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第一章 走进技术世界
知识要点：
一、技术的价值
1、技术与人：①技术源于人类的需求和愿望。
②技术具有保护人、解放人和发展人的作用。
③通过技术活动实现自我价值
2、技术与社会：①促进生产的发展。
②改变生活的方式。
③丰富社会文化的内容。
④在政治文化军事方面成为综合国力的象征。
3、技术与自然：①依靠技术人们得以利用和改造自然。
②人们在利用技术改造自然时应把握合理的尺度。
③技术的发展给环境带来了问题，也给解决问题提供了可能。
二、技术的性质
1、技术的目的性：任何技术的发展都是人类有意识有目的的活动。
2、技术的创新性：包含技术革新和技术发明两个方面。
3、技术的综合性：技术的内在特性，具有跨学科的性质。技术与科学的区别与联系。
4、技术的两面性：实用性和危害性。
5、技术的专利性：知识产权。
三、技术的未来：从人类根本利益出发，从人类共同利益出发。不要迷茫中的旷世悲怆，也不要崇拜中的盲目乐观。
知识详解：
1、技术与科学的区别与联系：
区别：①含义不同：科学反映自然、社会、思维等客观规律的分科知识体系；技术是人类在利用自然和改造自然的过程中积累起来，并在生产劳动中体现出来的经验、知识技巧和物化成果。
②成果形式不同：科学成果一般表现为理论、概念、定律、规则、论文等，此类成果一般不具有商业性；技术成果一般则以工艺流程、设计图、操作方法等形式出现，此类成果可以商业化。
③任务不同：科学要回答“是什么”和“为什么”的问题；技术则要回答“做什么”和“怎么做”的问题。
④科学与生产不发生直接的联系，而技术直接服务于生产，技术离开了实践，就无法体现其价值。
联系：科学与技术之间是一种相互联系、相互促进、相互制约的关系。科学是技术的基础，技术是科学的应用，技术发展又为科学研究提供了必要的技术手段。
2、知识产权：指智力的创造性劳动取得成果后，智力劳动者对其成果依法享有的一种权利，包括占有权、使用权、处分权和收益权。侠义上包括著作权、专利权、商标权三部分。
专利权：是国家按专利法授予申请人在一定时间内对其发明成果所享有的独占、使用和处分的权利。它是一种财产权，受国家法律保护。具有独占性、时间性、地域性三个特性。
专利的种类有三种：
①发明专利：技术含量高，花费创造性劳动多的新产品及其制作方法、使用方法。保护期限20年。
②外观设计专业：设计产品形状、图形、色彩及其结合的、富有美感且适于工业上应用的新设计。保护期限10年。
③实用新型专利：对产品构造、形状的技术改进。保护期限10年。
专利申请步骤（6步）：提交申请阶段-----受理阶段-----初审阶段------发明专利申请公布阶段------发明专利申请实质审查阶段------授权阶段
第二章 技术世界中的设计
知识要点：
一、设计的特点：
1、设计课题的源泉是人类的需求。
2、设计的本质是创新。
3、设计的领域很广泛。
4、设计工作需考虑多方面问题。
5、设计需要发挥团队精神。
二、影响外观设计的因素：造形、色彩、美感、人机工程学（指以人的活动范围及人体各部分或各种动作、姿势所需的尺寸范围为基本条件，在设计时考虑使人安全舒适、操作便利的尺寸形状）。
三、设计的基本原则
1、科学性原则：设计工作必须遵循自然界的科学规律。如：发电机要遵循电磁感应的科学原理。
2、实用性原则
3、创新性原则：创新是设计的核心。
4、安全性原则
5、经济性原则：以最低的费用取得最佳的效果。
6、美观性原则
7、技术规范性原则：产品的设计必须符合一定的技术规范。如；机械行业的螺钉、螺母，电子行业的一些电子元器件等都是常见的标准件。这些标准件都要遵守统一的技术要求。
8、可持续发展原则：尽量减少对环境的破坏；尽量减少原料和自然界资源的使用；最大限度减少产品重量、体积；在生产中减少消耗；在流通中减少成本；在消费中减少污染；改进产品的结构设计，使用过的产品废弃物中尚有价值的资源的回收再利用。
四、技术与设计的关系
1、技术的发展离不开设计。
①设计是技术发展的驱动力。②设计是技术成果转化的桥梁和纽带。
③设计促进技术的革新。
2、技术更新对设计产生重要影响。
①技术进步制约设计的发展。②技术更新为设计提供了广阔的发展天空。
③技术进步促进人们设计思想和手段的发展。
五、设计中的人机关系
1、人机关系的含义：人和周围物品的关系。
2、人机关系的目标：高效、健康、舒适、安全。
3、如何实现合理的人机关系？应处理好以下几种关系：
①普通人群和特殊人群（例如：地铁出入口的设计）
②静态的人与动态的人（例如：人与床之间的关系）
③人的生理需求与心理需求（例如：学习用台灯的设计）
④信息交互。（例如：电话的按键）
六、技术试验的分类及其方法
1、分类（根据目的）：
①性能试验：通过变量控制的方法，对产品进行强化试验一般测量的是极值或临界值。例如：测量弹簧弹性限度。
②优化试验： 抽取多个试验的样本对象，进行条件优化或组合。例如：农业中不同品种的对比试验。
③预测试验：通过试验，预测试验对象的状态变化及产生的后果。例如：地震预测、天气预报。
④信息试验：通过测量、采集、识别和处理信息来影响试验效果。例如：跟踪原子、地矿储量勘测。
2、技术试验方法
①优选试验法：运用数理统计的方法，选定若干次典型意义的试验，逻辑的推出全部试验所达到的最佳效果。如：不同品种水稻的对比试验。
②模拟试验法；通过再现形式来模拟现实发生的情况的方法。如：汽车的碰撞试验、大坝的水利试验。
③虚拟试验法：利用计算机技术来虚拟现实中的技术设计原形并进行试验的方法。例如：勇气号火星探测器着陆场景模拟。
④强化试验法：通过扩大和强化实验对象的作用，以提高试验效率的方法。如：管材的压力测试。
⑤移植试验法：在相互具有差异的事物之间，将某些共同相关的因素从一物移植到另一物进行试验。如：橘子从长江南移植到长江北的移植试验。
3、技术试验的实施步骤：试验计划----抽取样本---进行试验----分析数据----得出结论
4、技术试验报告包括：试验目的、试验准备、试验步骤、试验记录、试验总结。
七、设计的一般过程
1、发现与明确问题
调查需求---分析信息----发现与明确需要----明确设计要求
2、制定设计计划
收集信息---设计分析----方案构思-----方案呈现----方案筛选
3、制作模型或原型
绘制图样---制作模型或原型
4、测试、评价及优化
测试----评价----优化
5、产品的使用维护
第四章 展现设计成果
知识要点：
一、材料的分类：
1、天然材料：取材于大自然且保持着原本特制的材料，如黏土、木材、石材等。
2、合成材料：又称人造材料，是人为的把不同物质经化学方法火聚合作用而成的材料，其特质与原料不同，如塑料、玻璃、钢铁等。
3、混合材料：天然材料与合成材料的总和，如胶合板，纸、混纺料等。混合材料会保持部分原来的特质。
二、设计是如何选择材料？
1、材料的固有特性应满足设计产品的使用功能、使用寿命等要求。如材料的耐久性能保证产品的使用寿命。
2、材料的工艺性应方便设计产品，实现制造结构，并有利于优化生产加工工艺过程。
3、材料的质感应与设计产品的造型特点、民族和地域特征、文化艺术品位等设计风格相协调，以实现较好的外观效果。
4、有安全性等特殊要求的产品或零部件的选材要按照有关标准选用。如医院的某些电疗设备中与病人解除的部位，其表面应选择绝缘且抗静电的材料。
5、在满足设计要求的基础上，优先选择资源丰富、价格低廉、有利于环保的材料。
6、注意市场调研，了解消费者对选材的期望，并在合理的前提下尽量满足消费者的需求。同时注意发挥新材料的优势为设计服务。
7、注意人类社会可持续发展原则。
三、工具与设备常识
1、木工工具及设备
（1）木工手工工具：
锯子、刨子（对木材表面进行刨削，使其光滑、平直的工具。最常用的是平刨，是用于刨出木料平面的，按刨身长短分为长、中、短三种，刨身越长，越能将材料刨得平直）。
凿子（凿削榫眼、或其他局部的铲削）、斧头、钻子、羊角锤、量具（钢卷尺、直尺、直角尺等）、画线工具（木工铅笔、木工圆规、画线规、墨斗等）
（2）木工常用的基本设备：工作凳或工作台
2、钳工手工工具及量具：画线工具（画针、画规、样冲、直角尺）、手锤、錾子、锉刀、攻丝工具（加工内螺纹）、套丝工具（加工外螺纹）。
钳工常用的基本设备：钳台、虎钳、砂轮机、钻床。
四、工艺常识
1、什么是工艺？
利用工具和设备对原材料、半成品进行技术处理，使之成为产品的方法。
2、从以下几方面加深对工艺的理解：
(1)工艺是生产过程中的程序、方法和技巧，它体现了生产活动中的技术和知识经验。
(2)各行业都有其自有的生产工艺。一定的技术总会有一定的工艺相适应。
(3)工艺既包括大的生产流程，也涉及细的生产工序和环节。实际上，每个操作步骤的具体操作方法都属工艺范畴。
3、工艺的一般过程（将原材料（含元器件）转换成设计产品的过程）：
备料-----形成坯件-----零件加工------部件制作------总装配-----表面涂饰
4、常用的加工工艺：
（1）木工工艺：包括锯割、刨削、凿削、砍削、钻削等。联接方法包括钉联接、榫联结、胶联结、活动联结等。
（2）钳工工艺、：包括锯、锉、刮、研、钻孔、攻丝、套丝等。联接方法包括铆接、黏接、螺栓联结等。
（3）焊接工艺：利用高温和焊接材料将分离的零件或材料融合在一起形成整体的制造方法。
（4）铸造工艺：将铁或其他金属熔化成液体，浇注入一定的型腔中以获得一定形状的零件的制造方法。
（5）锻造工艺：将金属材料加热到一定温度使其软化，然后通过捶打、锻压改变其形状，使其符合预定要求的制造方法。
五、（一）制作模型的一般步骤：
1、 选择合适的材料。
2、 根据本地的条件，准备适当的工具和加工设备。
3、 按设计图样划线。
4、 对材料进行锯割、切削等加工。
5、 装配
6、 对模型进行表面处理。
7、 对产品的外观造型和色彩进行评价；对产品的结构、功能进行监测和试验，检验是否符合设计要求。
8、 对设计方案进行修改，做成展示模型。
模型的功能：1、使设计对象具体化2、帮助分析涉及对象的可能性
（二）模型的分类及在不同阶段的作用：
1、草模：用于产品设计的初级阶段，它可以采用立体模型将设计构思简单地表示出来，供设计人员深入探讨时使用。
2、感念模型：用于设计构思初步完成之后，在草模的基础上，用感念的手法表示产品的造型风格、布局安排，以及产品与人、与环境的关系等，从整体上表现产品造型的整体感念。
3、结构模型：用于研究产品造型与结构的关系，清晰地表达产品的结构尺寸和连接方法，并用于进行结构强度试验等。
4、功能模型：用于研究产品的各种性能以及人机关系，同时也用于分析、检查设计对象各部分组件尺寸与机体的相互配合关系等。
5、展示模型：真实材料，准确的尺寸，做成与实际产品几乎一致的模型或按一定的比例缩放的模型，作为产品的样品进行展示，以便提供实体形象。另外通过展示模型可以直接向设计委托方征求意见，为审查方案提供实物依据。
第五章 怎样实现创新设计
知识要点：
一、创新思维的特征：开放性、多向性、独立性。
二、创新设计的类型：
1、原理创新：运用一种新的技术原理于产品设计中，从而产生出新颖、先进的技术产品。2、结构创新3、外观创新
三、设计评价的基本原则：科学、实用、安全、经济、美观、新颖
四、如何评价、优化设计？例如多功能学习用品盒的评价和优化。(课本128页)
首先，根据具体情况确定应优先考虑什么评价原则。以卧式的多功能学习用品盒为例，它是个实用型的简单产品，评价的首要原则可选定为使用功能，其次为美观性，然后考虑其他因素。而优化措施同学们要根据自己的想法大胆提出合理的改进建议。
五、撰写产品使用说明书
1、产品说明书的作用：指导用户选择产品、使用产品的“路标”和“向导”，它可以帮助用户了解产品特性，确保用户正确、安全地使用产品。它是设计者与使用者沟通的纽带。
2、产品说明书的写作
（1）产品说明书一般的结构：标题、正文和产品标记。
标题：至于文首或封面，完整的标题由产品的商标、型号、货名以及“说明书”或“使用说明书”构成。力求简洁、鲜明、醒目。
正文：说明书的主体，包括产品构造、性能、适用范围、技术参数、安装、使用方法、注意事项等。要有选择的确定主题内容。
标记：包括产品商标、厂家名称、地址、电话、邮编、代号获批准文号等。内容要写清楚明白，地址要用全称。
（2）产品说明说的形式：条款直述式和自问自答式
条款直述式：把说明的内容分成若干类别，然后按照一定顺序逐项书写。
自问自答式：将说明的内容归纳成问题，按一定顺序提出并逐一作答。
3、产品说明书的写作要求：
（1）实事求是。其中包括在设计说明中不能随意地夸大设计产品的性能，在注意事项中必须标明其有可能带来的负面影响以及安全隐患，决不能隐瞒。
（2）表达准确。不能有含糊其词、模棱两可的词语，更不能有误导性语言。
（3）通俗易懂
六、设计产品的交流
1、直接交流:设计者或产品宣传推广者与产品消费者之间面对面的直接交流。
2、间接交流：产品设计者或宣传者借助于一定的载体，以一种特殊的方式间接地实现设计产品与消费者之间的交流。例如：文本、图表、模型、广告媒体、网络等。
技术与设计2
第一章 结构与设计
知识要点：
一、 结构的含义与功能
结构：指物体的各组成部分之间的搭配和排列。从力学角度上结构是指可承受一定力的架构形态，可用来抵抗引起形态和大小改变的力。
结构的功能（或本质）：为了承受力和抵抗变形。
二、 结构的类型（力学的角度）
1、 实心结构：结构体本身是实心的，可以连续传递荷载，适于承受压力，受力特点是外力分布在整个体积中。如：房屋的墙体，水库的大坝，古代的城墙等。
2、 框架结构：由细长的构件组成，或者说它是由杆件或板件连接而成。构件可以是空心，也可以是实心，可以是平面框架，也可以是空间框架。这种结构用料少，可以承受多种荷载，特点是支撑空间而不充满空间。如：塑料大棚的棚体、自行车车体等。
3、 壳体结构：它是用薄壁壳状构件来替代空间框架而形成的一种空间结构。由于它可以将作用在其上的集中横向载荷分散为沿壳体的压力。因此在场馆建设中用得很多。其受力特点是外力作用在结构体的表面。
注：结构从几何形态上分为：缆索结构、桁架结构（全由三角形组成，接头为旋转接头，称为铰接。）课本11页。
三、 结构的受力分析（课本12页）
1、 构件受力的基本形式
拉力、压力、剪切力---两个距离很近，大小相等，方向相反，且作用于同一物体上的平衡力。
扭转力----反方向向物体两端均匀施力，使物体发生扭转形变的力。
弯曲力---垂直作用于物体，使物体产生弯曲的力。
2、 荷载的分类：
恒载（永久性荷载）：不随时间变化而而变化的荷载。
活载（可变性荷载）：随情况变化而变化的荷载。
四、 结构的强度
强度：物体结构抵抗变形的能力。
内力：物体内部各部分之间的相互作用力。
应力：作用在单位面积上的内力。应力是用来衡量强度的。
影响结构强度的因素：
形状、材料、材料的连结方式。（连接方式介绍见课本28页）
五、 结构的稳定性]
1、 稳定：不是状态绝对不变，而是指受扰后，允许状态有所波动，但当扰动消失后，能重新返回到原平衡状态。
结构稳定性：结构具有阻碍翻倒或移动的特性。
2、 影响结构稳定性的因素：
⑴重心的位置：重心的位置越低越稳定。
⑵结构与地面接触所形成的支撑面的大小：支撑面越大，结构越稳定。
⑶结构形状：三条腿的板凳比两条腿的板凳要稳定。
⑷材料也是影响结构稳定性的重要因素。例如：汽车的车体采用壳体结构和薄钢板制造，壳体结构可以将结构表面受力分散，薄钢板是车体的质量较轻。
六、 简单结构的设计考虑的主要因素
符合使用者对设计对象的稳定性和强度要求，安全因素，公众和使用者的审美需求，使用者的个性化需求，对设计对象的成本控制要求和一定的使用寿命等。结构设计中还应考虑的因素如功能、安全、创新、成本和工艺等。
七、 经典结构的欣赏
从技术与文化两个角度对经典结构进行赏析，学会观察结构的实用性和美。
第二章 流程与设计
知识要点：
一、 流程的含义
若干环节随着时间的变化，依序完成的进程流。 （环节和时序是流程的两大关键点）
二、 实际流程设计的两种情形：
第一种， 流程的环节是显性的。
第二种， 流程的环节不是或不全是显性的，即需要经过大量实验和较长时间的探究后，才能得到它的内在属性和规律，从而得出流程应包含的基本环节和时序，设计出较为成熟的、合理的流程。
三、 流程设计应考虑的基本因素：研究事物的内在属性与规律。
四、画流程设计框图的一般方法：
（1） 根据对事物的内在属性和规律的分析，以及有关的考虑，将流程的全过程，按每个阶段的功能、作用的不同，分解为若干小过程——环节，并用方框表示环节。
（2） 按照每个小过程应该经历的时间顺序，将各环节依次排开，并用箭头连接起来。
（3） 对某环节，按需要可在方框中获方框外，作简要注释，也可不作注释。
流程一般用方框图、文字叙述（如：开学典礼活动安排）、表格（课程表、列车时刻表）、图文表达（如：公交车的线路图）、程序流程图。
五、流程优化的目的：
对流程的优化，不论是对流程整体的优化，还是对其中部分的改进，如减少环节、改变时序，其目的都是为了提高工作效益、提高工作或产品质量、降低生产成本、节约能耗、保护环境，或者是为了进一步啼狗恶习和工作的自觉性，提高办事效率。
六、流程优化的条件：
流程的优化是需要条件的。要做好优化，就要把握条件，创造条件。
从外部条件的需要看，要建立在设备或工艺水平的提高或完善的基础之上，如储蓄所取款流程的改进。
从内部条件的需要看，要建立在对流程内在机理的进一步研究和实现的基础之上，如洗衣机工作流程的改进。
七、生产流程优化的内容：工艺优化、工期优化、成本优化、技术优化、质量优化等优化指标。
第三章 系统与设计
一、系统含义及分类
1、系统的含义：由相互依存的若干个部分组成的、具有特定功能的有机整体。或者说系统由相互依存、相互作用的若干元素构成的，并完成特定功能的统一体。
构成系统的三要素：
⑴至少有两个或两个以上的要素
⑵各要素之间相互联系，相互作用。
⑶系统的功能是组成要素所不具备的
2、系统的分类：
（1）自然系统和人造系统：由自然物自然形成的系统，称为自然系统。如：人体系统；由人工建造、加工而构成的系统，称为人造系统。如：城市系统。
（2）实体系统和抽象系统：由看得见、摸得着的具体实体为元素构成的系统，称为实体系统。如：机器中的传动系统；由一些概念、原理、方法、制度、程序等为元素构成的系统称为抽象系统，也叫概念系统、软系统。如：智力竞赛软件系统。
（3）静态系统和动态系统：按系统的状态与时间的关系，可分为静态系统和动态系统。系统的结构和状态，不随时间的推移延续而变化的系统，称为静态系统。如：棚室环境系统。根据物质运动的普遍规律，决定了这类系统的结构和状态具有产生、变化与发展、消亡过程的，称为动态系统。如：城市系统。
绝大多数系统属动态系统；静态系统是有条件的、暂时的和相对的。
（4）开放系统和封闭系统：与环境相互发生联系、交换的系统，称为开放系统。如：人体系统；不与环境相互发生联系系统称为封闭系统。如：停建或缓建的工程，可以看作是暂时的封闭系统。
二、系统的基本特性
1、整体性
系统是一个整体，它不是各元素的简单集合，系统的整体功能是各要素在孤立状态下所没有的。
2、相关性
组成系统各要素之间或系统整体与部分之间相互作用、相互联系。
3、目的性
也称为功能性，每个系统都具有特殊的功能。
4、环境适应性
系统都存在于一定的环境之中，并不断的与外界环境进行物质的、能量的和信息的交换，系统必须适应外部环境的变化。
5、动态性
任何事物都是不断变化的，系统也不例外。
三、系统分析
1、系统思想
作为系统，他们都具有整体性、相关性、目的性、动态性和环境适应性。系统的这些基本特性，就构成了系统的基本思想。
2、系统分析的基本方法
运用系统的思想和定性定量的相结合的方法，对系统进行分析。
3、 系统分析的一般步骤
明确问题，设计目标------收集资料，制定方案------分析计算，评价比较-----检验核实，做出决策
4、 系统分析的主要原则
⑴整体性原则：分析时首先着眼于系统整体，要先分析整体，再分析部分；先看全局，后看局部；先看全过程，再看某一阶段；先看长远，再看当前。
⑵科学性原则：尽可能的运用科学方法和数学工具进行定量分析。
⑶综合性原则：综合分析，统筹兼顾，不可顾此失彼，因小失大。
四、系统优化
1、系统优化的目的：使系统达到最优化的目标。例如：增产增收、提高土地利用率、修路致富等，追求功能/成本比、性能/价格比、效益/耗费比等的最大值。
2、影响系统优化的因素：
⑴优化追求的目标要适度。
⑵希望投入最少，而取得的效益最大。效/耗比、性/耗比、性/价比得比值越大，就越接近或达到最优化。
⑶系统优化是离不开条件的，条件是否具备直接影响优化。
⑷某些不确定的或不可预见的因素也会影响系统的优化。
3、系统优化的一般步骤：
⑴提出需要优化的问题，收集有关资料和数据。
⑵确定变量，建立定量计算方程和有关约束条件。
⑶选择合适的优化方法
⑷解方程，校验解的最优性。
⑸实施
4、系统优化的原则：
⑴要用定性和定量分析相结合的方法使系统最优化。
⑵坚持系统整体的最优化。
⑶不间断地寻求系统最优化。
五、系统设计的原则
1、以实现系统基本功能为首要原则
2、利用子系统间的关联关系，合理解决子系统的冲突，综合处理的原则。
3、追求效益的最大化及优化是系统设计追求的永恒目标的原则。
4、可实现动态调整的原则。
5、人性化设计的原则。
6、具备战略性的思考，即设计应由相对的稳定性和适应可持续发展性的原则。
第四章 控制与设计
一、控制的含义
人们根据自己的目的，通过一定的手段，使事物沿着某一确定的方向发展，就形成了控制。
二、 控制系统的基本组成：传感器、控制器、执行器、被控对象
三、 控制系统分类：
1、 开环控制系统：指输出量不对系统的控制产生任何影响的控制系统。
2、 闭环控制系统：指在系统的输出端与输入端之间存在反馈回路，输出量对控制过程产生影响。
两者的比较：开环控制系统的结构和原理比较简单，信息从输入端传出输出端，仅有一条路径。最大缺点是控制精度不高。
闭环控制系统：结构较为复杂，信息流经的路径有两条，一条自输入端传至输出端，另一条是输出端信息反传至输入端的比较环节。它可以有较高的控制精度和有较强的抗干扰性能。
四、 控制系统框图的绘制方法（课本112页）
1、 按下列的顺序确定系统各个环节：①被控对象、②执行器（直接对被控对象进行控制的装置或元件）、③控制器（对输入信号进行处理并发出控制命令的装置或元件）、④反馈环节
2、 确定被控量（输出量）、控制量（执行器的输出信号）、输入量、反馈量和偏差量。
3、 用带箭头的直线表示信息在系统中流动、传递的方向与过程。
4、 加上比较环节（闭环）。
五、 控制系统的干扰
1、干扰因素：在控制系统中，除输入量以外，引起输出量变化的各种因素称为干扰因素。
一个控制系统的干扰因素不止一个，所有的控制系统的工作运行，都会受到到所谓干扰因素的影响。干扰因素对控制系统的影响，有时是破坏性的，甚至是致命的。在使用、设计一个控制系统时，必须弄清这个控制系统有哪些干扰因素。
2、抗干扰性
准确地说，干扰就是控制系统的外部环境或条件对系统的工作准确性产生的影响。这种影响越小越好。如果一个控制系统能够很好的避开或抑制干扰，使干扰对系统产生的影响很小，我们就说这个系统抗干扰性强。