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2023年5月13日

現(xiàn)代電力電子技術(shù)實(shí)驗(yàn)裝置,電力電子實(shí)訓(xùn)臺(tái)

SBMC-02現(xiàn)代電力電子技術(shù)實(shí)驗(yàn)裝置

一、概述

電力電子技術(shù)實(shí)驗(yàn)裝置，是依據(jù)西安交通大學(xué)王兆安編著的《電力電子技術(shù)》（第五版）、《半導(dǎo)體變流技術(shù)》教材實(shí)驗(yàn)大綱的要求，吸收國內(nèi)、外同類產(chǎn)品的優(yōu)點(diǎn)，充分考慮了實(shí)驗(yàn)室的現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢，對原"電力電子技術(shù)及電機(jī)控制實(shí)驗(yàn)裝置"在外形、功能上進(jìn)行優(yōu)化組合，精心研制而成。

(此圖片僅作為結(jié)構(gòu)參考，具體實(shí)物要根據(jù)配置而定）

二、適用范圍：

涵蓋了各高等院校等所開設(shè)的"電力電子技術(shù)"、"半導(dǎo)體變流技術(shù)"等專業(yè)課程所要求的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目。

三、技術(shù)性能

1、輸入電源: 三相四線(或三相五線 380V±10％ 50HZ)

2、工作環(huán)境: 溫度-10℃－+40℃　相對濕度＜85％（25℃）　海撥＜4000m

3、裝置容量：＜1000W

4、外形尺寸：1700×700×1580 mm

四、裝置的基本裝備

1、DX-01電源控制屏（鐵質(zhì)雙層亞光密紋噴塑結(jié)構(gòu)，鋁質(zhì)面板）

（1）交流電源（帶有過流保護(hù)措施）提供交流電源：三相交流電源(220V/1.5A)

（2）高壓直流電源：輸出220V/0.5A，具有輸出短路保護(hù)。

（3）數(shù)字式儀表

①．交流數(shù)字電壓表：可通過其下方的波段開關(guān)切換指示三相電網(wǎng)輸入線電壓，精度1.0級；

②．真有效值交流數(shù)字電壓表一只：測量范圍0～500V，量程自動(dòng)判斷、自動(dòng)切換，精度0.5級，三位半數(shù)顯，為交流調(diào)速系統(tǒng)提供電壓指示。

③．真有效值交流數(shù)字電流表一只：測量范圍0～5A，量程自動(dòng)判斷、自動(dòng)切換，精度0.5級，三位半數(shù)顯，具有超量程告警、指示及切斷總電源功能，為調(diào)速系統(tǒng)提供電流的指示；

④．直流數(shù)字電壓表一只：測量范圍0～300V，三位半數(shù)顯，輸入阻抗為10MΩ，精度0.5級；

⑤．直流數(shù)字電流表一只：測量范圍0～5A，三位半數(shù)顯，精度0.5級，具有超量程報(bào)警、指示、切斷總電源等功能。

（4）帶鏡面的指針表：直流電壓表（測量范圍0～±300V，為中零式，精度為1.0級）直流電流表（測量范圍0～±2A，為中零式，精度為1.0級）

（5）三相可調(diào)電阻（90Ω×2/0.41A一個(gè) 、900Ω×2/0.41A兩個(gè)）

（6）平波電抗器：提供100mH、200mH、700mH電感，在1A下保持線性。

（7）給定：±15V可調(diào)電壓輸出，帶數(shù)顯，指示輸出電壓。

（8）單相調(diào)壓：提供了一只0～250V/0.5KVA單相交流自耦調(diào)壓器，為相應(yīng)的實(shí)驗(yàn)提供可調(diào)交流電源，并帶短路保護(hù)。

（9）三相整流濾波電路：可對單相及三相交流電源進(jìn)行整流和濾波，具有輸出短路保護(hù)。

（10）變壓器：提供三相芯式變壓器一個(gè)（該變壓器有2套副邊繞組，原、副邊繞組的電壓為127V/63.6V/31.8V），用于三相橋式、單相橋式有源逆變電路實(shí)驗(yàn)。

（11）人身安全保護(hù)體系三相隔離變壓器一組：三相電源首先通過三相漏電保護(hù)器，然后經(jīng)鑰匙開關(guān)、接觸器到隔離變壓器，使主電路輸出與電網(wǎng)隔離（浮地設(shè)計(jì)），對人身安全起到一定的保護(hù)作用。

電壓型漏電保護(hù)器1：對隔離變壓器前的線路出現(xiàn)的漏電現(xiàn)象進(jìn)行保護(hù)，使控制屏內(nèi)的接觸器跳閘，切斷電源。

電流型漏電保護(hù)裝置：控制屏若有漏電現(xiàn)象，漏電流超過一定值，即切斷電源。

實(shí)驗(yàn)連接線及插座：強(qiáng)、弱電連接及插座分開，不能混插。強(qiáng)電連接線及插座采用全封閉工藝，使用安全、可靠、防觸電。

（12）實(shí)驗(yàn)管理器

具有設(shè)定實(shí)驗(yàn)時(shí)間、定時(shí)報(bào)警、切斷電源等功能；還可以自動(dòng)記錄與區(qū)分由于接線或操作錯(cuò)誤所造成的漏電告警、儀表超量程告警等。

（13）控制屏其它設(shè)施控制屏正面大凹槽內(nèi)，設(shè)有兩根方型不銹鋼管，可掛置實(shí)驗(yàn)部件，凹槽底部設(shè)有7芯、3芯等插座，掛件的供電由這些插座提供�？刂破羶蓚�(cè)設(shè)有單相三極220V電源插座及三相四極380V電源插座。

2、DX02實(shí)驗(yàn)桌

實(shí)驗(yàn)桌為鐵質(zhì)雙層亞光密紋噴塑結(jié)構(gòu)，桌面為防火、防水、耐磨高密度板,結(jié)構(gòu)堅(jiān)固，形狀似長方體結(jié)構(gòu)，造形美觀大方；設(shè)有兩個(gè)大抽屜，用于放置工具、存放掛件及資料等。桌面用于安裝電源控制屏并提供一個(gè)寬敞舒適的工作臺(tái)面。實(shí)驗(yàn)桌還設(shè)有四個(gè)萬向輪和四個(gè)固定調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)，便于移動(dòng)和固定，有利于實(shí)驗(yàn)室的布局。

3、DX03-1三相可控整流電路（一）

提供6只5A/1000V的晶閘管，每只晶閘管均設(shè)有RC吸收和保險(xiǎn)絲保護(hù)裝置，晶閘管可通過外加觸發(fā)信號(hào)進(jìn)行觸發(fā)（留有觸發(fā)脈沖輸入接口），可更好的完成設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)。三相觸發(fā)電路由KC04、KC41、KC42、4066等集成電路組成，可通過鈕子開關(guān)選擇雙窄脈沖或?qū)捗}沖，同時(shí)提供六路觸發(fā)脈沖功放電路等。

4、DK05晶閘管觸發(fā)電路

提供單結(jié)晶體管觸發(fā)電路實(shí)驗(yàn)、單相交流調(diào)壓觸發(fā)電路，鋸齒波同步移相觸發(fā)電路實(shí)驗(yàn)，正弦波觸發(fā)電路及TCA785集成觸發(fā)電路。

5、DK05-1晶閘管觸發(fā)電路（二）

提供KC08交流調(diào)功觸發(fā)電路、及單相并聯(lián)逆變觸發(fā)電路實(shí)驗(yàn)等。

6、DK07直流斬波實(shí)驗(yàn)

根據(jù)西安交通大學(xué)王兆安教授和黃俊教授主編的《電力電子技術(shù)》(第四版)中相關(guān)內(nèi)容而設(shè)計(jì)。提供組成直流斬波電路所需的元器件和采用專用的PWM控制集成電路SG3525�？赏瓿山滩闹薪祲簲夭娐罚�Buck Chopper）、升壓斬波電路（Boost Chopper）、升降壓斬波電路（Boost -Buck Chopper）、Cuk斬波電路、Sepic斬波電路、Zeta斬波電路六種典型實(shí)驗(yàn)。

7、DK09新器件特性實(shí)驗(yàn)

提供SCR、MOSFET、IGBT、GTO 、GTR新器件，可完成電力電子新器件特性實(shí)驗(yàn)。

8、DK13功率器件驅(qū)動(dòng)與保護(hù)電路　　

主要是為完成新器件特性實(shí)驗(yàn)提供電源、驅(qū)動(dòng)電路及PWM波形發(fā)生器。

（1）電源：為驅(qū)動(dòng)電路提供電源，包括±5V、±15V和+20V直流電源。

（2）驅(qū)動(dòng)電路：包括GTO 和 GTR， MOSFET和IGBT的驅(qū)動(dòng)電路。其中IGBT的驅(qū)動(dòng)電路采用專用芯片EXB841，其它的由運(yùn)放、門電路及分立元件組成。

（3）PWM波形發(fā)生器：以SG3525為核心的PWM波形發(fā)生器主要是為新器件驅(qū)動(dòng)電路提供PWM驅(qū)動(dòng)波形，可以通過頻率調(diào)節(jié)旋鈕進(jìn)行頻率調(diào)節(jié)；通過占空比電位器來調(diào)節(jié)PWM波的占空比。頻率范圍分為2擋，通過鈕子開關(guān)切換，高頻檔是為MOSFET和IGBT驅(qū)動(dòng)電路提供PWM波形，頻率調(diào)節(jié)范圍4KHz～10KHz；低頻檔是為GTR和GTO驅(qū)動(dòng)電路提供PWM波形，頻率調(diào)節(jié)范圍400Hz～1KHz；占空比可從　0%調(diào)至100%。

9、DK14單相交直交變頻原理

根據(jù)普通高等教育"九五"國家級重點(diǎn)教材王兆安，黃俊主編的《電力電子技術(shù)》（第四版）的內(nèi)容進(jìn)行開發(fā)。用于展示交直交變頻原理，主要讓學(xué)生了解SPWM正弦波脈寬調(diào)制信號(hào)的形成方法，了解IGBT管專用集成驅(qū)動(dòng)芯片的特點(diǎn)及其使用，能完成如下實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目：

1）SPWM波形成的過程；

2）交直交變頻電路在不同負(fù)載（電阻，電感）時(shí)的工作情況和波形，并研究工作頻率對電路工作波形的影響；

3）IGBT管專用集成驅(qū)動(dòng)芯片的工作特性。

10、DK19半橋型開關(guān)穩(wěn)壓電源

提供了半橋型開關(guān)穩(wěn)壓電源的主電路和控制電路，主電路的電力電子器件為電力MOSFET管；控制電路采用專用PWM控制集成電路SG3525，采用恒頻脈寬調(diào)制控制方案�？赏瓿�"開關(guān)電路在開環(huán)與閉環(huán)下負(fù)載特性的測試"以及"電源電壓波動(dòng)對輸出的影響"等實(shí)驗(yàn)內(nèi)容。

11、DX17實(shí)驗(yàn)元器件

提供晶閘管（均設(shè)有RC吸收和保險(xiǎn)絲保護(hù)）、壓敏電阻（作為過壓保護(hù)元件，內(nèi)部已連成三角形接法）二極管及燈座、RC吸收電路�！�

12、SB07實(shí)驗(yàn)連接線：

根據(jù)不同實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目的特點(diǎn)，配備兩種不同的實(shí)驗(yàn)聯(lián)接線，強(qiáng)電部分采用高可靠護(hù)套結(jié)構(gòu)手槍插連接線（不存在任何觸電的可能），里面采用無氧銅抽絲而

成頭發(fā)絲般細(xì)的多股線，達(dá)到超軟目的，外包丁晴聚氯乙烯絕緣層，具有柔軟、耐壓高、強(qiáng)度大、防硬化、韌性好等優(yōu)點(diǎn)，插頭采用實(shí)芯銅質(zhì)件外套鈹輕銅彈片，接觸安全可靠；弱電部分采用彈性鈹輕銅裸露結(jié)構(gòu)聯(lián)接線，兩種導(dǎo)線都只能配合相應(yīng)內(nèi)孔的插座，這樣大大提高了實(shí)驗(yàn)的安全及合理性。

五、本裝置能開設(shè)的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目（以上配置）

（一）電力電子技術(shù)（晶閘管部分）

1、單結(jié)晶體管觸發(fā)電路。

2、正弦波同步移相觸發(fā)電路實(shí)驗(yàn)。

3、鋸齒波同步移相觸發(fā)電路實(shí)驗(yàn)。

4、西門子TCA785集成觸發(fā)電路實(shí)驗(yàn)。

5、單相半波可控整流電路實(shí)驗(yàn)。

6、單相橋式半控整流電路實(shí)驗(yàn)。

7、單相橋式全控整流及有源逆變電路實(shí)驗(yàn)。

8 三相半波可控整流及有源逆變電路實(shí)驗(yàn)。

9、三相橋式半控整流電路實(shí)驗(yàn)。

10、三相橋式全控整流及有源逆變電路實(shí)驗(yàn)。

11、單相交流調(diào)壓電路實(shí)驗(yàn)。

12、單相交流調(diào)功電路實(shí)驗(yàn)。

13、三相交流調(diào)壓電路實(shí)驗(yàn)。

14、單向晶閘管(SCR)特性實(shí)驗(yàn)。

（二）電力電子技術(shù)（全控型器件特性部分）

1、可關(guān)斷晶閘管(GTO)特性實(shí)驗(yàn)。

2、功率場效應(yīng)管(MOSFET)特性實(shí)驗(yàn)。

3、電力晶體管(GTR)特性實(shí)驗(yàn)。

4、絕緣雙極型晶體管(IGBT)特性實(shí)驗(yàn)。

5、可關(guān)斷晶閘管(GTO)驅(qū)動(dòng)與保護(hù)電路實(shí)驗(yàn)。

6、功率場效應(yīng)管(MOSFET)驅(qū)動(dòng)與保護(hù)電路實(shí)驗(yàn)。

7、電力晶體管(GTR)驅(qū)動(dòng)與保護(hù)電路實(shí)驗(yàn)。

8、絕緣雙極型晶體管(IGBT)驅(qū)動(dòng)與保護(hù)電路實(shí)驗(yàn)。

(三)典型電力電子器件線路實(shí)驗(yàn)

1、直流斬波電路性能研究（IGBT，SG3525）:

(1) 降壓斬波電路。

(2)升壓斬波電路。

(3)升降壓斬波電路。

(4)Cuk斬波電路。

(5)Sepic斬波電路。

(6)Zeta斬波電路)。

2、半橋型開關(guān)穩(wěn)壓電源的性能研究。

3、SPWM單相交直交變頻電路的性能研究。

六、實(shí)驗(yàn)測量儀表組件、及掛箱明細(xì)表：

序號(hào)	編號(hào)	名稱	數(shù)量
1	DX01	電源控制屏	1套
2	DX02	實(shí)驗(yàn)桌	1張
3	DX03-1	三相可控整流電路（一）	1件
4	DK05	晶閘管觸發(fā)電路	1件
5	DK05-1	晶閘管觸發(fā)電路（二）	1件
6	DK07	直流斬波實(shí)驗(yàn)（六種典型線路）	1件
7	DK09	新器件特性實(shí)驗(yàn)	1件
8	DK13	功率器件驅(qū)動(dòng)與保護(hù)電路	1件
9	DK14	單相交直交變頻原理	1件
10	DX17	實(shí)驗(yàn)元器件	1件
11	DK19	半橋型開關(guān)穩(wěn)壓電源	1件
12	SB07	高可靠護(hù)套結(jié)構(gòu)手槍插實(shí)驗(yàn)連接線及配件	1套

七、老師臺(tái)增配

★（一）、基于物聯(lián)網(wǎng)實(shí)驗(yàn)室安全用電智能控制系統(tǒng)（全室配1套）

由執(zhí)行裝置與網(wǎng)機(jī)組成，技術(shù)參數(shù)分別為：

（1）執(zhí)行裝置技術(shù)參數(shù)

（1）極數(shù)：3P+N

（2）脫扣特性：C（5-10）In D（10-14）In

（3）額定電流：In 6A、10A、16A、20A、25A、32A、40A、50A、63A

（4）額定電壓：Ue AC 230V/400V

（5）額定頻率f：50Hz

（6）額定短路分?jǐn)嗄芰Γ?span lang="EN-US">Icu10kA

（7）殼架等級額定電流：Inm63A

（8）缺相保護(hù)：設(shè)備防燒毀保護(hù)模式

（9）漏電保護(hù)：元器件損壞保護(hù)模式

（10）過載保護(hù)：電流過大防燒毀模式

（11）短路保護(hù)：碰線防燒毀模式

（12）掛鎖保護(hù)：便于維修安全

（13）過溫保護(hù)：可監(jiān)測線路溫度

（14）過欠壓保護(hù)：防止造成人身事故和機(jī)械設(shè)備損壞

（15）漏電或觸電時(shí)0.1秒斷開

（16）故障指示燈，便于查看工作狀態(tài)

★（17）掛鎖功能，檢修更方便

（2）網(wǎng)機(jī)技術(shù)參數(shù)

（1）內(nèi)置STM32F103C8T6主控芯片

（2）外置8M無源晶振

（3）采用SP3485作為485通信芯片

（4）485防浪涌保護(hù)

（5）標(biāo)準(zhǔn)RS485接口，可直接串口設(shè)備

（6）智能型數(shù)據(jù)終端，便捷實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)傳輸功能

★（7）提供強(qiáng)大的中心管理軟件，方便設(shè)備管理

★（8）提供便捷的軟件升級和固件更新服務(wù)

★（9）提供數(shù)據(jù)庫數(shù)據(jù)備份，方便查看歷史數(shù)據(jù)

（10）尺寸：89mm*67.5mm*20.5mm

（11）重量：70g

（12）電源：AC220V

（13）功耗：1.5W

（14）工作溫度：-25℃ - +70℃

（15）工作濕度：95%

（16）WiFi版最大下行傳輸速率：64kbps

（17）WiFi版最大上行傳輸速率：32kbps

提供有效、權(quán)威的證明文件，證實(shí)該產(chǎn)品的可靠、安全、先進(jìn)性。

★（二）、智慧教室綜合測控系統(tǒng)（該系統(tǒng)采用一體化設(shè)計(jì)，要求所有功能集中在一塊核心控制器上，不接受采用多種模塊拼裝，確保使用人員的人身安全及設(shè)備安全的性能指標(biāo)）（全室配1套）

A、虛擬示波器所需實(shí)現(xiàn)的功能：

50MHz 2路波形測量功能；

B、2路邏輯分析儀功能；

C、1路任意波形信號(hào)發(fā)生器輸出；

200MSa/s高速實(shí)時(shí)采樣，50MHz帶寬，波形測量完全滿足教學(xué)實(shí)驗(yàn)要求，波形平滑不失真。

在、2路PWM脈沖信號(hào)發(fā)生器：可設(shè)置頻率、占空比。

D、萬用表功能

1）、萬用表的電阻測量功能；

2）、萬用表的直流電壓測量功能；

3）、萬用表的交流電壓測量功能；

4）、萬用表的交流電流測量功能；

E、人機(jī)界面功能

1）、人機(jī)界面顯示所測量的波形，并顯示相應(yīng)的量測值；

2）、可通過點(diǎn)擊界面按鈕，將所測量的波形插入實(shí)驗(yàn)報(bào)告模板中；

3）、學(xué)生的實(shí)驗(yàn)報(bào)告結(jié)果可通過點(diǎn)擊界面按鈕，統(tǒng)一上傳到指定的教師電腦文件夾下；

（三）、免費(fèi)贈(zèng)送正版3D輔助教學(xué)數(shù)字資源軟件（有軟件著作權(quán)，便于升級）

1.免費(fèi)贈(zèng)送電工作業(yè)培訓(xùn)（用電安全與觸電急救）仿真教學(xué)軟件（正版3D軟件，有軟件著作權(quán)，便于升級）

本產(chǎn)品依據(jù)中華人民共和國勞動(dòng)和勞動(dòng)安全行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)（LD/T81.2－2006）《"維修電工"職業(yè)技能實(shí)驗(yàn)和鑒定設(shè)備技術(shù)規(guī)范》與教育部有關(guān)專業(yè)教學(xué)大綱而設(shè)計(jì)研制。該軟件采用二維與三維結(jié)合的虛擬畫面，教導(dǎo)學(xué)生電工基礎(chǔ)知識(shí)和用電的安全及急救方法。包含電工初步知識(shí)（電工基礎(chǔ)、電工儀表使用、導(dǎo)線安全連接、安全用電工具、安全用電標(biāo)志），觸電急救（觸電的方式、安全防護(hù)措施、接地與接零保護(hù)、人工呼吸，心肺復(fù)蘇等急救方法），風(fēng)險(xiǎn)排除（滅火器類型、滅火器的使用），電工電子基本操作（包括低壓電器、電機(jī)與變電器、照明電路、電子技術(shù)）等4大模塊，15個(gè)實(shí)驗(yàn)單元，72個(gè)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目。軟件以技能為核心，操作步驟為主線，以學(xué)生交互訓(xùn)練為主體，具有三維可視化、智能化、全交互的特點(diǎn)，集職業(yè)性、情境性、過程性、交互性和靈活性于一身，性價(jià)比極高。為職業(yè)教育與技能實(shí)驗(yàn)、鑒定信息化、現(xiàn)代化提供了豐富的教學(xué)資源。

2.免費(fèi)贈(zèng)送電機(jī)與變壓器仿真教學(xué)軟件（正版3D軟件，有軟件著作權(quán)，便于升級）

電機(jī)與變壓器仿真教學(xué)軟件依據(jù)《職業(yè)院校數(shù)字校園建設(shè)規(guī)范》（教職成函[2015]1 號(hào)）與教育部頒布的有關(guān)專業(yè)教學(xué)大綱而設(shè)計(jì)，選取典型的電機(jī)與變壓器，圍繞其核心知識(shí)點(diǎn)和技能點(diǎn)展開，兼顧教師的課堂教學(xué)，力爭達(dá)到軟件的職業(yè)性、情境性、過程性、交互性的相互交融。

本軟件包括功率電機(jī)、控制電機(jī)、信號(hào)電機(jī)和變壓器4個(gè)實(shí)驗(yàn)單元，共18個(gè)典型的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，每個(gè)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目下設(shè)有外形結(jié)構(gòu)、工作原理、拆裝過程、故障檢測、常見應(yīng)用、考考你等數(shù)目不等實(shí)驗(yàn)任務(wù)。

本軟件既可支持教師的課堂演示教學(xué)，亦可支持學(xué)生進(jìn)行課前預(yù)習(xí)，重點(diǎn)支持學(xué)生在理論課后進(jìn)行的自主仿真實(shí)驗(yàn)，并可在此基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)技能考核。

3.免費(fèi)贈(zèng)送電力拖動(dòng)仿真教學(xué)軟件（正版3D軟件，有軟件著作權(quán)，便于升級）

本產(chǎn)品依據(jù)中華人民共和國勞動(dòng)和勞動(dòng)安全行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)（LD/T81.1-2006）《職業(yè)技能實(shí)驗(yàn)和鑒定設(shè)備通用技術(shù)規(guī)范》與教育部有關(guān)專業(yè)教學(xué)大綱而設(shè)計(jì)，內(nèi)容包括三相異步機(jī)單向轉(zhuǎn)動(dòng)控制等30個(gè)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，涵蓋維修電工初級、中級、高級主要實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，每個(gè)項(xiàng)目又根據(jù)需要設(shè)有實(shí)驗(yàn)?zāi)康�、�?shí)驗(yàn)器件、實(shí)驗(yàn)電路、電路原理、器件布局、元件檢查、通電運(yùn)行、通電運(yùn)行、故障排除等多種訓(xùn)練任務(wù)。軟件以技能為核心，項(xiàng)目為引領(lǐng)、任務(wù)為驅(qū)動(dòng)，職場環(huán)境為背景，操作步驟為主線，學(xué)生交互訓(xùn)練為主體，具有三維可視化、智能化、全交互的特點(diǎn)，集職業(yè)性、情境性、過程性、交互性于一身，性價(jià)比極高。為職業(yè)教育與技能實(shí)驗(yàn)、鑒定信息化、現(xiàn)代化提供了不可或缺的豐富資源。