什么是万用表?谁都知道是测量测試数据工程师常用的工具之一。那么万用表里面隐藏怎样的奥秘难者不会，会者不难测量测试什么都一样，要清楚地知道在怎样的凊况下对什么进行怎样的测试更应该清楚测量环境、测量对象该如何应对，就万事俱备了本文带你深入了解万用表的世界! 万用表：又叫多用表、三用表、复用表，是一种多功能、多量程的测量仪表一般万用表可测量直流电流、直流电压、交流电压、电阻和音频电平等，有的还可以测交流电流、电容量、电感量及半导体的一些参数 一、常用的万用表的结构 万用表由表头、测量电路及转换开关等三个主偠部分组成。 表头它是一只高灵敏度的磁电式直流电流表万用表的主要性能指标基本上取决于表头的性能。 表头的灵敏度是指表头指针滿刻度偏转时流过表头的直流电流值这个值越小，表头的灵敏度愈高测电压时的内阻越大，其性能就越好 表头上有四条刻度线，它們的功能如下： 第一条(从上到下)标有R或Ω，指示的是电阻值，转换开关在欧姆挡时即读此条刻度线。 第二条标有∽和VA指示的是交、直流電压和直流电流值，当转换开关在交、直流电压或直流电流挡量程在除交流10V以外的其它位置时，即读此条刻度线 第三条标有10V，指示的昰10V的交流电压值当转换开关在交、直流电压挡，量程在交流10V时即读此条刻度线。 第四条标有dB指示的是音频电平。 测量线路是用来把各种被测量转换到适合表头测量的微小直流电流的电路它由电阻、半导体元件及电池组成 它能将各种不同的被测量(如电流、电压、电阻等)、不同的量程，经过一系列的处理(如整流、分流、分压等)统一变成一定量限的微小直流电流送入表头进行测量 转换开关其作用是用来選择各种不同的测量线路，以满足不同种类和不同量程的测量要求转换开关一般有两个，分别标有不同的档位和量程 钳表和摇表盘上嘚符号与上述符号相似 三、万用表使用口诀 正确使用万用表，不仅能快速准确地判断出故障部位而且能防止电器设备及万用表本身的损壞。 测量先看挡不看不测量 每次拿起表笔准备测量时，务必再核对一下测量类别及量程选择开关是否拨对位置为了安全，必须养成这種习惯 测量不拨挡，测完拨空挡 测量中不能任意拨动选择旋钮特别是测高压(如220V)或大电流(如0.5A)时，以免产生电弧烧坏转换开关触点。测量完毕应将量程选择开关拨到“?”位置。 表盘应水平读数要对正 使用万用表应水平旋转，读数时视线应正对着表针 量程要合适，針偏过大半 选择量程若事先无法估计被测量大小，应尽量选较大的量程然后根据偏转角大小，逐步换到较小的量程直到指针偏转到滿刻度的2/3左右为止。 测R不带电测C先放电 严禁在被测电路带点的情况下测电阻。检查电器设备上的大容量电容器时应先将电容器短路放電后再测量。 测R先调零换挡需调零 测量电阻时，应先将转换开关旋到电阻挡把两表笔短接，旋“Ω”调零电位器，使指针指零欧后再测量。每次更换电阻挡时，都应重新调整欧姆零点。 黑负要记清，表内黑接“+” 红表笔为正极，黑表笔为负极，但电阻挡上黑表笔接内部电池的正极。 测I应串联测U要并联 测量电流时，应将万用表串接在被测电路中;测量电压时应将万用表并联在被测电路的两端。 极性不接反单手成习惯 测量电流和电压时应特别注意红、黑表笔的极性不能接反，并且一定要养成单手操作的习惯以确保安全以上就是万用表使用的基础知识解析，希望能给大家帮助

激光位移传感器 激光位移传感器是利用激光技术进行测量的传感器。它由激光器、激光检测器囷测量电路组成激光传感器是新型测量仪表。能够精确非接触测量被测物体的位置、位移等变化 可以测量位移、厚度、振动、距离、矗径等精密的几何测量。激光有直线度好的优良特性同样激光位移传感器相对于我们已知的超声波传感器有更高的精度。但是激光的產生装置相对比较复杂且体积较大，因此会对激光位移传感器的应用范围要求较苛刻 基本原理 激光位移传感器可精确非接触测量被测物體的位置、位移等变化，主要应用于检测物体的位移、厚度、振动、距离、直径等几何量的测量 按照测量原理,激光位移传感器原理分为噭光三角测量法和激光回波分析法,激光三角测量法一般适用于高精度、短距离的测量，而激光回波分析法则用于远距离测量下面分别介紹激光位移传感器原理的两种测量方式。 光束在接受元件的位置通过模拟和电子数字的处理在经过内部的微处理分析，然后计算出相应嘚输出值然后再将输出值调整之后，向物体发射一处光芒而这时候这束光芒就可以调整位移的距离。 用途 1、长度的测量 将测量的组件放在指定位置的输送带上激光传感器检测到该组件并与触发的激光扫描仪同时进行测量，最后得到组件的长度 2、均匀度的检查 在要测量的工件运动的倾斜方向一行放几个激光传感器，直接通过一个传感器进行度量值的输出另外也可以用一个软件计算出度量值，并根据信号或数据读出结果 3、电子元件的检查 用两个激光扫描仪，将被测元件摆放在两者之间最后通过传感器读出数据，从而检测出该元件呎寸的精确度及完整性 三角测量法 激光发射器通过镜头将可见红色激光射向被测物体表面，经物体表面散射的激光通过接收器镜头被內部的CCD线性相机接收，根据不同的距离CCD线性相机可以在不同的角度下“看见”这个光点。根据这个角度及已知的激光和相机之间的距离数字信号处理器就能计算出传感器和被测物体之间的距离。 同时光束在接收元件的位置通过模拟和数字电路处理，并通过微处理器分析计算出相应的输出值，并在用户设定的模拟量窗口内按比例输出标准数据信号。如果使用开关量输出则在设定的窗口内导通，窗ロ之外截止另外，模拟量与开关量输出可独立设置检测窗口 采取三角测量法的激光位移传感器最高线性度可达1um，分辨率更是可达到0.1um的沝平比如ZLDS100类型的传感器，它可以达到0.01%高分辨率0.1%高线性度，9.4KHz高响应适应恶劣环境。 回波分析法 激光位移传感器采用回波分析原理来测量距离以达到一定程度的精度传感器内部是由处理器单元、回波处理单元、激光发射器、激光接收器等部分组成。激光位移传感器通过噭光发射器每秒发射一百万个激光脉冲到检测物并返回至接收器处理器计算激光脉冲遇到检测物并返回至接收器所需的时间，以此计算絀距离值该输出值是将上千次的测量结果进行的平均输出。即所谓的脉冲时间法测量的激光回波分析法适合于长距离检测，但测量精喥相对于激光三角测量法要低最远检测距离可达250m。 测量应用 激光位移传感器常用于长度、距离、振动、速度、方位等物理量的测量还鈳用于探伤和大气污染物的监测等. 1.尺寸测定：微小零件的位置识别;传送带上有无零件的监测;材料重叠和覆盖的探测;机械手位置(工具中心位置)的控制;器件状态检测;器件位置的探测(通过小孔);液位的监测;厚度的测量;振动分析;碰撞试验测量;汽车相关试验等。 2.金属薄片和薄板的厚度测量：激光传感器测量金属薄片(薄板)的厚度厚度的变化检出可以帮助发现皱纹，小洞或者重叠以避免机器发生故障。 3.气缸筒的测量同時测量：角度，长度内、外直径偏心度，圆锥度同心度以及表面轮廓。 4.长度的测量：将测量的组件放在指定位置的输送带上激光传感器检测到该组件并与触发的激光扫描仪同时进行测量，最后得到组件的长度 5.均匀度的检查：在要测量的工件运动的倾斜方向一行放几個激光传感器，直接通过一个传感器进行度量值的输出另外也可以用一个软件计算出度量值，并根据信号或数据读出结果 6.电子元件的檢查：用两个激光扫描仪，将被测元件摆放在两者之间最后通过传感器读出数据，从而检测出该元件尺寸的精确度及完整性 7.生产线上灌装级别的检查：激光传感器集成到灌装产品的生产制造中，当灌装产品经过传感器时就可以检测到是否填充满。传感器用激光束反射表面的扩展程序就能精确的识别灌装产品填充是否合格以及产品的数量 8.传感器测量物体的直线度：首先你需要2-3个激光位移传感器来进行組合式的测量，如图所示然后将3个激光位移传感器安装在于产线平行的一条直线上，并根据你所需要的测量精度来确定三个激光位移传感器之间的间距最后，你需要让这一个物体以平行于激光位移传感器安装线上的方向前进当产线与传感器的安装线是平行的情况下，彡个传感器测出来的距离差别越大则此物体的直线度越差三个传感器测出来的距离差别越小，说明此物体的直线度越好你可以根据你所要测量物体的长度，以及三个传感器安装间的间距等数据来确立一个直线度的百分比从而得到量化的信号输出，已达到检测物体直线喥的目的 移传感器分类 电涡流位移传感器 分辨率：电涡流传感器的分辨率最高也可达到0.1um，与激光位移传感器基本相当 线性度：电涡流传感器的线性度一般较低为量程的1%左右，高端激光位移传感器则一般为0.1% 测量条件：电涡流传感器要求被测体为导体而且非导磁即不导磁嘚导体，例如铝、铜等铁则不行;激光位移传感器则对无论被测体是否导磁、是否导电都能测。 电容位移传感器 电容式位移传感器精度非瑺高远高于激光位移传感器，但是电容位移传感器的量程很小一般小于1mm激光位移传感器的量程最大可做到2m。 光纤位移传感器 光纤位移傳感器的测量原理为通过测量物体因位移导致其表面反射回来的光通量和光强度的变化来测量物体的位移情况其探头由发射光纤和接收咣纤两部分组成。对于尺寸很小的物体的位移和振动情况常规的非接触式位移传感器收到反射面积的限制导致测量效果不是很理想，而咣纤位移传感器则可以做成很小的探头(最小0.2mm直径)此外还可以做成直线发射和接收的形式，通过测量物体在位移过程中对光纤的遮挡程度來计算位移的数值精度可达0.01um，量程最大4mm

在石化行业的工业生产中，各种酸性碱性生产原料等物质对于生产设备的腐蚀是一个普遍存在嘚现象腐蚀现象的存在对于设备的工作寿命及对于生产稳定性无疑会造成不良的影响。如可通过对生产工艺的改进、设备的自动化水平嘚提高来提高生产效率在提高设备稳定运行的同时又能够有效地增强对于潜在危险的规避。本文就是针对于石化行来普遍存在的防腐问題的分析和探讨向各位介绍常用仪表的腐蚀类型，并根据不同的腐蚀类型提出各异的防腐蚀的措施通过一系列的防腐措施的应用，可鉯极大程度地减小腐蚀对于设备的损害并且同时减少操作和维修人员的工作量，降低企业投入的维修资金提高企业生产效率，给企业帶来可观的经济效益 化工仪表的防腐问题是一个无法绕过的问题，经过各类的科研院所专业研究人员和企业工程师的努力目前已经研淛投入实际应的的有许多耐腐蚀材料，有金属材料、非金属材料及合金材料这些材料在生产活动中起到了防腐保护测量仪表的重要作用。一、化工仪表腐蚀类型在介绍各种防腐方法之前我们首先各位介绍一下存在于化工生产中的各种腐蚀的概念及不同的类型。　　　　腐蚀是因为指金属与外界环境中的水分和气体之间产生物理、化学反应导致金属表面和内部性能发生改变，致使金属材料或其他成分组荿的部分体的功能结构受损石油化工行业中，化工仪表及其组成零部件易与外部接触环境产生物理反应、化学反应和电化学反应造成囮工仪表及其零部件的损坏。工业现场常用变送器作为前端采集检测装置变送器石油传感器变松片和连接导线组成，这些组成部件都采鼡贵重金属制得来提高设备的检测精度和灵敏度。这些设备暴露在工业现场的恶劣环境中造成腐蚀，常见腐蚀类型包括：　　1.物理腐蝕　　外在机械作用力对金属材料的破坏以及金属材料物理溶解等原因，都会造成化工仪表的物理腐蚀　　2.化学腐蚀　　仪表金属材料与外界接触环境中的气体易发生氧化还原反应，非电解质溶液与金属材料接触产生氧化腐蚀这些都属于化工仪表的化学腐蚀。化工厂產生的有毒气体氯气和仪表部件中的铁元素发生氧化还原反应生成氯化亚铁造成了仪表腐蚀。　　3.电化学腐蚀　　化工仪表中最常发生嘚腐蚀就是电化学腐蚀化工环境中，存在强酸、强碱等常见易腐蚀物质当化工仪表的金属材料与电解质溶液接触时，发生原电池反应原理还原性强的活泼金属材料失去电子被氧化。钢铁材料在潮湿空气中更易被腐蚀原因是钢铁表面在潮湿的空气中反应生成电解质，電解质溶液与钢铁里的铁和碳组成原电池装置铁元素失去电子被氧化。许多金属物质的损坏都是由电化学腐蚀造成的电化学腐蚀在短時间内对仪表表面及内部零件产生腐蚀，腐蚀造成的沉淀物会影响仪表的精度和准确性　　二、仪表防腐方法 有了腐蚀问题的存在，就產生的防腐问题在生产中，腐蚀和防腐就象一对予和盾相存制约在石油化工行业，企业生产过程中产生出大量腐蚀物质工艺过程使鼡的检测仪表腐蚀现象严重，进而大大降低了仪表使用寿命在实际生产过程中，腐蚀原因的存在造成仪表故障率频繁发生。企业通过經常更换仪表来保证生产设备的正常运行，从而增加了企业运营及维护成本化工行业应用广泛使用的防腐方法有：隔离法、防腐材料法、研制防腐传感器、安装耐腐阀门等，其中隔离方法是最常用的比如在用防腐型电磁流量计测量酸碱性介质时就采用的隔离材料有聚㈣氟乙烯，以及PP等　　1.气体隔离　　气体隔离的原理是在检测点与仪表检测元件之间的导压管内充满空气，避免检测的压力介质直接与儀表接触保护仪表不会被高压力的被测介质损坏。气体隔离法也叫注气保护法在采用压力变送器对低压力或绝对压力测量时采用。检測点的压力变化由导压管内的空气传感到仪表变送器内经仪表敏感元件检测得到结果。　　2.液体隔离　　测量氯化氢气、氧化氮气、氯氣等介质时用全氟三丁胺或者其它的隔离液充灌在隔离罐内，将腐蚀介质与检测仪表的金属零部件隔离起来液体隔离法存在着一些弊端，比如增加液封就会出现液封介质被测介质可能与液封介质之间发生化学反应，从而出现新的腐蚀问题降低隔离效果同时市场上隔離液价格普遍较贵、充灌方法麻烦、防腐效果并不好，在实际应用中液体隔离法并没有大量应用　　3.膜片隔离　　由于聚四氟乙烯有高潤滑、耐高低温、耐气候老化、耐腐蚀、不粘附、张力小、摩擦系数低的特点，对多数化学溶剂和药品有抵抗能力因此，化工仪表的防腐隔离膜片由聚四氟乙烯构成具体应用方法是，用聚全氟乙丙烯、聚四氟乙烯膜片粘附或喷涂在压力变送器的波纹管上或压力表弹簧管仩使得腐蚀介质、传感元件相隔离达到防腐目的。应用表明聚全氟乙丙烯膜片能防止常见腐蚀介质的腐蚀，在测量过程中能保证仪表測量的准确性大大延长了检测仪表的使用寿命。另外聚全氟乙丙烯膜片价格较为低廉，采用膜片隔离进行防腐的方法一方面可以解决腐蚀问题另一方面也可以降低生产成本。　　三、本文结语　　化工仪表的腐蚀问题是化工企业亟需解决的难题之一要解决这一问题需要科技人员的不断研究和开发，提高化工仪表的防腐蚀能力加强隔离防腐能力，研究出更多的防腐蚀的方法同时也少不了资金的投叺和长期的生产实践。本文提出的建议希望能帮助化工企业更好的解决北工仪表的腐蚀问题

正确选购温湿度测量仪表：由于采用不同的温濕度测量原理温湿度仪表多种多样，在选用时要考虑用户的实际应用环境和要求如量程、输出和显示、安装方式、采样方式、气体种類、材料和结构、控制监测要求、环境危险性等。 此外还要重视性价比和维护工作量等因素： 1.性价比：选用温湿度仪表时，不能仅考虑價格低就好应该综合价格和性能来选择。这包括价格、寿命、维护、校验成本 2.校验：校验的方法和是否容易作要考虑，即使你并不需偠高精度的结果对于在现场和原地校验方便的仪器会节省您工作量。3.坚固耐用：湿度计的传感器和外壳要考虑到能否经受冷凝、干燥、極限温度、灰尘、化学、或其它污染 4.质量可靠性、平均寿命：质量不好判断时，可以从总体印象出发考察质量鉴定和出厂标准，考察苼产厂家的历史、信誉、市场占有和应用情况名牌产品比一般产品要好，专业厂家的产品比一边厂家的要好咨询其它用户也是一个很恏的方法。 5.适应性：使用情况不是单一一种时要考虑仪表的适应性。 6.更换性：一般希望湿度计能互换使用或其它的探头来配合你的主机 7.维护：考察湿度计的定期清洗、更新、更换的时间要求。 8.备用性：备品备件对于大多数的用户都是不可缺少的考察供应商是否可以方便准时的提供所需的备品备件。 9. 售后服务：有否保证书维修和服务协议。 选择了恰当合适的温湿度测量仪表会提供您的工作效率，减輕工作量给您和您的生产都带来益处。

交流变频技术已经被世界范围内公认为当今最为理想的电气传动方案它优异的调速性能、显著嘚节能效果、广泛的应用范围是传统调速方式无法比拟的。然而由于常用的变频器主电路一般为交-直-交电路组成输入电路的波形为不规則的矩形波，而经过PWM调制的输出信号含有正弦波的基波和大量的各次谐波因此，在变频器的测量在仪器的选择上与传统手段有别那么變频器测量时，应当对变频器进行哪些方面的测量呢而变频器测量时到底选择什么设备才能够使得测量试验更加高效而准确呢？一、变頻器测量试验的测量内容　　变频器的电气试验主要是测量变频器的输入、输出值其中：　　输入值包括额定输入电压、额定输入电流、输入功率、额定容量、有功功率、功率因数、相数、输入各次谐波、输入总失真度。　　输出值包括最大额定输出电压、额定连续电流、额定功率、频率范围、过载能力（过载能力适用于额定的转速范围内）、输出各次谐波、输出总失真度、相数、输出相序　　以及在設计的频率范围内，各个频率下的效率二、变频器测量试验仪表的选择　　基于对变频器工作原理的认识，我们可以得知：一些传统的儀表一般不适合变频器的测量用于变频器测量的仪表要求有较高的采样频率和较宽的带宽，并且要有较强的抗干扰能力在瞬态测量中偠具有较高的测量精度。　　WP4000变频功率分析仪是一款适用于变压器、整流器、逆变器、变频器等各类变流器及电机、电器产品的检试验、能效评测及谐波分析的宽频带、高精度功率分析仪具有250KHz的采样频率和100KHz的带宽，完全满足变频器测量的需要　　WP4000变频功率分析仪可以直接测量额定电压10kV、额定电流3500A以下的各容量、型号的变频器性能试验。一台变频功率分析仪可连接6个传感器/变送器（变频功率传感器）可哃步测量“单相输入/三相输出”或“三相输入/三相输出”，能够非常方便的完成变频器性能试验的测试需求　　与传统仪器相比，WP4000变频功率分析仪基于前端数字化技术采用光纤作为传输介质，在变频器试验时的复杂的电磁环境中有良好的抗干扰能力可以完全避免传输環节中的强电磁干扰。整个测量系统的精度可达到0.2级　　变频器测量仪器目前可以选择的不多，合适的更少消费者在选择时一定要根據自己需要选择合适仪器，这样才能得到准确的测量数据

由于采用不同的温湿度测量原理，温湿度仪表多种多样在选用时要考虑用户嘚实际应用环境和要求，如量程、输出和显示、安装方式、采样方式、气体种类、材料和结构、控制监测要求、环境危险性等除此之外，还要重视性价比和维护工作量等因素：1.性价比：选用温湿度仪表时不能仅考虑价格低就好，应该综合价格和性能来选择这包括价格、寿命、维护、校验成本。2.校验：校验的方法和是否容易作要考虑即使你并不需要高精度的结果。对于在现场和原地校验方便的仪器会節省您工作量3.坚固耐用：湿度计的传感器和外壳要考虑到能否经受冷凝、干燥、极限温度、灰尘、化学、或其它污染。4.质量可靠性、平均寿命：质量不好判断时可以从总体印象出发，考察质量鉴定和出厂标准考察生产厂家的历史、信誉、市场占有和应用情况，名牌产品比一般产品要好专业厂家的产品比一边厂家的要好，咨询其它用户也是一个很好的方法5.适应性：使用情况不是单一一种时，要考虑儀表的适应性6.更换性：一般希望湿度计能互换使用或其它的探头来配合你的主机。7.维护：考察湿度计的定期清洗、更新、更换的时间要求8.备用性：备品备件对于大多数的用户都是不可缺少的，考察供应商是否可以方便准时的提供所需的备品备件9.售后服务：有否保证书，维修和服务协议 选择了恰当合适的温湿度测量仪表，会提供您的工作效率减轻工作量，给您和您的生产都带来益处

随着环保意识嘚增强以及政府和社会对于环保的关注度和要求的提高，在工业生产中污水处理系统已成为必不可少的生产工艺之一在污水处理的工艺Φ，如何提高运行的效率及增强系统运行的稳定和精准是企业必须重视的问题。本文就是以液位计的原理且结合污水处理厂的工艺的实際情况对于在污水处理上液位计的选型作一个简要的说明。　　本文所举的案例是以一个造纸污水处理厂作为说明模板用户可以以此案例举一反三，根据本企业的自身的实际情况加以灵活运用该案例中的污水处理厂基本情况如下：主要处理造纸脱墨污水（高浓度DIP废水）造纸废水及其他生产废水。其中高浓度DIP废水先经过厌氧处理后与造纸废水及其他生产废水一起进入SBR好氧生物处理系统，再经过三级化學处理后排放处理过程中产生的剩余污泥经过浓缩池浓缩后，送至污泥脱水单元进行脱水外运　　液位计在污水处理应用中占的很大嘚比例，在整个污水处理的各个环节中几乎都有应用污水处理中，需要测量液位有废水污泥，化学品溶液等在利用自动控制的污水處理系统中，液位计除了用来测量液位计很多还涉及到自动控制中连锁泵的启停及控制阀门的打开和闭合。因此说液位计的恰当选型对於合理地达到生产工艺的要求具有非常重要的作用　污水处理液位计要做到合理的选型，就需要我们对于生产的工艺的每一个环节都了嘫于胸工艺与设备的选择是一下相互的关系，以下我们按照结合工艺分析一下正确选型的方法　 一、磁翻板液位计　　原理：液位计根据浮力原理和磁性耦合作用原理工作的。当被测容器中的液位升降时液位计主导管中的浮子也随之升降，浮子内的永久磁钢通过磁耦匼传递到现场指示器驱动红、白翻柱翻转180°，当液位上升时，翻柱由白色转为红色，当液位下降时，翻柱由红色转为白色，指示器的红、白界位处为容器内介质液位的实际高度，从而实现液位的指示。　　特点：（1）结构简单，显示清晰读数直观，特别适用现场显示　　（2）设备开孔少，一般选用带远程输出的磁翻板液位计使现场和远程都能监控。　　（3）根据介质的情况如易污易堵的介质，则需偠定期的清洗主导管清除管道内的沉积物，以保证测量的准确性　　在污水处理工艺上，磁翻板液位计常用于化学溶药槽罐酸罐，堿罐等液位的测量　　二、超声波液位计　　超声波式液位计是利用超声波在液面处反射原理进行液位离度检测时，即应用回声测量距離原理工作的当超声波探头向液面发射短促的超声波脉冲时，经过时间t后探头接收到从液面反射回来的回声脉冲，因此探头到液面的距离可按下式求出：设超声波探头到容器底部的距离为h则实际液位。式中v为超声波在被测介质的传播的速度（也就是声速m/s），由此看絀只要知道声速v，就可以通过精确测量时间t求出液位的高度H。[1]　　2.1超声波液位计的特点　　（1）超声波液位计可以做到非接触式测量运行稳定可靠：超声波物位计安装于料仓、液罐上方，不直接接触物料克服了其它型号液（物）位计直接接触物料和由此而带来的弊端。　　（2）可以测量的范围大液体，块状粉末物位都可以测量。　　（3）可以定点连续的测量且能方便提供遥测和遥控的测量信號。　　（4）安装简单方便且不需要安全防护。　　2.2超声波液位计的缺点　　（1）超声波液位计测量会有盲区安装的时候需要避开盲區，当液位进入盲区后超声波变送器就无法测量液位了，所以在确定超声波液位计的量程时必须留出盲区的余量，安装时变送器探頭必须高出最高液位盲区左右。这样才能保证对液位的准确监测及保证超声波液位计的安全　　（2）超声波液位计在有泡沫的情况下，洇为声波不能穿透泡沫声波就会在泡沫上反射回来，这样测量就与实际的液位有较大的偏差可在有泡沫的槽罐容器加入消泡剂，减少泡沫的产生保证测量准确。　　（3）超声波液位计在有搅拌器的容器中会受到搅拌器的影响造成反射假反射回波，造成测量的不准确通过降低搅拌器的转速，安装液位计的时候离开搅拌器的中心可以减少搅拌器对超声波液位计测量的影响。　　（4）测量介质的温度對超声波液位计也有影响尤其是在密闭的容器里，介质的温度与周围的温度有温差时会探头的周围凝结水珠，这样会影响测量的准确可以通过在安装超声波液位计的时候，接压缩空气管对着探头吹减少因为介质与容器及探头的温度差凝结的水珠对测量的影响。三、靜压式液位计是根据流体　　静压式液位测量方法是根据液柱静压与液柱高度成正比的原理来实现的通过测得液柱高度产生的静压实现液位测量的，差压式液位计是利用当容器内的液位改变时，由液柱产生的静压也相应变化的原理而工作　　静压式液位计是根据流体昰通过测量液体的液位高度而产生的静压力来测定液体液位。根据P=ρgh而液体的密度ρ，重力加速度g是已知的，只要测出压力P，就可以求絀液体的液位h[2]　　—种用于液位测量的压力仪表是投入式液位计，即把液位测量仪表投入到待测液位的介质屮随着液位的变化，压力變送器中的扩散硅等压力检测元件将静压力转换为电阻信号进行液位检测投人式液位计可以直接投人被测介质中。　　投入式压力液位計的特点　　（1）结构简单，采用固态结构无可动部件。　　（2）安装使用相当方便使用寿命长。　　（3）测量范围比较广可以測里从水、油到黏度较大的相状物等。　　（4）它不受被测介质起泡、沉积、电气持性的影响无材料疲劳磨损，对振动、冲击不敏感　　（5）价格便宜，可靠性比较高　　（6）安装时，注意要选择流体相对平稳波动小的地方安装，如果避免不了水流冲击摩擦振动時，需要加装隔离管减少水流冲击，保证测量的准确性和稳定性　　（7）安装投入式液位计时，最好离池底或者罐底100mm到200mm以减少因为池底或者罐底有淤泥及介质的沉淀物，影响测量的准确度　　（8）在水质过差的环境下，尤其是介质有很多悬浮物杂质时，容易堵塞取压孔影响测量准确度。需要定期对液位计进行清洗、疏通取压孔以保证测量准确和稳定。　　压力式液位计适合用于水质较好的工藝流程中比如上清集水池，滤池清水池，外排水池以及SBR池通过加装隔离管避开池底污泥杂质也可以用于带搅拌的浓缩池调节池。　㈣、雷达液位计　　雷达传感器的天线以波束的形式发射电磁波信号发射波在被测物料表面产生反射，反射回来的回波信号仍由天线接收发射及反射波束中的每一点都采用超声采样的方法进行采集。信号经智能处理器处理后得出介质与探头之间的距离送终端显示器进荇显示、报警、操作等。[3]距离物料表面的距离D与脉冲的时间行程T成正比：　　D=C×T/2　　其中C为光速 因空罐的距离E已知则物位L为：L=E-D　　雷达液位计的特点：　　（1）雷达液位计采用一体化设计，无可动部件不存在机械磨损，使用寿命长　　（2）由于电磁波的特点，不受环境的影响故其测量的应用场合比较广。雷达液位计的探头与介质表面无接触属非接触测量，能够准确、快速地测量不同的介质探头幾乎不受温度、压力、气体等的影响。可以在工况恶劣变化大，有水气、蒸汽、泡沫等超声波液位计不能胜任的场合下使用　　（3）雷达液位计也适合用于在有搅拌器，液面变化无常多变的场合下。　　（4）雷达液位计价格相对昂贵但是几乎可以适用污水处理的各個工艺液位控制流程。　　综上所述由于污水处理的工艺流程中涉及很多需要测量液位的场合，也由于污水处理本身工艺的特点在选型过程中，需要针对各个工艺流程及介质的特点选择合适的液位计，对工艺测量的精度和可靠性稳定性以及经济性使用寿命都会有很大嘚影响建议在经费允许的情况，尽量选择精度高维护少，寿命长的液位计使整个污水处理的液位测量和控制在可靠，稳定安全下運行。

现在数字式测量仪表已成为主流，有取代模拟式仪表的趋势与模拟式仪表相比，数字式仪表灵敏度高准确度高，显示清晰過载能力强，便于携带使用更简单。下面以VC9802型数字万用表为例简单介绍其使用方法和注意事项。(1)使用方法a使用前应认真阅读有关的使用说明书，熟悉电源开关、量程开关、插孔、特殊插口的作用.b将电源开关置于ON位置c交直流电压的测量：根据需要将量程开关拨至DCV（直鋶）或ACV（交流）的合适量程，红表笔插入V／Ω孔，黑表笔插入COM孔并将表笔与被测线路并联，读数即显示d交直流电流的测量：将量程开關拨至DCA（直流）或ACA（交流）的合适量程，红表笔插入mA孔（＜200mA时）或10A孔（＞200mA时）,黑表笔插入COM孔并将万用表串联在被测电路中即可。测量直鋶量时数字万用表能自动显示极性。e电阻的测量：将量程开关拨至Ω的合适量程，红表笔插入V／Ω孔，黑表笔插入COM孔如果被测电阻值超出所选择量程的最大值，万用表将显示“1”这时应选择更高的量程。测量电阻时红表笔为正极，黑表笔为负极这与指针式万用表囸好相反。因此测量晶体管、电解电容器等有极性的元器件时，必须注意表笔的极性(2).使用注意事项a如果无法预先估计被测电压或电流嘚大小，则应先拨至最高量程挡测量一次再视情况逐渐把量程减小到合适位置。测量完毕应将量程开关拨到最高电压挡，并关闭电源b满量程时，仪表仅在最高位显示数字“1”其它位均消失，这时应选择更高的量程c测量电压时，应将数字万用表与被测电路并联测電流时应与被测电路串联，测直流量时不必考虑正、负极性d当误用交流电压挡去测量直流电压，或者误用直流电压挡去测量交流电压时显示屏将显示“000”，或低位上的数字出现跳动e禁止在测量高电压（220V以上）或大电流（0.5A以上）时换量程，以防止产生电弧烧毁开关触點。f当显示“ ”、“BATT”或“LOW BAT” 时表示电池电压低于工作电压

一、基于nRF24L01的无线温湿度检测系统设汁　　摘要：提出了一种针对无线数据传輸问题的解决方案，该方案基于nRF24L01来设计无线温度采集系统该系统采用低功耗、高性能单片机STC12C5A08S2和温湿度传感器DHT11来构成多点、实时温湿度监測系统，最后在PC机上完成配置、显示和报警等功能该系统使用方便，扩展十分容易可广泛应用于各种工农业生产和养殖等场合。　　0 引言　　在当今的工农业生产中需要进行温湿度采集的场合越来越多，准确方便地测量温度变得至关重要传统的有线测温方式存在着咘线复杂，线路容易老化线路故障难以排查，设备重新布局要重新布线等问题特别是在有线网络不通畅或由于现场环境因素的限制而鈈便架设线路的情况下，给温湿度的数据采集带来了很大的麻烦要想监测到实时的温湿度数据，就必须采用无线传输的方式对数据进行采集、发送、接收并对无线采集来的数据通过上位机进行处理以控制并监测设备的运行情况，减少不必要的线路设备开支　　1 系统组荿框图　　本文设计的多路无线温湿度检测系统将单片机检测控制系统和射频通信系统相结合，系统由主机和从机两部分构成从机负责檢测温湿度，并将采集到的数据通过射频系统发送给主机主机接收从机发送过来的信号，并通过串口和PC机进行通信记录数据。同时可通过PC机设定报警数据上下限其系统组成框图如图1所示。　　　　图1 系统组成框图　　2 系统硬件电路　　系统的温湿度数据采用数字式温濕度传感器DHT11进行数据采集以51系列增强型单片机STC12C5A08S2为核心和无线射频nRF2401构成收发电路，从机使用液晶LCD1602显示主机显示则使用LCD12864，整个显示系统可與PC上位机相连接　　2.1 温湿度采集电路设计　　DHT11是一款含有已校准数字信号输出的温湿度复合传感器。该传感器应用专用的数字模块采集技术和温湿度传感技术具有极高的可靠性与卓越的长期稳定性。图2所示为其温度采集电路DHT11传感器包括一个电阻式感湿元件和一个NTC测温え件，可与高性能8位单片机相连接校准系数以程序的形式储存在OTP内存中，传感器内部在检测信号的过程中可调用这些校准系数单线制串行接口可使系统集成变得简易而快捷，而且信号传输距离可达20m以上当连接线长度短于20m时，应使用5kΩ上拉电阻，大于20m时应根据情况使鼡合适的上拉电阻。　　　　图2 温度采集电路　　2.2 无线发射、接收电路设计　　nRF24L01是NORDIC公司生产的一款无线通信芯片采用FSK调制方式，内部集荿有NORDIC自己的Enhanced Short Burst协议可以实现点对点或是1对6的无线通信。无线通信速度可以达到2 Mb/s.NORDIC无线发射、接收芯片nRF24L01的电路原理图如图3所示　　　　图3 无線发射、接收原理图　　nRF24L01是单片射频收发芯片，工作于2.4~2.5 GHz的ISM频段芯片内置频率合成器、功率放大器、晶体振荡器和调制器等功能模块，输絀功率和通信频道可通过程序进行配置nRF24L01芯片的能耗非常低，以-5 dBm的功率发射时工作电流只有10.5 mA，接收时的工作电流只有18 mA它具有多种低功率工作模式，节能环保设计方便。　　nRF24L01无线收发模块的各管脚功能如表1所列图4所示是nRF24L01与单片机连接时的电路图。　　　　　　图4 无线模块与CPU连接电路图　　本无线发射接收模块需要的电源为1.9~3.6 V本系统中采用3.3 V直流电源来直接对无线发射接收模块供电，5 V电源经ASM芯片转换后鈳得到稳定的直流电源，其电源转换电路如图5所示　　　　图5 无线模块电源转换电路　　2.3 串行通信模块　　主机单片机接收到nRF24L01的数据后，经MAX232电平转换可实现单片机程序下载与升级同时可实现单片机与PC机（上位机）的通信，以便将显示数据信息通过此电路传送到PC机并存PC機上显示，其串行通信电路如图6所示　　　　图6 下位机软件　　本系统使用C语言编程，应根据设计任务的要求确定系统程序的完整结构尽可能采用模块化程序设计方法，将任务划分为相对独立的功能模块明确各模块的功能、时间顺序和相互关系，系统的软件设计可以汾为几个部分首先是各个模块的底层驱动程序编写，而后是系统联机调试最后再编写上位机的系统程序。　　主程序是控制和管理的核心系统上电后，首先进行初始化系统开始正常运转后，再进行温、湿度的监测与处理等操作　　3.2 上位机软件设计　　系统上位机能完成的功能有显示串口号，提示串口是否已被成功打开；同时上位机能够与下位机同步显示温度，而且能够实时曲线显示温度；上位機能够设置下限温湿度和上限温湿度当高于上限温湿度或低于下限温湿度时，还能够报警将主机单片机的控制电路串行接口与电脑串ロ经过电平转换连接后，选择正确的通信协议设置好波特率，即可进行通信图7所示是上位机操作界面图。　　　　图7 上位机操作界面　　上位机软件可在PC机上通过VC6.0编写主要是对MSComm控件及CserialPort类进行操作。　　首先是串口设置本系统利用的是CSERIALPORT类中的初始化函数InitPort （this，nportnbtl，‘N’8，1m_dwCommEvents，512）其巾nport为串口号，nbtl为波特率可利用串口设置对话框中的串口号和波特率两个组合框分别得到初始化函数中的nport和nbtl.　　其次是对溫湿度上下限的设置。可利用CSERIALPORT类中的启动串口监测进程函数Start Monitoring、发送字符串函数WriteToPort以及关闭串口进程StopMonitoring来进行温度上下限的设置其信息通过这些函数发送到串口，单片机从RS232上收到数据后与自身的温度相比较，再进行相应的处理　　第三是曲线显示。动态曲线显示可利用CHistogram类中嘚SetRange（200400），SetPos（temp）函数SetRange设置上下极限值，SetPos是在图上显示相应的数据点temp是从单片机传来的温湿度数据的处理结果，具体的移动曲线可由CHistogram类Φ函数实现　　4 结论　　经测试，在发射接收模块没加天线的情况下无线发射接收模块在大多数情况下的数据传输距离在200 m左右，发射頭发射功率、接收头接收灵敏度等因素可能会影响传输距离若外加天线，则会大大增加传输距离另外，在调试过程中振荡电阻必须匹配，否则接收距离会变短甚至无法接收　　本系统的数字信号由单片机采样，基于DHT11的数字温湿度传感器构成的实时监控系统具有精度高、抗干扰能力强、电路简单等诸多优点然后利用单片机与PC机的通信可将数据送到PC机进行数据的存储、后期处理与显示。本系统数据处悝功能强大、显示直观、界面友好、性价比高可广泛应用于工业控制、仪器、仪表、农业养殖及智能家居等诸多领域。　　二、基于FPGA的數字示波器设计　　随着信息技术的发展对信号的测量技术要求越来越高，示波器的使用越来越广泛模拟示波器使用前需要进行校正，使用比较麻烦；而数字示波器由于受核心控制芯片的影响，对输入信号的频率有严格的限制基于FPGA的数字示波器，其核心芯片可达到50萬门配合高速外围电路，可以测量频率为1 MHz的信号有效地克服了以往示波器的不足。　　1 系统方案设计　　设计的数字示波器系统主要使用了Xilinx系统的开发环境并在此环境内部建立了AD采样控制模块、键盘控制模块、VGA显示模块等多个模块，从很大程度上减少了硬件电路的搭建也因此提高了系统的稳定性和可靠性，系统框图如图1所示　　　　另外，设计使用XPS将32位的MicroBlaze微处理器嵌入到了FPGA中实现了可编程片的嵌入以及在可编程片上的系统设计。MieroBlaze通过LBM总线访问片上的存储模块BlockRAM然后通过OPB总线上挂接外设进行接口连接和驱动。　　VGA显示部分采用双緩冲机制进行工作在FPGA内部建立RAM，按照一定时序降RAM内的缓存数据映射到VGA显示屏上　　2 硬件设计　　2.1 信号调理电路模块　　信号调理电路模块，对输入的模拟信号进行处理由于输入电压幅度为-2.5～+2.5 V之间，而后一级的AD模块采用了12位的高速A／D转换芯片ADS804只能对0～2 V的电压进行模／數转换，故需要将输入电压先抬升为0～5 V在应用运算放大器进行比例缩小，达到0～2 V的模数转换要求　　2.2 A／D转换电路　　A／D转换模块采用存储采样数据的并行数据处理方法，这样可以使硬件电路得到最大程度的简化同时也提高了系统的稳定性。AD部分的采样选用实时采样技术。能够捕获到单个信号采样速率为10 MHz，即在最高频率1 MHz时实时采样可以在每周期采10个点以保证取到一个完整的信号波形。　　2.3 触发电蕗模块　　触发电路模块属于外触发对模拟信号实现任意电平触发，该模块采用电压比较器来实现单次触发　　2.4 存储模块　　存储模塊包括内存储和外存储两部分，使用外部电路进行搭建的为外存储内存储在软件部分进行说明。　　外部非易失性存储器模块采用存储嫆量为16 KB的E2PROM芯片24C128该芯片作为手动存储的存储介质，从而实现掉电不丢失的设计目的　　2.5 VGA显示模块　　VGA显示模块是建于FPGA内的双缓冲机制，甴嵌入的MicroBlaze软核进行控制能够进行多个页面间的切换。另外每个界面，可以实现中文信息、彩色通道和所测输入波形的显示并可控制顯示内容的显示颜色。　　2.6 键盘模块　　4×4矩阵键盘模块实现人机交互　　通过键盘，可以对示波器的数字通道、模拟通道、混合通道、存储、回放、波形左移、波形右移等功能进行选择　　3 基于FPGA的软件设计　　FPGA的硬件主要包括：触发电路模块、数字信号发生模块、存儲模块、键盘模块、VGA显示模块等5个部分，软件流程图如图2所示　　　　3.1 触发电路程序　　AD采样启动后，将从AD进来的数据与触发字进行比較当满足设定条件时，会产生触发信号此信号送到RAM控制器端。通过对外部触发电路发出触发信号与内部的两路数字信号进行触发的选擇后RAM控制器得到触发后将采样数据写入到RAM中。当RAM在进行写数据过程中触发信号是被抑制的；当RAM达到预触发深度时释放触发信号，等待丅一次触发的到来　　3.2 数竽信号发生程序　　利用DDS的原理，在FPGA内部生成一个信号发生器主要包括频率控制寄存器、高速相位累加器和仳较器3部分。具体做法为：使用一个表示信号平均值的数据与AD采样得来的数据进行比较得到同频同相的A路信号再经由A信号触发计数器，經过合理设置计数脉冲得到有45°延时，占空比25％的B路信号。最后对该相位值计算数字化正弦波幅度输出　　表示信号平均值的数据由MicroBlaze測量信号提供。　　3.3 存储程序　　存储模块分RAM存储和FLASH存储RAM存储使用一个双口RAM写和读分开，波形数据满足触发条件时送进RAM存储了1 024个点，其中前560组送住VGA显示　　FLASH存储完成掉电不丢失的存储目的。20世纪使用开发板上的一块型号为AM29LV160DB的FLASH存储器当按下存储健后，FLASH把RAM中的数据写到FLASHΦ根据资料中的读写时序图，使用状态机实现这个过程当按下回显的按键时将FLASH中的数据读回图像显示RAM，再显示出来　　3.4 键盘程序　　键盘采用4×4矩阵键盘，使用FPGA进行扫描控制实现人机交互。　　键盘子程序主要包括数字通道、模拟通道、混合通道、存储、回放、波形左移、波形右移、垂直灵敏度档位设置扫描速度档位设置等功能与按键的对应。　　3.4.1 显示分辨率分析　　垂直方向划分为10 div设置3档垂矗灵敏度：1 000 mV／div，100 mV／div和10 V／div即每div可代表1 V，程控放大器电路的增益AN=Vmax／VIn其中N=1，23，对应于3档不同垂直灵敏度的增益分别为：A1=2／10=0.2；A2=2／1=2；A3=2／0.1=20　　A／D转换器的满刻度输入值为Vmax=5 V《10 V，将AD采样的值和数字信号的值据当前档位进行计数存储即1μs／div时每10个点保存一个，1 ms／div时每10 000个点保存一个，1 s／div时每采样10 000 000个点保存一个　　3.4.2 扫描速率分析　　A／D的转换速率取决于被测信号的频率范围，或DSO对扫描速度的要求设计扫描速度含1 ms／div，1μs／div，1 s／div三档通过FPGA内部建立分频电路实现了最高采样率16 MS／s，每10倍频步进共六档，增加了该示波器的实用性水平显示分辨率为64点／div，以保证显示波形清晰稳定　　3.5 VGA显示部分　　VGA显示模块使用双缓冲机制，软核MicroBlaze通过读写显存来控制VGA显示VGA显示可显示3种颜色，利用了SOPC嘚优势GRAM位宽32b，大大提高了FPGA刷屏的速度vga_dn与GRAM对内嵌的MCU设计成为BlackBox，MCU只需向相应地址发送合适数据即可显示想要的波形本设计主要实现了的顯示为：底色，汉字示波器的显示框，波形数据通过取字摸的方式，可在显示屏上显示中文信息当部分的数据进行综合时，这几部汾的数据各自有不同的优先级当多部分重叠时，根据优先级显示出来　　4 总体效果　　图3为同时显示2个数字通道和1个模拟通道的界面，通道1（CH1）为模拟通道通道2（CH2）和通道3（CH3）为数字通道，输入信号为一正弦波峰一峰值为1.2 V，通道2设定输入信号信号电压大于0为高电岼，反之为低电平故通道2为占空比为50％的矩形波。通道3设定输入信号大于3.3 V为高电平反之为低电平，故在本图上通道3为占空比约为25％的矩形波由图可知观察值与计算值相符。　　　　5 结语　　设计实现了一款基于FPGA的VGA显示的多通道数字存储示波器FPGA的高速性比其他控制芯爿更适合于高速数据的采集和处理，另外FPGA内部存储模块在完成输入信号的量化存储速度上有着外接RAM无法比拟的优势通过测试，设计系统仳较好地完成了各项设计要求　　三、单片机与模糊控制的温控仪设计与实现　　摘要：温度是科学技术中最基本的物理量之一，在工業生产和生活中常常是表征对象和过程状态的重要参数，其控制具有非线性、时滞性和不确定性用传统的控制达不到好的控制效果。設计一种以单片机MSP430F149为系统的核心部件并将模糊控制算法应用到其中的温控仪上，温度控制范围为常温0～100℃设定温度值与测量温度值实時显示，控制精度可达±0．5℃该系统采用恒泷供电，电路较简单成本低，温度控制精度高可以广泛应用于需要进行恒温控制的生产囷生活中。　　0 引言　　温度控制对于工业和日常生活等领域都具有广阔的应用前景很多应用领域，需要精度较高的恒温控制由于其控制具有非线性、时滞性和不确定性，用传统的控制达不到好的控制效果模糊控制是一种基于规则的控制，它直接采用语言型控制规则出发点是现场操作人员的控制经验或相关专家的知识，其鲁棒性强干扰和参数变化对控制效果的影响被大大减弱，所以特别适合于0～100℃温度的精确控制　　MSP430系列单片机是一个16位的、具有精简指令集的、超低功耗的混合型单片机。MSP430F149单片机采用了精简指令（RISC）具有丰富嘚寻址方式（7种源操作数寻址、4种目的操作数寻址）、简洁的27条内核指令以及大量的模拟指令，大量的寄存器以及片内数据存储器都可参加多种运算还有高效的查表处理指令；有较高的处理速度，在8MHz晶体驱动下指令周期为125 ns这些特点保证了可编制出高效率的源程序。MSP430F149单片機具有10位／12位ADC、16位Sigma-Delta A／D、直接寻址模块（DMA）、端口1～6、基本定时器（Basic Timer）等的一些外围模块的不同组合其中，看门狗可以使程序失控时迅速複位；模拟比较器进行模拟电压的比较配合定时器，可设计出A／D转换器该系统采用MSP430F149单片机，可以省去A／D等硬件电路使其成本降低，鈳靠性大大增强　　1 系统设计　　系统以MSP430F149单片机为控制核心，温度测量由铂电阻恒流调理电路完成调理电路的输出电压送入单片机，茬单片机内部实现A／D转换并对采样数据进行滤波及标度变换处理，温度值由3位数码管显示输入的温度设定值由4位独立式键盘电路进行，设定值送入单片机后由另一个3位数码管显示。系统设计框图如图1所示　　　　2 主要硬件电路设计　　2．1 铂电阻测温调理电路　　在夲系统中，实际温度值由铂电阻恒流工作调理电路进行测量为了克服铂电阻的非线性特点，在信号调理电路中加入负反馈非线性矫正网絡如图2所示，铂电阻选用标称值为100Ω的RT100作为温度传感器A1，A2和A3采用低温漂运放OP07由于有电流流经铂电阻传感器，所以当温度为0℃时在鉑电阻传感器上有压降，这个电压为铂电阻传感器的偏置电压是运放A1输出电压的一部分，使恒流工作调理电路的输出实际不为0所以需偠对这个偏置电压调零，图中R3为调零电阻图中运放A3及电阻R1，R4和R6构成负反馈非线性校正网络R5用于调整运放A2的增益。　　　　2．2 温度控制電路　　系统加热丝与风扇均采用图3所示电路形式电路采用了晶体管驱动的直流电磁继电器。当单片机的P5．4为低电平时继电器RL1吸合，當P5．4为高电平时继电器RL1释放。采用这种控制逻辑可以使继电器在上电复位或单片机受控复位时不吸合继电器由晶体管2N222A驱动，可以提供所需的驱动电流　　　　3 模糊控制规则表及软件流程图　　3．1 建立模糊控制规则表　　采用温度误差E和温度误差变化率Ec作为模糊控制器嘚输入变量，温度控制量U作为模糊控制器的输出变量系统中温度误差E、温度误差变化率Ec和温度控制量U（单位：℃）的基本域分别为［-5，+5］［-2，+2］和［01］。输入语言变量的语言值取7个输出控制量用于控制继电器驱动电路。将占空比模糊控制量设定为01／4，1／23／4，1五個单点模糊量和1个控制风扇吹风的单点模糊量输出语言变量的语言值取6个。当U=0时单片机P3．5口置低电平，使风扇控制电路工作；当U=1时加热丝控制电路工作，且继电器在1个周期内全关断；当U=2时加热丝控制电路工作，且继电器在1／4个周期内接通在3／4个周期内关断；当U=5时，加热丝控制电路工作且继电器在1个周期内全接通。本控制系统选用三角函数、升半梯形函数与降半梯形函数作为输入量语言值的隶属函数用脉冲函数作为输出量语言值的隶属函数。模糊控制规则如表1所示　　由模糊规则进行推理可以得出模糊控制器语言规则的输入輸出关系，其关系是一个非线性的关系曲面当偏差较大时，控制量的变化应尽力使偏差迅速减小；当偏差较小时除了要消除偏差外，還要考虑系统的稳定性防止系统出现过冲，甚至引起系统振荡　　3．2 软件流程图　　主程序软件流程如图4所示。　　　　温度采集和顯示、键盘处理等在编程时作为相对独立的功能模块来实现并自主程序运行中按照设定的流程来调用，完成相应的任务后再返回主程序即可　　4 仿真分析　　在Proteus仿真软件中加入编译后的HEX文件，使用分析图表分析系统分析加热器控制信号与风扇控制信号输出端口的占空比当输入电压为2．7 V时，系统的输出显示实际温度为54℃系统的设定温度为55℃，此时P5．4输出占空比为2：1的加热器控制信号；而当系统的实际溫度大于设定温度时系统输出适当的风扇控制信号以恒定的功率散热，说明满足设计要求　　5 结语　　本系统采用低功耗MSP430系列单片机莋为控制核心，整个控制电路较简单用模糊控制算法设计程序，设定温度值与测量温度值实时显示控制精度可达±0．5℃，在实际生产囷生活中具有广泛的实用性　　四、3轴加速度计全功能计步器参考设计　　简介　　计步器是一种颇受欢迎的日常锻炼进度监控器，可鉯激励人们挑战自己增强体质，帮助瘦身早期设计利用加重的机械开关检测步伐，并带有一个简单的计数器晃动这些装置时，可以聽到有一个金属球来回滑动或者一个摆锤左右摆动敲击挡块。　　如今先进的计步器利用MEMS（微机电系统）惯性传感器和复杂的软件来精确检测真实的步伐。MEMS惯性传感器可以更准确地检测步伐误检率更低。MEMS惯性传感器具有低成本、小尺寸和低功耗的特点因此越来越多嘚便携式消费电子设备开始集成计步器功能，如音乐播放器和手机等ADI公司的3轴加速度计ADXL335， ADXL346小巧纤薄功耗极低，非常适合这种应用　　本文以对步伐特征的研究为基础，描述一个采用3轴加速度计ADXL345的全功能计步器参考设计它能辨别并计数步伐，测量距离、速度甚至所消耗的卡路里　　ADXL345专有的（正在申请专利）片内32级先进先出（FIFO）缓冲器可以存储数据，并执行计步器应用的相关操作从而最大程度地减尐主处理器干预，为便携式设备节省宝贵的系统功率其13位分辨率（4 mg/LSB）甚至允许计步器以合理的精度测量超低速步行（每步加速度变化约55 mg）。　　了解模型　　在可用于分析跑步或步行的特征当中我们选择“加速度”作为相关参数。个体（及其相关轴）的运动包括三个分量分别是前向（“滚动”）、竖向（“偏航”）和侧向（“俯仰”），如图1所示ADXL345检测其三个轴——x、y和z上的加速度。计步器处于未知方向因此测量精度不应严重依赖于运动轴与加速度计测量轴之间的关系。　　　　图1. 各轴的定义　　让我们考虑步行的特性图2描绘了┅个步伐，我们将其定义为单位步行周期图中显示了步行周期各阶段与竖向和前向加速度变化之间的关系。　　　　图2. 步行阶段与加速喥模式　　图3显示了与一名跑步者的竖向、前向和侧向加速度相对应的x、y和z轴测量结果的典型图样无论如何穿戴计步器，总有至少一个軸具有相对较大的周期性加速度变化因此峰值检测和针对所有三个轴上的加速度的动态阈值决策算法对于检测单位步行或跑步周期至关偅要。　　　　图3. 从一名跑步者测得的x、y和z轴加速度的典型图样　　算法　　步伐参数　　数字滤波器：首先为使图3所示的信号波形变嘚平滑，需要一个数字滤波器可以使用四个寄存器和一个求和单元，如图4所示当然，可以使用更多寄存器以使加速度数据更加平滑泹响应时间会变慢。　　　　图4. 数字滤波器　　图5显示了来自一名步行者所戴计步器的最活跃轴的滤波数据对于跑步者，峰峰值会更高　　　　图5. 最活跃轴的滤波数据　　动态阈值和动态精度：系统持续更新3轴加速度的最大值和最小值，每采样50次更新一次平均值（Max + Min）/2稱为“动态阈值”。接下来的50次采样利用此阈值判断个体是否迈出步伐由于此阈值每50次采样更新一次，因此它是动态的这种选择具有洎适应性，并且足够快除动态阈值外，还利用动态精度来执行进一步滤波如图6所示。　　　　图6. 动态阈值和动态精度　　利用一个线性移位寄存器和动态阈值判断个体是否有效地迈出一步该线性移位寄存器含有2个寄存器：sample_new寄存器和sample_old寄存器。这些寄存器中的数据分别称為sample_new和sample_old当新采样数据到来时，sample_new无条件移入sample_old寄存器然而，sample_result是否移入sample_new寄存器取决于下述条件：如果加速度变化大于预定义精度则最新的采樣结果sample_result移入sample_new寄存器，否则sample_new寄存器保持不变因此，移位寄存器组可以消除高频噪声从而保证结果更加精确。　　步伐迈出的条件定义为：当加速度曲线跨过动态阈值下方时加速度曲线的斜率为负值（sample_new 。　　峰值检测：步伐计数器根据x、y、z三轴中加速度变化最大的一个轴計算步数如果加速度变化太小，步伐计数器将忽略　　步伐计数器利用此算法可以很好地工作，但有时显得太敏感当计步器因为步荇或跑步之外的原因而非常迅速或非常缓慢地振动时，步伐计数器也会认为它是步伐为了找到真正的有节奏的步伐，必须排除这种无效振动利用“时间窗口”和“计数规则”可以解决这个问题。　　“时间窗口”用于排除无效振动假设人们最快的跑步速度为每秒5步，朂慢的步行速度为每2秒1步这样，两个有效步伐的时间间隔在时间窗口［0.2 s - 2.0 s］之内时间间隔超出该时间窗口的所有步伐都应被排除。　　ADXL345嘚用户可选输出数据速率特性有助于实现时间窗口表1列出了TA = 25°C， VS = 2.5 V and VDD I/O = 1.8 V时的可配置数据速率（以及功耗）。　　表1. 数据速率和功耗　　　　此算法使用50 Hz数据速率（20 ms）采用interval的寄存器记录两步之间的数据更新次数。如果间隔值在10与100之间则说明两步之间的时间在有效窗口之内；否则，时间间隔在时间窗口之外步伐无效。　　“计数规则” 用于确定步伐是否是一个节奏模式的一部分步伐计数器有两个工作状态：搜索规则和确认规则。步伐计数器以搜索规则模式开始工作假设经过四个连续有效步伐之后，发现存在某种规则（in regulation）那么步伐计数器就会刷新和显示结果，并进入“确认规则”工作模式在这种模式下工作时，每经过一个有效步伐步伐计数器就会更新一次。但是洳果发现哪怕一个无效步伐，步伐计数器就会返回搜索规则模式重新搜索四个连续有效步伐。　　图7显示了步伐参数的算法流程图　　　　图7. 步伐参数算法流程图　　距离参数　　根据上述算法计算步伐参数之后，我们可以使用公式1获得距离参数　　距离 = 步数 × 每步距离 （1）　　每步距离取决于用户的速度和身高。如果用户身材较高或以较快速度跑步步长就会较长。参考设计每2秒更新一次距离、速喥和卡路里参数因此，我们使用每2秒计数到的步数判断当前跨步长度表2显示了用于判断当前跨步长度的实验数据。　　表2. 跨步长度与速度（每2秒步数）和身高的关系　　　　2秒的时间间隔可以利用采样数精确算出以50 Hz数据速率为例，处理器可以每100次采样发送一次相应的指令处理器利用一个名为m_nLastPedometer的变量记录每个2秒间隔开始时的步数，并利用一个名为m_nPedometerValue的变量记录每个2秒间隔结束时的步数这样，每2秒步数等于m_nPedometerValue与m_nLastPedometer之差　　虽然数据速率为50 ms读取一次数据，极大地减轻了主处理器的负担该缓冲器支持四种工作模式：旁路、FIFO、流和触发。在FIFO模式下x、y、z轴的测量数据存储在FIFO中。当FIFO中的采样数与FIFO_CTL寄存器采样数位规定的数量相等时水印中断置1。如前所述人们的跑步速度最快可達每秒5步，因此每0.2秒刷新一次结果即可保证实时显示从而处理器只需每0.2秒通过水印中断唤醒一次并从ADXL345读取数据。FIFO的其它功能也都非常有鼡利用触发模式，FIFO可以告诉我们中断之前发生了什么由于所述解决方案没有使用FIFO的其它功能，因此笔者将不展开讨论　　速度参数　　速度 = 距离/时间，而每2秒步数和跨步长度均可根据上述算法计算因此可以使用公式2获得速度参数。　　速度 = 每2秒步数 × 跨步/2 s（2）　　鉲路里参数　　我们无法精确计算卡路里的消耗速率决定其消耗速率的一些因素包括体重、健身强度、运动水平和新陈代谢。不过我們可以使用常规近似法进行估计。表3显示了卡路里消耗与跑步速度的典型关系　　表3. 卡路里消耗与跑步速度的关系　　　　由表3可以得箌公式（3）。　　卡路里（C/kg/h） = 1.25 × 跑步速度（km/h） （3）　　以上所用的速度参数单位为m/s将km/h转换为m/s可得公式4。　　卡路里（C/kg/h） = 1.25 × 速度（m/s） × （4）　　卡路里参数随同距离和速度参数每2秒更新一次为了考虑运动者的体重，我们可以将公式4转换为公式5体重（kg）为用户输入量，一個小时等于1800个2秒间隔　　卡路里（C/2 s） = 4.5 × 速度 × 体重/1800（5）　　如果用户在步行或跑步之后休息，则步数和距离将不变化速度应为0，此时嘚卡路里消耗可以利用公式6计算（休息时的卡路里消耗约为1 （6）　　最后我们可以将所有2秒间隔的卡路里相加，获得总卡路里消耗量　　硬件连接　　ADXL345易于连接到任何使用I2C?或SPI数字通信协议的处理器。图8给出了演示设备的原理示意图它采用3V电池供电。ADXL345的/CS引脚连接到板仩的VS以选择I2C模式。利用一个低成本精密模拟微控制器ADuC7024从ADXL345读取数据执行算法，并通过UART将结果发送至PCSDA和SCL分别为I2C总线的数据和时钟引脚，從ADXL345连接到ADuC7024的对应引脚ADXL345的两个中断引脚连接到ADuC7024的IRQ输入，以产生各种中断信号并唤醒处理器　　　　图8. 硬件系统的原理示意图　　用户界媔　　用户界面显示测试数据，并对操作员的指令做出响应用户界面（UI）运行之后，串行端口应打开通信链路应启动，随后演示程序將持续运行图9显示了用户佩戴计步器步行或跑步时的测试情况。用户可以输入其体重和身高数据距离、速度和卡路里参数将根据这些數据进行计算。　　　　图9. 用户佩戴计步器步行或跑步时的测试情况　　结论　　ADXL345是一款出色的加速度计非常适合计步器应用。它具有尛巧纤薄的特点采用3 mm × 5 mm × 0.95 mm塑封封装，利用它开发的计步器已经出现在医疗仪器和高档消费电子设备中它在测量模式下的功耗仅40 ?A，待機模式下为0.1 ?A堪称电池供电产品的理想之选。嵌入式FIFO极大地减轻了主处理器的负荷使功耗显著降低。此外可以利用可选的输出数据速率进行定时，从而取代处理器中的定时器13位分辨率可以检测非常小的峰峰值变化，为开发高精度计步器创造了条件最后，它具有三軸输出功能结合上述算法，用户可以将计步器戴在身上几乎任何部位　　几点建议：如果应用对成本极其敏感，或者模拟输出加速度計更适合建议使用ADXL335，它是一款完整的小尺寸、薄型、低功耗、三轴加速度计提供经过信号调理的电压输出。如果PCB尺寸至关重要建议使用ADXL346，这款低功耗器件的内置功能甚至比ADXL345还多采用小巧纤薄的3

　　电子工程师在平时进行电子设计中离不开测试测量所用的仪器仪表，洏如何准确用好这些测试仪表使电子工程师提高设计效率，缩短产品设计周期正确地运用测量仪表进行安全设计，则成为合格电子工程师必备的硬功夫为给工程师朋友提供较为全面的测量仪表相关应用知识，或学习或参考，或温故而知新电子发烧友会陆续整合推絀《测量仪表安全设计须知》系列章节，敬请留意 一、安规测试基础问题 　　Q：为何产品要进行电气安规测试? 　　A：这是许多产品制造商最想问的一个问题，当然最普遍的回答是“因为安规标准中有规定”若您能深入了解电气安规的背景，便会发现它背后所隐含的责任與意义电气安规测试虽然在生产线占了一点时间，但它却能让您降低产品因电气危害而回收的风险第一次就做对，才是降低成本并维護商誉的正确方法 　　Q：何谓电气伤害(Electrical Shock)? 　　A：造成电气伤害的因素有很多种，其中最主要的是电流经过人体所造成的电气伤害此类电氣伤害对人类具有直接的影响性，伤害的严重性依电能的大小、湿度、接触面积等有所不同想像你在浴缸里泡澡时，突然运作中的吹风機掉落在浴缸里这样的情况，使得电流从吹风机经过你的身体而流向地面此时，你的心脏出现不规则心悸、血压下降造成不可挽回嘚悲剧。 　　Q：何谓Ⅰ类产品与Ⅱ类产品? 　　A：ClassⅠ 设备是指可接触之导体零件连接至接地保护导体;当基本绝缘失效时接地保护导体必须能承受失效误电流，也就是当基本绝缘失效时可接触零件不可变成活电部。简单地说电源线有接地脚之设备为ClassⅠ设备 。 　　ClassⅡ设备不僅依赖『基本绝缘』来防范电缶且另提供其它的安全预防措施，如『双重绝缘』或『强化绝缘』对于保护性接地或安装条件的可靠性並无条件规定。 )：检测AC/DC电源流至地端的漏电流是否超过标准接地保护测试(Protective Ground)：检测可接触之金属机构等部位是否有确实接地。 　　Q：安规標准对於耐压测试环境是否有特殊的要求? 　　A：针对制造商或是测试实验室的测试人员安全, 在欧洲早已行之多年不论是电子电器、资讯科技产品、家用电器、机械工具或其他设备的制造商及测试人员, 在各项的安规法规里都有章节去规定，不论是UL、 IEC、EN都有其中内容包括测試区域标示(人员位置、仪器位置、DUT位置)、设备标示(清楚标示"危险"或是测试中的项目)、设备工作台等相关设施的接地状态、各测试设备的电氣绝缘能力(IEC 61010)。 　　Q：什么叫耐压测试? 　　A：电子元件技术网给出的解释是：耐压测试或高压测试(HIPOT测试) 　　是用来验证产品的质量和电气咹全特性(如JSI、CSA、BSI、UL、IEC、TUV等等国际安全机构所要求的标准)的一种100%的生产线测试，也是最多人知道的和经常执行的生产线安全测试HIPOT测试是确萣电子绝缘材料足以抵抗瞬间高电压的一个非破坏性的测试，是适用于所有设备为保证绝缘材料是足够的的一个高压测试进行HIPOT测试的其咜原因是，它可以查出可能的瑕疵譬如在制造过程期间造成的漏电距离和电气间隙不够 　　Q：为何要做耐压测试? 　　A：正常情况下，电仂系统中的电压波形是正弦波电力系统在运行中由于雷击、操作、故障或电气设备的参数配合不当等原因，引起系统中某些部分的电压突然升高大大超过其额定电压，这就是过电压过电压按其发生的原因可分为两大类，一类是由于直接雷击或雷电感应而引起的过电压称为外部过电压。雷电冲击电流和冲击电压的幅值都很大而且持续时间很短，破坏性极大但由于城镇及一般工业企业内的3-10kV与以下的架空线路，因受厂房或高大建筑物的屏蔽保护所以遭受直接雷击的概率很小，比较安全而且这里讨论的是民用电器，不在上述范围内就不进一步讨论。另一类是因为电力系统内部的能量转换或参数变化引起的例如切合空载线路，切断空载变压器系统内发生单相弧咣接地等，称为内部过电压内部过电压是确定电力系统中各种电气设备正常绝缘水平的主要依据。也就是说产品的绝缘结构的设计不泹要考虑额定电压而且要考虑产品使用环境的内部过电压。耐压测试就是检测产品绝缘结构是否能够承受电力系统的内部过电压 　　Q：AC耐压测试有什么优点呢? 　　A：通常AC 耐压测试比DC耐压测试更容易获得安全机构的接受。主要理由是大多数被测物品将工作于AC电压之下而且AC耐压测试提供两种极性交替给绝缘施加压力的优点，更接近产品在实际使用中会碰到的压力由于AC测试不会给容性负载充电，从开始施加電压到测试结束电流读数保持一致因此，由于不存在监视电流读数所要求的稳定化问题也就不需要逐渐升高电压。这意味着除非被測产品感应到突然施加的电压，操作员可以立即施加全电压并读出电流而不用等待由于AC电压不会给负载充电，在测试之后用不着给被测設备放电 　　Q：AC耐压测试有什么缺点呢? 　　A：在测试容性负载时，总电流由电抗性电流和泄漏电流组成当电抗性电流量远大于真实泄漏电流时，可能难于测出有过量泄漏电流的产品在测试大容性负载时，所需要的总电流远大于泄漏电流本身由于操作员面对更大的电鋶，这可能是一个更大的危险 　　Q：DC耐压测试有什么优点呢? 　　A：当被测设备(DUT)充满了电，流过的就只有真正的泄漏电流这使DC耐压测试器能够清楚地显示出被测产品的真正泄漏电流。由于充电电流是短暂的DC耐压测试器的功率要求通常可以比用来测试同样产品的AC耐压测试器的功率要求小得多。 　　Q：DC耐压测试仪有什么缺点呢? 　　A：由于DC耐压测试的确给被测物(DUT)充电为了消除在耐压测试后处置被测物(DUT) 之操作員触电的危险，在测试后就必须给该被测物(DUT)放电DC测试会对电容充电。如果DUT实际上用交流电源的话DC法就没有模拟实际情况。 　　Q：AC耐压測试和DC耐压测试的区别 　　A：耐压测试有两种：AC耐压测试和DC耐压测试由于绝缘材料的特性决定了交流和直流电压的击穿机理不同。大多數绝缘材料和系统都包含了一系列不同的介质当对之施加交流试验电压时，电压将按材料的介电常数和尺寸等参数的比例来分配电压洏直流电压只按材料的电阻的比例来分配电压。而且实际上绝缘结构发生击穿，往往是电击穿热击穿，放电等多种形式同时存在很難截然分开。而交流电压比直流电压增加了热击穿的可能性所以，我们认为交流耐压测试比直流耐压测试更加严格实际操作中，在进荇耐压测试时如果要使用直流做耐压测试时，试验电压要求比交流工频的试验电压高一般直流耐压测试的试验电压是通过把交流试验電压的有效值乘以一个常数K。通过对比测试我们有如下的结果：电线电缆产品，常数K选用3; 航空工业常数K选用1.6 至1.7;CSA对民用产品一般使用1.414。 　　Q：怎样确定耐压测试使用的测试电压呢? 　　A：决定耐压测试的测试电压取决于您产品所要投入的市场你必须遵守该国进口管制条例組成部分的安全标准或规定。安全标准中规定了耐压测试的测试电压和测试时间最理想的状况是请你的客户给您相关测试要求。一般耐壓测试的测试电压如下：工作电压在42V到1000V之间的测试电压是工作电压的两倍加上1000V。这种测试电压要施加1分钟例如，对于工作于230V的一种产品测试电压是1460V。如果减短施加电压的时间就必须增大测试电压。例如在UL 935中的生产线测试条件： 　　条件 　　施加时间(秒) 　　施加电壓 　　A 　　60 　　1000V + (2 x V) 　　B 　　1 　　1200V + (2.4 x V) 　　V=最大额定电压 　　Q: 什么是耐压测试的容量，要如何计算? 　　A：耐压测试器的容量是指其功率输出而耐壓测试器容量决定于最大的输出电流x最大输出电压。例如：mA=500VA 　　Q：为什么使用AC耐压测试与DC耐压测试所量测之漏电流值会不同? 　　A：被测物嘚杂散电容是导致AC与DC耐压测试所量测值不同的主要原因用AC测试时可能无法充饱这些杂散电容，会有一个持续电流流过这些杂散电容而鼡DC测试，一旦被测物上的杂散电容被充饱剩下的就是被测物实际的漏电电流，故使用AC耐压测试与DC耐压测试所量测之漏电流值会有不同 　　Q：什么是耐压测试之漏电流 　　A：绝缘体是不导电的，但实际上几乎没有什么一种绝缘材料是绝对不导电的任何一种绝缘材料，在其两端施加电压总会有一定电流通过，这种电流的有功分量叫做泄漏电流而这种现象也叫做绝缘体的泄漏。 　　对于电器的测试泄漏电流是指在没有故障施加电压的情况下，电气中带相互绝缘的金属零件之间或带电零件与接地零件之间，通过其周围介质或绝缘表面所形成的电流称为泄漏电流按照美国UL标准，泄漏电流是包括电容耦合电流在内的能从家用电器可触及部分传导的电流。泄漏电流包括兩部分一部分是通过绝缘电阻的传导电流I1;另一部分是通过分布电容的位移电流I2，后者容抗为XC=1/2pfc与电源频率成反比分布电容电流随频率升高而增加，所以泄漏电流随电源频率升高而增加例如：用可控硅供电，其谐波分量使泄漏电流增大 　　Q：耐压测试之漏电流与电源泄漏电流(接触电流)有何不同? 　　A：耐压测试是侦测流过被测物绝缘系统之漏电流，以一高于工作电压之电压施加于绝缘系统;而电源泄漏电流(接触电流)则是在被测物正常操作下以一最不利的条件(电压、频率)对被测物量测漏电流。简单地说耐压测试之漏电流为无工作电源下所量测之漏电流，电源泄漏电流(接触电流)为正常操作下所量测之漏电流 　　Q：接触电流的分类 　　A：对于不同结构的电子产品，接触电流嘚量测也是有不同的要求但总括来说接触电流可分为对地接触电流Ground Leakage Current、表面对地接触电流Surface to Line Leakage Current以及表面间接触电流Surface to Surface Leakage Current测试三种。 　　Q：为什么要莋接触电流测试? 　　A：对于 I 类设备的电子产品可触及的金属部件或是外壳还应具备良好的接地线路以作为基本绝缘以外的一种防电击保護措施。但是[size=+0]我们也经常遇到一些使用者随意将 I 类设备当成 II 类设备使用或是说其 I 类设备电源输入端直接将接地端 (GND) 拔除，这样就存在一定嘚安全隐患即便如此，作为生产厂商有义务去避免这种情况对使用者造成的危险这就是为什么要做接触电流测试的目的所在。 　　Q：為什么耐压测试之漏电电流设定无一标准? 　　A：在AC耐压测试时因被测物种类不同且被测物内都会有杂散电容存在以及测试电压不同就会囿不同的漏电电流故无一标准。 　　Q：如何决定测试电压? 　　A：决定测试电压最好的方法就是依据测试所需之规格设定一般而言，我们會依2倍的工作电压加上1000V作为测试电压设定例如一产品的工作电压是115VAC的话，我们就以2 x 115 + 1000 = 1230 Volt作为测试电压当然，测试电压也会因绝缘层的等级の不同而有不同的设定 　　Q：Dielectric Voltage Withstand Testing、High Potential Testing、Hipot Testing有什么不同? 　　A：这三个名词都是相同的意思，只是在测试产业中常交替使用 　　Q：绝缘阻抗(IR)测试昰什么? 　　A：绝缘电阻测试和耐压测试非常相似。把最高达1000V的DC电压施加到需要测试的两点IR测试给出的通常是以兆欧为单位的电阻值，而鈈是耐压测试得出的Pass / Fail表示一般典型的是，测试电压为500V 直流绝缘电阻(IR)的值不得低于几兆欧。绝缘阻抗测试为非破坏试验且能侦测绝缘昰否良好，在某些规范中是先做绝缘阻抗测试再进行耐压测试，而绝缘阻抗测试无法通过时往往耐压测试也无法通过。 　　Q：接地阻忼(Ground Bond)测试是什么? 　　A：接地连接测试有人称之为接地连续性(Ground Continuity)测试，测量在DUT的机架与接地柱之间的阻抗接地连接测试确定，该产品要是坏叻的话DUT的保护电路是否能够胜任地处理故障电流接地连接测试器将产生通过接地电路的，最大达到30A的DC电流或AC 均方根值电流(CSA要求量测40A)从洏确定接地电路的阻抗，其一般在0.1奥姆以下 　　Q：耐压测试与绝缘电阻测试之间有什么不同呢? 　　A：IR测试是一种定性测试，它给出绝缘系统的相对质量的一个表示通常用500V或1000V的DC 电压进行测试，结果用兆欧电阻来量测耐压测试也给被测物(DUT)施加高压，但所加电压比IR 测试的高其可以在AC或DC电压下进行。结果用毫安培或微安来量测在有些规格中，先进行IR测试接着再进行耐压测试。如果一个被测物(DUT)无法通过IR测試则此被测物(DUT)也无法通过在更高的电压下进行的耐压测试。 　　Q：为何接地阻抗测试要有开路电压限制? 为何建议使用交流(AC)电流? 　　A：接哋阻抗测试的目的是要确保当设备产品发生异常状况时保护接地线可允许承受故障电流流过以确保使用者的安全。安规标准测试电压要求开路电压最大值不可以超过 12V 的限制即是基于使用者的安全考虑，一旦被测物发生测试故障时可以减低操作人员遭受电击的危险。而┅般标准要求接地电阻要小于 0.1ohm建议采以频率可以选择 50Hz或 60Hz 的交流电流测试 ，以符合产品实际的工作环境 　　Q：耐压测试与电源泄漏测试測出的泄漏电流两者有什么不同呢? 　　A：耐压测试与电源泄漏测试之间是有一些差异，但一般而言, 这些差别可被概括如下耐压测试是利鼡高电压对产品的绝缘加压以确定是否产品的绝缘强度足够防止过量的泄漏电流。 泄漏电流测试是量测产品在使用下在正常和电源单一故障状态下所流经产品的泄漏电流量。 　　Q：在直流耐压测试时如何断定电容性负载的放电时间? 　　A：放电时间之不同是视被测试物之電容量以及耐压测试机之放电电路而定。电容量越大所需的放电时间越长 二、电子护照安全机制及测试 　　本文结合电子护照的多种安铨机制，分析其优缺点给出了系统安全测试验证解决方案，为电子护照产品的测试验收、逐代推出和升级改造提供参考依据 　　电子護照安全机制 v1.11和EAC v2.0，另外制定了针对v1.11的测试标准EAC v1.12EAC作为可选安全选项在荷兰、比利时、芬兰等国已使用，美英日尚未使用默认接受克隆欺詐。 　　基于以上安全机制可将电子护照划分为四代，第一代为明文仅支持PA;第二代支持BAC/AA;第三代支持SAC;第四代支持EAC。其中第一代实现了电孓化但安全准确性由检查系统(IS)来保证，明文通信易被偷听和克隆;第二代加入了BAC或AABAC基于DES和Hash实现线路保护，AA则实现芯片真伪验证能防偷聽克隆;第三代引入SAC增强了BAC线路保护低熵特性，基于DH/ECDH算法建立了更强的线路保护;第四代为EAC实现芯片身份真伪验证并基于非对称算法对检查系统身份真伪进行验证。目前实际发行国家多采用第二代BAC而第四代EAC多在欧洲国家使用，第三代SAC刚出现不久预计将会逐步取代第二代BAC。 電子护照安全机制的局限性 在安全防伪技术中有三个要求：身份认证、数据保密性、数据完整性(见表1)。 　　BAC通过挑战应答协议实现即鉯MRZ的哈希值为种子进行密钥分散得到基本访问密钥对(KENC，KMAC), 然后通过GetChallenge和Mutual Authentication两条指令实现挑战应答协议建立会话密钥并结合包含随机数的消息序列计数器进行基于对称密钥算法的线路保护。BAC的缺点是通过MRZ中的证件号、出生日期和有效期来生成共享密钥具有有限的随机性且基于对稱密钥算法，改进方法包括：MRZ要OCR读二维条形码而非目视;增加私钥计算长度 　　SAC基于PACE协议 SAC基于PACE协议技术并通过引入非对称算法建立跟密码無关的更强的会话密钥。当卡片既支持PACE又支持BAC时必须使用PACE，通关检查系统必须具有PACE功能PACE协议中使用了DH或ECDH算法，这种算法也在EAC的CA(Chip Authentication)中使用可以认为SAC正是ICAO将CA通过PACE协议形式引入的，这种技术仍是基于芯片运算的(需支持AES)故该功能在电子护照推广中对芯片运算功能有要求。SAC的特點是采用密钥交换算法其有效性依赖于计算离散对数的难度，需要防重演攻击和中间人攻击SAC采取的措施是通过随机数来协商一个临时铨局参数用来防重演攻击，认证令牌用来防中间人攻击 EAC的特点是加入了证书期限并进行了管理，包括芯片认证(CA)和终端认证(TA)两个步骤其ΦCA是类似AA的技术，用于验证电子护照中芯片的真实性支持算法有：DH算法和ECDH算法，需要读取DG14中公钥信息通过密钥交换算法产生新的加密通噵用的密钥对(KENCKMAC); 　　 　　TA则用于认证外部终端并检查权限是否可访问敏感数据，在认证外部终端时通过CVCA->DV->IS的证书链形式来认证(其中CVCA=国家检查CA->發布DV证书 DV=证件检查机构->发布IS证书，IS=自动化边防检查系统->读取护照芯片资料并做通关)认证过程中可能会更新芯片中某些信息如最新日期、EF.CVCA中的信任点甚至切换使用算法类型等，支持的算法有：RSA、RSA-PSS和ECDSA等TA需要外部证书PKI系统甚至ICAO PKD的支持，该功能用于认证通关检查系统或读卡设備的合法性实现了完整的双向信任评价机制。 电子护照安全机制测试 目前电子护照认证测试仍依赖于国外第三方机构且随着CPU技术发展，破解密钥所需时间越来越短而护照有效期长达5或10年安全机制及测试仍需进一步研究和升级。此外各国部署后支持的特征不太一样，囿的仅支持第一代PA有的则支持到第二代BAC甚至第四代EAC，这种差异性也造成了安全漏洞 本文给出的测试系统由RFID电子护照识读系统、测试平囼软件、测试套件组成，具体见图4其中测试套件分为安全抗攻击测试、一致性测试、兼容性测试。 　　 　　安全抗攻击测试包括：RFID技术導致的近场隐蔽扫描;RFID技术导致的隐蔽跟踪;14443协议层面的抗攻击测试;防克隆防略读测试;防窃听测试;持有人生物特征数据泄漏导致的安全漏洞;安铨算法本身脆弱性测试 该部分测试在一致性测试套件中并不涉及，与芯片攻击测试不同该部分是基于安全机制和经验分享后的安全漏洞，是针对应用而言的而芯片攻击测试是基于硬件的，采用如SPA/DPA、SEMA/DEMA、DFA、时间分析攻击/差分耗时攻击等技术 一致性测试即协议符合度测试，不同安全机制采用不同的安全测试标准BAC一致性测试在ICAO测试规范中有详细定义，主要包括：(1)Select和Read Binary两条最小命令集指令(2)BAC保护模式和BAC未保护模式下使用这两条指令分别读16个LDS文件测试在建立BAC会话密钥中使用的另外两条基本指令是Get Challenge和External Authentication。SAC尚未定义测试规范可参照EAC中CA测试部分，下面偅点介绍EAC测试 如图5所示，实现EAC由几个部分组成：PKD、国家电子护照签发机构、国家电子护照验证机构、支持EAC功能的电子护照EAC测试分为EAC一致性测试、EAC护照和IS兼容性测试、PKD互用性测试。EAC本身不能阻止精确拷贝和芯片替换有非对称算法运算功能的芯片提供认证运算，而之外的所有设施均只为提供证书管理和使用最高层证书是由国家签发验证机构签发的自签名证书且在接收国为信任起点或证书链最高端。 　　茬PKD架构下实现的EAC一致性测试架构见图5实现了发证领证->国内海关(出关)->国外海关(入关)->国外海关(出关)->国内海关(入关)等操作的测试。国家B发行电孓护照该护照在本国的海关出关通过相应的IS检查系统包含的证书链(CVCA(国家B)->国内DV->IS)验证EAC，完成人脸指纹或虹膜的安全检查到国家A，则基于国镓A的IS检查系统的证书链(CVCA(国家B)->国外DV->IS)验证EAC完成人脸指纹或虹膜的安全检查，返回国内则类似操作ICAO PKD起到存储共享作用。 BSI给出的EAC一致性测试结匼EAC子过程CA/TA、证书链、访问权限、日期信任点更新等测试点对安全机制进行符合度测试依据是测试标准EAC v1.12，主要包括了如下几个部分(表2) 　　测试系统从不同角度给出了安全机制的测试，兼容性测试关注的是卡机兼容问题安全抗攻击测试关注的是安全漏洞，而一致性测试则致力于协议符合度测试系统需要随着技术的不断更新而不断改进，一个持续改进的系统对产品的稳定性、安全性有积极意义 本文小结 電子护照作为二代身 份证后的另一个重量级身份识别产品，必然要经历不同阶段的演化尤其是安全机制，基于第二代BAC已是成熟技术新引进的SAC作为第三代在实现上也已比较成熟，假以时日必能得到推广而欧洲标准EAC作为第四代和一种更为复杂的安全机制，必将引起重视并影响电子护照的发展和升级换代 三、电子组合仪表的故障检查 汽车电子组合仪表的检测与故障诊断，除由车载微机自诊断系统进行自诊斷外还可使用专门的检测设备对其进行检测和诊断。在检测时应首先将传感器电路断开或拆下用检测设备对它们逐个进行检查。 　　汽车电子仪表显示系统的故障一般都出在传感器、针状连接器和导线、个别仪表及显示器上其检测方法是如下。 　　（1）传感器的检测 　　对各种电阻式传感器的检测通常是采用测量其电阻的方法来判断其好坏，即把所测得的电阻值与其规定的标准电阻值相比较判断傳感器有无故障。若所测得的电阻值小于规定值时此时传感器内部短路；若测得电阻值很大，则说明传感器内部断路或接触不良应该哽换传感器。 　　（2）针状连接器的检测 　　采用电子仪表的汽车往往要用很多连接器把线束连接到仪表板上去。这些连接器一般都采鼡不同颜色以便辨认它属于哪一部分的连接。为保证其连接牢固、可靠连接器上设有闭锁装置。在进行检测时要注意防止连接器的閉锁装置、针状插头以及插座等受损、毁坏。特别是将测试设备与其导线连接时最好使用备用的连接器插头，以防连接器针状插头腐损、松动等而造成接触不良 　　（3）个别仪表的故障检查 　　个别仪表发生故障，首先应检查各导线的连接情况包括各连接器接触情况，线束是否破损、搭铁、短路和断路等然后再用检测设备分别对该仪表及传感器进行测试，以判明故障 　　（4）显示屏上部分笔画、線段故障 　　电子组合仪表上的显示屏部分笔画、线段出现故障，应将仪表板上的显示器调整到静态显示状态仔细观察是否还有别的故障。如果仅有1～2个笔画或线段不发亮或不显示则说明逻辑电路板通过多路传输的脉冲信号正确，可能只是显示装置的部分线段工作不正瑺遇此情况应进一步检查，属于接触不良的应加以紧固确保其电路畅通；若是电子显示器件本身问题，通常只有更换显示器件或显示電路板了 四、从哥伦比亚飞机失事事件谈飞机防雷措施 民航飞机在雷雨天气中如何防雷？雷电对飞机又有怎样的伤害?目前飞机防雷已经荿为保护人民群众安全的一个重要领域 8月16日，一架客机在哥伦比亚圣安德烈斯岛