导语：在电压表设计论文的撰写旅程中，学习并吸收他人佳作的精髓是一条宝贵的路径，好期刊汇集了九篇优秀范文，愿这些内容能够启发您的创作灵感，引领您探索更多的创作可能。
前言：非接触式静电电压表主要通过静电感应原理、以及空气电离原理，对带电体的静电电位进行测量。其中静电感应是指，当测试探头接近带电体时，探头与被测带电体之间能够产生畸变电场，在测试仪表端能够产生电阻分压。该种表的测试结果比较准确，但是由于多种因素的限制，依然会存在很多误差，为此，在本文中将对这这些误差因素进行分析，并提出校验方法。
一、非接触式静电电压参数分析
直接感应式静电电压表是非接触式静电电压表的一种，在该电压表中，T为静电电压表测试感应板，CW为被测带电体与测试感应板之间的耦合电容，Rb和Cb分别为电压表的泄露电容、输入电容。在实际的电压测量中，被测带电体对地电压为U，那么T的对地电压为：
二、非接触式静电电压表检验方法
2.1电压表连接
首先将标准电极板与高压源输出端相连，其中标准电极板需要采用刚度好，且电性能良好的金属材质。然后将待校验的静电电压表安置好，调整其探头，确保标准电极板与其探头之间的距离能够处于比较适合的位置，另外需要注意的是静电电压表需要接地。
在此时标准电极板与静电电压表探头，可以看成是两个平行电极板所组成的电容器。当高压源中出现输出电压时，两个平行板之间就会叉产生电场。电场中的电荷在电场力的作用下，聚集在极板上。在实际电压测量环节中，需要不断提升测量环节中准确度。可以采用分压的形式，将测量中的高压电输出连接至标准电压表中。
对标准电压表中的输出阻抗进行限定，其数值应该大于分压端的输出阻抗值的10/（Kf%）倍，其中Kf是分压器准确度等级[2]。
2.2电极板限定
2.3测量范围限定
不同类型的非接触式静电电压表的测量范围存在着差异定，如果使用者对表的测量范围不清晰，那么在实际测量中将会出现较大误差。同时不同测量范围的表与标准电极板和静电电压表探头之间距离有关。例如，在CH2290防爆型静电电压表中，当实际的测试距离为3厘米时，则电压表的测量范围需要限定在0-20KV，当测试距离大于3厘米时，其测试范围也应该增加。
当距离为8厘米时，测量范围在0-40KV，电压表中的读数应该在实际数值基础上乘以2倍。另外，在电压表校验环节中，需要注意防触电、防损坏等安全措施，避免电表虚接的现象。高压源应该尽量与带电体保持一定的距离，距离约为1米即可[3]。
三、结论
参考文献
[1]杨彦.非接触式静电电压表校验方法研究[J].中国计量，2011，03：98-99.
关键词：传感器实验；教学改革；创新人才培养
ExperimentalTeachingReformofSensorsCourse
ZHANGHuai,ChenFu-jun,YANGYong,LIANGFeng
(HuanghuaiUniversity,Zhumadian463000,China)
Abstract:Sensorsisamostpracticalcourse,thestudentscanverifytheoriesthroughanexperiment,andcanstrengthenthecultivationofthestudent’sinnovationandpracticeability.Aimedatthepresentsituationoftheexperimentalteachingforsensorofouruniversity,wedosomebeneficialreformandtheaimistoimprovethepracticeabilityofstudentsandcultivatetheinnovativetalents.
Keywords:sensorexperiment;teachingreform;cultivationofinnovativetalents
传感器技术作为现代三大信息技术之一，广泛应用于工农业生产及日常生活中，是测控过程中反映被测对象、保证控制质量的重要一环，也是自动化、测控技术、机械电子等专业的一门实践性和应用性很强的基础课。随着计算机技术，信息技术和网络技术的发展，传感器技术与应用也飞速发展，而传统的传感器教学尤其是实践环节的教学迫切需要改革创新。为此，针对我校传感器实验教学的现状做一些有益的改革，旨在提高学生对传感器原理及特性的理解并进而达到设计和应用的目的，培养高素质技能型人才。
1我国传感器及实验教学的发展及需求
传感器及智能仪器仪表自上个世纪60年代以来一直作为自动化、测控技术、机械电子等专业的一门专业课程，特别是进入80年代后，国际上出现了“传感器热”：日本把传感器技术列为80年代十大技术之首，美国把传感器技术列为90年代的关键技术，我国把传感器技术列为“八五”、“九五”的重点研究项目之一；并且2003年3月国家教育部紧跟国际科技发展步伐，已将传感器的教学纳入到普通高级中学物理课程的教学体系中。由此可见，传感器在当今科技发展及国民教育体系中所处的重要地位。而对于传感器本身又是一门实践性和应用性很强的学科，而且传感器实验教学是整个教学环节中的一个重要子系统，因此，加强传感器实验教学以适应我国高等教育的任务――培养学生创新精神和实践能力的需求。
2传感器实验教学的现状
长期以来，理论教学重于实验教学的观念根深蒂固，影响了传感器教学的效果。传统的传感器教学尤其是实践性环节迫切需要改革创新。传统的传感器实验教学的问题主要反映在以下几个方面：
2.1教学中存在不重视实验的倾向
实验教学是理论知识和实验活动、间接经验与直接经验、抽象思维和形象思维、传授知识与训练技能相结合的过程。但是，对传感器实验教学现状的调查结果表明，目前很多高校在教育观念上，仍存在着重理论、轻实践，重理论知识传授、轻动手能力培养的倾向，在课程体系上，实验教学少有独立的教学体系以及相应的学分评价体系，实验课从属于理论课，实验内容含在理论课程中，实验学时与内容的开设随意性强，随意削减实验学时成为普遍现象，实验课时同理论课时比例不太合理等问题，从而大大影响了学生对传感器特性的理解及在传感器应用中解决实际问题能力的培养。
2.2实验项目验证型多于设计型
目前，我系使用的传感器实验装置是由浙江高联科技开发公司提供的CSY2000D型传感器检测技术实验台，它所提供的实验项目大多为验证性实验，虽然各传感器透明式封装比较直观，但缺乏设计性、综合性要求，与工程实践脱节严重。
2.3教学方式单调枯燥
传统的传感器实验教学是注入式的，从实验原理、步骤、实验注意事项，甚至连实验结果都面面俱到地由老师讲解，然后由学生“按方抓药”地操作。这使学生处于消极被动的地位，影响其学习主观能动性的发挥，严重阻碍了学生的全面综合素质的培养。
2.4实验经费投入不足
实验室建设对各高校来说是一项重要的投资，特别是对于一般的普通高校在资金有限的情况下，对实验室的建设投入更少；而传感器又是精密测量仪器，一般单个售价都在50元以上，我系于2003年购置的6台CSY2000D型传感器检测技术试验台就高达1.83万元/台。因此，在资金紧张的情况下，使得高校扩招后由原来的一名学生一台设备，改为2～3人一组，这样在实验过程中往往一个学生做，同组人旁观，教学效果很不理想。
3改革与探讨
实验教学是高等院校教学的重要组成部分，是对课堂所学理论知识的直观认识和拓展应用，是学生理论联系实际的重要途径，它在培养学生综合素质和创新能力方面有着不可替代的重要作用。因此传感器实验教学必须从理论教学中解脱出来，实验教学应与本课程特点紧密结合，做一次全面的改革：
3.1深化传感器实验教学改革，着力培养学生动手能力
为推进我国全面的素质教育，培养学生创新精神和实践能力，根据传感器实验教学的现状和面临的问题，充分调研，对目前的传感器实验教学进行全面改革：从本科培养计划的约束，到实际实验教学的实施；从教师的教学观念，到学生的实验的目的等各方面都要充分认识到传感器实验在传感器教学中的重要性，在实际实验教学中不断培养学生独立的操作动手能力。
总体上说，注重引导，加强实验考核，使学生普遍对实验重视程度提高，能主动预习准备实验，甚至带着问题进实验室，学生的动手能力明显增强。
3.2切实加强传感器实验室基础建设和科学管理制度
实验器材是开展实验教学活动的基础平台，虽然传感器实验器材价格相对较贵，但也应逐渐增加传感器实验室经费的投入，除了确保正常的教学实验所需各项经费外，还要投入一定经费改进和完善现有仪器设备。同时，还要加强实验室科学管理制度的建设，现在各高校的实验室管理专职人员紧缺，一般由理论课老师来担任实验的教学和实验室管理，其间存在管理漏洞，仪器损坏无法及时维修，严重影响实验教学的开展。因此，传感器实验室要根据本学科的特点和自身条件建立切实可行的实验室管理制度和实验操作规程，逐渐形成较为完整的实验教学管理和保证体系。
3.3加快传感器实验教材的编写
实验教材是提高实验教学质量的重要环节。传感器实验是近几年才在各高校普遍开设，据调查现阶段各高校采用的传感器实验教材都是在厂家提供的仪器使用指南的基础上编写的讲义，缺乏规范性、普适性。根据高校实验教学改革和本学科发展的现状更新充实实验教学内容和教学方法，编写配套的、高水平的传感器实验教材是刻不容缓的。
3.4改革传感器实验教学的内容及方法
3.4.1实验教学内容的改革
为了突出实践教学，培养学生的应用意识、工程实践能力，使学生“消化理论、发展能力”我们对该课程的实验内容进行了较大改革：一方面保留了一些基础验证性实验，如电阻应变、电涡流位移特性、光纤传感器位移特性实验等，使学生通过这些实验，理解传感器的基木原理和特性，消化教学内容；另一方面开设一些设计性实验，如我们利用电阻应变片设计了数字电子秤，以及结合单片机知识设计出自动避障小车和全自动洗衣机控制器等，通过学生自己制作出一些小产品模型，使学生进一步认识到课堂中学过的传感器在其中的限位、距离检测等作用。在教学过程中除了要求学生写出实验报告外还要求撰写设计论文，这样更能够将设计思想、方案论证、技术路线等一些列创造性工作反映出来，同时还可锻炼学生的总结能力，为将来撰写科技论文奠定基础。
3.4.2实验教学方法的改革
3.5建立科学的实验考核方案
成绩评定方式对于实验教学十分重要，它是这次传感器实验教学改革实施的总体指挥棒。学生最关心的就是成绩，我们要充分利用这一法宝设计较为合理的考核方案，既能达到考察的目的，同时使学生通过试验不仅能很好理解理论知识，还可以培养学生的动手、创新能力。为此，将成绩评价定位在是否理解并灵活应用所学知识，以及鼓励创新思想和创新实践过程，而不仅仅是结果正确与否。在总结多年实验课经验的基础上，采用两种结果验收相结合的形式，一种形式是当面验收，通过演示和口头介绍展示实验过程及实验效果，并完成高质量的实验报告（包括利用VC、vb、matlab等软件实现对测量数据的分析及相应的改进措施和仿真），这种方式是学生实践活动结果的直观体现；另一种形式是提交撰写设计论文，相对与前者，这种形式更能够将设计思想、方案论证、技术路线等一些列创造性工作反映出来，同时还可锻炼学生的总结能力，为将来撰写科技论文奠定基础。学生的最终实验成绩是这两部分成绩的综合。
4结束语
关于传感器实验课教学改革涉及面广，环节多，是个比较复杂的问题。我们只是在这方面做了一些有益的尝试，并取得了一定的成功经验。我们改革的目的很明确，就是要让学生感觉到每一个实验都是一次挑战，要想取得成功必须要有充分的准备、严谨的态度、细致的操作和灵活的思维。每一次实验的完成，不仅要让学生的实验能力得到充分的训练和提高，更重要的是要激发学生的主观能动性和创造性。只有这样才能为国家培养出具有较高的全面素质的一流人才。
参考文献：
[1]廖正琴.新课程标准理念指导下的传感器教学初探[J].物理教学与探讨,2003,5:42-43.
关键词:检测仪器集成蓝牙传输
中图分类号：TU857文献标识码：A
一、前言
⑵数据不利于保存。单项检验完成需手工填写单项检验数值，很繁琐；纸质表单易损坏，不易保存；检验记录单遗失、损坏、字迹不清时需重新检验；现场有可能发生检验仪器没电、损坏、配件不齐等不确定因素导致单项无法检验。
⑶仪器不便于维护。检验仪器平时的维护工作繁重，例如：更换电池、校准仪器等；后勤维护繁重，各种仪器的配套电源都不同，如9v电池、5号电池、7号电池、其他异状电池等；检验仪器的使用率高，故障和损坏率也高，每年采购经费居高不下等。
二、电梯综合测试仪的原理与构成
1测试仪框图
本测试仪拟实现对温度、声级、电压、电阻、电流、距离、照度等信号的采集，系统框图见图1。
图1测试仪系统框图
2传感器选择
目前常用的检验检测仪器大多是带液晶数显的检测终端，随着科技的发展，各种数字传感器、微型处理器的不断发展，可以使用各类成熟的传感器，结合数字采集和高速数字运算功能，开发出全数字的专用综合测试仪器，从而替代现有各种独立使用的测量仪表。
根据国家或地方有关电梯检验的技术标准，选取部分可以使用电类测量检测仪器的测量参数，并确定传感器如下：
电类：交流电压、交流电流、直流电压、电阻测量4种全数字传感器；
环境类：照度、温湿度、声级3种数字传感器；
测量类：激光非接触速度传感器；
3指标参数
GB-T13978-1992数字多用表通用技术条件《GB/T13978-2008数字多用表》
GB/T22264.2-2008安装式数字显示电测量仪表第2部分：电流表和电压表的特殊要求
4测量方式
5技术接口
要求与现有电梯快速检验系统对接；
2.6结构部分
三、测试仪样机
测试仪样机工作流程图及样机，见图2、图3。
图2测试仪工作流程图
图3测试仪样机
四、样机测试
1系统程序
测试仪采用潜入式系统开发，以下为5v电源控制程序。
externvoidGPIO_ApplicationIfInit(void)
{
/*****************
*输出信号组*
*****************/
/*注册电源5v输出控制脚*/
p5v_io_handler=GPIO_Configuration(PORT_D,GPIO_8,Output_type);
if(p5v_io_handler>0)
GPIO_WritePINlevel(p5v_io_handler,IO_SET);
}
sound_io_handler=GPIO_Configuration(PORT_D,GPIO_9,Output_type);
if(sound_io_handler>0)
GPIO_WritePINlevel(sound_io_handler,IO_SET);
multimeter_io_handler=GPIO_Configuration(PORT_D,GPIO_10,Output_type);
if(multimeter_io_handler>0)
GPIO_WritePINlevel(multimeter_io_handler,IO_SET);
speed_io_handler=GPIO_Configuration(PORT_D,GPIO_12,Output_type);
if(speed_io_handler>0)
GPIO_WritePINlevel(speed_io_handler,IO_SET);
temperature_humidity_io_handler=GPIO_Configuration(PORT_C,GPIO_7,Output_type);
2测试报告
研制的样机实际测试报告，
3测试报告分析
（1）该蓝牙设备使用距离较短且不稳定，测试过程中常断开需重新连接；
（2）直流电压测试结果与实际值基本一致，交流电压测试结果比实际值偏小，平均偏差为-0.48%；
（3）电阻值测试结果比实际值偏大，平均偏差为+1.68%；
（4）温度值测试结果比实际值偏大，平均偏差为+10.15%；湿度值测试结果比实际值偏大，平均偏差为+3.28%；
（5）照度值测试结果比实际值偏小，平均偏差为-4.48%；
测试报告显示数据，全部测量值均小于设计指标，判定产品研发成功，设备外观经过修改完全符合设计要求，外观设计判定完成。
五、结论
［1］GB/T3785.1-2010电声学声级计第1部分：规范
［2］SJ/T10423-1993声级计通用技术条件；
［3］JB/T7403-1993光照度计
关键词：Proteus；单片机；教学
当今社会电子技术日新月异，在各种不同类型的嵌入式系统中，以单片微控制器作为系统的主要控制核心所构成的单片嵌入式系统占据着非常重要的地位。如何提高学生学习单片机的兴趣，成为了课程教学中的难点。将Proteus软件引入到单片机教学中，可以大大地提高了该课程的可视性，能够有效的激发学生学习兴趣和热情。
一、Proteus仿真软件简介
Proteus软件是英国Labcenterelectronics公司出版的EDA工具软件，Proteus可以将spice电路原模型、动态外设以及微处理器的仿真结合起来，它的电路仿真功能是互动的。
Proteus具有数量庞大的原件库，包括基本元件库、74系列TTL元件和4000系列COMS元件，存储芯片包括各种的ROM、RAM和EEPROM等30多个元件库，并在不断的更新中。在proteus中只要完成了原理图布局并设置好元件的属性，即可进行仿真和虚拟测试。
Proteus可以仿真很多常用的微处理器，它支持仿真51系列、AVR、PIC、ARM、等主流单片机，针对微处理器的应用，可以直接在基于原理图的虚拟原型上编程，并实现软件代码级的调试，还可以直接实时动态的模拟按钮、键盘的输入，LED、液晶显示的输出，同时配合虚拟工具如示波器、逻辑分析仪等进行相应的测量和观测。可以实现实时输入和输出，给实验者提供一个最接近现实的调试环境。
二、Proteus在单片机仿真中的应用
Proteus支持单片机汇编语言的编辑/编译/源码级仿真，内带8051、AVR、PIC的汇编编译器，也可以与第三方集成编译环境（如CVAVR、Keil和Hitech）结合，进行高级语言的源码级仿真和调试。仿真时只需在设定元件属性时指定下载程序的路径即可进行实时动态仿真，展现了其强大的仿真功能。
1.基于51单片机中的Proteus的仿真
在Keil是目前51单片机用的最多的编译软件，首先在keil中输入源程序并设置好输出.hex文件，然后在Proteus中画好51单片机的电路图，在Proteus中点击51单片机芯片，在弹出的的对话框中设置好电路仿真的时钟频率，并选中Programfile选项添加之前已经编译好的.hex文件，就可以开始仿真观察实验现象了。
如图2.1所示，是使用AT89C51实现的一个简易数字电压表。仿真时在Proteus中通过改变滑动变阻器连接的阻值来改变输入到AD0832中的电压，从而达到模拟数字电压表的目的，此时数码管上也会实时更新当前电压值。
在很多时候，我们输入的源程序不一定正确或者是符合设计目的，这个时候就需要我们进行修改调试了。Proteus可以与keil进行联合仿真，在keil中观察程序单步执行的同时观察Proteus中电路的运行状态，从而方便我们查找错误原因并修改。
2.基于AVR单片机中的proteus仿真
Proteus支持AVR系列单片机的型号非常全面，从低端ATtiny10到高端的ATmega128均有可以直接调用的库元件。
Proteus支持AVR些列单片机所有的I/O操作，内部的定时器、计数器的模拟（包括输入捕获、输出比较、PWM模式），看门狗定时器，串行UART接口，主、从模式串行SPI接口，支持内置数模转ADC，支持Atmel的TWI（TwoWireInterface）通信方式，存贮器方面支持外部SRAM扩展以及内置EEPROM的模拟，支持多个微控制器的协同工作仿真等等。
首先绘制好电路原理图，然后将AVR源程序编译器生成下载文件的路径制定给原理图中的芯片，就可以开始仿真了。如图2.2所示，是基于ATmega16的按键中断仿真。K1键连接模拟外部中断0，此时数K2键连接模拟外部中断1，按下K1键表示此时外部0产生中断数码管显示加1，按下K2键表示此时外部1产生中断数码管显示减一。
三、Proteus引入单片机教学中的优点
将Proteus引入单片机教学中具有以下优点。
⑴学生通过仿真可以观察电路的运行状态，修改产生的错误，大大提高了搭建实际电路的成功率。
⑵教学投入相对较小。在完成了基本教学后，可以鼓励学生在Proteus中进行硬件改动，观察实验效果并思考原因，减小了因硬件改动而造成的成本增加，较好的促进了整个教学过程。
⑶极大地激发了学生的兴趣。Proteus提供的平台，其简易性、直观性极大地改善了单片机教学过程中的枯燥和乏味，使学生体验到了学习单片机的趣味性。
四、结语
Proteus的出现给单片机教学工作和单片机虚拟实验室的建设提供了一条方便、快捷、节约成本的新思路，在不需要硬件投入的条件下，学生对单片机的学习比单纯学习书本知识更容易接受，更容易提高。实践证明，在使用Proteus进行系统仿真开发成功之后再进行实际制作，能极大提高单片机系统设计效率。因此，Proteus有较高的推广利用价值。
关键词：物理教学培养创新能力
《物理课程标准》强调物理教学中实施素质教育的核心就是培养学生的创新能力，教师要把握学生的认识特点和心理发展规律，把开发智力、发展智力和培养创新能力有机合引入到教与学的全过程。
一、掌握知识是培养创新能力的基础
伟大的科学家牛顿曾经说过，他是“站在巨人的肩上”，这说明牛顿的伟大成就是在学习前人的知识和经验的基础之上建立起来的。所以要培养创新能力，就必须让学生系统地掌握好物理这门学科的基础知识和基本规律，并知道这些知识的内在联系，这是培养创新能力的基本条件，也是学生认识客观世界、发展智力和形成新能力的基础，而能力则是在学习和掌握知识的过程中逐步形成和发展的。物理这门学科知识的系统性很强，由许多基本概念和规律组成，教师在教学活动中要引导学生通过观察、分析、比较、类比、抽象、概括、总结与归纳等智力活动，把所学的基本概念与规律进行分析综合，把有关的知识纳入一定的知识系统中，把知识点连成知识面，形成知识网络，这样学生在掌握了科学性和规律性的知识之后，智力就会得到相应的发展，创新能力也会提高，所以教学过程应当是传授知识、开发智力和培养能力三位一体的活动过程。
二、课堂教学是培养创新能力的主战场
课前教师在备课过程中，要在分析教材、学生状态的基础上，落实好教学目标，并有意识地渗透创新教育的思想。在课堂教学中，教师要注意构建和谐、民主的课堂教学氛围，使师生交往的状态达到最佳水平，使各种智力开发和非智力开发的创新因子都处于最佳活动状态，并且尽可能地增加学生自己探索知识的活动量，给学生一定的自由，充分发现学生的个性和发展学生的创新能力。
三、设疑探索是培养创新能力的途径方法
物理学家爱因斯坦说：“提出一个问题，往往比解决一个问题更重要。”因为解决一个问题是知识技能的运用，而提出一个新问题需要有创造性的思维。现代教学论认为：任何教学内容都可以用一个个问题呈现出来，学习的发生起源于情境变化的刺激，所以教师在施教中应尽量创造问题情境，给学生造疑，促使学生存疑、质疑，使学生产生浓厚的学习兴趣。例如：教师在讲授利用伏安法测电阻的实验时问学生：利用伏特表和电流表测出的电压和电流可算出待测电阻的阻值，能不能只用一个电流表或电压表来测量电阻呢？如果能，还需哪些辅助器材？怎样测量？请说出你设计的方案并画出电路图。通过这种说疑、释疑的教学活动，就可培养学生探究科学的兴趣和创造性的思维。
前苏联教育家苏霍姆林斯基说过：“在人的心灵深处，都有一种根深蒂固的需要，这就是希望自己是一个发现者、研究者、探索者。而在青少年的精神世界中，这种需要则特别强烈。”所以教师要在学生的认识过程中去激发学生心灵深处那种强烈的探索欲望。教师要爱自己所教的学科，从挖掘教材内容上，组织教学的形式上，选择教学方法上多下功夫，使自己的教学艺术达到引人入胜的境地，使学生积极地思维，不断地发现和探索，使学生的思维灵活、多变，从而为创新能力的培养。
四、研究性学习是培养创新能力的重要方式
在中学物理中进行研究性学习有多种实施形式，如：问题解决式学习、专题讨论、研究性实验、物理科技论文写作等。
以“电流表的改装”这一研究性实验为例，对在中学物理学习中开展研究性学习作一探讨。
实验要求：将灵敏电流表改装成安培计和伏特计，并用该电表测电路中某电阻的电压、电流。
实验仪器：灵敏电流表2个(内阻100Ω，量程100μA)，电阻箱2个，电阻1个(约50Ω)，变阻器(100Ω，0.5A)1个，电源(3v，内阻不计)，开关，导线若干。
该课题的目的在于让学生通过运用学过的电学知识，创造性地设计电流表和电压表，并设计电路，进行实验操作，加深对所学物理知识的理解和用能力，使理论和实践相结合，在实验中对电阻的串并联知识有充分的运用和提高。
本课题提供的参考电路如下：
其中，R1、R2为电阻箱的值，其值可以根据题意提供的条件求出。利用该电表可以求未知电阻的阻值。
论文摘要：CO是人们日常生活生产中常见的有毒气体，无色无味，不易被人们发现，当人处在CO气体之中是十分危险的，甚至威胁到生命安全。在我国北方冬季用煤炭取暖的居民危害最大的就是一氧化碳中毒，因为该气体易在不能充分燃烧的条件下产生。设计出能检测到CO气体并能报警的电路是十分必要的，在满足基本要求的基础上，电路的设计还要考虑到传感器部分要具有良好的温度、湿度稳定性。
根据生产生活需要设计CO探测报警电路，选用对CO有极高灵敏度的气敏传感器UL281作为报警电路探头，结合UL281结构及其功能，设计与之功能特点相匹配的电路，这些电路由单稳延时电路、稳定电源供电电路、探测电路（热清洗电路）、电压输出电路、报警电路和元件损坏电路。
将电源接通经过热清洗后将传感器放置在清洁空气中，由于敏感元件的电阻很大，IC2放大倍数近似于1。因此用电压表测量H、L点之间的电压很小，电路不报警，可调节电位器RP2，可改变IC3的负输入电压，电路最终完成之后，调节滑动变阻器RP2，使IC3的负输入电压为2.9V。将传感器放大装有300ppm气样的密封塑料袋内，调节RP1，使IC2的输出为3.00V。此时电压比较器IC3正输入大于负输入，其输出正饱和而使VT3导通报警。
第一章概述
第一节传感器的概述及组成
一、引言
CO是人们日常生活生产中常见的有毒气体，无色无味，不易被人们发现，当人处在CO气体之中是十分危险的，甚至威胁到生命安全。我国的CO报警控制系统经历了从无到有、从简单到复杂的发展过程，其智能化程度也越来越高，其系统复杂、成本较高。而在居民住宅区、机房、办公室等小型单位场所，需要设置一种单一、廉价实用的CO探测报警装置，基于此种现象，应用所学的电路知识设计出一种简单易于实现，低成本的CO报警电路，不仅对于所学知识是一次综合复习的机会，而且更是练习如何应用所学的书本知识解决实际生产生活问题的能力，这是相当必要的。
二、传感器概述
人们通常将能把被测量物理量或化学量转换为与之有确定对应关系的电量输出的装置称为传感器。传感器也叫做变换器、换能器或探测器。传感器输出的信号有不同的形式，如电压、电流、频率、脉冲等，以满足信息的传输处理、记录、显示和控制等要求。传感器是测量装置和控制系统的首要环节。如果没有传感器对原始数据参数进行精确可靠的测量，那么无论是信号或是信息处理，或者是最佳数据的显示和控制，都将成为一句空话。可以说，没有精确可靠的传感器，就没有精确可靠的自动检测和控制系统。
三、传感器组成框图
传感器一般由敏感元件、传感元件和其他辅助元件组成，有时也将信号调节与转换电路、辅助电源作为传感器的组成部分。
敏感元件
传感元件
信号调节转换电路
辅助电源
传感器组成方框图
第二节气敏传感器概述
一、气敏传感器的检测对象及检测原理
此次设计的电路是一氧化碳探测报警器，由于一氧化碳是有毒气体，因此检测到一氧化碳并实现报警功能的电路设计就需要选用气敏传感器。
气敏传感器是一种把气体（多数为空气）中的有毒成分检测出来，并将它转换成适当的电信号的器件，如果以人们的感觉器官在作比喻，那么气敏传感器相当于人的鼻子（嗅觉）。但是人的嗅觉在灵敏其感知对象也是多样的。在我们周围，实际上存在的各种各样的气体，它们中的大部分将会成为气敏传感器的检测对象。气敏传感器的典型用途见于附表1.2.1和1.2.2。
首先被实际应用的气敏传感器是用于防止可燃性气体（LPG等）爆炸瓦斯泄露报警器。其后，随着环境监测等，又不断地提出研制新型气敏传感器的任务。
气敏传感器是化学传感器的一个重要组成部分。这里涉及到用于化学传感器的化学物质的检测原理。为了将化学物质检测出来分类，也就是同物理传感器一样，可分为能量变换式和能量控制式。前者是以被测物质所具有的化学能（化学电势）作为信号源，传感器相当于将化学能变换成电能的变换器（换能器）。
所谓半导体气体传感器，是对利用半导体气敏元件同气体接触，造成半导体性质变化，借此来检测气体成分或者测量其浓度的传感器的总称。
半导体气敏传感器大体上分为电阻式和非电阻式两种，电阻式半导体气体传感器利用氧化锡、氧化锌等金属材料来制作敏感元件；利用其阻值的变化来检测气体的浓度。气敏元件，有多孔质烧结体、厚膜、以及目前正在研制的薄膜等几种非电阻式半导体传感器。根据气体的吸附和反应，利用半导体的功函数，对气体进行直接的检测。目前，正在积极开发的有金属/半导体结型二极管和金属栅的MOS场效应晶体管的敏感元件，主要利用它们与气体接触后整流特性以及晶体管作用的变化，制成对表面单位有直接测定的传感器。
二、“电阻式半导体气敏传感器”概述
半导体元件的电阻，由于与气体接触而发生变化，将利用这种现象的传感器，称之为电阻式半导体气敏传感器。这类气敏传感器元件的构造简单，也不需要专门的放大电路来放大信号。由于这些特点，所以它很早被研究，而且已制成商品。元件的种类有：在绝缘基片上用蒸镀或是溅射法制成的薄膜元件（厚度约小于1000）；把氧化物半导体粉末调制成的浆料印刷到基性的烧结型元件。传感器元件通常在加热条件下才能动作，因此必须有加热装置。把气体敏感膜加热器与温度测量探头集成在一块硅片上，从而制成集成开关电路动作，蜂鸣器和灯泡开始接通。半导体元件，大多在通电初期，阻值暂时变高而产生高输出。这是由于在没有通电时，元件吸着水蒸汽的缘故。一旦通电，元件初始阻值随着温度的上升而变低，随着温度的再次升高，由于水蒸汽的解吸而阻值增加，呈现出一种过渡的现象。为防止这种误报警，通常在通电初期增设防止误报警电路。为防止突发性噪声，机内应装入延迟电路。
B1——开关电路
B2——防止通电初期误报警电路
B3——信号发生电路
B4——电源指示灯
B5——蜂鸣器电路
半导体的气敏特性如图，元件的电阻R与空气中所含有的被测气体浓度C之间的关系，根据经验一般用对数表示的如下公式是成立的：㏒R=m㏒C+n
m、n是由传感器元件，测量气体的种类，测量温度等因素决定的常数。m表示相对气体浓度变化的敏感程度，m越大，敏感程度越大，但对通常的可燃性气体的检测，一般取为1/2~1/3，设Ra为普通气体（空气）浓度为零时的电阻，则气体灵敏度（即响应率）可由Ra/R来表示，它是气浓度C的函数为便于气体检测，用C为定值时的相对灵敏度作比较。从图知道，相对灵敏度随气体而不同，虽然还随着传感器的种类、添加剂、测量温度的不同而有很大差异，但是一般越容易燃烧的气体，其含碳量越大，它的相对灵敏度也就高。这是因为在元件上的气体的燃烧，在本质上与气体的响应特性有关。
第二章一氧化碳探测报警传感电路设计
第一节CO探测报警电路设计的要求
CO是人们日常生活生产中常见的有毒气体，无色无味，不易被人们发现，当人处在CO气体之中是十分危险的，甚至威胁到生命安全。在我国北方冬季用煤炭取暖的居民危害最大的就是一氧化碳中毒，因为该气体易在不能充分燃烧的条件下产生。设计出能检测到CO气体并能报警的电路是十分必要的，在满足基本要求的基础上，电路的设计还要考虑到传感器部分要具有良好的温度、湿度稳定性。
第二节电路设计所需的主要元器件的选用
一、UL281的选用
基于实际的需要，针对一氧化碳要选用对于一氧化碳气体具有较高的灵敏度的气敏元件，通过查阅资料选出UL281作为探头。
一氧化碳检测保护仪，其特征在于采样传感器为UL281半导体探头，作为采样传感器，并配置探头预热工作转换电路，解决了传感器在不同条件下其特征变化大的问题，并保证了探头工作在最佳状态。其探测极（2、3）端接9伏直流电源，（5、6）端输出接放大电路，其灯丝极（1、4）端之间接有探头预热工作转换电路。
表UL281参数
项目
测量范围
灵敏度
加热电压
加热电流
测量电压
工作温度
相对湿度
单位
10-6
R0/RX
V
mA
°C
%RH
S
型号UL281
0~300
大于5
5±0.5
160~180
15±1.5
-10~50
不大于95
60
注：R0为在空气中的阻值，RX为在2*10-4酒精浓度时的阻值
它的灵敏度曲线如图所示，其响应曲线如图所示。
二、555单稳延时电路的选用
由于在工艺上气体敏感膜加热器与温度测量探头集成在同一块硅片上，从而制成集成化元件。当元件检测到气体时，电阻降低。半导体元件，大多数在通电初期，阻值暂时变高而产生高输出。这是由于在没有通电时，元件吸着水蒸汽的缘故。一旦通电，元件初始阻值随温度上升而变低，随着温度的再次升高，由于水蒸汽的解吸而阻值增加，产生一种过渡现象。这样对于电路会产生误报警，为了防止误报警现象的产生，在电路内部需要装入延迟电路。因此在此次CO探测报警电路的设计中，采用555时基集成电路组成单稳态延时电路。
在实际应用中，555除了单一品种的电路外，还可组合出很多不同电路，如：多个单稳、多个双稳、单稳和无稳，双稳和无稳的组合等。本设计中所需要的是单稳电路，其电路及参数如下：
单稳类电路
单稳工作方式，它可分为3种。见图示。
第1种（图1）是人工启动单稳，又因为定时电阻定时电容位置不同而分为2个不同的单元，并分别以1.1.1和1.1.2为代号。他们的输入端的形式，也就是电路的结构特点是：“RT-6.2-CT”和“CT-6.2-RT”。
第2种（图2）是脉冲启动型单稳，也可以分为2个不同的单元。他们的输入特点都是“RT-7.6-CT”，都是从2端输入。1.2.1电路的2端不带任何元件，具有最简单的形式；1.2.2电路则带有一个RC微分电路。
第3种（图3）是压控振荡器。单稳型压控振荡器电路有很多，都比较复杂。为简单起见，我们只把它分为2个不同单元。不带任何辅助器件的电路为1.3.1；使用晶体管、运放放大器等辅助器件的电路为1.3.2。图中列出了2个常用电路。
根据电路的需要，采用1.2.1所示的脉冲启动单稳，其具有最简单的形式又能实现延时功能。
三、电路中三极管的选用2SC2001和2SC945结构及参数
本电路设计采用了三极管2SC2001其结构及参数如下：
Description
Transistor.Generalpurposeapplicationshightotalpowerdisipation
Pol
NPN
Ic(max)
0.7A
Pc(max)
0.6W
Vceo(max)
25V
hfe(min.-max.)
90~400
Pins/Package
3P/TO-92
Application
LFA
2SC945结构及参数
NPN三极管（与2SA733互补）
作为低噪声前置放大，应用于:彩电、收录机、遥控玩具等电子产品。
1、发射极E
2、集电极C
3、基
极B
极限值（TA=25℃）
集电极、基极击穿电压
VCBO
集电极、发射极击穿电压
VCEO
40
发射极、基极击穿电压
VEBO
6
集电极电流
IC
200
集电极功率
PC
625
结温
TJ
150
贮存温
TSTG
-55-150
四、LM324的选用
电路设计中所采用的运算放大器IC1~IC4在制作时用一块集成运算放大器LM324即可实现其功能。其内部具有四个相同的运放，其结构及主要功能参数如下：
LM324MX结构图及主要参数
LowPowerQuadOperationalAmplifiers
14P/DIP
第三节电路整体设计框图及整体电路图
一、电路设计框图：
稳定电源供电电路
探测电路（热清洗电路）
电压输出电路（报警电路）
二、整体设计电路图：
转贴于
第四节电路分析
一、单稳延时电路的设计
设计单稳延时电路的原因是因为当元件检测到气体时，电阻降低。半导体元件，大多数在通电初期，阻值暂时变高而产生高输出。这是由于在没有通电时，元件吸着水蒸汽的缘故。一旦通电，元件初始阻值随温度上升而变低，随着温度的再次升高，由于水蒸汽的解吸而阻值增加，产生一种过渡现象。这样对于电路会产生误报警，为了防止误报警现象的产生，在电路内部需要装入延迟电路。
采用555时基集成电路，它组成单稳态延时电路，接通电源后大约经过165s，555的输出端3脚输出高电平，使VT2、VT5导通。LED3与R24组成电源显示电路，当电路工作时，发光二极管LED3发出绿光，显示电路电源供电正常。
二、稳压电路
设计稳压电路的原因是因为UL281工作时需要对其加热丝进行加热，其加热电源要求稳定，故采用稳压电路对其供电。
稳压电路由IC1，VT1和R1-R4组成。IC1同相输入端上的电压为U+=15/（47+15）=2.9V，IC1为一同相放大器，输出电压约为6V左右。因此，晶体管VT1导通，加在传感器加热丝与地之间的电压约为11V。，如果空气是清新的，通过气敏元件的电流仍很小（其电阻很大）。
三、加热电路
由于UL281工作时需对其加热丝进行加热，所以设计由VT2组成初始加热清洗电路，VT2导通后，将R6、R7短路，A点流经传感器加热丝的电流增大，对其附表面进行加热清洗，VT5组成初始清洗指示电路，VT5导通后，LED2（黄）发光。
如图3
四、电压放大电路、报警电路
IC2组成电压放大器，其正输入端输入基准电压6V，当空气清洁时，气敏元件的电阻很大，IC2的放大倍数接近1，当一氧化碳浓度增加时，气敏元件阻值下降，IC2的放大倍数增加，输出电压亦增加，调整电位器RP1（10K）可改变放大倍数。
IC3为电压比较器，它和晶体管VT3组成报警电路，调节RP2可调节报警浓度设定值，当CO浓度超过设定值时，IC3输出高电平，VT3导通，蜂鸣器报警。
（如图4，电压放大电路）
（如图5，报警电路）
五、元件损坏指示电路
传感器气敏元件损坏时，会对探测电路的测量结果造成严重的影响，因此有必要设置一种指示气敏元件是否正常工作的指示电路，如下图所示。IC4、VT4、组成气敏元件损坏指示电路，IC4接成比较器，其输入端的电位约为4.3V。气体元件正常工作时，R6、R7的压降大于4.3V，IC4输出为负，VT4截止，LED1（红）不亮，当传感器加热丝被烧断时，R6、R7悬空，其压降为0，IC4输出为高电平，VT4导通，LED1亮，红灯显示元件已损坏。
（如图6）
六、电路调试
（1）将电源接通经过热清洗后将传感器放置在清洁空气中，由于敏感元件的电阻很大，IC2放大倍数近似于1。因此用电压表测量H点、L点之间的电压应很小，否则电路或传感器接线有故障。
（2）调节电位器RP2，使IC3的负输入端的电压为2.90V
（3）将传感器放大装有300ppm气样的密封塑料袋内，调节RP1，使IC2的输出为3.00V。此时电压比较器IC3正输入大于负输入，其输出正饱和而使VT3导通报警。
第三章电路设计总结
一、优点总结
通过实际生活的需要而设计的CO检测报警电路，此电路设计体现了该电路具有的优点，总结如下：
第一、首先针对需要被检测的有毒气体CO，选用什么样的气敏元件至关重要。要选择对一氧化碳有极高的灵敏度，这样才能使检测更准确，对一氧化碳有无以及浓度大小作出灵敏判断，并且要求湿度、温度稳定性好，以适应生产生活环境中湿度和温度的变化。通过查阅资料找到针对一氧化碳CO灵敏度极高的是气敏元件UL281。这样关键器件的选用问题解决了。
第二、选出的UL281对CO具有极高的灵敏度，但它不是孤立存在的，还要设计出与其相匹配的电路及探测报警电路。根据UL281的结构及其特点设计电路，既保证了UL281要求电源供电稳定，又保证了UL281的加热丝加热的要求。此电路还可通过滑动变阻器RP1调节放大倍数。出于对报警安全严谨的考虑，还设计了气敏元件损坏指示电路，为了防止因元件损坏无法检测而造成无法报警，因此设计了气敏元件损坏指示电路。
二、有待改进的地方总结
即使该电路的设计具有解决问题的主要优点和特点，但任何一项电路设计都不可能是完美的、没有缺憾的，因此我根据实际生活需求概括出此电路在实际应用中有待改进的地方如下：该电路设计只是根据实际的问题需要设计的探测报警电路原理图，如果把理论应用到实际生产生活中还要考虑产品如何才能更方便的使用。我想到的就是电源供电的问题。该设计用的是直流12V电源，不方便日常生活使用，在产品制作工艺上，电源部分设计成交流电源（生活用电），通过桥式整流等电路转换成直流电，作为电源供电，我想这样会更有益于日常生活推广使用。
[1][日]高桥清小长井诚编著《传感器电子学》宇航出版社，1986
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[9]《实用电子文献》，北京：电子工业出版社，1990-1995
关键词：音频功率放大器，输出功率，信噪比，频响，性价比
引言
现在大多数厂商生产的功率放大器能够同时进行音频信号与视频信号的放大，即所谓的AV功率放大器（AudioAndVideo),也有很多都已经兼容话筒放大。纯音频功率放大器往往已经成为追求HIFI高品质音频以及DIY爱好者的专属。当前市场音频功率放大器的前、后级以及电源、分频器的电路也比较成熟与固定，但往往由于成本与市场因素，在设计时经常存在整套系统中某个部分的档次与其他的部件严重不搭的现象，这会导致其他较好部件的性能难以正常发挥进而影响整体音效。并且市售成品音频功率放大器往往价格昂贵，许多离我们的消费水平还有相当的距离。
上表列处的还仅仅是价格较为合理的功率放大器，更有万元以上的许多型号此处不一一列举。众所周知，性价比往往是随着价格的升高而降低的。
由此我们想到设计制作一款各部件搭配平衡，性能良好的高性价比功率放大器。在保证功率输出以及高信噪比的前提下，将价格降为最低。
一．仪器结构及工作原理介绍
1.1仪器结构
仪器各部分结构如图1，图2所示
1.2工作原理
由额定功率200W的环形变压器向芯片供应双20V的交流电，整流滤波之后得到纹波20mv左右的±28V直流电，供电每声道一个的TDA7294芯片，电路采用高通滤波电路，如图3。为了得到更好的低频延展性，我们将C1的470nf改为10uf
二．同类商品现有水平及本品优势
2.1同类商品现状
放大器方面国内外的音频功率放大器设计已经非常成熟，多数放大器能够达到较高的功率和较高的信噪比以及其他各方面的音频性能，但是大多价格不菲，如：马兰士PM7003，2.0声道500MV输入的信噪比为88dB，输出功率70W×2(8Ω负载);100W×2(4Ω负载)，价格4150元;天龙PMA-700AE，2.0声道输出，2*100W，失真度0.01%(1kHz,8Ω)，信噪比107dB，价格2650等等。
现在大多数厂商生产的功率放大器都是能够兼顾音频信号与视频信号的放大，既所谓的AV功率放大器（AudioAndVideo),也有很多都已经兼容话筒放大。纯音频功率放大器往往已经成为追求HIFI高品质音频以及DIY爱好者的专属。当前市场音频功率放大器的前、后级以及电源、分频器的电路也比较成熟与固定，但往往因成本与市场因素，在设计时经常有整套系统中某个部分的档次与其他的部件严重不搭的现象，这会导致其他较好部件的性能难以正常发挥进而导致整体音效的下滑。目前国内漫步者音箱的集成功率放大器做工精良，布线合理，用料实在，并占据了国内不小的音响集成放大器的市场份额。轻骑兵等一些国产品牌的功率放大器也能够具有较好的性能。但是整体来说，国内品牌生产的放大器多占据低端市场，而国外品牌如马兰士等则基本霸占高端市场。但许多高端机的价值往往更多存在于其品牌之中，虽然其内部构造以及设计不乏独特之处，但是多数是模具精细度和各种“品牌零件”的优势。故许多国产独立或集成功率放大器有极大的改进空间，国外功率放大器的性能并不是不能被抗衡甚至是超越。
2.2本品优势及创新点
2.21、经精心对比，我们选用了一般只用在超低音音箱放大器中的TDA7294芯片，表2为几款主流芯片对比。
2.22、放大电路采用堆锡搭棚焊接，无批量生产条件下方便个人制作，且较普通印刷电路有更低的地线电阻，且无地线环路，有效的降低噪音。
2.23、无前级设计。节省资金，使放大器结构更加简洁，且对整体效果无不良影响。
2.24、整体成本只有200元左右，具体成本见表3
三．主要技术指标及实验测试
3.1信噪比
放大器整体信噪比超过80dB（非A计权），总谐波失真≤0.1%，频响在15―100KHz（-3dB/-1dB）。
图4为本品电源声与纹波干扰同市售漫步者R1600T08集成功率放大器的对比，（由于此信号采集由声卡完成，故只能采集输出有效值为500mv左右的信号，再大的信号会使声卡本身产生严重的失真，使测量结果不准。）此处值得一提的是，信噪比方面，当左右声道输入均接地时，接6欧姆2分频音箱（R1600T08副箱），只有在接近高音单元2cm左右的地方才能隐约听见轻微的沙沙噪音，低音单元完全安静，灵敏电压表测试噪音输出为1mv-10mv而市售漫步者R1600T08在距离音箱1米左右都能听到低音单元发出的嗡嗡声，高音单元稍微靠近也会出现更大的沙沙声，反映到数据方面便是图5。（Y轴每隔6dB，X轴为频率，对数形式）
图5为频响测试。输入输出均使用对频率不敏感的灵敏电压表进行监测。R1600T08的低频衰减3分贝处只有80Hz。需要说明的是，频响测试方面86年制定的音频功率放大器测试方法的基本原理国标GB-T6800-1986中对频响测试的要求是用“负载电阻”进行测试，但是实际的音箱负载并不是纯电阻负载，有容性负载和感性负载，亦或可以将负载等效为电阻、电容、电感的并联，我们认为用纯电阻进行测试并不能更客观地体现功率放大器的性能，于是我们适用的是漫步者R1600T086欧姆的副箱进行测试。（实际上用音箱负载和纯电阻负载测试几乎没有区别）
3.2整体额定工作功率
整体额定工作功率能够达到2*50W，峰值功率更高。（此处信噪比、总谐波失真、额定功率三项指标由于缺乏AudioPrecision专门仪器对谐波失真的测量，非实验室实测，均有芯片出厂说明书换算得到。）
3.3主观音质评价
有关音质主观评价方面我们并不想进行过多的说明。正如英国音频功率放大器设计专家所说：“没有人去用主观感受造炮弹和火箭，这也是音频放大器领域被其他电子行业所嘲笑的原因。”主观评价会受“实验者期望效应”等太多的心理因素的影响，不如实验仪器测试具可信度。不过本品放大器实际听音效果还是很好的。
四、结论
本品经过细心的选材、制作与调试，将各部分原件的性能发挥到最大。性价比极高，经进一步优化调整后很合适集成于普通多媒体音箱，或者做成家用独立功率放大器。
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关键词：集抄系统；在线监测；大用户；电能计量装置；电力系统文献标识码：A
当前我国电力系统的工作人员依旧是采用人工现场抄表的方式统计和分析电能量数据，工作效率低，人员配置多，人为错误发生率高。电能计量装置在线检测技术的出现和应用改善了这一不利局面。其可以防范窃电、实施状态检修，为电量的错误计算和追收提供了证据，提高了计量装置的稳定性、可靠性、准确性。以较少的物力人力来管理更多的用户，是电力企业发展的内在要求，也是现代用电管理的发展方向。
1电能计量装置的常见问题
根据国家的《电能计量装置技术管理规程》，电能计量装置包括各种二次回路、计量用电压、电能表、电能计量柜及电流互感器等。参照现场运维的过往经验，电能计量装置故障一般集中在电流互感器及其相二次回路、电压互感器、电能表等方面。而且无论故障的形式如何，在数据的分析处理上都会体现为一次、二次侧功率、电流和电压因素等参数发生异常变化。综合现场工作的经验，大致可以把电能计量故障类型分为以下三种：（1）电流互感器异常，包括电流互感器二次回路、二次开路超差、短路等；（2）电压互感器异常，电压互感器发生超差、二次侧断相、一次侧熔丝熔断。二次回路异常，二次回路出现连接出错，表现为功率因素异常、电流异常、电压异常等现象；（3）电能表异常。根据对集抄系统大用户电能表的统计，一般常见的事故现象有正向无功、反向有功、反向无功、正向有功倒走或不走，总电量与峰谷平电量不匹配，电能表计量超差，电能表计时超差，电能表计费时段错误，电能表显示异常，电能表断相、失流、失压、逆相序等。
2电能计量装置在线监测的特点
2.1丰富的异常指标专家库
计量装置的异常指标专家库主要包括对采集装置异常、用电异常和计量装置异常的判断标准和定义，还可以看情况根据需要对其进行完善和增补。异常指标专家库的建立和健全可以智能分析和诊断各种计量装置运行的异常，为计量装置在线监测提供了有效的监控手段及数据支撑。
2.2采集并发送用户用电情况
将用户的用电情况通过信息采集终端进行采集并发送至主站。主站的监控人员从网络计算机屏幕传回的画面报警或分析，提取用户用电信息，与该用户历史数据进行分析比对，判断该用户的电能计量装置是否正常运行。
2.3可连续监测
电能计量装置在线监测系统可对计量装置运行状况进行连续监测和分析，对计量异常能及时返现，降低了电量丢失的可能性。通过电量的采集，自动对线损进行计算，使主、配网线损坏管理更为快捷、便利。
2.4分析判断异常
电能计量装置的异常智能诊断分析包括采集装置异常分析、用电异常分析、异常白名单管理、电能异常分析等功能，可以通过采集系统采集的电能、电量、负荷示值和设备类型、事件、参数值、档案等数据，利用异常分析专家库中的分析模型，对数据进行计算、统计和分类，快速判断出现故障或异常的原因。
3大用户集抄系统的在线检测方法
电能计量装置是由很多种高精度设备搭配组成，要想对其运行状况进行准确检测，难度系数很大。并且因为人员故障分析能力、采集终端质量以及电力系统复杂性等因素的制约，加上终端具有预警性，一旦出现异常，就会向主站发出警报，这无疑降低了故障处理效率，增加了故障处理难度，要想快速做出判断，必须运用更科学的方法进行分析。在分析采集系统的数据的过程中可以得出结论，目前，系统平台的分析重点和采集上来的数据种类还停留在采集数据是否完整、终端设备是否在线的层面上，并未深层地发掘其下的各类计量装置监控的运用、数据的利用以及用户的用电特性监测方面的能力，对计量装置的运行状态尚不能自主监测。建立在目前可采集数据的基础上，为提升集抄系统在线监测的能力，以下对在线检测系统进行分析：
3.1计量装置的超差分析
计量装置超差现象主要表现为互感器和电能表的超差误差。以往检测超差结果都是利用计量标准器具，当现场处于缺少标准计量器具的情况时，远程检测不可能对超差结果进行十分精确的测量，但是可以利用一些简单检测方式进行粗略估算，这在一定程度上也能对超差进行及早发现，尽量避免出现计量的重大误差。
3.2防窃电分析
作为一种通信方式来说，采集系统是安全可靠的。其在反窃电工作中可以发挥极为重要的作用，搜集用户窃电的信息及证据，并将内容及时发给主站。
立足于大用户计量装置的角度来看，窃电方式总结起来可以概括为两种：（1）改变流经电能表的电流、电压值；（2）对电能计量装置进行破坏，使其丧失准确性。通过比对分析采集平台搜集的用户负荷异常曲线以及分析失流、失压的异常对电流和电压造成的影响，已经可以掌握其窃电依据。但根据目前已经发生窃电案例来看，对于反窃电工作，采集系统基本是被动的，即当现场出现窃电后，再到系统中找寻证据，这距离实现主动式的反窃电监控的目标还有较大差距。
本文通过分析提出两种方法：（1）对负荷曲线开展主动监控。用户出现窃电行为，其现场负荷往往会在窃电状态和正常用电状态之间来回切换。集抄系统平台可对负荷曲线进行绘制，使系统可以主动分析负荷曲线，如果负荷曲线出现突减或突增异常且长期运行的最小与最大负荷之间的差距超过50%，则该用户很可能出现窃电行为，应纳为重点监控对象范围；（2）防范有窃电前科的用户再次作案。可利用经传感器启动的摄像头或红外热像仪器，对已有过窃电前科的用户进行监视，当出现异常时，终端可将警报及现场设备采集的各类图像发送到主站，主站再对其进行重点监控。
3.3功率因素分析
从电能表功能的定义来看，电能表内部会对每日的负荷数据进行冻结。在电能表的监测工作中，并没有深入研究探索电能表的存储功能，而对于多功能电能表而言，其表内存储的月末电量及符合数据的准确性将有可能对电费出账、线损管理等工作产生直接影响。在正常的用电情况下，普通用户的功率因数一般在0.9以上。用户的用电特性中如果带有感性或容性特征，功率因数根据相应的情况发生相应的变化。远程管理终端通过从计量装置处采集的电量数据进行分析，可以对相应的功率因数进行计算，从一定程度上可以反映出用户的用电特性，为判断用户用电是否出现异常提供依据。
4对电能计量装置在线检测的建议
根据当前的基本国情，一次性建立完善的电力检测系统的条件尚不充分，还有很多地方需要改进，主要为三个方面：（1）提升系统的实时功能；（2）研究开发监测手段；（3）提高管理水平。
4.1提升系统的实时功能
从客观角度出发，用电采集系统目前利用数据的程度不高。对于大量的报警信息，分析人员往往只能被动甄别，确认后再进行查询。要想对系统的实时分析能力进行提升，首先系统对报警信息进行统计、分析、归类，这样分析人员对数据进行有类别、有主次的排查，很大程度上可以使监测能力和工作效率得到提高。
4.2研发新型监测手段
目前，国内许多电力公司都有自己对于现场监测的方法与管理技巧，对于同一监测内容也存在不一样的监测方法。国内各省市电力公司电能计量中心，可根据各自电网自身特点，从自身实际情况出发，具体问题具体分析，开发与自身情况相适应的现场监测手段。
4.3完善现有类型终端功能
严格加强验收工作，做好消缺工作，提高在线率。这就是通常所说的“两头抓”，一是源头，一是现场。可尝试与无线通信方面的专业检验机构进行联合，严格对终端通信模块的验收程序进行把控，增加检测手段，对不合格的终端产品不予出厂。
5结语
电能计量装置在线检测系统通过对电流互感器、电压表、电能表等数据进行检测，可以实现对电能的故障判断、自动校检、防窃电监测、记录分析等功能。有利于改善大用户集抄系统的故障检测困难、检测手段单一、管理水平落后等问题，为电量追补提供依据，极大地提升了计量装置的维护管理和监测能力。
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[2]贺东明.电能量数据异常管理平台的设计研究[J].自动化与仪器仪表，2012，（4）.
[3]罗慧，郭予红，朱惠娣.郑州供电公司电量采集系统的工程实现[J].计算机光盘软件与应用，2012，（12）.
[4]陈睿.新一代电能量数据采集终端的应用研究[J].机电信息，2012，（3）.
关键词：可控硅；触发；电源
晶闸管（俗称可控硅）是一种大功率的可控整流元件。可控硅整流与普通二极管整流的最大区别是：经可控硅整流后，输出直流电压的平均值的大小是可以控制的，即可控整流。可控硅的应用电路有：桥式半控整流电路、交流调压电路、斩波调速电路、有源逆电电路等等。可控硅的类型有：快速型、单向型、双向型、关断型和逆导型等。各种具有体积小、重量轻、效率高、寿命长、控制灵敏等优点。可控硅被广泛应用于可控整流、逆变、斩波、调压及无触点开关等大功率的电能转换和自动控制领域。特别是在直流调速系统中，广州昊天化学（集团）有限公司机修分厂购进的10吨自调查式焊接滚轮架可控硅直流调速装置就是应用了这种技术，采用了可控硅直流调速系统。我在广州昊天化学（集团）有限公司工作期间，维修过这台设备。本文针对这台设备的检修，谈谈检修过程和心得体会。
故障现象：根据设备使用者――焊工反映，在使用过程中，忽然闻到烧焦味，励磁电机停转，遥控、近控均失效，控制柜的控制面板上各个控制按钮都不起作用，只是电源指示灯亮。焊工断开电源刀闸，待修。
检查过程和检查结果：断开控制柜的电源开关，打开控制柜的柜门，在现场用观察法初步检查控制主板，只见供给主板运算放大器的电源变压器TC2已烧焦，为了作进一步的检查和检测，解除控制主板的外连接线，连同控制主板的散热器一齐拆下，带回检测和维修。
回到检修工作室，马上用螺丝刀解开两个晶闸管模块的安装螺栓，卸下控制主板，拆除两个晶闸管模块的共用散热器，拆下运算放大器的电源变压器，委托广州昊天化学（集团）有限公司动力分厂的电机维修组重绕；用万用表×100欧姆档，检查二极管模块，正向电阻为几百欧姆，反向电阻接近∞，正反向电阻值均正常。用电池灯触发法，检查两只可控硅模块，按照下图接线。
连接好后，合上开关SA，小灯珠亮，断开开关SA，小灯珠仍然亮着，说明这只可控硅没问题，是好的；换接另一只，连接好后，合上开关SA，小灯珠不亮，说明此只可控硅已烧坏。再检查触发电路，发现V46（型号是3DG12B钢盔头型晶体管）和R39（色环为：棕、黑、棕、金，电阻值是100Ω）均已烧坏。
故障分析和检修过程：为了先排除控制主板以外的故障，解开连接电机的电缆，电缆两端均无任何连接后，用型号为ZC-500的500伏摇表，测量电缆各根线的绝缘和是否开路，检测结果是各根线芯间的绝缘均为∞，各根线芯均无开路；接着用4只型号为ZP200-16的大功率硅二极管，用铜板连接，组成桥式整流电路检查励磁电机，经通电试验，电机运行正常。
这样，故障的检查和检测就主要集中在控制主板上了。
用万用表再详细检测控制主板上各个元件，已证实无其他元件损坏。更换各个已检测损坏的元件：（1）V46改用塑封型8015管子代替；（2）R39换上一只等功率的100Ω电阻；（3）更换可控硅模块；（4）运算放大器电源变压器已绕制好，安装到主板上，并焊接好。
装好控制主板，按照使用说明书接好各连接线后，合上刀闸QS和负荷开关QF，按下启动按钮SB，控制面板上的电压表无指示，调节控制面板上的电位器W，电机无任何反应；观察控制主板，只见控制主板上发光二极管V28和V29都已发亮，主回路的保险丝已烧断；V28亮则说明保护回路已过流动作，而V29亮则是励磁回路未能起作用，电机不能启动运行。断开电源，又连同散热器拆下控制主板，带回办公室做再次检测。
又用电池灯触发法检测可控硅模块，同样的结果：烧坏了一只，再检测其他元件，全部完好无损。是什么原因造成主回路的可控硅又烧坏一只呢？
作进一步的分析：由于无法购买到新的可控硅模块，只好购买回二手的可控硅模块。为了先排除可控硅模块本身是否存在问题，自行设计了一个试验可控硅模块的耐压电路，对可控硅模块进行工频耐压试验，用升压变压器慢慢将电压升高，升高到800V时，电路中无任何不良反应――击穿或闪烁。说明可控硅模块耐压正常，无质量问题。
试验可控硅模块耐压电路如下图所示。
可控硅模块耐压试验电路
排除了可控硅模块不存在缺陷后，查看电气原理图。根据该设备电气原理图可知，该项装置的主回路采用了两个模块：模块一，是两只二极管VD1和VD2组成的模块；模块二，是两只可控硅VK1和VK2组成的模块。此两个模块构成单相桥式半控整流电路，采用了压敏电阻RV1和阻容电路（R26和C28组成）作为保护电路，由C29和R27构成滤波电路，由V1和V2两点采样形成电压负反馈，外连接就是直流电机了。
在主电路中已经没有任何元件可能会造成可控硅模块损坏，那么只有可能是可控硅模块触发电源的电路造成。将重点放在触发电源电路展开各个元器件进行详细检测，用万用表在触发电源电路板上逐个元器件地毯式检测，结果表明没有其他元器件存在隐患。但确定故障就在触发电源电路中，也许是某个元器件存在着隐性故障。首先是从大元器件开始排查，触发电源变压器TC1，为了断开与电路中其他元器件的连接，将触发电源变压器TC1从触发电源电路板中拆下，用指针式万用表电阻测量各绕组，均有一定的阻值，不存在短路，但不能稳定在一定的数值上，说明触发电源变压器TC1的本身内部存在隐性缺陷。也许是初次级绕组间的绝缘不足，也许是绕组的匝间绝缘不好。改用摇表检测绝缘，用ZC-500型500V摇表检测绕组间的绝缘电阻，一组的绝缘电阻值是∞，另一组的绝缘电阻值几乎是0。从这一检测结果表明，可以断定隐性故障就是触发电源变压器TC1所致。再根据广州昊天化学（集团）有限公司机修分厂使用环境的情况分析，可能是由于使用场所的环境潮湿，保养不善，使触发电源变压器受潮造成。
故障点已找到，如何去解决故障？解决方法提出了三个方案：（1）修复原来的触发电源变压器TC1；（2）重新制作一只与原来一样的触发电源变压器；（3）购买一只与原来一样的触发电源变压器。
修复过程：将触发电源变压器TC1置于广州昊天化学（集团）有限公司动力分厂电机维修组的蒸汽烘房内，过了24小时左右，取出，立即又将触发电源变压器TC1浸没于绝缘油漆中4～5小时，取出又置回蒸汽烘房内，直至烘干绝缘油漆。烘干后，取回再用相同的摇表测量各组间的绝缘电阻，检测结果是：各绕组间的绝缘电阻均为∞，用万用表电阻档测量各绕组的电阻，电阻值也稳定在一定的数值上。修复的效果显著，达到预期的目的。
装上触发电源变压器TC1，换上好的可控硅模块，用灯泡代替电机，接在AM、BM接线柱上，在4、5、6接线孔按上100kΩ电位器W，模拟试验。接通电源，调节电位器W，灯泡毫无反应，说明电路还未能正常工作；用示波器检测g1T和g2触发脉冲输出点，都没有脉冲输出；再检测前一级，测量R36左端，没有轮子波形；再检测前一级，测量R24左端，也没有输出波形，说明运算放大器未正常工作，运算放大器全部是换了新的，确认没有损坏，那么影响运算放大器不能工作的只有可能是电源问题了。
运算放大器的型号是LM348N，塑封型双列共十六脚，正、负12V双电源供电。用数字万用表测量P12的电压，电压值是+16.8V；用数字万用表测量N12的电压，电压值是-13.7V，两端的电压值的绝对值相差竟高达3.1V。用数字万用表测量交流侧m对中性点的电压，电压值是13.6V；用数字万用表测量交流侧n对中性点的电压，电压值是11.7V。经比较，原来在交流侧已不平衡，并造成直流侧的电压相差较大。此变压器是委托电机维修绕制，由于疏忽，未做次级电压检测就安装到主板上，从而发现了新问题。
既然又检测出运算放大器工作双电源不平衡，那么有什么方法改进呢？改进方案：采用稳压电源。
根据电气原理电路图可知，P12输出端是由C30与R68组成滤波电路，由V41稳压输出。同样，N12输出端是由C22与R69组成滤波电路，由V42稳压输出。电容C22、C30均采用了25V-220μF的电解电容，电阻R68、R69均为100Ω。为改善输出电源的平衡，进行稳压电源改进。拆除电阻R68、R69和V41、V42改用三端集成稳压电路带散热片的集成块LM7812、LM7912，V41、V42改为25V-1000μF的电解电容。
改装完毕后，通电测试，P12输出的电压值是+12V，N12输出的电压值是-11.9V，基本上趋于平衡，并得到可靠的稳压电源输出。改装后电路如下图所示。
未改装前的电路图如下。
改装检测完毕，又用灯泡模拟通电试验，慢慢调节电位器W，模拟负载――灯泡由暗变亮，反调时，又由亮变暗，说明控制主板已经能正常工作，故障排除，大功告成。
模拟试验结束后，将控制主板带到现场，接好外部连接线和励磁电机，通电试验，慢慢调节控制面板上的电位器W，电机启动，并随电位器的调节控制了转速，滚轮架开始工作，试通电结束，检修成功。交付机修分厂的使用者。
检修体会：通过这次对可控硅控制系统的全面维修，充分认识和熟悉可控硅控制系统的电路组成，掌握了在可控硅控制区系统中可能引起故障的多种原因，特别是各种软性故障，深深体会到软性故障的隐蔽性。为以后的检修工作积累和总结了宝贵的检修经验：当有关可控硅控制的控制系统发生故障时，应当重点检测和检查触发电路部分。另外，检测和检查运算放大器的信号和电源部分，特别是要注意有可能存在软性故障的元器件。当我讲授到维修电工的可控硅知识点时，作为案例讲解给学生，收到较好的教学效果。
[1]董传岳.电工与电子基础.机械工业出版社，2005-07.
[2]劳动部培训司.工厂电气控制技术.中央广播电视大学出版社，2005-01.