دانلود اصول و نحوه عملکرد میکروکنترلرها، فرستنده ها و گیرنده های رادیویی
| دسته بندی | برق |
| بازدید ها | 15 |
| فرمت فایل | doc |
| حجم فایل | 57 کیلو بایت |
| تعداد صفحات فایل | 55 |
اصول و نحوه عملکرد میکروکنترلرها، فرستنده ها و گیرنده های رادیویی
مقدمه:
از آنجایی که ساخت و ارائه پروژه یکی از مهمترین ارکان تحصیل یک دانشجو در رشته الکترونیک میباشد لذا انتخاب و ارائه پروژه ای متناسب با رشته تحصیلی بسیار شایان اهمیت است.
پروژه ای که در اینجا به بررسی آن میپردازیم به ما این امکان را می‌دهد که اطلاعات را در باند 433M بین دو میکروکنترلر انتقال دهیم این کار بصورت بی سیم و بدون استفاده از پورت سریال صورت گرفته ما در این پروژه ابتدا از ماژولهای RF استفاه کردیم اما به دلیل ساخت نامناسب آنها و فرکانس بالایی که ما در آن کار می کردیم شاهد نویزهایی بودیم که نتیجه دلخواه را به ما نمی داد بنابراین برای اخذ نتیجه بهتر تصمیم بر استفاده ازکیتهای PT گرفتیم. PT ها به ما این امکان را می دادند که با کد کردن اطلاعات در برد فرستنده آنها را بدون هیچ پارازیتی درگیرنده ببینیم البته برنامه نویسی مربوط به PT ها نقش مهمی را در این امر ایفا میکند که ما در پیوست برنامه فرستنده و گیرنده را خواهیم دید.
بدین ترتیب هر عددی که ما در برد و فرستنده بوسیله کیبرد انتخاب می کنیم پس از نمایش روی LCD بوسیله pt22 کد میشود و به برد گیرنده فرستاده میشود pt22 وظیفه Dcode کردن دیتا را به عهده دارد و پس از بازگشایی کد میکرو آن را روی LCD نمایش می‌دهد.
فهرست مطالب
مقدمه
فصل 1: اصول و نحوه عملکرد میکروکنترلرها
فصل 2: اصول و نحوه عملکرد فرستنده ها و گیرنده های رادیویی
فصل 3: مدار فرستنده و گیرنده
دانلود بررسی انواع تجهیزات خانواده FACTS
| دسته بندی | برق |
| بازدید ها | 19 |
| فرمت فایل | doc |
| حجم فایل | 3977 کیلو بایت |
| تعداد صفحات فایل | 60 |
بررسی انواع تجهیزات خانواده FACTS
فهرست
|
عنوان |
|
فصل اول : پیشگفتار |
|
1-1 مقدمه |
|
1-2 محدودیت های انتقال توان در سیستم های قدرت 1-2-1 عبور توان در مسیرهای ناخواسته |
|
1-2-2 ضرفیت توان خطوط انتقال |
|
1-3 مشخصه باپذیری خطوط انتقال |
|
1-3-1 محدودیت حرارتی |
|
1-3-2 محدودیت افت ولتاژ |
|
1-3-3 محدودیت پایداری |
|
1-4 راه حل‌ها 1-4-1 کاهش امپدانس خط با نصب خازن سری |
|
1-4-2 بهبود پرفیل ولتاژ در وسط خط |
|
1-4-3 کنترل توان با تغییر زاویه قدرت |
|
1-5 راه حل‌های کلاسیک |
|
1-5-1 بانک‌های خازنی سری با کلیدهای مکانیکی |
|
1-5-2 بانک‌های خازنی وراکتوری موازی قابل کنترل با کلیدهای مکانیکی |
|
1-5-3 جابجاگر فاز |
|
فصل دوم : آشنایی اجمالی با ادوات FACTS |
|
2-1 مقدمه |
|
2-2 انواع اصلی کنترل کننده های FACTS |
|
2-2-1 کنترل کننده‌های سری |
|
2-2-1-1 جبران ساز سنکرون استاتیکی به صورت سری(SSSC) |
|
2-2-1-2 کنترل کننده‌های انتقال توان میان خط(IPFC) |
|
2-2-1-3 خازن سری با کنترل تریستوری (TCSC) |
|
2-2-1-4 خازن سری قابل کلیدزنی با تریستور (TSSSC) |
|
2-2-1-5 خازن سری قابل کلید زنی با تریستور (TSSC) |
|
2-2-1-6 راکتور سری قابل کلید زنی با تریستور (TSSR) |
|
2-2-1-7 راکتور با کنترل تریستوری (TCSR) |
|
2-2-2 کنترل کننده‌های موازی |
|
2-2-2-1 جبران کننده سنکرون استاتیکی(STATCOM) |
|
2-2-2-2 مولد سنکرون استاتیکی (SSG) |
|
2-2-2-3 جبران ساز توان راکتیو استاتیکی(SVC) |
|
2-2-2-4 راکتور قابل کنترل با تریستور (TCR) |
|
2-2-2-5 راکتور قابل کلیدزنی با تریستور(TSR) |
|
2-2-2-6 خازن قابل کلیدزنی با تریستور (TSC) |
|
2-2-2-7 مولد یا جذب کننده توان راکتیو (SVG) |
|
2-2-2-8 سیستم توان راکتیو استاتیکی (SVS) |
|
2-2-2-9 ترمز مقاومتی با کنترل تریستوری (TCBR) |
|
2-2-3 کنترل کننده ترکیبی سری – موازی |
|
2-2-3-1 کنترل کننده یکپارچه انتقال توان (UPFC) |
|
2-2-3-2 محدود کننده ولتاژ با کنترل تریستوری(TCVL) |
|
2-2-3-3 تنظیم کننده ولتاژ با کنترل تریتسوری (TCVR) |
|
2-2-3-4 جبران‌سازهای استاتیکی توان راکتیو SVC و STATCOM |
|
2-3 مقایسه میان SVC و STATCOM |
|
2-4 خازن سری کنترل شده با تریستور GTO (GCSC) |
|
2-5 خازن سری سوئیچ شده با تریستور (TSSC) |
|
2-6 خازن سری کنترل شده با تریستور (TCSC) |
|
فصل سوم : بررسی انواع کاربردی ادوات FACTS |
|
3-1 مقدمه |
|
3-2 منبع ولتاژ سنکرون بر پایه سوئیچینگ مبدل |
|
3-3 کنترل کننده توان عبوری بین خطی (IPFC) |
|
3-4 جبرانگر سنکرون استاتیکی سری (SSSC) |
|
3-5 جبرانگر سنکرون استاتیکی (STATCOM) |
|
3-6 آشنایی با UPFC |
|
3-6-1 تاثیر UPFC بر منحنی بارپذیری |
|
3-6-2 معرفی UPFC |
|
3-7 آشنایی با SMES |
|
3-7-1 نحوه کار سیستم SMES |
|
3-7-2 مقایسه SMES با دیگر ذخیره کننده های انرژی |
|
3-8 آشنایی با UPQC |
|
3-8-1 ساختار و وظایف UPQC |
|
3-9 آشنایی با HVDCLIGHT |
|
3-9-1 مزایای سیستم HVDCLIGHT |
|
3-9-2 کاربرد سیستم HVDCLIGHT |
|
3-9-3 عیب سیستم HVDCLIGHT |
|
3-9-4 بررسی اضافه ولتاژهای داخلی در خطوط انتقال قدرت HVDC |
|
3-10 مقایسه SCC و TCR از دیدگاه هارمونیک های تزریقی به شبکه توزیع |
|
3-11 SVC |
|
3-12 مبدل های منبع ولتاژ VSC |
|
فصل چهارم : نتیجه گیری |
|
منابع
فصل اول پیشگفتار1-1 مقدمه این نوشتار عهده دار معرفی ادوات جدید سیستم های مدرن انتقال انرژی میباشد که تحول زیادی را در بهره‌برداری و کنترل سیستمهای قدرت ایجاد خواهد کرد. با رشد روز افزون مصرف،سیستمهای انتقال انرژی با بحران محدودیت انتقال توان مواجه هستند.این محدودیتها عملاً بخاطر حفظ پایداری و تامین سطح مجاز ولتاژ بوجود می‌آیند.بنابراین ظرفیت بهره‌برداری عملی خطوط انتقال بسیار کمتر از ظرفیت واقعی خطوط که همان حد حرارتی آنهاست ، میباشد.این امر موجب عدم بهره برداری بهینه از سیستمهای انتقال انرژی خواهد شد.یکی از راههای افزایش ظرفیت انتقال توان،احداث خطوط جدید است که این امر هم چندان ساده نیست ومشکلات فراوانی را به همراه دارد.با پیشرفت صنعت نیمه هادیها و استفاده آنها در سیستم قدرت،مفهوم سیستم های انتقال انرژی انعطاف‌پذیر(FACTS) مطرح شد که بدون احداث خطوط جدید بتوان از ظرفیت واقعی سیستم انتقال استفاده کرد.پیشرفت اخیر صنعت الکترونیک در طراحی کلیدهای نیمه هادی با قابلیت خاموش شدن و استفاده از آن در مبدل های منبع ولتاژ در سطح توان و ولتاژ سیستم قدرت علاوه بر معرفی ادوات جدیدتر،تحولی در مفهوم FACTS بوجود آورد و سیستمهای انتقال انرژی را بسیار کارآمدتر و موثرتر خواهد کرد . برای درک بهتر و شناساندن مشخصات برجسته این ادوات درقدم اول لازم است مشکلات موجود سیستم های انتقال انرژی شناسائی شوند.آنگاه راه حل های کلاسیک برای رفع آنها بیان می شوند.مبدل‌های منبع ولتاژ،که ساختار کلیه ادوات جدید FACTS بر آن استوار است در بخش بعدی مورد بحث قرار می گردد و در خاتمه نسل جدید ادوات FACTS معرفی می شوند . 1-2 محدودیتهای انتقال توان در سیستمهای قدرت یک سیستم قدرت از سه قسمت عمده تولید،انتقال و مصرف تشکیل شده است. هدف یک مهندس بهره‌بردار قدرت این است که توان خواسته شده مصرف‌کننده را تحت ولتاژ ثابت و فرکانس معین تامین نماید.از لحاظ کنترل روی مصرف کننده نمی توان محدودیت زیادی اعمال کرد زیرا او خریدار است و خواسته هایش باید تامین شود.در نتیجه ، کنترل اصلی در شبکه برق روی بخش تولید و انتقال است.حالت مطلوب در سیستم تولید و انتقال این است که این سیستم بایستی قابلیت تولید و انتقال توان خواسته شده را دارا باشد.معمولاً در طراحی اولیه،این خواسته در نظر گرفته می شود.ولی با گذشت زمان تغییراتی از قبیل رشد مصرف،اتصال شبکه‌های دیگر به شبکه قبلی و تاسیس نیروگاهها و خطوط انتقال جدید و ... این تعادل را بر هم زده و محدودیت هایی را در بهره برداری از شبکه قدرت بوجود می آورند. گسترش سیستم های قدرت و به هم پیوستن آنها در دو ناحیه متمایز صورت گرفت. ناحیه ای با درصد جمعیت زیاد و وجود نیروگاه های نزدیک به مصرف که توسعه سیستم قدرت را تبدیل به یک شبکه به هم‌پیوسته غربالی تبدیل کرده است ، مثل شبکه های قدرت در اروپا و شرق ایالات متحده آمریکا و ناحیه‌ای که مقدار توان عظیمی را از نیروگاههای آبی به مراکز مصرف در فواصل دور تحویل می دهد.از قبیل سیستمهای موجود در کانادا و برزیل . الحاق شبکه‌ها به هم علاوه بر مزیت فراوانی که در برداشت،مشکلات عدیده‌ای را هم به همراه آورد. مشکلی که در انتقال توان سیستمهای به هم پیوسته غربالی وجود دارد، عبور توان در مسیرهای ناخواسته است که به عنوان مشکل توان در حلقه شناخته می شود.عبور این توان در مسیرهای ناخواسته موجب افزایش بار غیر مجاز و عدم بهره‌برداری بهینه از سیستم خواهد شد.لذا بایستی به طریقی توان عبوری از یک مسیر را کنترل نموده و از طرفی برای سیستم های انتقال انرژی طولانی مسئله توان در حلقه مشکل ساز نیست بلکه مشکل عمده در این سیستم ها ، مسئله پایداری گذرا و افت ولتاژ غیر مجاز است.به این معنی که برای حفظ پایداری شبکه و تثبیت سطح ولتاژ مجاز،توان عبوری در سیستم انتقال باید محدود شود.بر این اساس،حالت ایده‌آل یک سیستم انتقال انرژی موقعی است که : 1. کنترل توان در مسیرهای خواسته شده انجام پذیرد. 2. ظرفیت بهره برداری کلیه خطوط در حد ظرفیت حرارتی قرار داشته باشد.در نتیجه مشکلات عمده در بهره‌برداری از سیستمهای انتقال انرژی عبارتند از عبور توان در مسیرهای ناخواسته و عدم بهره‌برداری از ظرفیت سیستمهای انتقال در حد ظرفیت حرارتی. 1-2-1 عبور توان در مسیرهای ناخواسته برای بررسی مسئله عبور توان در مسیرهای ناخواسته ، سیستم شکل (1-1) زیر را در نظر بگیرید. شکل (1-1) سیستم مورد مطالعه برای مساله توان در حلقهدر این سیستم دو ژنراتور A وB به ترتیب با تولید MW2000 وMW 1000،توان درخواستیMW3000 را از طریق خطوط AC با قدرت انتقالیMW 2000،(MW1000)AB،(MW1250) BC به بار نقطه C تحویل می دهند.قابل ذکر است که عبور توان در یک شبکه بعلت پارامترهای خطوط انتقالی به آسانی قابل کنترل نیست و در نتیجه،همانطور که در شکل نشان داده شده است ، خط BC بیش از قدرت نامی خویش توان انتقال می دهد.در حالیکه خطوط AC و AB هنوز توانائی انتقال توان بیشتر را دارند.اگر مصرف کننده C بخواهد توان بیشتری را تقاضا کند با وجود ظرفیت خالی خطوط مذکور انتقال توان به این مصرف کننده بخاطر افزایش بار خط BC امکان پذیر نخواهد بود. 1-2-2 ظرفیت توان خطوط انتقال برای بررسی مشکل دیگر سیستم های انتقال انرژی(عدم بهره برداری از ظرفیت کامل خطوط)لازم است مشخصه بار پذیری خطوط انتقال و مسایل وابسته به آن شناسائی شوند . 1-3 مشخصه بار پذیری خطوط انتقال سیستم های خطوط انتقال انرژی که توان نیروگاه های دور دست را به مصرف کننده می رسانند،به خاطر مسایل پایداری و افت ولتاژ،ظرفیت بارپذیری خطوط با مقدار واقعی آن تفاوت زیادی خواهد داشت. بارپذیری یک خط طبق تعریف برابر با حد بارگذاری خط (برحسب درصدی از بار امپدانس ضربه)در محدوده های مشخص حرارتی،افت ولتاژ و پایداری است. برای نخستین بار آقای Clair.St درسال 1953میلادی این مفهوم را مطرح کرد و بر اساس ملاحظات علمی و تجربی،منحنی‌های قابلیت انتقال توان خطوط را در محدوده ولتاژ 330 کیلووات و تا طول 400مایل را بدست آورد .این منحنی‌ها(که به نام خودش مشهور است)ابزار ارزشمندی برای مهندسان طراحی سیستمهای انتقال برای تخمین سریع حدود حداکثر بارگذاری خطوط است بعدها کار او بصورت محاسباتی تعمیم داده شده است بر اساس این مطالعات مشخصه بارپذیری خطوط انتقال توسعه سه عامل محدود میشود: محدودیت حرارتی،محدودیت افت ولتاژ و محدودیت پایداری. برای بررسی این محدودیت ها سیستم شکل (2-1) را در نظر می گیریم که دو انتهای سیستم انتقال(پایانه ارسالی و پایانه دریافتی)توسط مدل تونن آن نشان داده شده است. شکل(2-1). مدل ساده شده شبکه برای مطالعه مشخصه بارپذیری1-3-1 محدودیت حرارتی (Thermal Limits)حرارت حاصل از عبور جریان خطوط انتقال دوتاثیر نامطلوب دارد: - ذوب شدن و از دست دادن تدریجی قدرت مکانیکی هادی آلومینیومی بعلت قرار گرفتن در معرض دماهای بالا بطور مداوم. - افزایش انحنای خط و کاهش فاصله آن با زمین به دلیل انبساط خط در دماهای بالا (شکل 3-1) معمولاً دومین عامل از عوامل فوق،حداکثر دمای کاری مجاز را تعیین می کند. در این حد،انحنانی خط به حداکثر مجاز خود نسبت به زمین می رسد. بر اساس ملاحظات مربوط به ذوب،حداکثر دمای مجاز برای خطوط با مقدار آلومینیوم بالا مساوی 127 و برای سایر هادیها 150 است.حداکثر جریان مجاز، بستگی به دمای محیط و سرعت بالا دارد . ثابت زمانی حرارتی در حدود 10 تا 20 دقیقه است از این رو بین ظرفیت‌نامی پیوسته و ظرفیت نامی زمان محدود می توان تفاوت قایل شد.بر این اساس در وضعیت‌های اضطراری با در نظر گرفتن جریان قبل از اغتشاش،دمای محیط و سرعت باد،از ظرفیت نامی زمان محدود استفاده کرد. شکل (3-1). فاصله مجاز خط انتقال از زمین و تاثیر دمای هادی در انبساط طول1-3-2 محدودیت افت ولتاژ با در نظر گرفتن مدل خط انتقال و پارامترهای تشکیل دهنده آن،پروفیل ولتاژ برای سیستم شکل (2-1) به ازای فاصله خط و توان انتقالی نامی و بی‌باری در شکل(4-1)نشان داده شده است.همانطور که ملاحظه می شود،ولتاژ خط در طول خط ثابت نبوده و شدیداً تابعی از توان انتقالی خط خواهد بود.این تغییرات ولتاژ بایستی درمحدوده مجاز باشد لذا انتقال توان در این خطوط محدود به تغییرات دامنه ولتاژ خواهد بود.به بیان دیگراگر طول خط را به عنوان یک پارامتر در نظر بگیریم مشخصه بارپذیری خط را تابعی از طول خط بر‌اساس محدودیت افت ولتاژ را می توان بصورت زیر محاسبه کرد. مقادیر ولتاژ پایانه های ارسالی و دریافت و بر اساس محاسبه پخش بار بدست می آید و برای این سیستم محدودیت افت ولتاژ 5% در نظر گرفته شده است.آنگاه طول خط به عنوان یک پارامتر در نظر گرفته و با مقدار اولیه آن شروع می کنیم و دامنه ولتاژ را حساب می کنیم. مقدار بر اساس افت ولتاژ مجاز 5% چک می شود.اگر به حد مجاز رسید آنگاه انتقال توان به محدودیت افت ولتاژ رسیده و را از رابطه زیر محاسبه می کنیم . (5-1) سپس با جایگزینی آن در رابطه زیر مقدار توان پایانه ارسالی محاسبه می شود. (6-1) که A و B پارامترهای مشخصه خطوط انتقال و و زوایای آنها هستند و زاویه بین و می باشد.نسبت مقدار Ps/Psil بارپذیری را بر حسب پریونیت بیان می کند. اگر افت ولتاژ مرحله قبلی در محدوده مجاز خود قرار داشت.آنگاه افزایش داده می شود و از معادله (1-1) بدست می آید . سپس مقدار جدید طول خط این حلقه محاسباتی تکرار می شود تا مشخصه بارپذیری خط انتقال بر حسب تابعی از طول خط متناظر با محدودیت افت ولتاژ بدست می آید . شکل (4-1) . تغییرات ولتاژ وسط خط انتقال سیستم شکل (2-1) برای توان های انتقالی متفاوت1-3-3 محدودیت پایداری با توجه به مشخصه توان–زاویه سیستم شکل (2-1) که در شکل (5-1) نشان داده شده است،ملاحظه می شود که در حالت ایده‌آل ژنراتور می تواند ماکزیمم توان انتقالی خود را در زاویه 90 درجه انتقال دهد که عملاً به خاطر ملاحظات پایداری با ضریب اطمینان 30% از ژنراتور بهره‌برداری می کنند.یعنی ماکزیمم توان خروجی ژنراتور نبایستی از 70% ظرفیت ماکزیم توان انتقالی خط افزایش یابد.زاویه ژنراتور متناظر با این محدودیت با استفاده از رابطه توان حدوداً بدست می آید. شکل (5-1) این محدودیت را برای خطوط انتقال با طول‌های متفاوت(یعنی امپدانس‌های متفاوت)نشان می دهد.همانطور که ملاحظه می شود با افزایش امپدانس خط(یا طول خط) برای تامین ضریب اطمینان 30% پایداری( متناظر با )، مقدار توان انتقالی مجاز متفاوت خواهد بود . |
دانلود مدلسازی و شبیه سازی اثر اتصالات ترانسفورماتور بر چگونگی انتشار تغییرات ولتاژ در شبکه با در نظر گرفتن اثر اشباع
| دسته بندی | برق |
| بازدید ها | 13 |
| فرمت فایل | doc |
| حجم فایل | 4266 کیلو بایت |
| تعداد صفحات فایل | 143 |
مدلسازی و شبیه سازی اثر اتصالات ترانسفورماتور بر چگونگی انتشار تغییرات ولتاژ در شبکه با در نظر گرفتن اثر اشباع
چکیده
در سالهای اخیر، مسایل جدی کیفیت توان در ارتباط با افت ولتاژهای ایجاد شده توسط تجهیزات و مشتریان، مطرح شده است، که بدلیل شدت استفاده از تجهیزات الکترونیکی حساس در فرآیند اتوماسیون است. وقتی که دامنه و مدت افت ولتاژ، از آستانه حساسیت تجهیزات مشتریان فراتر رود ، ممکن است این تجهیزات درست کار نکند، و موجب توقف تولید و هزینهی قابل توجه مربوطه گردد. بنابراین فهم ویژگیهای افت ولتاژها در پایانه های تجهیزات لازم است. افت ولتاژها عمدتاً بوسیله خطاهای متقارن یا نامتقارن در سیستمهای انتقال یا توزیع ایجاد میشود. خطاها در سیستمهای توزیع معمولاً تنها باعث افت ولتاژهایی در باسهای مشتریان محلی میشود. تعداد و ویژگیهای افت ولتاژها که بعنوان عملکرد افت ولتاژها در باسهای مشتریان شناخته میشود، ممکن است با یکدیگر و با توجه به مکان اصلی خطاها فرق کند. تفاوت در عملکرد افت ولتاژها یعنی، دامنه و بویژه نسبت زاویه فاز، نتیجه انتشار افت ولتاژها از مکانهای اصلی خطا به باسهای دیگر است. انتشار افت ولتاژها از طریق اتصالات متنوع ترانسفورماتورها، منجر به عملکرد متفاوت افت ولتاژها در طرف ثانویه ترانسفورماتورها میشود. معمولاً، انتشار افت ولتاژ بصورت جریان یافتن افت ولتاژها از سطح ولتاژ بالاتر به سطح ولتاژ پایینتر تعریف میشود. بواسطه امپدانس ترانسفورماتور کاهنده، انتشار در جهت معکوس، چشمگیر نخواهد بود. عملکرد افت ولتاژها در باسهای مشتریان را با مونیتورینگ یا اطلاعات آماری میتوان ارزیابی کرد. هر چند ممکن است این عملکرد در پایانههای تجهیزات، بواسطه اتصالات سیمپیچهای ترانسفورماتور مورد استفاده در ورودی کارخانه، دوباره تغییر کند. بنابراین، لازم است بصورت ویژه انتشار افت ولتاژ از باسها به تاسیسات کارخانه از طریق اتصالات متفاوت ترانسفورماتور سرویس دهنده، مورد مطالعه قرار گیرد. این پایان نامه با طبقه بندی انواع گروههای برداری ترانسفورماتور و اتصالات آن و همچنین دسته بندی خطاهای متقارن و نامتقارن به هفت گروه، نحوه انتشار این گروهها را از طریق ترانسفورماتورها با مدلسازی و شبیهسازی انواع اتصالات سیم پیچها بررسی میکند و در نهایت نتایج را ارایه مینماید و این بررسی در شبکه تست چهارده باس IEEE برای چند مورد تایید میشود.
کلید واژهها: افت ولتاژ، مدلسازی ترانسفورماتور، اتصالات ترانسفورماتور، اشباع، شبیه سازی.
Key words: Voltage Sag, Transformer Modeling, Transformer Connection, Saturation, Simulation.
فهرست مطالب
1-1 مقدمه. 2
1-2 مدلهای ترانسفورماتور. 3
1-2-1 معرفی مدل ماتریسی Matrix Representation (BCTRAN Model) 4
1-2-2 مدل ترانسفورماتور قابل اشباع Saturable Transformer Component (STC Model) 6
1-2-3 مدلهای بر مبنای توپولوژی Topology-Based Models. 7
2- مدلسازی ترانسفورماتور. 13
2-1 مقدمه. 13
2-2 ترانسفورماتور ایده آل.. 14
2-3 معادلات شار نشتی.. 16
2-4 معادلات ولتاژ. 18
2-5 ارائه مدار معادل.. 20
2-6 مدلسازی ترانسفورماتور دو سیم پیچه. 22
2-7 شرایط پایانه ها (ترمینالها). 25
2-8 وارد کردن اشباع هسته به شبیه سازی.. 28
2-8-1 روشهای وارد کردن اثرات اشباع هسته. 29
2-8-2 شبیه سازی رابطه بین و ........... 33
2-9 منحنی اشباع با مقادیر لحظهای.. 36
2-9-1 استخراج منحنی مغناطیس کنندگی مدار باز با مقادیر لحظهای.. 36
2-9-2 بدست آوردن ضرایب معادله انتگرالی.. 39
2-10 خطای استفاده از منحنی مدار باز با مقادیر rms. 41
2-11 شبیه سازی ترانسفورماتور پنج ستونی در حوزه زمان.. 43
2-11-1 حل عددی معادلات دیفرانسیل.. 47
2-12 روشهای آزموده شده برای حل همزمان معادلات دیفرانسیل.. 53
3- انواع خطاهای نامتقارن و اثر اتصالات ترانسفورماتور روی آن.. 57
3-1 مقدمه. 57
3-2 دامنه افت ولتاژ. 57
3-3 مدت افت ولتاژ. 57
3-4 اتصالات سیم پیچی ترانس.... 58
3-5 انتقال افت ولتاژها از طریق ترانسفورماتور. 59
§3-5-1 خطای تکفاز، بار با اتصال ستاره، بدون ترانسفورماتور. 59
§3-5-2 خطای تکفاز، بار با اتصال مثلث، بدون ترانسفورماتور. 59
§3-5-3 خطای تکفاز، بار با اتصال ستاره، ترانسفورماتور نوع دوم. 60
§3-5-4 خطای تکفاز، بار با اتصال مثلث، ترانسفورماتور نوع دوم. 60
§3-5-5 خطای تکفاز، بار با اتصال ستاره، ترانسفورماتور نوع سوم. 60
§3-5-6 خطای تکفاز، بار با اتصال مثلث، ترانسفورماتور نوع سوم. 60
§3-5-7 خطای دو فاز به هم، بار با اتصال ستاره، بدون ترانسفورماتور. 61
§3-5-8 خطای دو فاز به هم، بار با اتصال مثلث، بدون ترانسفورماتور. 61
§3-5-9 خطای دو فاز به هم، بار با اتصال ستاره، ترانسفورماتور نوع دوم. 61
§3-5-10 خطای دو فاز به هم، بار با اتصال مثلث، ترانسفورماتور نوع دوم. 61
§3-5-11 خطای دو فاز به هم، بار با اتصال ستاره، ترانسفورماتور نوع سوم. 62
§3-5-12 خطای دو فاز به هم، بار با اتصال مثلث، ترانسفورماتور نوع سوم. 62
§3-5-13 خطاهای دو فاز به زمین.. 62
3-6 جمعبندی انواع خطاها 64
3-7 خطای Type A ، ترانسفورماتور Dd.. 65
3-8 خطای Type B ، ترانسفورماتور Dd.. 67
3-9 خطای Type C ، ترانسفورماتور Dd.. 69
3-10 خطاهای Type D و Type F و Type G ، ترانسفورماتور Dd.. 72
3-11 خطای Type E ، ترانسفورماتور Dd.. 72
3-12 خطاهای نامتقارن ، ترانسفورماتور Yy.. 73
3-13 خطاهای نامتقارن ، ترانسفورماتور Ygyg.. 73
3-14 خطای Type A ، ترانسفورماتور Dy.. 73
3-15 خطای Type B ، ترانسفورماتور Dy.. 74
3-16 خطای Type C ، ترانسفورماتور Dy.. 76
3-17 خطای Type D ، ترانسفورماتور Dy.. 77
3-18 خطای Type E ، ترانسفورماتور Dy.. 78
3-19 خطای Type F ، ترانسفورماتور Dy.. 79
3-20 خطای Type G ، ترانسفورماتور Dy.. 80
3-21 شکل موجهای ولتاژ – جریان ترانسفورماتور پنج ستونی برای خطای Type A شبیه سازی با PSCAD.. 81
شبیه سازی با برنامه نوشته شده. 83
3-22 شکل موجهای ولتاژ – جریان ترانسفورماتور پنج ستونی برای خطای Type B شبیه سازی با PSCAD.. 85
شبیه سازی با برنامه نوشته شده. 87
3-23 شکل موجهای ولتاژ – جریان ترانسفورماتور پنج ستونی برای خطای Type C شبیه سازی با PSCAD.. 89
شبیه سازی با برنامه نوشته شده. 91
3-24 شکل موجهای ولتاژ – جریان ترانسفورماتور پنج ستونی برای خطای Type D شبیه سازی با PSCAD.. 93
شبیه سازی با برنامه نوشته شده. 95
3-25 شکل موجهای ولتاژ – جریان ترانسفورماتور پنج ستونی برای خطای Type E شبیه سازی با PSCAD.. 97
شبیه سازی با برنامه نوشته شده. 99
3-26 شکل موجهای ولتاژ – جریان ترانسفورماتور پنج ستونی برای خطای Type F شبیه سازی با PSCAD.. 101
شبیه سازی با برنامه نوشته شده. 103
3-27 شکل موجهای ولتاژ – جریان ترانسفورماتور پنج ستونی برای خطای Type G شبیه سازی با PSCAD.. 105
شبیه سازی با برنامه نوشته شده. 107
3-28 شکل موجهای ولتاژ – جریان چند باس شبکه 14 باس IEEE برای خطای Type D در باس 5. 109
3-29 شکل موجهای ولتاژ – جریان چند باس شبکه 14 باس IEEE برای خطای Type G در باس 5. 112
3-30 شکل موجهای ولتاژ – جریان چند باس شبکه 14 باس IEEE برای خطای Type A در باس 5. 115
4- نتیجه گیری و پیشنهادات... 121
مراجع. 123
فهرست شکلها
|
شکل (1-1) مدل ماتریسی ترانسفورماتور با اضافه کردن اثر هسته |
صفحه 5 |
|
شکل (1-2) ) مدار ستارهی مدل ترانسفورماتور قابل اشباع |
صفحه 6 |
|
شکل (1-3) ترانسفورماتور زرهی تک فاز |
صفحه 9 |
|
شکل (1-4) مدار الکتریکی معادل شکل (1-3) |
صفحه 9 |
|
شکل (2-1) ترانسفورماتور |
صفحه 14 |
|
شکل (2-2) ترانسفورماتور ایده ال |
صفحه 14 |
|
شکل (2-3) ترانسفورماتور ایده ال بل بار |
صفحه 15 |
|
شکل (2-4) ترانسفورماتور با مولفه های شار پیوندی و نشتی |
صفحه 16 |
|
شکل (2-5) مدرا معادل ترانسفورماتور |
صفحه 20 |
|
شکل (2-6) دیاگرام شبیه سازی یک ترانسفورماتور دو سیم پیچه |
صفحه 24 |
|
شکل (2-7) ترکیب RL موازی |
صفحه 26 |
|
شکل (2-8) ترکیب RC موازی |
صفحه 27 |
|
شکل (2-9) منحنی مغناطیس کنندگی مدار باز ترانسفورماتور |
صفحه 30 |
|
شکل (2-10) رابطه بین و |
صفحه 30 |
|
شکل (2-11) دیاگرام شبیه سازی یک ترانسفورماتور دو سیم پیچه با اثر اشباع |
صفحه 32 |
|
شکل (2-12) رابطه بین و |
صفحه 32 |
|
شکل (2-13) رابطه بین و |
صفحه 32 |
|
شکل (2-14) منحنی مدار باز با مقادیر rms |
صفحه 36 |
|
شکل (2-15) شار پیوندی متناظر شکل (2-14) سینوسی |
صفحه 36 |
|
شکل (2-16) جریان لحظه ای متناظر با تحریک ولتاژ سینوسی |
صفحه 36 |
|
شکل (2-17) منحنی مدار باز با مقادیر لحظهای |
صفحه 40 |
|
شکل (2-18) منحنی مدار باز با مقادیر rms |
صفحه 40 |
|
شکل (2-19) میزان خطای استفاده از منحنی rms |
صفحه 41 |
|
شکل (2-20) میزان خطای استفاده از منحنی لحظهای |
صفحه 41 |
|
شکل (2-21) مدار معادل مغناطیسی ترانسفورماتور سه فاز سه ستونه |
صفحه 42 |
|
شکل (2-22) مدار معادل الکتریکی ترانسفورماتور سه فاز سه ستونه |
صفحه 43 |
|
شکل (2-23) مدار معادل مغناطیسی ترانسفورماتور سه فاز پنج ستونه |
صفحه 44 |
|
شکل (2-24) ترانسفورماتور پنج ستونه |
صفحه 45 |
|
شکل (2-25) انتگرالگیری در یک استپ زمانی به روش اولر |
صفحه 47 |
|
شکل (2-26) انتگرالگیری در یک استپ زمانی به روش trapezoidal |
صفحه 49 |
|
شکل (3-1) دیاگرام فازوری خطاها |
صفحه 62 |
|
شکل (3-2) شکل موج ولتاژ Vab |
صفحه 63 |
|
شکل (3-3) شکل موج ولتاژ Vbc |
صفحه 63 |
|
شکل (3-4) شکل موج ولتاژ Vca |
صفحه 63 |
|
شکل (3-5) شکل موج ولتاژ Vab |
صفحه 63 |
|
شکل (3-6) شکل موج جریان iA |
صفحه 64 |
|
شکل (3-7) شکل موج جریان iB |
صفحه 64 |
|
شکل (3-8) شکل موج جریان iA |
صفحه 64 |
|
شکل (3-9) شکل موج جریان iA |
صفحه 64 |
|
شکل (3-10) شکل موجهای ولتاژ Va , Vb , Vc |
صفحه 65 |
|
شکل (3-11) شکل موجهای ولتاژ Va , Vb , Vc |
صفحه 68 |
|
شکل (3-12) شکل موجهای جریان ia , ib , ic |
صفحه 68 |
|
شکل (3-13) شکل موجهای ولتاژ Va , Vb , Vc |
صفحه 69 |
|
شکل (3-14) شکل موجهای ولتاژ Va , Vb , Vc |
صفحه 69 |
|
شکل (3-15) شکل موجهای جریان , iB iA |
صفحه 69 |
|
شکل (3-16) شکل موج جریان iA |
صفحه 70 |
|
شکل (3-16) شکل موج جریان iB |
صفحه 70 |
|
شکل (3-17) شکل موج جریان iC |
صفحه 70 |
|
شکل (3-18) شکل موجهای ولتاژ Va , Vb , Vc |
صفحه 71 |
|
شکل (3-19) شکل موجهای جریان ia , ib , ic |
صفحه 71 |
|
شکل (3-20) شکل موجهای ولتاژ Va , Vb , Vc |
صفحه 73 |
|
شکل (3-21) شکل موجهای جریان ia , ib , ic |
صفحه 73 |
|
شکل (3-22) شکل موجهای جریان ia , ib , ic |
صفحه 74 |
|
شکل (3-23) شکل موج ولتاژ Va |
صفحه 74 |
|
شکل (3-24) شکل موج ولتاژ Vb |
صفحه 74 |
|
شکل (3-25) شکل موج ولتاژ Vc |
صفحه 74 |
|
شکل (3-26) شکل موج جریانiA |
صفحه 74 |
|
شکل (3-27) شکل موج جریان iB |
صفحه 74 |
|
شکل (3-28) شکل موج جریان iC |
صفحه 74 |
|
شکل (3-29) شکل موج جریانiA |
صفحه 75 |
|
شکل (3-30) شکل موج جریان iB |
صفحه 75 |
|
شکل (3-31) موج جریان iC |
صفحه 75 |
|
شکل (3-32) شکل موج جریانiA |
صفحه 75 |
|
شکل (3-33) شکل موج جریان iB |
صفحه 75 |
|
شکل (3-34) شکل موج جریان iC |
صفحه 75 |
|
شکل (3-35) شکل موج ولتاژ Va |
صفحه 76 |
|
شکل (3-36) شکل موج ولتاژ Vb |
صفحه 76 |
|
شکل (3-37) شکل موج ولتاژ Vc |
صفحه 76 |
|
شکل (3-38) شکل موج جریانiA |
صفحه 76 |
|
شکل (3-39) شکل موج جریان iB |
صفحه 76 |
|
شکل (3-40) شکل موج جریان iC |
صفحه 76 |
|
شکل (3-41) شکل موج جریانiA |
صفحه 76 |
|
شکل (3-42) شکل موج جریان iB |
صفحه 76 |
|
شکل (3-43) شکل موج جریان iC |
صفحه 76 |
|
شکل (3-44) شکل موج ولتاژ Va |
صفحه 77 |
|
شکل (3-45) شکل موج ولتاژ Vb |
صفحه 77 |
|
شکل (3-46) شکل موج ولتاژ Vc |
صفحه 77 |
|
شکل (3-47) شکل موج جریانiA |
صفحه 77 |
|
شکل (3-48) شکل موج جریان iB |
صفحه 77 |
|
شکل (3-49) شکل موج جریان iC |
صفحه 77 |
|
شکل (3-50) شکل موج جریانiA |
صفحه 77 |
|
شکل (3-51) شکل موج جریان iB |
صفحه 77 |
|
شکل (3-52) شکل موج جریان iC |
صفحه 77 |
|
شکل (3-53) شکل موج ولتاژ Va |
صفحه 78 |
|
شکل (3-54) شکل موج ولتاژ Vb |
صفحه 78 |
|
شکل (3-55) شکل موج ولتاژ Vc |
صفحه 78 |
|
شکل (3-56) شکل موج جریانiA |
صفحه 78 |
|
شکل (3-57) شکل موج جریان iB |
صفحه 78 |
|
شکل (3-58) شکل موج جریان iC |
صفحه 78 |
|
شکل (3-59) شکل موج جریانiA |
صفحه 78 |
|
شکل (3-60) شکل موج جریان iB |
صفحه 78 |
|
شکل (3-61) شکل موج جریان iC |
صفحه 78 |
|
شکل (3-62) شکل موج ولتاژ Va |
صفحه 79 |
|
شکل (3-63) شکل موج ولتاژ Vb |
صفحه 79 |
|
شکل (3-64) شکل موج ولتاژ Vc |
صفحه 79 |
|
شکل (3-65) شکل موج جریانiA |
صفحه 79 |
|
شکل (3-66) شکل موج جریان iB |
صفحه 79 |
|
شکل (3-67) شکل موج جریان iC |
صفحه 79 |
|
شکل (3-68) شکل موج جریانiA |
صفحه 79 |
|
شکل (3-69) شکل موج جریان iB |
صفحه 79 |
|
شکل (3-70) شکل موج جریان iC |
صفحه 79 |
|
شکل (3-71) شکل موج ولتاژ Va |
صفحه 80 |
|
شکل (3-72) شکل موج ولتاژ Vb |
صفحه 80 |
|
شکل (3-73) شکل موج ولتاژ Vc |
صفحه 80 |
|
شکل (3-74) شکل موج جریانiA |
صفحه 80 |
|
شکل (3-75) شکل موج جریان iB |
صفحه 78 |
|
شکل (3-76) شکل موج جریان iC |
صفحه 80 |
|
شکل (3-77) شکل موج جریانiA |
صفحه 80 |
|
شکل (3-78) شکل موج جریان iB |
صفحه 80 |
|
شکل (3-79) شکل موج جریان iC |
صفحه 80 |
|
شکل (3-80) شکل موجهای ولتاژ) (kV با PSCAD |
صفحه 81 |
|
شکل (3-81) شکل موجهای ولتاژ) (kV با PSCAD |
صفحه 81 |
|
شکل (3-82) شکل موجهای جریان) (kV با PSCAD |
صفحه 82 |
|
شکل (3-83) شکل موجهای جریان) (kV با PSCAD |
صفحه 82 |
|
شکل (3-84) شکل موجهای ولتاژ با برنامه نوشته شده |
صفحه 83 |
|
شکل (3-85) شکل موجهای ولتاژ با برنامه نوشته شده |
صفحه 83 |
|
شکل (3-86) شکل موجهای جریان با برنامه نوشته شده |
صفحه 84 |
|
شکل (3-87) شکل موجهای جریان با برنامه نوشته شده |
صفحه 84 |
|
شکل (3-88) شکل موجهای ولتاژ) (kV با PSCAD |
صفحه 85 |
|
شکل (3-89) شکل موجهای ولتاژ) (kV با PSCAD |
صفحه 85 |
|
شکل (3-90) شکل موجهای جریان) (kV با PSCAD |
صفحه 86 |
|
شکل (3-91) شکل موجهای جریان) (kV با PSCAD |
صفحه 86 |
|
شکل (3-92) شکل موجهای ولتاژ با برنامه نوشته شده |
صفحه 87 |
|
شکل (3-93) شکل موجهای ولتاژ با برنامه نوشته شده |
صفحه 87 |
|
شکل (3-94) شکل موجهای جریان با برنامه نوشته شده |
صفحه 88 |
|
شکل (3-95) شکل موجهای جریان با برنامه نوشته شده |
صفحه 88 |
|
شکل (3-96) شکل موجهای ولتاژ) (kV با PSCAD |
صفحه 89 |
|
شکل (3-97) شکل موجهای ولتاژ) (kV با PSCAD |
صفحه 89 |
|
شکل (3-98) شکل موجهای جریان) (kV با PSCAD |
صفحه 90 |
|
شکل (3-99) شکل موجهای جریان) (kV با PSCAD |
صفحه 90 |
|
شکل (3-100) شکل موجهای ولتاژ با برنامه نوشته شده |
صفحه 91 |
|
شکل (3-101) شکل موجهای ولتاژ با برنامه نوشته شده |
صفحه 91 |
|
شکل (3-102) شکل موجهای جریان با برنامه نوشته شده |
صفحه 92 |
|
شکل (3-103) شکل موجهای جریان با برنامه نوشته شده |
صفحه 92 |
|
شکل (3-104) شکل موجهای ولتاژ) (kV با PSCAD |
صفحه 93 |
|
شکل (3-105) شکل موجهای ولتاژ) (kV با PSCAD |
صفحه 93 |
|
شکل (3-106) شکل موجهای جریان) (kV با PSCAD |
صفحه 94 |
|
شکل (3-107) شکل موجهای جریان) (kV با PSCAD |
صفحه 94 |
|
شکل (3-108) شکل موجهای ولتاژ با برنامه نوشته شده |
صفحه 95 |
|
شکل (3-109) شکل موجهای ولتاژ با برنامه نوشته شده |
صفحه 95 |
|
شکل (3-110) شکل موجهای جریان با برنامه نوشته شده |
صفحه 96 |
|
شکل (3-111) شکل موجهای جریان با برنامه نوشته شده |
صفحه 96 |
|
شکل (3-112) شکل موجهای ولتاژ) (kV با PSCAD |
صفحه 97 |
|
شکل (3-113) شکل موجهای ولتاژ) (kV با PSCAD |
صفحه 97 |
|
شکل (3-114) شکل موجهای جریان) (kV با PSCAD |
صفحه 98 |
|
شکل (3-115) شکل موجهای جریان) (kV با PSCAD |
صفحه 98 |
|
شکل (3-116) شکل موجهای ولتاژ با برنامه نوشته شده |
صفحه 99 |
|
شکل (3-117) شکل موجهای ولتاژ با برنامه نوشته شده |
صفحه 99 |
|
شکل (3-118) شکل موجهای جریان با برنامه نوشته شده |
صفحه 100 |
|
شکل (3-119) شکل موجهای جریان با برنامه نوشته شده |
صفحه 100 |
|
شکل (3-120) شکل موجهای ولتاژ) (kV با PSCAD |
صفحه 101 |
|
شکل (3-121) شکل موجهای ولتاژ) (kV با PSCAD |
صفحه 101 |
|
شکل (3-122) شکل موجهای جریان) (kV با PSCAD |
صفحه 102 |
|
شکل (3-123) شکل موجهای جریان) (kV با PSCAD |
صفحه 102 |
|
شکل (3-124) شکل موجهای ولتاژ با برنامه نوشته شده |
صفحه 103 |
|
شکل (3-125) شکل موجهای ولتاژ با برنامه نوشته شده |
صفحه 103 |
|
شکل (3-126) شکل موجهای جریان با برنامه نوشته شده |
صفحه 104 |
|
شکل (3-127) شکل موجهای جریان با برنامه نوشته شده |
صفحه 104 |
|
شکل (3-128) شکل موجهای ولتاژ) (kV با PSCAD |
صفحه 105 |
|
شکل (3-129) شکل موجهای ولتاژ) (kV با PSCAD |
صفحه 105 |
|
شکل (3-130) شکل موجهای جریان) (kV با PSCAD |
صفحه 106 |
|
شکل (3-131) شکل موجهای جریان) (kV با PSCAD |
صفحه 106 |
|
شکل (3-132) شکل موجهای ولتاژ با برنامه نوشته شده |
صفحه 107 |
|
شکل (3-133) شکل موجهای ولتاژ با برنامه نوشته شده |
صفحه 107 |
|
شکل (3-134) شکل موجهای جریان با برنامه نوشته شده |
صفحه 108 |
|
شکل (3-135) شکل موجهای جریان با برنامه نوشته شده |
صفحه 108 |
|
شکل (3-136) شکل موجهای ولتاژ) (kV |
صفحه 109 |
|
شکل (3-137) شکل موجهای ولتاژ) (kV |
صفحه 110 |
|
شکل (3-138) شکل موجهای جریان (kA) |
صفحه 111 |
|
شکل (3-139) شکل موجهای ولتاژ) (kV |
صفحه 112 |
|
شکل (3-140) شکل موجهای ولتاژ) (kV |
صفحه 113 |
|
شکل (3-141) شکل موجهای جریان (kA) |
صفحه 114 |
|
شکل (3-142) شکل موجهای جریان (kA) |
صفحه 115 |
|
شکل (3-143) شکل موجهای جریان (kA) |
صفحه 116 |
|
شکل (3-144) شکل موجهای جریان (kA) |
صفحه 117 |
|
شکل (3-145) شبکه 14 باس IEEE |
صفحه 118 |
دانلود لیزر و کاربردهای آن
| دسته بندی | برق |
| بازدید ها | 13 |
| فرمت فایل | doc |
| حجم فایل | 433 کیلو بایت |
| تعداد صفحات فایل | 63 |
لیزر و کاربردهای آن
مقدمه
امروزه لیزر کاربردهای بیشماری دارد که همه زمینه های مختلف علمی و فنی فیزیک-شیمی-زیست شناسی - الکترونیک و پزشکی را شامل می شود. همه این کاربردها نتیجه مستقیم همان ویژگی های خاص نور لیزر است
لیزر چیست ؟
نور لیزر نوع کاملاً جدیدی از نور است؛ درخشان‌تر و شدیدتر از هرچه که در طبیعت یافت میشود. میتوان نور لیزری آن‌چنان قوی تولید کرد که هر ماده‌ی شناخته شده‌ی روی زمین را در کسری از ثانیه بخار کند. می تواند سخترین فلزات را سوراخ کند یا به راحتی جسم سختی مثل الماس را سوراخ کند و از آن بگذرد.
برعکس، باریکه‌ی کم قدرت و فوق‌‌العاده دقیق انواع دیگر لیزر را میتوان برای انجام دادن کارهای بسیار ظریف مثل جراحی روی چشم انسان به کار برد. نور لیزر را میتوان خیلی دقیق کنترل کرد و به صورت باریکه‌ی مداومی به نام موج پیوسته یا انفجارهای سریعی به نام پالس درآورد.
اگرچه اصول بنیادی لیزر از 40 سال پیش شناخته شده بود، نمایش اولین لیزر، دریچه‌‌ای را به طرف یکی از هیجان انگیزترین و پردامنه‌ترین پیشرفت های تکنولوژی قرن بیستم گشود. در ظرف چند سال پس از نمایش اولین لیزر، انواع بسیار گوناگونی از لیزرها به صورت ابزارهای عملی به صور گوناگون به کار گرفته شدند. لیزرها در تکنولوژی انقلابی جدید پدید آورده‌اند و تأ ثیر آنها بر زندگی ما در آینده نیز ادامه خواهد داشت.
امروزه گستره‌‌ی وسیعی از لیزرها در همه جا به کار گرفته شده‌اند. فروشگاه‌های بزرگ و بسیاری از انبارهای بزرگ خورده‌فروشی برای جستجوی خود‌به‌خود، ثبت قیمت‌‌ها و صورت‌برداری از اقلام خریداری شده، در قسمت حساب کننده از لیزر بهره می‌گیرند. در دستگاه‌‌های ویدئویی از نور لیزر برای خواندن دیسکهای ویدئویی و ایجاد تصویر متحرک همراه با صدا استفاده می‌کنند. مقدار زیادی اطلاعات را روی دیسکهای لیزری ثبت می‌کنند تا بعداً روی صفحه‌ی کامپیوتر خوانده شوند یا توسط چاپگرهای لیزری به شکل نسخه‌ی سخت روی کاغذ چاپ شوند.
در پزشکی نور لیزر به عنوان نوع جدیدی چاقوی جراحی بدون خونریزی استفاده میشوند و وقتی که نسجی مثل قسمت معیوب کیسه‌ی صفرا در خلال جراحی برداشته میشود، رگهای خونی بسته میشوند. کارهای دندانپزشکی با لیزر درد کمتری دارند و برای روکش و پل دندان از لیزرها استفاده میشود.
در صنعت از لیزرها برای عملیات گرمایی فلزات، جوش دادن قسمت‌ها به یکدیگر و وسایل هم‌ترازی دقیق استفاده میشود. لیزرها را برای اندازه‌گیری دقیق فاصله‌های خیلی بزرگ و نیز فاصله‌های خیلی کوچک به کار می‌برند. افزون بر این‌ها لیزرها را همراه با تارهای نوری، برای انتقال بهتر داده‌ها و بهبود ارتباط تلفنی به کار می‌گیرند. لیزرها در حال تغییر دادن نحوه‌ی پژوهش دانشمندان هستند. لیزرها می‌توانند چشمه‌ی جدیدی از قدرت الکتریکی بیافرینند، مشابه فرایندی که در خورشید برای تولید انرژی به وجود میآید.
خواص نور لیزر و کاربردهای آن
از نخستین روزهای ساخت لیزر پی برده شد که نور لیزر خواص مشخصه‌ای دارد که آن را از نورهای ایجاد شده از سایر منابع، متمایز میکند. در ابتدا به این ویژگی‌ها و نحوه ایجاد آنها توسط لیزر اشاره خواهیم کرد. لیزر دارای سه ویژگی مهم است:
تک‌فامی
در توضیح این ویژگی لازم است ابتدا با مفهوم گسیل القایی ( نشر القایی)آشنا شویم. گسیل پرتو توسط الکترونهای برانگیخته در داخل اتم به دو صورت است :1 ) گسیل خود به‌خودی 2) گسیل القایی
فرض کنید 1 e و e2 دو تراز متوالی از یک اتم با انرژی‌های 1 E و2 E باشد و الکترونی در تراز e1 در حالت پایه خود قرار گرفته باشد. اگر به هر دلیلی این الکترون از تراز 1 e به تراز بالاتر 2 e برود گفته میشود اتم تحریک شده است یا در حالت برانگیخته قرار دارد. چون این حالت یک حالت ناپایدار است اتم تمایل دارد هرچه زودتر به حالت پایدار باز گردد. به همین دلیل الکترون مزبور بلافاصله به حالت قبلی در تراز1 e بر خواهد گشت. از طرفی چون این دو تراز اختلاف انرژی 1 E E 2- دارد بنا بر اصل پایستگی انرژی، انرژی اضافی الکترون به صورت تابش با فرکانس V، حین بازگشت به تراز اول گسیل میشود. به این فرآیند گسیل خودبه‌خودی گویند. حال اگر الکترونی در تراز2 e در حالت پایه خود قرار داشته باشد و ما به طریقی اتم را تحریک کنیم ( میدان الکترومغناطیسی، تابش، حرارت و... ) در اثر این القا الکترون مزبور تراز 2 E را ترک نموده وبه تراز E1برود و حین این انتقال ( بنا به اصل پایستگی انرژی ) تابش گسیل کند به این تابش گسیل القایی یا نشر القایی گویند.
هر کدام از این فرآیندها ویژگیهای خاص خود را دارد. در گسیل خودبه‌خودی تابش‌های گسیل شده به صورت کاتوره‌ای و در تمام جهات گسترده است. اما در گسیل القایی جهت تابش در یک راستای معین خواهد بود. از طرفی در گسیل خودبخودی فوتونهای تابشی در اثر گزار بین اتمهای ترازهای اتمی یا مولکولی مختلف و متفاوت از هم به وجود می‌آیند پس این تابش‌ها طیف گسترده‌ای از فرکانس‌ها را شامل میشود.
اما در گسیل القایی تابش در اثر گزار بین ترازهای اتمی یا مولکولی مشابه گسیل میشود. بنابراین همه تابش‌ها تقریبا فرکانس یکسانی دارد. معمولا در لیزر از فرآیند گسیل القایی استفاده میشود. اما برای داشتن گسیل القایی طولانی مدت به مولکول‌هایی شامل دوتراز که تراز بالایی آن پروتراز پایینی آن خالی باشد، نیاز داریم. اما آنچه که نظریه‌های کوانتومی بیان می‌کنند این است که بنا به قاعده گزینش در اتم‌ها ابتدا ترازهای پایینتر پر میشود. بنابراین به وضعیت به‌وجود آمده در لیزر، وارونگی جمعیت گویند. نحوه ایجاد وارونگی جمعیت بسته به نوع لیزر متفاوت است. مثلا در لیزر هلیوم نئون مخلوط کردن این دو گاز منجر به جفت شدن برخی تراز‌ها ی اتمی آن دو شده و وارونگی جمعیت مورد نیاز را تامین میکند. به این ترتیب لیزر قادر به ایجاد تابشی تک فرکانس خواهد بود. با این وجود برای تک فرکانس شدن بیشتر از یک عنصر اپتیک مانند بازآواگر( سنجه) نیزدر لیزر استفاده میشود.
ویژگی تک‌فامی نور لیزر بیشتر کاربرد شیمیایی دارد. به عنوان مثال برای جدا سازی ایزوتوپ‌های یک عنصر به یک منبع تک‌فام مانند لیزر نیاز است. ایزوتوپ‌های یک عنصر از نظر محتوا باهم متفاوت است پس فرکانس‌های جذب آنها نیز اندکی متفا وت خواهد بود که تنها نور لیزر قادر به تفکیک آنها است. تمایل زیاد به استفاده از این کاربرد در صنایع هسته‌ای نیز غیرمنتظره نیست.
همدوسی
تابش الکترو مغناطیس به وسیله بارهای الکتریکی نوسان کننده تولید میشود. بسامد نوسان نوع تابشی را که گسیل میشود، معین میکند. اگر در یک چشمه، بارها ی الکتریکی به طور هماهنگ نوسان کند چشمه را همدوس و تابش حاصل را تابش همدوس می‌نامیم. همانطور که قبلا گفته شد در لیزر از گسیل القایی استفاده میشود. در این فرآیند میتوان اتم را به نحوی تحریک کرد که همه الکترونهای برانگیخته فقط به ترازهای خاصی برود و در نتیجه فرکانس تابشی آنها همه در یک محدوده خواهد بود. پس تمام این تابش‌ها با هم هماهنگ است که این همان تعریف چشمه همدوس است. از همدوسی نور لیزر میتوان در تمام‌نگاری استفاده کرد. تمام‌نگاری روشی جهت تهیه تصاویر سه بعدی است. در این روش تصویر ویژه‌ای به نام تمام نگاشت روی فیلم عکاسی تشکیل میشود که بر خلاف دیگر تصاویر متداول عکاسی، حاوی اطلاعاتی نه تنها پیرامون شدت بلکه در مورد فاز نور بازتابیده از جسم نیز هست. واضح است که منبع نور آشفته چون خود دارای پرتو هایی با فازهای مختلف است قادر به تشکیل چنین تصویری نخواهد بود. تنها مشکل موجود برای چنین تصاویری آن است که تنها امکان تهیه تمام نگاشت‌های تک‌فام وجود دارد زیرا برای تشخیص رنگهای واقعی جسم باید از تابش طول موجهای مختلف به طور همزمان استفاده کرد که در آن صورت اطلاعات مربوط به فاز از بین می‌رود.
شدت زیاد
شدت زیاد، خاصیتی است که بیش از سایر موارد همراه نور لیزر است و در حقیقت لیزرها بالاترین شدت‌های شناخته شده روی زمین را ایجاد میکند. از آنجا که لیزر باریکه‌ای موازی از نور را نه در تمام جهت‌ها، بلکه در راستای مشخصی گسیل میکند. مناسب‌ترین معیار شدت، تابیدگی است. بنا بر رابطه بین توان تابش شده وتابیدگی:
I = P / A
که در آن P توان و A مساحت است میتوان در مورد شدت‌ها ی زیاد بحث کرد. ازآنجایی که خروجی منابع نور معمولی اکثرا پرتو‌های واگرا است با دور شدن از چشمه به علت افزایش مساحت با ثابت ماندن توان (توان به ویژگی خود چشمه بستگی دارد )میزان شدت آن کاهش می‌یابد اما در لیزر به علت موازی بودن پرتوها، هر چه فاصله از منبع بیشتر شود با ثابت ماندن توان، مساحت سطح مقطع باریکه خروجی نیز تقریبا ثابت است و در نتیجه شدت در فاصله دوراز منبع همان مقداری را دارد که پرتو خروجی از منبع دارد.
اما اینکه چرا شدت خروجی از لیزر تا به این اندازه زیاد است، به توان لیزر بر می‌گردد. داخل لیزر سیستمی وجود دارد که نور ورودی به هنگام خروج تقویت میشود. همچنین با استفاده از ابزارهای اپتیک مناسب در لیزر میتوان به شدت‌هایی دست یافت که از شدت خود منبع فراتر رود.
لازم به توضیح است که شدت نور خروجی از لیزر دارای توزیع گوسی است، یعنی شدت برای لحظه کوتاهی بیشترین مقدار خود را دارد. در ابتدا یک صعود ودر انتها یک نزول برای آن وجود دارد. پس یک طول عمر برای شدت حداکثر میتوان تعریف کرد. طول عمر شدت ماکزیمم معمولا خیلی کوتاه است. یکی از کاربردهای کوتاه بودن عمر شدت‌های بالا در هرتپ، در چشم پزشکی است. مثلا پارگی شبکیه را که باعث کوری موضعی میشود میتوان با جوشکاری نقطه‌ای توسط تپهای پر شدت نور حاصل از لیزر آرگون با بافت نگهدارنده آن متصل کرد. به علت کوتاه بودن عمر یک تپ، حین عمل نیازی به بیهوشی، بی حرکت کردن طولانی چشم و... وجود ندارد. در کاربردهای دیگر پزشکی کوتاه بودن طول عمرتپ مانع از احساس درد در بیماران میشود. چرا که زمان هرتپ بسیار کوتاهتر از زمان لازم برای فرستادن پیغام توسط اعصاب به مغز و بازگشت آن به محل درد است.
ساختمان لیزر
در شکل شماره (1) طرح ساده‌ای از یک لیزر گازی را مشاهده می‌کنید. ساختار اصلی در اکثر لیزرها مشابه است. لیزر در واقع یک نوسان کننده اپتیک است که از یک محیط تقویت‌کننده نور که در داخل یک بازآواگر قرار دارد تشکیل میشود. پس اصلی ترین قسمت در لیزر محیطی است که بتواند نور عبوری را تقویت کند. در لیزر‌های گازی از مخلوط یک یا چند گاز ( هلیوم، نئون، آرگون و... ) به صورت خالص به عنوان محیط تقویت کننده استفاده میشود. بخار فلزی کادمیوم، جیوه، سرب و... نیز در لیزر‌های گازی کاربرد دارد. از انواع دیگر لیزر‌های گازی، لیزر مولکول ازت( 2 N) و لیزر دی اکسید کربن (CO2) است.
محیط تقویت کننده معمولا توسط یک محرک بیرونی به کار می‌افتد و شروع به تابش میکند. در اثر این تحریک، الکترونهای هر اتم مدار خود را ترک کرده به مدار پایین تر در اتم مربوط می‌رود. جهت برقراری اصل پایستگی انرژی (به علت وجود اختلاف انرژی بین دو مدار) حین این گذار تابش خواهند کرد. این تابش نسبتا تک فام است زیرا عمل تحریک طوری است که عمل گذار بین ترازهای یکسان اتفاق بیفتد. در لیزر نشان داده شده این محرک استفاده از روش تخلیه جریان الکتریکی است که به دو نوع تخلیه جریان مستقیم و تخلیه جریان متناوب در لیزر‌های گازی متداول است. روش تخلیه جریان متناوب ساده‌ترین روش تحریک است چرا که منبع تغذیه می‌تواند یک مبدل عمومی ولتاژ که به الکترود‌های فلزی سرد در داخل لامپ متصل میشود، باشد. از روشهای دیگر بر انگیزش الکتریکی محیط لیزری، میتوان روش تخلیه الکترودی با بسامد بالا ( که در اولین لیزر هلیوم نئون ساخته شده توسط جوان و همکارانش استفاده شده بود. ) و روش تپهای فشار قوی ( برای استفاده در لیزر‌های تپی پر توان) اشاره کرد.
در قسمت دیگر یک لیزر در دوجداره ابتدا و انتها از دو آینه صاف که با زاویه معلوم نسبت به افق به طور موازی با هم قرار دارد، استفاده میشود به چنین سیستم اپتیک، دریچه‌های بروستر گفته میشود. کاربرد این دریچه‌ها در قطبیده نمودن پرتوهاست. این دریچه‌ها برای یک جهت قطبیدگی خاص شفاف است ولی برای عبور قطبیدگی عمود بر آن ضریب عبور صفر است و تمام نور بازتابیده خواهد شد. استفاده از این وسیله در لیزر موجب قطبیدگی خطی نور خروجی از لیزر خواهد شد.
قسمت مهم دیگر لیزر استفاده از بازآواگر است. بازآواگر وسیله‌ای اپتیکی است که از دو آینه (تخت یا خمیده) تشکیل میشود به طوری که محیط تقویت کننده در میان آنها قرار دارد. تابش خروجی از تقویت کننده پس از قطبیده شدن توسط دریچه‌های بروستر به یکی از این آینه‌ها برخورد نموده جزئی از پرتو عبور و جرئی از آن بازتاب می‌یابد. پرتو بازتابیده دوباره مسیر محیط تقویت کننده و دریچه بروستر را پیموده و به آینه سمت مقابل بر خورد میکند. به این ترتیب عمل عبور و بازتاب بارها تکرار میشود. نهایتا نور خروجی از تقویت کننده در اثر رفت و آمد بین دو آینه به صورت یک موج ایستاده در میآید. لازم به ذکر است که برای خروج انرژی از بازآواگر دو آینه به طور جزئی شفاف است. ویژگی پرتو خروجی از بازآواگر تک فام بودن آن است. در وواقع بازآواگر عمل گزینش فرکانس را انجام می‌دهد.
شکل شماره (2) طرحی کلی از داخل یک لیزر هلیوم-نئون را نشان می‌دهد. محیط لیزری، دریچه‌های بروستر، آینه‌های بازآواگر، سیستم مربوط به محرک، محیط لیز کننده و سایر جزئیات مورد نیاز مانند لایه محافظ و شفاف آلومینیومی جهت جلوگیری از خروج انرژی از دیواره‌ها و بازتاب آن به داخل محیط تقویت کننده در شکل نشان داده شده است.
لیزر و کاربردهای آن
فکر ساختن وسیله‌ای که نور همدوس تولید کند ، مدتها دانشمندان قرن حاضر را به خود مشغول داشته بود . در سال 1985 فیزیکدان مشهور آمریکایی چالز تاونز راه این کار را پیدا کرد . دو سال بعد دانشمند دیگر آمریکایی ، تئودور مایمن به نظریه تاونز جامه عمل پوشاند و اولین لیزر را با بلوری از یاقوت مصنوعی ساخت این دو بعداً به دریافت جایزه نوبل نایل آمدند . یک لیزر یاقوتی ساده از سه بخش تشکیل میشود : استوانه‌ای از یاقوت مصنوعی ، یک چشمه نور ـ مثلاً یک لامپ گزنون که مانند لامپ نئون کار میکند . ( گزنون و زنون هر دو از گازهای بی‌اثرند یعنی اتمهایشان با اتمهای دیگر مولکول نمی‌سازد . ) ـ و یک بازتابنده که نور را از لامپ گزنون به یاقوت هدایت میکند
استوانه یاقوتی ، بخش اصلی دستگاه است . قطر آن در حدود 7 میلیمتر و طولش 3.5 تا 5 cm است . دو قاعده استوانه صیقل خورده و نقره اندود شده است تا آینه کاملی باشد . قاعده دیگر نیز نقره اندود است ولی نه کاملاً به طوری که می‌تواند قسمتی از نور را از خود عبور دهد .
یاقوت بلور اکسید آلومینیوم است که در آن تعداد نسبتاً کمی اتم کروم معلق است . اتمهای کروم از طریق گسیل القایی ، کوانتوم نور تولید می‌کنند ، اتمهای اکسیژن و آلومینیم که بقیه بلور را تشکیل می‌دهند فقط اتمهای کروم را در جایشان نگه می‌دارند. اتمهای کروم نسبتاً بزرگ است و تعداد زیادی الکترون در مدارهایشان دارد . در این جا فقط الکترونی مورد توجه ماست که بیش از دیگران برانگیخته میشود .
لازم به ذکر است واژه لیزر از حروف اول (( تقویت نور بوسیله گسیل برانگیخته تابش )) در زبان انگلیسی گرفته شده که آن را میتوان توسعه “maser” تقویت میکروویو بوسیله گسیل برانگیخته تابش در محدوده فوتونی طیف امواج الکترومغناطیسی دانست
کاربرد لیزر در فیزیک و شیمی
اختراع لیزر و تکامل آن وابسته به معلومات پایه ای است که در درجه اول از رشته فیزیک و بعد از شیمی گرفته شده اند. بنابراین طبیعی است که استفاده از لیزر در فیزیک و شیمی از اولین کاربردهای لیزر باشند
رشته دیگری که در آن لیزر نه تنها امکانات موجود را افزایش داده بلکه مفاهیم کاملا جدیدی را عرضه کرده است طیف نمایی است. اکنون با بعضی از لیزرها می توان پهنای خط نوسانی را تا چند ده کیلوهرتز باریک کرد ( هم در ناحیه مرئی و هم در ناحیه فروسرخ ) و با این کار اندازه گیری های مربوط به طیف نمایی با توان تفکیک چند مرتبه بزرگی ( 3 تا 6) بالاتر از روش های معمولی طیف نمایی امکان پذیر می شوند. لیزر همچنین باعث ابداع رشته جدید طیف نمایی غیر خطی شد که در آن تفکیک طیف نمایی خیلی بالاتر از حدی است که معمولا با اثرهای پهن شدگی دوپلر اعمال می شود. این عمل منجر به بررسیهای دقیقتری از خصوصیات ماده شده است.
در زمینه شیمی از لیزر هم برای تشخیص و هم برای ایجاد تغییرات شیمیایی برگشت ناپذیر استفاده شده است. ( فوتو شیمی لیزری) به ویژه در فون تشخیص باید از روش های (پراکندگی تشدیدی رامان ) و ( پراکندگی پاد استوکس همدوس رامان ) (CARS) نام ببریم. به وسیله این روشها می توان اطلاعات قابل ملاحظه ای درباره خصوصیات مولکولهای چند اتمی به دست آورد ( یعنی فرکانس ارتعاشی فعال رامن - ثابتهای چرخشی و ناهماهنگ بودن فرکانس). روش CARS همچنین برای اندازه گیری غلظت و دمای یک نمونه مولکولی در یک ناحیه محدود از فضا به کار می رود. از این توانایی برای بررسی جزئیات فرایند احتراق شعله و پلاسما ( تخلیه الکتریکی) بهره برداری شده است.
شاید جالبتری کاربرد شیمیایی ( دست کم بالقوه ) لیزر در زیمنه فوتو شیمی باشد. اما باید در نظر داشته باشیم به خاطر بهای زیاد فوتونهای لیزری بهره برداری تجاری از فوتوشیمی لیزری تنها هنگامی موجه است که ارزش محصول نهایی خیلی زیاد باشد. یکی از این موارد جداسازی ایزوتوپها است.
کاربرد در زیست شناسی
از لیزر به طور روزافزونی در زیست شناسی و پزشکی استفاده می شود. اینجا هم لیزر می تواند ابزار تشخیص و یا وسیله برگشت ناپذیر مولکولهای زنده یک سلول و یا یک بافت باشد. ( زیست شناسی نوری و جراحی لیزری)
در زیست شناسی مهمترین کاربرد لیزر به عنوان یک وسیله تشخیصی است. ما در اینجا تکنیک های لیزری زیر را ذکر می کنیم :
الف) فلوئورسان القایی به وسیله تپهای فوق العاده کوتاه لیزر در DNA در ترکیب رنگی پیچیده DNA و در مواد رنگی موثر در فتوسنتز
ب) پراکندگی تشدیدی رامان به عنوان روشی برای مطالعه ملکولهای زنده مانند هموگلوبین و یا رودوپسین ( عامل اصلی در سازوکار بینایی)
ج) طیف نمایی همبستگی فوتونی برای بدست آوردن اطلاعاتی در مورد ساختار و درجه انبوهش انواع ملکولهای زنده
د) روشهای تجزیه فوتونی درخشی پیکوثانیه ای برای کاوش رفتار دینامیکی مولکولهای زنده در حالت برانگیخته
به ویژه باید از روشی موسوم به میکروفلوئورمتر جریان یاد کرد. در اینجا سلولهای پستانداران در حالت معلق مجبور می شوند که از یک اتاقک مخصوص جریان عبور کنند که در آنجا ردیف می شوند و سپس یکی یکی از باریکه کانونی شده لیزر یونی آرگون عبور می کنند. با قرار دادن یک آشکارساز نوری در جای مناسب می توان این کمیت ها را اندازه گیری کرد :
الف) نورماده ای رنگی که به یک جزء خاص تشکیل دهنده سلول یعنی DNA متصل ( که اطلاعاتی راجع بع مقدار آن جزء تشکیل دهنده سلول را به دست می دهد) امتیاز میکروفلوئورمتری جریان در این است که اندازه گیری ها را برای تعداد زیادی از سلولها در مدت زمان محدود میسر می سازد. به این وسیله می توانیم دقت خوبی برای اندازه گیری آماری داشته باشیم.
در زیست شناسی از لیزر برای ایجاد تغییر برگشت ناپذیر در ملکولهای زنده و یا اجزای تشکیل دهنده سلول هم استفاده می شود. به ویژه تکنیک های معروف به ریز - باریکه را ذکر می کنیم. در اینجا نور لیزر ( مثلا یک لیزر Ar+ تپی ) به وسیله یک عدسی شیئی میکروسکوپ مناسب در ناحیه ای از سلول با قطری در حدود طول موج لیزر (05 µm) کانونی می شود منظور اصلی از این تکنیک مطالعه رفتار سلول پس از آسیبی است که با لیزر در ناحیه خاصی از آن ایجاد شده است.
در زمینه پزشکی بیشترین کاربرد لیزرها در جراحی است ( جراحی لیزری) اما در بعضی موارد لیزر برای تشخیص نیز به کار می رود. ( استفاده بالینی از میکروفلوئورمتر جریان - سرعت سنجی دوپلری برای اندازه گیری سرعت خون - فلوئورسان لیزری - آندوسکوپی نای برای آشکارسازی تومورهای ریوی در مراحل اولیه
در جراحی از باریکه کانونی شده لیزر ( اغلب لیزر CO2 ) به جای چاقوی جراحی معمولی ( یا برقی ) استفاده می شود. باریکه فروسرخ لیزر CO2 به شدت به وسیله ملکولهای آب موجود در بافت جذب می شود و موجب تبخیر سریع این ملکولها و در نتیجه برش بافت می شود. برتریهای اصلی چاقوی لیزری را می توان به صورت زیر خلاصه کرد :
الف) دقت بسیار زیاد به ویژه هنگامی که باریکه با یک میکروسکوپ مناسب هدایت شود ( جراحی لیزر)
ب) امکان عمل در نواحی غیر قابل دسترس.. بنابراین عملا هر ناحیه از بدن را که با یک دستگاه نوری مناسب ( مثلا عدسی ها و آینه ها) قابل مشاهده باشد می توان به وسیله لیزر جراحی کرد.
ج) کاهش فوق العاده خونروی در اثر برش رگهای خونی به وسیله باریکه لیزر ( قطر رگی حدود 0/5 mm )
د) آسیب رسانی خیلی کم به بافتهای مجاور ( حدود چند میکرومتر) اما در مقابل این برتریها باید اشکالات زیر را هم در نظر داشت :
الف) هزینه زیاد و پیچیدگی دستگاه جراحی لیزری
ب) سرعت کمتر چاقوی لیزری
ج) مشکلات قابلیت اعتماد و ایمنی مربوط به چاقوی لیزری
با این اشاره اجمالی به جراحی لیزری اکنون می خواهیم به شرح مفصلتری از تعدادی از این کاربردها بپردازیم . در چشم بیماران مبتلا به مرض قند استفاده شده است در این مورد باریکه لیزر به وسیله عدسی چشم بر روی شبکیه کانونی می شود. پرتو سبز لیزر به شدت به وسیله گلبول های سرخ جذب می شود و اثر حرارتی حاصل باعث اتصال دوباره شبکیه یا انعقاد رگهای آن می شود. اکنون لیزر استفاده روزافزونی در گوش و حلق و بینی پیدا کرده است. استفاده از لیزر در این شاخه از جراحی جذابیت خاصی دارد. زیرا با اعضایی مانند نای - حلق و گوش میانی سروکار دارد که به علت عدم دسترسی به آن ها جراحی معمولی مشکل است. اغلب در این مورد لیزر همراه با یک میکروسکوپ استفاده می شود. همچنین لیزر برای جراحی داخل دهان نیز مفید است ( برای برداشتن غده های مخاطی ). امتیازات اصلی در اینجا جلوگیری از خونریزی و فقدان لختگی خون و درد پس از عمل جراحی و بهبود سریع بیمار است. لیزر همچنین اهمیت خود را در بهبود خونریزیهای سنگین در جهاز هاضمه ثابت کرده است. در این حالت باریکه لیزر ( معمولا لیزر نئودمیوم یا آرگون یونی ) به وسیله یک تار نوری مخصوص که در داخل یک آندوسکوپی داخلی قرار گرفته است پرتو لیزر را به ناحیه مورد معالجه هدایت می کند. لیزر همچنین در بیماری زنان مفید است درحالی که اغلب به همراه یک میکروسکوپ استفاده می شود. کاهش قابل ملاحظه درد و لخته شدن خون ارزش مجدد چاقوی لیزری را بیان می کند. در پوست درمانی اغلب از لیزر برای برداشتن خالها و معالجه امراض رگها استفاده می شود. بالاخزه استفاده از لیزرها در جراحی عمومی و جراحی غده امیدوار کننده است
دانلود نحوه ارسال اطلاعات در مدل OSI
| دسته بندی | کامپیوتر و IT |
| بازدید ها | 23 |
| فرمت فایل | doc |
| حجم فایل | 2575 کیلو بایت |
| تعداد صفحات فایل | 150 |
نحوه ارسال اطلاعات در مدل OSI
سیگنال ها و پروتکل ها
کامپیوتر های موجود در یک شبکه به طرق مختلفی می توانند با همدیگر ارتباط برقرار کنند اما بخش بزرگی از این فرآیند ربطی به ماهیت داده هایی که از طریق رسانه شبکه عبور می کند ندارد . قبل از اینکه داده هایی که کامپیوتر فرستنده تولید کرده است به کابل یا نوع دیگری از رسانه برسد به سیگنال هایی که متناسب با آن رسانه می باشد تجزیه می شود.این سیگنال ها ممکن است مثلا برای سیم های مسی ولتاژهای الکتریکی برای فیبر نوری پالس های نور و در شبکه های بی سیم امواج رادیویی و مادون قرمز باشند.این سیگنال ها کدی را تشکیل می دهند که رابط شبکه هر کامپیوتر گیرنده ای ٬آنرا به داده های باینری قابل درک با نرم افزار در حال اجرای روی آن کامپیوتر تبدیل می کند .
بعضی از شبکه ها متشکل از کامپیوتر های مشابهی هستند که دارای سیستم عامل و برنامه های یکسانی می باشند در صورتی که شبکه هایی هم وجود دارند که دارای سکوهای (platform) متفاوتی هستند و نرم افزارهایی را اجرا می کنند که کاملا با یکدیگر تفاوت دارند . ممکن است اینطور به نظر آید که برقراری ارتباط بین کامپیوترهای یکسان ساده تر از بین کامپیوتر های متفاوت است و البته در بعضی از موارد این نتیجه گیری صحیح می باشد. صرفنظر از نرم افزارهایی که در یک شبکه روی کامپیوترها اجرا می شود و صرفنظر از نوع آن کامپیوترها ، باید زبان مشترکی بین آنها وجود داشته باشد تا برقراری ارتباط میسر شود . این زبان مشترک پروتکل نامیده می شود و حتی در ساده ترین نوع تبادل اطلاعات ، کامپیوترها از تعداد زیادی از آنها استفاده می کنند.در واقع همانطور که برای اینکه دو نفر بتوانند با یکدیگر صحبت کنند باید از زبان مشترکی استفاده کنند کامپیوترها هم برای تبادل اطلاعات نیاز به یک یا چند پروتکل مشترک دارند .
یک پروتکل شبکه می تواند نسبتا ساده یا کاملا پیچیده باشد .در بعضی موارد پروتکل فقط یک کد است (مثلا الگویی از ولتاژهای الکتریکی ) که مقدار دودویی یک بیت را نشان می دهد و همانطور که می دانید این مقدار می تواند 0 یا 1 باشد. پروتکل های پیچیده تر شبکه می توانند سرویس هایی را ارائه دهند که بعضی از آنها در اینجا نام برده شده است:
اعلام دریافت بسته (packet acknowledgment) :که ارسال یک پیغام از طرف گیرنده به فرستنده مبنی بر دریافت یک یا چند بسته می باشد. یک بسته جزء بنیادی اطلاعات فرستاده شده روی یک شبکه محلی (LAN) می باشد.
بخش بندی (segmentation) : که در واقع به تقسیم کردن یک جریان داده طولانی به بخش های کوچکتر می باشد به صورتی که بتوان آنرا در داخل بسته ها ، روی یک شبکه انتقال داد .
کنترل جریان (flow control) : شامل پیغام هایی می باشد که از طرف گیرنده به فرستنده مبنی بر بالا یا پایین بردن سرعت انتقال داده فرستاده می شود .
تشخیص خطا (error detection) : شامل کدهای بخصوصی می باشد که در یک بسته وجود دارد و سیستم گیرنده از آنها برای اطمینان از اینکه داده های آن بسته سالم به مقصد رسیده است یا نه استفاده می کند .
تصحیح خطا (error correction) : پیغام هایی که توسط سیستم گیرنده تولید می شود و به اطلاع فرستنده می رسانند که بسته های معینی آسیب دیدند و باید دوباره فرستاده شوند .
فشرده سازی (data compression) : مکانیزمی است که در آن با حذف اطلاعات اضافه، مقدار داده ای را که باید از طریق شبکه فرستاده شود در حد امکان کم می کنند .
کدگذاری داده (data encryption) : مکانیزمی است برای محافظت از داده هایی که قرار است از طریق شبکه منتقل شود و در آن توسط کلیدی که سیستم گیرنده از آن مطلع است داده ها کد گذاری می شوند.
اغلب پروتکل ها بر مبنای استاندارد های عمومی می باشند که توسط یک کمیته مستقل تولید شده اند نه یک تولید کننده بخصوص. بدین صورت این تضمین وجود دارد که سیستم های مختلف می توانند از آنها به راحتی استفاده کنند .
معهذا هنوز تعدادی پروتکل وجود دارد که اختصاصی هستند و هرگز در بین عموم معرفی نشده اند مسئله مهمی که همیشه باید در نظر داشت این است که همه ی کامپیوتر های موجود در یک شبکه در طول فرآیند برقراری ارتباط و تبادل اطلاعات از پروتکل های گوناگون استفاده می کنند .کارهایی که پروتکل های مختلف در یک شبکه انجام می دهند در بخش هایی به نام لایه تقسیم می شوند که مدل OSI را تشکیل می دهند .
رابطه ی بین پروتکل ها
اغلب به مجموع پروتکل هایی که در لایه های مختلف مدل OSI وجود دارد پشته پروتکل اطلاق می شود .این مجموعه پروتکل ها به کمک همدیگر سرویس هایی را که یک برنامه بخصوص ممکن است نیاز داشته باشد ، ارائه می کنند و هیچ یک از آنها قابلیت انجام کار دیگری را ندارند به عنوان مثال اگر پروتکلی در یک لایه سرویس خاصی را ارائه می کند ، پروتکل های موجود در لایه های دیگر دقیقا آن سرویس خاص را ارائه تامین نمی کنند . نسبت به جهت جریان داده ها ، پروتکل های لایه های کنار همدیگر سرویس هایی را برای همدیگر تامین می کنند در یک شبکه ، اطلاعات از یک برنامه که در لایه بالایی پشته پروتکل قرار دارد سرچشمه می گیرد و متعاقبا لایه ها را به سمت پایین طی می کند .
پایین ترین بخش پشته پروتکل را رسانه شبکه تشکیل می دهد که وظیفه انتقال داده ها به کامپیوتر های دیگر موجود در شبکه را دارد .
وقتی داده ها از طریق شبکه به مقصد می رسند ، کامپیوتر گیرنده دقیقا عکس عملیاتی را که کامپیوتر فرستنده انجام داده است باید انجام دهد .
اطلاعات از لایه پایینی پشته به سمت برنامه گیرنده که در لایه بالایی قرار دارد عبور می کند و در هر لایه عملیاتی مشابه با آنچه در فرستنده در همان لایه انجام شده است ،اعمال می شود به عنوان مثال اگر پروتکلی در لایه سوم فرستنده مسئول کد گذاری اطلاعات می باشد ، همان پروتکل در لایه سوم گیرنده مسئول کد گشایی اطلاعات می باشد .به این صورت پروتکل های موجود در لایه های مختلف سیستم فرستنده با پروتکل های معادل خود که در همان لایه اولی در بخش گیرنده وجود دارند ارتباط بر قرار می کنند .شکل 2 این مطلب را نمایش می دهد.
تاریخچه پیدایش شبکه
در سال 1957 نخستین ماهواره، یعنی اسپوتنیک توسط اتحاد جماهیر شوروی سابق به فضا پرتاب شد. در همین دوران رقابت سختی از نظر تسلیحاتی بین دو ابرقدرت آن زمان جریان داشت و دنیا در دوران رقابت سختی از نظر تسلیحاتی بین دو ابر قدرت آن زمان جریان داشت و دنیا در دوران جنگ سرد به سر می برد. وزارت دفاع امریکا در واکنش به این اقدام رقیب نظامی خود، آژانس پروژه های تحقیقاتی پیشرفته یا آرپا (ARPA) را تاسیس کرد. یکی از پروژه های مهم این آژانس تامین ارتباطات در زمان جنگ جهانی احتمالی تعریف شده بود. در همین سال ها در مراکز تحقیقاتی غیر نظامی که بر امتداد دانشگاه ها بودند، تلاش برای اتصال کامپیوترها به یکدیگر در جریان بود. در آن زمان کامپیوتر های Mainframe از طریق ترمینال ها به کاربران سرویس می دادند. در اثر اهمیت یافتن این موضوع آژانس آرپا (ARPA) منابع مالی پروژه اتصال دو کامپیوتر از راه دور به یکدیگر را در دانشگاه MIT بر عهده گرفت. در اواخر سال 1960 اولین شبکه کامپیوتری بین چهار کامپیوتر که دو تای آنها در MIT، یکی در دانشگاه کالیفرنیا و دیگری در مرکز تحقیقاتی استنفورد قرار داشتند، راه اندازی شد. این شبکه آرپانت نامگذاری شد. در سال 1965 نخستین ارتباط راه دور بین دانشگاه MIT و یک مرکز دیگر نیز برقرار گردید.
در سال 1970 شرکت معتبر زیراکس یک مرکز تحقیقاتی در پالوآلتو تاسیس کرد. این مرکز در طول سال ها مهمترین فناوری های مرتبط با کامپیوتر را معرفی کرده است و از این نظریه به یک مرکز تحقیقاتی افسانه ای بدل گشته است. این مرکز تحقیقاتی که پارک (PARC) نیز نامیده می شود، به تحقیقات در زمینه شبکه های کامپیوتری پیوست. تا این سال ها شبکه آرپانت به امور نظامی اختصاص داشت، اما در سال 1927 به عموم معرفی شد. در این سال شبکه آرپانت مراکز کامپیوتری بسیاری از دانشگاه ها و مراکز تحقیقاتی را به هم متصل کرده بود. در سال 1927 نخستین نامه الکترونیکی از طریق شبکه منتقل گردید.
در این سال ها حرکتی غیر انتفاعی به نام MERIT که چندین دانشگاه بنیان گذار آن بوده اند، مشغول توسعه روش های اتصال کاربران ترمینال ها به کامپیوتر مرکزی یا میزبان بود. مهندسان پروژه MERIT در تلاش برای ایجاد ارتباط بین کامپیوتر ها، مجبور شدند تجهیزات لازم را خود طراحی کنند. آنان با طراحی تجهیزات واسطه برای مینی کامپیوتر DECPDP-11 نخستین بستر اصلی یا Backbone شبکه کامپیوتری را ساختند. تا سال ها نمونه های اصلاح شده این کامپیوتر با نام PCP یا Primary Communications Processor نقش میزبان را در شبکه ها ایفا می کرد. نخستین شبکه از این نوع که چندین ایالت را به هم متصل می کرد Michnet نام داشت.
روش اتصال کاربران به کامپیوتر میزبان در آن زمان به این صورت بود که یک نرم افزار خاص بر روی کامپیوتر مرکزی اجرا می شد. و ارتباط کاربران را برقرار می کرد. اما در سال 1976 نرم افزار جدیدی به نام Hermes عرضه شد که برای نخستین بار به کاربران اجازه می داد تا از طریق یک ترمینال به صورت تعاملی مستقیما به سیستم MERIT متصل شوند.این، نخستین باری بود که کاربران می توانستند در هنگام برقراری ارتباط از خود بپرسند: کدام میزبان؟
از وقایع مهم تاریخچه شبکه های کامپیوتری، ابداع روش سوئیچینگ بسته ای یا Packet Switching است. قبل از معرفی شدن این روش از سوئیچینگ مداری یا Circuit Switching برای تعیین مسیر ارتباطی استفاده می شد. اما در سال 1974 با پیدایش پروتکل ارتباطی TCP/IP از مفهوم Packet Switching استفاده گسترده تری شد. این پروتکل در سال 1982 جایگزین پروتکل NCP شد و به پروتکل استاندارد برای آرپانت تبدیل گشت. در همین زمان یک شاخه فرعی بنام MILnet در آرپانت همچنان از پروتکل قبلی پشتیبانی می کرد و به ارائه خدمات نظامی می پرداخت. با این تغییر و تحول، شبکه های زیادی به بخش تحقیقاتی این شبکه متصل شدند و آرپانت به اینترنت تبدیل گشت. در این سال ها حجم ارتباطات شبکه ای افزایش یافت و مفهوم ترافیک شبکه مطرح شد.
مفهوم شبکه
هسته اصلی سیستم های توزیع اطلاعات را شبکه های کامپیوتری تشکیل می دهند. مفهوم شبکه های کامپیوتری بر پایه اتصال کامپیوتر ها و دیگر تجهیزات سخت افزاری به یکدیگر برای ایجاد امکان ارتباط و تبادل اطلاعات استوار شده است. گروهی از کامپیوتر ها و دیگر تجهیزات متصل به هم را یک شبکه می نامند.
ساده ترین نوع شبکه با متصل کردن چند کامپیوتر به وسیله کابل های خاصی به وجود می آید . ممکن است یک چاپگر به یکی از کامپیوترها متصل باشد و با استفاده از این سیستم شبکه ٬ این چاپگر به اشتراک بقیه کامپیوترها نیز گذاشته شود . همچنین ممکن است چاپگر مستقیما به شبکه متصل شده باشد . سایر تجهیزات جانبی کامپیوتر نیز می توانند برای استفاده همه کاربران در یک شبکه به اشتراک گذاشته شوند . هر دستگاه با یک کابل به شبکه اتصال می یابد و دارای یک آدرس یگانه و منحمصر به فرد است ٬ که در شبکه با آن آدرس شناخته می شود . به همین دلیل اطلاعات دقیقا به همان کامپیوتری که مد نظر است فرستاده می شود و خطایی رخ نمی دهد . دسترسی به منابع به اشتراک گذاشته دارای ارزش بسیار زیادی است . یک منبع می تواند یک فایل ٬ متن ٬ چاپگر ٬ دیسک سخت ٬ مودم یا دسترسی به اینترنت باشد و حتی توانایی پردازش کامپیوترها نیز می تواند به اشتراک گذاشته شود . به اشتراک گذاشتن منابع بیان شده نوعی قابلیت سیستم عامل تحت شبکه است که به کاربر امکان دسترسی به اطلاعات موجود در سایر کامپیوترهای شبکه را می دهد . نکته مهم در این سیستم این است که سیستم عامل باید دارای امنیت باشد و باید بتواند در دسترسی به اطلاعات (به خصوص داده ها ) محدودیت ایجاد کند.
فهرست
فصل اول ....................................................................................... 1
سیگنال ها و پروتکل ها ................................................................
فصل دوم ...................................................................................... 39
مدل OSI
فصل سوم..................................................................................... 54
پروتکل TCP/IP
فصل چهارم..................................................................................... 81
لایه اینترنت
فصل پنجم..................................................................................... 121
ارسال اطلاعات با استفاده از TCP/IP
فصل ششم..................................................................................... 129
مسیریابی