命,不过许多野生动物也是如此.如果它们没有早年死亡,也可能因为疾病,受伤,暴露於恶劣气候,寄生虫或饥饿而受苦."自然的"死亡一般不是很愉快的(见方框有关"自然的"词汇之讨论). 10显然如果杀死动物是我们的决定,好的福祉就是指一个无痛苦的死亡.这很难是没有伤害,而且很难想像为"好的状态"(well-being). 方框 「自然的」词汇之讨论 「自然的」(natural)常被感觉为是可接受的或甚至是好的,但只要稍想一下就知道这并不尽然.许多最致命的毒液完全是「自然的」;跳蚤也曾经是很「自然的」寄生在人类的身体上,甚至最恐怖的疾病也不能真正被描述为「不自然」. 在有些场合很自然的行为在另一场合就可能被认为是「不自然」.在五大自由里,必要的行为就被描述为「正常的」,但有时也使用「自然的」这个词汇.然而这并不是指它就是好或有益的行为.「自然的」与「正常的」这两个词汇就被用来描述一个物种特有的行为,而当它无法表现出这种行为时,动物的福祉就是受到危害. 许多人类「自然的」或「正常的」行为都是完全无法被人接受的,这包括残忍对待别人(人与动物),虐待,贪污,不道德与不公正的行为.小孩被要求要「行为良好」,而被制止表现不友善或反社会的行为.宠物也被制止表现一些正常行为,如猫乱抓,狗乱咬,攻击人与其他动物,在不适的地方排泄,在公共场所交配,以及其他一大堆「自然的」行为.这也说明两个重要的特性: 1 早期生命的行为可能影响以后的行为. 譬如鸡早期饲养环境没有栖架,以后移到「有栖架的」或「大鸟笼」式的鸡舍可能就不知道去使用栖架.事实上,它们可能还难以在平台上找到饲料与饮水.其他也有关早期行为(如沙浴行为)对以后啄羽的影响. 2 我们可以接受将动物在早期生命中训练来适应以后的生活环境.对於家畜禽来说,它们本来就被遗传选拔,因此以选拔来减少不好的行为也是十分可以接受的作法. 譬如鸡就可以选拔来减少或增加啄羽行为.但这要小心使用,因为它可能与其他性状有关.这种选拔将可使鸡能适应现代相当拥挤的鸡舍. 在宠物方面,狗是常在早期训练,但猫就很少(因为较少会有不良行为),其他动物几乎不可能.小马通常被称为陪伴动物,而不被称为宠物. 以遗传选拔来使动物有较好的行为之概念看来似乎很吸引人,但这并不是什麼新发明,长久以来我们就为了狗能适当表现某种特别好的行为而育成了特别有攻击性,温和的品种,或特别擅长於追踪,打猎或牧牛羊的品种. 11Fraser and Broom(1990)对於动物福祉的定义为「动物要应付(cope见方框)环境所处的状态」.Webster(1994)认为这样的定义有些"自以为是"(self-referential),而将之定义为「一个动物的福祉是决定於其避免受苦与维持适应性的能力」.然而这种定义注重在福祉的决定因素,而这仍是需要定义的. 方框 「应付」词汇的讨论 「应付」这词汇是指动物对於一种情况有适应或对抗的能力,而如果这情况是可预期的,就很有帮助的.如果动物正预期某事件的发生,他们通常较能去适应,不过如果事件会有很大的痛苦,适应就不太可能. 动物可以学习应付紧迫,所以在第二次紧迫出现时,动物所遭受的紧迫就较小了.譬如评估猪只在运输所得到的紧迫,试验用的猪只能使用一次(van Putten and Elshof, 1978).之后的紧迫就只是第一次的部份而已,因为它已能预期将要发生的事件.这种观察显然有许多有趣的应用,但可预期性有两方向的作用.譬如猪只可将某人进入猪舍的声音视为采食时间的讯息,如果之后没有采食,就会引起紧迫而有很大的骚动. 应付的第二个要素是看动物是否有能力来控制或对付这不利的情况.如果动物可以避开不利的情况(躲起来或逃跑),他们就较能应付.如果他无法应付这情况,就如在一个空旷的环境而完全缺乏刺激,他们可能就会产生另一种反应来舒解压力,譬如刻板动作(stereotypies)(见方框).这种重复固定动作的行为会引起动物在脑内分泌类似吗啡的物质(endorphins),使得动物感觉迟钝而较能容忍存活.但这种情形有成瘾的不良后果,像这种反复固定动作常在环境改善以后仍然继续存在. 一种常引起紧迫的因素就是将从未见面的动物混合在一起;他们会打斗来建立一个「啄序」(pecking order).另一方面,已建立秩序的族群反而有助於应付新环境.譬如要将猪只经由从未见过的斜坡赶上卡车,就会互相学习.为何趋赶一群动物会比趋赶个别一头动物容易就是这个道理.但是要知道有时一群中的一头动物会退缩,这是对於个别的需求. 阻止动物表现正常行为可能引起紧迫,而这种需求并不一定明显.譬如: 1. 仔牛需要吸吮,而不只是填满胃:在24小时内一头仔牛可能有2500次吸吮动作. 2. 母猪不只需要一个分娩巢,而且也要以激烈的探索行为检查它是否适应. 3. 母猪喜欢以足够的草料来为自己筑巢,没有草料会使它感到不安. 12最近Ewbank(1999)在「动物福祉大学联盟」(Universities Fedration for Animal Welfare, UFAW)之家畜禽手册的修订版中有一个很有用的章节中有详尽的讨论,他建议将"福祉"这个词汇以"健康与状况良好"(health and well-being)来取代较为实用. FAWC认为福祉可以有好或坏,而将正面的福祉(positive welfare) 定义为除了没有虐待的情事(这是违反英国的法律)以外,是以五大自由来评估.因此,正面的福祉可以定义为必须能满足方框 所指出的基本需求之状况良好的状态.这困难处可从它一再使用未定义的"适当的"这个词汇,就立刻可看出来.五大自由之一是免於饥饿,而这也是个问题(见方框). 方框 饥饿 所谓的饥饿是指不可接受的程度之饥饿,而不是短暂的感觉.在目前的畜牧作业上,有些是必要而故意的限食,造成动物的饥饿而为人垢病.但是这种限食或饥饿处理是否不该执行,恐怕还很有争议.以下是三个范例: 1 肉种鸡 在英国有600万只肉种鸡生产肉用鸡雏.这些商用肉鸡依其遗传潜能在42日龄就可达上市体重( kg).这种鸡自然拥有相同的生长潜能,但其生长就必须控制来使公鸡与母鸡在繁殖的时候具有适当的体重.因此其餵饲量就必须限制,所以鸡只是处於饥饿状态.在作业上,似乎过度限食与让其自由采食都不可接受,而必须供应适量使鸡只稳定成长.如果让其任食,他将长得过於肥胖,不但有碍其繁殖,也对於其健康有很大的影响.限食虽然对鸡只的well-being有所损害,但对其长期的welfare却是有正面的效果. 2 鱼类养殖 有许多鱼类在排卵前都是停止采食.由於鱼类是冷血动物,在低温时的采食都大量减少.野生的鲑鱼与鳟鱼常常(譬如在冬天)长期未进食,而当鲑鱼经过长途迁徙而回到淡水时,可能会有长达一年的停止进食. 3 母绵羊

电磁学研究进展论文

电磁学计算方法的比较胡来平，刘占军（重庆邮电学院光电工程学院 重庆 400065） 摘 要：介绍了电磁学计算方法的研究进展和状态，对几种富有代表性的算法做了介绍，并比较了各自的优势和不足，包括矩量法、有限元法、时域有限差分方法以及复射线方法等。 关键词：矩量法；有限元法；时域有限差分方法；复射线方法 1 引 言 1864年Maxwell在前人的理论（高斯定律、安培定律、法拉第定律和自由磁极不存在）和实验的基础上建立了统一的电磁场理论，并用数学模型揭示了自然界一切宏观电磁现象所遵循的普遍规律，这就是著名的Maxwell方程。在11种可分离变量坐标系求解Maxwell方程组或者其退化形式，最后得到解析解。这种方法可以得到问题的准确解，而且效率也比较高，但是适用范围太窄，只能求解具有规则边界的简单问题。对于不规则形状或者任意形状边界则需要比较高的数学技巧，甚至无法求得解析解。20世纪60年代以来，随着电子计算机技术的发展，一些电磁场的数值计算方法发展起来，并得到广泛地应用，相对于经典电磁理论而言，数值方法受边界形状的约束大为减少，可以解决各种类型的复杂问题。但各种数值计算方法都有优缺点，一个复杂的问题往往难以依靠一种单一方法解决，常需要将多种方法结合起来，互相取长补短，因此混和方法日益受到人们的重视。 本文综述了国内外计算电磁学的发展状况，对常用的电磁计算方法做了分类。2 电磁场数值方法的分类 电磁学问题的数值求解方法可分为时域和频域2大类。频域技术主要有矩量法、有限差分方法等，频域技术发展得比较早，也比较成熟。时域法主要有时域差分技术。时域法的引入是基于计算效率的考虑，某些问题在时域中讨论起来计算量要小。例如求解目标对冲激脉冲的早期响应时，频域法必须在很大的带宽内进行多次采样计算，然后做傅里叶反变换才能求得解答，计算精度受到采样点的影响。若有非线性部分随时间变化，采用时域法更加直接。另外还有一些高频方法，如GTD，UTD和射线理论。 从求解方程的形式看，可以分为积分方程法（IE）和微分方程法（DE）。IE和DE相比，有如下特点：IE法的求解区域维数比DE法少一维，误差限于求解区域的边界，故精度高；IE法适合求无限域问题，DE法此时会遇到网格截断问题；IE法产生的矩阵是满的，阶数小，DE法所产生的是稀疏矩阵，但阶数大；IE法难以处理非均匀、非线性和时变媒质问题，DE法可直接用于这类问题〔1〕。3 几种典型方法的介绍 有限元方法是在20世纪40年代被提出，在50年代用于飞机设计。后来这种方法得到发展并被非常广泛地应用于结构分析问题中。目前，作为广泛应用于工程和数学问题的一种通用方法，有限元法已非常著名。 有限元法是以变分原理为基础的一种数值计算方法。其定解问题为： 应用变分原理，把所要求解的边值问题转化为相应的变分问题，利用对区域D的剖分、插值，离散化变分问题为普通多元函数的极值问题，进而得到一组多元的代数方程组，求解代数方程组就可以得到所求边值问题的数值解。一般要经过如下步骤： ①给出与待求边值问题相应的泛函及其变分问题。 ②剖分场域D，并选出相应的插值函数。 ③将变分问题离散化为一种多元函数的极值问题，得到如下一组代数方程组：其中：Kij为系数（刚度）矩阵；Xi为离散点的插值。 ④选择合适的代数解法解式（2），即可得到待求边值问题的数值解Xi（i＝1，2，…，N） （2）矩量法 很多电磁场问题的分析都归结为这样一个算子方程〔2〕： L（f）＝g（3）其中：L是线性算子，f是未知的场或其他响应，g是已知的源或激励。 在通常的情况下，这个方程是矢量方程（二维或三维的）。如果f能有方程解出，则是一个精确的解析解，大多数情况下，不能得到f的解析形式，只能通过数值方法进行预估。令f在L的定义域内被展开为某基函数系f1，f2，f3，…，fn的线性组合：其中：an是展开系数，fn为展开函数或基函数。 对于精确解式（2）通畅是无限项之和，且形成一个基函数的完备集，对近似解，将式 （2）带入式（1），再应用算子L的线性，便可以得到： m＝1，2，3，…此方程组可写成矩阵形式f，以解出f。矩量法就是这样一种将算子方程转化为矩阵方程的一种离散方法。 在电磁散射问题中，散射体的特征尺度与波长之比是一个很重要的参数。他决定了具体应用矩量法的途径。如果目标特征尺度可以与波长比较，则可以采用一般的矩量法；如果目标很大而特征尺度又包括了一个很大的范围，那么就需要选择一个合适的离散方式和离散基函数。受计算机内存和计算速度影响，有些二维和三维问题用矩量法求解是非常困难的，因为计算的存储量通常与N2或者N3成正比（N为离散点数），而且离散后出现病态矩阵也是一个难以解决的问题。这时需要较高的数学技巧，如采用小波展开，选取合适的小波基函数来降维等〔3〕。 （3）时域有限差分方法 时域有限差分（FDTD）是电磁场的一种时域计算方法。传统上电磁场的计算主要是在频域上进行的，这些年以来，时域计算方法也越来越受到重视。他已在很多方面显示出独特的优越性，尤其是在解决有关非均匀介质、任意形状和复杂结构的散射体以及辐射系统的电磁问题中更加突出。FDTD法直接求解依赖时间变量的麦克斯韦旋度方程，利用二阶精度的中心差分近似把旋度方程中的微分算符直接转换为差分形式，这样达到在一定体积内和一段时间上对连续电磁场的数据取样压缩。电场和磁场分量在空间被交叉放置，这样保证在介质边界处切向场分量的连续条件自然得到满足。在笛卡儿坐标系电场和磁场分量在网格单元中的位置是每一磁场分量由4个电场分量包围着，反之亦然。 这种电磁场的空间放置方法符合法拉第定律和安培定律的自然几何结构。因此FDTD算法是计算机在数据存储空间中对连续的实际电磁波的传播过程在时间进程上进行数字模拟。而在每一个网格点上各场分量的新值均仅依赖于该点在同一时间步的值及在该点周围邻近点其他场前半个时间步的值。这正是电磁场的感应原理。这些关系构成FDTD法的基本算式，通过逐个时间步对模拟区域各网格点的计算，在执行到适当的时间步数后，即可获得所需要的结果。 在上述算法中，时间增量Δt和空间增量Δx，Δy和Δz不是相互独立的，他们的取值必须满足一定的关系，以避免数值不稳定。这种不稳定表现为在解显式 差分方程时随着时间步的继续计算结果也将无限制的67增加。为了保证数值稳定性必须满足数值稳定条件：其中：（对非均匀区域，应选c的最大值）〔4〕。 用差分方法对麦克斯韦方程的数值计算还会在网格中引起所模拟波模的色散，即在FDTD网格中数字波模的传播速度将随波长、在网格中的传播方向以及离散化的情况而改变。这种色散将导致非物理原因引起的脉冲波形的畸变、人为的各向异性及虚拟的绕射等，因此必须考虑数值色散问题。如果在模拟空间中采用大小不同的网格或包含不同的介质区域，这时网格尺寸与波长之比将是位置的函数，在不同网格或介质的交界面处将出现非物理的绕射和反射现象，对此也应该进行定量的研究，以保证正确估计FDTD算法的精度。在开放问题中电磁场将占据无限大空间，而由于计算机内存总是有限的，只能模拟有限空间，因此差分网格在某处必将截断，这就要求在网格截断处不引起波的明显反射，使对外传播的波就像在无限大空间中传播一样。这就是在截断处设置吸收边界条件，使传播到截断处的波被边界吸收而不产生反射，当然不可能达到完全没有反射，目前已创立的一些吸收边界条件可达到精度上的要求，如Mur所导出的吸收边界条件。 （4）复射线方法 复射线是用于求解波场传播和散射问题的一种高频近似方法。他根据几何光学理论和几何绕射理论的分析方法和计算公式，在解析延拓的复空间中求解复射线轨迹和场的振幅和相位，从而直接得出局部不均匀波（凋落波）的传播和散射规律〔5〕。复射线方法是包括复射线追踪、复射线近轴近似、复射线展开以及复绕射线等处理技术在内的一系列处理方法的统称。其共同特点在于：通过将射线参考点坐标延拓到复空间而建立了一个简单而统一的实空间中波束／射线束（Bundle ofrays）分析模型；通过费马原理及其延拓，由基于复射线追踪或复射线近轴近似的处理技术，构造了射线光学架构下有效的鞍点场描述方法等。例如，复射线追踪法将射线光学中使用的射线追踪方法和场强计算公式直接地解析延拓到复空间，利用延拓后的复费马原理进行复射线搜索，从而求出复射线轨迹和复射线场。这一方法的特点在于可以基于射线光学方法有效地描述空间中波束的传播，因此，提供了一类分析波束传播的简便方法。其不足之处是对每一个给定的观察点必须进行一次二维或四维的复射线轨迹搜索，这是一个十分花费时间的计算机迭代过程。4 几种方法的比较和进展 将有限元法移植到电磁工程领域还是二十世纪六七十年代的事情，他比较新颖。有限元法的优点是适用于具有复杂边界形状或边界条件、含有复杂媒质的定解问题。这种方法的各个环节可以实现标准化，得到通用的计算程序，而且有较高的计算精度。但是这种方法的计算程序复杂冗长，由于他是区域性解法，分割的元素数和节点数较多，导致需要的初始数据复杂繁多，最终得到的方程组的元数很大，这使得计算时间长，而且对计算机本身的存储也提出了要求。对电磁学中的许多问题，有限元产生的是带状（如果适当地给节点编号的话）、稀疏阵（许多矩阵元素是0）。但是单独采用有限元法只能解决开域问题。用有限元法进行数值分析的第一步是对目标的离散，多年来人们一直在研究这个问题，试图找到一种有效、方便的离散方法，但由于电磁场领域的特殊性，这个问题一直没有得到很好的解决。问题的关键在于一方面对复杂的结构，一般的剖分方法难于适用；另一方面，由于剖分的疏密与最终所形成的系数矩阵的存贮量密切相关，因而人们采用了许多方法来减少存储量，如多重网格法，但这些方法的实现较为困难〔6〕。 网格剖分与加密是有限元方法发展的瓶颈之一，采用自适应网格剖分和加密技术相对来说可以较好地解决这一问题。自适应网格剖分根据对场量分布求解后的结果对网格进行增加剖分密度的调整，在网格密集区采用高阶插值函数，以进一步提高精度，在场域分布变化剧烈区域，进行多次加密。 这些年有限元方法的发展日益加快，与其他理论相结合方面也有了新的进展，并取得了相当应用范围的成果，如自适应网格剖分、三维场建模求解、耦合问题、开域问题、高磁性材料及具有磁滞饱和非线性特性介质的处理等，还包括一些尚处于探索阶段的工作，如拟问题、人工智能和专家系统在电磁装置优化设计中的应用、边基有限元法等，这些都使得有限元方法的发展有了质的飞跃。 矩量法将连续方程离散化为代数方程组，既适用于求解微分方程，又适用于求解积分方程。他的求解过程简单，求解步骤统一，应用起来比较方便。然而 77他需要一定的数学技巧，如离散化的程度、基函数与权函数的选取，矩阵求解过程等。另外必须指出的是，矩量法可以达到所需要的精确度，解析部分简单，可计算量很大，即使用高速大容量计算机，计算任务也很繁重。矩量法在天线分析和电磁场散射问题中有比较广泛地应用，已成功用于天线和天线阵的辐射、散射问题、微带和有耗结构分析、非均匀地球上的传播及人体中电磁吸收等。 FDTD用有限差分式替代时域麦克斯韦旋度方程中的微分式，得到关于场分量的有限差分式，针对不同的研究对象，可在不同的坐标系中建模，因而具有这几个优点，容易对复杂媒体建模，通过一次时域分析计算，借助傅里叶变换可以得到整个同带范围内的频率响应；能够实时在现场的空间分布，精确模拟各种辐射体和散射体的辐射特性和散射特性；计算时间短。但是FDTD分析方法由于受到计算机存储容量的限制，其网格空间不能无限制的增加，造成FDTD方法不能适用于较大尺寸，也不能适用于细薄结构的媒质。因为这种细薄结构的最小尺寸比FDTD网格尺寸小很多，若用网格拟和这类细薄结构只能减小网格尺寸，而这必然导致计算机存储容量的加大。因此需要将FDTD与其他技术相结合，目前这种技术正蓬勃发展，如时域积分方程／FDTD方法，FDTD／MOM等。FDTD的应用范围也很广阔，诸如手持机辐射、天线、不同建筑物结构室内的电磁干扰特性研究、微带线等〔7〕。 复射线技术具有物理模型简单、数学处理方便、计算效率高等特点，在复杂目标散射特性分析等应用领域中有重要的研究价值。典型的处理方式是首先将入射平面波离散化为一组波束指向平行的复源点场，通过特定目标情形下的射线追踪、场强计算和叠加各射线场的贡献，可以得到特定观察位置处散射场的高频渐进解。目前已运用复射线分析方法对飞行器天线和天线罩（雷达舱）、（加吸波涂层）翼身结合部和进气道以及涂层的金属平板、角形反射器等典型目标散射特性进行了成功的分析。尽管复射线技术的计算误差可以通过参数调整得到控制，但其本身是一种高频近似计算方法，由于入射波场的离散和只引入鞍点贡献，带来了不可避免的计算误差。总的来说复射线方法在目标电磁散射领域还是具有独特的优势，尤其是对复杂目标的处理。5 结 语 电磁学的数值计算方法远远不止以上所举，还有边界元素法、格林函数法等，在具体问题中，应该采用不同的方法，而不应拘泥于这些方法，还可以把这些方法加以综合应用，以达到最佳效果。 电磁学的数值计算是一门计算的艺术，他横跨了多个学科，是数学理论、电磁理论和计算机的有机结合。原则上讲，从直流到光的宽频带范围都属于他的研究范围。为了跟上世界科技发展的需要，应大力进行电磁场的并行计算方法的研究，不断拓广他的应用领域，如生物电磁学、复杂媒质中的电磁正问题和逆问题、医学应用、微波遥感应用、非线性电磁学中的混沌与分叉、微电子学和纳米电子学等。参考文献〔1〕 文舸一．计算电磁学的进展与展望〔J〕．电子学报，1995，23（10）：62-69.〔2〕 刘圣民．电磁场的数值方法〔M〕．武汉：华中理工大学出版社，1991．〔3〕 张成，郑宏兴．小波矩量法求解电磁场积分方程〔J〕．宁夏大学学报（自然科学版），2000，21（1）：76-79. 〔4〕 王长清．时域有限差分(FD-TD)法〔J〕．微波学报,1989,(4):8-18.〔5〕 阮颖诤．复射线理论及其应用〔M〕．成都：电子工业出版社，1991．〔6〕 方静，汪文秉．有限元法和矩量法结合分析背腔天线的辐射特性〔J〕．微波学报，2000，16(2):139-143.〔7〕 杨永侠，王翠玲．电磁场的FDTD分析方法〔J〕．现代电子技术,2001,(11):73-74.〔8〕 洪伟．计算电磁学研究进展〔J〕．东南大学学RB （自然科学版），2002，32（3）：335-339.〔9〕 王长清，祝西里．电磁场计算中的时域有限差分法〔M〕．北京：北京大学出版社，1994．〔10〕 楼仁海，符果行，袁敬闳．电磁理论〔M〕．成都：电子科技大学出版社，1996． 现代电子技术

摘 要：介绍了电磁学计算方法的研究进展和状态，对几种富有代表性的算法做了介绍，并比较了各自的优势和不足，包括矩量法、有限元法、时域有限差分方法以及复射线方法等。 关键词：矩量法；有限元法；时域有限差分方法；复射线方法 1 引 言 1864年Maxwell在前人的理论（高斯定律、安培定律、法拉第定律和自由磁极不存在）和实验的基础上建立了统一的电磁场理论，并用数学模型揭示了自然界一切宏观电磁现象所遵循的普遍规律，这就是著名的Maxwell方程。在11种可分离变量坐标系求解Maxwell方程组或者其退化形式，最后得到解析解。这种方法可以得到问题的准确解，而且效率也比较高，但是适用范围太窄，只能求解具有规则边界的简单问题。对于不规则形状或者任意形状边界则需要比较高的数学技巧，甚至无法求得解析解。20世纪60年代以来，随着电子计算机技术的发展，一些电磁场的数值计算方法发展起来，并得到广泛地应用，相对于经典电磁理论而言，数值方法受边界形状的约束大为减少，可以解决各种类型的复杂问题。但各种数值计算方法都有优缺点，一个复杂的问题往往难以依靠一种单一方法解决，常需要将多种方法结合起来，互相取长补短，因此混和方法日益受到人们的重视。 本文综述了国内外计算电磁学的发展状况，对常用的电磁计算方法做了分类。2 电磁场数值方法的分类 电磁学问题的数值求解方法可分为时域和频域2大类。频域技术主要有矩量法、有限差分方法等，频域技术发展得比较早，也比较成熟。时域法主要有时域差分技术。时域法的引入是基于计算效率的考虑，某些问题在时域中讨论起来计算量要小。例如求解目标对冲激脉冲的早期响应时，频域法必须在很大的带宽内进行多次采样计算，然后做傅里叶反变换才能求得解答，计算精度受到采样点的影响。若有非线性部分随时间变化，采用时域法更加直接。另外还有一些高频方法，如GTD，UTD和射线理论。 从求解方程的形式看，可以分为积分方程法（IE）和微分方程法（DE）。IE和DE相比，有如下特点：IE法的求解区域维数比DE法少一维，误差限于求解区域的边界，故精度高；IE法适合求无限域问题，DE法此时会遇到网格截断问题；IE法产生的矩阵是满的，阶数小，DE法所产生的是稀疏矩阵，但阶数大；IE法难以处理非均匀、非线性和时变媒质问题，DE法可直接用于这类问题〔1〕。3 几种典型方法的介绍 有限元方法是在20世纪40年代被提出，在50年代用于飞机设计。后来这种方法得到发展并被非常广泛地应用于结构分析问题中。目前，作为广泛应用于工程和数学问题的一种通用方法，有限元法已非常著名。 有限元法是以变分原理为基础的一种数值计算方法。其定解问题为： 应用变分原理，把所要求解的边值问题转化为相应的变分问题，利用对区域D的剖分、插值，离散化变分问题为普通多元函数的极值问题，进而得到一组多元的代数方程组，求解代数方程组就可以得到所求边值问题的数值解。一般要经过如下步骤： ①给出与待求边值问题相应的泛函及其变分问题。 ②剖分场域D，并选出相应的插值函数。 ③将变分问题离散化为一种多元函数的极值问题，得到如下一组代数方程组：其中：Kij为系数（刚度）矩阵；Xi为离散点的插值。 ④选择合适的代数解法解式（2），即可得到待求边值问题的数值解Xi（i＝1，2，…，N） （2）矩量法 很多电磁场问题的分析都归结为这样一个算子方程〔2〕： L（f）＝g（3）其中：L是线性算子，f是未知的场或其他响应，g是已知的源或激励。 在通常的情况下，这个方程是矢量方程（二维或三维的）。如果f能有方程解出，则是一个精确的解析解，大多数情况下，不能得到f的解析形式，只能通过数值方法进行预估。令f在L的定义域内被展开为某基函数系f1，f2，f3，…，fn的线性组合：其中：an是展开系数，fn为展开函数或基函数。 对于精确解式（2）通畅是无限项之和，且形成一个基函数的完备集，对近似解，将式 （2）带入式（1），再应用算子L的线性，便可以得到： m＝1，2，3，…此方程组可写成矩阵形式f，以解出f。矩量法就是这样一种将算子方程转化为矩阵方程的一种离散方法。 在电磁散射问题中，散射体的特征尺度与波长之比是一个很重要的参数。他决定了具体应用矩量法的途径。如果目标特征尺度可以与波长比较，则可以采用一般的矩量法；如果目标很大而特征尺度又包括了一个很大的范围，那么就需要选择一个合适的离散方式和离散基函数。受计算机内存和计算速度影响，有些二维和三维问题用矩量法求解是非常困难的，因为计算的存储量通常与N2或者N3成正比（N为离散点数），而且离散后出现病态矩阵也是一个难以解决的问题。这时需要较高的数学技巧，如采用小波展开，选取合适的小波基函数来降维等〔3〕。 （3）时域有限差分方法 时域有限差分（FDTD）是电磁场的一种时域计算方法。传统上电磁场的计算主要是在频域上进行的，这些年以来，时域计算方法也越来越受到重视。他已在很多方面显示出独特的优越性，尤其是在解决有关非均匀介质、任意形状和复杂结构的散射体以及辐射系统的电磁问题中更加突出。FDTD法直接求解依赖时间变量的麦克斯韦旋度方程，利用二阶精度的中心差分近似把旋度方程中的微分算符直接转换为差分形式，这样达到在一定体积内和一段时间上对连续电磁场的数据取样压缩。电场和磁场分量在空间被交叉放置，这样保证在介质边界处切向场分量的连续条件自然得到满足。在笛卡儿坐标系电场和磁场分量在网格单元中的位置是每一磁场分量由4个电场分量包围着，反之亦然。 这种电磁场的空间放置方法符合法拉第定律和安培定律的自然几何结构。因此FDTD算法是计算机在数据存储空间中对连续的实际电磁波的传播过程在时间进程上进行数字模拟。而在每一个网格点上各场分量的新值均仅依赖于该点在同一时间步的值及在该点周围邻近点其他场前半个时间步的值。这正是电磁场的感应原理。这些关系构成FDTD法的基本算式，通过逐个时间步对模拟区域各网格点的计算，在执行到适当的时间步数后，即可获得所需要的结果。 在上述算法中，时间增量Δt和空间增量Δx，Δy和Δz不是相互独立的，他们的取值必须满足一定的关系，以避免数值不稳定。这种不稳定表现为在解显式 差分方程时随着时间步的继续计算结果也将无限制的67增加。为了保证数值稳定性必须满足数值稳定条件：其中：（对非均匀区域，应选c的最大值）〔4〕。 用差分方法对麦克斯韦方程的数值计算还会在网格中引起所模拟波模的色散，即在FDTD网格中数字波模的传播速度将随波长、在网格中的传播方向以及离散化的情况而改变。这种色散将导致非物理原因引起的脉冲波形的畸变、人为的各向异性及虚拟的绕射等，因此必须考虑数值色散问题。如果在模拟空间中采用大小不同的网格或包含不同的介质区域，这时网格尺寸与波长之比将是位置的函数，在不同网格或介质的交界面处将出现非物理的绕射和反射现象，对此也应该进行定量的研究，以保证正确估计FDTD算法的精度。在开放问题中电磁场将占据无限大空间，而由于计算机内存总是有限的，只能模拟有限空间，因此差分网格在某处必将截断，这就要求在网格截断处不引起波的明显反射，使对外传播的波就像在无限大空间中传播一样。这就是在截断处设置吸收边界条件，使传播到截断处的波被边界吸收而不产生反射，当然不可能达到完全没有反射，目前已创立的一些吸收边界条件可达到精度上的要求，如Mur所导出的吸收边界条件。 （4）复射线方法 复射线是用于求解波场传播和散射问题的一种高频近似方法。他根据几何光学理论和几何绕射理论的分析方法和计算公式，在解析延拓的复空间中求解复射线轨迹和场的振幅和相位，从而直接得出局部不均匀波（凋落波）的传播和散射规律〔5〕。复射线方法是包括复射线追踪、复射线近轴近似、复射线展开以及复绕射线等处理技术在内的一系列处理方法的统称。其共同特点在于：通过将射线参考点坐标延拓到复空间而建立了一个简单而统一的实空间中波束／射线束（Bundle ofrays）分析模型；通过费马原理及其延拓，由基于复射线追踪或复射线近轴近似的处理技术，构造了射线光学架构下有效的鞍点场描述方法等。例如，复射线追踪法将射线光学中使用的射线追踪方法和场强计算公式直接地解析延拓到复空间，利用延拓后的复费马原理进行复射线搜索，从而求出复射线轨迹和复射线场。这一方法的特点在于可以基于射线光学方法有效地描述空间中波束的传播，因此，提供了一类分析波束传播的简便方法。其不足之处是对每一个给定的观察点必须进行一次二维或四维的复射线轨迹搜索，这是一个十分花费时间的计算机迭代过程。4 几种方法的比较和进展 将有限元法移植到电磁工程领域还是二十世纪六七十年代的事情，他比较新颖。有限元法的优点是适用于具有复杂边界形状或边界条件、含有复杂媒质的定解问题。这种方法的各个环节可以实现标准化，得到通用的计算程序，而且有较高的计算精度。但是这种方法的计算程序复杂冗长，由于他是区域性解法，分割的元素数和节点数较多，导致需要的初始数据复杂繁多，最终得到的方程组的元数很大，这使得计算时间长，而且对计算机本身的存储也提出了要求。对电磁学中的许多问题，有限元产生的是带状（如果适当地给节点编号的话）、稀疏阵（许多矩阵元素是0）。但是单独采用有限元法只能解决开域问题。用有限元法进行数值分析的第一步是对目标的离散，多年来人们一直在研究这个问题，试图找到一种有效、方便的离散方法，但由于电磁场领域的特殊性，这个问题一直没有得到很好的解决。问题的关键在于一方面对复杂的结构，一般的剖分方法难于适用；另一方面，由于剖分的疏密与最终所形成的系数矩阵的存贮量密切相关，因而人们采用了许多方法来减少存储量，如多重网格法，但这些方法的实现较为困难〔6〕。 网格剖分与加密是有限元方法发展的瓶颈之一，采用自适应网格剖分和加密技术相对来说可以较好地解决这一问题。自适应网格剖分根据对场量分布求解后的结果对网格进行增加剖分密度的调整，在网格密集区采用高阶插值函数，以进一步提高精度，在场域分布变化剧烈区域，进行多次加密。 这些年有限元方法的发展日益加快，与其他理论相结合方面也有了新的进展，并取得了相当应用范围的成果，如自适应网格剖分、三维场建模求解、耦合问题、开域问题、高磁性材料及具有磁滞饱和非线性特性介质的处理等，还包括一些尚处于探索阶段的工作，如拟问题、人工智能和专家系统在电磁装置优化设计中的应用、边基有限元法等，这些都使得有限元方法的发展有了质的飞跃。 矩量法将连续方程离散化为代数方程组，既适用于求解微分方程，又适用于求解积分方程。他的求解过程简单，求解步骤统一，应用起来比较方便。然而 77他需要一定的数学技巧，如离散化的程度、基函数与权函数的选取，矩阵求解过程等。另外必须指出的是，矩量法可以达到所需要的精确度，解析部分简单，可计算量很大，即使用高速大容量计算机，计算任务也很繁重。矩量法在天线分析和电磁场散射问题中有比较广泛地应用，已成功用于天线和天线阵的辐射、散射问题、微带和有耗结构分析、非均匀地球上的传播及人体中电磁吸收等。 FDTD用有限差分式替代时域麦克斯韦旋度方程中的微分式，得到关于场分量的有限差分式，针对不同的研究对象，可在不同的坐标系中建模，因而具有这几个优点，容易对复杂媒体建模，通过一次时域分析计算，借助傅里叶变换可以得到整个同带范围内的频率响应；能够实时在现场的空间分布，精确模拟各种辐射体和散射体的辐射特性和散射特性；计算时间短。但是FDTD分析方法由于受到计算机存储容量的限制，其网格空间不能无限制的增加，造成FDTD方法不能适用于较大尺寸，也不能适用于细薄结构的媒质。因为这种细薄结构的最小尺寸比FDTD网格尺寸小很多，若用网格拟和这类细薄结构只能减小网格尺寸，而这必然导致计算机存储容量的加大。因此需要将FDTD与其他技术相结合，目前这种技术正蓬勃发展，如时域积分方程／FDTD方法，FDTD／MOM等。FDTD的应用范围也很广阔，诸如手持机辐射、天线、不同建筑物结构室内的电磁干扰特性研究、微带线等〔7〕。 复射线技术具有物理模型简单、数学处理方便、计算效率高等特点，在复杂目标散射特性分析等应用领域中有重要的研究价值。典型的处理方式是首先将入射平面波离散化为一组波束指向平行的复源点场，通过特定目标情形下的射线追踪、场强计算和叠加各射线场的贡献，可以得到特定观察位置处散射场的高频渐进解。目前已运用复射线分析方法对飞行器天线和天线罩（雷达舱）、（加吸波涂层）翼身结合部和进气道以及涂层的金属平板、角形反射器等典型目标散射特性进行了成功的分析。尽管复射线技术的计算误差可以通过参数调整得到控制，但其本身是一种高频近似计算方法，由于入射波场的离散和只引入鞍点贡献，带来了不可避免的计算误差。总的来说复射线方法在目标电磁散射领域还是具有独特的优势，尤其是对复杂目标的处理。5 结 语 电磁学的数值计算方法远远不止以上所举，还有边界元素法、格林函数法等，在具体问题中，应该采用不同的方法，而不应拘泥于这些方法，还可以把这些方法加以综合应用，以达到最佳效果。 电磁学的数值计算是一门计算的艺术，他横跨了多个学科，是数学理论、电磁理论和计算机的有机结合。原则上讲，从直流到光的宽频带范围都属于他的研究范围。为了跟上世界科技发展的需要，应大力进行电磁场的并行计算方法的研究，不断拓广他的应用领域，如生物电磁学、复杂媒质中的电磁正问题和逆问题、医学应用、微波遥感应用、非线性电磁学中的混沌与分叉、微电子学和纳米电子学等。参考文献〔1〕 文舸一．计算电磁学的进展与展望〔J〕．电子学报，1995，23（10）：62-69.〔2〕 刘圣民．电磁场的数值方法〔M〕．武汉：华中理工大学出版社，1991．〔3〕 张成，郑宏兴．小波矩量法求解电磁场积分方程〔J〕．宁夏大学学报（自然科学版），2000，21（1）：76-79. 〔4〕 王长清．时域有限差分(FD-TD)法〔J〕．微波学报,1989,(4):8-18.〔5〕 阮颖诤．复射线理论及其应用〔M〕．成都：电子工业出版社，1991．〔6〕 方静，汪文秉．有限元法和矩量法结合分析背腔天线的辐射特性〔J〕．微波学报，2000，16(2):139-143.〔7〕 杨永侠，王翠玲．电磁场的FDTD分析方法〔J〕．现代电子技术,2001,(11):73-74.〔8〕 洪伟．计算电磁学研究进展〔J〕．东南大学学RB （自然科学版），2002，32（3）：335-339.〔9〕 王长清，祝西里．电磁场计算中的时域有限差分法〔M〕．北京：北京大学出版社，1994．〔10〕 楼仁海，符果行，袁敬闳．电磁理论〔M〕．成都：电子科技大学出版社，1996． 现代电子技术

电磁学计算方法的研究进展和状态摘 要：介绍了电磁学计算方法的研究进展和状态，对几种富有代表性的算法做了介绍，并比较了各自的优势和不足，包括矩量法、有限元法、时域有限差分方法以及复射线方法等。 关键词：矩量法；有限元法；时域有限差分方法；复射线方法 1 引 言 1864年Maxwell在前人的理论（高斯定律、安培定律、法拉第定律和自由磁极不存在）和实验的基础上建立了统一的电磁场理论，并用数学模型揭示了自然界一切宏观电磁现象所遵循的普遍规律，这就是著名的Maxwell方程。在11种可分离变量坐标系求解Maxwell方程组或者其退化形式，最后得到解析解。这种方法可以得到问题的准确解，而且效率也比较高，但是适用范围太窄，只能求解具有规则边界的简单问题。对于不规则形状或者任意形状边界则需要比较高的数学技巧，甚至无法求得解析解。20世纪60年代以来，随着电子计算机技术的发展，一些电磁场的数值计算方法发展起来，并得到广泛地应用，相对于经典电磁理论而言，数值方法受边界形状的约束大为减少，可以解决各种类型的复杂问题。但各种数值计算方法都有优缺点，一个复杂的问题往往难以依靠一种单一方法解决，常需要将多种方法结合起来，互相取长补短，因此混和方法日益受到人们的重视。 本文综述了国内外计算电磁学的发展状况，对常用的电磁计算方法做了分类。2 电磁场数值方法的分类 电磁学问题的数值求解方法可分为时域和频域2大类。频域技术主要有矩量法、有限差分方法等，频域技术发展得比较早，也比较成熟。时域法主要有时域差分技术。时域法的引入是基于计算效率的考虑，某些问题在时域中讨论起来计算量要小。例如求解目标对冲激脉冲的早期响应时，频域法必须在很大的带宽内进行多次采样计算，然后做傅里叶反变换才能求得解答，计算精度受到采样点的影响。若有非线性部分随时间变化，采用时域法更加直接。另外还有一些高频方法，如GTD，UTD和射线理论。 从求解方程的形式看，可以分为积分方程法（IE）和微分方程法（DE）。IE和DE相比，有如下特点：IE法的求解区域维数比DE法少一维，误差限于求解区域的边界，故精度高；IE法适合求无限域问题，DE法此时会遇到网格截断问题；IE法产生的矩阵是满的，阶数小，DE法所产生的是稀疏矩阵，但阶数大；IE法难以处理非均匀、非线性和时变媒质问题，DE法可直接用于这类问题〔1〕。3 几种典型方法的介绍 有限元方法是在20世纪40年代被提出，在50年代用于飞机设计。后来这种方法得到发展并被非常广泛地应用于结构分析问题中。目前，作为广泛应用于工程和数学问题的一种通用方法，有限元法已非常著名。 有限元法是以变分原理为基础的一种数值计算方法。其定解问题为： 应用变分原理，把所要求解的边值问题转化为相应的变分问题，利用对区域D的剖分、插值，离散化变分问题为普通多元函数的极值问题，进而得到一组多元的代数方程组，求解代数方程组就可以得到所求边值问题的数值解。一般要经过如下步骤： ①给出与待求边值问题相应的泛函及其变分问题。 ②剖分场域D，并选出相应的插值函数。 ③将变分问题离散化为一种多元函数的极值问题，得到如下一组代数方程组：其中：Kij为系数（刚度）矩阵；Xi为离散点的插值。 ④选择合适的代数解法解式（2），即可得到待求边值问题的数值解Xi（i＝1，2，…，N） （2）矩量法 很多电磁场问题的分析都归结为这样一个算子方程〔2〕： L（f）＝g（3）其中：L是线性算子，f是未知的场或其他响应，g是已知的源或激励。 在通常的情况下，这个方程是矢量方程（二维或三维的）。如果f能有方程解出，则是一个精确的解析解，大多数情况下，不能得到f的解析形式，只能通过数值方法进行预估。令f在L的定义域内被展开为某基函数系f1，f2，f3，…，fn的线性组合：其中：an是展开系数，fn为展开函数或基函数。 对于精确解式（2）通畅是无限项之和，且形成一个基函数的完备集，对近似解，将式 （2）带入式（1），再应用算子L的线性，便可以得到： m＝1，2，3，…此方程组可写成矩阵形式f，以解出f。矩量法就是这样一种将算子方程转化为矩阵方程的一种离散方法。 在电磁散射问题中，散射体的特征尺度与波长之比是一个很重要的参数。他决定了具体应用矩量法的途径。如果目标特征尺度可以与波长比较，则可以采用一般的矩量法；如果目标很大而特征尺度又包括了一个很大的范围，那么就需要选择一个合适的离散方式和离散基函数。受计算机内存和计算速度影响，有些二维和三维问题用矩量法求解是非常困难的，因为计算的存储量通常与N2或者N3成正比（N为离散点数），而且离散后出现病态矩阵也是一个难以解决的问题。这时需要较高的数学技巧，如采用小波展开，选取合适的小波基函数来降维等〔3〕。 （3）时域有限差分方法 时域有限差分（FDTD）是电磁场的一种时域计算方法。传统上电磁场的计算主要是在频域上进行的，这些年以来，时域计算方法也越来越受到重视。他已在很多方面显示出独特的优越性，尤其是在解决有关非均匀介质、任意形状和复杂结构的散射体以及辐射系统的电磁问题中更加突出。FDTD法直接求解依赖时间变量的麦克斯韦旋度方程，利用二阶精度的中心差分近似把旋度方程中的微分算符直接转换为差分形式，这样达到在一定体积内和一段时间上对连续电磁场的数据取样压缩。电场和磁场分量在空间被交叉放置，这样保证在介质边界处切向场分量的连续条件自然得到满足。在笛卡儿坐标系电场和磁场分量在网格单元中的位置是每一磁场分量由4个电场分量包围着，反之亦然。 这种电磁场的空间放置方法符合法拉第定律和安培定律的自然几何结构。因此FDTD算法是计算机在数据存储空间中对连续的实际电磁波的传播过程在时间进程上进行数字模拟。而在每一个网格点上各场分量的新值均仅依赖于该点在同一时间步的值及在该点周围邻近点其他场前半个时间步的值。这正是电磁场的感应原理。这些关系构成FDTD法的基本算式，通过逐个时间步对模拟区域各网格点的计算，在执行到适当的时间步数后，即可获得所需要的结果。 在上述算法中，时间增量Δt和空间增量Δx，Δy和Δz不是相互独立的，他们的取值必须满足一定的关系，以避免数值不稳定。这种不稳定表现为在解显式 差分方程时随着时间步的继续计算结果也将无限制的67增加。为了保证数值稳定性必须满足数值稳定条件：其中：（对非均匀区域，应选c的最大值）〔4〕。 用差分方法对麦克斯韦方程的数值计算还会在网格中引起所模拟波模的色散，即在FDTD网格中数字波模的传播速度将随波长、在网格中的传播方向以及离散化的情况而改变。这种色散将导致非物理原因引起的脉冲波形的畸变、人为的各向异性及虚拟的绕射等，因此必须考虑数值色散问题。如果在模拟空间中采用大小不同的网格或包含不同的介质区域，这时网格尺寸与波长之比将是位置的函数，在不同网格或介质的交界面处将出现非物理的绕射和反射现象，对此也应该进行定量的研究，以保证正确估计FDTD算法的精度。在开放问题中电磁场将占据无限大空间，而由于计算机内存总是有限的，只能模拟有限空间，因此差分网格在某处必将截断，这就要求在网格截断处不引起波的明显反射，使对外传播的波就像在无限大空间中传播一样。这就是在截断处设置吸收边界条件，使传播到截断处的波被边界吸收而不产生反射，当然不可能达到完全没有反射，目前已创立的一些吸收边界条件可达到精度上的要求，如Mur所导出的吸收边界条件。 （4）复射线方法 复射线是用于求解波场传播和散射问题的一种高频近似方法。他根据几何光学理论和几何绕射理论的分析方法和计算公式，在解析延拓的复空间中求解复射线轨迹和场的振幅和相位，从而直接得出局部不均匀波（凋落波）的传播和散射规律〔5〕。复射线方法是包括复射线追踪、复射线近轴近似、复射线展开以及复绕射线等处理技术在内的一系列处理方法的统称。其共同特点在于：通过将射线参考点坐标延拓到复空间而建立了一个简单而统一的实空间中波束／射线束（Bundle ofrays）分析模型；通过费马原理及其延拓，由基于复射线追踪或复射线近轴近似的处理技术，构造了射线光学架构下有效的鞍点场描述方法等。例如，复射线追踪法将射线光学中使用的射线追踪方法和场强计算公式直接地解析延拓到复空间，利用延拓后的复费马原理进行复射线搜索，从而求出复射线轨迹和复射线场。这一方法的特点在于可以基于射线光学方法有效地描述空间中波束的传播，因此，提供了一类分析波束传播的简便方法。其不足之处是对每一个给定的观察点必须进行一次二维或四维的复射线轨迹搜索，这是一个十分花费时间的计算机迭代过程。4 几种方法的比较和进展 将有限元法移植到电磁工程领域还是二十世纪六七十年代的事情，他比较新颖。有限元法的优点是适用于具有复杂边界形状或边界条件、含有复杂媒质的定解问题。这种方法的各个环节可以实现标准化，得到通用的计算程序，而且有较高的计算精度。但是这种方法的计算程序复杂冗长，由于他是区域性解法，分割的元素数和节点数较多，导致需要的初始数据复杂繁多，最终得到的方程组的元数很大，这使得计算时间长，而且对计算机本身的存储也提出了要求。对电磁学中的许多问题，有限元产生的是带状（如果适当地给节点编号的话）、稀疏阵（许多矩阵元素是0）。但是单独采用有限元法只能解决开域问题。用有限元法进行数值分析的第一步是对目标的离散，多年来人们一直在研究这个问题，试图找到一种有效、方便的离散方法，但由于电磁场领域的特殊性，这个问题一直没有得到很好的解决。问题的关键在于一方面对复杂的结构，一般的剖分方法难于适用；另一方面，由于剖分的疏密与最终所形成的系数矩阵的存贮量密切相关，因而人们采用了许多方法来减少存储量，如多重网格法，但这些方法的实现较为困难〔6〕。 网格剖分与加密是有限元方法发展的瓶颈之一，采用自适应网格剖分和加密技术相对来说可以较好地解决这一问题。自适应网格剖分根据对场量分布求解后的结果对网格进行增加剖分密度的调整，在网格密集区采用高阶插值函数，以进一步提高精度，在场域分布变化剧烈区域，进行多次加密。 这些年有限元方法的发展日益加快，与其他理论相结合方面也有了新的进展，并取得了相当应用范围的成果，如自适应网格剖分、三维场建模求解、耦合问题、开域问题、高磁性材料及具有磁滞饱和非线性特性介质的处理等，还包括一些尚处于探索阶段的工作，如拟问题、人工智能和专家系统在电磁装置优化设计中的应用、边基有限元法等，这些都使得有限元方法的发展有了质的飞跃。 矩量法将连续方程离散化为代数方程组，既适用于求解微分方程，又适用于求解积分方程。他的求解过程简单，求解步骤统一，应用起来比较方便。然而 77他需要一定的数学技巧，如离散化的程度、基函数与权函数的选取，矩阵求解过程等。另外必须指出的是，矩量法可以达到所需要的精确度，解析部分简单，可计算量很大，即使用高速大容量计算机，计算任务也很繁重。矩量法在天线分析和电磁场散射问题中有比较广泛地应用，已成功用于天线和天线阵的辐射、散射问题、微带和有耗结构分析、非均匀地球上的传播及人体中电磁吸收等。 FDTD用有限差分式替代时域麦克斯韦旋度方程中的微分式，得到关于场分量的有限差分式，针对不同的研究对象，可在不同的坐标系中建模，因而具有这几个优点，容易对复杂媒体建模，通过一次时域分析计算，借助傅里叶变换可以得到整个同带范围内的频率响应；能够实时在现场的空间分布，精确模拟各种辐射体和散射体的辐射特性和散射特性；计算时间短。但是FDTD分析方法由于受到计算机存储容量的限制，其网格空间不能无限制的增加，造成FDTD方法不能适用于较大尺寸，也不能适用于细薄结构的媒质。因为这种细薄结构的最小尺寸比FDTD网格尺寸小很多，若用网格拟和这类细薄结构只能减小网格尺寸，而这必然导致计算机存储容量的加大。因此需要将FDTD与其他技术相结合，目前这种技术正蓬勃发展，如时域积分方程／FDTD方法，FDTD／MOM等。FDTD的应用范围也很广阔，诸如手持机辐射、天线、不同建筑物结构室内的电磁干扰特性研究、微带线等〔7〕。 复射线技术具有物理模型简单、数学处理方便、计算效率高等特点，在复杂目标散射特性分析等应用领域中有重要的研究价值。典型的处理方式是首先将入射平面波离散化为一组波束指向平行的复源点场，通过特定目标情形下的射线追踪、场强计算和叠加各射线场的贡献，可以得到特定观察位置处散射场的高频渐进解。目前已运用复射线分析方法对飞行器天线和天线罩（雷达舱）、（加吸波涂层）翼身结合部和进气道以及涂层的金属平板、角形反射器等典型目标散射特性进行了成功的分析。尽管复射线技术的计算误差可以通过参数调整得到控制，但其本身是一种高频近似计算方法，由于入射波场的离散和只引入鞍点贡献，带来了不可避免的计算误差。总的来说复射线方法在目标电磁散射领域还是具有独特的优势，尤其是对复杂目标的处理。5 结 语 电磁学的数值计算方法远远不止以上所举，还有边界元素法、格林函数法等，在具体问题中，应该采用不同的方法，而不应拘泥于这些方法，还可以把这些方法加以综合应用，以达到最佳效果。 电磁学的数值计算是一门计算的艺术，他横跨了多个学科，是数学理论、电磁理论和计算机的有机结合。原则上讲，从直流到光的宽频带范围都属于他的研究范围。为了跟上世界科技发展的需要，应大力进行电磁场的并行计算方法的研究，不断拓广他的应用领域，如生物电磁学、复杂媒质中的电磁正问题和逆问题、医学应用、微波遥感应用、非线性电磁学中的混沌与分叉、微电子学和纳米电子学等。参考文献〔1〕 文舸一．计算电磁学的进展与展望〔J〕．电子学报，1995，23（10）：62-69.〔2〕 刘圣民．电磁场的数值方法〔M〕．武汉：华中理工大学出版社，1991．〔3〕 张成，郑宏兴．小波矩量法求解电磁场积分方程〔J〕．宁夏大学学报（自然科学版），2000，21（1）：76-79. 〔4〕 王长清．时域有限差分(FD-TD)法〔J〕．微波学报,1989,(4):8-18.〔5〕 阮颖诤．复射线理论及其应用〔M〕．成都：电子工业出版社，1991．〔6〕 方静，汪文秉．有限元法和矩量法结合分析背腔天线的辐射特性〔J〕．微波学报，2000，16(2):139-143.〔7〕 杨永侠，王翠玲．电磁场的FDTD分析方法〔J〕．现代电子技术,2001,(11):73-74.〔8〕 洪伟．计算电磁学研究进展〔J〕．东南大学学RB （自然科学版），2002，32（3）：335-339.〔9〕 王长清，祝西里．电磁场计算中的时域有限差分法〔M〕．北京：北京大学出版社，1994．〔10〕 楼仁海，符果行，袁敬闳．电磁理论〔M〕．成都：电子科技大学出版社，1996． 现代电子技术

磁性催化剂研究进展论文

你是要文献吗 发不过去 留下邮箱吧己酰壳聚糖/聚丙交酯共混膜的制备与表征 这个行不

如下：

【摘要】：综述了分子氧氧化环己烷制取环己酮的催化剂的研究进展，重点介绍了光催化剂、纳米催化剂、仿生催化剂、分子筛催化剂和复合催化剂在环己烷催化氧化方面的应用，其中，负载在分子筛上的纳米金催化剂具有较高的催化活性、选择性及稳定性。

【关键词】：环己烷氧化，环己酮，催化剂的认识。

环己酮是重要的有机化工原料和工业溶剂，广泛应用于医药、油漆、涂料、橡胶、农药行业、印刷和塑料回收方面。目前，工业上制取环己醇和环己酮的方法主要为苯酚加氢法、苯部分加氢法和环己烷液相氧化法，环己烷氧化法的应用最为普遍，占90%以上。

由于环己醇和环己酮比环己烷更易于被氧化，为获得适宜的环已醇和环已酮的选择性，工业上环己烷氧化转化率通常控制在，氧化选择性为90%左右。

但环己烷的大量循环造成能耗上的巨大浪费。目前，环己烷氧化工艺研究的热点主要集中在对传统工艺的改造优化、氧化剂的选择及高效催化剂的开发。开发高性能和环境友好的催化剂成为研究热点，近年来开发的一些氧化催化剂在改善环己烷转化率和产物选择性方面表现出较好的性能。

本文主要综述分子氧氧化环己烷制环己酮催化剂的研究进展。

催化剂定义：又叫触媒。根据国际纯粹与应用化学联合会（IUPAC）于1981年提出的定义，催化剂是一种物质，它能够改变反应的速率而不改变该反应的标准Gibbs自由焓变化。这种作用称为催化作用。涉及催化剂的反应为催化反应。催化剂（catalyst）会诱导化学反应发生改变，而使化学反应变快或减慢或者在较低的温度环境下进行化学反应。催化剂在工业上也称为触媒。初中书上定义：在化学反应里能改变其他物质的化学反应速率，而本身的质量和化学性质在反应前后都没有发生变化的物质叫做催化剂，又叫触媒。催化剂在化学反应中所起的作用叫催化作用。我们可在波兹曼分布（Boltzmann distribution）与能量关系图（energy profile diagram）中观察到，催化剂可使化学反应物在不改变的情形下，经由只需较少活化能（activation energy）的路径来进行化学反应。而通常在这种能量下，分子不是无法完成化学反应，不然就是需要较长时间来完成化学反应。但在有催化剂的环境下，分子只需较少的能量即可完成化学反应。催化剂有三种类型，它们是：均相催化剂、多相催化剂和生物催化剂。均相催化剂和它们催化的反应物处于同一种物态（固态、液态、或者气态）。例如：如果反应物是气体，那么催化剂也会是一种气体。笑气（一氧化二氮）是一种惰性气体，被用来作为麻醉剂。然而，当它与氯气和日光发生反应时，就会分解成氮气和氧气。这时，氯气就是一种均相催化剂，它把本来很稳定的笑气分解成了组成元素。多相催化剂和它们催化的反应物处于不同的状态。例如：在生产人造黄油时，通过固态镍（催化剂），能够把不饱和的植物油和氢气转变成饱和的脂肪。固态镍是一种多相催化剂，被它催化的反应物则是液态（植物油）和气态（氢气）。酶是生物催化剂。活的生物体利用它们来加速体内的化学反应。如果没有酶，生物体内的许多化学反应就会进行得很慢，难以维持生命。大约在37℃的温度中（人体的温度），酶的工作状态是最佳的。如果温度高于50℃或60℃，酶就会被破坏掉而不能再发生作用。因此，利用酶来分解衣物上的污渍的生物洗涤剂，在低温下使用最有效。催化剂分均相催化剂与非均相催化剂。非均相催化剂呈现在不同相（Phase）的反应中（例如：固态催化剂在液态混合反应），而均相催化剂则是呈现在同一相的反应（例如：液态催化剂在液态混合反应）。一个简易的非均相催化反应包含了反应物（或zh-ch:底物;zh-tw:受质）吸附在催化剂的表面，反应物内的键因十分的脆弱而导致新的键产生，但又因产物与催化剂间的键并不牢固，而使产物出现。目前已知许多表反应发生吸附反应的不同可能性的结构位置。仅仅由于本身的存在就能加快或减慢化学反应速率，而本身的组成和质量并不改变的物质就叫催化剂。催化剂跟反应物同处于均匀的气相或液相时，叫做单相催化作用；催化剂跟反应物属不同相时，叫做多相催化作用。人们利用催化剂，可以提高化学反应的速度，这被称为催化反应。大多数催化剂都只能加速某一种化学反应，或者某一类化学反应，而不能被用来加速所有的化学反应。催化剂并不会在化学反应中被消耗掉。不管是反应前还是反应后，它们都能够从反应物中被分离出来。不过，它们有可能会在反应的某一个阶段中被消耗，然后在整个反应结束之前又重新产生。使化学反应加快的催化剂，叫做正催化剂；使化学反应减慢的催化剂，叫做负催化剂。例如，酯和多糖的水解，常用无机酸作正催化剂；二氧化硫氧化为三氧化硫，常用五氧化二钒作正催化剂，这种催化剂是固体，反应物为气体，形成多相的催化作用，因此，五氧化二钒也叫做触媒或接触剂；食用油脂里加入～没食子酸正丙酯，就可以有效地防止酸败，在这里，没食子酸正丙酯是一种负催化剂(也叫做缓化剂或抑制剂)。

品 名:超导陶瓷拼音:chao1dao3tao2ci2英文名称：superconductivity ceramics说明:具有超导性的陶瓷材料。其主要特性是在一定临界温度下电阻为零即所谓零阻现象。在磁场中其磁感应强度为零，即抗磁现象或称迈斯纳效应（Meissner effect）。高临界温度（90开以上）的超导陶瓷材料组成有YBa2Cu3O7-δ，Bi2Sr2Ca2Cu3O10，Tl2Ba2Ca2Cu3O10。超导陶瓷在诸如磁悬浮列车、无电阻损耗的输电线路、超导电机、超导探测器、超导天线、悬浮轴承、超导陀螺以及超导计算机等强电和弱电方面有广泛应用前景。奇异的超导陶瓷1973年，人们发现了超导合金――铌锗合金，其临界超导温度为，该记录保持了13年。1986年，设在瑞士苏黎世的美国IBM公司的研究中心报道了一种氧化物（镧－钡－铜－氧）具有35K的高温超导性，打破了传统“氧化物陶瓷是绝缘体”的观念，引起世界科学界的轰动。此后，科学家们争分夺秒地攻关，几乎每隔几天，就有新的研究成果出现。1986年底，美国贝尔实验室研究的氧化物超导材料，其临界超导温度达到40K，液氢的“温度壁垒”（40K）被跨越。1987年2月，美国华裔科学家朱经武和中国科学家赵忠贤相继在钇－钡－铜－氧系材料上把临界超导温度提高到90K以上，液氮的禁区（77K）也奇迹般地被突破了。1987年底，铊－钡－钙－铜－氧系材料又把临界超导温度的记录提高到125K。从1986－1987年的短短一年多的时间里，临界超导温度竟然提高了100K以上，这在材料发展史，乃至科技发展史上都堪称是一大奇迹！高温超导材料的不断问世，为超导材料从实验室走向应用铺平了道路。

食用臭氧消毒设备研究进展论文

臭氧（O3）是氧的同素异形体，它是一种具有特殊气味的淡蓝色气体。分子结构呈三角形，键角为116°，其密度是氧气的倍，在水中的溶解度是氧气的10倍。臭氧是一种强氧化剂，它在水中的氧化还原电位为，仅次于氟（），其氧化能力高于氯（）和二氧化氯（），能破坏分解细菌的细胞壁，很快地扩散透进细胞内，氧化分解细菌内部氧化葡萄糖所必须的葡萄糖氧化酶等，也可以直接与细菌、病毒发生作用，破坏细胞、核糖核酸（RNA），分解脱氧核糖核酸（DNA）、RNA、蛋白质、脂质类和多糖等大分子聚合物，使细菌的代谢和繁殖过程遭到破坏。细菌被臭氧杀死是由细胞膜的断裂所致，这一过程被称为细胞消散，是由于细胞质在水中被粉碎引起的，在消散的条件下细胞不可能再生。应当指出，与次氯酸类消毒剂不同，臭氧的杀菌能力不受PH值变化和氨的影响，其杀菌能力比氯大600-3000倍，它的灭菌、消毒作用几乎是瞬时发生的，在水中臭氧浓度时，内就可以致死细菌。①病毒 已经证明臭氧对病毒具有非常强的杀灭性，例如Poloi病毒在臭氧浓度为时，2min就会失去活性。②孢囊 在臭氧浓度为下作用就被完全除掉。③孢子 由于孢衣的保护，它比生长态菌的抗臭氧能力高出10-15倍。④真菌 白色念珠菌（candida albicans）和青霉属菌（penicillium）能被杀灭。⑤寄生生物 曼森氏血吸虫（schistosoma mansoni）在3min后被杀灭。

肯定会有一定的用途的，但是估计是用途不是很大的，因为生成臭氧其实是通过氧气通过高压瞬间击穿空气产生的，但是我们用的生成的臭氧机器不会是产生大量的臭氧，因为这样对机器的使用的寿命肯定会受到一定的影响，还有就是臭氧其实是有毒的，过量的臭氧可以致人死亡的，所以厂家生产的臭氧机器是不会产生很多的臭氧的，只是产生非常微量的臭氧的。其实自然中偶尔也会产生部分的臭氧，比如你家的电用器打火，电脑周围产生的臭氧一概也挺多的，因为电脑是经常反生产生瞬间的高压的情况。总的来世有用，我其实不是很看好的！不如经常自己刷刷机器，保持清洁，如果有钱可以购买，但要合理规划...

装水臭氧处理市场基本饱和：药厂GMP改造也快完成；臭氧家电定位缺乏真实性基础；大型水厂应用还需时日，也面临国外设备有力竞争；臭氧企业应定位于特定行业进行严肃的应用技术开发才能生存；在中小城镇水处理、工业氧化、农业应用、食品业杀菌方面存在可能的市场机会。 [关 键 自] 臭氧；应用技术；市场开发 前 言 国际上，水厂臭氧处理是臭氧业的主要的，成规模的应用市场。在国内水厂普遍应用臭氧活性炭工艺改造传统处理工艺。以前，臭氧业界一直在寻找、开发臭氧的各种应用市场领域以使臭氧业能快速发展，而应用开发的困难与缓慢造成主力市场的缺失（无KILL APPLICATION,杀手应用），也使得臭氧业的发展带来浮躁和缺乏规模。 臭氧在瓶装水生产中用于消毒处理是前几年臭氧应用的主要成熟市场，因与紫外线消毒相比有一定的应用优势，即高浓度臭氧水杀菌更彻底并且能同时对瓶、瓶盖、加盖时进行消毒，紫外线则不能。瓶装水市场的消毒使用臭氧基本成为标准工艺，给臭氧业带来了信心和起点。只是瓶装水业的投资近年来趋于饱和，业界正将其应用于瓶装水的延伸市场-直饮水或分质供水的消毒工艺，但直饮水涉及社区管网改造并没大规模推广，其中的臭氧消毒也规模有限。 近年来的药厂GMP改造产生的臭氧消毒需要应归功于一些臭氧企业的应用市场开发，GMP认证中并不以臭氧消毒为必须，但臭氧的消毒特性应用于药厂空调系统具无其他方法替代的优势，开发这一市场应用的臭氧企业因此获的良好的回报。只是随市场成熟竞争日益加剧，而随药厂的改造接近完成，该市场域块也趋饱和。1.民用、家用应用 基于臭氧在工业和行业应用开发方面的困难，许多臭氧企业开发民用市场的臭氧产品，但因应用技术开发的缺乏，臭氧家电的定位不当或虚假定位，造成许多企业的损失： 空气净化消毒 虽然SARS期间的恐慌心理使得很多家用臭氧消毒机获得好的销售业绩，但应用臭氧对民用环境空气进行消毒净化还是一个可疑的市场定位。按卫生规范，臭氧空气消毒浓度为20-30ppm，消毒时间小时，而人的环境中臭氧浓度不能高于，二者相差200-300倍，因此净化处理时不能人机并存。民用环境中的空气净化需要连续式、人机并存式净化消毒技术，这方面已用许多很好的技术产品如高压静电、等离子体、纳米光触媒等。民用空气净化市场在国内还是个开发中的市场，据预测该领域市场空间巨大，许多高压景点、等离子体、光触媒产品企业正在对市场进行开发投入。高压静电技术、等离子体技术与臭氧发生技术有技术同源性，愿意开发空气净化市场的臭氧企业大可以开发那磊技术产品。当然对小空间用臭氧进行高浓度空气和表面消毒存在较大的家用卫生市场，如消毒碗柜，但主要由大型家电企业开发与竞争，技术型臭氧企业只为其提供臭氧元件。 果蔬净化 根据我们测试，使用普通家用臭氧机在水中曝气，能达到的臭氧水浓度最高为，这种浓度下臭氧对各种农药去除基本无效果。法国Buescher等人的测试显示，对容易取出的有机磷农药，臭氧浓度要达5-10mg/l作用10-15分钟才能有满意的去除，而对有机氯农药，在20mg/l臭氧水下作用15分钟也才有50%去除，这是对农药水溶液的臭氧处理而言，而对果蔬表面残留农药处理，只要超过浓度1-2mg/l臭氧水的浸泡会使果蔬漂白并且严重破坏营养，故是不适用的。经我我们与农科院植保所多次测试，去除黄瓜表面有机磷农药，左右的臭氧水浸泡15-30分钟与自来水浸泡同样时间效果接近，50-60%的去除率，用工艺比较复杂的臭氧高级氧化技术处理，对表面农残去除改进不大，用专用洗洁精效果也类似，去除效果最好的方法使用热水炒，能达90%以上。因此，用臭氧清除果蔬表面农残，技术的适宜性、有效形式很可疑的，并且臭氧氧化农药产生的反应物质的毒性缺少可靠的检测以确定不会产生新的危害。事实上，许多净菜加工企业购买的臭氧处理设备多被废置，市场上的各类果蔬净化机除臭氧水消毒的功能真实外，因其净化功能缺少可靠性和没有公论，其市场也是边缘性的。 生肉净化 市场上有用臭氧处理生肉去除瘦肉精的宣传与演示，其实臭氧处理只涉及物体表面，宣称臭氧能去除生肉内部的化学物质，技术上是自欺的，销售上是欺人的。并且，因臭氧作为强氧化剂，与生肉表面的脂肪、蛋白质等有机物的氧化反应产生了各种中间态物质，完全可能对人体存在毒性。臭氧企业若未对反应产物经认真毒性测试而指导用户用臭氧机对生肉进行处理食用，将冒较大的安全风险。2. 水处理应用 众所周知，水长的臭氧处理使臭氧设备尤其是大型臭氧设备的核心市场，许多大型水厂、院校和研究机构正研究臭氧矗立在当地水质条件下的应用工艺和技术，现在主要集中在臭氧预处理工艺和臭氧活性炭工艺，一些臭氧企业也在开发适于水厂的大型臭氧机，希望在市场成熟时分一杯羹。但在国外水务企业开始投资国内水厂、国外大型臭氧技术进入开拓国内市场时，在水厂改造的市场逐步成熟过程中，国内臭氧企业已未成熟的大型臭氧技术、未长大的企业规模进入竞争，其效果是可疑的。立足于现有技术条件，开发中小规模水处理的应用技术和市场开发，对大部分臭氧企业是更适当选择： 游泳池水处理 游泳池循环水用臭氧消毒无疑比氯消毒对人体健康具大的优势，除不产生三氯甲烷等有害物外，也大大提高水体感官度。臭氧消毒应用工艺有标准设计，几百克的臭氧机国内企业生产也不困难。没有形成市场规模的原因 1.卫生部门检测游泳池水要测余氯，因此臭氧消毒的游泳池还必须投氯，虽然投氯量可减少2/3，臭氧不能完全替代氯。 2.许多游泳池不规范操作水循环系统，为省钱尽可能不运行，往池里直接投氯，而臭氧处理，若循环水不运行，则臭氧消毒无法进行。3.一般认为臭氧处理成本高。 4.臭氧企业在该领域市场开拓不够。 许多国内臭氧企业已可以生产低成本、高可靠性、几百克级的臭氧机，随市场的成熟，只要加强开拓宣传，国产设备是有条件以成本优势竞争游泳池水处理市场的。 渔业水处理 水产养殖业的臭氧处理是水产养殖的一种新技术。在循环水工厂化养渔场和育苗用水消毒处理中，臭氧消毒与紫外线消毒一直是二种竞争性技术，但随着臭氧在养殖水处理应用技术的成熟，用户选择臭氧处理日增。 臭氧处理比紫外线消毒在渔业水处理中的优势： 1.臭氧能去除藻类，紫外线有时从尽藻类生长。 2.臭氧处理同时能降低亚硝氮和有机物，紫外线不能。 3.臭氧处理对水质清澈度要求比紫外线宽。 4.纯氧源臭氧处理同时对水体增氧。 臭氧具有强烈的杀菌作用，但其过量残留对养殖的鱼也有损害，为此必须通过后处理将臭氧或臭氧合成物去除后再用于养殖用水。特别是海水臭氧处理时，海水中含有各种微量元素，其中含有的溴、氯、碘、铁、锰等离子都能被臭氧及其分解产生的强氧化剂氧化而生成氧化性物质（OPO）,臭氧处理海水产生OPO的现象，是海水臭氧处理区别于淡水臭氧处理的一个显著特点。经测试，同样投加量的臭氧在淡水中何在海水中对细菌杀灭效果大致相同，因此可以判定OPO与臭氧的杀菌能力相当。残留的臭氧或OPO物资对生物体有毒性，必须去除，OPO的半衰期比臭氧长得多，故海水处理的复杂性更大。 在苗种生成的养殖水处理和工厂化养殖循环水处理的实际处理中，对不同的养殖品种必须使用不同的处理工艺和工作条件。我们与水产科研究机构合作，将臭氧处理技术应用于鲍鱼育苗、对虾育苗、贝类净化、鲟鱼育苗、松江鲈鱼育苗、养虾工厂、养鱼工厂、藻类培养等，反复实践，开发了相应的工艺流程和工况等应用技术，故能取得比紫外线更好的应用效果。 工业循环水处理 现有工业循环冷却水中大量使用化学药剂成本较高，其排放对环境也造成威胁。在冷却水稳定剂的研发中，臭氧处理是有希望取代化学法的新型技术之一，报道中，国外一些公司对此作下了不少的技术研究和应用，如美国全国水处理公司用臭氧作为唯一的处理药剂来替代其他药剂用于工业循环冷却水处理，能阻垢、缓蚀、杀菌，能使冷却水在高浓缩倍数甚至零排污下运行，并成功处理了130多座系统。国内有些单位如请化做过这方面的课题研究，但需进一步研究确定臭氧冷却水的水质条件、温度范围、对中间产物的分析、臭氧处理法的工程评估和成本分析与其阻垢、缓蚀技术的复合等应用技术方面的问题。 该领域存在比较大的潜在市场，但需要在应用技术和工艺条件方面增加研究投入。我们也在近期正与其他单位一起开发臭氧-超声波用于闭式循环冷却水处理的工艺。 废水处理 臭氧在废水处理中作为消毒剂使用面临很大竞争，各种氯制剂、二氧化氯、过氧化氢、紫外线等，与一些常规方法比以设备成本和操作成本论臭氧处理都存在很大劣势。但在某些化工废水中，利用臭氧作为强氧化剂，或者是用臭氧的高级氧化技术应用于难降解有机废水，是一些国内外机构的研究课题。各种臭氧氧化技术和高级氧化技术如UV/O3H2O2/O2、O3/催化剂、UV/O3/H2O2适应于处理各种不同的难降解有机废水，如美国环保局规定，UV/O3为处理多氯联苯的最佳实用技术。国内一些院校对臭氧高级氧化技术的应用研究可能对臭氧企业开辟新的市场领域。3. 工业氧化应用 利用臭氧的强氧化性应用于工业产品生产中以提高产品的质量或特性，其工艺是企业的专有的保密技术，如在纸浆漂白、碳黑处理等领域。近年一个新领域是在塑料复合膜的复合工艺中使用臭氧氧化替代空气氧化，因包装和复合材料业巨大的市场规模使得臭氧在此领域的开发应用前景诱人。国外的研究表明，在薄膜的复合工艺重视用臭氧氧化能大大增加复合强度，提高复合膜品质，同时也能减少粘合剂使用量，降低挤出温度。国内的一些薄膜产品企业已有应用臭氧处理工艺的生产线，但对于不同的复合薄膜品种，臭氧处理的浓度、时间等应用技术条件需要优化研究。臭氧企业可以增加在这方面的开发投入而成为该领域的专业技术持有者。4. 农业应用 臭氧用于农业大棚的病害防治已有个别臭氧企业做出尝试，但商缺系统性的应用技术研究。绿色农业、有机农业的发展需要对病虫害防治采用传统的化学农药以外的技术和手段，农业植保界迄今还没找到可靠的、可大规模应用的方法。国内应用臭氧对食用菌培育的研究表明臭氧对食用菌的生长环境的精缓可大大提高食用菌的生长速度和品质，显示出臭氧在潮湿、较封闭的农业温室环境中有良好净化消毒作用，也有可能使其应用于各种农业大棚。但我们的实验表明，臭氧大规模应用农业大棚生产还需解决以下应用技术方面的问题： 对不同大棚作物如黄瓜、西红柿等需研究对其产生有害影响的不同臭氧浓度和作用时间。 对不同的温室病害如白粉病、霜霉病、灰霉病、根腐病等须确定有效防治的不同的臭氧浓度鱼作用时间。 研究不同时段臭氧处理，如早上、中午、晚上，对作物和病害的不同影响。日照下和阴天臭氧处理的效果也有很大区别。 臭氧处理的不同方式，如用臭氧水喷洒和臭氧气体直接作用，其效果差别也很大。 在作物的不同生长阶段，如苗期、成熟期，臭氧的作用浓度和方式也有很大不同。 无土栽培和普通栽培的臭氧处理方法存在很大差别。 不言而喻，农业植保的臭氧处理需在应用技术和方法研究方面耗费很大的时间和投入，但农业市场的巨大和农产品绿色化的明显趋势也可能使投入的企业获得可观的回报。 在集约式畜牧养殖场中，臭氧消毒除臭更是一种有前途的手段。我们在鸡舍的测试表明，使用臭氧定期消毒以控制环境中的细菌繁殖和除臭，可使肉鸡在整个生长期无病，对鸡的生长也无影响。但开发畜牧市场尚有以下问题： 在臭氧处理环境中生长的鸡在分栏后很易生病，故须对整个鸡场以及鸡从孵化到宰杀的整个过程的生长环境进行处理控制。 对畜牧养殖的臭氧处理还需做出工程评价及经济分析。 臭氧长期使用对较长生命期的如蛋鸡的影响需要评估。 养鸡场近年的低效益影响对新设备和技术的投资能力。5. 卫生消毒应用 臭氧在卫生消毒的主流市场-医院消毒领域一直没有大的市场份额。在卫生消毒规范中臭氧是作为一项非主要的氧化性消毒剂来介绍，其原因在于臭氧用于医院消毒方面存在的一些不利特性，如对金属和物品的腐蚀、消毒效果受有机物影响严重、使用较不方便成本较高等，而且现也已有许多较新的消毒剂和消毒方式竞争，如稳定型二氧化氯、过氧化氢发生器、等离子体消毒、高氧化还原水消毒、电解水消毒等，各具特性。利用臭氧的独特特性开发专用的消毒方式或产品，是在医院消毒领域竞争的有效方法。如有企业开发的医院‘床单位消毒器’，利用臭氧的气体特性，将医院的被褥、床垫装如密闭塑料袋后加压诸如臭氧气消毒，解决了医院被褥难消毒处理的问题，并且该方法很难被其他消毒方式替代。 臭氧在食品工业用于对车间、生产用水、用品器皿的消毒杀菌是一个比较有前途的应用领域。自1997年美国FDA公告EPRI专家委员湖的结论，承认臭氧应用于食品过程符合GRAS（通用安全标准），臭氧可作为无限制的添加剂应用于食品业，臭氧在世界食品加工领域的应用得以快速发展，成为标准的冷杀菌技术之一，可喜的是，一些外向型的国内食品企业也已开始应用对生产环境和工艺过程进行杀菌。基于臭氧杀菌技术已被认定未无安全性危害、完全的无残留特性以及与其他食品业杀菌方法相比的方便性、广适性、故在该市场领域不至面临其他消毒产品的激烈竞争，随食品工业的发展，臭氧冷杀菌技术预计有很大市场空间。可能的应用如下： 生产车间空气杀菌及表面消毒。 生产用水净化。如用臭氧水对食品原料冲洗。 冷库消毒。 果蔬储藏保鲜。 生产用具、工作服等消毒。6. 结论 臭氧企业应选择专门的行业和市场领域，研究在该领域的应用技术专有技术，作为企业生存发展的基点；总体而论，臭氧水处理的应用市场远大于空气处理；在空气净化、处理、消毒领域，存在许多与臭氧技术同源性的更具优势的技术，臭氧企业大可相那些技术领域扩展；单一的臭氧家电产品，其应用技术和市场基础是可疑的；无专业应用技术基础的中小规模臭氧企业，其生存空间会渐趋消失。