安檢便攜式金屬探測(cè)器的方案設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)論文

畢業(yè)設(shè)計(jì)安檢便攜式金屬探測(cè)器的方案設(shè)計(jì)安檢便攜式金屬探測(cè)器的方案設(shè)計(jì)所屬學(xué)院航空電子電氣工程學(xué)院所屬學(xué)院航空電子電氣工程學(xué)院專業(yè)電氣自動(dòng)化技術(shù)目錄1緒論 緒論1.1研究背景與研究意義安檢便攜式金屬探測(cè)器是金屬探測(cè)器的一種，因使用方式為手握方式而而得名，主要用于工廠防盜，場(chǎng)所安檢以及考場(chǎng)防作弊，相對(duì)于安檢門，手持金屬探測(cè)器更加精確。通過(guò)對(duì)金屬物品的電磁感應(yīng)而報(bào)警，報(bào)警方式主要有聲光，震動(dòng)，或者通過(guò)耳機(jī)。目前還廣泛用于各種大型會(huì)議中心、匯展場(chǎng)管、體育場(chǎng)管公檢法、監(jiān)獄系統(tǒng)及娛樂(lè)場(chǎng)所的安全檢查和工廠企業(yè)的防偷檢查，甚至用于對(duì)高考禁帶物品的檢查。1.1.1發(fā)展過(guò)程金屬探測(cè)安檢門誕生于1960年，步入工業(yè)時(shí)代最初的金屬探測(cè)器也主要應(yīng)用于工礦業(yè)，是檢查礦產(chǎn)純度、提高效益的得力幫手。隨著社會(huì)的發(fā)展，犯罪案件的上升。1970年金屬探測(cè)器被引入一個(gè)新的應(yīng)用領(lǐng)域——安全檢查，也就是今天我們所使用的金屬探測(cè)安檢門雛形，它的出現(xiàn)意味著人類對(duì)安全的認(rèn)知已步入一個(gè)新紀(jì)元。一個(gè)產(chǎn)品的出現(xiàn)帶動(dòng)了一個(gè)行業(yè)的發(fā)展，于是安檢這個(gè)既陌生又熟悉的行業(yè)開(kāi)始進(jìn)入市場(chǎng)。50多年過(guò)去了，金屬探測(cè)器經(jīng)歷了幾代探測(cè)技術(shù)的變革，從最初的信號(hào)模擬技術(shù)到連續(xù)波技術(shù)直到今天所使用的數(shù)字脈沖技術(shù)，金屬探測(cè)器簡(jiǎn)單的磁場(chǎng)切割原理被引入多種科學(xué)技術(shù)成果。無(wú)論是靈敏度、分辨率、探測(cè)精確度還是工作性能上都有了質(zhì)的飛躍。應(yīng)用領(lǐng)域也隨著產(chǎn)品質(zhì)量的提高延伸到了多個(gè)行業(yè)。70年代隨著航空業(yè)迅速發(fā)展，劫機(jī)和危險(xiǎn)事件的發(fā)生使航空及機(jī)場(chǎng)安全逐漸受到重視，于是在機(jī)場(chǎng)眾多設(shè)備中金屬探測(cè)安檢門扮演著排查違禁物品的重要角色。同樣在70年代，由于金屬探測(cè)安檢門在機(jī)場(chǎng)安檢中的嶄露頭角，大型運(yùn)動(dòng)會(huì)(如奧運(yùn)會(huì)、亞運(yùn)會(huì)、全運(yùn)會(huì))展覽會(huì)及政府重要部門的安全保衛(wèi)工作中開(kāi)始啟用金屬探測(cè)安檢門作為必不可少的安檢儀器。發(fā)展到80年代，監(jiān)獄暴力案件呈直線上升趨勢(shì)，如何及早有效預(yù)防并阻止暴力案件發(fā)生成了監(jiān)獄管理工作中的重中之重，在依靠警員對(duì)囚犯加強(qiáng)管理的同時(shí)，金屬探測(cè)安檢門再次成為了美國(guó)、英國(guó)、比利時(shí)等發(fā)達(dá)國(guó)家監(jiān)獄管理機(jī)構(gòu)必備的安檢設(shè)備，形成平均每300個(gè)囚犯便使用一臺(tái)金屬探測(cè)安檢門用于安檢；與此同時(shí)手持式、便攜式金屬探測(cè)器得到長(zhǎng)足的發(fā)展。進(jìn)入90年代，迅速升溫的電子制造業(yè)成了這個(gè)時(shí)代的寵兒，大型的電子公司為了減少產(chǎn)品流失、結(jié)束員工與公司之間的尷尬局面，陸續(xù)采用金屬探測(cè)安檢門和手持式金屬探測(cè)器作為管理員工行為、減少產(chǎn)品流失的利刃。于是金屬探測(cè)器又有了它新的角色——產(chǎn)品防盜。9.11事件以后,反恐成為國(guó)際社會(huì)一個(gè)重要議題。爆炸案、恐怖活動(dòng)的猖獗使恐怖分子成了各國(guó)安全部門誓要打擊的對(duì)象。此時(shí)國(guó)際社會(huì)對(duì)“安全防范”的認(rèn)知也被提到一個(gè)新的高度。1.1.2研究意義簡(jiǎn)單的安檢便攜式金屬探測(cè)器已不能完全滿足安檢要求，安檢人員需要的是一種能準(zhǔn)確判定物品藏匿位置的安檢產(chǎn)品。于是多區(qū)位金屬探測(cè)技術(shù)孕育而生，它的誕生是金屬探測(cè)器歷史上又一次變革，由原來(lái)單一的磁場(chǎng)分布變成了現(xiàn)在互相疊加而又相對(duì)獨(dú)立的多個(gè)磁場(chǎng)，再根據(jù)人體工程學(xué)把人體分為多個(gè)區(qū)段使之與人體相對(duì)應(yīng)，相應(yīng)的區(qū)段在金屬探測(cè)門上形成相對(duì)的區(qū)域，這樣金屬探測(cè)門便擁有了報(bào)警定位功能。高考和各種認(rèn)證考試是莊嚴(yán)和神圣的，一些犯罪分子采用高科技技術(shù)進(jìn)行舞弊，從中牟利。1.2用途分類（1）公共安全檢查比如機(jī)場(chǎng)安檢，監(jiān)獄，法院，檢測(cè)院，銀行，酒店，大型會(huì)議，體育比賽，演唱會(huì)等公共場(chǎng)安檢。（2）工廠防盜很多工廠的產(chǎn)品含有金屬成本，工廠為了防止企業(yè)產(chǎn)品流失，在重要車間，門口由保安對(duì)員工進(jìn)行檢查。(3)考試防作弊近年的高考，研究生考試，公務(wù)員考試等考場(chǎng)防止考生攜帶無(wú)線耳機(jī)等其它作弊工具，每個(gè)考場(chǎng)都會(huì)配置一些手持探測(cè)器。目前全國(guó)很多省教育系統(tǒng)都有配置這類產(chǎn)品。長(zhǎng)沙航空職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)要求2設(shè)計(jì)要求2.1設(shè)計(jì)要求設(shè)計(jì)簡(jiǎn)易金屬探測(cè)器電路；制作簡(jiǎn)易金屬探測(cè)器實(shí)物，理解其工作原理；2.2主要內(nèi)容根據(jù)本課題工作的實(shí)際背景，研制出一個(gè)物美價(jià)廉的金屬檢測(cè)裝備，重點(diǎn)應(yīng)研究和解決以下幾個(gè)方面的問(wèn)題：1）原理分析收集金屬探測(cè)器原理和產(chǎn)品的資料，進(jìn)行金屬探測(cè)器資料整理和分析利用。2）完成系統(tǒng)設(shè)計(jì)根據(jù)調(diào)研結(jié)果和可行性分析設(shè)計(jì)系統(tǒng)總體框架，初步設(shè)想探測(cè)信號(hào)的產(chǎn)生采用LC高頻振蕩器產(chǎn)生正弦波，經(jīng)放大，濾波，整形產(chǎn)生所需信號(hào)。使得系統(tǒng)的探測(cè)信號(hào)有良好的抗干擾性。3）完成硬件方案的設(shè)計(jì)制作硬件設(shè)計(jì)涉及：LC振蕩器、放大器、濾波器、輸出電路（報(bào)警或顯示）四部分組成。2.3電路介紹如圖2-1所示，該電路由金屬探測(cè)電路和聲音報(bào)警電路組成。Q1、L1、L2、C2、C3、R1、W組成高頻振蕩電路，調(diào)節(jié)電位器W，可以改變振蕩級(jí)增益，使振蕩器處于臨界振蕩狀態(tài)，也就是說(shuō)剛好使振蕩器起振。Q2、Q3組成檢測(cè)電路，電路正常振蕩時(shí)，振蕩電壓交流電壓超過(guò)0.6V時(shí),Q2就會(huì)在負(fù)半周導(dǎo)通將C4放電短路，結(jié)果導(dǎo)致Q3截止；當(dāng)探測(cè)線圈L1靠近金屬物體時(shí)，會(huì)在金屬導(dǎo)體中產(chǎn)生渦電流，使振蕩回路中的能量損耗增大，正反饋減弱，處于臨界態(tài)的振蕩器振蕩減弱，甚至無(wú)法維持振蕩所需的最低能量而停振，使Q2截止，R2給C4充電，Q3導(dǎo)通，給Q4、Q5組成的音頻振蕩電路供電工作，推動(dòng)蜂鳴器發(fā)聲。根據(jù)聲音有無(wú)，就可以判定探測(cè)線圈下面是否有金屬物體了。圖2-1金屬探測(cè)器電路原理圖2.4理想效果本簡(jiǎn)易探測(cè)器能輕輕松松的、穩(wěn)定可靠的控測(cè)距離線圈平面（線路板）2.5CM左右的金屬硬幣、鋼板、鐵板、鋁板、電腦光碟等，這中間可以阻隔木板、書本、報(bào)紙、玻璃、地面磚、泥土、砂子、自來(lái)水、燃油、皮膚（手掌）、衣服、空氣、灰塵等金屬以外的物體，實(shí)際試驗(yàn)最大探測(cè)距離可以達(dá)到5CM甚至更遠(yuǎn)，可以隔著衣服探測(cè)出口袋的手機(jī)、鑰匙、硬幣。如果需要更遠(yuǎn)的探測(cè)距離和更高的靈敏度，應(yīng)自行制作探測(cè)線圈，探測(cè)線圈的直徑越大，探測(cè)距商就會(huì)越遠(yuǎn)；探測(cè)線圈的Q值越高，對(duì)小金屬分辨能力就越強(qiáng)。長(zhǎng)沙航空職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)單元電路設(shè)計(jì)長(zhǎng)沙航空職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)單元電路設(shè)計(jì)3單元電路設(shè)計(jì)3.1高頻振蕩電路設(shè)計(jì)3.1.1原理電路圖3-1晶體管高頻放大器原理線路圖3-1是一個(gè)采用晶體管的高頻功率放大器的原理線路。除電源和偏置電路外，它是由晶體管，諧振回路和輸入回路三部分組成。高頻功放中常采用平面工藝制造的NPN高頻大功率晶體管，它能承受高電壓和大電流，并有較高的特征頻率。晶體管作為一個(gè)電流控制器件，它在較小的激勵(lì)信號(hào)電壓作用下，形成基極電流iB，iB控制了較大的集電極電流iC，iC流過(guò)諧振回路產(chǎn)生高頻功率輸出，從而完成了把電源的直流功率轉(zhuǎn)換為高頻功率的任務(wù)。為了使高頻功放以高效輸出大功率，常選在丙類狀態(tài)下工作，為了保證在丙類工作，基極偏置電壓應(yīng)使晶體管工作在截止區(qū)，一般為負(fù)值，即靜態(tài)時(shí)發(fā)射結(jié)為反偏。此時(shí)輸入激勵(lì)信號(hào)應(yīng)為大信號(hào)，一般在0.5V以上，可達(dá)1到2V，甚至更大。晶體管的作用是將供電電源的直流能量轉(zhuǎn)變?yōu)榻涣髂芰康倪^(guò)程中起開(kāi)關(guān)控制作用。線路特點(diǎn)：(1)LC諧振回路作為晶體管的負(fù)載起到選頻濾波以及阻抗匹配的作用。(2)電路工作在丙類工作狀態(tài)以保證電路效率較高；基極負(fù)偏壓（或零偏壓）。關(guān)系式：(1)外部電路關(guān)系式：(2)晶體管的內(nèi)部特性:(3)（半）導(dǎo)通角：根據(jù)晶體管的轉(zhuǎn)移特性曲線可得：即集電極的導(dǎo)通角是由輸入回路決定的。必須強(qiáng)調(diào)指出：集電極電流ic雖然是脈沖狀，但由于諧振回路的這種濾波作用，仍然能得到正弦波形的輸出。3.1.2電路分析根據(jù)此次金屬探測(cè)器原理圖可以看出R1、L1、L2、Q1、C2、C3、W組成高頻振蕩器圖3-2高頻振蕩電路正負(fù)反饋過(guò)程一工作原理：高頻振蕩電路是一個(gè)正負(fù)反饋循環(huán)過(guò)程。由圖3-2看出是正反饋過(guò)程一：Q1由截止到飽和的過(guò)程。接通電源之后，Q1開(kāi)始導(dǎo)通、導(dǎo)致Q1的Ib上升，Ic也隨之上升，導(dǎo)致L1的感生電動(dòng)勢(shì)e1（上+下—）上升，L2的感生電動(dòng)勢(shì)e2（下+上-帶?為同名端）也最終上升，通過(guò)電容C2耦合，反饋到三極管Q1的基極，再次導(dǎo)致Q1的Vb上升，最后導(dǎo)致三極管Q1飽和。圖3-3高頻振蕩電路正負(fù)反饋過(guò)程二上圖是正反饋過(guò)程二：Q1由飽和到截止的過(guò)程。三極管Q1飽和之后，電源通過(guò)L2、Q1、W給C2充電，電容C2上充得的電壓為上+下-，導(dǎo)致Q1的Vb下降，電流Ib下降，且Ic也隨之下降，導(dǎo)致L2的感生電動(dòng)勢(shì)e2（上-下+）上升，L1的感生電動(dòng)勢(shì)e1（上+下-）也最終上升；通過(guò)電容C2耦合使三極管Q1的Vb下降，最后導(dǎo)致三極管Q1截止。3.2三極管開(kāi)關(guān)控制電路設(shè)計(jì)3.2.1原理電路三極管除了可以當(dāng)做交流信號(hào)放大器之外，也可以作為開(kāi)關(guān)用。嚴(yán)格說(shuō)起來(lái)，三極管與一般的機(jī)械接點(diǎn)式開(kāi)關(guān)在動(dòng)作上并不完全相同，但是它卻具有一些機(jī)械式開(kāi)關(guān)所沒(méi)有的特點(diǎn)。圖3-4所示，即為三極管電子開(kāi)關(guān)的基本電路圖。圖3-4基本的三極管開(kāi)關(guān)由圖3-4可知，負(fù)載電阻被直接跨接于三極管的集電極（c極）與電源之間，而位居三極管主電流的回路上，輸入電壓Vin則控制三極管開(kāi)關(guān)的開(kāi)啟與閉合動(dòng)作，當(dāng)三極管呈開(kāi)啟狀態(tài)時(shí)，負(fù)載電流便被阻斷。反之，當(dāng)三極管呈閉合狀態(tài)時(shí)，電流便可以流通。詳細(xì)地說(shuō)，當(dāng)Vin為低電壓時(shí)，由于基極沒(méi)有電流，因此集電極亦無(wú)電流，致使連接于集電極端的負(fù)載亦沒(méi)有電流，而相當(dāng)于開(kāi)關(guān)的開(kāi)啟，此時(shí)三極管工作于截止區(qū)。同理，當(dāng)Vin為高電壓時(shí)，由于有基極電流流動(dòng)，因此使集電極流過(guò)更大的放大電流，因此負(fù)載回路便被導(dǎo)通，而相當(dāng)于開(kāi)關(guān)的閉合，此時(shí)三極管工作于于飽和區(qū)3.2.2電路分析根據(jù)此次金屬探測(cè)器原理圖可以看出Q2、Q3工作在開(kāi)關(guān)狀態(tài)，組成開(kāi)關(guān)控制電路圖3-5開(kāi)關(guān)控制電路當(dāng)L1、L2沒(méi)有探測(cè)到金屬物品時(shí)，導(dǎo)致Q1的集電極為低電平，即Q2的基極為低電平，Q2飽和，其集電極輸出高電平，導(dǎo)致Q3基極為高電平，Q3截止。當(dāng)L1、L2探測(cè)到金屬物品時(shí)，導(dǎo)致Q1截止，其集電極為高電平，即Q2的基極為高電平，Q2截止，其集電極輸出低電平，導(dǎo)致Q3基極為低電平，Q3飽和。3.3低頻振蕩電路設(shè)計(jì)3.3.1低頻振蕩低頻振蕩器是指產(chǎn)生20赫～20千赫正弦波信號(hào)的振蕩器（有的定義為產(chǎn)生頻率在0.1赫茲到10赫茲之間交流訊號(hào)的振蕩器）。LC振蕩電路，顧名思義就是用電感L和電容C組成的一個(gè)選頻網(wǎng)絡(luò)的振蕩電路，這個(gè)振蕩電路用來(lái)產(chǎn)生一種高頻正弦波信號(hào)。常見(jiàn)的LC振蕩電路有好多種，比如變壓器反饋式、電感三點(diǎn)式及電容三點(diǎn)式，它們的選頻網(wǎng)絡(luò)一般都采用LC并聯(lián)諧振回路。這種振蕩電路的輻射功率跟振蕩頻率的四次方成正比，如果要想讓這種電路向外輻射足夠大的電磁波的話，就必須提高其振蕩頻率，而且還必須是電路具備開(kāi)放的形式。LC振蕩電路之所以有振蕩，是因?yàn)樵撾娐吠ㄟ^(guò)運(yùn)用電容跟電感的儲(chǔ)能特性，使得電磁這兩種能量在交替轉(zhuǎn)化，簡(jiǎn)而言之，由于電能和磁能都有最大和最小值，所以才有了振蕩。所以LC振蕩電路必須要有放大元件，這個(gè)放大元件可以是三極管，也可以是集成運(yùn)放或者其他的東西。有了這個(gè)放大元件，這個(gè)不斷被消耗的振蕩信號(hào)就會(huì)被反饋放大，從而我們會(huì)得到一個(gè)幅值跟頻率都比較穩(wěn)定的信號(hào)。3.3.2電路分析根據(jù)此次金屬探測(cè)器原理圖可以看出Q4、Q5、R3、R4、C5組成低頻振蕩器；振蕩過(guò)程：圖3-6低頻振蕩電路Q4、Q5由截止到飽和過(guò)程1、Q4、Q5由截止到飽和過(guò)程:由前分析可知，當(dāng)有金屬靠近時(shí)，三極管Q3飽和，低頻振蕩器供電，電容C5的充電回路如圖所示，電容C5充電左-右+，Q4基極電位下降，三極管Q4導(dǎo)通，三極管Q5也隨之導(dǎo)通，導(dǎo)致三極管Q5的C級(jí)電位下降通過(guò)電容C5的耦合作用，三極管Q4的B級(jí)電位再次下降，導(dǎo)致三極管Q4、Q5最終飽和。圖3-7低頻振蕩電路Q4、Q5由飽和到截止過(guò)程2、Q4、Q5由飽和到截止過(guò)程，C5放電過(guò)程C5放電如圖3-7所示：電容C5放電之后，三極管Q4的B級(jí)電位升高，三極管Q5的B級(jí)電位反之下降，導(dǎo)致三極管Q5的C級(jí)電位升高；通過(guò)電容C5的耦合作用，三極管Q4的B級(jí)電位再次升高，三極管Q5的B級(jí)電位再下降導(dǎo)致三極管Q4、Q5最終截止。3.4報(bào)警與蜂鳴電路設(shè)計(jì)系統(tǒng)采用蜂鳴器報(bào)警，蜂鳴器就是我們?nèi)粘ＫQ的喇叭，是一種使用廣泛的電子元器件,本設(shè)計(jì)主要用于報(bào)警提示。圖3-8蜂鳴器結(jié)構(gòu)圖蜂鳴器的工作電流相對(duì)來(lái)說(shuō)比較大，并且電路中的TTL實(shí)際中不能驅(qū)動(dòng)蜂鳴器工作，這是就需要我們?cè)黾与娏鞣糯箅娐罚粋€(gè)管腳又不能支持蜂鳴器發(fā)出警報(bào)聲，因此，還要添加一個(gè)三極管用來(lái)使蜂鳴器通過(guò)更大的電流。如圖3-9所示，具體工作見(jiàn)整機(jī)工作。圖3-9報(bào)警電路Q4、Q5由截止到飽和，再Q(mào)4、Q5由飽和到截止，C5放電過(guò)程反復(fù)循環(huán)，形成低頻振蕩信號(hào)，送入SP產(chǎn)生蜂鳴報(bào)警。長(zhǎng)沙航空職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)整機(jī)工作原理4整機(jī)工作原理圖4-1金屬探測(cè)器電路原理圖工作原理：1、當(dāng)L1、L2沒(méi)有探測(cè)到金屬物品時(shí)，R1、L1、L2、Q1、C2、C3、W組成高頻振蕩器工作在振蕩狀態(tài)，L1、C3產(chǎn)生并聯(lián)諧振（阻抗最大），導(dǎo)致Q1的集電極為低電平，即Q2的基極為低電平，Q2飽和，其集電極輸出高電平，導(dǎo)致Q3基極為高電平，Q3截止，導(dǎo)致Q4、Q5、R3、R4、C5組成的低頻振蕩器沒(méi)有供電而停振，蜂鳴器SP不工作，不報(bào)警。2、當(dāng)L1、L2探測(cè)到金屬物品時(shí)，金屬物品大幅改變L1、L2電感量，使得R1、L1、L2、Q1、C2、C3、W組成高頻振蕩器停止振蕩，L1、C3失諧，導(dǎo)致Q1截止，其集電極為高電平，即Q2的基極為高電平，Q2截止，其集電極輸出低電平，導(dǎo)致Q3基極為低電平，Q3飽和，導(dǎo)致Q4、Q5、R3、R4、C5組成的低頻振蕩器供電起振，輸出低頻信號(hào)送給蜂鳴器SP，蜂鳴報(bào)警。長(zhǎng)沙航空職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)安裝與調(diào)試5安裝與調(diào)試5.1元器件的選型5.1.1電阻的選擇電阻（Resistance，通常用“R”表示），是一個(gè)物理量，在物理學(xué)中表示導(dǎo)體對(duì)電流阻礙作用的大小。導(dǎo)體的電阻越大，表示導(dǎo)體對(duì)電流的阻礙作用越大。不同的導(dǎo)體，電阻一般不同，電阻是導(dǎo)體本身的一種特性。電阻將會(huì)導(dǎo)致電子流通量的變化，電阻越小，電子流通量越大，反之亦然。而超導(dǎo)體則沒(méi)有電阻。電阻元件的電阻值大小一般與溫度，材料，長(zhǎng)度，還有橫截面積有關(guān)，衡量電阻受溫度影響大小的物理量是溫度系數(shù)，其定義為溫度每升高1℃時(shí)電阻值發(fā)生變化的百分?jǐn)?shù)。電阻的主要物理特征是變電能為熱能，也可說(shuō)它是一個(gè)耗能元件，電流經(jīng)過(guò)它就產(chǎn)生內(nèi)能。電阻在電路中通常起分壓、分流的作用。對(duì)信號(hào)來(lái)說(shuō)，交流與直流信號(hào)都可以通過(guò)電阻。可調(diào)電阻可調(diào)電阻的標(biāo)稱值是標(biāo)準(zhǔn)可以調(diào)整到最大的電阻阻值，理論上，可調(diào)電阻的阻值可以調(diào)整到0與標(biāo)稱值以內(nèi)的任意值上，但因?yàn)閷?shí)際結(jié)構(gòu)與設(shè)計(jì)精度要求等原因，往往不容易100%達(dá)到“任意”要求，只是“基本上”做到在允許的范圍內(nèi)調(diào)節(jié)，從而來(lái)改變阻值?？梢灾饾u地改變和它串聯(lián)的用電器中的電流，也可以逐漸地改變和它串聯(lián)的用電器的電壓，還可以起到保護(hù)用電器的作用。在實(shí)驗(yàn)中，它還起到獲取多組數(shù)值的作用?？勺冸娮杵饔捎诮Y(jié)構(gòu)和使用的原因，故障發(fā)生率明顯高于普通電阻器?？勺冸娮杵魍ǔＳ糜谛⌒盘?hào)電路中，在電子管放大器等少數(shù)場(chǎng)合也使用大信號(hào)可變電阻器。電阻的識(shí)別口訣：棕一紅二橙是三，四黃五綠六為藍(lán)，七紫八灰九對(duì)白，黑是零，金五銀十表誤差。色環(huán)電阻對(duì)照關(guān)系，其識(shí)別方法如圖5-1圖5-1色環(huán)電阻對(duì)照?qǐng)D5.1.2電容的選擇電容（Capacitance）亦稱作“電容量”，是指在給定電位差下的電荷儲(chǔ)藏量，記為C，國(guó)際單位是法拉（F）。一般來(lái)說(shuō)，電荷在電場(chǎng)中會(huì)受力而移動(dòng)，當(dāng)導(dǎo)體之間有了介質(zhì)，則阻礙了電荷移動(dòng)而使得電荷累積在導(dǎo)體上，造成電荷的累積儲(chǔ)存，儲(chǔ)存的電荷量則稱為電容。電容從物理學(xué)上講，它是一種靜態(tài)電荷存儲(chǔ)介質(zhì)，可能電荷會(huì)永久存在，這是它的特征，它的用途較廣，它是電子、電力領(lǐng)域中不可缺少的電子元件。主要用于電源濾波、信號(hào)濾波、信號(hào)耦合、諧振、濾波、補(bǔ)償、充放電、儲(chǔ)能、隔直流等電路中。電容的識(shí)別和讀數(shù)電容容量的基本單位是“法拉”（F）,1法拉的1/1000000（百萬(wàn)分之一）是1微法（μF）,1微法的1/1000000是1pF（1微微法,或1皮法）。它們之間的關(guān)系是百萬(wàn)（或稱10的6次方）進(jìn)位關(guān)系。我們常見(jiàn)的電容可以分為：a)瓷片電容瓷片電容是一種用陶瓷材料作介質(zhì)，在陶瓷表面涂覆一層金屬薄膜，再經(jīng)高溫?zé)Y(jié)后作為電極而成的電容器。通常用于高穩(wěn)定振蕩回路中，作為回路、旁路電容器及墊整電容器。b)滌綸電容用兩片金屬箔做電極，夾在極薄絕緣介質(zhì)中，卷成圓柱形或者扁柱形芯子，介質(zhì)是滌綸。滌綸薄膜電容，介電常數(shù)較高，體積小，容量大，穩(wěn)定性較好，適宜做旁路電容。c)電解電容電解電容是電容的一種，金屬箔為正極（鋁或鉭），與正極緊貼金屬的氧化膜（氧化鋁或五氧化二鉭）是電介質(zhì)，陰極由導(dǎo)電材料、電解質(zhì)（電解質(zhì)可以是液體或固體）和其他材料共同組成，因電解質(zhì)是陰極的主要部分，電解電容因此而得名。同時(shí)電解電容正負(fù)不可接錯(cuò)。讀數(shù)方法：現(xiàn)在國(guó)際上流行另一種類似色環(huán)電阻的表示方法（單位默認(rèn)pF）如：“473”即47000pF=0.047μF“103”即10000pF=0.01μF等,“XXX”第一、二個(gè)數(shù)字是有效數(shù)字,第三個(gè)數(shù)字代表后面添加0的個(gè)數(shù)。5.1.3三極管的選擇三極管，全稱應(yīng)為半導(dǎo)體三極管，也稱雙極型晶體管、晶體三極管，是一種電流控制電流的半導(dǎo)體器件·其作用是把微弱信號(hào)放大成輻值較大的電信號(hào)，也用作無(wú)觸點(diǎn)開(kāi)關(guān)。晶體三極管，是半導(dǎo)體基本元器件之一，具有電流放大作用，是電子電路的核心元件。三極管是在一塊半導(dǎo)體基片上制作兩個(gè)相距很近的PN結(jié)，兩個(gè)PN結(jié)把整塊半導(dǎo)體分成三部分，中間部分是基區(qū)，兩側(cè)部分是發(fā)射區(qū)和集電區(qū)，排列方式有PNP和NPN兩種。三極管的腳位判斷，三極管的腳位有兩種封裝排列形式，如圖5-2：圖5-2三極管封裝圖先假設(shè)三極管的某極為“基極”,將黑表筆接在假設(shè)基極上,再將紅表筆依次接到其余兩個(gè)電極上,若兩次測(cè)得的電阻都大(約幾K到幾十K),或者都小(幾百至幾K),對(duì)換表筆重復(fù)上述測(cè)量,若測(cè)得兩個(gè)阻值相反(都很小或都很大),則可確定假設(shè)的基極是正確的,否則另假設(shè)一極為“基極”,重復(fù)上述測(cè)試,以確定基極.當(dāng)基極確定后,將黑表筆接基極,紅表筆筆接其它兩極若測(cè)得電阻值都很少,則該三極管為PNP,反之為NPN。三極管的主要參數(shù)選用三極管需要了解三極管的主要參數(shù)。了解三極管的四個(gè)極限參數(shù)：ICM、BVCEO、PCM及fT即可滿足95%以上的使用需要。1、ICM是集電極最大允許電流。三極管工作時(shí)當(dāng)它的集電極電流超過(guò)一定數(shù)值時(shí)，它的電流放大系數(shù)β將下降。為此規(guī)定三極管的電流放大系數(shù)β變化不超過(guò)允許值時(shí)的集電極最大電流稱為ICM。所以在使用中當(dāng)集電極電流IC超過(guò)ICM時(shí)不至于損壞三極管，但會(huì)使β值減小，影響電路的工作性能。2、BVCEO是三極管基極開(kāi)路時(shí)，集電極-發(fā)射極反向擊穿電壓。如果在使用中加在集電極與發(fā)射極之間的電壓超過(guò)這個(gè)數(shù)值時(shí)，將可能使三極管產(chǎn)生很大的集電極電流，這種現(xiàn)象叫擊穿。三極管擊穿后會(huì)造成永久性損壞或性能下降。3、PCM是集電極最大允許耗散功率。三極管在工作時(shí)，集電極電流在集電結(jié)上會(huì)產(chǎn)生熱量而使三極管發(fā)熱。若耗散功率過(guò)大，三極管將燒壞。在使用中如果三極管在大于PCM下長(zhǎng)時(shí)間工作，將會(huì)損壞三極管。需要注意的是大功率三極管給出的最大允許耗散功率都是在加有一定規(guī)格散熱器情況下的參數(shù)。使用中一定要注意這一點(diǎn)。4、特征頻率fT。隨著工作頻率的升高，三極管的放大能力將會(huì)下降，對(duì)應(yīng)于β=1時(shí)的頻率fT叫作三極管的特征頻率。5.2電路的調(diào)試5.2.1元器件的測(cè)試表5-1原件測(cè)試表元器件標(biāo)識(shí)及檢測(cè)內(nèi)容電阻色環(huán)標(biāo)稱值（含誤差）紅±2%黃0黑0金±5%電容數(shù)碼標(biāo)識(shí)容量值（uF）220K220K1040.01uF蜂鳴器所用儀表數(shù)字表萬(wàn)用表讀數(shù)正測(cè)8Ω反測(cè)8Ω9015三極管所用儀表數(shù)字表測(cè)量出三極管各管腳間的正反向電阻并判別好壞Bebcce正向26040819反向無(wú)窮大無(wú)窮大無(wú)窮大5.2.2電路的測(cè)試與維修電路調(diào)試前的檢查檢查印刷電路板的質(zhì)量主要是從外觀上看銅箔有否斷裂、板面有否腐蝕。根據(jù)電路裝配圖焊接的元器件焊接前應(yīng)對(duì)元器件進(jìn)行檢測(cè)，其參數(shù)值應(yīng)符合設(shè)計(jì)要求。焊接電阻、電容等元件時(shí)，元件的標(biāo)志要朝上或面朝一個(gè)方向，以便于檢查；焊接三極管、二極管等半導(dǎo)體器件時(shí)，盡量使焊點(diǎn)到管殼間具有良好的散熱條件。檢查電路元器件的焊接是否正確核對(duì)三極管、集成電路等器件的型號(hào)、管腳；檢查電解電容器的極性是否正確以及變壓器、整流電路的輸出、穩(wěn)壓電源的輸出有無(wú)短路現(xiàn)象等。檢查并測(cè)量電源的電壓、電流是否符合要求檢查并測(cè)量電源電壓是否符合要求，整機(jī)電流是否符合要求，集成器件的正、負(fù)電源極性是否正確，器件有否發(fā)熱、冒煙等。電路的調(diào)試調(diào)試的步驟是先靜態(tài)、后動(dòng)態(tài)，其工藝要點(diǎn)如下：測(cè)量各級(jí)靜態(tài)工作點(diǎn)將負(fù)載開(kāi)路，接通電源，測(cè)量各級(jí)晶體管的靜態(tài)工作點(diǎn)。先用萬(wàn)用表直流電壓檔測(cè)量電源電壓是否正常，然后逐級(jí)測(cè)量各管的UBE和UCE。在一般情況下，若測(cè)得UBE=0，表示該管處于截止?fàn)顟B(tài)；若UCE=0，表示該管處于飽和狀態(tài)。此兩種現(xiàn)象均為不正常，需立即排除故障。最后檢測(cè)輸出端的直流狀態(tài)，很多電路在靜態(tài)時(shí)輸出端的直流電壓為零伏，若偏離零伏，則需調(diào)節(jié)有關(guān)元件使之達(dá)到零伏。動(dòng)態(tài)測(cè)試接上信號(hào)源、負(fù)載和有關(guān)測(cè)試儀器，在輸入端加上信號(hào)，各級(jí)電路的輸出端應(yīng)有相應(yīng)的信號(hào)輸出。調(diào)試時(shí)，可由前級(jí)開(kāi)始逐級(jí)向后檢測(cè)，這樣容易找出故障點(diǎn)，以便及時(shí)排除。動(dòng)態(tài)指標(biāo)測(cè)試電路基本正常工作后，即可進(jìn)行技術(shù)指標(biāo)的測(cè)試。根據(jù)設(shè)計(jì)要求，逐一測(cè)試各項(xiàng)指標(biāo)。凡未能達(dá)到要求的，需分析原因，并加以改進(jìn)。電路故障檢測(cè)方法1）直流電壓測(cè)量法用直流電壓表測(cè)量電路中的重要檢測(cè)點(diǎn)和某些關(guān)鍵元件上的電壓值，將其測(cè)量結(jié)果與正常值比較，從而判斷出電路是否存在故障。此法的特點(diǎn)是不必切斷電源和焊下元件，檢查速度快，而且電路和元器件均處于實(shí)際工作狀態(tài)。但如電路發(fā)生冒煙或跳火等現(xiàn)象時(shí)，應(yīng)立即關(guān)掉電源，不能再用此法進(jìn)行測(cè)量。2）歐姆表測(cè)量法此法分為通斷法和電阻法兩種。通斷法用來(lái)檢查電路中的連線、焊點(diǎn)和熔斷器是否有斷路故障；電阻法用來(lái)檢查元件的電阻值是否有開(kāi)路和短路故障，也可用來(lái)檢查電容是否開(kāi)路、短路和漏電等。此法的缺點(diǎn)是必須在設(shè)備停電狀態(tài)下進(jìn)行，而且應(yīng)預(yù)先斷開(kāi)和被測(cè)量元件并聯(lián)的支路。3）示波器法此法通常與信號(hào)源配合使用，是一種動(dòng)態(tài)測(cè)試方法。測(cè)試時(shí)在待查電路的輸入端加上信號(hào)，用示波器測(cè)試電路中各點(diǎn)的波形看其是否正常，從而判斷故障之所在。4）元件替代法用完好的元器件代替可疑的元器件，以判斷和確定故障點(diǎn)，這是在實(shí)際檢查中經(jīng)常用到的方法。長(zhǎng)沙航空職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)參考文獻(xiàn)參考文獻(xiàn)[1]梁森，王侃夫，黃杭美.自動(dòng)檢測(cè)與轉(zhuǎn)換技術(shù)[M].機(jī)械工業(yè)出版社，3013.1[2]鈕文良.高頻電子線路（第三版）[M].西安電子科技大學(xué)出版社，2010.1[3]胡宴如.高頻電子線路（第四版）[M].高等教育出版社，2008.12[4]李仲秋.電子電路分析與實(shí)踐指導(dǎo)教程[M].清華大學(xué)出版社，2011.5[5]歐陽(yáng)紅，李仲秋，王朝紅.電子產(chǎn)品設(shè)計(jì)與制作指導(dǎo)教程[M].清華大學(xué)出版社，2012.3[6]廖芳.電子產(chǎn)品制作工藝與實(shí)訓(xùn)[M].電子工業(yè)出版社，2010.1[7]劉慧娟,張奕黃.一種數(shù)字金屬探測(cè)器的設(shè)計(jì)[J].北京交通大學(xué)儀器儀表學(xué)報(bào),2004.8[8]張學(xué)勇,趙群,李義寶,唐震.一種金屬探測(cè)器的設(shè)計(jì)[J].安徽建筑工業(yè)學(xué)院學(xué)報(bào),2007.6[9]司德平.漫談金屬探測(cè)器[J].物理通報(bào),2006.4[10]李金平,沈明山,姜余祥.電子系統(tǒng)設(shè)計(jì)[M].北京:電子工業(yè)出版社,2007.8[11]張慶雙.電子元器件的選用與檢測(cè)[M].機(jī)械工業(yè)出版社,2005.1[12]黃智偉.全國(guó)大學(xué)生電子設(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