非接觸式高壓檢測(cè)電路設(shè)計(jì)畢業(yè)論文

1、<p>　　本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）資料</p><p><b>　　2011屆</b></p><p>　　本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）資料</p><p>　　第二部分 設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)</p><p><b>　　摘 要</b></p><p>　　基于目前市場(chǎng)上常規(guī)的高壓

2、檢測(cè)往往采用接觸式的檢測(cè)方法，因此本文設(shè)計(jì)了一個(gè)非接觸式高壓檢測(cè)電路來(lái)進(jìn)行高壓檢測(cè)。</p><p>　　該電路的主要檢測(cè)方法為，用高壓探頭將高壓設(shè)備附近的強(qiáng)電場(chǎng)，轉(zhuǎn)換成一定幅度的小信號(hào)，送入信號(hào)調(diào)理電路進(jìn)行調(diào)整和判斷，當(dāng)檢測(cè)到的電壓高于設(shè)定值時(shí)，輸出信號(hào)使報(bào)警電路進(jìn)行聲光報(bào)警，本設(shè)計(jì)中還包含了一個(gè)電源轉(zhuǎn)換電路，能夠?qū)⑼饨珉妷恨D(zhuǎn)換為電路工作電壓。本文所述電路能使檢修人員采用非接觸方法檢測(cè)出設(shè)備是否存在高壓，以保證

3、操作者的人身安全，從而達(dá)到檢測(cè)目的。</p><p>　　文中信號(hào)調(diào)理電路中，包含了一階低通濾波電路、同相放大電路、比較電路、報(bào)警控制電路。</p><p>　　文中語(yǔ)音提示電路中包含語(yǔ)音芯片ISD4003、揚(yáng)聲器、放大電路。</p><p>　　文中電源轉(zhuǎn)換電路包含了全波整流橋、整流器、電源模塊。</p><p>　　關(guān)鍵詞：信號(hào)調(diào)理電路，

4、電源轉(zhuǎn)換電路，語(yǔ)音提示電路，發(fā)光電路</p><p><b>　　ABSTRACT</b></p><p>　　Based on the current market, the test of conventional high voltage often adopts the method of contact detection, so this thesis d

5、esigned a non-contact high voltage detection circuit for the test of high voltage.</p><p>　　The main testing method of this thesis is changing the strong electric field near the equipment of high voltage int

6、o a certain range of small signal by high voltage probe. And then it is sent to signal conditioning circuit for adjustment and judgment, output signal will carry out a sound and light alarm in an alarm circuit when the h

7、igh voltage is detected higher than the setting value. This design also includes electric power conversion circuit which can change the external voltage into operati</p><p>　　Signal conditioning circuit in t

8、his thesis includes First-order low-pass filter, phase amplifier, comparator circuit, and alarm control circuit.</p><p>　　Voice prompt circuit in this thesis includes Voice chip ISD4003, entire speaker, and

9、amplifier circuit.</p><p>　　Power conversion circuit in this thesis includes full-wave bridge rectifier, rectifier, and power module.</p><p>　　Keywords: signal conditioning circuits, power conve

10、rsion circuits, voice prompts circuit, LED circuit</p><p><b>　　目 錄</b></p><p><b>　　第1章 緒論1</b></p><p>　　1.1 課題的研究背景1</p><p>　　1.2 論文研究的目的

11、和內(nèi)容2</p><p>　　1.3 論文結(jié)構(gòu)的安排2</p><p>　　第2章 電路總體設(shè)計(jì)3</p><p>　　2.1 設(shè)計(jì)目標(biāo)3</p><p>　　2.2 電路總體結(jié)構(gòu)4</p><p>　　2.3 電路的功能4</p><p>　　2.4 電路的特點(diǎn)5&l

12、t;/p><p>　　第3章 信號(hào)調(diào)理和聲光電路設(shè)計(jì)7</p><p>　　3.1 高壓探頭的選擇7</p><p>　　3.2 信號(hào)調(diào)理電路的組成7</p><p>　　3.2.1 低通濾波電路7</p><p>　　3.2.2 放大電路9</p><p>　　3.2.3 比

13、較電路12</p><p>　　3.2.4 報(bào)警控制電路14</p><p>　　3.3 語(yǔ)音提示和發(fā)光電路的設(shè)計(jì)15</p><p>　　3.3.1 語(yǔ)音提示電路15</p><p>　　3.3.1.1 語(yǔ)音芯片的選擇16</p><p>　　3.3.1.2 揚(yáng)聲器的選擇17</p>

14、<p>　　3.3.2 發(fā)光電路的組成18</p><p>　　第4章 電源轉(zhuǎn)換電路設(shè)計(jì)20</p><p>　　4.1 電源轉(zhuǎn)換電路的設(shè)計(jì)20</p><p>　　4.2 電源模塊及其外圍元件的選擇21</p><p><b>　　結(jié)論22</b></p><p>

15、;<b>　　參考文獻(xiàn)23</b></p><p><b>　　致謝24</b></p><p><b>　　附錄125</b></p><p><b>　　附錄226</b></p><p><b>　　第1章 緒論</b>

16、</p><p>　　1.1 課題的研究背景</p><p>　　隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，為了滿足電力工業(yè)的發(fā)展和電網(wǎng)負(fù)荷需求的提高，特高壓長(zhǎng)距離輸電技術(shù)在我國(guó)快速發(fā)展，這不僅給我們?nèi)粘Ｉ顜?lái)極大方便，同時(shí)給工業(yè)生產(chǎn)提供了有利保障。但是伴隨著高壓電的發(fā)展，高壓的檢測(cè)也成了人們非常關(guān)心的一件事情。因?yàn)楦邏簷z測(cè)不同于普通用電的檢測(cè)，隨著電壓等級(jí)的升高,安全距離也不斷增加，當(dāng)操作不當(dāng)時(shí)，它往往是給

17、社會(huì)帶來(lái)巨大經(jīng)濟(jì)損失給人帶來(lái)巨大傷害。根據(jù)相關(guān)調(diào)查，1999年電力系統(tǒng)發(fā)生重大誤操作事故1次，220 kV及以上電壓等級(jí)誤操作事故8次，電氣誤操作事故總數(shù)79次，220 kV及以上電壓等級(jí)誤操作事故19次；1998～2000年共發(fā)生誤操作事故260次，造成了巨大的損失。</p><p>　　所以，對(duì)于高壓檢測(cè)，成了人們?nèi)找骊P(guān)注的問(wèn)題。相對(duì)于低壓檢測(cè)，高壓檢測(cè)技術(shù)含量高，資本投入較大，而在市場(chǎng)前景上看，高壓檢測(cè)的規(guī)

18、模也將日益形成低壓檢測(cè)市場(chǎng)那么大。在我國(guó)，高壓電器檢測(cè)行業(yè)的發(fā)展未能充分滿足電力行業(yè)高速發(fā)展的要求，行業(yè)內(nèi)普遍存在長(zhǎng)期排隊(duì)等待檢測(cè)的情況；尤其是特高壓電器設(shè)備的檢測(cè)，目前國(guó)內(nèi)僅有西高院、武高所及沈高所等少數(shù)幾家老牌電器檢測(cè)機(jī)構(gòu)有能力進(jìn)行特高壓電器檢測(cè)，我國(guó)現(xiàn)有的檢測(cè)能力與電力行業(yè)大力建設(shè)特高壓輸電網(wǎng)及“智能電網(wǎng)”的發(fā)展戰(zhàn)略無(wú)法充分匹配。所以說(shuō)，高壓電的檢測(cè)在我國(guó)前景廣闊，特別是國(guó)家對(duì)檢測(cè)行業(yè)實(shí)行嚴(yán)格的資質(zhì)管理制度，并且由于準(zhǔn)入制度、技術(shù)

19、門(mén)檻、資金密集型等限制了新的競(jìng)爭(zhēng)者的進(jìn)入，而檢測(cè)設(shè)備的先進(jìn)程度決定了檢測(cè)結(jié)果的準(zhǔn)確性和可靠性，是否擁有這些專(zhuān)業(yè)設(shè)備是開(kāi)展電器產(chǎn)品檢測(cè)的前提條件，因此掌握著多種高壓電的檢測(cè)方法，對(duì)于企業(yè)和個(gè)人都至關(guān)重要。</p><p>　　而傳統(tǒng)的高壓檢測(cè)，通常是把驗(yàn)電器安裝在操作桿上，操作時(shí)用驗(yàn)電器直接與高壓線路接觸，驗(yàn)電器中的電阻將高電壓降低到安全的電壓值(通常是幾伏)，通過(guò)人體到大地形成一個(gè)回路，驗(yàn)電器中通常都帶有聲音或發(fā)

20、光指示線路是否帶電。傳統(tǒng)的驗(yàn)電器體積小、攜帶方便，但必須與高壓電路接觸才都使用，因此仍然存在一定的安全隱患。所以對(duì)于高壓的檢測(cè)，必須設(shè)法采用非接觸式檢測(cè)。非接觸式檢測(cè)是一種較新穎的檢測(cè)高壓方法，它突破了傳統(tǒng)檢測(cè)方法的設(shè)計(jì)理論和思路的束縛，無(wú)須接觸即可檢測(cè)高壓線是否帶電，使用起來(lái)安全、方便、正確。</p><p>　　因此，非接觸式高壓檢測(cè)成為人們更多的選擇方向，也在日常生活中，給人們帶來(lái)極大的便利。</p&

21、gt;<p>　　1.2 論文研究的目的和內(nèi)容</p><p>　　本論文中非接觸式高壓檢測(cè)電路的設(shè)計(jì)，主要目的用于檢測(cè)電力機(jī)車(chē)機(jī)車(chē)車(chē)頂與外界高壓電氣設(shè)備之間車(chē)頂高壓設(shè)備的故障。當(dāng)電力機(jī)車(chē)牽引列車(chē)運(yùn)行時(shí)，如果機(jī)車(chē)車(chē)頂高壓設(shè)備發(fā)生故障或其他原因造成高壓設(shè)備故障。由于乘務(wù)員無(wú)法判斷故障情況，一旦再次升起受電弓將導(dǎo)致高壓放電、接地，輕則造成受電弓滑板與接觸網(wǎng)粘接，重則燒斷接觸網(wǎng)，造成大的故障，將嚴(yán)重地干擾

22、運(yùn)輸生產(chǎn)。因此，在這采用非接觸式高壓檢測(cè)，讓操作員對(duì)車(chē)頂高壓進(jìn)行檢測(cè)，判斷是否發(fā)生故障，這樣既保證機(jī)車(chē)運(yùn)行安全，也保證了操作員進(jìn)行高壓檢測(cè)時(shí)的人身安全。 </p><p>　　本論文內(nèi)容包含了對(duì)整個(gè)電路的設(shè)計(jì)思路，設(shè)計(jì)方法，及設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)，并對(duì)電路中的每個(gè)模塊進(jìn)行詳細(xì)分析。論文主要內(nèi)容包括：電路的總體設(shè)計(jì)；高壓探頭的選擇；信號(hào)調(diào)理電路設(shè)計(jì)；語(yǔ)音提示電路和發(fā)光電路設(shè)計(jì)嗎；電源轉(zhuǎn)換電路

23、設(shè)計(jì)。</p><p>　　1.3 論文結(jié)構(gòu)安排</p><p>　　本論文的結(jié)構(gòu)主要包過(guò)一下幾點(diǎn)。</p><p>　　1、緒論，對(duì)本文的背景資料進(jìn)行闡述</p><p>　　2、電路的總體結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)，包含對(duì)電路的設(shè)計(jì)思路，電路的特點(diǎn)及總的設(shè)計(jì)效果。</p><p>　　3、信號(hào)調(diào)理電路的設(shè)計(jì)，其中包括信號(hào)調(diào)理電路的

24、設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)；濾波電路的設(shè)計(jì)；放大電路的設(shè)計(jì)；比較電路的設(shè)計(jì)；報(bào)警控制電路的設(shè)計(jì)。</p><p>　　4、語(yǔ)音提示電路和發(fā)光電路的設(shè)計(jì)，其中包括總體電路結(jié)構(gòu)，已及語(yǔ)音提示電路的設(shè)計(jì)，發(fā)光電路的設(shè)計(jì)。</p><p>　　5、電源轉(zhuǎn)換電路的設(shè)計(jì)，包括電源轉(zhuǎn)換電路的總體結(jié)構(gòu)，全波整流橋的選擇，電源模塊的選擇以及外圍模塊的選擇</p><p>　　6、整個(gè)論文的總結(jié)。<

25、;/p><p>　　第2章 電路總體設(shè)計(jì)</p><p>　　對(duì)非接觸式高壓檢測(cè)電路的設(shè)計(jì)，必須要了解一些有關(guān)的思路和原理。為了達(dá)到設(shè)計(jì)目標(biāo)，必須將高壓信號(hào)的采集、調(diào)理、比較等各種原理融會(huì)貫通。對(duì)于電路的功能實(shí)現(xiàn)，必須對(duì)電路各個(gè)模塊的組合及電路的內(nèi)部結(jié)構(gòu)選擇進(jìn)行分析和把握。這樣，才能對(duì)非接觸式高壓檢測(cè)電路總體設(shè)計(jì)有一個(gè)整體的方案規(guī)劃，才能達(dá)到任務(wù)書(shū)的要求，完成設(shè)計(jì)的需要。</p>

26、<p><b>　　2.1 設(shè)計(jì)目標(biāo)</b></p><p>　　本次非接觸式高壓檢測(cè)電路的設(shè)計(jì)，必須要完成的設(shè)計(jì)目標(biāo)是，設(shè)計(jì)出一個(gè)較簡(jiǎn)單可行的電路，通過(guò)非接觸的方法，檢測(cè)出需檢測(cè)的設(shè)備是否有高壓的存在。</p><p>　　由于在高電壓存在的地方，周?chē)鷷?huì)產(chǎn)生很強(qiáng)的交變電場(chǎng)，目前一般的檢測(cè)高壓是否存在，通常是通過(guò)場(chǎng)效應(yīng)管在交變電場(chǎng)作用下G、S極阻抗變小這

27、一特性，來(lái)檢測(cè)高壓是否存在。但是這種檢測(cè)方法和裝置存在以下缺點(diǎn)：</p><p>　　檢測(cè)距離固定，只能將場(chǎng)效應(yīng)管放置在小于固定值距離的范圍內(nèi)，才能檢測(cè)到高壓是否存在。</p><p>　　檢測(cè)距離又受到場(chǎng)效應(yīng)管特性的限制，難以保證在精確的距離下檢測(cè)到高壓是否存在。</p><p>　　不適應(yīng)象本設(shè)計(jì)所需要應(yīng)用的環(huán)境，比如電力機(jī)車(chē)等較嚴(yán)酷的檢測(cè)環(huán)境。</p&g

28、t;<p>　　所以，本設(shè)計(jì)所設(shè)想的電路，必須克服以上缺點(diǎn)，要設(shè)計(jì)出一種結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、操作方便的非接觸高壓檢測(cè)電路，不僅要滿足普通高電壓的檢測(cè)，更需要檢測(cè)出在電力機(jī)車(chē)這些嚴(yán)酷環(huán)境下的高電壓。</p><p>　　本文的設(shè)計(jì)目標(biāo)為，用一個(gè)高壓探頭在高壓設(shè)備附近進(jìn)行探測(cè)，然后設(shè)計(jì)出一個(gè)信號(hào)調(diào)理電路對(duì)探測(cè)到的信號(hào)進(jìn)行處理，再設(shè)計(jì)一個(gè)比較電路，使處理后的信號(hào)能與我們?cè)O(shè)定的安全值進(jìn)行比較，如果比設(shè)定的安全值高，說(shuō)

29、明該設(shè)備的電壓不正常，就必須設(shè)計(jì)出一個(gè)報(bào)警電路進(jìn)行報(bào)警，如有需要，設(shè)計(jì)一個(gè)發(fā)光電路進(jìn)行更形象的報(bào)警。同樣，整個(gè)電路中，必須設(shè)計(jì)出一個(gè)電源轉(zhuǎn)換模塊，對(duì)整個(gè)電路進(jìn)行供電。這樣，就形成了一個(gè)完整的非接觸式高壓檢測(cè)電路的設(shè)計(jì)。</p><p>　　本設(shè)計(jì)的技術(shù)方案為，通過(guò)高壓探頭講檢測(cè)到的高壓設(shè)備附近的強(qiáng)電場(chǎng)，轉(zhuǎn)換成一定幅度的小信號(hào)送入信號(hào)調(diào)理電路進(jìn)行調(diào)整和判斷，當(dāng)檢測(cè)到的電壓高于設(shè)定值時(shí)，輸出給報(bào)警電路報(bào)警，告訴檢修人

30、員高壓供電線路是否存在高壓。</p><p>　　本設(shè)計(jì)的目標(biāo)電路框圖如下圖2.1所示，本設(shè)計(jì)的目標(biāo)電路原理圖下圖2.2所示。</p><p>　　2.2 電路的總體結(jié)構(gòu)</p><p>　　如圖2.1、圖2.2所示，本設(shè)計(jì)電路的所述高壓探頭、報(bào)警電路、電源轉(zhuǎn)換電路分別與所示信號(hào)調(diào)理電路相連，所示電源轉(zhuǎn)換電路還同時(shí)分別與所述報(bào)警電路和電源端相連。</p>

31、<p>　　設(shè)計(jì)電路中的報(bào)警電路能夠在得到信號(hào)后發(fā)出語(yǔ)音的語(yǔ)音提示電路。</p><p>　　設(shè)計(jì)電路中的電路中，還包括一個(gè)用于存在檢測(cè)部位電壓過(guò)高時(shí)進(jìn)行發(fā)光提示的發(fā)光電路。</p><p>　　設(shè)計(jì)電路中的信號(hào)調(diào)理電路包括一個(gè)濾波電路、一個(gè)放大電路、一個(gè)比較電路和一個(gè)報(bào)警控制電路并依次連接。</p><p>　　設(shè)計(jì)電路中的語(yǔ)音提示電路包括一個(gè)語(yǔ)音芯

32、片、一個(gè)放大電路、一個(gè)揚(yáng)聲器及其外圍電路。</p><p>　　設(shè)計(jì)電路中的電源轉(zhuǎn)換電路包括一個(gè)全波整流橋、一個(gè)整流器及其外圍元件。</p><p>　　設(shè)計(jì)中的報(bào)警控制電路包括一個(gè)場(chǎng)效應(yīng)管、一個(gè)繼電器、續(xù)流二極管、一個(gè)電解電容及其外圍元件。</p><p><b>　　2.3 電路功能</b></p><p>　　在本

33、文所設(shè)計(jì)的電路中，其電路功能主要?dú)w納于以下幾個(gè)方面。</p><p>　　1、使用高壓探頭采集信號(hào)。所謂的高壓探頭，其主要用途是，高壓探頭主要采用衰減的方法，比如：1：10，1：100，1：1000等等的衰減比例，將信號(hào)接入示波器，萬(wàn)用表，電腦等等時(shí)，因?yàn)橐陨系脑O(shè)備不能夠承受800V甚至更高的電壓，所以要通過(guò)高壓探頭將電壓衰減（只是電壓縮小了其它參數(shù)不變）到設(shè)備可測(cè)的范圍內(nèi)才能準(zhǔn)確的測(cè)試出來(lái)。所以，本設(shè)計(jì)所采用高

34、壓探頭，其功能就是講檢測(cè)到的高壓設(shè)備附近的強(qiáng)電場(chǎng)，轉(zhuǎn)換成一定幅度的小信號(hào)。</p><p>　　2、可以對(duì)信號(hào)進(jìn)行調(diào)理、判斷并進(jìn)行報(bào)警。在設(shè)計(jì)的電路中其功能主要將高壓探頭所探測(cè)到的小信號(hào)，進(jìn)行調(diào)整和判斷。其中包括對(duì)信號(hào)的濾波、放大，然后將所得信號(hào)與所設(shè)定的安全值進(jìn)行比較，判斷如果電壓過(guò)高，就進(jìn)行報(bào)警。報(bào)警電路中，包含著語(yǔ)音提示電路和發(fā)光電路，對(duì)操作員提供聲光報(bào)警，提示電壓過(guò)高。</p><p&

35、gt;　　3、可以對(duì)外界電源轉(zhuǎn)換。設(shè)計(jì)中的電源轉(zhuǎn)換電路包含著整流橋，電源模塊及外圍元件，其功能是將外界電源的電能轉(zhuǎn)換為工作電源，對(duì)整個(gè)電路進(jìn)行供電。</p><p>　　4、可以自檢。在所述高壓探頭E1的輸出端和電源變換電路的輸出端還連接有一個(gè)用于連通自檢回路的自檢按鈕。其功能是檢查整個(gè)電路的通電情況。</p><p><b>　　2.4 電路特點(diǎn)</b></p

36、><p>　　該設(shè)計(jì)電路特點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、操作方便，保障了操作員的人身安全。</p><p>　　圖2.1 電路框圖</p><p>　　圖2.2 總設(shè)計(jì)電路圖</p><p>　　第3章 信號(hào)調(diào)理和聲光電路的組成</p><p>　　通過(guò)上章電路設(shè)計(jì)的總體設(shè)想，要完成上述設(shè)計(jì)的整個(gè)規(guī)劃，必須要選擇不同的電路，進(jìn)行組合才能

37、得到一個(gè)完整的非接觸式高壓檢測(cè)電路。因此，在整個(gè)非接觸式高壓檢測(cè)電路的設(shè)計(jì)過(guò)程中，設(shè)計(jì)了一個(gè)檢測(cè)電路，用于檢測(cè)采集的電壓是否為高電壓，這其中就包含了信號(hào)調(diào)理電路和報(bào)警控制電路。而為了使電路能夠?qū)Ω邏盒盘?hào)進(jìn)行報(bào)警，電路中設(shè)計(jì)了一個(gè)報(bào)警電路對(duì)檢測(cè)結(jié)果進(jìn)行反應(yīng)，當(dāng)采集電壓為高電壓時(shí)，報(bào)警電路能通過(guò)語(yǔ)音提示電路和發(fā)光電路進(jìn)行報(bào)警。</p><p>　　3.1 高壓探頭的選擇</p><p>　　高

38、壓探頭的功能是采用衰減的方法，由于示波器、萬(wàn)用表、電腦等設(shè)備不能夠承受800V或者更高的電壓，所以用高壓探頭將高壓衰減（只是電壓縮小了其它參數(shù)不變）到設(shè)備可測(cè)的范圍內(nèi)才能準(zhǔn)確的測(cè)試出來(lái)。故只有采用高壓探頭，才能將高壓檢測(cè)到的信號(hào)傳入下一級(jí)進(jìn)行調(diào)理變化。</p><p>　　因此，電路的第一點(diǎn)，是對(duì)高壓探頭進(jìn)行選擇，不同的高壓探頭，其區(qū)別在于衰減的比例不一樣，比如：1：10，1：100，1：1000等等的衰減比例。

39、在本電路的設(shè)計(jì)過(guò)程中，考慮到檢測(cè)的高壓設(shè)備主要方向是電力機(jī)車(chē)等方面，其電壓比較高，本文選擇的高壓探頭為市場(chǎng)上常見(jiàn)的TAG5000型探頭，該探頭的使用范圍可達(dá)近10M，其主要參數(shù)見(jiàn)附錄一。</p><p>　　3.2 信號(hào)調(diào)理電路的組成</p><p>　　信號(hào)調(diào)理電路，其功能是將高壓探頭采集的信號(hào)，進(jìn)行一系列的調(diào)理變換使之能達(dá)到總體設(shè)計(jì)時(shí)所需的目標(biāo)，即最后能夠?qū)⒉杉母邏盒盘?hào)與設(shè)定電壓進(jìn)行

40、比較，從而判斷測(cè)試設(shè)備是否帶有高壓。為了達(dá)到這一目的，設(shè)計(jì)時(shí)必須對(duì)整個(gè)信號(hào)調(diào)理電路的組成進(jìn)行選擇和判斷，從而使電路和元件能夠具有一定的功能完成相應(yīng)的設(shè)計(jì)目標(biāo)。</p><p>　　3.2.1 低通濾波電路</p><p>　　由于高壓探頭采集的信號(hào)中，含有干擾信號(hào)，為了使檢測(cè)結(jié)果具有準(zhǔn)確性，必須濾掉所采集信號(hào)中的其他干擾信號(hào)，根據(jù)設(shè)計(jì)要求，設(shè)計(jì)需要的頻率小于50HZ，高于50HZ的信號(hào)將被

41、過(guò)濾，因此在這采用個(gè)低通濾波電路。</p><p>　　一階低通濾波器的電路圖見(jiàn)圖3.1所示，其幅頻特性見(jiàn)下圖圖3.2所示，圖中虛線為理想的情況，實(shí)線為實(shí)際的情況。</p><p>　　圖3.1 一階低通電路（LPF） 圖3.2 一階LPF的幅頻特性曲線</p><p>　　當(dāng)f = 0時(shí)，電容器可視為開(kāi)路，通帶內(nèi)的增益為</p><

42、;p>　　一階低通濾波器的傳遞函數(shù)如下</p><p><b>　　其中。</b></p><p><b>　　截至頻率：；</b></p><p>　　截止頻率即-3db頻率。</p><p>　　頻率低于時(shí)→電壓增益</p><p>　　頻率高于時(shí)→衰減斜率：每10

43、倍頻率20dB。</p><p>　　根據(jù)設(shè)計(jì)的要求，本文采用一階低通濾波電路，如截止頻率為50HZ，先選擇電容的容量為0.33uF，根據(jù)參數(shù)計(jì)算，設(shè)計(jì)所選擇的電阻約為9.6KΩ。</p><p>　　故，濾波電路部分的電路圖如下圖3.3所示。</p><p>　　圖3.3 濾波電路部分的電路結(jié)構(gòu)</p><p>　　在整個(gè)濾波電路的設(shè)計(jì)中

44、，根據(jù)總體設(shè)計(jì)圖可知，低通濾波電路結(jié)構(gòu)組成為，包括一個(gè)電容C8、一個(gè)穩(wěn)壓管D5、電阻R10、R11、R12、R17、R18，所述高壓探頭E1的信號(hào)輸出端一次經(jīng)過(guò)電阻R10、R11、R12后連接到所述放大電路中，電阻R17一端連接到電阻R11、R12之間，另一端接地，電阻R18、電容C8與穩(wěn)壓管D5并聯(lián)后一端接地另一端也與放大電路相連。</p><p>　　此時(shí)，通過(guò)多個(gè)電阻和電容的低通濾波作用，能夠?yàn)V除從高壓探頭

45、輸出的小信號(hào)中的干擾信號(hào)，并同時(shí)將高壓探頭輸出的小信號(hào)轉(zhuǎn)換為一定幅度的正弦波的正半波輸入下述放大電路。</p><p>　　3.2.2 放大電路</p><p>　　由上述濾波電路調(diào)理過(guò)的采集信號(hào)可以得到一個(gè)穩(wěn)定的信號(hào)，但是設(shè)計(jì)需求是此信號(hào)能與設(shè)定電壓相比，才能得出判斷是否為高壓信號(hào)。此時(shí)的信號(hào)一般來(lái)說(shuō)比較小，還不能進(jìn)行比較，因此，在這里還需設(shè)計(jì)一個(gè)放大電路，對(duì)所得信號(hào)進(jìn)行放大。</

46、p><p>　　從原理上說(shuō)，集成運(yùn)算放大電路實(shí)質(zhì)是—個(gè)具有高放大倍數(shù)的多級(jí)直耦合放大電路。它的內(nèi)部通常包含四個(gè)基本組成部分，即輸入級(jí)、中間級(jí)、輸出級(jí)和偏置電路。如下圖3.5所示。</p><p>　　圖3.5 集成運(yùn)放的組成</p><p>　　集成運(yùn)放的輸入級(jí)通常由差分放大電路組成、因此一般具有兩個(gè)輸入端以及一個(gè)輸出端，以及其他用以連接電源電壓和調(diào)零等的引出端。兩個(gè)

47、輸入端中，一個(gè)與輸出端為反相關(guān)系，另一個(gè)為同相關(guān)系，分別稱(chēng)為反相輸入端和同相輸入端。</p><p><b>　　1、同相放大電路</b></p><p>　　基本電路：電壓串聯(lián)負(fù)反饋，輸入端虛短、虛斷。如下圖3.6所示。</p><p>　　圖3.6 同相放大電路</p><p><b>　　其中，； ；

48、。</b></p><p>　　特點(diǎn)：輸入電阻高，輸出電阻小，帶負(fù)載能力強(qiáng)，V-=V+=Vi，所以共模輸入等于輸入信號(hào)，對(duì)運(yùn)放的共模抑制比要求高。</p><p><b>　　2、反相放大電路</b></p><p>　　基本電路：電壓并聯(lián)負(fù)反饋，輸入端虛短、虛斷。如下圖3.7所示。</p><p>　　圖3

49、.7 反相放大電路</p><p><b>　　其中， ； ； 。</b></p><p>　　特點(diǎn)：反相端為虛地，所以共模輸入可視為0，對(duì)運(yùn)放共模抑制比要求低輸出電阻小，帶負(fù)載能力強(qiáng)。</p><p><b>　　3、放大電路的選擇</b></p><p>　　為了使放大電路輸出的信號(hào)能與比較電

50、路中的設(shè)定電壓進(jìn)行比較。考慮到集成運(yùn)放的參數(shù)有下：工作電壓、靜態(tài)工作電流，信噪比、電壓最大增益、功耗、輸入失調(diào)電壓、輸入失調(diào)電流、輸入阻抗、輸出阻抗、增益帶寬積及轉(zhuǎn)換速率等。所謂增益帶寬積是指運(yùn)放開(kāi)環(huán)電壓放大倍數(shù)A=1時(shí)，帶寬與放大倍數(shù)的乘積，對(duì)應(yīng)的帶寬頻率用fc表示(因工作頻率升高，運(yùn)放的放大倍數(shù)降低)，一般通用型可達(dá)1MHz，寬帶高速運(yùn)放可達(dá)100MHz以上。所謂轉(zhuǎn)換速率是指在額定負(fù)載條件下，當(dāng)輸入邊沿陡峭為大信號(hào)時(shí)，運(yùn)放輸出電壓的

51、變化與所用時(shí)間比值，即輸出電壓變化率，用SR表示。</p><p>　　根據(jù)本設(shè)計(jì)濾波電路送出的信號(hào)所需的放大倍數(shù)，以及輸入阻抗的影響，被設(shè)計(jì)采用的運(yùn)算放大器型號(hào)為L(zhǎng)M308。</p><p>　　在本設(shè)計(jì)中，濾波電路的電路部分結(jié)構(gòu)圖如下圖3.8所示：</p><p>　　圖3.8 放大電路部分的電路圖</p><p>　　此放大電路中，由

52、一個(gè)運(yùn)算放大器LM379及其外圍電路構(gòu)成，用于將濾波后的信號(hào)進(jìn)行放大，所示運(yùn)放LM379的同相輸入端與所述濾波電路的輸出端直接相連，反相輸入端經(jīng)過(guò)電阻R13后接地，同時(shí)依次經(jīng)過(guò)電阻R19、可變電阻R25連接到二極管D6一端，所述可變電阻R25的滑動(dòng)端也接地，通過(guò)調(diào)節(jié)所述可變電阻的大小，實(shí)現(xiàn)放大電路放大倍數(shù)的調(diào)節(jié)，所述運(yùn)放LM379的輸出端分為兩路，一路經(jīng)過(guò)一個(gè)反向連接的二極管D6形成反饋與反相輸入端相連，另一路經(jīng)過(guò)一個(gè)正向連接的二極管D

53、7與下述比較電路相連，所述二極管D6的正極和D7的負(fù)極直接還連接一個(gè)電阻R29。</p><p>　　該放大電路的特點(diǎn)是，能將信號(hào)進(jìn)行比例放大，放大到所需的信號(hào)大小，以便于在比較電路的進(jìn)行比較。</p><p>　　3.2.3 比較電路</p><p>　　通過(guò)上述放大電路對(duì)信號(hào)的放大處理，為了檢測(cè)設(shè)備是否含有高壓，就必須對(duì)采集的信號(hào)進(jìn)行比較了。故在這選擇一個(gè)比較電

54、路，將信號(hào)與設(shè)定電壓進(jìn)行比較，從而判斷設(shè)備是否含有高壓。如有，則產(chǎn)生信號(hào)到報(bào)警控制電路進(jìn)行預(yù)警，從而達(dá)到設(shè)計(jì)目標(biāo)。</p><p>　　比較電路的構(gòu)成有許多，這里所進(jìn)行的是電壓比較，故在這采用電壓比較電路。所謂的電壓比較電路：</p><p>　　1、電壓比較器可以看作是放大倍數(shù)接近“無(wú)窮大”的運(yùn)算放大器。電壓比較器的功能：比較兩個(gè)電壓的大小(用輸出電壓的高或低電平，表示兩個(gè)輸入電壓的大小

55、關(guān)系)： 當(dāng)”＋”輸入端電壓高于”－”輸入端時(shí)，電壓比較器輸出為高電平； 當(dāng)”＋”輸入端電壓低于”－”輸入端時(shí)，電壓比較器輸出為低電平。</p><p>　　2、電壓比較器的作用：它可用作模擬電路和數(shù)字電路的接口，還可以用作波形產(chǎn)生和變換電路等。利用簡(jiǎn)單電壓比較器可將正弦波變?yōu)橥l率的方波或矩形波。簡(jiǎn)單的電壓比較器結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，靈敏度高，但是抗干擾能力差，因此人們就要對(duì)它進(jìn)行改進(jìn)。改進(jìn)后的電壓比較器有：滯回比較器和窗

56、口比較器。運(yùn)放，是通過(guò)反饋回路和輸入回路的確定“運(yùn)算參數(shù)”，比如放大倍數(shù)，反饋量可以是輸出的電流或電壓的部分或全部。而比較器則不需要反饋，直接比較兩個(gè)輸入端的量，如果同相輸入大于反相，則輸出高電平，否則輸出低電平。電壓比較器輸入是線性量，而輸出是開(kāi)關(guān)（高低電平）量。一般應(yīng)用中，有時(shí)也可以用線性運(yùn)算放大器，在不加負(fù)反饋的情況下，構(gòu)成電壓比較器來(lái)使用。</p><p>　　故本設(shè)計(jì)的比較電路部分的電路圖如下圖3.9所

57、示：</p><p>　　圖3.9 比較電路電路圖</p><p>　　本設(shè)計(jì)的比較電路由一個(gè)運(yùn)放LM379及其外圍電路構(gòu)成，所述運(yùn)放的反相輸入端經(jīng)過(guò)一個(gè)電阻R14與所述放大電路的輸出端相連，電阻R15和電解電容C11并聯(lián)后一端接地，另一端也連接到運(yùn)放LM379的反相輸入端，所述運(yùn)放U4B的同相輸入端經(jīng)過(guò)電阻R20與工作電源VCC相連，還同時(shí)依次經(jīng)過(guò)電阻R21、可變電阻R26接地，所述可

58、變電阻R26的滑動(dòng)端也接地，通過(guò)調(diào)節(jié)所述可變電阻R26的阻值大小，能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)比較電路中基準(zhǔn)電壓的調(diào)節(jié)，從而調(diào)節(jié)設(shè)定的檢測(cè)距離和檢測(cè)電壓。同時(shí)通過(guò)電阻R14、R15和電容C11將放大后的信號(hào)轉(zhuǎn)換成成比例反映強(qiáng)電場(chǎng)信號(hào)的直流信號(hào)。</p><p>　　經(jīng)過(guò)上述比較電路比較的信號(hào)，就可以判斷出所采集信號(hào)處的設(shè)備電壓是否過(guò)高，從而部分實(shí)現(xiàn)非接觸高電壓的檢測(cè)。判斷的結(jié)果，將輸入報(bào)警控制電路，提示操作人員，從而完成完整的電壓

59、檢測(cè)。</p><p>　　3.2.4 報(bào)警控制電路</p><p>　　經(jīng)過(guò)上述比較電路，對(duì)采集信號(hào)與設(shè)定值進(jìn)行比較，從而判斷出所測(cè)的高壓是否高于基準(zhǔn)電壓，檢測(cè)出設(shè)備是否帶有高壓，是否會(huì)產(chǎn)生危險(xiǎn)。當(dāng)所測(cè)電壓確實(shí)過(guò)高，電路必須立即報(bào)警，提示操作員電壓安全情況，避免事故的發(fā)生。因此在比較電路后必須接有一個(gè)報(bào)警控制電路，對(duì)比較結(jié)果進(jìn)行反應(yīng)。</p><p>　　在本設(shè)計(jì)

60、中，所設(shè)計(jì)的報(bào)警控制電路部分，其電路圖如下圖3.10所示：</p><p>　　圖3.10 報(bào)警控制電路圖 </p><p>　　該報(bào)警電路中，包括一個(gè)場(chǎng)效應(yīng)管Q1、一個(gè)繼電器K1、續(xù)流二極管D9、電解電容C12及其它元件。在上述的比較電路的輸出端依次經(jīng)過(guò)一個(gè)正相連接的二極管D8、電阻R16后與所述場(chǎng)效應(yīng)管Q1的柵極，一個(gè)電阻R22和電解電容C12并聯(lián)后一端與所述場(chǎng)效應(yīng)管Q1的柵極連接

61、，另一端接地，其中電解電容C12的負(fù)極端接地，所述場(chǎng)效應(yīng)管Q1的源極也接地，漏極經(jīng)過(guò)所述繼電器K1的線圈后與工作電源端VCC相連，所述續(xù)流二極管并聯(lián)在繼電器K1的線圈兩端，所述繼電器K1的常開(kāi)觸點(diǎn)與所述語(yǔ)音提示電路相連，公共端與所述電源轉(zhuǎn)換電路的輸出端相連。</p><p>　　報(bào)警電路控制電路的工作狀態(tài)為，當(dāng)比較電路接受到的反映強(qiáng)電場(chǎng)信號(hào)的直流信號(hào)大于基準(zhǔn)電壓值時(shí)，LM308的輸出端輸出一個(gè)直流信號(hào)后，經(jīng)過(guò)二極

62、管D8和電阻R16后使場(chǎng)效應(yīng)管Q1導(dǎo)通，繼電器K1的線圈接通VCC電源，常開(kāi)觸點(diǎn)吸合，使語(yǔ)音提示電路和發(fā)光電路同時(shí)與電源轉(zhuǎn)換電路的輸出端接通，并開(kāi)始工作。</p><p>　　3.3 語(yǔ)音提示和發(fā)光電路的組成</p><p>　　如果電路檢測(cè)出來(lái)的設(shè)備的確帶有高壓，設(shè)計(jì)的電路中必須發(fā)出警報(bào)的裝置，往往生活中，進(jìn)行警報(bào)的方法有聲光兩種。因此本設(shè)計(jì)，在上述報(bào)警控制電路的常開(kāi)觸電吸合后，必須設(shè)計(jì)

63、一個(gè)語(yǔ)音提示電路和發(fā)光電路與吸合處的輸出端相連，使之能進(jìn)入工作狀態(tài)進(jìn)行聲光報(bào)警。</p><p>　　3.3.1 語(yǔ)音提示電路</p><p>　　為了使電路能夠進(jìn)行語(yǔ)音報(bào)警，設(shè)計(jì)必須含有一個(gè)語(yǔ)音提示電路，該電路，由一個(gè)語(yǔ)音芯片ISD4003，一個(gè)運(yùn)放LM308和一個(gè)喇叭LS1及其外圍電路構(gòu)成，其電路圖如下圖3.11所示：</p><p>　　圖3.11 語(yǔ)音提示

64、電路電路圖</p><p>　　在上述的報(bào)警控制電路中，繼電器K1的常開(kāi)觸電通過(guò)一個(gè)電阻R5與所述語(yǔ)音芯片ISD4003的輸出端4端依次經(jīng)過(guò)一個(gè)電阻R7、可變電阻R24的滑動(dòng)端以及一個(gè)電解電容C21后與所述運(yùn)放LM308的同相輸入端相連，其中電解電容C21的正極端與所述可變電阻R24的滑動(dòng)端相連，還有一個(gè)電解電容C21的正極也連接到運(yùn)放U3的同相輸入端，負(fù)極接地，所述揚(yáng)聲器LS1的兩端一端接地，另一端經(jīng)過(guò)電解電容

65、C10后與所述運(yùn)放U3的輸出端相連，其中電解電容C10的負(fù)極連接到揚(yáng)聲器的輸入端。當(dāng)所述語(yǔ)音提示電路通過(guò)所述繼電器K1的常開(kāi)觸點(diǎn)接通所述電源轉(zhuǎn)換電路的輸出端后，通過(guò)語(yǔ)音芯片的工作將語(yǔ)音信號(hào)發(fā)送給運(yùn)放U3進(jìn)行放大，最后由揚(yáng)聲器LS1發(fā)出警告提示。由于本設(shè)計(jì)所面向研究對(duì)象為電力機(jī)車(chē)，所以這里的警告提示音為，“車(chē)頂有高壓，請(qǐng)不要攀登”，給使用者以語(yǔ)音警告，避免高壓設(shè)備對(duì)操作人員造成威脅。這就是一個(gè)完整的語(yǔ)音提示電路工作過(guò)程。</p>

66、;<p>　　3.3.1.1 語(yǔ)音芯片的選擇</p><p>　　目前在市場(chǎng)上，存在著多種語(yǔ)音芯片。語(yǔ)音芯片的定義為，將語(yǔ)音信號(hào)通過(guò)采樣轉(zhuǎn)化為數(shù)字，存儲(chǔ)在IC的ROM中，再通過(guò)電路將ROM中的數(shù)字還原成語(yǔ)音信號(hào)。根據(jù)本設(shè)計(jì)的要求，采用的語(yǔ)音芯片為美國(guó)ISD 公司生產(chǎn)的語(yǔ)音錄放芯片ISD4003。</p><p>　　ISD4003系列語(yǔ)音錄放芯片是美國(guó)ISD 公司的新一代產(chǎn)品

67、,適用蜂窩電話及其他便攜式語(yǔ)音產(chǎn)品。這個(gè)基于CMOS 的芯片由片內(nèi)晶振、抗混疊濾波器、自動(dòng)靜音功能、音頻放大器和高密度的多層閃爍存儲(chǔ)陣列等部分組成。它采用了ISD 公司的專(zhuān)利技術(shù):多級(jí)存儲(chǔ)技術(shù),不需A/ D 轉(zhuǎn)換、D/ A 轉(zhuǎn)換,直接把語(yǔ)音信號(hào)以接近原始模擬語(yǔ)音的形式存儲(chǔ)在片內(nèi)存儲(chǔ)器中,較好地保持了語(yǔ)音信號(hào)中的有效成分,從而具有很高的錄放音質(zhì)量。同時(shí),由于采用了不揮發(fā)的EPROM 來(lái)存儲(chǔ)錄音信號(hào),使得此芯片具有抗斷電, 可反復(fù)改寫(xiě)內(nèi)容,

68、 耗電小等特ISD4003 系列語(yǔ)音芯片采用了3V 單電源供電,其工作電流的典型值為:錄音時(shí), ICC = 25mA ;放音時(shí),ICC = 15mA ; 節(jié)電狀態(tài)下, ICC = 1μA。存儲(chǔ)錄音信息可保持100 年,可重復(fù)錄音10 萬(wàn)次。具有安靜(無(wú)信號(hào)輸入) 時(shí)背景噪音衰減的自動(dòng)靜音功能。通過(guò)串行外設(shè)接口SPI 或微傳輸線控制接口與外部微處理器或微控制器連接,可實(shí)現(xiàn)對(duì)語(yǔ)音芯片的更加靈活的控制,同時(shí)也減少了芯片的引出端數(shù)量,提高了芯片

69、使用的靈活性和通用性。ISD4003 系列芯片根據(jù)存儲(chǔ)時(shí)間的</p><p>　　圖3.12 語(yǔ)音芯片ISD4003封裝圖</p><p>　　3.3.1.2 揚(yáng)聲器的選擇</p><p>　　揚(yáng)聲器又稱(chēng)“喇叭”。是一種十分常用的電聲換能器件，在發(fā)聲的電子電氣設(shè)備中都能見(jiàn)到它。</p><p>　　揚(yáng)聲器在音響設(shè)備中是一個(gè)最薄弱的器件，而對(duì)

70、于音響效果而言，它又是一個(gè)最重要的部件。揚(yáng)聲器的種類(lèi)繁多，而且價(jià)格相差很大。音頻電能通過(guò)電磁，壓電或靜電效應(yīng)，使其紙盆或膜片振動(dòng)并與周?chē)目諝猱a(chǎn)生共振（共鳴）而發(fā)出聲音。按換能機(jī)理和結(jié)構(gòu)分動(dòng)圈式（電動(dòng)式）、電容式（靜電式）、壓電式（晶體或陶瓷）、電磁式（壓簧式）、電離子式和氣動(dòng)式揚(yáng)聲器等，電動(dòng)式揚(yáng)聲器具有電聲性能好、結(jié)構(gòu)牢固、成本低等優(yōu)點(diǎn)，應(yīng)用廣泛；按聲輻射材料分紙盆式、號(hào)筒式、膜片式。</p><p>　　按紙

71、盆形狀分圓形、橢圓形、雙紙盆和橡皮折環(huán)；按工作頻率分低音、中音、高音，有的還分成錄音機(jī)專(zhuān)用、電視機(jī)專(zhuān)用、普通和高保真揚(yáng)聲器等；按音圈阻抗分低阻抗和高阻抗；按效果分直輻和環(huán)境聲等。</p><p>　　揚(yáng)聲器分為內(nèi)置揚(yáng)聲器和外置揚(yáng)聲器，而外置揚(yáng)聲器即一般所指的音箱。內(nèi)置揚(yáng)聲器是指MP4播放器具有內(nèi)置的喇叭，這樣用戶(hù)不僅可以通過(guò)耳機(jī)插孔還可以通過(guò)內(nèi)置揚(yáng)聲器來(lái)收聽(tīng)MP4播放器發(fā)出的聲音。具有內(nèi)置揚(yáng)聲器的MP4播放器，可

72、以不用外接音箱，也可以避免了長(zhǎng)時(shí)間配帶耳機(jī)所帶來(lái)的不便。</p><p>　　揚(yáng)聲器的種類(lèi)很多，按其換能原理可分為電動(dòng)式（即動(dòng)圈式）、靜電式（即電容式）、電磁式（即舌簧式）、壓電式（即晶體式）等幾種，后兩種多用于農(nóng)村有線廣播網(wǎng)中；按頻率范圍可分為低頻揚(yáng)聲器、中頻揚(yáng)聲器、高頻揚(yáng)聲器，這些常在音箱中作為組合揚(yáng)聲器使用。</p><p>　　本設(shè)計(jì)所采用的揚(yáng)聲器為廢舊放音機(jī)的喇叭。</p&

73、gt;<p>　　3.3.2 發(fā)光電路的組成</p><p>　　在本次設(shè)計(jì)中，為了使報(bào)警控制效果更為明顯，除了采用語(yǔ)音提示電路進(jìn)行語(yǔ)音提示，還設(shè)計(jì)了一個(gè)小型的發(fā)光電路，產(chǎn)生光源閃爍提醒操作員檢測(cè)設(shè)備存在高電壓。</p><p>　　本設(shè)計(jì)發(fā)光電路部分的電路圖如下圖3.13所示，</p><p>　　圖3.13 發(fā)光電路的電路圖</p>

74、<p>　　它由一個(gè)電阻R31和一個(gè)發(fā)光二極管D51串聯(lián)構(gòu)成，所述發(fā)光二極管D51的正極端與所述電阻R31相連，負(fù)極接地，所述電阻R31的另一端與所述報(bào)警控制電路中的繼電器的常開(kāi)觸點(diǎn)端相連。當(dāng)所述發(fā)光電路通過(guò)所述繼電器K1的常開(kāi)觸點(diǎn)接通所述電源轉(zhuǎn)換電路的輸出端后，發(fā)光二極管D51發(fā)光，提示檢測(cè)設(shè)備存在高電壓。</p><p>　　發(fā)光二極管簡(jiǎn)稱(chēng)為L(zhǎng)ED。由鎵（Ga）與砷（AS）、磷（P）的化合物制成的二

75、極管，當(dāng)電子與空穴復(fù)合時(shí)能輻射出可見(jiàn)光，因而可以用來(lái)制成發(fā)光二極管。在電路及儀器中作為指示燈，或者組成文字或數(shù)字顯示。磷砷化鎵二極管發(fā)紅光，磷化鎵二極管發(fā)綠光，碳化硅二極管發(fā)黃光。下圖3.14為發(fā)光二極管</p><p>　　圖3.14 發(fā)光二極管</p><p>　　發(fā)光二極管是半導(dǎo)體二極管的一種，可以把電能轉(zhuǎn)化成光能；常簡(jiǎn)寫(xiě)為L(zhǎng)ED。發(fā)光二極管與普通二極管一樣是由一個(gè)PN結(jié)組成，也具

76、有單向?qū)щ娦?。?dāng)給發(fā)光二極管加上正向電壓后，從P區(qū)注入到N區(qū)的空穴和由N區(qū)注入到P區(qū)的電子，在PN結(jié)附近數(shù)微米內(nèi)分別與N區(qū)的電子和P區(qū)的空穴復(fù)合，產(chǎn)生自發(fā)輻射的熒光。不同的半導(dǎo)體材料中電子和空穴所處的能量狀態(tài)不同。當(dāng)電子和空穴復(fù)合時(shí)釋放出的能量多少不同，釋放出的能量越多，則發(fā)出的光的波長(zhǎng)越短。常用的是發(fā)紅光、綠光或黃光的二極管。</p><p>　　發(fā)光二極管的反向擊穿電壓約5伏。它的正向伏安特性曲線很陡，使用時(shí)

77、必須串聯(lián)限流電阻以控制通過(guò)管子的電流。限流電阻R可用下式計(jì)算：</p><p>　　R=（E－UF）/IF 　　</p><p>　　式中E為電源電壓，UF為L(zhǎng)ED的正向壓降，IF為L(zhǎng)ED的一般工作電流。</p><p>　　發(fā)光二極管還可分為普通單色發(fā)光二極管、高亮度發(fā)光二極管、超高亮度發(fā)光二極管、變色發(fā)光二極管、閃爍發(fā)光二極管、電壓控制型發(fā)光二極管、紅外發(fā)光二極

78、管和負(fù)阻發(fā)光二極管等。</p><p>　　根據(jù)本設(shè)計(jì)的要求，我們?cè)O(shè)計(jì)所需的二極管將采用一個(gè)閃爍發(fā)光二極管，采用次類(lèi)型發(fā)光二極管的原因是；</p><p>　　閃爍發(fā)光二極管（BTS）是一種由CMOS集成電路和發(fā)光二極管組成的特殊發(fā)光器件，可用于報(bào)警指示及欠壓、超壓指示。</p><p>　　閃爍發(fā)光二極管在使用時(shí)，無(wú)須外接其它元件，只要在其引腳兩端加上適當(dāng)?shù)闹绷鞴?/p>

79、作電壓（5V）即可閃爍發(fā)光。</p><p>　　因此，采用這種閃爍發(fā)光二極管，可以達(dá)到設(shè)計(jì)的要求。</p><p><b>　　電源轉(zhuǎn)換電路的設(shè)計(jì)</b></p><p>　　所講述的信號(hào)調(diào)理電路與聲光電路，要使其能產(chǎn)生工作，必須靠外界給電路提供工作電源。因此，在整個(gè)非接觸式高壓檢測(cè)電路的設(shè)計(jì)過(guò)程中，必須設(shè)計(jì)一個(gè)電源轉(zhuǎn)換模塊，是之能將外界電源

80、轉(zhuǎn)換成電路所需的工作電壓。</p><p>　　4.1 電源轉(zhuǎn)換電路的設(shè)計(jì)</p><p>　　這里設(shè)計(jì)的電源轉(zhuǎn)換電路，將通過(guò)整流橋和電源模塊，將DC110V的電源轉(zhuǎn)換為DC12V的工作電源，其設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)電路圖4.1如下：</p><p>　　圖4.1 電源轉(zhuǎn)換電路電路圖</p><p>　　該電源轉(zhuǎn)換電路有一個(gè)防止正負(fù)極性接反的全波整流橋D1

81、、一個(gè)電源模塊D2及其外圍元件構(gòu)成，DC110V電源首先經(jīng)過(guò)整流橋D1，防止電源的正負(fù)極接反，整流橋D1的正極輸出端依次串聯(lián)一個(gè)自檢按鈕S1、保險(xiǎn)電阻R1后連接到電源模塊D2的一個(gè)輸入端3端，整流橋D1的另一輸出端直接連接到電源模塊D2的另一端輸入端1端，一個(gè)電容C3和壓敏電阻D23分別與所述電源模塊D2的兩個(gè)輸入端并聯(lián)，一個(gè)電解電容C1的正極連接到自檢按鈕S1和電阻R1之間，另一端與所述電源模塊D2的1端相連，一個(gè)電阻R2與發(fā)光二極管

82、D50串聯(lián)后，分別與一個(gè)電解電容C2、一個(gè)電容C4、一個(gè)穩(wěn)壓管D3并聯(lián)后再并聯(lián)在所述電源模塊D2的兩個(gè)輸出端2、4端，其中電源模塊D2的負(fù)極輸出端2端、電解電容C2的負(fù)極、穩(wěn)壓管D3的正極以及發(fā)光二極管D50的負(fù)極都接地，電源模塊D2的正極輸出端4端與所述報(bào)警控制電路中的繼電器K1的公共端直接相連。另外還有一個(gè)檢測(cè)按鈕S2和一個(gè)防誤開(kāi)關(guān)S3都分別與所述自檢按鈕S1并聯(lián)。所述電源轉(zhuǎn)換電路一次通過(guò)整流橋D1和電源模塊D2，將DC110V電源

83、轉(zhuǎn)換為提供語(yǔ)音提示電路和發(fā)光電路正常工作的DC12V工作電源，同時(shí)由</p><p>　　4.2 電源模塊及其外圍電路的選擇</p><p>　　在電源轉(zhuǎn)換電路中，使用一塊電源模塊及其外圍電路，使外界電壓轉(zhuǎn)換成電路工作電壓。</p><p>　　所謂的電源模塊，電源模塊是可以直接貼裝在印刷電路板上的電源供應(yīng)器，</p><p>　　一般來(lái)說(shuō)，

84、這類(lèi)模塊稱(chēng)為負(fù)載點(diǎn) (POL) 電源供應(yīng)系統(tǒng)或使用點(diǎn)電源供應(yīng)系統(tǒng) (PUPS)。由于模塊式結(jié)構(gòu)的優(yōu)點(diǎn)甚多，因此模塊電源廣泛用于交換設(shè)備、接入設(shè)備、移動(dòng)通訊、微波通訊以及光傳輸、路由器等通信領(lǐng)域和汽車(chē)電子、航空航天等。尤其近幾年由于數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)的飛速發(fā)展和分布式供電系統(tǒng)的不斷推廣,模塊電源的增幅已經(jīng)超出了一次電源。隨著半導(dǎo)體工藝、封裝技術(shù)和高頻軟開(kāi)關(guān)的大量使用,模塊電源功率密度越來(lái)越大,轉(zhuǎn)換效率越來(lái)越高,應(yīng)用也越來(lái)越簡(jiǎn)單。</p>

85、<p>　　本設(shè)計(jì)所采用的電源模塊為大宇公司生產(chǎn)的15-20W DD系列模塊電源。</p><p>　　產(chǎn)品特點(diǎn)：寬輸入電壓范圍，單、雙路輸出，典型轉(zhuǎn)換效率85%，300KHz工作頻率，內(nèi)置輸入濾波器，其尺寸為50.8*40.6*11（mm）。</p><p>　　典型應(yīng)用：工業(yè)儀表、數(shù)字電路、電子通信設(shè)備、衛(wèi)星導(dǎo)航、遙感遙測(cè)、地面通訊、便攜設(shè)備。</p>&l

86、t;p>　　該產(chǎn)品主要參數(shù)見(jiàn)附錄2。</p><p><b>　　結(jié)論</b></p><p>　　在本次非接觸式高壓檢測(cè)電路的設(shè)計(jì)過(guò)程中，設(shè)計(jì)出來(lái)的電路基本上達(dá)到了預(yù)期目標(biāo)。能夠在較遠(yuǎn)距離檢測(cè)到比如機(jī)車(chē)車(chē)頂?shù)葠毫迎h(huán)境下設(shè)備的高壓情況，能夠保障檢測(cè)人員的人生安全和檢測(cè)效率。</p><p>　　在本次畢業(yè)設(shè)計(jì)中，任務(wù)要求為設(shè)計(jì)出一種電路能

87、準(zhǔn)確檢測(cè)10KV高壓并要求距離為2M，并且還有語(yǔ)音提示功能和自檢功能。</p><p>　　首先，針對(duì)檢測(cè)10KV高壓并有2M安全距離的方案為，設(shè)計(jì)一種電路，能在遠(yuǎn)處采集到高壓信號(hào)，將高壓信號(hào)與設(shè)定的安全值進(jìn)行比較，如果比較結(jié)果顯示采集的信號(hào)為高壓信號(hào)就能達(dá)到預(yù)期目標(biāo)了。按照這個(gè)思路，構(gòu)思了采用高壓探頭進(jìn)行信號(hào)采集的工作，采用信號(hào)調(diào)理電路對(duì)采集的信號(hào)進(jìn)行調(diào)理、比較、判斷等步驟，從而能得出采集到的信號(hào)是否為高壓信號(hào)

88、。這其中運(yùn)用到了濾波電路、放大電路、比較電路等電路的功效。</p><p>　　其次，針對(duì)語(yǔ)音提示功能，本設(shè)計(jì)采用了語(yǔ)音提示電路和發(fā)光電路進(jìn)行報(bào)警。這些電路也達(dá)到了預(yù)期要產(chǎn)生的功效，能對(duì)高壓信號(hào)進(jìn)行聲光報(bào)警。</p><p>　　對(duì)于自檢功能，則在電源轉(zhuǎn)換電路中采用了自檢按鈕，有效的在使用者使用不當(dāng)或誤操作的情況下防止事故的發(fā)生。</p><p>　　因此，本次非接

89、觸式高壓檢測(cè)電路設(shè)計(jì)的電路，能在有高壓的情況下，電路進(jìn)行語(yǔ)音報(bào)警和發(fā)光閃爍。并且也有效防止操作員的誤操作。</p><p>　　當(dāng)然，本次設(shè)計(jì)的電路也并非十全十美，電路所檢測(cè)的高壓一般是10KV左右，相比200KV或者更高的電壓，電路不能產(chǎn)生預(yù)期的功效，必須對(duì)整個(gè)電路進(jìn)行升級(jí)。而且經(jīng)過(guò)信號(hào)調(diào)理電路對(duì)信號(hào)進(jìn)行變化比較時(shí)，也有可能產(chǎn)生誤差，使結(jié)果有一定的不確定性。</p><p>　　總而言之

90、，本次設(shè)計(jì)的非接觸式高壓檢測(cè)電路，基本上能滿足一般高壓的檢測(cè)，也能對(duì)檢測(cè)結(jié)果進(jìn)行有效的報(bào)警提示，其工作過(guò)程也比較穩(wěn)定，在一定的程度上能夠保障操作員的人身安全和檢測(cè)結(jié)果的準(zhǔn)確率。雖然電路有些瑕疵，但是對(duì)整個(gè)設(shè)計(jì)的思路和規(guī)劃過(guò)程不產(chǎn)生影響，整個(gè)設(shè)計(jì)還是在一個(gè)正確的方向中進(jìn)行，達(dá)到了任務(wù)書(shū)所要求的目標(biāo)。</p><p><b>　　參考文獻(xiàn)</b></p><p>　　[1

91、] 康華光.電子數(shù)字基礎(chǔ)模擬部分(M).高等教育出版社,2008:418-423.</p><p>　　[2] 劉京南.模擬集成電子技術(shù)基礎(chǔ)(M).東南大學(xué)出版社,1994:286-316. </p><p>　　[3] 張金波,胡鋼,張學(xué)武等.一種實(shí)用新型的高壓無(wú)線核相裝置的設(shè)計(jì)[J].計(jì)算機(jī)測(cè)量與控制,2005,13(1):45-46.</p><p>　　[

92、4] 楊崇志,康博南.電子愛(ài)好者之使用手冊(cè)[M].福建科學(xué)技術(shù)出版社，2002:23-50.</p><p>　　[5] 呂國(guó)泰.電子技術(shù)[M].北京：高等教育出版社,2006:13-17.</p><p>　　[6] 張仁豫,陳昌漁,王昌長(zhǎng).高電壓試驗(yàn)技術(shù)[M].北京：清華大學(xué)出版社，2003.</p><p>　　[7] Poul Sorensen, Anca

93、D Hansen, Florin Lov,et a1. Wind farm models and control strategies[C]. Riso National Laboratory Roskilde, Denmark，August 2005．</p><p>　　[8] Integration of large scale wind power using HVDC and power Electro

94、nics[C].CIGRE B4-39 Working Group Technology Report,2007．</p><p>　　[9] 聶一雄．電力系統(tǒng)檢測(cè)新技術(shù)研究—— 絕緣子在線檢測(cè)及光學(xué)電量互感器[D],武漢:華中科技大學(xué),2002．</p><p>　　[10] 張金波,陸吳,梁瑞宇,等.電力電量參數(shù)測(cè)量系統(tǒng)的設(shè)計(jì)[J].計(jì)算機(jī)測(cè)量與控制,2004,(3):223—227．

95、</p><p>　　[11] 500kV超高壓送變電工程電磁輻射影響評(píng)價(jià)技術(shù)規(guī)范[S].HJ／T24—1998.</p><p>　　[12] 帶電設(shè)備紅外診斷技術(shù)應(yīng)用導(dǎo)則(DIVT664)[S].北京:中國(guó)電力出版社,1999．</p><p>　　[13] 黃艷.世界電力發(fā)展現(xiàn)狀及其趨勢(shì)[A].夏軍.水利水電工程研究與實(shí)踐[C].武漢:武漢工業(yè)大學(xué)出版社,19

96、98.</p><p>　　[14] 趙婉君．高壓直流輸電工程技術(shù)[M]．北京：科學(xué)出版社，1998：108-109．</p><p>　　[15] Parra JO. 1988. Electrical response of a leak in a geomembrane liner[J]. Geophysics , 53 (11) :1445 —1452.</p><

97、;p><b>　　致謝</b></p><p>　　在論文即將完成之際，我首先向關(guān)心幫助和指導(dǎo)我的導(dǎo)師龍老師表示衷心的感謝并致以崇高的敬意!</p><p>　　在論文工作中，一直得到導(dǎo)師的親切關(guān)懷和悉心指導(dǎo)。導(dǎo)師以其淵博的學(xué)識(shí)、嚴(yán)謹(jǐn)?shù)闹螌W(xué)態(tài)度、求實(shí)的工作作風(fēng)和他敏捷的思維給我留下了深刻的印象，我將終生難忘。</p><p>　　論文工作

98、即將結(jié)束，回顧四年多來(lái)的學(xué)習(xí)經(jīng)歷，面對(duì)現(xiàn)在的收獲，我感到無(wú)限欣慰。為此，我向熱心幫助過(guò)我的所有老師和同學(xué)表示由衷的感謝!特別感謝在本次畢業(yè)設(shè)計(jì)中，為我答疑解惑的老師和好友。</p><p>　　在我即將完成學(xué)業(yè)之際，我深深地感謝我的家人給予我的全力支持！</p><p>　　附錄1 TAG5000型探頭參數(shù)</p><p>　　尺 寸 接收器-8.5“長(zhǎng)×

99、3.3”直徑（22cm×8cm）發(fā)射器-8.5“長(zhǎng)×3.3“直徑（22cm×8cm） 重 量 接收器-1磅（0.45kg）發(fā)射器-1（0.45kg） 無(wú)線電傳輸能力 35英尺（10m）發(fā)射器和接收器用金屬線連接帶電操作桿連接方法：接收器和發(fā)射器都在聚碳酸酯外殼內(nèi)裝有特定的卡盤(pán) 運(yùn)輸包裝 裝置帶歐金屬包裝 尺 寸 15.3“×10.0“×4.3“（39cm×26cm