兄弟，我一直做这个课题，如有兴趣不妨共同探讨，本人为千家论坛防盗报警版主，ID：淡蓝的忧郁。 你这个题目太大了，在这里要作出解答很难。本人在2009年底做过同样的课题，也向防盗报警行业的几家资深公司要过一些数据。但行业内至今缺少有力可陈的数据，只能是大概。总体来说，目前国内的防盗报警主机正在由传统的电话报警方式转变为电话，网络，GSM通讯的方式，一些政府，金融行业明确规定必须要双网。国内的报警主机用量有60%左右来自保安服务公司或者接警中心（国内私营的接警中心还很少），其他的市场份额由系统集成商或者用户分摊。预计在今后保安服务公司将在报警行业中占据更大的比重，私营的保安服务公司会逐步走向幕前。国外的接警中心与国内还是有很大分别，私营的保安服务公司已成规模，拥有比较完备的人力和物力，有自己的出警人员。报警主机基本上都支持IP模式，相对电话报警，成本更低。报警的市场份额大部分还是由保安服务公司分摊。与国内相比，人力成本更高昂，因此他们更愿意选用质量稳定，误报率低的报警产品，维修一次的人工费用大于器材本身的费用是很正常的事情。另外对误报控制得也很严格，通常一个月内超过三次报警会被处于罚款，或者增加月服务费等。以上仅为个人见解，不一定正确，还请大家共同参与讨论，相互学习。
家庭智能化防火防盗报警系统设计论文 1、 引言 随着经济的发展，生活水平的日益提高，人们对居住环境的要求也日渐提高，希望住宅不仅更便利、舒适而且更安全。家庭防火防盗问题就成为人们极为关心的问题。近年来，防火防盗报警装置已成为银行、商店、办公室、居民区、宾馆、库房、住宅等场所普遍应用的设备，为维护社会治安、保障国家财产和群众的安全发挥了重要作用。但是由于经济、技术的各种原因，目前防火防盗报警系统设计不尽合理的情况比较普遍，在信号检测、信号处理上面还存在一定问题，致使一些系统经常出现误报或者漏报。报警系统不动作、误动作率比较高。正是基于目前这种现状，本文提出一种基于公用电话网，多传感器综合应用的新型家庭防火防盗智能报警系统的设计思想。该系统是以烟雾传感器、温度传感器、远红外线传感器、微波传感器和CO传感器为检测元件，以89C51单片机为控制核心，组成的一种自动防火防盗报警系统。它可以通过多种方式进行报警和预警，并借助电话等现代化通讯手段进行信息传递。系统有两种报警类型，即火灾报警和非法侵入报警（盗情）。系统采用多传感器电路检测火灾的发生和人体侵入，一旦出现火灾或是出现非法侵入，传感器检测电路发出信号，向单片机申请中断，单片机响应中断后，启动自动拨号电路，根据报警类型的不同拨打不同的电话号码，发送不同的报警信息。比如，到发生非法侵入的时候，系统自动拨打110，并在确认对方已摘机的情况下，启动语音报电路，报出非法入侵现场位置等信息。同时，还可以拨打用户事先预置的电话、手机等，直接向用户报警。这些报警信息的内容和电话号码可以由用户自己设置、存储，还可以随时修改。发生火灾的处理方式与此类同。本系统与电话机并联，只在报警期间占用电话线路，报警结束后与电话线路脱离，不影响电话的正常使用。 2、 系统硬件设计 防火防盗智能报警系统硬件主要由七大部分组成：传感器检测电路部分，主控单元单片机，DTMF拨号电路，语音报警电路，键盘接口电路及显示电路，忙音、回铃音检测电路以及区域控制中心的计算机接口电路。系统硬件结构框图如图1所示[1]。图1 报警系统框图 Block diagram of alarm system该智能报警系统可以实现如下功能：防火、防盗报警；89C51单片机对双音多频（DTMF）编、译码器的控制，使住宅通过电话网实现与相关部门之间的数据交换；实现对各种传感器的信号检测和控制。DTMF拨号电路与89C51单片机通过电话网络完成住宅与外部的联络。当探测器检测到意外情况后就发出报警电平信号到主机控制部分89C51单片机处，单片机通过接口电路对读取的电平进行处理，然后控制双音多频拨号芯片向电话线路拨出电话号码，与此同时控制语音芯片拨出事先录制好的语音信号到电话线路，实现语音报警，拨号完成后接听回铃声后，模拟挂机。从而完成向区域控制中心的单位保卫科、110/119报警台单位电话机或用户发出呼叫信号，告知对方住宅被盗或有火灾发生。2．1 传感器检测电路本电路负责各种异常信号的采集和转换，同时向主控部分发送信息。它主要由五种传感器组成。（1）光电感烟探测器整个电路主要分为红外脉冲发射部分和接收部分，一旦发生火灾，烟雾中的细微颗粒将对红外脉冲发生漫反射，并变换成相应的电信号，该信号由运放交流放大后经比较器送单片机处理并报警。电路原理图如图2所示。图2 光电感烟探测器原理图Fig 2 Principle of photoelectric smoke sensing（2）温度探测器温度探测器使用数字温度传感器DS1820，它有三个引脚，是将温度传感器和信号调理电路集成在一块芯片中，节省了外围硬件，使用非常方便。在本系统中，温度传感器和烟雾传感器一起实现火灾检测。如果温度和烟雾同时超标，表示发生火灾报警；如只是一项超标，表示参数异常，只是预警。预警与报警的区别主要在于发送的语音信箱不同，预警时通知用户温度（或烟雾）偏高，以提醒用户注意，而报警则是通知119或用户现场发生火灾。温度和烟雾信号合成的火灾信号，与键盘中断信号共用89C51的INT0外部中输入端，如图3所示[2]。图3 中断信号连接示意图 The diagram of interrupt signal当现场温度或烟雾出现超过设定值，或是有键盘操作时，触发INT0中断，协调执行火灾及键盘中断服务程序，在中断服务程序中查询和，若，，说明发生火灾，则转入火灾处理程序，进行火灾报警；若，，表示温度异常，则转入温度处理程序，进行高温预警；若；，，表示烟雾异常，则转入烟雾处理程序，进行烟雾预警；若，，表示有键盘操作，则转入键盘处理程序，对用户输入的报警号码等数字信息进行显示何存储。（3）CO气体探测器 CO气体探测器是采用MGS1100一氧化碳传感器作为CO敏感元件，对CO响应的选择性好，具有灵敏度高，稳定性好等特点。在信号采集的同时加于温度补偿。该传感器主要作为火灾辅助检测，和上述的光电感烟探测器和温度探测器结合使用。（4）远红外线防盗探测器采用远红外线传感器作为防盗信号检测手段，具有价格便宜、抗干扰性能好、工作范围广等优点。该电路所产生的盗情信号接到89C51的INT1外部中断输入端。当检测范围内有人体活动时，检测电路输出一系列脉冲信号，引起INT1中断，系统执行盗情中断服务程序。在实际应用过程中，该传感器可安装于需要监控的任何地方，并可通过开关设定为监控和监控解除两种工作状态。（5）微波防盗探测器微波防盗探测器是由MOS场效应管C3355、电阻和电容组成的高频振荡电路，电路产生微波信号后经过人或物体反射和原信号产生频移，微小的频移信号经过放大处理后输出报警信号。报警范围实测约为7~8m,可有效地进行实时探测。微波防盗探测器原理图如图4所示[1]。图4 微波防盗探测器原理图 Principle of microwave sensor防盗探测器电路是由以上两种类型探测器组成，在单片机内部进行信号处理时，将探测到的红外和微波两种信号进行与运算，只有同时检测到两个传感器端口信号时，主机才会发出盗情报警信号，否则不予报警。 DTMF拨号电路系统使用MK8870型DTMF拨号专用芯片，该芯片原本是行列式按键输入芯片，即4条行线及4条列线组成16个按键，实践证明，该芯片不但具有行列式键盘输入，而且与51系列单片机具有良好的接口性能。如图5所示，系统利用89C51完成对拨号芯片的控制，其中R8、C5为复位元件，完成上电复位，JT1使用6MHz晶体。这里用P1口的8根线完成对拨号芯片的控制。图5 DTMF拨号电路 DTMF dialing circuit电路中电话号码的拨出方式采用双音多频拨号方式。电话号码的拨出，是利用控制MK8870型DTMF拨号专用芯片的键盘行列输入端R1~R4和C1~C4来实现的，首先要使相应的行线和列线接通一段时间，然后再断开一段时间，这样芯片便将双音多频信号送到电话交换机网络，实现电话拨号。 语音报警电路系统采用了语音芯片APR9600构成语音电路，该部分电路如图6所示，主要由语音电路，译码器和电子开关组成[2]。图6 语音报警电路框图 The diagram of voice alarming circuit语音电路APR9600采用模拟存储技术，噪音低，不怕断电，可以反复录放。语音信息可以分八段存放，分别用八个按键控制。按下哪个键就可以录、放哪一段而不影响其它段。本系统中的语音信息分为两大类，预警信息和报警信息。其中预警又分为温度偏高预警和烟雾过大预警，报警分为火警和盗警。使用时，用户可以通过简单地按键操作，随时录制和播放任意一段。当出现预警或报警时，单片机通过控制电子开关实现按键操作，启动相应的录音段，放出相应的语音预、报警信息，并且可以根据需要循环播放，播放次数由用户自行设置。除以上电路外，系统还对忙音、回铃声检测电路和键盘接口电路和显示电路进行了硬件设计。忙音、回铃声检测电路主要是为了实现可靠报警而设计的。在电话号码拨出后，必须判断对方是否摘机，只有在 确认对方已经摘机的情况下，才能发语音信息。系统采用忙音和回铃声的检测来判断对方是否摘机。键盘接口电路和显示电路由4×4键盘、液晶显示器及控制电路组成。主要用来实现数字信息的显示、修改和存储。 3、 系统软件设计 该系统主要完成初始化、警情信号检测（火警/盗情）、电话信号语音检测（忙音/回铃声/接通）、系统设置、模拟摘机、DTMF信号收发等工作。系统软件主程序流程图如图7所示。 4、 结束语 本文所述的家用智能化防火防盗报警系统为家庭安防提供了一条可行途径。该系统利用多传感器检测，通过公用电话网络自动实现对外求助，具有智能化、自动化特点。系统具有较为广阔的应用前景。对于日趋提高的安防要求，在系统今后的进一步改进中，可通过在探测器上加微处理器的方法，进行实时探测，系统具有自学习和自适应等特点，使系统更为可靠，更为实用[3]。图7 主程序流程图 Flow diagram of main process 参考文献 1．王芳，马幼军等．智能化住宅防盗防火报警系统设计，传感器技术．2002（21）：p25-27； 2．张金泉．一种新型民用防火防盗报警器的研制，燕山大学学报．2000(24)：p71-73；3．刘虎、章惠．基于电话网络的办公楼防火防盗报警系统设计与实现，微型电脑应用，电声技术2004（2）：p33-36； 4．吕俊芳．传感器接口与检测仪表电路[M]．北京：北京航空航天大学出版社，1994．178-193；5．王芳，林蔚等．住宅防盗防火智能电话报警系统设计，河南师范大学学报[J]．2004：p121-123；
火灾报警系统，从发展过程来看，大体可分为三个阶段。 第一阶段：多线型火灾自动报警系统。每个探测器除需提供两根电源线外，还需提供一根报警信号线，探测器电源由报警器提供，探测器的信号线均连接到报警显示盘上，报警时点亮相应的指示灯，如日本“日探”公司生产的CPF 火灾报警系统，此类系统的功能一般以报警为主，辅以一些简单的联动功能（也为多线制），如驱动警铃等，其报警器对外围探测器无故障检测功能，只会对电源线的断线做出故障反应，安装此类系统比较繁琐，特别是校线工作量较大[4]。 第二阶段：总线型火灾自动报警系统。这种自动报警系统已采用微处理器控制，其线制一般有四线制、三线制、二线制，探测器和模块均采用地址编码形式，通过总线与控制器实现信号传送，其探测器的报警形式为开关量，它的灵敏度在制造时，通过硬件决定，不可调整，此类系统可进行现场编程，并通过各种模块对各联动设备实行较复杂的控制，此类系统已具有系统自检以及对外围器件的故障检验等功能，但对故障类型不能区分，目前国内生产的火灾自动报警系统大多数为此类产品，由于此类产品具有报警和控制功能，它的施工、安装较为方便，且价格较低，已被大量使用[5]。 第三阶段：智能型火灾自动报警系统。由于采用了先进的计算机控制技术，智能化程度大大提高，探测器的报警形式采用数字量，并可通过软件对其灵敏度根据使用场合、时间进行设定和调整，如可设定白天、夜间、休息日不同灵敏度。对探测器的使用环境参数变化较大的场所，灵敏度设定相对低一些，对环境较稳定或一些重要的场所，灵敏度设定相对高一些，这一功能可提高系统的稳定性及可靠性，减少误报[6]。 国外一些较发达的国家，具有火灾预防、报警、扑救、善后处理等比较完善的消防体系。政府每年都要拨出大笔资金用于消防设备更新、人员培训以及消防设施维护。德国、日本、美国等国家就采用计算机与用户终端的传感器或者用户终端信号采集器相连，对火灾自动报警设备实时监控以及故障远程传输。例如：美国、加拿大、英国、澳大利亚、日本等国家在建设和应用城市火灾自动报警监控系统方面均有可供借鉴的成功经验。他们将自动火灾报警作为公共报警手段接入监控系统，并有效运行多年，使消防指挥中心能够快速准确判断火灾地点、火灾类型，并调度消防部队迅速到达现场，自动报警监控系统在此起到了很大的作用。此外，这些国家在监控系统管理方面比较规范，专门成立一个监控服务机构，该机构的责任是保证火灾报警数据通信畅通，为用户服务，对用户负责，同时向消防部队传送可靠的火灾报警信息，而消防部门的主要责任是对此类服务机构进行资质审查及监督管理。这种管理运作方式已经取得了良好的效果[7]。 我国火灾报警系统起步较发达国家晚几十年，从上世纪 70 年代我国才开始研制生产火灾报警系统产品。进入 80 年代后，国内主要厂家也多是模仿国外产品，或是引进国外技术进行生产，没有真正意义上的核心技术，并且市场也刚刚开始发育。火灾报警产品真正发展是在 90 年代以后，随着政府逐渐开放国门，国外企业开始大量进入中国消防市场，带来先进技术的同时也促进了市场的成熟。这时期，我国生产火灾报警产品的企业也得到了快速发展，部分企业进行了合资生产、技术合作，取得了不菲的成绩，也造就了现今市场上许多有实力的商家，部分技术已接近或赶上了国际水平[8]。
传感器课程设计报告论文杂集 2009-03-15 12:42:55 阅读2482 评论24 字号：大中小 订阅 一、综述随着时代的不断进步，人们对自己所处环境的安全性提出了更高的要求，尤其是在家居安全方面，不得不时刻留意那些不速之客。现在现在很多小区都安装了智能报警系统，因而大大提高了小区的安全程度，有效保证了居民的人身财产安全。由于红外线是不见光很强的隐蔽性和保密性，因此在防盗、警戒等安保装置中得到了广泛的应用。此外，在电子防盗、人体探测等领域中，被动式热释电红外探测器也以其价格低廉、技术性能稳定等特点而受到广大用户和专业人士的欢迎。 1、基于红外技术报警器的种类目前国内使用的各类防盗、保安报警器基本都是以超声波、主动式红外发射／接收以及微波等技术为基础。与被动式红外入侵报警器比较，主动式具有灵敏度高，探测距离远，对气候与气象变化有良好的适应能力等优点，比较适合室外或某些特殊警戒使用。但其不足之处是视场角小，警戒区狭窄，安装比较复杂，价格稍贵。主动式红外入侵报警器也由探测器和监控器两部分组成。将一台红外发射机和接收机组合在一起就可以构成一种简单的非可见光束入侵物探测器或报警系统DJ。上述的主动和被动入侵报警器是利用一种传感或探测方式，即单探测技术进行报警的。虽然其结构简单，价格低廉，但由于易受各种因素的影响，如环境温度、震动、光强变化、电磁干扰、小动物活动等的影响，在某些情况下的误报，漏报率会相当高，所以只有采用多种探测技术，才能较好的解决误报率高这一难题。多技术复合入侵报警器是将两种或两种以上的探测技术结合在一起，以“相与”的关系来触发报警装置，即只有当两种或两种以上探测器同时或相继在短暂时间内都探测到入侵日标时，才发出报警信号。在双探测技术的报警器中，以热释电红外一微波双探测技术组合的误报率最低。而这里所设计的被动式红外报警器则采用了美国的传感元件——热释电红外传感器。这种热释电红外传感器能以非接触形式检测出人体辐射的红外线，并将其转变为电压信号，同时，它还能鉴别出运动的生物与其它非生物。热释电红外传感器既可用于防盗报警装置，也可以用于自动控制、接近开关、遥测等领域。用它制作的防盗报警器与目前市场上销售的许多防盗报警器材相比，具有如下特点： ●不需要用红外线或电磁波等发射源。 ●灵敏度高、控制范围大。 ●隐蔽性好，可流动安装。 2、热释电红外传感器简介 热释电红外线传感器是20世纪80年代发展起来的一种新型高灵敏度探测元件。它能以非接触形式检测出人体辐射的红外线能量变化，并将其转换成电压信号输出。将这个电压信号加以放大，便可驱动各种控制电路，如用于电源开关控制、防盗防火报警、自动监测等。热释电红外传感器不仅适用于防盗报警场所，亦适于对人体伤害极为严重的高压电及×射线、 射线自动报警等。 热释电红外线传感器主要部分是由一种高热电系数的材料制成尺寸为2×lmm的探测元件。在每个探测器内装入一个或两个探测元件，并将两个探测元件以反极性串联，以抑制由于自身温度升高而产生的干扰。探测元件的作用是探测、接收红外辐射并将其转换成微弱的电压信号。为了提高探测器的灵敏度及探测距离，一般在探测器的前方装设一个菲涅尔透镜或衍射光学型聚焦镜等。菲涅尔透镜是用透明塑料制成的一种具有特殊光学系数的透镜。用它和放大电路相配合，可将信号放大70dB以上，可以测出10～20m内人的活动。同时利用透镜的特殊原理，在探测器的前方产生一个交替变化的"盲区"和"高灵敏区"。 当有人从透镜前走过时，人体发生的红外线就不断地在"盲区"和"高灵敏区"内切换，这样就使接收到的信号以忽强忽弱的脉冲形式输入,增强了能量幅度，从而提高了探测灵敏度。人体辐射的红外线中心波长为9～10μm，而探测元件的波长灵敏度在～20μm范围内，可在传感器顶端开一个装有滤光镜片的窗口，这个滤光片只能通过波长范围为7～10μm的光，这样便可以制成专门探测人体辐射的红外线传感器 。 3、热释电红外传感器的原理 释电红外传感器和热电偶都是基于热电效应原理的热电型红外传感器。不同的是热释电红外传感器的热电系数远远高于热电偶，其内部的热电元由高热电系数的铁钛酸铅汞陶瓷以及钽酸锂、硫酸三甘铁等配合滤光镜片窗口组成，其极化随温度的变化而变化。为了抑制因自身温度变化而产生的干扰，该传感器在工艺上将两个特征一致的热电元反向串联或接成差动平衡电路方式，因而能以非接触式检测出物体放出的红外线能量变化，并将其转换为电信号输出。热释电红外传感器在结构上引入场效应管的目的在于完成阻抗变换。由于热电元输出的是电荷信号，并不能直接使用，因而需要用电阻将其转换为电压形式，该电阻阻抗高达104MΩ，故引入的N沟道结型场效应管应接成共漏形式，即源极跟随器，来完成阻抗变换。热释电红外传感器由传感探测元、干涉滤光片和场效应管匹配器三部分组成。设计时应将高热电材料制成一定厚度的薄片，并在它的两面镀上金属电极，然后加电对其进行极化，这样便制成了热释电探测元。由于加电极化的电压是有极性的，因此极化后的探测元也是有正、负极性的。二、设计内容设计课题：基于热释电红外传感器的自动报警器目前，红外技术作为一种新的技术，它已越来越得到社会各界的重视和广泛应用，已经成为先进科学技术的重要组成部分，它在各领域都得到广泛应用。由于它不是可见光，因此用来制作防盗报警系统，具有良好的隐蔽性，白天和夜里都能用，而且抗干扰能力强，这种报警装置可广泛用于博物馆、单位要害部门和家庭的防护。本课题的目的是通过对现有的光电防盗报警装置优缺点的研究，进行改进和优化，研制出一种新型的光电防盗报警系统，比传统的光电防盗报警系统的误报率低，抗干扰能力强在综合各类传感器的优劣特点和查阅一些相关的国内外文献后，确定了基于热释电红外传感器的防盗自动报警系统的可行性，设计了由热释电和光敏传感器构成的新的自动报警电路，适用于家庭、仓库、商场的夜晚自动值守防盗保护。热释电红外传感器感应到入侵者的红外热辐射(人体体温)，将其转换成超低频信号，经电路放大，输出。同时由于微波探测器接收到的回波信号的频率(或相位)发生变化，经过电路处理后转变为电信号，输出。两组信号同时到达与「〕，经判断，再将报警信号通过天线发射出，可以用接收电路或收音机接收报警信号。最后本文对热释电红外探测器件性能、微波多普勒探测系统性能进行了检测，分析了微波多普勒探测系统干扰的来源及进入机器的途径，并对其脉冲干扰、电源干扰等提出了抑制办法。三、本课程设计要达到的技术指标 红外传感头为双敏感元传感器P228，其芯片材料为担酸铿，上有双探测元，具有响应度高(6500V/W)> 噪声低，抗电磁干扰性能好，窗口谱响应(包括探测元和滤光片)为7-15μΜ。热释电红外探测器对入侵者辐射出的红外能量和移动速度两个参数都能探测到，它对横向切割(垂直方向)探测区方向的人体运动最敏感。因此安装热释电红外探测器时，应尽量使入侵者的活动有利于横向穿越其视场，以提高其探测灵敏度。微波多普勒探测器，则对轴向移动(或径向移动)的活动体最为敏感最大，因此，在一个有限的空间两者的探测灵敏度需兼顾。探测最灵敏。安装热释电红外探测器和微波探测器时，具体布置和安装时，应使探测器正前方的轴向方向与来犯者最有可能会穿越的主要方向约成45°角为宜，便使热释电红外和微波两种探测器皆处于较灵敏的状态。电路主要由热释电红外传感器探测电路、光控电路、报警驱动电路等组成。在温度为-20— +60度之间，电压为3—15V时，热释电能有效探测进入探测区域的红外发射体。四、实验原理1、热释电效应热释电红外探测器最重要的部件是热释电红外传感器。这种传感器的原理基于热释电效应。某些强介电物质的表面接收了红外线的辐射能量，其表面产生温度变化，随着温度的上升或下降，在这些物质表面就会产生电荷的变化，这种现象称为热释电效应，是热电效应的一种。这种现象在钦酸钡之类的强介电质材料上表现得特别显著。若在钦酸钡一类的晶体的上下表面镀膜形成电极，在上表面加以黑色膜，若有红外线间歇地照射，其表面温度上升乙T，其晶体内部的原子排列将产生变化，引起自发极化电荷dP，设该元件的电容量为C，则该元件的电压为乙只℃。需要指出的是，热释电效应产生的表面电荷不是永存的，只要它出现，很快便被空气中的各离子所结合。因此，用热释电效应制成的红外线传感器往往需要在元件的前面加机械式的周期遮光装置，以使此表面电荷周期出现才能实现测量;或者只有当测移动物体时才可不用周期遮光装置。因此红外线探测器在探测静止物体(包括人体)时需要加周期遮光装置;只有检测运动的人体时才无周期遮光装置。2、实验原理图该自动防盗报警系统包括热释电红外探测电路、光控电路、报警驱动电路和发射、接收电路。自动报警器在白天处于封锁状态；夜晚自动进入工作状态，只要有人进入热释电红外传感器探测的区域，扬声器就发出报警声。其组成功能框图如下图所示。报警驱动电路光控电路热释电红外探测器探测电路报警电路该自动报警电路主要由热释电红外传感器探测电路、光控电路（RG、RP2、R4）、报警驱动电路（四声语音集成块IC2等）等组成。白天，受光控传感器RG的控制，VT1处于导通状态，封锁了声控电路；夜晚自动进入工作状态。调节RP1可改变报警声时间的长短。拆除RG及VT1、VT2，并在IC1的④脚与地间加接一只47μF的电容进行开机复位，则自动报警系统就会进入全天候监控状态。五、实验过程1、选题实验小组最初的设计目的是想运用所学的传感器知识制作一个了“温度报警器”，但是该电路比较简单，根据老师的指导，我们准备进行改进和扩展，定为“数字温度报警器”，就是对报警的温度给予定性的表述。然而，在实验的过程中发现缺少较多元器件。最后，我们查阅资料，依然选择了报警器，只是这个课题是基于热释电红外传感器的自动报警器。2、设计电路在复习了该类传感器的工作原理、工作特性等基础知识后，我们又查阅了传感器应用电路制作知识以及相关的硕士学位论文，初步确定了实验的电路构成，并经过分析最终设计出了“热释电红外传感器自动报警器”电路。3、实验器材和实验元器件的准备设计好电路后最重要的一项工作就是要确定各个元器件的型号和规格。经过分析和计算，我们选定热释电红外传感器的红外传感头为双敏感元传感器P228，芯片为IC：NE5585，扬声器为四声片IC：9561；此外，在实验室准备了其他的实验器材和元器件。4、在面板上搭接电路 在面板上搭接电路时应注意，搭接人员应先分析熟悉电路，如果不熟悉的人进行搭接会走很多弯路。我们搭接时基本上是先把电路分为四个版块红外探测部分、光控电路部分、驱动电路部分和报警电路部分，按照这四个部分的顺序依次搭接。搭接好后再换一个同学进行检测，主要是先检查电路搭接是否准确无误，然后就是用万用表检测各个原件是否导通完好。经过这么几个步骤，实验电路就基本上在面板上搭好了。5、仿真调试前面几个步骤都顺利完成后，我们就进行仿真调试。然而，此时才发现调试结果却并没有达到预期效果，报警器只是轻微鸣了一下。经过分析发现电路和元器件并没有问题，而是在面板上的元器件因为振动等原因接触不好，特别是部分电阻，有时压根就没有连接上。于是，我们采取把面板撑起，让元器件引脚悬空的措施，经过调试达到了预期效果。6、焊接电路板焊接电路板看似简单，实际操作起来才发现很困难。刚开始焊接时一点都不熟悉，手也发抖，导致各个引脚的焊锡过大，经常使部分电阻短路，更困难的是造成虚焊，因为很难检查。经过焊接、检查、焊接、再检测，终于把电路板焊接好，再进行试验，能完成任务，达到目的。7、整理实验器材实验结束，收拾整理实验的器材，归还器材管理人员。8、验收最后，将做成的产品交给老师检查、验收。六、讨论该自动报警器因具有检测范围宽、探测距离远、可靠性高、隐蔽性好等优点，所以改装后，基于红外探测技术的自动报警器还可用于军事等方面，如部队的弹药库等，此外，军用红外技术的飞速发展和广泛应用，表明红外技术的地位己从以往的战术地位向战略地位发展，对未来战争将有重大的影响。在民用方面，光电防盗报警系统的应用就更广泛了。美国用于飞机货舱防火的热监视系统就是基于这个道理，现在飞机货舱配置的火灾探测系统并不符合目前联邦航空管理局的要求，其中有一条技术规定，即在火灾发生后一分钟内将其探测出来。联邦航空管理局关于适航性的新规定要求改进由波音公司和麦克道耐尔道格拉斯公司生产的所有客货飞机上的火灾探测系统。人们研制了一种符合联邦航空管理局新规定的热监视/火灾探测系统。它基于同菲涅尔扫描光学系统祸合起来的红外探测技术，并且使用双重的计其他方面:如银行、库房和家庭。随着住宅智能化系统设计的不断扩大和深入，安防系统工程的实施越来越普及。住宅用光电防盗报警系统可以利用电话的免提功能或号码记忆功能，直接报警给监控中心，而监控中心一旦接到报警信号，可查出住户姓名、地址、单元楼层，很快作出反应。七、体会课程设计是实培养学生综合运用所学知识，发现、提出、分析和解决实际问题，锻炼实践能力的重要环节，是对学生实际工作能力的具体训练和考察过程。回顾起此次课程设计，我感慨颇多。我们在设计过程中，的确出现过一些问题，比如说课题的临时更改，电阻不合适，电容缺少等，在解决这些问题时往往很费脑筋。这些事情说起来比较容易，但真是到了实验时就不是那么简单了，有时电路焊得很密，想拆下来电阻都很难，更别说是在换上新电阻了。总之，从选题到定稿，从理论到实践，在整个过程里，可以说困难比想象的要难得多，但是确实也学到了很多的的东西。通过此次课程设计，我学到了关于传感器和电路设计方面的许多知识，学到了如何查阅科技论文，和很好的利用科技知识。当然，因为合作不够协调的原因，此次课程设计也留下了很大的遗憾，没能最终设计一个完整的产品出来，很是可惜。这也为今后的学习和工作得到了教训和启示！最后感谢老师的指导和组员的帮助！八、参考文献《传感器应用电路300例》 孙余凯 吴鸣山 项绮明 编著 电子工业出版社《传感器应用电路集萃》 卿太全 梁 渊 郭明琼 编著 中国电力出版社《单片机原理与应用》 杨恢先 黄辉先 等编著 国防科技大学出版社张华.新型光电防盗报警系统的研制.万方数据库.长春理工大学硕士学位论文.曾宏博. 一种热释电红外探测器专用控制芯片的设计.
加强和改进大学生 安全 教育 ，促进大学生全面和谐发展，是构建和谐校园的内在要求。因此我们必须重视新时期高校大学生安全教育，为大学生的学习成长保驾护航。下面是我给大家推荐的大学生安全教育论文，希望大家喜欢!
《新时期大学生安全教育研究》
摘 要：加强和改进大学生安全教育，促进大学生全面和谐发展，是构建和谐校园的内在要求。新时期高校存在大学生安全教育的内容、体制不健全，如高校内外的安全、高校学生心理、恋爱的安全以及网络学习的安全等方面。因此，须建立和完善大学生安全教育课程体系、增强师资力量并提高教学水平、完善安全教育及管理制度，落实大学生安全教育。
关键词：大学生;安全教育;研究
高校是培养社会主义现代化建设高级人才的圣地。新时期大学生是祖国的栋梁，是将来社会主义事业建设的核心力量。大学生获得充分的发展和健康成长，其安全教育必不可少。大学生这一特殊群体，由于其身体、心理还不够成熟，对自身所处的社会环境不能较快适应，他们可能入歧途、受挫折。重视新时期高校大学生安全教育，为大学生的学习成长保驾护航。
一、大学生安全教育的含义
我国高校培养的合格人才，应是思想道德品质和专业素质兼优，还需有适应社会的心理素质和能力。在开展、落实高校人才培养全过程中，应高度重视大学生的安全教育。高校大学生安全教育是指高校管理者、教育者依据国家 政策法规 、方针等，以提高高校大学生安全素质为宗旨，通过一定的教育手段和 方法 ，增强大学生的安全意识，系统掌握 安全知识 ，以更好地适应大学生活和将后的社会需要的教育过程。使大学生在高校提高思想道德品质和学好专业知识的同时，通过必要的安全教育以增强其安全防范意识和自我保护能力。大学生安全教育有入学教育、课程教育和日常教育等多种途径，以安全意识、安全责任、安全知识及防范技能等为主要内容。一般地说，“大学生安全教育包括预防刑事犯罪教育、学习安全教育、生活安全教育、网络安全教育、心理健康教育和自救常识教育等。”[1]
二、大学生的安全现状及其安全教育现状
国家对高校大学生安全教育高度重视，保护大学生安全是高校和全社会共同的责任。早在上世纪末国家出台政策明确指出高等学校应把大学生安全教育作为一项经常性工作列入学校工作的重要内容。近年来，各级教育主管部门针对在校大学生中出现的安全问题多次发出通知，就大学生安全教育问题提出指示和 措施 ，要求重视高校大学生的安全问题。
(一)大学生安全现状分析
由于校园更加开放和市场经济的发展，高等教育大量扩招、在校生人数大幅度增加，大量社会人员进入高校从事服务产业，高校周边环境日益复杂。就高校校园来说，每年因各种矛盾、纠纷而报复、跳楼、自杀等案例并不鲜见。高校大学生独立面对社会生活、独立学习知识以增长技能，其前提是大学生须健康、平安。高校多采取的开放式管理，校园内部，可能充斥一些不良人员。高校四通八达的环境容易滋生一些偷盗等违法事件。而大学生多是从“象牙塔”里走出来，其思想单纯，有时容易受他人蛊惑做一些不良的事或损失自己的利益。如新生进校时，经常有些人以赚钱为诱饵，造成一些学生财产损失;学生安全意识不强，造成的一些意外伤害事故。同时，大学生心理没有完全成熟，因学业、情感而引发恶性行为等。
(二)大学生安全教育现状分析
目前许多高校将安全教育列入学校教学计划，开设了大学生安全教育课。但一些高校仍然采取以教师为主的单向传统教学，这容易使学生对教学内容反感、厌恶，难以取得教学效果。究其原因，一方面是由于大学生安全教育课程讲授人员专职少，多为没有教学 经验 的高校保卫、后勤干部或职工，其教学能力水平差距大。而有的高校甚至将该课程与思政课合并共授。一些高校邀请社区民警或经验丰富的保卫工作人员在新生入学时开展安全教育。但因课时少，以讲座的形式面对大多学生。这只能是泛泛而谈安全知识，无法保证数千学生都能听进去，其安全教学效果和质量难以保障。另一方面是该课程极强的实践性决定了讲授该课须有特殊方法：即多实践，少理论。要合理分配实践教学与课堂教学两个环节的比率，提高讲授人员的授课技巧、教学水平，特别是要掌握现代教学的各项方法和技能，从而保证教学效果。因一些高校缺乏的教学设施和实践基地，安全教育多是课堂教学而少实践教学，其教学效果难以保证。
三、大学生安全教育的内容及方法
在深入开展高校素质教育的过程中，“安全教育是促进大学生的身心健康素质、思想道德素质和科学 文化 素质全面发展的有效途径”[2]。在高校推进大学生安全教育是新时期高校教育管理工作的重要内容。高校大学生安全教育应重视其教育内容和教育方法。
(一)重视大学生安全教育的内容
一是校内校外的安全。高校内外的安全环境是大学生安全学习生活的基础。在校内须教育大学生严格遵守校园及宿舍“安全用电”的相关制度，注意用电安全。教育大学生谨防火灾，当发生火灾后，须头脑冷静，理性逃生。平时谨防扒窃、入室盗窃、网络盗窃等。在校外应提高安全意识，注重安全。如公交车上注意安全、夜间行路注意安全、如晚上按时回宿舍等，确保大学生自己的生命财产安全。
二是心理的安全。良好的心理素质是大学生身心健康、人格健全的良好基础。中国教育网的研究 报告 表明，近年来大学生出现心理障碍率达到1/3。33%的人认为引起的大学生心理障碍是由于学习、生活与就业的压力。而35%的人认为应试教育致使家长、学校的过度呵护，学生缺乏应对学习生活困难与挫折的心理承受力等原因引起大学生心理障碍。新形势下高校应重视大学生的心理安全教育，建立科学的学生心理健康教育与管理体系。通过开设心理教育课程、专家讲座、建立心理健康档案以及创造和谐良好的校园文化氛围以及融洽的人际关系，促进大学生心理健康。同时要求大学生在日常生活中应注意合理饮食和加强身体锻炼，陶冶自己的情操，开阔自己的心胸，避免长时间处于紧张情绪之中。
三是大学生网络学习的安全。网络是当今大学生了解社会信息、学习知识的重要工具和途径，当代大学生的教育离不开 网络技术 。网络信息技术的发展给意识形态安全带来了新的挑战。网络安全问题关系到国家意识形态的安全、也关系到高校大学生学习的安全考。为此，为防止不良的破坏性的网络行为发生，高校须强化网络安全责任感，引导高校大学生提高网络信息辨别能力。同时要把安全知识、法规知识、有关法律等在网上公开宣传，进行网上教育，普及安全知识，充分利用网络信息技术的优越性以保障学生的网络学习的安全。
四是恋爱的安全。爱情是一个古老而常青的话题，爱情像一件高超的艺术作品，无论怎么研究也难穷尽其奥秘。处于青春期的高校大学生，其性生理、性心理日渐成熟。对于大学生而言，须树立科学的无产阶级的恋爱观，端正恋爱动机，发展适当的恋爱关系。具体有以下内容：建立志同道合的爱情;摆正爱情与事业的关系;懂得爱情是一种责任和奉献。由于校园里恋爱受到许多因素的影响和制约，在追求爱情的过程中，大学生难免遇到如单恋、失恋、爱情挫折等，其中失恋是极严重的一种挫折。为此，应培养大学生一定的承受能力，使其受到挫折能够合理疏导情绪，将对自己伤害降到最低。
(二)大学生安全教育的途径与方法
一是建立、完善相应的大学生安全教育课程体系。大学生安全教育须结合大学生身心特点，从教学大纲、课程设置、课程实施、评价考核等方面构建完整课程体系，使大学生安全教育规范化、制度化。教学大纲要遵循现代高等教育的规律和要求，符合高等教育要求，具有可操作性。安全教育计划要考虑不同年级不同时段完成的教育内容及大学生整个在校期间应接受的安全知识。对于课堂教学，让安全教育有系统有计划地进行须针对不同时期学生的倾向性问题，安排课程实践活动。在大学生安全教育内容上，根据有限的教学资源、教学时间，有针对性地进行科学选择。在考核上，安全教育课在期末应同其他非专业课的考核一样，进行考试考评并将结果纳入学生综合成绩测评系统。高校应在科学设备等方面加大财力投入，针对不同时期大学生特点及高校内发现的一些心理不安全的个体建立心理安全防控机制。进行早发现、合理调控，合理干预并进行相应的心理救助，如做好大学生心理咨询工作，为大学生的心理安全保驾护航。
二是加强师资队伍建设、保证教学效果。在加强高校安全教育工作队伍建设中，须打造专职队伍团队。通过提高专职队伍的政治素质，增强他们的政治敏锐性，正确对待国际国内的 热点 、焦点、难点问题。通过定期对安全教育队伍的业务培训，使其熟练掌握文化安全教育，网络技术，大学生心理健康教育知识、防火防盗防身等知识。在大学生安全教育过程中，应让安全教育知识进网络、进社团、进宿舍。适当加大校园安全教育管理的科技化、网络化。立足影响大学生安全的不同因素，通过制定不同的安全教育途径、方式、方法，科学引导大学生安全教育学习。
三是建立并完善安全教育的管理制度。安全管理制度是实现依法办学、依法治校的依据和保障，是校园安全防范体系的重要组成部分。完善相关的安全管理制度，充分发挥高校大学生自我教育、自我管理及自我服务的作用。完善校园秩序管理、危险品安全管理以及化学生物实验室管理等，不断完善安全教育制度。按照有关 规章制度 ，把安全责任落实到个人，落实责任人的相关责任，让人人关心安全问题。让学生直接参加学校安全管理，使学生切实感受安全的重要。在具体安全教育管理过程中，应依据社会治安形势变化发展，通过张贴 标语 或海报，警示学生，使学生警醒，提高安全意识。为了帮助学生掌握安全防范技能，可应结合学生自身特点，可举办校园安全月等活动，积极营造校园安全文化，提高大学生的心理素质。创办与安全知识和防范技能有关的刊物，定期通过网络、电视、广播等媒介向大学生宣传防范技能等安全知识，从而调动他们自觉参与安全教育的积极性，增强安全防范意识和技能。
参考文献：
[1]曹帅召.大学生安全教育[M].北京：经济科学出版社，2010：286.
[2]吴凯.论和谐校园建设中的大学生安全教育问题[J].中外教育研究，2008，(12).
《大学生安全教育现状与前景》
[摘要]针对近年来大学生安全事故特别是失联事件频发，本文简要分析当下大学生安全教育现状，并结合调查问卷研究结果，阐述个人观点，最后多角度提出亟待解决的各大安全因素，以供建议与参考。
[关键词]大学生安全教育 失联事件 解决措施
如今，大学生话题成功冲出教育版面，以愈加娴熟的傲然姿态频繁登上社会版头条，短短几载，大学生救人献身事件、校园投毒事件、宿舍大意成灾事件接连不断，到当下愈演愈热的失联案件，一场场悲剧谁在导演?大学生安全教育话题被一只无形的手推举于风口浪尖，当这片池沼，淹没于层层阴霾，我们能否在社会迭出不穷的闪光下，拨开眼前的灰暗，找到孕育活水的源泉?
一、大学生当前安全问题现状
成都高校周边整治黑车，大学新生入学季重庆交警执法部门开展黑车专项整治，南京多部门联手整治仙林大学城黑车现象，长沙交警对大学城黑车展开突击整治・・・・・・全国各地部门高校作风一致，甚至纷纷效仿，黑车整治活动起伏不断。大学生安全事件频繁跃居搜索榜首与媒体头条，一一回顾，多地女大学生失联案件历历在目，事实不争，众人共睹，诱因何为?为此，笔者发起了一项问卷调查。
二、症结所在
调查数据显示，大学生失联案件频发并非独角戏，始作俑者并非一支独军。内外元素兼具，构成了案件频发的导火索。就大学生而言，作为受害的主体，或许承担着很大一部分责任。
(一)自我意识薄弱
首先，当代大学生的自我防范意识比较薄弱，尤其是女生，面对计划缜密的犯罪，无力应对，力不从心，犯罪分子固然猖獗，沦为枪靶绝为无稽之谈。至于大学生变成犯罪分子的集中犯罪对象，社会上存在着这样一种比较集中的观点――独生子女对父母过度依赖，离开了学校和家长的保护，自我保护意识未免太过薄弱。大学生们似乎拥有着与年龄并不匹配的心智，反被自命不凡的傲然姿态拉进社会的熔炉。
谈及安全教育，那什么是安全教育呢?安全教育是为了孩子的健康安全成长，及早地教给他们一些必要的安全常识以及处理突发事件的方法，注意培养孩子的自我保护能力及良好的应急心态。凌驾于意识之上，既已如此，何谈能力?学生们都或多或少有相对的自我保护意识，却又大都止步于意识层面，面对真正的危机却无力抗拒。耳提面命式的安全教育在学生接受的教育方法中占据半壁江山，分析众说纷纭，句句在理，也大抵纸上谈兵。
再有，抛去自我保护意识不谈，大学生的维权意识也相当薄弱。案发事后，大学生往往选择自我沉沦，在反击的黄金时刻写一纸投降书，更有甚者与犯罪集团同流合污，不以自我为例，反将痛苦强加给更多的同龄兄弟姐妹。
(二)高校教育单薄
问卷调查中，不少大学生反映，学校的针对性教育不足是安全事故频发的致命毒药。交通安全、日常生活安全、活动安全。社会安全教育、意外事故处理教育、自然灾害中的自我保护教育……高校的安全教育十分丰富，覆盖层层面面。而当理论脱离实践，终究逃不过一汪死水的最终局面。高校的安全教育仅仅停留在卑微的理论知识层面，脱离实践的展示，在偌大的安全危机前显得毫无生机。
大学生安全事故频发，将受害人群体扩大至女大学生之外的群体，害人者或许会假借“助人为乐”等冠冕堂皇的理由降低受害人的戒备心。但换个角度来看，这种频发的偶然也意味着若不及时检讨、补缺，谁都可能成为下一个受害者。悲剧频繁上演，我们要问的是，心智相对成熟、接受过高等教育的大学生这样的成年团体，在关键时刻都会缺乏安全防范意识和应急处理能力，那么中小学生的抗哄能力究竟又能有多强呢?在2007年教育部特别制定的《中小学公共安全教育指导纲要》中，我国中小学生公共安全教育的主要内容、实施途径、保障机制等旨在加强小学生面临突发安全事件自救自护的应变能力就有过一一介绍，但是不得不承认，目前安全教育还有很多的不足，比如当下还没有一套系统的教材供学校使用，而大部分学校也没有开设专门的安全教育课等。而众学校以及各部门单位“临时抱佛脚”、“引以为戒”式安全教育和安全检查显然难以让安全教育深入人心立竿见影。
(三)社会因素纷繁
复杂的社会因素为各种不安因素提供了孳生繁衍的温床。随着近些年市场经济的发展，我们接触的文化也越来越多元化，网络环境也日渐复杂。利欲熏心、迷失自我的刽子手们无情地将刀刃架上大学生的脖颈，以嗜血的快感满足无限蔓延的欲壑。
调查数据里出现了不可忽视的亮点――遇害事件频发，引发社会信任危机，这是十分值得令人深思的。不久前，扶老年人反被诬陷、大学生扶孕妇遇害，诸如此类的信任危机事件丛生，仿佛形成一条粗壮的锁链，带动着社会这个充满磁力的巨大齿轮，向前滚进，吸引着更多的动荡因素，聚集，聚集。这种由微乎其微而逐渐茁壮起来的力量是十分可怕的。于无形中指挥着频发的安全事件，它又在酝酿怎样的下一个危机?
三、对症下药
(一)内抓
无可非议，大学生安全教育问题亟待解决。追根溯源，解决安全隐患终究需要学生和高校社会的双重努力。自我保护意识也正是大学生在努力适应这个社会时的护身屏障。这样的挑战，造就了你的战场。越来越多的大学生作为独生子女，更应该被灌输更多的危机意识。集万千宠爱于一身的大学生们，不要让溺爱滋生下的肤浅藏匿起年轻人应有的气魄与胆识。大学生也应积极培养自我保护能力，战争永远少不了智慧与策略。
(二)外防
除了自我保护意识的缺失，从社会上来说，最近大学生遇害的问题爆发的比较频繁，才引起社会的广泛关注，在这之前也没有这些知识的普及，所以导致一出现问题就是爆发性的。种种迹象折射出学生应急安全教育的缺失。因而，针对性教育亟待加强。然而，这种并非一蹴而就，而是日积月累、潜移默化的过程，需要学校和社会把行之有效的安全教育方式常态化施行，将安全教育上升到实践层面，冲破层层局限，整合资源、协调多方搞好学生安全教育实践。诸如开展 法律知识 讲座以增强法制观念，增加系统的安全教育讲座或者宣传栏让安全意识深入人心，举办公开知识竞赛以确保学生落实掌握。目前我校湖南大学对应学生接受讲座后的实际情况开展奖惩制度，针对黑的的查处，通过一定形式的处罚，让学生心中树立正确是非观。
四、结论
大学生的安全教育一定是一项长期的必须坚持的工作，这也需要学生、学校、社会、家庭等方面的共同努力。从意识、能力、行为等多方面强化教育、灌输，针对的应当不只是校内，触角还应逐渐伸到社会中可能的方方面面。目前，我国各大高校的相关工作仍处于初始阶段，开展的难度可想而知。这不但需要自上而下，也需要自下而上。只有真的让安全意识走进学生的心里，悲剧才不会再次发生。
[参考文献]
[1]张潇予.试析大学生安全教育的“重与轻”[J].商情. 2014(6)，112-113.
[2]陈韶成.大学生安全教育创新[J].教育.2014(5).
摘要:高校各部门领导要不断提高认识,做到消防安全在心中,把消防工作落到实处。要建立完善的规章制度,还要建立具有战斗力的消防员队伍,对消防工作记录、巡查记录要定期进行检查总结,了解隐患部位,及时解决问题。重点要做好食堂、宿舍、计算机房、图书馆、大礼堂、超市等几个重点部位的消防安全工作,做好对重点部位的消防安全检查以及火灾隐患的整改工作,同时对各个部位制定好灭火疏散预案并开展好演练。 关键词:消防安全;消除隐患;预案 安全是高校教学、科研工作正常进行的前提,直接关系到高等教育事业的发展和“四有人才”的培养,关系到师生员工的生命财产安全。随着开放式办学力度的加大和管理体制改革的深入,招生规模的扩大,校园不断扩建,新校区雨后春笋般地涌现,“一校多址”给安全工作带来了新的挑战。如今一所高校就是一个浓缩社会,不仅拥有教学使用的大型计算机房、大型图书馆、大型礼堂、大型实验室等,还拥有一些能满足学生和教职员工日常生活需求的一些配套服务设施如学生和教职工宿舍、食堂、购物超市以及一些具有休闲功能的场所。现代高等教育是开放式教育,高校在改革中呈现了前所未有的开放性,校园成了一个多元化、多因素、多层次的 社会公共场所,安全工作的对象已不仅仅是校内人员,使高校的消防管理工作难度进一步加大。 一、高校校园存在的消防管理问题主要表现 消防安全宣传教育不到位。学校师生的消防安全意识淡薄,消防知识,扑救初起火灾和火场逃生自救能力差据调查,目前全国大部分学校没有开展有关消防方面的教育,有的学校很少甚至从来没有组织师生员工进行防火安全、应急疏散、火场逃生自救等方面的教育培训和应急疏散方面的演练。大学生缺乏消防安全意识。很多大学生没有接受应有的消防安全教育培训,消防安全知识、防灾技能知之甚少,缺少消防安全意识。因此,存在如在宿舍内私拉电线,使用禁用的电器;还有学生晚间熄灯后在宿舍点蜡烛看书;有学生卧床吸烟;有的学生在寝室开“小灶”做饭;在实验室,违反规定使用易燃化学危险品等行为。 安全疏散通道不足。学校的教学楼、图书馆、电教室、食堂、学生宿舍等部位,是人员相对密集的场所,而且经常有超员现象,这些场所校方往往重视不够,消防管理和消防安全措施不到位。有的学校为了便于对学生的管理,采取了一些不利于消防安全疏散的措施。许多高校都是历史悠久,部分老式建筑的规划、结构和设施都未考虑到消防安全要求。存在消防给水不足,消防通道不畅,且大部分都年久失修,火灾隐患较严重。 消防安全制度不够完善。有的没有按照消防安全管理的基本要求,对具体程序、工作内容、工作职责和奖惩措施等予以明确和规范。有的虽然明确,但笼统空洞,可操作性不强,消防观念仅仅局限于火警电话或等待消防队的扑救。有的没有建立防火巡查检查、安全疏散设施管理、火灾隐患整改等基本制度。有的虽然建立了,只是写在纸上、挂在墙上。在实际行动中没有明确的监督执行机制,制度多半落空 。 旧式管理不适应高校飞速发展的新形势。随着高校快速的发展,许多新鲜事物的出现,对消防安全也提出了更高的要求,旧式的管理模式将不能适应新的发展需要。如:随着高校后勤的社会化,外来员工不断增多,招收员工时,没有进行必须的岗前消防安全知识培训,匆忙上岗,不安全隐患随之增多;高校的扩招使得防范压力大增,人手缺少,许多院校为防盗,从一楼至顶层的窗户全部用铁网封死,有的学校在每层中安装上铁栅栏,只留一个出口,更有甚者,晚上学校宿舍大门一锁,学生们成了“笼中之鸟”。一旦发生火灾,学生们无法逃身自救,极易造成群死群伤的事故。同时,建筑物内配备的消防设施、器材不少因检修、保养不及时,而难以发挥其有效作用。二、警钟长鸣汲取教训 2001年8月,山东大学西校区院内突发大火,校园西侧一座近百年的古塔惨遭焚毁;2001年11月,南京大学发生重大火灾,崭新的学生第二食堂在大火中被烧毁;2001年12月,北大一教职研宿舍发生火灾,6间房被烧毁,楼顶被烧穿;2001年12,四川大学一研究生宿舍发生火灾,室内所有物品全遭焚毁;2002年3月,北大物理系宿舍发生火灾,室内物品全遭焚毁;2002年11月,西安联合大学一间学生宿舍失火,不少学生因缺乏自救常识而被浓烟困在楼上,幸被消防队员及时救出。 三、做好高校防火安全工作几点对策 学校防火安全措施要科学设置科学管理。要切实按照《机关、团体、企业、事业、单位消防安全管理规定》(公安部第 61号令)的具体措施,制定各单位防火安全责任制。学校的党政主要领导是安全工作的责任人,要对消防安全工作负总责,要认真贯彻“预防为主,防消结合”的方针,把控制和减少重大火灾隐患,作为当前火灾防治工作的重中之重。凡是新建、改建、扩建及内部装修的计算机房、实验室、图书馆、食堂、礼堂等人员密集或易发生火灾的场所,消防监督检查人员要严格按照《建筑设计防火规范》、《建筑内部装修设计防火规范》、《建筑灭火器配置设计规范》等技术规范进行,严格执行国家消防技术规范,把好源头关,杜绝新隐患。对重点部位的灭火器材、设施要定期维修保养。学生宿舍内也应当配备必要的消防器材,这是扑救初起火灾,保证学生宿舍免受火灾危害的重要措施之一。 逐步建立健全校园消防安全管理的长效机制和防火安全责任制。狠抓消防安全责任制度,层层落实防火安全责任制。学校要认真落实《机关、团体、企事业单位消防安全管理规定》,进一步落实消防安全主体责任,明确专人负责防火安全工作,制定明确的消防安全检查,将消防安全工作纳入全年工作计划与目标管理,制定消防安全管理措施,在不影响教学的情况下,组织教职员工成立各种义务消防队,建立巡查制度。定期对学校的防火间距、消防安全通道、安全出口、疏散指示标志、消防器材设施、水源、电气线路及用火用电情况进行检查,重点检查教工宿舍,学生集体宿舍、教学综合楼、图书馆、实验室、礼堂、厨房等人员相对集中的部位,规范师生的不安全行为。 开展对大学生的消防素质教育。利用高校学生接受新事物的能力较强,思想较活跃,意识超前和具有较强创新意识,为提高大学生的消防素质打好了良好的基础。将消防素质教育纳入学校教育体系中。发挥高校学生流动性强,在高校组织开展消防宣传教育,有点多、线长、面广,教育对象数量庞大的优势和达到良好的社会效果的目的。利用其高校的教育系统网络,自我教育使得在校大学生掌握必备的消防知识和技能,提高其自防自救的能力,让大学生们能够做到遇事处变不惊,遇险自救逃生,切实提高消防素质,使大学生能够全面均衡发展。 营造浓厚的校园消防安全氛围,传播消防知识。充分利用高校先进的教育条件,如校报、校园广播、闭路电视、校园网络等媒介和传播手段,开设相对固定的消防宣传栏目,组织宣传火灾事故教训,曝光火灾隐患,提高防火安全意识,让大家时时、事事提高警惕,思想上绷紧消防安全这根弦,防止火灾悲剧在学校发生。消防监督机构应将各级、各类学校确定为消防安全重点单位,针对学校特点,制定适合本校各重点部位的灭火和应急疏散预案,并定期开展灭火和应急疏散演练,热情服务,为学校安全出主意、想办法。重点监督检查、指导、制订灭火预案,开展演练。
天下没有免费的午餐
摘要：家庭自动化系统是适应现代生活对家庭功能逐渐增长的需求发展起来的一个系统，该系统的内容、构成和配置因国度、家庭的经济实力、家庭的知识结构以及个人喜好的不同而不同。因此，家庭自动化系统的配置与住宅小区的定位（安置型、实用型、舒适型还是豪华型）以及住户的类型比例（经济实力、知识结构等）有着密切的关系。 关键词：住宅小区 防盗报警系统 方案 1.家庭报警系统设计 概述 家庭自动化系统是适应现代生活对家庭功能逐渐增长的需求发展起来的一个系统，该系统的内容、构成和配置因国度、家庭的经济实力、家庭的知识结构以及个人喜好的不同而不同。因此，家庭自动化系统的配置与住宅小区的定位（安置型、实用型、舒适型还是豪华型）以及住户的类型比例（经济实力、知识结构等）有着密切的关系。 一般地，从结构上来讲，家庭自动化系统由家庭控制器、家庭布线、传感器/执行器等构成；每一个家庭控制器作为智能小区网络中的一个智能节点，互联成网并上联至小区综合管理系统；从信息组成上来讲，家庭自动化系统包括语音信息、数据信息、视频信息以及控制信息等；从功能上来讲，家庭自动化系统包括安防功能（可视对讲、防盗报警、火灾探测、煤气泄露报警、玻璃破碎探测以及紧急呼叫按钮）、控制功能（灯光控制、空调控制、门锁控制以及其他家用电器的控制）。 家庭报警的防护区域分成两部分，即住宅周界防护和住宅内区域防护。住宅周界防护是指在住宅的门、窗上安装门磁开关；住宅内区域防护是指在主要通道、重要的房间内安装红外探测器。当家中有人时，住宅周界防护的防盗报警设备（门磁开关）设防，住宅内区域防护的防盗报警设备（红外探测器）撤防。当家人出门后，住宅周界防护的防盗报警设备（门磁开关）和住宅区域防护的防盗报警设备（红外探测器）均设防。当有非法侵入时，家庭控制器发出声光报警信号，通知家人及小区物业管理部门。另外，通过程序可设定报警点的等级和报警器的灵敏度。 在当今高速发展的社会中，人们对自身所处的环境越来越关心，居家安全已成为当今小康之家优先考虑的问题。当您上班家中无人，或者仅有老人孩子在家，或者您晚上在家熟睡，您必须确保家庭成员和财产的绝对安全。 目前，众多住宅小区的安防防犯主要倚靠安装防盗窗、防盗门以及人工防犯。这样不仅有碍美观，不符合防火的要求、而且不能有效地防止坏人的侵入。现在全国都在开展建设安全文明的小区活动，提出取消防盗网，“走出牢笼”的口号。因此为配合捷报花园的现代化管理，担当起整个小区的安全保卫，给住户一个安全舒适的居住环境，本方案提供一套技术先进、性能完善的AURINE家庭报警系统，组成小区内的智能安全防范系统。AURINE作为一家专业电子安全服务公司，采用先进的科学技术，加以丰富的保安实际经验和知识，向社会提供各种超值安全设备服务，给用户带来安全和放心。 设计思想 在小区内的每个住户单元安装一台报警主机，住户可选择安装在住户门口、窗户处安装门磁、紧急求助按钮、烟感探头、瓦斯探头、三鉴探头等报警感知设备，报警主机通过总线与管理中心的电脑相连接，进行安防信息管理，本系统具有远程报警功能，可选并联接打印机。如果发生盗贼闯入、抢劫、烟雾、燃气泄漏、玻璃破碎等紧急事故，传感器就会立即获知并由报警系统即刻触发声光警报以有效阻吓企图行窃的盗贼，而现场保安系统的密码键盘立即显示相应报警区域，使您的家人保持警戒；系统还会迅速向报警中心传送报警信息；报警中心接到警情后立即自动进行分辨处理，迅速识别判定警报类型、地点、用户，电子地图显示报警位置并瞬间检索打印用户报警信息，中心据此派出机动力量采取相应解救措施；系统具备24小时防破坏功能并自我监视，一旦有任何被破坏的迹象也会即刻报警。总之，无论白天黑夜，您离家在外还是在家休息，电子保安时时刻刻保护您的安全。这正是您能为您的家人、家庭、财产所做的最有效的安全防盗保护措施。 系统设计目标 通过在住宅内门窗及室内其他部位安装各种探测器进行昼夜控制，当监测到警情时，通过住宅内的报警主机传送至智能管理中心的报警接收计算机、接收将准确显示警情发生的住户名称、地址和警报类型、提示保安人员迅速确认警情，及时赶赴现场，以确保住户和人身安全。 同时，住户也可通过固定式紧急呼叫报警系统，在住宅内发生抢劫案件和病人突发疾病时，向智能化管理中心呼叫报警，中心可根据情况迅速处理。 报警设备选型原则 防盗报警系统的设计应当从实际需要出发，尽可能的使系统的结构简单、可靠，设计时应遵循的基本原则如下： （1）系统可靠必须高，即使工作电源发生故障，系统也必须处于随时能够工作的状态。 （2）系统应具备一定的扩充能力，以适应日后使用功能的变化。 （3）报警器应安装在非法闯入者不易察觉的位置，和报警器相连的线路最好采用钢管暗埋的方式进行敷设。 （4）传感器尽量安装在不显眼的地方，当受损时易于发现，且容易处理的场所。 （5）系统应当符合有关的国家和福建省地方标准，即集散型结构通过总线方式将报警控制中心与现场控制器连接起来，而探测器则分别连接到现场控制器上。在难于布线的局部区域宜采用无线通信设备。 （6）系统应尽量采用标准产品，便于日后系统的维护和检修。 （7）系统必须采用多层次，立体化的防卫方式。目标保护不能出现控制盲区。 我们在为捷报花园进行家庭报警系统设计时，充分考虑以上原则，为住户建议和设计最为适用的报警系统设备，安装隐蔽灵活。 系统组成 根据以上对家庭报警系统的要求分析我们选用AURINE生产的家庭报警系列产品，其系统组成如下： 家庭报警系统由住户前端、传输和管理中心三部分组成： 以上是其中的一部分，因为有图例，我把网址发给你 麻烦采纳，谢谢!
液压伺服系统设计 液压伺服系统设计 在液压伺服系统中采用液压伺服阀作为输入信号的转换与放大元件。液压伺服系统能以小功率的电信号输入，控制大功率的液压能（流量与压力）输出，并能获得很高的控制精度和很快的响应速度。位置控制、速度控制、力控制三类液压伺服系统一般的设计步骤如下： 1）明确设计要求：充分了解设计任务提出的工艺、结构及时系统各项性能的要求，并应详细分析负载条件。 2）拟定控制方案，画出系统原理图。 3）静态计算：确定动力元件参数，选择反馈元件及其它电气元件。 4）动态计算：确定系统的传递函数，绘制开环波德图，分析稳定性，计算动态性能指标。 5）校核精度和性能指标，选择校正方式和设计校正元件。 6）选择液压能源及相应的附属元件。 7）完成执行元件及液压能源施工设计。 本章的内容主要是依照上述设计步骤，进一步说明液压伺服系统的设计原则和介绍具体设计计算方法。由于位置控制系统是最基本和应用最广的系统，所以介绍将以阀控液压缸位置系统为主。 全面理解设计要求 全面了解被控对象 液压伺服控制系统是被控对象—主机的一个组成部分，它必须满足主机在工艺上和结构上对其提出的要求。例如轧钢机液压压下位置控制系统，除了应能够承受最大轧制负载，满足轧钢机轧辊辊缝调节最大行程，调节速度和控制精度等要求外，执行机构—压下液压缸在外形尺寸上还受轧钢机牌坊窗口尺寸的约束，结构上还必须保证满足更换轧辊方便等要求。要设计一个好的控制系统，必须充分重视这些问题的解决。所以设计师应全面了解被控对象的工况，并综合运用电气、机械、液压、工艺等方面的理论知识，使设计的控制系统满足被控对象的各项要求。 明角设计系统的性能要求 1）被控对象的物理量：位置、速度或是力。 2）静态极限：最大行程、最大速度、最大力或力矩、最大功率。 3）要求的控制精度：由给定信号、负载力、干扰信号、伺服阀及电控系统零飘、非线性环节（如摩擦力、死区等）以及传感器引起的系统误差，定位精度，分辨率以及允许的飘移量等。 4）动态特性：相对稳定性可用相位裕量和增益裕量、谐振峰值和超调量等来规定，响应的快速性可用载止频率或阶跃响应的上升时间和调整时间来规定； 5）工作环境：主机的工作温度、工作介质的冷却、振动与冲击、电气的噪声干扰以及相应的耐高温、防水防腐蚀、防振等要求； 6）特殊要求；设备重量、安全保护、工作的可靠性以及其它工艺要求。 负载特性分析 正确确定系统的外负载是设计控制系统的一个基本问题。它直接影响系统的组成和动力元件参数的选择，所以分析负载特性应尽量反映客观实际。液压伺服系统的负载类型有惯性负载、弹性负载、粘性负载、各种摩擦负载（如静摩擦、动摩擦等）以及重力和其它不随时间、位置等参数变化的恒值负载等。 拟定控制方案、绘制系统原理图 在全面了解设计要求之后，可根据不同的控制对象，按表6所列的基本类型选定控制方案并拟定控制系统的方块图。如对直线位置控制系统一般采用阀控液压缸的方案，方块图如图36所示。图36 阀控液压缸位置控制系统方块图表6 液压伺服系统控制方式的基本类型伺服系统 控制信号 控制参数 运动类型 元件组成机液电液气液电气液 模拟量数字量位移量 位置、速度、加速度、力、力矩、压力 直线运动摆动运动旋转运动 1.阀控制：阀-液压缸，阀-液压马达2.容积控制：变量泵-液压缸；变量泵-液压马达；阀-液压缸-变量泵-液压马达3.其它：步近式力矩马达 动力元件参数选择 动力元件是伺服系统的关键元件。它的一个主要作用是在整个工作循环中使负载按要求的速度运动。其次，它的主要性能参数能满足整个系统所要求的动态特性。此外，动力元件参数的选择还必须考虑与负载参数的最佳匹配，以保证系统的功耗最小，效率高。 动力元件的主要参数包括系统的供油压力、液压缸的有效面积（或液压马达排量）、伺服阀的流量。当选定液压马达作执行元件时，还应包括齿轮的传动比。 供油压力的选择 选用较高的供油压力，在相同输出功率条件下，可减小执行元件——液压缸的活塞面积（或液压马达的排量），因而泵和动力元件尺寸小重量轻，设备结构紧凑，同时油腔的容积减小，容积弹性模数增大，有利于提高系统的响应速度。但是随供油压力增加，由于受材料强度的限制，液压元件的尺寸和重量也有增加的趋势，元件的加工精度也要求提高，系统的造价也随之提高。同时，高压时，泄漏大，发热高，系统功率损失增加，噪声加大，元件寿命降低，维护也较困难。所以条件允许时，通常还是选用较低的供油压力。 常用的供油压力等级为7MPa到28MPa，可根据系统的要求和结构限制条件选择适当的供油压力。 伺服阀流量与执行元件尺寸的确定 如上所述，动力元件参数选择除应满足拖动负载和系统性能两方面的要求外，还应考虑与负载的最佳匹配。下面着重介绍与负载最佳匹配问题。 （1）动力元件的输出特性 将伺服阀的流量——压力曲线经坐标变换绘于υ－FL平面上，所得的抛物线即为动力元件稳态时的输出特性，见图37。 图37 参数变化对动力机构输出特性的影响a）供油压力变化；b）伺服阀容量变化；c）液压缸面积变化 图中 FL——负载力，FL=pLA； pL——伺服阀工作压力； A——液压缸有效面积； υ——液压缸活塞速度， ； qL——伺服阀的流量； q0——伺服阀的空载流量； ps——供油压力。 由图37可见，当伺服阀规格和液压缸面积不变，提高供油压力，曲线向外扩展，最大功率提高，最大功率点右移，如图37a。 当供油压力和液压缸面积不变，加大伺服阀规格，曲线变高，曲线的顶点A ps不变，最大功率提高，最大功率点不变，如图37b。 当供油压力和伺服阀规格不变，加大液压缸面积A，曲线变低，顶点右移，最大功率不变，最大功率点右移，如图37c。 （2）负载最佳匹配图解法 在负载轨迹曲线υ－FL平面上，画出动力元件输出特性曲线，调整参数，使动力元件输出特性曲线从外侧完全包围负载轨迹曲线，即可保证动力元件能够拖动负载。在图38中，曲线1、2、3代表三条动力元件的输出特性曲线。曲线2与负载轨迹最大功率点c相切，符合负载最佳匹配条件，而曲线1、3上的工作点α和b，虽能拖动负载，但效率都较低。 （3）负载最佳匹配的解析法 参见液压动力元件的负载匹配。 （4）近似计算法在工程设计中，设计动力元件时常采用近似计算法，即按最大负载力FLmax选择动力元件。在动力元件输出特性曲线上，限定 FLmax≤pLA= ，并认为负载力、最大速度和最大加速度是同时出现的，这样液压缸的有效面积可按下式计算： （37） 图38 动力元件与负载匹配图形 按式37求得A值后，可计算负载流量qL，即可根据阀的压降从伺服阀样本上选择合适的伺服阀。近似计算法应用简便，然而是偏于保守的计算方法。采用这种方法可以保证系统的性能，但传递效率稍低。 （5）按液压固有频率选择动力元件 对功率和负载很小的液压伺服系统来说，功率损耗不是主要问题，可以根据系统要求的液压固有频率来确定动力元件。 四边滑阀控制的液压缸，其活塞的有效面积为 （38） 二边滑阀控制的液压缸，其活塞的有效面积为 （39） 液压固有频率ωh可以按系统要求频宽的（5～10）倍来确定。对一些干扰力大，负载轨迹形状比较复杂的系统，不能按上述的几种方法计算动力元件，只能通过作图法来确定动力元件。 计算阀控液压马达组合的动力元件时，只要将上述计算方法中液压缸的有效面积A换成液压马达的排量D，负载力FL换成负载力矩TL，负载速度换成液压马达的角速度 ，就可以得到相应的计算公式。当系统采用了减速机构时，应注意把负载惯量、负载力、负载的位移、速度、加速度等参数都转换到液压马达的轴上才能作为计算的参数。减速机构传动比选择的原则是：在满足液压固有频率的要求下，传动比最小，这就是最佳传动比。 伺服阀的选择 根据所确定的供油压力ps和由负载流量qL（即要求伺服阀输出的流量）计算得到的伺服阀空载流量q0，即可由伺服阀样本确定伺服阀的规格。因为伺服阀输出流量是限制系统频宽的一个重要因素，所以伺服阀流量应留有余量。通常可取15%左右的负载流量作为伺服阀的流量储备。 除了流量参数外，在选择伺服阀时，还应考虑以下因素： 1）伺服阀的流量增益线性好。在位置控制系统中，一般选用零开口的流量阀，因为这类阀具有较高的压力增益，可使动力元件有较大的刚度，并可提高系统的快速性与控制精度。 2）伺服阀的频宽应满足系统频宽的要求。一般伺服阀的频宽应大于系统频宽的5倍，以减小伺服阀对系统响应特性的影响。 3）伺服阀的零点漂移、温度漂移和不灵敏区应尽量小，保证由此引起的系统误差不超出设计要求。 4）其它要求，如对零位泄漏、抗污染能力、电功率、寿命和价格等，都有一定要求。 执行元件的选择 液压伺服系统的执行元件是整个控制系统的关键部件，直接影响系统性能的好坏。执行元件的选择与设计，除了按本节所述的方法确定液压缸有效面积A（或液压马达排量D）的最佳值外，还涉及密封、强度、摩擦阻力、安装结构等问题。 反馈传感器的选择 根据所检测的物理量，反馈传感器可分为位移传感器、速度传感器、加速度传感器和力（或压力）传感器。它们分别用于不同类型的液压伺服系统，作为系统的反馈元件。闭环控制系统的控制精度主要决定于系统的给定元件和反馈元件的精度，因此合理选择反馈传感器十分重要。 传感器的频宽一般应选择为控制系统频宽的5～10倍，这是为了给系统提供被测量的瞬时真值，减少相位滞后。传感器的频宽对一般系统都能满足要求，因此传感器的传递函数可近似按比例环节来考虑。 确定系统方块图 根据系统原理图及系统各环节的传递函数，即可构成系统的方块图。根据系统的方块图可直接写出系统开环传递函数。阀控液压缸和阀控液压马达控制系统二者的传递函数具有相同的结构形式，只要把相应的符号变换一下即可。 绘制系统开环波德图并确定开环增益 系统的动态计算与分析在这里是采用频率法。首先根据系统的传递函数，求出波德图。在绘制波德图时，需要确定系统的开环增益K。 改变系统的开环增益K时，开环波德图上幅频曲线只升高或降低一个常数，曲线的形状不变，其相频曲线也不变。波德图上幅频曲线的低频段、穿越频率以及幅值增益裕量分别反映了闭环系统的稳态精度、截止频率及系统的稳定性。所以可根据闭环系统所要求的稳态精度、频宽以及相对稳定性，在开环波德图上调整幅频曲线位置的高低，来获得与闭环系统要求相适应的K值。 由系统的稳态精度要求确定K 由控制原理可知，不同类型控制系统的稳态精度决定于系统的开环增益。因此，可以由系统对稳态精度的要求和系统的类型计算得到系统应具有的开环增益K。 由系统的频宽要求确定K 分析二阶或三阶系统特性与波德图的关系知道，当ζh和K/ωh都很小时，可近似认为系统的频宽等于开环对数幅值曲线的穿越频率，即ω-3dB≈ωc，所以可绘制对数幅频曲线，使ωc在数值上等于系统要求的ω-3dB值，如图39所示。由此图可得K值。 图39 由ω-3dB绘制开环对数幅频特性a）0型系统；b）I型系统 由系统相对稳定性确定K 系统相对稳定性可用幅值裕量和相位裕量来表示。根据系统要求的幅值裕量和相位裕量来绘制开环波德图，同样也可以得到K。见图40。 实际上通过作图来确定系统的开环增益K，往往要综合考虑，尽可能同时满足系统的几项主要性能指标。 系统静动态品质分析及确定校正特性 在确定了系统传递函数的各项参数后，可通过闭环波德图或时域响应过渡过程曲线或参数计算对系统的各项静动态指标和误差进行校核。如设计的系统性能不满足要求，则应调整参数，重复上述计算或采用校正环节对系统进行补偿，改变系统的开环频率特性，直到满足系统的要求。 仿真分析 在系统的传递函数初步确定后，可以通过计算机对该系统进行数字仿真，以求得最佳设计。目前有关于数字仿真的商用软件，如Matlab软件，很适合仿真分析。
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液压伺服系统设计 液压伺服系统设计 在液压伺服系统中采用液压伺服阀作为输入信号的转换与放大元件。液压伺服系统能以小功率的电信号输入，控制大功率的液压能（流量与压力）输出，并能获得很高的控制精度和很快的响应速度。位置控制、速度控制、力控制三类液压伺服系统一般的设计步骤如下： 1）明确设计要求：充分了解设计任务提出的工艺、结构及时系统各项性能的要求，并应详细分析负载条件。 2）拟定控制方案，画出系统原理图。 3）静态计算：确定动力元件参数，选择反馈元件及其它电气元件。 4）动态计算：确定系统的传递函数，绘制开环波德图，分析稳定性，计算动态性能指标。 5）校核精度和性能指标，选择校正方式和设计校正元件。 6）选择液压能源及相应的附属元件。 7）完成执行元件及液压能源施工设计。 本章的内容主要是依照上述设计步骤，进一步说明液压伺服系统的设计原则和介绍具体设计计算方法。由于位置控制系统是最基本和应用最广的系统，所以介绍将以阀控液压缸位置系统为主。 全面理解设计要求 全面了解被控对象 液压伺服控制系统是被控对象—主机的一个组成部分，它必须满足主机在工艺上和结构上对其提出的要求。例如轧钢机液压压下位置控制系统，除了应能够承受最大轧制负载，满足轧钢机轧辊辊缝调节最大行程，调节速度和控制精度等要求外，执行机构—压下液压缸在外形尺寸上还受轧钢机牌坊窗口尺寸的约束，结构上还必须保证满足更换轧辊方便等要求。要设计一个好的控制系统，必须充分重视这些问题的解决。所以设计师应全面了解被控对象的工况，并综合运用电气、机械、液压、工艺等方面的理论知识，使设计的控制系统满足被控对象的各项要求。 明角设计系统的性能要求 1）被控对象的物理量：位置、速度或是力。 2）静态极限：最大行程、最大速度、最大力或力矩、最大功率。 3）要求的控制精度：由给定信号、负载力、干扰信号、伺服阀及电控系统零飘、非线性环节（如摩擦力、死区等）以及传感器引起的系统误差，定位精度，分辨率以及允许的飘移量等。 4）动态特性：相对稳定性可用相位裕量和增益裕量、谐振峰值和超调量等来规定，响应的快速性可用载止频率或阶跃响应的上升时间和调整时间来规定； 5）工作环境：主机的工作温度、工作介质的冷却、振动与冲击、电气的噪声干扰以及相应的耐高温、防水防腐蚀、防振等要求； 6）特殊要求；设备重量、安全保护、工作的可靠性以及其它工艺要求。 负载特性分析 正确确定系统的外负载是设计控制系统的一个基本问题。它直接影响系统的组成和动力元件参数的选择，所以分析负载特性应尽量反映客观实际。液压伺服系统的负载类型有惯性负载、弹性负载、粘性负载、各种摩擦负载（如静摩擦、动摩擦等）以及重力和其它不随时间、位置等参数变化的恒值负载等。 拟定控制方案、绘制系统原理图 在全面了解设计要求之后，可根据不同的控制对象，按表6所列的基本类型选定控制方案并拟定控制系统的方块图。如对直线位置控制系统一般采用阀控液压缸的方案，方块图如图36所示。图36 阀控液压缸位置控制系统方块图表6 液压伺服系统控制方式的基本类型伺服系统 控制信号 控制参数 运动类型 元件组成机液电液气液电气液 模拟量数字量位移量 位置、速度、加速度、力、力矩、压力 直线运动摆动运动旋转运动 1.阀控制：阀-液压缸，阀-液压马达2.容积控制：变量泵-液压缸；变量泵-液压马达；阀-液压缸-变量泵-液压马达3.其它：步近式力矩马达 动力元件参数选择 动力元件是伺服系统的关键元件。它的一个主要作用是在整个工作循环中使负载按要求的速度运动。其次，它的主要性能参数能满足整个系统所要求的动态特性。此外，动力元件参数的选择还必须考虑与负载参数的最佳匹配，以保证系统的功耗最小，效率高。 动力元件的主要参数包括系统的供油压力、液压缸的有效面积（或液压马达排量）、伺服阀的流量。当选定液压马达作执行元件时，还应包括齿轮的传动比。 供油压力的选择 选用较高的供油压力，在相同输出功率条件下，可减小执行元件——液压缸的活塞面积（或液压马达的排量），因而泵和动力元件尺寸小重量轻，设备结构紧凑，同时油腔的容积减小，容积弹性模数增大，有利于提高系统的响应速度。但是随供油压力增加，由于受材料强度的限制，液压元件的尺寸和重量也有增加的趋势，元件的加工精度也要求提高，系统的造价也随之提高。同时，高压时，泄漏大，发热高，系统功率损失增加，噪声加大，元件寿命降低，维护也较困难。所以条件允许时，通常还是选用较低的供油压力。 常用的供油压力等级为7MPa到28MPa，可根据系统的要求和结构限制条件选择适当的供油压力。 伺服阀流量与执行元件尺寸的确定 如上所述，动力元件参数选择除应满足拖动负载和系统性能两方面的要求外，还应考虑与负载的最佳匹配。下面着重介绍与负载最佳匹配问题。 （1）动力元件的输出特性 将伺服阀的流量——压力曲线经坐标变换绘于υ－FL平面上，所得的抛物线即为动力元件稳态时的输出特性，见图37。 图37 参数变化对动力机构输出特性的影响a）供油压力变化；b）伺服阀容量变化；c）液压缸面积变化 图中 FL——负载力，FL=pLA； pL——伺服阀工作压力； A——液压缸有效面积； υ——液压缸活塞速度， ； qL——伺服阀的流量； q0——伺服阀的空载流量； ps——供油压力。 由图37可见，当伺服阀规格和液压缸面积不变，提高供油压力，曲线向外扩展，最大功率提高，最大功率点右移，如图37a。 当供油压力和液压缸面积不变，加大伺服阀规格，曲线变高，曲线的顶点A ps不变，最大功率提高，最大功率点不变，如图37b。 当供油压力和伺服阀规格不变，加大液压缸面积A，曲线变低，顶点右移，最大功率不变，最大功率点右移，如图37c。 （2）负载最佳匹配图解法 在负载轨迹曲线υ－FL平面上，画出动力元件输出特性曲线，调整参数，使动力元件输出特性曲线从外侧完全包围负载轨迹曲线，即可保证动力元件能够拖动负载。在图38中，曲线1、2、3代表三条动力元件的输出特性曲线。曲线2与负载轨迹最大功率点c相切，符合负载最佳匹配条件，而曲线1、3上的工作点α和b，虽能拖动负载，但效率都较低。 （3）负载最佳匹配的解析法 参见液压动力元件的负载匹配。 （4）近似计算法在工程设计中，设计动力元件时常采用近似计算法，即按最大负载力FLmax选择动力元件。在动力元件输出特性曲线上，限定 FLmax≤pLA= ，并认为负载力、最大速度和最大加速度是同时出现的，这样液压缸的有效面积可按下式计算： （37） 图38 动力元件与负载匹配图形 按式37求得A值后，可计算负载流量qL，即可根据阀的压降从伺服阀样本上选择合适的伺服阀。近似计算法应用简便，然而是偏于保守的计算方法。采用这种方法可以保证系统的性能，但传递效率稍低。 （5）按液压固有频率选择动力元件 对功率和负载很小的液压伺服系统来说，功率损耗不是主要问题，可以根据系统要求的液压固有频率来确定动力元件。 四边滑阀控制的液压缸，其活塞的有效面积为 （38） 二边滑阀控制的液压缸，其活塞的有效面积为 （39） 液压固有频率ωh可以按系统要求频宽的（5～10）倍来确定。对一些干扰力大，负载轨迹形状比较复杂的系统，不能按上述的几种方法计算动力元件，只能通过作图法来确定动力元件。 计算阀控液压马达组合的动力元件时，只要将上述计算方法中液压缸的有效面积A换成液压马达的排量D，负载力FL换成负载力矩TL，负载速度换成液压马达的角速度 ，就可以得到相应的计算公式。当系统采用了减速机构时，应注意把负载惯量、负载力、负载的位移、速度、加速度等参数都转换到液压马达的轴上才能作为计算的参数。减速机构传动比选择的原则是：在满足液压固有频率的要求下，传动比最小，这就是最佳传动比。 伺服阀的选择 根据所确定的供油压力ps和由负载流量qL（即要求伺服阀输出的流量）计算得到的伺服阀空载流量q0，即可由伺服阀样本确定伺服阀的规格。因为伺服阀输出流量是限制系统频宽的一个重要因素，所以伺服阀流量应留有余量。通常可取15%左右的负载流量作为伺服阀的流量储备。 除了流量参数外，在选择伺服阀时，还应考虑以下因素： 1）伺服阀的流量增益线性好。在位置控制系统中，一般选用零开口的流量阀，因为这类阀具有较高的压力增益，可使动力元件有较大的刚度，并可提高系统的快速性与控制精度。 2）伺服阀的频宽应满足系统频宽的要求。一般伺服阀的频宽应大于系统频宽的5倍，以减小伺服阀对系统响应特性的影响。 3）伺服阀的零点漂移、温度漂移和不灵敏区应尽量小，保证由此引起的系统误差不超出设计要求。 4）其它要求，如对零位泄漏、抗污染能力、电功率、寿命和价格等，都有一定要求。 执行元件的选择 液压伺服系统的执行元件是整个控制系统的关键部件，直接影响系统性能的好坏。执行元件的选择与设计，除了按本节所述的方法确定液压缸有效面积A（或液压马达排量D）的最佳值外，还涉及密封、强度、摩擦阻力、安装结构等问题。 反馈传感器的选择 根据所检测的物理量，反馈传感器可分为位移传感器、速度传感器、加速度传感器和力（或压力）传感器。它们分别用于不同类型的液压伺服系统，作为系统的反馈元件。闭环控制系统的控制精度主要决定于系统的给定元件和反馈元件的精度，因此合理选择反馈传感器十分重要。 传感器的频宽一般应选择为控制系统频宽的5～10倍，这是为了给系统提供被测量的瞬时真值，减少相位滞后。传感器的频宽对一般系统都能满足要求，因此传感器的传递函数可近似按比例环节来考虑。 确定系统方块图 根据系统原理图及系统各环节的传递函数，即可构成系统的方块图。根据系统的方块图可直接写出系统开环传递函数。阀控液压缸和阀控液压马达控制系统二者的传递函数具有相同的结构形式，只要把相应的符号变换一下即可。 绘制系统开环波德图并确定开环增益 系统的动态计算与分析在这里是采用频率法。首先根据系统的传递函数，求出波德图。在绘制波德图时，需要确定系统的开环增益K。 改变系统的开环增益K时，开环波德图上幅频曲线只升高或降低一个常数，曲线的形状不变，其相频曲线也不变。波德图上幅频曲线的低频段、穿越频率以及幅值增益裕量分别反映了闭环系统的稳态精度、截止频率及系统的稳定性。所以可根据闭环系统所要求的稳态精度、频宽以及相对稳定性，在开环波德图上调整幅频曲线位置的高低，来获得与闭环系统要求相适应的K值。 由系统的稳态精度要求确定K 由控制原理可知，不同类型控制系统的稳态精度决定于系统的开环增益。因此，可以由系统对稳态精度的要求和系统的类型计算得到系统应具有的开环增益K。 由系统的频宽要求确定K 分析二阶或三阶系统特性与波德图的关系知道，当ζh和K/ωh都很小时，可近似认为系统的频宽等于开环对数幅值曲线的穿越频率，即ω-3dB≈ωc，所以可绘制对数幅频曲线，使ωc在数值上等于系统要求的ω-3dB值，如图39所示。由此图可得K值。 图39 由ω-3dB绘制开环对数幅频特性a）0型系统；b）I型系统 由系统相对稳定性确定K 系统相对稳定性可用幅值裕量和相位裕量来表示。根据系统要求的幅值裕量和相位裕量来绘制开环波德图，同样也可以得到K。见图40。 实际上通过作图来确定系统的开环增益K，往往要综合考虑，尽可能同时满足系统的几项主要性能指标。 系统静动态品质分析及确定校正特性 在确定了系统传递函数的各项参数后，可通过闭环波德图或时域响应过渡过程曲线或参数计算对系统的各项静动态指标和误差进行校核。如设计的系统性能不满足要求，则应调整参数，重复上述计算或采用校正环节对系统进行补偿，改变系统的开环频率特性，直到满足系统的要求。 仿真分析 在系统的传递函数初步确定后，可以通过计算机对该系统进行数字仿真，以求得最佳设计。目前有关于数字仿真的商用软件，如Matlab软件，很适合仿真分析。
摘要]本文主要介绍了超声波的特点,超声波传感器的原理与应用等多个方面。文中阐述了超声波与可听声波的区别,超声波传感器在医疗,工业生产,液位测量,测距系统等多个领域中得到了广泛的应用。因超声波具有的独特的特性,使得超声波传感器越来越在生产生活中体现了其重要性,具有一定的研究价值。 [关键词]超声波 传感器 疾病诊断 测距系统 液位测量 一、超声波传感器概述 1.超声波 声波是物体机械振动状态的传播形式。超声波是指振动频率大于20000Hz以上的声波,其每秒的振动次数很高,超出了人耳听觉的上限,人们将这种听不见的声波叫做超声波。超声波是一种在弹性介质中的机械振荡,有两种形式:横向振荡(横波)及纵向振荡(纵波)。在工业中应用主要采用纵向振荡。超声波可以在气体、液体及固体中传播,其传播速度不同。另外,它也有折射和反射现象,并且在传播过程中有衰减。超声波在媒质中的反射、折射、衍射、散射等传播规律,与可听声波的规律并没有本质上的区别。与可听声波比较,超声波具有许多奇异特性:传播特性──超声波的衍射本领很差,它在均匀介质中能够定向直线传播,超声波的波长越短,这一特性就越显著。功率特性──当声音在空气中传播时,推动空气中的微粒往复振动而对微粒做功。在相同强度下,声波的频率越高,它所具有的功率就越大。由于超声波频率很高,所以超声波与一般声波相比,它的功率是非常大的。空化作用──当超声波在液体中传播时,由于液体微粒的剧烈振动,会在液体内部产生小空洞。这些小空洞迅速胀大和闭合,会使液体微粒之间发生猛烈的撞击作用,从而产生几千到上万个大气压的压强。微粒间这种剧烈的相互作用,会使液体的温度骤然升高,从而使两种不相溶的液体(如水和油)发生乳化,并且加速溶质的溶解,加速化学反应。这种由超声波作用在液体中所引起的各种效应称为超声波的空化作用。 超声波的特点:(1)超声波在传播时,方向性强,能量易于集中;(2)超声波能在各种不同媒质中传播,且可传播足够远的距离;(3)超声波与传声媒质的相互作用适中,易于携带有关传声媒质状态的信息(诊断或对传声媒质产生效应)。 2.超声波传感器 超声波传感器是利用超声波的特性研制而成的传感器。以超声波作为检测手段,必须产生超声波和接收超声波。完成这种功能的装置就是超声波传感器,习惯上称为超声换能器,或者超声探头。 超声波探头主要由压电晶片组成,既可以发射超声波,也可以接收超声波。超声探头的核心是其塑料外套或者金属外套中的一块压电晶片。构成晶片的材料可以有许多种。超声波传感器主要材料有压电晶体(电致伸缩)及镍铁铝合金(磁致伸缩)两类。电致伸缩的材料有锆钛酸铅(PZT)等。压电晶体组成的超声波传感器是一种可逆传感器,它可以将电能转变成机械振荡而产生超声波,同时它接收到超声波时,也能转变成电能,所以它可以分成发送器或接收器。有的超声波传感器既作发送,也能作接收。 超声波传感器由发送传感器(或称波发送器)、接收传感器(或称波接收器)、控制部分与电源部分组成。发送器传感器由发送器与使用直径为15mm左右的陶瓷振子换能器组成,换能器作用是将陶瓷振子的电振动能量转换成超能量并向空中幅射;而接收传感器由陶瓷振子换能器与放大电路组成,换能器接收波产生机械振动,将其变换成电能量,作为传感器接收器的输出,从而对发送的超进行检测。控制部分主要对发送器发出的脉冲链频率、占空比及稀疏调制和计数及探测距离等进行控制。二、超声波传感器的应用 1.超声波距离传感器技术的应用 超声波传感器包括三个部分:超声换能器、处理单元和输出级。首先处理单元对超声换能器加以电压激励,其受激后以脉冲形式发出超声波,接着超声换能器转入接受状态,处理单元对接收到的超声波脉冲进行分析,判断收到的信号是不是所发出的超声波的回声。如果是,就测量超声波的行程时间,根据测量的时间换算为行程,除以2,即为反射超声波的物体距离。把超声波传感器安装在合适的位置,对准被测物变化方向发射超声波,就可测量物体表面与传感器的距离。超声波传感器有发送器和接收器,但一个超声波传感器也可具有发送和接收声波的双重作用。超声波传感器是利用压电效应的原理将电能和超声波相互转化,即在发射超声波的时候,将电能转换,发射超声波;而在收到回波的时候,则将超声振动转换成电信号。 2.超声波传感器在医学上的应用 超声波在医学上的应用主要是诊断疾病,它已经成为了临床医学中不可缺少的诊断方法。超声波诊断的优点是:对受检者无痛苦、无损害、方法简便、显像清晰、诊断的准确率高等。 3.超声波传感器在测量液位的应用 超声波测量液位的基本原理是:由超声探头发出的超声脉冲信号,在气体中传播,遇到空气与液体的界面后被反射,接收到回波信号后计算其超声波往返的传播时间,即可换算出距离或液位高度。超声波测量方法有很多其它方法不可比拟的优点:(1)无任何机械传动部件,也不接触被测液体,属于非接触式测量,不怕电磁干扰,不怕酸碱等强腐蚀性液体等,因此性能稳定、可靠性高、寿命长;(2)其响应时间短可以方便的实现无滞后的实时测量。 4.超声波传感器在测距系统中的应用 超声测距大致有以下方法:①取输出脉冲的平均值电压,该电压 (其幅值基本固定)与距离成正比,测量电压即可测得距离;②测量输出脉冲的宽度,即发射超声波与接收超声波的时间间隔 t,故被测距离为 S=1/2vt。如果测距精度要求很高,则应通过温度补偿的方法加以校正。超声波测距适用于高精度的中长距离测量。 三、小结 文章主要从超声波与可听声波相比所具有的特性出发,讨论了超声波传感器的原理与特点,并由此总结了超声波传感器在生产生活各个方面的广泛应用。但是,超声波传感器也存在自身的不足,比如反射问题,噪声问题的等等。因此对超声波传感器的更深一步的研究与学习,仍具有很大的价值。 参考文献: [1]单片机原理及其接口技术.清华大学出版社. [2]栗桂凤,周东辉,王光昕.基于超声波传感器的机器人环境探测系统.2005,(04). [3]童敏明,唐守锋.检测与转换技术.中国矿业大学出版社. [4]王松,郑正奇,邹晨祎.超声定位车辆路径监测系统的设计.2006,(10). [5]俞志根,李天真,童炳金.自动检测技术实训教程.清华大学出版社. 转贴于 中国论文下载中心
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