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美国州名的来源或地名研究(Toponymy)属于历史语言学范畴。历史语言学家对地名的来源作了相当的研究。美国内务部曾汇集了一批能干的语言学家，成立了专门机构，其任务是对美国的地名来源进行研究，给以准确的解释。
在美国的地名中，一半以上始源于印第安语。其余的始源于欧洲，如纪念皇帝皇后，或某一特殊地区，还有是为纪念历史重要人物及记载历史活动的。
由于语言和文化是休戚相关的，人们通过研究地名的始源，可以了解关于这个国家的背景。历史活动，甚至价值观。
笔者从不同的资料汇集了美国洲名的来源，供学习研究英语、美国历史与文化的人们参考。
ALABAMA(阿拉巴马)：来源于巧克陶印第安语，意思是 "thicket-clearers" 或者 "vegetation-gatherers"，"拓荒者"或者"打草人"。
AlASKA(阿拉斯加):来源于阿留申语，意思是"great land"或"that which the seas breaks against"，"伟大的土地"或"分割海的地方"。
ARIZONA(亚利桑那)：来源于印第安语 "Arimnac"，意思是"hule spring"，"小泉水"。
ARKANSAS(阿肯色)：来源于印第安语，意思是"a breeze near the ground"，"靠近地面的微风"。 CALIFORNIA(加利福尼亚)：来源于法语 "Califerne"，是一部11世纪法国史诗中所想象的地方。
COLORADO(科罗拉多)：来源于西班牙语，意思是"ruddy"或"red"，"红色的"。
CONNETICUT(康涅狄格)：来源于印第安语，意思是"beside the long tidal river", "在长长的潮河旁"。
DELAWARE(德拉华)：纪念托马斯·魏斯特爵士"Sir Thomas West, Lord De La Warr"，德拉华河和德拉华湾也以此命名。
FRORIDA(佛罗里达)：来源于西班牙语，意思是"feast flowers(Easter)"，"花的节日"，即复活节。
GEORGIA(乔治亚)：纪念英国的乔治二世皇帝。In honor of George II of England. HAWAII(夏威夷)：来源不确定。这个群岛可能是以其发现者夏威夷·罗亚(Hawaii Loa) 命名，也可能以传统的波利尼西亚人的家乡Hawaii or Hawaiki命名。
IDAHO(爱达荷)：来源于印第安语，意思是："gem of the mountains", "山中的宝石";另一种说法的意思是"Good morning""早上好"。
ILLINOIS(伊利诺)：来源于印第安语加上法语后缀，意思是"tribe of superior men"，"贵人的土地"。
INDIANA(印第安纳)：来源于印第安语，意思是:"land of Indians"，"印第安人的土地"。
IOWA(依阿华)：来源于印第安语，意思是"the beatiful land"，"这块美丽的地方"，另一种说法是"the sleepy ones"，"爱睡觉的人们"。 KANSAS(堪萨斯)：来源于苏族印第安语，意思是"people of the south wind", "南风的人们"。
KENTUCKY(肯塔基)：来源于易洛魁印第安语"Ken-tah-ten"，意思是"land of tomorrow"or"the dark or bolldy ground"，"希望的土地"，或"黑色的沃上"。
LOUISIANA(路易斯安那)：纪念法国路易十四世皇帝，"In honor of Louis XIV fo France".
MAINE(缅因)：纪念英国查理一世皇后海丽塔·玛丽亚，"Henrietta Maria, Queen fo Charles I of England"据说她拥有过法国的缅因省，"Theprovince of Mayne in France" MARYLAND(马里兰)：纪念英国查理一世皇后海丽塔·玛丽"In honor of Henrietta Maria, Queen of Charles I of England". MASSACHUSETTS(麻萨诸塞)：来源于印第安语，意思是"great mountain place"，"伟大的山地"。
MICHIGAN(密执安)：来源于印第安语，意思是"great lake"or"big water"，"大湖"。
MINNESOTA(明尼苏达)：来源于达科他印第安语，意思是"sky-tinted water","天色的水域"。
OHIO(俄亥俄)：来源于印第安语，意思是"great river"，"大河"。
MISSISSIPPI(密西西比)：来源于印第安语，意思是"father of waters"，"水之父"。
MISSOURI(密苏里)：来源于印第安语, 意思是"town of the Large canoes"，"大独木舟之乡"。 MONTANA(蒙大拿)：由J.M.阿西从拉丁词典中选的词，是拉丁化的西班牙语，意思不详。
NEBRASKA(内布拉斯加)：来源于澳托印第安语，意思是"flat water"，"平川之水"。
NEVADA(内华达)：来源于西班牙语，意思是"snow-capped"，"雪山"。
NEW HAMPSHIRE(新罕布什尔)：来源于英国的罕布什尔郡，"Hampshire"。
NEW JERSEY(新泽西)：来源于海峡的泽西岛，"the Channel Isle of Jersey"。
NEW MEXICO(新墨西哥)：来源于墨西哥，"the country of Mexico"。
NEW YORK(纽约)：纪念英国的约克公爵，"In honor of the English Duke of York"。
NORTH CAROLINA(北卡罗来纳)：纪念英国的查理一世，"In honor of Charles I of England". NORTH DAKOTA(北达科他)：来源于达科他印第安语，意思是"allies"or"leagued"，"同盟"或"联盟"。
工程技术协调与社会经济建模的公共政策的影响：
交通基础设施管理中的应用
摘要：
持续的基础设施投资不足和显著增长的商业及非商业的交通需求，已经使美国的当前和未来的交通设施消化不良。显然我们的交通基础设施条件的改善必须建立在更可持续的和积极的方法上，并且满足存在的差距之间的短期和长期需要的承诺。本文演示了长期投资克服基础设施改造的历史障碍的价值，包括需要积极的政治体系来弥补公共责任的缺陷，以及对交通基础设施的故障造成的社会经济影响的缺乏了解。而这些过程可以避免即将到来的灾难。本文提出了一种建模范式，描述了一种系统的制度中，一个长期的交通基础设施建设的建模，多个利益相关者的视角和涉及公共政策的构思。该方法促进了利益相关者和决策者他们共同的利益和个人决定的协调，实现更多的符合条件的系统目标的整体系统的水准。为了说明该建模方案的实用性，把它应用到一个桥梁的维修问题中，我们综合讨论了已有的工程实践和社会经济因素，帮助简化基础设施的长期目标与短期需求。并且我们可以从该系统方法论点到为了基础设施维护采取一种更具前瞻性和协作性的公共政策中获得见解。
2013Elsevier 公司保留所有权利
1.引言
美国的交通基础设施，几十年来一直在恶化。然而，恶化的过程是缓慢的，更广泛的影响并不总是显而易见。今天，这种退化过程的影响比以往任何时候都更加明显和不祥，众多的报告表明，各种各样的后果会导致交通基础设施建设的失败。这些措施包括，增加经济成本的货运拥挤，美国全球竞争力下降，增加了旅行成本和减少旅客的安全等等。美国土木工程师学会(ASCE)表明，美国现有交通基础设施未能维持经济增长，以及各种各样的解决方案将建立在各级政府确保未来基础设施的正常运转这一条件上(ASCE，2011)。在应对这一挑战，奥巴马总统已经要求立法者建立一个国家基础设施银行，并批准20亿美元改善国家的交通基础设施的预算。如果实施基础改善方案失败了，将会导致美国企业和家庭的开支显著加大。
我们需要更好地了解和优先考虑美国的交通基础设施当前维护的需要，这是过去两年半时间里报告得出的结论。1988年初，全国委员会发表了一片名为“脆弱的基础”应用了超过100000不能满足安全和性能标准的桥(国家公共工程改进委员会，1988)。这种观点最近在ASCE报告上重新发布，包括一篇题为“我们能否起死回生”，其中得出美国公共基础设施的某些部分“已经处在崩溃的边缘”(ASCE，2009b)。而在另一份报告中，ASCE(2011)估计，在美国的18%的道路在承载长途汽车时出现容量不足的现象，而Caldwell(2011)进一步强调需要改善美国的基础设施的质量，满足日益增长的需求。一系列的持续报道中，ASCE发表了一张国家清晰的基础设施图，突出“脆弱”的基础设施作为证据，使得公民和政府机构对美国基础设施系统感到越来越绝望(ASCE，1998,203,2005,2009a,b)。而且ASCE的基础设施报告卡最近一期(ASCE，2009a)给美国的基础设施评了D级，而美国的基础设施系统至少需要花费2.2万亿美元和5年时间才能使得目前状况达到标准。建设美国未来报告(建设美国未来教育基金，2011)表明，美国联邦在过去的几十年里，交通基础设施投资占GDP的比例不断减小，现在的投资大致回到了1968连的水平，而那时的美国经济是很落后的。持续性的基础设施投资不足加上商业和非商业的交通需求增长，使得美国的运输基础设施“停留在上个世纪和全球经济混乱装备不良的时候”，这直接导致美国的基础设施在2005年世界经济论坛中的竞争力排名从第1名落后到第15名(建设美国未来教育基金，2011)。ASCE预测，2040年如果跟现在的交通基础设施条件和投资模式一样，则会出现几种情况：(1)美国基础设施的不足，将会造成比丢失400000个工作所带来的国民经济更多的损失(2)配套设施的不足，将会导致美国企业只能产生2320亿美元甚至更少的附加值，这远远比预期的要少(3)配套设施的不足，还会导致美国人的总收入不到2520亿元，这些都比预期的要少。
交通基础设施的恶化将会影响到一批高价值的知识型行业，包括商业和医疗行业餐饮和娱乐行业，其中印象最深的是商业(ASCE，2011)。
为了改善交通基础设施建设的现有条件，确保其可行性满足未来需求的增加，需要更多的维修预算款。我们需要的是一个更可持续和积极的方法，能较好地解决长期和短期需求之间存在的差距，兵客户基础设施条件改善的历史障碍，其中包括政治结构和影响，公共受托责任的缺失，以及对交通基础设施故障造成的社会经济影响的因果关系的认识不足。美国的交通基础设施条件要想得到改善就必须建立在一个主要模式的转变上。决策者做决策将不得不从体系角度去看待日益恶化的基础设施的问题，还得考虑到任何可行的和可持续的解决方案必须建立在工程，科学，社会，经济和规范性因素上。这种模式的转变需要现在立刻动手而不是以后，因为“虽然在经济萧条的时期修复和现代化国家的基础设施可能看起来让人气馁，但无所作为的成本却会成倍的增加”(Caldwell，2011)。
在应对这些需求，我们建议美国的交通基础设施进行建模个管理作为一个系统，由众多的工程，自然，人力和组织组成一个子系统。基于已在系统文献系统定义的特性(Maier，1998)，我们定义了一个系统和系统相互依存的集合，其中每个可以管理和操作独立的目标，就想决策者和相关者，同时他们又承担一个共同的角色。该子系统和其潜在的动态过程的异质性表明，一个单一的模式是不足以模拟一个系统在系统问题中的所有方面。此外，固有的子系统之间的相互依存关系表明，尽管决策是有一个子系统独立制作的，但这些决定依旧对其他相互关联的子系统有印象(经常在预料之外)。因此，我们认为，系统必须通过多个模型建模，并应考虑到这些子系统的相互依存的关系。
为此，本文为运输研究的政策和实践文学背景做出贡献，本文提出了一种系统的建模范式：(1)可以再创建交通基础设施建设的公共政策过程中考虑交叉学科的建模和多方利益相关者的角度(2)可以使不同层级之间相互依存的系统和利益相关者获得更公开的评估，本文介绍了一个例子，说明了在定量方面的长期投资具有避免基础设施缺失的价值。在这个例子中，系统的建模方式综合(和谐)现有工程实践中精确的中长期目标的社会经济因素和短期直接的需求援助。将工程背景放入政治的舞台上，讨论的方法不仅提供了行动的理由，还说明了考虑不同或相互冲突的利益相关者视角的需要。捅死对基础设施维护采取了一种更具前瞻性和协作性的公共政策。另外提出了一个系统的建模方法，解决了部分的基础设施问题，为了长期的基础设施投资和维护，还提出了克服政治过程中的内在障碍的方案。
本文其余部分的结构如下。第2部分的重点是克服基础设施投资不足的挑战。特别是，本届讨论了阻碍美国基础设施长期发展和管理的因素，和随之而来的风险问题。本文最后讲的是基础设施管理的完整范式一所需要的是更全面的，科学与工程为依据的方法，其中的各种权衡更加透明，系统中不同层次、不同利益相关者之间依存关系的直接评估，会让公众更明了。第3节给出了一个系统的方法论的基础设施管理，是不同层次间的多个模型细节得到考虑和协调，也反映了不同利益相关者和系统的观点。该方法使利益相关者和决策者将它们的共同利益和个人决定更好的协调起来，从而实现更多标准水平的系统目标。本文还提出了一个说明性的例子，系统建模的方案体系应用于桥梁的维护问题。第4节给出结论，而第5节详细阐述了进一步实现一个更积极的态度，交通基础设施的管理，包括对承诺的设备的落实到位，以确保讨论的建议，短期的考虑不能影响长远的基础设施需求和投资。
2.克服投资不足的挑战
基础设施管理的过程是动态的问题，因为决定经常做出变化，并且通常没有意识到这些决定的影响直至后期阶段。过往的维修决策往往会影响未来维修选择的程度。理想情况下，基础设施管理者以整个规划期内潜在风险的评估来权衡，他们想到了自己的维修决策会带来的更广泛的影响。此外，他们也想了解，不仅平均预期的风险来自他们的决定所引起，还有一个特点是发生和后果的高低概率的极端风险。然而，在现实中，大多数基础设施的维护决策在积极管理长远期的考虑和不同利益相关者的需求方面，以及评估当前决策对未来选择影响方面，都显得毫无价值。其中有许多原因，这包括：(1)美国政治结构和文化(2)个人主义价值合作的社会文化(3)风险的心理感受(4)公共账户缺乏能力。这些紧密联系在一起的因素框架成为基础设施管理问题的解决方案，美国的政治和策划指定的过程和框架，往往会阻碍基础设施长期的投资。大多数当选官员的选举周期较短(例如，单选市长和市议员需要3或4年，当选美国众议院需要大约2年)鼓励和强调有形的短期结果。长期投资(10年或更多年后)是政治家难以证明和左右的。基础设施投资，而且，产量效益玩玩很难成分可视化或完全理解。在某种程度上类似于强大的建筑法规，以防止结构在地震中下落，负面事件的关注以及选举的官员声望难以服众。同样的，事实上，桥不会失败(并保持通车)，不显著或不具有新闻价值的话，选民是不会感激和恰当奖励他们选出的代表的。因此，这创造了一个一般的态度，基础设施维护“不性感”(ASCE，2009b)。政客们从建设新的基础设施中获得收益，如果基础设施建设失败，他们也不会失去什么，因为损失会被转移给其他人。积极的效益与长期投资定期保养和维护，这些大多未见过公众，使他们难以自圆其说。此外，公众往往不理解积极投资与基础设施的价值，因为他们不理解基础设施的复杂性和基础设施的性能的变化是如何影响到他们的生活(ASCE，2009b)。最近的报告(ASCE，2009b)表明一个提供基础设施管理的挑战是需要探讨决策者如何能教育公众，使他们主动维护基础设施。目前，政治制度经常是“由公众情绪的强度所领导”(Kahneman，2011)，因此，基础设施的破坏通常先于管理。如果一个基础设施发生故障，他就会在人们心中成为政治上的重要问题，所谓的可用性启发式引导基础设施管理的决策过程(Kahneman，2011)。
美国政策和政治场景的其他功能，同样阻止长期投资。美国公司治理结构的另一障碍是其破碎和分散性。而强大的区域规划常见于欧洲(及其他地方，如澳大利亚)，例如，这种治理水平在美国是几乎不存在的。相反，美国的特点是成千上万个地方政府单位长期竞争项目和税基，而没有想法采取和实施一个更大的基础设施的计划和眼光。大多数的基础设施项目-桥梁或公路或地铁系统-时候需要地区性的计划，以及区域机制的融资和经营。
在当时政治文化也起着重要的作用。美国强调小政府特有的政治史，国家的权力和联邦政府资助和领导的质疑。政客和官员今天制定了关于政府支出价值先验问题的标准(而在私营部门的决策和投资则相反)、此外，提高税收是很难在保守的政治倾向中保持开明的，常常被官员们认为这是政治自杀。而欧洲，其强有力的中央政府的作用是公认的，在公共基础设施上的投资被看作是一种至关重要的政府职能，美国的政治文化和倾向则在这方面更让人怀疑。同样，有许多相互竞争的利益和政策领域，争夺有限的公共资金。有证据表明长期的政策问题和主题(减轻自然灾害、气候变化)可能会黯然失色，尤其在地方一级，有一个主要的预算，消防和警察服务，其他更直接的需求，比如学校。
鉴于这些挑战，一个责任重大的转变将代表所有的决策者和所有的用户对改善交通基础设施建设现状的态度。仅仅是用自己的工程解决方案是不够的，要懂得在管理和用户方面的变化。(ASCE，2009a)。为了提供可持续的筹资机构，所有的用户都必须参与风险基础设施的维护费用(Caldwell，2011)。这种想法可能会导致基础设施用户的反感，需要重点注意的是，通过把维护作为最后的努力，可能会让用户感受到商业和非商业的风险((例如，更高的车辆维修费用，增加旅行的时间和成本，机会成本的损失)。此外，拒绝投资基础设施积极维护将增加资金缺口和缺乏基础设施资产的数量，这将使未来改善基础设施的成本成倍增加。
更多的自主维修在财政约束的年代看似困难，却提供了一个对所有利益相关者更好的风险分担机制，并降低了未来成本。为了确保基础设施管理具有更积极的态度，在各级决策的过程就需要改变。只要考虑到了各种利益相关者的观点，包括工程，社会，经济，环境，政治和规范性层面，则在系统中的交通基础设施管理会更加有效，更加成功。这样的方法在下面的部分中有描述。
3.基础设施管理的系统方法论
交通基础设施是一个由许多复杂的异构系统，操作和管理相对独立的子系统，一个子系统中对交通基础设施的决定会对其他互联子系统产生重大的全球影响。交通基础设施的子系统经过很多，玩玩模棱两可，物理，虚拟组织，社会和经济相互依存的关系连接。因此，这个基础设施可以被描述为一个系统。考虑到我们的桥梁基础设施，不仅包括工程结构，同样也有物理环境，商业和非商业的桥梁用户，地方，州，以及联邦以及的决策和政策制定者。我们无法理解桥梁系统之间的危险连接，其中桥系统嵌入区域社会经济系统是一个巨大的挑战，由1967年Silver大桥倒塌，1994年北岭地震，2007年Minneapolis大桥倒塌证明了，它可以造成明显的直接或间接的社会经济后果。评估这些基础设施的当前和未来的需求和风险是不容易的任务。这个过程需要一个方法，使许多型号的审议和协调，在不同的详细程度，反映了不同利益相关者和系统的观点。这种方法已经被Haimes(2009,2008,2012)和Haimes(2013年-撰写)中提出。
Haimes(2012)介绍了幻影系统模型(PSM)的方法。为系统的建模提供了更层次的原则和准则。PSM的方法使建立在系统的建模师一个迭代学习的过程，需要你在多模型运用的前提下，在元级可以通过共享状态变量来协调。图1说明了构建一个系统的原模型系统的一般原则。子模型，代表着不同的观点(或子系统)的系统，是由现有的模型和知识数据库组成的。每个子模型代表问题的不同方面，但每个子模型又是通过一组共享状态变量连接到至少一个其它子模型(共享状态变量的最小数目是一个)。这个必要条件如果缺失就意味着子系统是独立的，而且可以模拟完全分开。一个原模型是由子模型通过共享状态变量组成。共享状态变量时互相关联的子系统的状态变量，并通过它，我们知道初始状态和输入，就可以确定一个系统未来的输出。共享这样的方式，让他们考虑他们的决定和政策对整个系统的影响)。在过去的建模努力与大型系统(即作品中的分散控制和优化Haimes，1977;LASDON和schoeffle，1966)，共享变量(通常标识为耦合决策方面)提出了一个模型约束优化子系统性能的过程，但Haimes等(2013年撰写中)显示，共享变量对系统将墨盒系统的管理流程是有益的因为他们使子模型代表的不同子系统之间的信息共享。
图1.构建一个系统的元模型系统的过程
通过共享状态变量表示，PSM的框架使所有利益相关者和决策者理解和想象他们的共同利益。因此，PSM框架可能对广大市民非常有益，但目前尚不知道积极主动的维护能带来的好处，因此并不总是支持它传达积极的基础设施管理和沟通风险的好处。通过使所有的决策只和利益相关者更好地理解和协调个人的决策，实现更多可接受水平的共享状态变量，且系统的总体目标更可能是通过仔细考虑到动态权衡的关系而达到的。
3.1幻影系统模型的方法对美国桥梁基础设施的应用
我们提出美国桥梁基础设施相关的一个说明性的例子，来欣赏PSM方法的关联应用于交通基础设施管理。我们描述了桥梁基础设施作为一种由物理和工程结构系统，以及商业和非商业用户和决策、政策制定者。对于这个系统，我们要了解不及时或不适当的工程和社会经济影响。不合时宜和不足的桥梁维修随着时间的增加劣化率越大，从而降低上部结构状况的评价和桥梁承载的能力(参见图2)。使车辆在规定时间内通行可以减少桥梁承载力，这可以保持我们桥梁长期通行的能力。桥梁通信你的减少会使路途时间和商业及非商业的用户成本增加，从而对整个地区的支出造成社会和经济风险的影响。
过往的维修决策往往会影响到今后的维修选择可行性的程度。理想的情况下桥梁管理者想评估在整个规划期的潜在风险和权衡并了解引起他们维修决策更广泛的影响。此外没他们也想了解，不仅平均预期的风险，而且极端风险都是可能来自他们的决定。这是一个动态问题，需要随时间变化的权衡的评价，这个问题也需要一个方式方法，从不同角度影响进行综合评估。因此，我们应用了PSM的方法解决这个问题。为此，我们通过共享状态变量协调工程，社会和经济模型的观点。我们认识到，还有其他有价值的建模的观点，但我们认为我们的选择足以说明PSM方法的基础设施管理的有效性。我们认识到，每三个建模的观点代表了整个系统的一个部分，并认为这三个建模的角度通过共享状态变量能更好地理解系统元级的结果，最终制定公共政策的基础是科学技术和社会经济协调的问题。
图2.鉴于维修不足或不及时，桥的需求增加而其承载力随着时间推移而降低。这会导致社会和经济风险
本文的讨论范围内涉及了桥梁维修问题的方法过程的详细描述，但我们提出的说明行示例的三个子模型代表的工程，由系统的桥系统的社会和经济层面组成。在这个例子中，工程子模型是通过三种基本状态变量，即，上层建筑条件评级(xeng，1)，桥额定负荷(xeng，2)，和桥交通容量(xeng，3)来标识。社会子模型是通过两个基本状态变量，即年平均日非商业交通过桥(XSOC，1)和桥梁同行能力(XSOC，2)。经济子模型是通过三个重要状态变量，即年平均每日商业交通桥(xecon，1)，年平均日商业负载在桥运输(xecon，2)，和桥梁通行能力(xecon，3)。这三个子模型将在第3.1.1表示中更精确，为便于这个例子的分析，这些基本变量表示为线性时不变的状态空间方程，其中X代表状态变量，U代表输入/决定。在这个例子中，参数是从现有的数据库填充。此外，xengxsocxecon-英镑，这表明一个共享状态变量的存在。
3.1.1桥梁系统的三个子模型
工程子模型：
其中，K为桥梁检测周期(K=2年)，xeng，1(K)是上层建筑条件登记(这个变量的范围从0到9,9代表一个新的桥梁)，xeng，2(K)是桥梁荷载登记，xeng，3(K)为桥梁的通行能力(即年平均日车辆可以过桥的最大数目)，ueng，1(K)是桥梁维修投资[$]，xeng，i(K)是正态分布的白噪声的零均值，i=1,2,3. 参数aeng=0.985表示超过2年的时间在桥梁状态评估的基础上桥的年龄估计的变化，降水量，除冰的频率，以及冻融循环次数。此参数的值是Chase等人对桥梁感兴趣的结果(1999)。参数beng=10A7指的是根据2年前规划期间的维修投资桥梁状态等级的变化。目前还没有统一的数据收集工作，参数只能估计，这样的计算可能再桥梁维修数据收集工作提出时得到改变。我们承认，这个参数将取决于许多因素，包括桥的类型和大小，但对这个说明性的例子，我们假设一个上千万美元维护投资将增加桥梁的上部结构状况等级1点。参数ceng=1.37涉及桥梁状态等级的桥梁承载能力，其值是由Chase和Gaspar所取(2000)。参数deng=5.037A103转换成桥梁承载能力内的车辆在一天内过桥的数量。在这个说明性的例子中，按照以下公式来计算一个有趣的桥梁参数：
社会子模型：
其中呢K是桥梁检测周期(K=2年)，XSOC，1(K)是年平均日非商业交通过桥，XSOC，2(K)是桥梁通行能力(即，年平均每天的车辆，可以跨桥的最大值)，没过奥委会，1(K)是年平均日商业交通桥(在经济模型中，这是一个状态变量xecon，1(K+1))。
有趣的桥位于弗吉尼亚州的汉普顿路地区。根据美国人口普查年人口估计，在弗吉尼亚海滩纽波特斯都市区从1999到2009(美国人口普查-人口估计)，我们计算平均年度人口增加的面积为0.76%。假设这个速率是恒定的，并假设没有符合效应，超过2年平均人口(K)是1.52%。在这个模型中，我们假设的非商业性的桥梁交通的增长是人口增长比率的比例，因此，参数a=1.0152(现有人口1.52%人口的增加=101.52%或1.0152,100%)。
经济子模型：
其中K是桥梁检测周期(K=2年)，xecon，1(K)是年平均日商业交通上桥，xecon，2(K)是年平均日商业交通桥(这是一个社会模式中的状态变量XSOC，1(K+1))。参数aecon和becon是有汉普顿路区域规划区委员会(2007)进行的一项地区性货运的一项研究估计。本报告提供了2004至2035年内的入境和处境货运估计(以吨位和美元价值计算)。这三十年中，在汉普顿路地区货运量预计约4.88%年增长，据吨位。我们假设桥运货运每年的增长率和所有商业流量通过该地区的增长率相同，因此，假设没有复合效应，2年增长率为9.76%(2A4.88%)。从相同的研究中得出，aecon=1.0976(现有吨位+增加9.76%，109.76%或1.0976吨=100%)。Parameter=66055表示商品平均负载(磅)传送一个单一的商业运输。
3.1.2说明性的例子
考虑下面的桥梁维修问题。维修决策每2年一次(K=2)，一个决策者要确定最佳维修方案长达20年时间(见表1)。决策者有5种可供选择的维护策略，如表1所示。(这些维护政策在这个时候不是基于实际的参考点(因为对特定的桥梁养护费用不一致的数据集)，仅仅是说明性的例子。据预计，这些值将被桥梁养护投资收集数据中更精准、更现实的值代替)。
从工程的角度来看，我们想最大限度的发挥上层建筑状况评级xeng，1(K)和额定负载xeng，2(K)，同时最大限度地减少维护投资的净现值(NPV)。每个K的长度为2年，并且T=10.我们假设x(K)的正态分布，纯粹的随机均值为0，方差为0.01。我们还假设初始状态xeng，1(0)是正态分布，并且xeng，1(0)=6.我们要解决一个序列多目标优化过程的问题，其中在现阶段K做出的决定会影响阶段K+1，K+2..,TA1.有关这一提法是如何解决的详细信息，请参阅(Haimes,2009)的多目标风险影响评估方法的篇章。这里我们只提出了本实施例子的结果(参见图3和图4)。这是每一个方位的超越概率相关的损坏程度相应的范围，而不是简单地考虑对该桥的条件评级的平均预期值，我们队探索一系列条件期望值函数更感兴趣。因此，与规划期结束的利益维护策略相比，我们不仅着眼于平均上层建筑的条件评级(图3)和20年内的净现值法，还考虑了低范围内的上层建筑的条件评级期望值(图4)，是指具有低超越概率和后果严重的风险函数(更多信息可参考Haimes2009第8章)。
一个决策者并不关心均值的渐进值和较低范围内的条件期望的上层建筑条件额定值和净现值，但考虑这些值在20年期间结束时，会选择政策1，维护投资保留到最后一期，从而使商场在建筑条件评级恶化之前，维修大大改进。在这个意义上，政策1是帕累托最优，这进一步增强了单目标可以通过只降解其他目标来实现(更多信息参与Haimes，2009)。然而，在整个计划期间如果我们考虑的均值和低范围条件期望上层建筑状况评级，我们看到，政策1是由其他所有政策主导的，除了在最后的规划期内作出大量的维护投资。
除了要了解维修不足的桥梁中结构的影响，我们也想了解桥梁的通行能力降低影响商业和非商业使用桥的能力。考虑以下分别代表社会和经济角度的两个例子。假设年平均日数的桥梁上的车辆时90000种XSOC，1=87300(97%)是汽车和私人车辆(非商业)和xecon,1=2700(3%)是商业卡车。在汉普顿路区域规划区委员会(2007)举办的区域货运的研究表明，这些值是现实中的利益市区。
既然我们知道商业和非商业运输的增长速度，我们就可以估算桥上的预期需求的变化(见表2)。
然后，我们必须考虑如何才能整合在变化的社会和经济需求的知识，重新评估替代性维护策略是否足够。为此，我们确定了一个连接三种建模角度的共享状态变量。这个变量是桥梁的通行能力，它表示一定时间段内在桥上最大能通行的车的数量。事实上，子系统之间的共享可的多个状态变量，而且Haimes在(2013撰写中)数学上证明有更多的共享状态变量的好处。然而，本文的目的是展示采用PSM哲学基础设施管理的利益，为了变现出来，我们做一个单一的共享状态变量就足够了。接下来问题就成了为什么使用两个以上的子模型，如果我们只有一个共同的状态变量。我们认为，虽然我们只有一个共同的状态变量，但当三个子模型添加到决策过程中时，会产生额外的效果。如果我们只考虑两个字模型，比如，工程和社会经济子模型，然后社会和经济决策者将组合在一起，他们的决定也会从相同的角度进行评估。这可能是足够简单的问题一样，在这个例子中，讨论了(这里我们不考虑不同的利益相关者的决定)，但它不可能在现实生活中，利益相关者从经济的角度考虑是足够的(例如，货物运输，区域产业)实际上可能决定，目标和约束，从利益相关者社会的角度很不同(例如，非商业性的通勤，购物，学生)。而本文提出的三个子模型非常简单，可以扩大到这些更复杂的决策和目标空间。
美国桥梁系统的元模型是通过共享的状态变量，桥梁的通行能力协调三个子模型构成。三个子模型的集成是通过利用恭喜那个状态变量的知识实现的。看似矛盾，却由子模型的结合并通过利用子模型的交叉点来实现。
为了保持一个适当的服务水平，我们必须确保额外的容量不负。因此，我们研究对每五个保养替代这个额外的容量。图5显示的是交通容量的损失在整个规划期内给出的平均结构状况评级。图6显示的交通容量的损失对整个规划期给予低范围的条件期望的上层建筑状况评级。能力丧失(从社会经济角度观察)与净现值(NPV)并列的维修项目，其中圆圈的大小表示项目的NPV。
因此，从社会和经济角度来看，尾重的政策至少是可以接受的。当通行能力不足时，考虑到时段数时，策略2和5是最好的选择。对于一些决策者来说，服务的一致性是很重要的。我们计算服务的一致性作为整个计划范围内的最大和最小条件评定之间的绝对差。对于一致性的服务，政策2(相当于年度分配)支配着所有的人。其次再是政策5，政策4，政策1和政策3.基于损失的交通容量，额外的，更深入的分析和具体的利益相关者的决策和目标，以确定更广泛的社会和经济区域的影响。从社会角度看详细的微观仿真模型，可以确定降低通行压力对工作和其他方面利益的影响。这些额外的，更详细的见解，不仅可以通知利益相关者哪些交通基础设施的投资可能失败，而且还展示了积极合作的基础设施管理投资带来的利益。
最后，我们会问，这种类型的分析所带来的价值，以及如何验证我们的方法。模型验证是通过拟合模型的历史数据，因此，我们认为，讨论PSM方法的好处是可以通过无类型分析评估(Haimes等人进一步探讨，2013手稿准备)。换句话说，结合额外的建模观点时，我们会获得额外的见解，就不会只有传统建模使用的角度。在我们的例子中来说明一下这样几个额外的见解，如果我们仅仅是考虑了传统的工程模型就不会有额外的见解了。
4.结论
在本文中，我们提出了建模范式的系统，结合各种利益相关者和系统级的观点，以及可应用于桥梁基础设施的建模和管理。通过说明性的例子，表明了3.1.2中技术和成本的角度替代也许会是社会和经济利益相关者最亲睐的选择。而净现值最大化是一个重要的目标，还有从经济的角度考虑也很重要，比如需要保持桥的最低服务水平和服务的公平与公正。缺乏桥梁通行能力会引起交通延误，扰乱行人和司机，影响社会凝聚力和财产以及服务的文化价值，扰乱运输成本和利益分配，影响社会和经济可行性和市场覆盖面，降低业务生产力。考虑到这些所有因素，了解不合时宜或维修不足的桥梁带来的广泛的影响就成了必要的了。
本文简要介绍了PSM方法，使我们能够识别和模拟不同系统和不同利益相关者的看法，以及子系统之间相互依存的关系。通过一个单一的共享状态变量与桥梁维护问题的工程，社会和经济的角度来看，我们可以从不一致的方案中评估出首选方案。此外，通过共享状态变量，我们就能从相关利益者的角度评估随时出现的变化，使桥梁作用令人满意。例如，政策2增加255万美元维修预算(1段需要55万，2段和5段各需要100万)解决了最高的期望均值和条件期望的上层建筑的条件评级问题的能力和结果。然而，在财政上的限制额外的维修基金的时代是不容易的，所以问题就变成了-谁提供这种额外的维修基金?而迄今公众主要反对因积极维护基础设施而增加的税收，PSM建模提供了一种透明的方式，通过所有的利益相关者可以更好地了解到基础设施是如何影响到性能变化的。PSM的方法使利益相关者从社会经济角度去比较现有的维修政策，参与基础设施维修费用和其他项目费用。
我们建议，把工程的依据搬到政治的舞台上，所讨论的方法提供行动的理由，需要考虑不同的，相互冲突的利益相关者的角度。从例子指向需要采取一种更具前瞻性和对基础设施维护协作性的公共政策。总之，我们认为PSM建模的理论框架和用于创建模型中的不同利益相关者的角度和系统之间相互依存关系更加透明，这使我们更好了解到所有利益相关者的想法。而Paul Slovic认为，为了提供风险管理实践，“更令人沮丧的，无法理解的复杂心理，社会，文化和政治力量决定了风险管理的成败(Slovic，2000)。
5.实现交通基础设施积极管理的额外意见
本文中提出的心得分析方法，将需要支持长期基础设施的投资方案，最终都将需要解决其他问题变化的影响。解决办法之一是为了我们考虑更严重的公共-公私伙伴关系(PPP)，通过国外很多国家，包括加拿大，保证了拥有更多的主动维护交通基础设施资产(Istrate和Puentes，2011;Puentes，2009)。弗雷尔等人(2010)描述的公私伙伴关系的合同之间私人部分和政府机构，私营部门参与决策过程相关的急出售合适系统和对基础设施的生产和运营利润的风险交流。购买力平价的结构有很大的不同项目，包括从复杂的特许权协议和可用性支付一切(Puentes，2009)卡车通行费，重型卡车，损坏表面运输资产征收更高的费用(建设美国未来教育基金，2011)。最理想的是购买力评价不仅应提供额外的资金，但是他们也应该作为一种工具，风险和费用分摊(istrate和彭特，2011)。美国是唯一一个发达国家，没有基础设施项目的PPP国家计划(istrate和Puentes，建设美国的2011未来的教育基金，2011)这是一个问题，因为目前大约25%的美国交通运输投资来自主要是从联邦汽油税，没有自90年代初增加收集的联邦资金，而且还减少通货膨胀和节能高效的车潮(建设美国未来教育基金，2011)。资金其余部分来自州政府和地方政府(建设美国未来教育基金，2011)。因此，额外的交通基础设施建设投资的需要是显而易见的。但在这一环境下，购买力平价才能发现尚未呗发掘的。相反，潜在的环境的特点是却反政府和私人部门之间的信任，我们建议，为了在我们更可接受的运输手段，我们需要创造更多的透明的分析工具，可以说明在私营和公共部门的基础设施的开发与维护，参与的重要性。
我们 还表明了，一个解决方案可能是开始有效或可以长期作用投资，通过将这些投资决策为可见公共事件类似于传统的剪彩仪式，新建项目或设施。这基本上是在反恐努力做出的决定，以避免恐怖事件的庆祝和交通提供资金。另一个解决方案可能形成的政治团体，类似于美国退休人员协会(AARP)或全国教育协会(NEA)这将游说政治对基础设施投资决策和代表使他们更加明显和有吸引力。另一解决方案，乐意发现教育公众长期的基础设施投资的重要性的新方法。在小学和中学的水平也许公民课包括公共基础设施建设的讨论，从而能灌输理解感和提供基本的和必要的基础设施投资的公民责任。最后，存在一个需要重新考察和振兴强大的政治和伦理基础什么的公共利益的要求。我们或许应该重新审视基本概念的“紧凑型”或“社会契约”，一个自由民主的社会的设想和要求。投资于基础设施的基础是一个重要的部分更广泛的讨论，我们可以合理的期望社会提供。现在是时候重新审视这些基本的政治哲学问题并开始有什么社会契约需要全国性的辩论。我们相信，这样一个全国性的对话，再加上更系统的分析和方法体系，将导致一种新发现的伦理和政治基础设施的长期投资。这样的投资是一个公平和合法的美国公民的期望。
致谢
本文的研究报告部分由国家科学基金资助(奖0928550;自适应系统的基于优先级的桥梁基础设施的维护;技术，经济，和规范性维度集成建模)。
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吉林化工学院理学院
毕业论文外文翻译
超市管理系统的设计与实现
Design and implementation of supermarket management system
学生学号： 11810224
学生姓名：
周
岩
专业班级：信息与计算科学1102 指导教师：
王威娜
职
称：
讲
师
起止日期：2015.3.9～2015.4.1
吉 林 化 工 学 院
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Jilin Institute of Chemical Technology.....页脚
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基于Java技术的Web应用设计模型的比较研究
摘要
Servlet技术在建立可扩展性Web应用中是被应用最广泛的技术。在运用JAVA技术开发Web应用中有四种模型，分别是：Model
1、Model
2、Struts和JavaServer Faces(JSF)。Model 1使用一连串的JSP页面;Model 2采用了模型-视图-控制器(MVC)模式;Struts是一个采用了Model 2设计模型的框架;JSF是一种支持ready-to-use组件来进行快速Web应用开发的新技术。Model 1对于中等和大型的应用来说很难维护，所以不推荐使用。本文通过利用Model
2、Struts和JSF这三种模型分别构建三个不同版本的在线商店应用程序，来比较和评价这三种模型在应用程序开发和性能上的差异。
1.绪论
当今，Web应用是一种展现动态内容的最普遍的方式。构建Web应用有许多种方法，其中最流行的是Servlet技术。这种技术的流行是因为它比CGI、PHP等其他技术更具优越性。然而Servlet对于开发来说还是麻烦的，因为它在传送HTML标签时需要程序员将他们组合成为一个字符串对象，再将这个对象传给浏览器。同样的，对于输出的一个很小的改动也要求Servlet被重新编译。基于这个原因，SUN公司发明了JavaServer Pages(JSP)技术。JSP允许HTML标签和Java代码混合在一起，每个页面将被转化为一个Servlet，一个JSP就是一个Servlet，而且编译将在JSP页面第一次被请求时自动进行，改变输出也不需要重新编译。
另外，通过使用JavaBean和定制标签库，JSP能够将表示与业务逻辑相分离。 现今，基于JAVA的Web应用开发标准是将servlets与JSP结合在一起。随后，出现了许多种设计模型用来构建servlet/JSP应用：Model
1、Model
2、Struts]和JavaServer Faces(JSF)。Model 1和Model 2最早是在JSP规范中被提及的。Model 1只使用JSP而不使用servlet，Model 2则结合了JSP与servlet。Model 1和Model 2的使用是有条件的，Model 1适合与开发原型和非常小的应用，Model 2则是开发中型和大型应用推荐的设计模型。由于Model 2越来越被行业所接受，一个建立Struts框架的开源项目也因此.....页脚
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被启动了。Struts通过为Model 2提供了模型-视图-控制器中的控制器来完善Model 2。另外，Struts提供了更好的页面导航管理机制和一些定制标签库，能够进行更快速的开发。尽管它学习难度大，并且，实际上它没有在任何的规范中被定义，但是它还是作为Model 2的一种替代获得了流行。JavaServer Faces是在JCP的JSR-127规范下被建立。Sun公司力推这项技术，希望它能够成为构建Java Web应用的最终模型。JSF最重要的特性是对ready-to-use组件的支持，比如：可扩展用户接口组件、简易的页面导航、输入验证、数据转换和JavaBean管理机制。servlet/JSP程序员面临的问题是选择最合适的设计模型。明显的，JSF在开发时间上提供了更好的解决方案。然而，有些人担心实施JSF的开销所带来的性能下降而不愿采用这种技术。
我们使用Model
2、 Struts和JSF分别构建三个不同版本的在线商店应用，比较的参数是：代码的行数、类的数目和性能测试结果。
我们研究哪种设计模型能够进行最快速的开发。我们评估基于这些模型的应用的性能。我们提供一些建议来完善现有的设计模型，使得开发速度更快。
文章的余下部分组织如下：
第二部分讨论了Web开发中的问题，第三部分解释了三个设计模型如何来解决这些开发问题，第四部分详细介绍了试验所需要的硬件和软件，第五部分给出试验的结果并进行分析，第六部分回顾相关工作，第七部分得出结论并提出了一些改进现有设计模型的建议。
2.Web开发中的问题
所有的Java开发都使用Servlet技术作为基础技术。同样的，所有的Java Web应用都有一些问题需要解决：
1.用户接口是在客户浏览器上呈现出的HTML标签。任何在应用中使用的服务器端组件都必须被编码成为正确的HTML标签。除了显示内容和数据外，用户接口还负责接收用户的输入。
2.用户的输入必须要验证。输入的验证有两种类型：服务器端和客户端。顾名思义，服务器端的输入验证是在输入的数据到达服务器后，在服务器上进行的。客户端的输入验证是在浏览器上完成的，一般使用JavaScript或其他脚本语言。利用客户端进行输入验证的好处是反应迅速，而且能够减轻服务器的负载。无论是否存在客户端.....页脚
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输入验证，服务器端的输入验证是一定要执行的，因为无法保证用户的浏览器的脚本特性被打开，而且恶意用户能够很轻松的绕过客户端的验证。
3.在基于Java的Web应用中模型对象是以JavaBean的形式出项的。模型对象组成了基于MVC设计模型的模型部分。一个模型对象能够用来绑定一个组件的值，以备下阶段使用。此外，它能够封装需要执行的业务逻辑。
4.大多数的Web应用都包含多个页面，能够使用户从一个页面跳转到另一个页面。所有的基于MVC的设计模式都使用Servlet作为控制部分。这个Servlet也作为进入应用的唯一入口。当前的请求之后哪个页面会被显示取决于请求参数的具体值。管理页面导航是至关重要的。
3.Web应用设计模型
Model 2设计模型是基于模型-视图-控制器(MVC)设计模式的。正如Burbeck所解释的，在MVC中有三个主要模块：控制器，视图和模型。控制器作为应用的中心，所有的用户交互都要通过它。视图包含了应用的显示，而模型用来存储数据和封装应用的业务逻辑。随后，Struts框架提供了一个通用框架能够容易的构建Model 2应用。最主动的是同样使用MVC设计模式的JSF。在之后的章节，我们将来讨论这三种设计模型，并且说明每一种设计模型是怎样来解决之前提到的开发问题。
3.1 Model 2 一个基于Model 2设计模型的Java Web应用有一个作为控制部分的servlet(称为控制器servlet)。所有的请求首先被这个servlet处理，它通过RequestDispatcher对象将请求迅速的分派到合适的视图。在Model 2中视图是通过JSP页面来表现的。JavaBean作为Model 2 的模型部分，用来在应用中存储数据。除了存储数据，JavaBean还用来封装业务逻辑。每个HTTP请求都带有一个行为参数，用来指出哪个视图指派给这个请求。程序员必须在所有的JSP页面中为用户接口编写HTML标签代码，并且编写输入验证代码。此外，模型对象被单独的JSP页面所管理。
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3.2 Struts Struts框架是Model 2设计模型的一个改进。它提供了一个默认的控制器servlet，使得程序员不用非得去编写一个。Struts允许在应用配置文件(一个XML文件)中编写导航规则来减轻页面导航的任务，改变导航规则不需要重新编译。除了更简单的页面导航，Struts还提供了定制标签库来定义标签代表HTML元素。这些标签中的一些用来处理异常，而且Struts支持国际化，能够显示本地化的错误消息。就像Model 2一样，Struts使用JavaBean作为模型。此外，Struts程序员必须编写输入验证代码。
3.3 JSF JSF同样使用了一个控制器servlet，称为FacesServlet。这个Servlet是整个JSF应用的唯一入口。JSF同样使用JSP页面作为它的视图，使用JavaBean作为模型对象。与Model 2和Struts不同，JSF提供了能够写入JSP页面的ready-to-use的用户接口组件。在JSF应用中的页面的调用，FacesServlet建立了一个组件树来显示JSP页面的请求。大部分的组件还能够触发事件，来构成JSF的事件驱动。对于页面导航，JSF使用了和Struts类似的方法，即允许在一个应用控制文件(XML文件)中定义导航规则。
JSF应用与非JSF的servlet/JSP应用的不同在于JSF是事件驱动的。JSF的用户接口是一个或多个JSP页面，用来服务诸如表单和输入框等Web组件。这些组件以JSF定制标签的形式出现而且能够保存数据。一个组件能够嵌套在另一个组件中，有可能形成一个组件的树状结构。在普通的servlet/JSP应用中，使用JavaBean来存储用户输入的数据。
4.运行环境
以下是我们实验的软硬件详细描述。
4.1 Servlet容器
Java Web应用是在servlet容器中运行的，在应用中它一个引擎，用来处理接踵而来的请求资源的HTTP请求。在这个试验项目中，我们使用Tomcat-一个来自Apache软件基金会的开源的servlet容器，版本号是6.0。基本上，一个servlet容器通过执行下面的任务来处理一个servlet：
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创建一个HttpRequest对象 创建一个HttpResponse对象
传递HttpRequest、HttpResponse对象来调用Servlet接口的service方法
4.2 测试用客户端
为了进行性能测试，我们使用同样来自Apache软件基金会的JMeter1.9来模拟多用户。JMeter允许用户选择一定数量的线程来执行测试。每个线程模拟了一个不同的用户。JMeter来能允许我们选择完成一次测试的测试次数。使用JMeter来测试一个Web应用，你只要直接向某个IP地址、上下文路径和端口号发出请求。你也可以将请求参数包含在HTTP请求中。对于一个测试，JMeter将服务器的响应时间以毫秒的形式输出。从响应时间，我们能够得到服务器执行服务的每秒命中次数。
4.3 硬件
为了得到最大的性能度量精度，我们使用不同的计算机来进行应用的测试。运行应用的是一台XP计算机，它的配置如下：Intel Core 1GHz CPU 、1G RAM。测试用客户端是运行JMeter的Windows2000计算机，具体配置如下：Intel Core 1GHz CPU、 1G RAM。
5.结论
我们得到两类实验结果：开发的难易程度和性能。开发的难易程度比较了类的数目和代码的行数。这些数目显示了遵从某个设计模型来开发一个应用的难易程度。一个应用包含较少的类和较少的代码行数说明应用相对而言更容易构建。一个应用包含较多的类说明应用需要花费更多的时间来开发。
性能度量结果是通过比较这两个操作来获得的。查找操作是一个应用中最普通的操作以及浏览操作。
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5.1 应用开发的难易程度
就如表1显示的，应用Model 2设计模型需要花费最多的努力，使用Struts能够使问题减轻一点，使用JSF最省力。
表1 应用中类的数目和代码行数
Model 2 设计模型的特点是存在一个控制器servlet和多个JavaBean类(作为模型)及JSP页面(作为视图)。控制器类通过一系列的if语句来负责页面导航规则。Model 2程序员还必须为输入验证编写代码，在这个实验中是通过在内部编写许多定制标签库来完成的。在Model 2设计模型中的其它类是定制标签库，这些标签是用来负责输入验证和数据显示的。实际上，输入验证使用了590行代码，大约是所有代码的30%。
在Struts应用中,控制器servlet是由框架提供的，所以Struts程序员不用编写它，节省了时间。然而，他仍然需要在应用控制文件中编写导航规则，这比编写一个servlet容易些，因为应用控制文件可以用文本编辑器编辑，不必编译。虽然Struts框架提供了错误处理机制，但仍然需要手工编写输入验证。用来进行输入验证的类的数量和代码的行数与Model 2应用的很相似。Struts中其他的类是Action类，用来调度请求到默认的控制servlet。
在JSF中，提供使用验证组件而不用编写输入验证，所以JSF应用开发人员可以跳过这个任务。此外，页面导航和Struts相同，都是使用一个应用控制文件。在JSF中，其他的类是ContextListener、ActionListener和数据库工具类。
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5.2 性能度量
对于每一个操作，通过1-10个并发用户，我们来测量服务器的响应时间(以毫秒形式)每个用户在JMeter中设定了一定数量的线程。每次测试进行10次，取平均值。每个操作在下面的章节中讨论。
5.2.1 查询操作
查询操作，其名称或描述与关键字匹配。它将执行一个SQL的SELECT语句。图2比较了三个版本的应用的查询操作。
图2 查询操作的性能比较
在Model 2应用中，对于一个用户，服务器平均的响应时间是173毫秒，对于10个用户是919毫秒。在Struts应用中，相对地，其值是189毫秒和900毫秒，在JSF中则是210毫秒和932毫秒。响应时间随着并发用户数成比例的增加，说明了服务器仍然能够应付装载。
Model 2应用开销最小，所以它的平均性能比Struts和JSF更好。然而，Struts的性能同Model2 的相同，这是因为服务器有足够的内存用来加载运行Struts需要的Struts库。同时，应该注意到Struts中的页面导航规则是加载和存储在一个叫ActionMapping的对象中。因此，给出一个请求参数，导航到下个页面是通过查找得到的。另一方面，给出一个请求参数，Model 2应用是利用一系列的if语句来得到下一个页面的导航。
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在几乎所有的并发用户数字中，JSF应用的性能都稍逊于其他应用。这可能是由于JSF将时间消耗在为每个请求构建一颗组件树上。但JSF的服务器响应时间与其他应用差距并不明显。
5.2.2 浏览操作
三个版本的浏览操作,如同查询操作，将执行一个SQL SELECT语句。图3这个操作的测试结果。
图3 浏览的性能比较
平均来说，Model 2应用的性能最好，因为它具有最少的开销。对于是一个用户服务器的平均响应时间是111毫秒，10个用户是899毫秒。Struts应用有着同样的性能，对于是一个用户服务器的平均响应时间是180毫秒，10个用户是920毫秒。JSF则稍落后与其他两个应用，相对地，它的时间是190毫秒和1009毫秒。响应时间随着并发用户数成比例的增加，意味着服务器能很好地服务这些用户。浏览地平均性能测量结果同查询操作很相似，这是因为这两种数据库操作类似。
6.相关工作
使用servlet、PHP(版本 3)、通用网关接口(CGI)来比较基于数据库的Web应用的性能。经过执行从MySQL数据库返回数据的一系列的基准测试，发现Java servlet使用持久数据库连接的方案性能最佳。PHP3使用持久数据库连接相对于CGI方案而言性能相当不,也同样提到了使用Java servlet的优势。根据这些作者，Java servlet.....页脚
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是迎合电子商务(比如在线商店)需求的最佳选择，而且能够在高交互式模式中处理客户请求。
比较PHP
4、Java servlet、和EJB。使用两个应用来测试了这三种结构,研究显示了PHP4比Java servlet更有效，而EJB的性能比servlet差。然而，注意到作为Java方案的一部分的servlet提供了适应性，能够移植到不同操作系统的其他系统上。
7.结论
我们发现使用JSF构建Web应用最迅速;Model 2最慢但性能最好;Struts应用在计较中处于其他两种设计模型中间。
我们提出了一些建议，用来大体上改善Servlet技术和增强基于这些设计模式的应用的性能。
Struts没有基于任何规范，也没有文档来讨论它的内部工作方式。因此，很难知道哪些实现了以及哪些改善了。
Servlet技术，Servlet2.3规范没有定义任何的缓存机制，也没有在即将到来的Servlet2.4中提及。尽管Web应用的内容具有动态性，但有写内容也不是经常去改变了。比如，在在线商店的应用中，用户可以浏览的商品种类可能每隔一个月才变动一次。如果这些半静态的内容必须每次在需要的时候从数据库中获取，将浪费大量的编程资源。Servlet程序员通过编写一个对象缓存某些内容来实现缓存。然而，只要没有缓存标准，许多程序员将反复的写相同的代码断。
Model 2主要的缺点是页面导航规则在控制器servlet中是硬编码的。这意味着程序流程的任何微小的改动就需要控制器servlet重新编译。解决这个问题的方法是在应用启动时，提供一个映射器来读取页面导航规则。在控制器servlet的init方法中很容易添加代码。这个方法只执行一次，就是在servlet首次被载入内存的时候。如果属性文件在每次改动后需要重新读取，程序员可以在每次请求时检查属性文件的时间戳，将它于先前读入的文件比较。如果它比之前读入的文件的时间戳更新，则重新构建映射器。这个特性可以在上下文对象的初始化参数中开启或者关闭。从开发的角度来讲，这个特性应该开启。在部署时，这个特性应该关闭。使用属性文件来存储页面导航规则还可能避免在控制器中的一连串的if语句,它将在每次请求时消耗时间。可以使用一个HashMap,将请求参数作为Key值，将跳转页面作为Value值。这个设计模.....页脚
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型的另一个缺陷是缺少标准的输入验证组件和用户接口组件，而这些将在JSF中得到解决。
JSF解决了开发Web应用中的大部分问题，比如：页面导航管理、用户接口组件和输入验证组件。然而，由于这项技术仍然很年轻，还没有太多的用户接口可用，强迫了程序员将JSF和非JSF的servlets/JSP页面相结合。JSF是事件驱动的，JSF程序员通过编写事件监听来决定JSF应用的行为，就像Swing应用中的监听器一样。在JSF 1.0版本中，通常有两类事件能够被触发：ActionEvent和ValueChangedEvent，但这已经能在应用和用户之间提供足够好的交互性了。
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附录：毕业论文外文翻译原文
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设计一个位于十字路口的智能交通灯控制系统
摘要：本文模型使用模糊本体的交通灯控制域，并把它应用到控制孤立十字路口。本文最重要的目的之一是提出一个独立的可重复使用的交通灯控制模块。通过这种方式，增加软件的独立性和为其他的软件开发活动如测试和维护，提供了便利。专家对本体论进行手动的开发和评估。此外，交通数据提取和分类路口使用的人工神经网络的图像处理算法。根据预定义的XML架构，这种信息转化为XML实例映射到适合使用模糊推理引擎的模糊规则的模糊本体。把本系统的性能与其他类似的系统性能进行比较。比较结果显示：在所有的交通条件下，在每个周期中，对每辆车它有低得多的平均延迟时间与其他的控制系统相比。
关键词:模糊本体,智能代理,智能交通系统(ITS),交通信号灯控制(TLC),孤立的十字路口,图像处理,人工神经网络
1. 引言
作为城市交通增加的结果,道路网络的能力有限和发展交通工具和方法的技术方面，许多实体，关系，情况和规则已经进入交通灯控制域和转化成为一个知识领域。这个领域的建模知识帮助交通代理和应用有效地管理关于实时条件下的交通。全面知识建模领域的一个最合适的方法是使用本体概念。“本体论是一个正式的、明确的一个共享的概念化的规范。以前的模型是基本的本体建设的基础，为下列建立一个共享的语义丰富的知识域。除了本体作为概念化的形式主义的重要性，它有可能超过所代表的数据。这种能力将提高有关性能的决定和其他非智能系统的功能特点。在近年来，本体论上的研究正成为一个新的热点话题在不同的活动，如人工智能，知识管理，语义网络，电子商务和几个其他应用领域。这些领域之一是智能交通系统。一些努力已制成这个通过展示和使用本体检测交通领域拥塞，管理非城市道路气象事件，驾驶阿德福—索里系统，共享和整合一个智能交通系统。本文的目的是介绍一个红绿灯有效控制孤立交叉口这方面的知识重用的控制本体。这种新的办法适用于智能代理使用知识决策模糊。该系统采用的图像来自安装了监控摄像机拍摄的路口。这些图像处理利用图像处理算法和神经网络的方法，然后发送到一个智能代理。第2节中，我们将简要地解释了在这项工作中运用的技术包括seman-TIC网络技术，智能代理技术和交通的回地面光控制方法。在第3节，新的系统架构是基于分层语义网络架构。第4节介绍交通灯控制的模糊本体的建设。第五节从路口提取的图像信息解释。在第6节，智能系统的运作被完整描述，最后在第7节对所提出的方法进行评估，对结论进行阐述。
2. 背景
本节说明在这项工作中的应用技术包括语义网络技术，特别本体和模糊本体。此外，国家的交通灯控制的艺术方法是简要介绍。 2.1. 语义网络技术
语义网络被定义为当前Wed的延伸，这些网站的信息都给出明确的含义;使电脑与人更好的合作。有几层语义Web的建议源自伯纳斯滞后阶段。在此类别中的所有规则如表1所示。图.4显示输出模式的示意图。本次评选有助于智能系统，以确定下一步的阶段测序。
另一种模糊的规则类别涉及估计优化周期时间。这些规则的模糊变量是天气条件，时间，每天平均车辆拥堵情况。出于这个原因，60个模糊规则被定义了。从气象研究所取得气象条件。日期和时间也是在交通专家的知识的基础上以模糊变量形式预先定义的。图5显示日期，时间和周期时间的隶属函数。当天的参数是在日历基础上基于假期和正常的一天与周期时间量的关系预定义的。例如，假期期间的周期时间是较平日少。因此，平日的隶属度比假期多。
例如一个阶段选型的模糊规则如下所述：“如果一个路口的类型是四的方式，平均车辆拥堵低，平均行人拥堵是中等，然后相类型是简单的两阶段”。此外，为周期时间估计的模糊规则表示如下：“如果天气条件是晴天，时间是早晨，天是正常的，平均车辆拥堵是低，则周期时间短”。在此类别中的所有规则都列在附录A。
在此步骤结束时，应该对交通灯逻辑控制的项目的有效性进行评估。此功能是使用专家的意见。评价过程的主要目的是显示发展的本体和其相关的软件环境的用处。虽然所有的信息，尤其是交通灯控制规则已提取国际标准和科学交通文学，专家的知识优势是他们最后的正确性验证标准。所有模糊规则，包括优化周期时间和相位类型的规则，在这个过程中，准备以调查问卷形式和展现给一些专家包括从德黑兰警察局交通上校和两名来自德黑兰的交通组织工程师。由于德尔菲专家的意见，约有84%的淘汰型规则和优化周期时间的87%被接受。此外，所有交通逻辑控制的元素包括概念，关系，属性和公理都被这些专家进行了评估和验证。我们评估逻辑交通控制是基于理论知识的。在这个过程中进行了两项活动，包括检查的要求和能力的问题，并在目标应用环境测试本体。由于逻辑交通控制已建成的基础上，如指定要求优化循环时间，逐步淘汰型，交通的移动和优化绿灯时间，每个阶段的序列中，第一项活动是最好的结果。逻辑交通控制满足所有的交通灯控制的需求，并能回答的能力问题。绩效评估机制，可以支持这种说法。在部分实验结果我们验证了这一过程。
中原工学院毕业设计(论文)译文
超声测距系统设计
原文出处：传感器文摘 布拉福德：1993年第13页
摘要：超声测距系统技校在工业场车辆导航水声工程等领域都具有了广泛的应用价值，目前已应用于物理测量，机器人自动导航以及空气中与水下的目标探测、识别定位等场合，因此，深入研究超声的探测理论和方法具有重要的实践意义，为了进一步提高测量的精确度，满足工程人员对测量精度测距量程和测距仪使用的要求，本文研制了一套基于单片机的使拱式超声测距系统。 关键词：超声波 测距仪 单片机
1、前言
随着科技的发展，人们生活水平的提高，城市发展建设加快，城市给排水系统也有较大发展，其状况不断改善，但是，由于历史原因合成时间性的许多不可预见因素，城市给排水系统，特别是排水系统往往落后于城市建设，因此，经常出现开挖已经建设好的建筑设施来改造排水系统的现象。城市污水给人们带来的困扰，因此箱的排污疏通对大城市给排水系统污水理，人们生活舒适显得非常重要。而设计研制箱涵排水疏通移动机器人的自动控制系统，保证机器人在箱涵中自由排污疏通，是箱涵排水系统疏通机器人的设计研制的核心部分，控制系统核心部分就是超声波测仪的研制。因此，设计好的超声波测距仪就显得非常重要了。
1.
1课题背景
随着经济的发展与汽车科学技术的进步，公路交通呈现出行驶高速化、车流密集化和驾驶员非职业化的趋势。同时，随着汽车工业的飞速发展，汽车的产量和保有量都在急剧增加。但公路发展、交通管理却相对落后，导致了交通事故与日剧增，城市里尤其突出。智能交通系统ITS是目前世界上交通运输科学技术的前沿技术，它在充分发挥现有基础设施的潜力，提高运输效率，保障交通安全，缓解交通赌塞，改善城市环境等方面的卓越效能，已得到各国政府的广泛关注。中国政府也高度重视智能交通系统的研究开发与推广应用。汽车防撞系统作为ITS 发展的一个基础，它的成功与否对整个系统有着很大的作用。从传统上说，汽车的安全可以分为两个主要研究方向:一是主动式安全技术，即防止事故的发生，该种方式是目前汽车安全研究的最终目的;二是被动式安全技术，即事故发生后的乘员保护。目前汽车安全领域被动安全研究较多，主要从安全气囊、ABS(防抱死系统)和悬架等方面着手，以保证驾乘人员的安全。从经济性和安全性两方面来说，
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这些被动安全措施是在事故发生时刻对车辆和人员进行保护，有很大的局限性，因而车辆的主动安全研究尤为重要，引出了本文研究的基于单片机的超声波测距系统。这个系统是一种可向司机预先发出视听语音信号的探测装置。它安装在汽车上，能探测企图接近车身的行人、车辆或周围障碍物;能向司机及乘员提前发出即将发生撞车危险的信号，促使司机采取应急措施来应付特殊险情，避免损失。
1.2 课题设计的意义
随着现代社会工业化程的发展，汽车这一交通工具正为越来越多的人所用，但是随之而来的问题也显而易见，那就是随着车辆的增多，交通事故的频繁发生，由此导致的人员伤亡和财产损失数目惊人。对于公路交通事故的分析表明，80%以上的车祸事由于驾驶员反应不及所引起的，超过65%的车辆相撞属于追尾相撞，其余则属于侧面相撞。奔驰汽车公司对各类交通事故的研究表明：若驾驶员能够提早1S 意识到有事故危险并采取相应的正确措施，则绝大多数的交通事故都可以避免。因此，大力研究开发如汽车防撞装置等主动式汽车辅助安全装置，减少驾驶员的负担和判断错误，对于提高交通安全将起到重要的作用。显然，此类产品的研究开发具有极大的实现意义和广阔的应用前景。
1.
3超声波测距在汽车上应用的介绍
超声波倒车测距仪( 俗称电子眼)是汽车倒车防撞安全辅助装置，能以声音或者更为直观的数字形式动态显示周围障碍物的情况。其较早的产品是用蜂鸣器报警，蜂鸣声越急，表示车辆离障碍物越近。后继的产品可以显示车后障碍物离车体的距离。其大多数产品探测范围在0.4～1.5m，有的产品能达到0.35～2.5m，并有距离显示、声响报警、区域警示和方位指示，有些产品还具备开机自检功能。目前市场上还出现了具有语音报警功能的产品。这些产品存在的主要问题是测量盲区大，报警滞后，未考虑汽车制动时的惯性因素，使驾驶者制动滞后，抗干扰能力不强，误报也较多。汽车防撞雷达之所以能实现防撞报警功能，主要有超声波这把无形尺子, 它测量最近障碍物的距离, 并告诉给车主。其实超声测距原理简单: 它发射超声波并接收反射回波, 通过单片机计数器获得两者时间差t, 利用公式S=Ct/2计算距离, 其中S为汽车与障碍物之间的距离, C为声波在介质中的传播速度。
本文介绍的超声测距系统共有2只超声波换能器(俗称探头),分别布置在汽车的后左、后右2个位置上。能检测前进和倒车方向障碍物距离, 通过后视镜内置的
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显示单元显示距离和方位, 发出一定的声响, 起到提示和警戒的作用。系统采用一片STC89C52单片机对两路超声波信号进行循环采集。超声波是指频率高于20HHZ的机械波。为了以超声波作为检测手段，必须产生超生波和接收超声波。完成这种功能的装置就是超声波传感器，习惯上称为超声波换能器或超声波探头。超声波传感器有发送器和接收器，但一个超声波传感器也可具有发送和接收声波的双重作用。超声波传感器是利用压电效应的原理将电能和超声波相互转化，即在发射超声波的时候，将电能转换，发射超声波;而在收到回波的时候，则将超声振动转换成电信号。超声波测距的原理一般采用渡越时间法。首先测出超声波从发射到遇到障碍物返回所经历的时间，再乘以超声波的速度就得到二倍的声源与障碍物之间的距离 。测量距离的方法有很多种，短距离的可以用尺，远距离的有激光测距等，超声波测距适用于高精度的中长距离测量。因为超声波在标准空气中的传播速度为331.45米/秒，由单片机负责计时，单片机使用12.0M晶振，所以此系统的测量精度理论上可以达到毫米级。由于超声波指向性强，能量消耗缓慢，在介质中传播距离远，因而超声波可以用于距离的测量。利用超声波检测距离，设计比较方便，计算处理也较简单，并且在测量精度方面也能达到要求。超声波发生器可以分为两类：一类是用电气方式产生超声波，一类是用机械方式产生超声波。本设计属于近距离测量，可以采用常用的压电式超声波换能器来实现触发单元。
利用超声波测距的工作，就可以根据测量发射波与反射波之间的时间间隔，从而达到测量距离的作用。其主要有三种测距方法：
(1)相位检测法，相位检测法虽然精度高，但检测范围有限;
(2)声波幅值检测法，声波幅值检测法易受反射波的影响;
(3)渡越时间检测法，渡越时间检测法的工作方式简单，直观，在硬件控制和软件设计上都非常容易实现。其原理为：检测从发射传感器发射超声波，经气体介质传播到接收传感器的时间，这个时间就是渡越时间。本设计的超声波测距就是使用了渡越时间检测法。在移动车辆中应用的超声波传感器，是利用超声波在空气中的定向传播和固体反射特性(纵波)，通过接收自身发射的超声波反射信号，根据超声波发出及回波接收的时间差和传播速度，计算传播距离，从而得到障碍物到车辆的距离。
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2 超声波测距原理
2.1 压电式超声波发生器原理
压电式超声波发生器实际上是利用压电晶体的谐振来工作的。超声波发生器内部结构，它有两个压电晶片和一个共振板。当它的两极外加脉冲信号，其频率等于压电晶片的固有振荡频率时，压电晶片将会发生共振，并带动共振板振动，便产生超声波。反之，如果两极板间未加电压，当共振板接收到超声波时，将压迫压电晶片做振动，将机械能转换为电信号，这是它就成为超声波接收器了。
测量脉冲到达时间的传统方法是以拥有固定参数的接收信号开端为基础的。这个信号恰恰选于噪音水平之上，然而脉冲到达时间被定义为脉冲信号刚好超过界限的第一时刻。一个物体的脉冲强度很大程度上取决于这个物体的自然属性尺寸还有它与传感器的距离。进一步说，从脉冲起始点到刚好超过界限之间的时间段随着脉冲的强度而改变。结果，一种错误便出现了——两个拥有不同强度的脉冲在不同时间超过界限却在同一时刻到达。强度较强的脉冲会比强度较弱的脉冲超过界限的时间早点，因此我们会认为强度较强的脉冲属于较近的物体。
2.2 超声波测距原理
超声波发射器向某一方向发射超声波，在发射时刻的同时开始计时，超声波在空气中传播，途中碰到障碍物就立即返回来，超声波接收器收到反射波就立即停止计时。超声波在空气中的传播速度为340m/s，根据计时器记录的时间t，就可以计算出发射点距离障碍物的距离(s)，即：s=340t/2
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3、超声波测距系统的电路设计
系统的特点是利用单片机控制超声波的发射和超声波自发射至接受往返时间的计时，单片机选用C51，经济易用，且片内有4K的ROM，便于编程。电路的原理如图1所示。
图1 电路原理图
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3.1 40kHz脉冲的产生与超声波发射
测距系统中的超声波传感器采用UCM40的压电陶瓷，它的工作电压是40kHz的脉冲信号，这由单片机执行下面的程序来产生。 puzel：mov 14h，#12h
here： cp1.0;
nop;
nop;
nop;
djnz 14h，here;
Ret
前方测距电路的输出端接单片机P1.0端口，单片机执行上面的程序后，在P1.0端口输出一个40khz的脉冲信号，经过三极管T放大，驱动超声波发射头UCM40T，发出40khz的脉冲超声波，且持续发射200ms。右侧合作侧测距电路的输入端分别接P1.1和P1.2端口，工作原理和前方测距电路相同。
超声波发射持续200ms 输出40kHz方波
3.2 超声波的接收与处理
接收头采用与发射头配对的UCM40R，将超声波调制脉冲变为电压信号，经运算放大器ic1a和ic1b两级放大后加至IC2,。IC2是带有锁定环的音频译码集成块LM567，内部压控振荡器的中心频率f0=1/1.1R8C3，电容C4决定其带宽。调节R8在发射的载频上，则LM567输入信号大于25mv，输出端8脚由5由高电平跃变为低电平，作为中断请求信号，送至单片机处理。
前方测距电路的输出端接至单片机INT0端口，中断优先级最高，左、右测距电路的输出通过与门IC3A的输出接单片机的INT1端口，同时单片机P1.3和P1.4接到IC3A的输入端，中断源的识别由程序查询来处理，中断优先级为先右后左。部分源程序如下： receive1：push psw
push acc
clr ex1;关中断源1
jnb p1.1，right;P1.1引脚为0，转至右侧距电路中断服务程序
jnb p1.2,left;P1.2 引脚为0，转至左测距中断电路服务程序 returne：SETB EX1;
开外部中断1
pop acc
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pop psw
reti right：
...;
右测距电路中断服务程序入口
ajmp return
left：
...;
左测距电路中断服务程序入口
ajmp return
3.3 计算超声波传播时间
在启动发射电路的同时启动单片机内部的定时器T0，利用定时器的计数功能，记录超声波发射的时间和受到反射波的时间。当收到超声波反射波时，接受电路输出端产生一个负跳变，在INT0或INT1端产生一个中断请求信号，单片机响应外部中断请求，执行外部中断服务子程序，读取时间差，计算距离。其部分源程序如下：
RECEIVEO: PUSH PSW
PUSH ACC CLR EX0;
关外部中断0 读取时间值
MOV R7,TH0; MOV R6,TL0 CLR C MOV A,R6 SUBB A,#0BBH; MOV 31H,A; MOV A,R7 SUBB A,#3CH MOV 30H,A SETB EX0; POP ACC
POP PSW
RETI 对于一个平坦的目标，测量距离包括两个阶段：粗糙的测量和精细的测量。 第一步：脉冲的传送产生一种简单的超声波
第二步：根据公式改变回波放大器的获得量直到回拨被检测到。 第三步：检测两种回波的振幅与过零时间。
计算时间值 存储结果
开外部中断0
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第四步：设置回波放大器的所得规格输出，假定是3v。通过脉冲的周期设置下一个脉冲。根据第二部的数据设定时间窗。
第五步：发射两窜脉冲产生干扰波。测量过零时间与回波振幅。如果逆向发生在回波中，决定要不通过在低气压插入振幅。
第六步：通过公式计算距离y。
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4、超声波测距系统的软件设计
软件分为俩部分，主程序和中断服务程序。主程序完成初始化工作、各路超声波发射和接收顺序的控制。定时中断服务子程序完成三方向超声波的轮流发射，外部中断服务子程序主要完成时间值的读取、距离计算、结果的输出等工作。
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5、结论
对所要求测量范围30cm-200cm内的平面物体做了多次测量发现，其最大误差为1.5cm，且重复性好。可见基于单片机设计的超声波测距系统具有硬件结构简单、工作可靠、测量误差小等特点。因此，它不仅可用于移动机器人，还可以用在其他检测系统中。
思考：至于为什么不用接收管做放大电路，因为放大倍数搞不好，集成放大电路，还带自动电平增益控制，放大倍数为76db，中心频率是38k到40k，刚好是超声波传感器的谐振频率。
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参考文献
1.Fox，J.D.，Khuri-Yakub，B.T.and Kino，G.S.，"High Frequency Acoustic Wave Measurement in Air"，in Proceedings of IEEE 1983 Ultrasonic Symposium，October 31-2 November，1983，Atlanta，GA，pp.581-4. 2.Martin Abreu，J.M.，Ceres,R. And Freire,T.,"Ultrasonic Ranging: Envelope Analysis Gives Improved Accuracy",Sensor Review, Vol.12 No.1,1992,pp.17-21. 3.Parrilla,, M., Anaya,J.J and Fritsch C.,‖Digital Signal Processing Techniques for High Accuracy Ultrasonic Range Measurement:,IEEE Transactions: Instrumentation and Measurement. Vol.40 No.4, August 1991,pp. 750-63. 4.Canali, C., Cicco, G.D., Mortem, B., Prudenziati, M., and Taron, A., ―A Temperature Compensated Ultrasonic Sensor Operating in Air for Distance and Proxinmity Measurement‖, IEEE Trasaction on Industry Electronics, Vol, IE-29 No.4,1982, pp. 336-41. 5.Martin, J.M., Ceres, R., Calderon, L and Freire, T., ‖Ultrasonic Ranging Gets Themal Correction‖, Sensor Review, Vol, 9 No.3, 1989,pp.153-5.
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Ultrasonic ranging system design Publication title: Sensor Review. Bradford:1993.Vol.13 ABSTRACT: Ultrasonic ranging technology has wide using worth in many field, such as the industrial locale, vehicle navigation and sonar engineering. Now it has been used in level measurement, self-guided autonomous vehicles, fieldwork robots automotive navigation, air and underwater target detection, identification ,location and so on. So there is an important practicing meaning to learn the ranging theory and ways deeply. To improve the precision of the ultrasonic ranging system in hand, satisfy the request of the engineering personal for the precision,the bound and the usage, a portable ultrasonic ranging system based on the single chip processor was developed. Keywords: Ultrasound r, Ranging System, Single Chip Processor
1.Introductive With the development of science and technology, the improvement of people’s standard of living, speeding up the development and construction of the city. Urban drainage system have greatly developed their situation is constantly improving. However, due to historical reasons many unpredictable factors in the synthesis of her time, the city drainage system. In particular drainage system often lags behind urban construction. Therefore, there are often good building excavation has been building facilities to upgrade the drainage system phenomenon. It brought to the city sewage, and it is clear to the city sewage and drainage culvert in the sewage treatment system. Confort is very important to people’s lives. Mobile robots designed to clear the drainage culvert and the automatic control system Free sewage culvert clear guarantee robot, the robot is designed to clear the culvert sewage to the core. Control System is the core component of the development of ultrasonic range finder. Therefore, it is very important to design a good ultrasonic range finder.
1.1 subject background
With the development of economy and car scientific and technological progress, highway traffic presents driving fast pace, traffic dense is changed and the driver not professional trend.At the same time, along with the rapid development of auto industry, automobile yield and quantities are increased dramatically. But road development,
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transportation management is relatively backward, leading to a large number of traffic accidents in some cities, especially prominent.Intelligent transportation system in the world, ITS transportation science and technology of advanced technology, ITS exerting existing infrastructure of potential, enhance the transport efficiency, safeguard traffic safety and ease traffic wager plug, improving urban environment aspects of outstanding performance, has received the governments of widespread concern.The Chinese government is also highly intelligent transportation system of the development and popularization applications. The automotive anti-collision system as ITS development of a base, ITS success to the whole system has a very significant role.Traditionally, auto safety said can be divided into two main research direction: first,it is active safety technology, including the prevention of accidents, the way is now automotive safety research ultimate purpose;second, it is passive safety technique, namely the occupant protection after the accident. Now automotive safety field passive safety more research, mainly from the airbag, ABS (antilock brakes) and suspension from the aspects such as to ensure safety of personnel rides. From the economic and safety two ways, these passive safety measures is the accident of vehicle and personnel moments protection, with great limitations, thus vehicle active safety research is particularly important, leads to a of this study is based on single chip ultrasonic ranging system.This system is a kind of can advance to the driver issued audio-visual speech signal detection devices. It is installed in cars that can detect trying to approach the body of a car pedestrians and vehicles or around obstacles, Can send to the driver and crew imminent danger ahead of the signal, prompting a crash drivers take emergency measures to cope with special danger, avoid the loss.
1.2 question design significance
Along with the development of modern society industrialization process, car this traffic tools are used for more and more people, but any problem has obvious that along with the increase in vehicles, traffic accident, which led to the frequent occurrence of casualties and property losses number astonishing.For highway traffic accident analysis showed that more than 80% of the accident due to the driver reaction inferior things, caused more than 65% of vehicle collision, the rest belongs to tracing cauda collided belongs to the side collision.Mercedes-benz Automobile Company for all kinds of traffic accident research shows that: if the driver can early 1S are aware
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that a accident risk and take the appropriate corrective measures, the overwhelming majority of traffic accidents can be avoided.Therefore, vigorously research and development as the automotive anti-collision device etc active car auxiliary safe device, reduce the burden and misjudgments drivers to improve the traffic safety will play an important role.Obviously, this kind of product research and development has great realize meaning and broad application prospects.
1.3 Ultrasonic ranging in automotive applications introduced
Ultrasonic back-draft rangefinder (known as electron optics) automotive anti-collision reversing device, can safe adjunct to sound or more intuitive digital form the dynamic display of around obstacles. Its earlier products is to use buzzer alarm, hum more anxious, and says vehicles from obstructions closer. Subsequent product can display the car from the body after the obstacles distance.Most of its products detection range in 0.4 ~ 1.5 m, some product can achieve 0.35 ~ 2.5 m, and have distance display, sound alarm, area-warning and azimuth instructions, some products also has the boot self-checking function. Still appeared on the market at present with voice alarm function of products. These products are the main problem is big, alarm measuring blind area lags behind, without considering the automobile braking inertial factors and make drivers brake lag, the anti-interference ability is not strong, misstatement or more.The automotive anti-collision radar is able to realize impact-proof alarm functions, basically have ultrasonic this intangible ruler, it recently obstacles distance measurement, and told to the owner. Actually ultrasonic range-finding principle simple: it emit ultrasonic echo, and receive reflected by microcontroller counter obtain both lag using formula S = t, Ct / 2 calculating distances, including S for cars and obstacles, C for the distance between the sound wave propagation in the medium speed.
This paper introduces the ultrasonic ranging system only have 2 ultrasonic transducer (known as probe) respectively, decorate in cars left and right after after 2 position. Capable of detecting forward and reverse direction obstacle distance, the rearview mirror built-in display element display distance and direction, issued must be sound, plays the role of hints and alert. System USES a STC89C52 SCM two way ultrasonic signal cyclicly acquisition. Ultrasonic refers to the 20HHZ wave frequency is over. In order to use the ultrasonic detection means, must generate as ultrasonic wave and receiving damnation.Complete the functions of the device is called the
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ultrasonic sensor, habit, ultrasonic transducer or ultrasonic probe. Ultrasonic sensors have both transmitters and receivers, but a ultrasonic sensors can also has the sending and receiving the sound waves of the dual role. Ultrasonic sensors is using the principle of piezoelectric effect and ultrasonic energy conversion, be in namely emit ultrasonic, energy conversion, launch ultrasonic, And in the stockades, received echo ultrasonic vibration into electrical signal. Ultrasonic ranging principle generally USES the time method for the crossing. First measured ultrasonic from the launch to meet obstacles returns experience of time, again multiply ultrasonic speed of get twice the distance between the sound source and obstacles.Measuring distance a variety of ways, short can use ruler, long-range laser displacement etc, are suitable for high accuracy of ultrasonic ranging in long distance measurement. Because of ultrasound in standard air of propagation speed 331.45 meters per second, by single-chip microcomputer is responsible for timing, SCM use 12.0 M crystals, so the system of measurement precision theory can achieve mm level. Because of ultrasonic directivity strong, energy consumption is slow, in a medium transmission distance, thus ultrasonic can be used for distance measurement. Using ultrasonic detection distance, the design is more convenient, computing procese also relatively simple, and the measurement precision can also meet the requirements. Ultrasonic generator can be divided into two kinds: one kind is to use electrical means producing ultrasonic, one kind is with mechanical approach to producing ultrasonic. This design belongs to nearly distance measurement, can use commonly used the piezoelectric ultrasonic transducer to achieve trigger unit.
Using ultrasonic ranging work, can according to measuring launch reflection wave wave and the time interval between the measured distance, so as to achieve the effect. It mainly have three ranging methods:
(1) phase assay, phase assays high precision, but detection though limited range,
(2) sound amplitude assay, acoustic amplitude assay vulnerable reflection wave influence;
(3) ferrying more time assay, crossing the time assay way of working is simple, intuitive, in hardware control and software design are very easy to implement. Its principle is: from the launch emit ultrasonic detection sensor, the gas medium spread to receive sensor of time, this time is crossing the more time. This design is the use of ultrasonic ranging the crossing the time assay. In the mobile vehicles of the application 15
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of ultrasonic sensor is the use of ultrasound in air of directional spread and solid reflective characteristics (p-wave) and by receiving their launch ultrasonic reflecting signal, according to the ultrasonic issued and echo receiving the Windows and propagation speed, calculate transmission distance, thus obtains the obstacles to vehicle distance.
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2.A principle of ultrasonic distance measurement
2.1 the principle of piezoelectric ultrasonic generator
Piezoelectric ultrasonic generator is the use of piezoelectric crystal resonators to work. Ultrasonic generator, the internal structure as shown, it has two piezoelectric chip and a resonance plate. When it’s two plus pulse signal, the frequency equal to the intrinsic piezoelectric oscillation frequency chip, the chip will happen piezoelectric resonance, and promote the development of plate vibration resonance, ultrasound is generated. Conversely, if the two are not inter-electrode voltage, when the board received ultrasonic resonance, it will be for vibration suppression, then it becomes the ultrasonic receiver. The traditional way to determine the moment of the echo’s arrival is based on thresholding the received signal with a fixed reference. The threshold is chosen well above the noise level, whereas the moment of arrival of an echo is defined as the first moment the echo signal surpasses that threshold. The intensity of an echo reflecting from an object strongly depends on the object’s nature, size and distance from the sensor. Further, the time interval from the echo’s starting point to the moment when it surpasses the threshold changes with the different intensities arriving exactly at the same tome will surpass the threshold at different moments. The stronger one will surpass the threshold earlier than the weaker, so it will be considered as belonging to a nearer object.
2.2 The principle of ultrasonic distance measurement Ultrasonic transmitter in a direction to launch ultrasound, in the moment to launch the beginning of time at the same time, the spread of ultrasound in the air, obstracles on his way to return immediately, the ultrasonic reflected wave wave received by the reveiver immediately stop the clock. Ultrasonic in the air as the propagation velocity of 340m/s, according to the timer records the time t, we can calculate the distance between the launch distance barrier(s), that is:s=340t/2
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3.Ultrasonic Ranging System for the Second Circuit Design
System is characterized by single-chip microcomputer to control the use of ultrasonic transmitter and ultrasonic receiver since the launch from time to time, single-chip selection of 8751,economic-to –use, and the chip has 4K of ROM, to facilitate programming. Circuit schematic diagram shown in Figure 1.
Figure 1 circuit principle diagram
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3.1 40 kHz ultrasonic pulse generated with the launch
Ranging system using the ultrasonic sensor of piezoelectric sensors UCM40, its operating voltage of the pulse signal is 40kHz, which by the single-chip implementation of the following procedures to generate. Puzel:mov 14h,# 12h; ultrasonic firing continued 200ms here:cpl pl.0; output 40 kHz square wave
nop;
nop; nop; djnz 14h, here; ret Ranging in front of single-chip termination circuit P1.0 input port, single chip implementation of the above procedure, the P1.0 port in a 40kHz pulze output signal, after amplification transistor T, the drive to launch the first ultrasonic UCM40T, issued 40kHz ultrasonic pulse, and the continued launch of 200ms. Ranging the right and the left side of the circuit, respectively, then input port P1.1 and P1.2, the working principle and circuit in front of the same location.
3.2 Reception and processing of ultrasonic
Used to receive the first launch of the first pair UCM40R, the ultrasonic pulse modulation signal into an alternating voltage, the op-amp amplification IC1A and after polarization IC1B to IC2. IC2 is locked loop with audio decoder chip LM567, internal voltage-controlled oscillator center frequency of f0=1/1.1R8C3, capacitor C4 determine their target bandwidth. R8-conditioning in the launch of the carrier frequency on the LM567 input signal is greater than 25Mv, the output from the high jump 8 feet into a low-level, as interrupt request signals to the single-chip processing. Ranging in front of single-chip termination circuit port INT0 interrupt the highest priority, right or left location of the output circuit with output gete IC3A access INT1 port single-chip, while single-chip P1.3 and P1.4 received input IC3A, interrupted by the process to identify the source code is as follows: receivel:
push psw
push ace
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cir ex1: related external interrupt 1
jnb p1.1, right; P1.1 pin to 0, ranging from right to interrupt service rountine circuit
jnb p1.2, left; P1.2 pin to 0, to the left ranging circuit
interrupt service routine return:SETB EX1;open external interrupt 1
pop
acc pop
psw reti right:…; right location entrance circuit interrupt service rountine
Ajmp Return left:…; left Ranging entrance circuit interrupt service rountine
Ajmp Return
3.3 The calculation of ultrasonic propagation time
When you start firing at the same time start the single-chip circuitry within the timer T0, the use of timer counting function records the time and the launch of ultrasonic reflected wave received time when you receive the ultrasonic reflected wave, the receiver circuit outputs a negative jump in the end of INT0 or INT1 interrupt request generates a signal, single-chip microcomputer in response to external interrupt request, the implementation of the external interrupt service subroutine, read the time difference, calculating the distance. Some of its source is as follows: RECEIVE0: PUSH PSW PUSH ACC CLR EX0; related external interrupt 0 MOV R7, TH0; read the time value MOV R6, TL0 CLR C MOV A, R6 SUBB A,#0BBH; calculate the tome difference MOV 31H, A; storage results MOV A, R7 SUBB A,#3CH
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MOV 30H,A SETB EX0; open external interrupt 0 POP ACC POP PAW RETI For a flat target, a distance measurement consists of two phases: a coarse measurement and, a fine measurement: Step 1: Transmission of one pulse train to produce a simple ultrasonic
Wave. Step 2: Changing the gain of both echo amplifiers according to equation,
until the echo is detected. Step 3:detection of te amplitudes anf zero-crossing times of both echoes. Step 4:setting the gains of both echo amplifiers to normalize the output at, say 3 volts. Setting the period of the next pulses according to the: period of echoes. Setting the time window according to the data of step 2. Step 5:sending two pulse trains to produce an interfered wave. Testing the zero-crossing in the echo,detemine to otherwise calculate to by interpolation using the amplitudes near the trough. Derive t sub ml and t sub m2. Step6: Calculation of the distance y using equation.
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4.The ultrasonic ranging system software design
Software is divided into two parts, the main program and interrupt service routine. Completion of the work of the main program is initialized, each sequence of ultrasonic transmitting and receiving control.
Tnterrupt service routines from time to complete three of the rotation direction of ultrasonic launch, the main external interrupt service subroutine to resd the value of completion time, distance calculation, the results of the output and so on.
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5. Conclusions
Required measuring range of 30cm~200cm objects inside the plane to do a number of measurements found that the maximum error is 0.5cm, and good reproducibility. Single-chip design can be seen on the ultrasonic ranging system has a hardware structure is simple, reliable, small features such as measurement error. Therefore, it can be used not only for mobile robot can be used in other detection systems. Thoughts: As for why the receiver do not have the transistor amplifier circuit, because the magnification well, integrated amplifier, but also with automatic gain control level, magnification to 76dB, the center frequency is 38k to 40k, is exactly resonant ultrasonic sensors frequency.
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中原工学院毕业设计(论文)译文
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微孔的加工方法
正如宏观加工一样，在微观加工中孔的加工也许也是最常用的加工之一。孔的加工方法有很多种，每一种都有其优点和缺点，这主要取决于孔的直径、深度、工作材料和设备要求。这篇文章主要介绍了内冷却钻头钻孔、无冷却钻孔、插铣、电火花以及激光加工微孔的几种方法。
易于孔加工的操作
无论孔有多大，在加工时将冷却液导入到刀尖，这都有助于排屑并能降低刀具和工件表面产生的摩擦热。尤其是在加工深细孔时，有无冷却液对加工的影响更大，因为深细孔加工的刀具比较脆弱，再加上刀具对切屑的二次切削和切屑的堆积会积累大量的热，而热量是碳化物刀具的主要“天敌”，它会加快刀具的失效速度。
当使用外冷却液时，刀具本身会阻止切削液进入切削加工位置。也就是到3-5倍的直径深度后切削液就会很难流入到刀尖。副哈维工具有限公司的副总工程师杰夫戴维斯说，这时就该选用带有内冷却液的钻头。
另外，在加工小孔时采用的外冷却液的冷却方式产生的利要大于弊，当钻头进入工件时，已经流入孔的冷却液产生的压力有时会缴坏钻头，戴维斯说。
刀具生产商提供的标准钻头的直径从0.039到 0.125英寸，能加工深度小雨12倍的直径的深孔，同时提供直径从0.002到0.020英寸的不带内冷却液的钻头。
尽管有内冷却能力，但还是不够的，冷却液需要一定的流动速度从而能够将切屑清出孔外。戴维斯强调，冷却液的最低压力应为600-800磅/平方英寸，加工状况还会随着所施加的压力的增加而提高，他补充道。
为了防止这些冷却液通口被杂物堵塞，戴维斯还推荐在钻头加上一5微米孔径或更加精密的冷却液滤清器。
另外，他还推荐在加工孔时有必要在工件的上方先技工一个定心或导向孔，以防止刀具偏斜，并有助于保证所加工孔的垂直度。当选用定心钻时，应使选择的定心钻刀尖上的坡口角小于等于其后内冷钻的坡口角。定心钻的直径还要稍微大一些。例如，如果定心钻的坡口角为120，内冷却钻头的坡口角为140，并且定心钻的直径小于内冷却钻的直径。在加工时内冷却钻的拐角处会与定心孔干涉而容易脱落，戴维斯说：这将导致钻头损坏。
虽然没加强调，但是加工细深孔时，喙式进给是一种很好的加工方式。戴维斯建议，根据工件的材料不同。每次喙式进给的深度最好为孔径的30%--50%。这种加工方式便于排出切屑，使切屑不在加工孔中堆积。 润滑及冷却
为了更加有助于徘屑，戴维斯推荐在金属加工中使用油基金属切削液代替水基冷却液，因为油具有较高的润滑效果。但是如果车间更加青睐于使用水基冷却液，液体中应该包括EP（极压）添加剂，增加润滑和减少发泡。如果产生很多泡沫，戴维斯说，“切屑就不会按着预定的方式排出。”
他还补充道，另一种提高润滑并且提高刀具寿命的方法是道具涂层，例如氮铝化钛（TiAIN)。TiAIN具有很高的硬度,当钻削像不锈钢这样的难加工金属材料时，带有TiAIN涂层的刀具能有效的减少热冲击。
威斯康星洲简斯维尔微型刀具公司的总经理大卫伯顿，对微加工刀具的小批量涂层有不同的看法，他说：“对直径小于0.020英寸的刀具涂层，会对刀具的加工质量到刀具寿命等每一加工方面都产生消极影响”。因为小刀具涂层不能做的足够薄，这样涂层就会改变刀具的前角和后角，从而不利于加工。
不过，更薄的涂层的开发正在继续，伯顿表示，现在微型刀具公司除了生产销售微型铣刀、刨刀和微型钻头外，还在和其他公司合作致力于开发一种亚细微涂层。伯顿说：“我们计划这种涂层刀君会在六月到一年的时间内上市”。
微型钻公司的产品主要是用于电路板加工钻头，但也可用于有效的切屑金属。所有的刀具都没带内冷能力。“我有一个客户想要在不锈钢上面钻一个0.004英寸的孔，他当时非常惊讶这能用一把加工电路板的钻头完成”。伯顿还补充到，采用喙式进给并选择高的主轴速度可以提高钻头的效率。
微加工刀具要使用多高的转速，这主要依赖于车间所使用的数控机床和刀具的直径，所需的转速随刀具直径的增加而加快（注：切削速度公式为 sfm=刀具直径×0.26×主轴转速）。
虽然相对较低，但伯顿的客户也成功 的应用过每分钟5000转的加工速度。伯顿说：“我们建议我们的用户找到一个震动最小的最高转速-----最佳加工速度。”
为了减少震动，在用小的切削力通过刀具的前倾面的去除适当的金属时，应使渗入到工件中的切削载荷连续而充足，如果钻头承受的切削载荷太轻，刀具前倾面的磨损速度就会加快，刀具变钝，从而影响刀具的使用寿命。这在加工细孔时应更加注意。
“用户们常常使用较轻的切削载荷来延长刀具的使用寿命，”伯顿说，“这恰恰会加快切削刃的磨损，并在刀刃宽出切屑的位置形成圆弧，刀具会变得像磨削工具一样把材料强行除掉，只能成为废刀。”伯顿认为，直径大于0.001英寸的刀具切削抗力小于0.0001时，切削力抗力就已经太小了，即使刀具不会断裂，过早的摩擦也会导致刀具寿命缩短。
太多的跳动也可能是破坏性的，但是影响有多少还值得商榷。伯顿指出，公司打算设计一台具有0.0003英寸偏差的机器，用以建立室内最坏情况下的铣削场景，还将能够加工0.004英寸宽的槽。“这迟早会实现的”。
他还补充：“你还可以试想一下0.0003英寸的跳动和只有正常水平三分之一的切削载荷，也就是说0.0001到0.00015，刀具将会立即破坏，因为刀具的一个徘屑槽会承受所有的载荷，然后徘屑槽的后面就会破坏。”
他还指出，在钻孔时，小于0.0003英寸的偏差是可以接受的，因为当钻头深入孔内时，钻头末端的切削刃在外圆柱非加工表面的引导下会继续切削。偏差的最小值随着深度和直径比值的增加而迅速减少，这是因为当钻头越深入工件，徘屑槽的吸震能力越差。最后强烈的跳动导致刀柄绕着刀具的轴线转动，而刀尖还仍然保持稳定，从而产生是刀具最终断裂的集中应力。 插铣
虽然通常没有直径小于0.002英寸的标准微型钻头，但可以用微型端铣刀来“冲”孔。“每当人们想加工一个小于0.002英寸的孔时，他们可以选用端铣刀，效果也不错。”伯顿说道。但这样加工的孔不能太深，因为刀具体不长，没有大的深度直径比率，因此一把直径为0.001英寸的端铣刀只能加工最深0.20英寸的孔，而同样直径的钻头可以加工得更深，因为钻头的设计使载荷全部作用在刀尖上，进而传到刀柄上被吸收。
市面上能提供最小5微米的端铣刀，但是并没有大量销售。“当人们想买这样的刀具时，我非常严肃的试着说服他们不要买，因为我们不喜欢制作这样的刀具。”伯顿说到。这种刀具主要问题是。不但这种刀具的硬质合金齿处于亚细微尺寸，而且当一把刀有多个齿时，每个齿的尺寸还要保持一致。伯顿道：“一把直径5微米的端铣刀在其基体上就夹持大约10个刀齿。”
他还补充说，他曾经看到过带有0.微米的粉末冶金硬质合金刀具，这是商业上能提供齿的尺寸的一半，但它还包括0.5和0.6微米的小齿。“如果齿的尺寸不统一，小齿是发挥不出作用的。” 坠电火花加工
应用坠电火花的电火花加工是一种微孔加工方式。这不同于将电导线穿过工件的电火花加工方式，应用坠电火花加工的微孔更加精密和精确，但同时花费也会很高。
坠电火花加工深细孔时，要用一根导电管作为电极。加工小而浅的孔时，需要用到一根导线或棒，“我们尽量用导管做电极。位于密歇根州的牧野公司总经理Jeff Kiszonas说道，导管的排渣孔能使加工的孔有大的深度直径比，并能够在加工中将孔底的熔渣排出孔外。他又补充道”但是另一方面，没人能制造出小于一定直径的导管。“一些供应商能提供直径小于0.003英寸的导管可以加工出0.0038英寸的孔。
现在Makino公司生产的双边坠电火花加工设备能够加工出 0.00044 英寸的微孔，这种设备主要用于孔的精加工。最近，在日本这种机床的开发人员用两分钟加工了八个这样的孔，并用四十秒穿透了0.0010英寸厚的碳化钨板。加工电极为一个因钨合金棒，由于电火花加工中再电极和工件间存在放电间隙，所以，所加工孔的直径会比电极直径大0.00020英寸。
当加工上述尺寸的孔时，旋转的导棒上包裹着通电的放电导线。精加工时需要一个w轴附件，用来夹持电极导向的模具，另外还需要一个中间导向件，当电极旋转时用来防止其弯曲和摆动。应用这种加工方式的机床适合于加工直径小于0.005英寸的孔。
另一种坠电火花加工微型孔机床是三菱VA10机床，它用精加工孔的钻摸附件来装卡和引导精制导线来腐蚀金属，伊利诺伊州的MC机械系统公司产品加工经理丹尼斯德利说：“这是一种标准的电火花加工，但是借助于安装在机器上的附件，我们同样可以加工细孔”。他还补充说在电火花加工中用2000转/分的转速旋转的导线可以加工小于0.0004英寸的孔。 钨电极电火花加工
电火花加工是一中典型的慢加工，加工微孔时这表现得也很明显。“电火花加工非常慢，并且随着加工精度的增加而减慢”Midvale公司（Midvale公司是一个位于犹他州，主要生产24伏低电压电火花加工设备和基于精密电火花加工的公司）的总裁迪恩约根森说。
钨电极的生产是应用反极性接法，经机械加工、研磨加工使之直径达到10微米、粗糙度为0.000020英寸。应用1-微米的电极加工10.5到11微米的孔，并能加工盲孔。用于加工最小孔的最大工件厚度为0.002英寸，加工50微米直径的孔时工件的厚度能达到0.004英寸。
在激光加工之后用电火花加工是生产高精度孔的一种比较不错的方法，约根森已经决定重新研发最好的加工设备。“我们需要重新研发所有电子控件、程序软件和机械”。约根森说重新研发这些软件和继续额需要花费180000到200000美元。
车间里多数精加工为100美元/小时，包括特殊金属的电火花加工，如：X射线加工金和铂、光加工不锈钢、阴极射线加工钨和钽。约根森说道，电火花加工还不适合加工半导体材料，如聚晶金刚石。 光加工
除了硬质合金和钨电极外，光也是一个不错的微孔加工的“刀具”材料。虽然大多数来钻孔的激光都是处于红外光谱范围，但是根据宾尼法尼亚州的Ex One Co。、Iiwin公司的激光技术主管兰迪吉尔摩介绍，他们采用的是绿色光柱的超脉冲技术。不像其他种类的微加工光束，超脉冲是一种纳秒级激光，它绿色光束的波长为532纳米。这种技术产生的激光一对脉冲时间为4到5纳秒，每对脉冲的间隔为50到100纳秒。这种技术的加工方式成倍的提高了加工效率。“与其他激光加工相比，这种技术大大的提高了金属去除率”。吉尔摩说：“由于这种激光脉冲短，所以很大程度上减少了对工件材料的热损伤。”
超脉冲激光加工孔的最小直径为45微米，不过这种加工最常用在H系列钢材料的柴油机喷嘴90微米到110微米孔的加工。吉尔摩提到，根据排放标准的要求这种孔的直径要缩小到50微米到70微米，因为越小的孔越能使燃料充分燃烧。
另外，这种技术加工的孔还带有一个负的锥度，就是入口直径小于出口直径，这有利于燃料的流动。
这种技术的另一种常用的应用是在航空涡轮叶片上打冷却孔。虽然叶轮只有1.5mm到2mm厚，但吉尔摩解释说，这种孔要带有25°的入口倾角，以使冷空气贴着孔壁流动，更好的起到冷却作用，这就是说钻孔的长度达到5mm。他说：“温度是航空发动机的主宰，叶轮运行的环境温度越高，燃料的利用率越高，得到的推力越大。
为了加强这技术的竞争力，Ex One 公司研发了一种专利材料，将这种材料注入中空的部件体内，可以防止光柱所加工孔以下壁体的烧伤。光加工之后，可以将这种材料完全清理掉。
“光加工的一种缺点是，光柱在遇到另一个实体之前就会一直传播”吉尔摩说：“加工柴油机喷嘴时，这会损坏相对壁的内表面”。
超脉冲加工设备的价格为650000到800000美元，虽然这要高于电火花加工设备，但是光加工不会用到电极。“激光加工用光做刀具”吉尔摩说：“它节省了电极的开支”。
根据其应用的不同，机械钻削加工、插铣、电火花加工和光加工在微孔加工中都占有一席之地。牧野公司的Kiszonas说：“用户也比较向往有更多的微孔加工方法供其选择”。
