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開篇：寫作不僅是一種記錄，更是一種創造，它讓我們能夠捕捉那些稍縱即逝的靈感，將它們永久地定格在紙上。下面是小編精心整理的12篇光敏電阻，希望這些內容能成為您創作過程中的良師益友，陪伴您不斷探索和進步。
【關鍵詞】光敏電阻；工作原理；特性
隨著經濟的快速發展，我國人民在物質在上的需求不斷增加，為了滿足人們日益增長的物質文化需求，建設高性能的電氣產品是社會主義經濟快速發展的客觀要求。科學技術的不斷創新與發展，為我國生產光敏電阻提供了技術保障，隨著科學技術的不斷發展，我國已經成為世界上光敏電阻的生產大國，在我國光敏電阻的生產主要集中在經濟發達的沿海地區，電子信息技術的飛速發展和對電子元器件性能要求的不斷增強。利用先進的科學技術，引進先進的設備，提高光敏電阻自動化生產，從而提高生產效率和生產質量，滿足經濟發展的需要。
1 光敏電阻傳感器的工作原理
光敏電阻傳感器是將光信號轉換成為電信號的傳感器，光敏電阻傳感器可以用來檢測光強、光照度、光輻射等變化的非電量，同時還可以用來檢測位移、速度、加速度等。光敏電阻傳感器的工作原理是基于內光電效應。主要是在半導體光敏材料兩端的地方，同時裝上引線，用透明的器皿將其密封起來，然后放在有光的地方，在光照的條件下，就能夠可以產生光敏電阻。目前制造管敏電阻的材料主要是金屬化合物，為了提高光敏電阻的性能，在這些金屬化合物的絕緣部位上通常會制作很薄的光敏電阻體，在這個光敏電阻體上進行引線的綁接，在進行光敏電阻特性測試的時候，為了避免傳感器受潮，通常要放在密封的透明器皿中。入射光消失后，由光子激發產生的電子―空穴對將復合，光敏電阻的阻值也就恢復原值。在光敏電阻兩端的金屬電極加上電壓，其中便有電流通過，受到一定波長的光線照射時，電流就會隨光強的增大而變大，從而實現光電轉換。光敏電阻本身是沒有極性的，它只是一個電阻器件，在使用的時候，通常是在光敏電阻的兩端加上引線，通過引線進行電流電壓的導入。半導體的導電能力取決于半導體導帶內載流子數目的多少。
2 光敏電阻傳感器的特性研究
2.1 光電流、亮電阻
在光敏電阻傳感器的兩端綁接引線，通過引線給光敏傳感器施加一定的電壓，當光敏傳感器受到光線照射時，光敏傳感器流過的電流就為光電流，流過的電阻就為亮電阻。
2.2 暗電流、暗電阻
同樣是在光敏電阻傳感器的兩端綁接引線，通過引線施加一定的電壓，如果沒有光線照射的時候，在光敏傳感器流過的電流就為暗電流，流過的電阻就為按電阻。光敏電阻的暗阻越大越好，而亮阻越小越好，也就是說暗電流要小，亮電流要大，這樣光敏電阻的靈敏度就高。
2.3 光譜特性
光譜特性又稱光譜靈敏度，不同的入射，光敏電阻所對應的靈敏度也是不同的。光譜特性是指光敏電阻在不同波長的光照下的靈敏度。若將不同波長下的靈敏度畫成曲線，就可以得到光譜響應的曲線。
2.4 光照特性
光照特性指光敏電阻輸出的電信號隨光照度而變化的特性。可通過改變發光的光源，用高亮度的光線作為光源，在光敏電阻傳感器通過的電壓要保證是穩定的電壓，對于限流電阻要選擇可變的電位器，隨著光照強度的增加，光敏電阻的阻值開始迅速下降。若進一步增大光照強度，則電阻值變化減小，然后逐漸趨向平緩。在大多數情況下，該特性為非線性。
2.5伏安特性
將光面電阻傳感器密封在透明的器皿中，然后放在有光的地方照射，在一定的照射度下，光敏電阻兩端所加的電壓與流過光敏電阻傳感器的電流之間的關系成為伏安特性。伏安特性曲線用來描述光敏電阻的外加電壓與光電流的關系，對于光敏傳感器件來說，其光電流隨外加電壓的增大而增大。
3 結語
光敏電阻傳感器一般都是用于光的測量、光的控制和廣電的轉換。隨著科學技術的不斷發展，我國在光敏電阻的生產上以及躋身到世界水平。光敏電阻屬于半導體的光敏器件，不僅靈敏度高，而且反應速度快，即使是在非常惡劣的環境下還能保持高度的穩定性和可靠性。在經濟快速發展的今天，人們在物質生活上的要求不斷提高，滿足人民日益增長的物質文化需求是我國光敏電阻生產事業發展的動力所在，只有不斷的被需求，才能在實際的使用中不斷更新和發展。
參考文獻：
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關鍵詞：調光臺燈； 光控； 設計； 實驗； 制作
中圖分類號：G633.7 文獻標識碼：A 文章編號：1006-3315（2013）01-018-001
一、普通調光臺燈介紹
普通調光臺燈是每個家庭中必不可缺的照明工具之一。優美柔和、亮度可調的燈光不但使人精神愉悅、心情舒暢，還可以起到延緩眼睛疲勞、保護視力的作用。對于調光臺燈而言，燈泡是發光的主要設備，而調光器則是調光臺燈系統中最主要的裝置，它的任務是對晶閘管的導通角進行控制，從而達到調節燈光亮度的目的。下面就來介紹兩種交通調光臺燈。
1.雙向晶閘管控制型調光臺燈
從圖1中可以看出，白熾燈L與雙向晶閘管V2和開關S串聯，接在220交流電源上。雙向觸發二極管V1接在晶閘管V2的門極G上，當C上的電壓增大到V1的導通電壓時，V2突然導通，V2的門極和主電極T1間得到一個正向觸發脈沖，V2導通，當交流電源過零的瞬間，V2自行關斷。交流電源進入負半周后，電源電壓又給C反向充電，當電壓值達到V2的轉折電壓時，V2突然反向導通，使V2得到一個反向觸發信號，V2再次導通。
電位器RP用來調節觸發信號出現的時刻，調節RP的值即可改變電容器充電的快慢，也就能改變V2的導通時間，從而達到調節燈光亮度的目的。因此RP也就是亮度調節旋鈕，即調光旋鈕。
2.單向晶閘管控制型調光臺燈
圖2為單向晶閘管控制型臺燈，其工作原理是：當交流電的正半周或副半周到來是經過全橋整流，加到可控硅上的電源是單向的。該電壓通過電位器給電容充電，當電容C1上的電壓達到一定數值后，就會觸發可控硅導通。調節電位器的旋鈕，可以改變充電的時間，從而控制可控硅的導通角。其中單向可控硅使用MCR100-6，二極管使用1N4007。燈泡應選擇60W以下的白熾燈。
3.普通調光臺燈的特點
（1）優點：小巧、精致、造型美觀、攜帶方便、價格低廉、耗電量低、性價比高，是許多學生和家庭用戶作為照明工具的首選器材之一。并且調光臺燈的亮度能在很大范圍內調節，對保護視力起著很好的作用。
（2）缺點：燈光的亮度隨電源電壓的變化而變化，光照的穩定性差；燈光不能隨環境亮度的變化而變化。
二、光控調光臺燈的設計與制作
1.光控調光臺燈的設計
（1）提出設想
針對普通調光臺燈的缺點，結合光控的原理，我提出這樣一個設想，如果在調光的基礎上增加光控的功能，就能克服調光臺燈光亮不穩和燈光不受環境亮度控制的缺陷。
（2）搜集資料
瀏覽網頁后發現：光敏電阻（或光敏二極管）的阻值隨光照強度的變化而變化的特點，把光敏電阻接在控制電路中，就可將電阻變化轉變為電壓變化，再用這一電信號去控制電子開關的動作，就可以實現光控；光敏電阻在實際生活中就有很多應用，如光控開關電路、燈光亮度自動調節電路、熙相機電子測光電路等等。
（3）設計光控調光臺燈電路圖
本著就地取材、改動最少、成本最低的原則，我到本地市場上購買了兩個普通的調光臺燈，拆開里面的電路板，根據印制電路板繪制出原理圖。再從網上郵購了幾個光敏電阻，按照自己設想做起了小實驗。經過數十次實驗后發現，只要加一個光敏電阻，再對電路稍加改動，仍然用原有的電路板就能完成光控功能，同時還保留了原有的調光功能。現將設計后電路原理圖繪制出來供大家參考。
2、光控調光臺燈的制作
選擇合適的光敏電阻，這兒我選擇了MG45型光敏電阻，其亮電阻為幾千歐到幾十千歐，暗電阻為幾兆歐到幾十兆歐。在安裝之前，用萬用表測量光敏電阻的亮電阻和暗電阻，判別其好壞。
購買調光臺燈，拆開臺燈，適當修改控制電路，按上面的電路更換電路板上的部分元器件，留出光敏電阻的焊接位置。在臺燈架上找一個燈泡能照射到，且與燈泡有一定距離的位置來固定光敏電阻，焊接好光敏電阻，并將光敏電阻固定到位。將光敏電阻兩個電極的引線焊接到電路板上，將臺燈重新安裝好，一個光控調光臺燈就安裝完成了。
三、結束語
以上設計的光控調光臺燈不僅可使亮度可調，而且調整后的亮度不會因電網電壓的波動而變化。燈光也能隨環境亮度的變化而變化，當環境亮度達到正常亮度時，臺燈自動熄滅，這樣就不會因為忘記關燈而使其變為長明燈。作者認為值得推廣，此處推出只為引起讀者的注意，希望有心的人將其變成成品推向市場，造福更多的人。
本次設計讓我對光敏電阻（傳感器）、電路設計有了更深的理解，也加強了我的實際動手能力。經過這一次的小制作，使我深刻體會到：學習知識、培養能力不是一句話就能解決的，它要在自己的學習過程中通過不斷發現問題、提出設想、動手實踐、重復實驗、最終自己解決問題來實現的。
參考文獻：
關鍵詞：傳感器演示儀；實踐能力
人教版普通物理課程標準實驗教科書《物理選修3-2》中第六章第三節是研究傳感器的應用.傳感器與現代科技和現實生活有著非常密切的聯系，結合國家創新創業教育，培養學生創新能力和實踐能力.因此，傳感器的應用是重要課程內容之一.光敏電阻、熱敏電阻等傳感器一方面在實際生活中應用非常多，另一方面直接講授這些物理概念比較抽象、生硬和枯燥，而學生又缺少感性認識，理解困難.為了深化教育教學改革，努力培養青少年的動手能力和創新意識，筆者研制了“光傳感器應用演示儀”，通過展示傳感器在實際中的應用，調動學生的好奇心，既能見“物”，又能明“理”，激發科學探究的興趣，努力培養學生理論聯系實際的能力和動手能力，為成為具有創新能力的人才打下堅實的基礎.
1 研制光傳感器應用演示儀
1.1 實驗原理圖
本實驗演示儀是綜合前兩節光傳感器的原理以及調研光傳感器在生活中的應用的基礎上設計的，整個系統分為三個部分：供電模塊；中央控制模塊和用電模塊.儀器原理框圖如圖1所示.
1.2 實驗材料
電木板1塊、太陽能電池板1塊、二極管（1N4001）1個、充電電池（1.5V）4塊、變壓器220V轉直流5V電源1個、紅外光電傳感器1個、MSP430單片機1塊、220歐姆電阻2個、光敏電阻1個、LED燈2個、三向開關1個、NE555芯片1個、1M電位器1個、實驗板2塊、烙鐵1把、焊錫1卷、導線若干.
1.3 實驗原理
當太陽能電池板接受到一定的光照，會通過二極管將太陽光能轉化為電能，儲存在充電電池中，以備使用.當充電電池中有電時，三向開關撥向充電電池，利用此電能給整個系統供電，節能環保.當充電電池電壓不足，三向開關撥向市電供電，利用變壓器220V轉直流5V給系統供電.
紅外光電傳感器，由于有無遮擋其光信號轉換成電信號的電壓輸出值不同，當有遮擋時，輸出電壓是5V，無遮擋時，輸出電壓為零.根據此原理判斷是否有人存在，并將電信號的輸出值送給單片機.
光強度檢測模塊的電路原理圖如圖2所示，光敏電阻在光照強度不同時，其電阻值不同，所以通過光敏電阻把光學量轉換為電學量.當光強度很強時，光敏電阻阻值較小，NE555芯片3腳輸出低電平；當光強度很弱時，光敏電阻阻值較大，555芯片3腳輸出高電平，并將電信號送至單片機.
中央控制單元的核心是單片機，根據接收紅外光電傳感器和光強度檢測模塊的電信號，控制用電系統的指示燈.只有光強度很暗同時紅外線傳感器檢測有人，指示燈才會亮起.
2 制作方法
2.1 電路連接方式
制作的電路板是把導線直接固定在電木板上，教師演示時學生能夠清晰地看到與實驗原理圖相對應的實物圖如圖3所示.這樣的電路板要比經過轉印、腐蝕等工序的現代制版工藝制成的電路板更直觀、清晰，學生容易理解.
2.2 焊接電路
光強度檢測模塊以及供電模塊需要焊接電路.在焊接過程中應該注意一定要共地，明確元器件的正負極，NE555的引腳圖，電阻和電位器的值等.在焊接過程中：焊接前蘸涂助焊劑使烙鐵頭無氧化物，并在表面鍍有一層焊錫，送入烙鐵，送入焊錫，移開焊錫，移開烙鐵的方向應該是大致45°的方向.焊接電路避免虛焊等問題.
3 光傳感器演示儀實驗過程與實際應用
演示實驗時，引導學生首先要選擇供電方式，介紹太陽能電池板，回顧光電效應.當充電電池電壓滿足供電需求時，本著節能的原則，要優先選用電池供電.否則使用市電供電.接下來要監測紅外光電傳感器的輸出信號，此時可以讓同學用手或身子擋在紅外光電傳感器前面，觀測紅外光電傳感器輸出信號情況.最后，監測光強度檢測模塊輸出信號，在此復習光敏電阻的工作原理，并可以再一次測量光敏電阻有無光照時電阻的變化.然后請同學拉上窗簾使屋子變暗，或者直接用手捂住光敏電阻，使其接受外面的光強變弱，觀測光強度檢測模塊輸出信號情況.光傳感器演示儀實驗現象展示，經檢測充電電池電壓滿足用電需求，將三向開關撥向充電電池供電，一位同學站在外光電傳感器前面，用手遮住光敏電阻，此時燈泡發光，然后改變其中一個傳感器的信號實驗，觀察燈泡的明暗，用作對比實驗.
上述過程就是光控燈的原理.在光線較強的白天，不管樓道里有沒有人經過，樓道里的燈都是不亮的，在夜里或陰雨天氣時，樓道內的光線較弱，當有人經過時，走廊內的燈就會自動亮起來，為我們照明，節約能源.光傳感器應用演示儀是居民樓樓道中智能燈的簡易電路裝置，貼近生活的實驗，可以使學生更直觀地理解知識，同時將課本上學到的知識運用到生活中，培養學生的創新能力、動手能力和實踐能力.該電路中小燈泡的亮暗是由單片機進行控制，即單片機在這個電路中充當開關的角色.只有當紅外光電傳感器和光敏電阻傳感器同時向單片機輸入高電平時，單片機才能正常工作，即開關閉合，小燈泡才會發光.
4 實驗裝置的優缺點
【關鍵詞】51單片機；數字信號處理；傳感器；邁克爾遜干涉儀
1.作品背景介紹及簡介
邁克爾遜干涉儀是光學干涉儀中最常見的一種，原理是一束入射光分為兩束后各自被對應的平面鏡反射回來，這兩束光從而能夠發生干涉。干涉中兩束光的不同光程可以通過調節干涉臂長度以及改變質的折射率來實現，從而能夠形成不同的干涉圖樣。
該實驗作為經典物理實驗，在大多數高校物理實驗課中都占有一席之地，實驗采集的數據主要有兩個：手輪轉動造成的動鏡的移動距離，因動鏡移動導致的干涉條紋變化環數。但由于實驗所采集的數據數值較大，耗時較長，在操作不熟練或精神不集中的情況下都會導致數據錯誤，使得此實驗讓很多同學認為難度較高。
針對以上問題，作品裝置基于STC89C 51單片機設計檢測微調手輪轉動的角位移編碼器結構和檢測干涉條紋變化環數的光敏電阻電路，將原本由人工完成的復雜繁瑣的計數測量工作交由單片機進行。
2.作品硬件結構與設計
角位移編碼器（原理圖中8）與微調手輪相連。根據光電計數原理，將轉軸的旋轉角度轉化為電脈沖個數，設編碼器的分辨率為x個電脈沖每轉（pulse per revolution，簡稱PPR），即每轉一周產生x個電脈沖，而干涉儀微調手輪每轉一周動鏡移動0.01mm，則角位移編碼器每個脈沖對應的動鏡移動距離為0.01/xmm。本裝置使用的角位移編碼器分辨率為500PPR。即每產生一個電脈沖動鏡對應移動距離為d=0nm。
作品采用光敏電阻（原理圖中3）檢測干涉條紋變化環數。光敏電阻貼近光屏。當調手輪轉動時，光屏上出現呈漣漪狀擴散的干涉條紋，每當一條明紋經過光敏電阻感應處時，光敏電阻阻值變小，比較器（原理圖中6）中正輸入端（3號端口）電位變高，大于負輸入端（3號端口）的電位，輸出高電平；每當一條暗紋經過光敏電阻感應處時，輸出低電平。即每一次明暗條紋變化，將轉換成一個電脈沖信號，通過檢測電脈沖，得到移動的干涉條紋環數。原理圖中4，5為滑動變阻器，當激光強度不同，或周圍環境光線強弱不同時，為保證光屏上干涉條紋明暗變化能準確被光敏電阻采集，那么可以調節R1或R2使屏中干涉條紋明暗亮度符合條件，從而及時準確地讀數。圖1為51單片機原理圖。
最終將利用光敏電阻采集的光信號，即干涉條紋明暗變化轉換成相應的電脈沖信號，由單片機采集信號記錄并顯示到LCD液晶上；并且將連接在邁克爾遜干涉儀微調手輪上的角位移編碼器的計數脈沖傳入單片機，由單片機對數據進行計算處理。同時可以利用按鍵實現數碼管的自動清零功能，通過程序設計使相應數據顯示在LCD液晶顯示屏上，包括干涉條紋數目、動鏡移動距離和所計算的波長。至此，邁克爾遜干涉實驗完成。
3.實驗結果及討論
我們取波長為632.8nmHe-Ne激光發射器，以每記100個條紋為一個區間，將本作品與人工進行對比：
手動測試如表1，裝置測試如表2。
對于表中的數據，利用逐差法處理手動測試數據：
D1=D0-D3，D2=D1-D4，D3=D2-
D5，則平均D=（D1+D2+D3）/3，代入波長=2*D/N（其中N=3*100=300），得其波長為607.33nm，而裝置檢測得波長為633.42nm。
可以看出，人工測量的誤差在4%，而裝置僅為0.1%。在耗時方面，普通教學中可能由于周邊環境及他人干擾需要1個半小時以上，即使熟練人員無干擾測量，也需半小時；而裝置測量共用時5分鐘。同時，我們可以推斷如果測量繼續，人工測量很有可能由于疲勞導致誤差進一步擴大，而裝置則無需考慮以上情況。
4.總結與展望
本裝置利用了光敏電阻對光線亮度強弱變化的感應，角位移編碼器，單片機的數字記錄存儲功能及其它元件的功效，設計電路完成了信號的采集、傳輸、處理、顯示等功能，質輕便攜，成本較小，性價比高，可以廣泛應用于改進現有的邁克爾遜干涉儀裝置。此裝置可以減少由于視覺疲勞產生的誤差，提高測試精確度；雖然采用了自動檢測裝置，但還保留了讀數裝置，可以鍛煉學生的基本讀數能力；同時采用本裝置可以在不降低實驗目的的情況下有效節約學生檢測時間，從而將大量的時間用對邁克爾遜干涉儀工作原理和其基本物理原理的理解掌握?；诒狙b置的設計原理，我們認為也可應用于牛頓環等有關光的干涉類型的實驗檢測，相信效果也會很好。
參考文獻
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關鍵詞：鍋爐火焰；燃燒系統；安全監測；思考
現如今，鍋爐火焰檢測裝置從整體上看存在著一定的復雜性，對于不同類型的鍋爐裝置來說，需要采用不同類型的檢測方式。在實際的生產中，燃料在鍋爐中燃燒會釋放出大量的能力，利用這一能量提升鍋爐的性能。隨著科技的不斷發展，鍋爐火焰檢測裝置的重要性日益突出。做好鍋爐火焰檢測工作，保證其運行的安全性和高效性是促進工業生產的重要途徑。工作人員需要對鍋爐火焰的檢測方法、涉及到的檢測元件以及相關裝置的測定目標等進行分析和探討是檢測人員工作的重點。
一、鍋爐火焰檢測的意義
隨著經濟的快速發展，人們對電力的需求不斷增強。在電力的組成成分之中，包括火電、水電、核電等幾個方面。其中火電占了相當大的比例。火電的發展自然伴隨著鍋爐的發展，同時，在化工、供熱等其他方面，鍋爐也不斷增加，并且鍋爐的容量不斷增大，其對火焰的控制要求也不斷增加，而這種要求并不僅僅局限于鍋爐控制本身，同時對消防和節能有了更高的要求。因此，大型鍋爐作為工業生產中的一種重要設備，廣泛應用于電力、化工、冶金等各領域。其運行的經濟安全性對于生產等各方面來說都極其重要。近年來，能源供應日益緊張，全社會對節能、降耗及環保意識的不斷增強，節能減排已成為社會活動的一個重要方面，并且在世界上也得到廣泛的認同。對鍋爐火焰進行精確控制，提高燃燒利用率，無疑是一個具有相當意義的現實課題。要對鍋爐火焰進行精確控制，首先要做到對火焰的精確檢測，要準確地知道鍋爐內部的實際燃燒情況。評價鍋爐運行狀況的一個重要指標就是鍋爐內部的火焰燃燒狀況。因此，對鍋爐內部火焰進行可靠的實時檢測是一個具有重要意義的問題。
二、常用的鍋爐火焰檢測方法
在對鍋爐火焰進行檢測的過程中主要涉及到的檢測系統主要包括不同的類型。其中，可見光式火焰檢測系統，紅外線式火焰檢測系統以及CCD攝像火焰檢測系統等等。另外，按照鍋爐火焰檢測的工作原理上可以分為兩種不同的形式，第一是直接式，第二是間接式。在分類的過程中，工作人員主要是根據火焰特征來進行劃分。針對不同的檢測方式就會涉及到不同的檢測器類型，其中包括聲波火焰檢測器，這種檢測器主要是通過火焰燃燒時產生的噪聲來對火焰進行檢測。另外根據火焰的導電特征變化情況還可以分為不同類型的檢測設備，在實際的應用中，主要是根據火焰在燃燒的過程中出現的電離情況來對火焰進行檢測。另外，有些工作人員還會采用鍋爐壓檢測法，這種方式主要是充分地應用氣體膨脹而產生的壓力來對各種設備起到一定的推動作用。
另外，間接式鍋爐火焰檢測器在實際的工作中，主要是利用檢測器本身的強度來對火焰的有無以及火勢的大小進行判斷和檢測。由于這種檢測設備中主要是利用紫外線，因此，其探頭部位應該采用對可見光或者是紅外線不敏感的管材，可以對氣體燃料的檢測方式進行明確。另外，紅外線火焰檢測器在應用的過程中更多地是應用紅外線的特性。其中紅外線光很少會受到煤塵或者是水蒸氣等的污染?？梢跃珳实貦z測到熏油或者是煤粉等?？梢詫χ赜突鹧孢M行檢測。另外，從可見光火焰檢測系統上看，在使用的過程中會出現一定的強輻射，包括強光和敏感度較強的可見光。其主要的工作原理就是在應用的過程中，檢測人員需要對探頭不僅的信號進行處理，通過對光學濾波的結果進行測定，提升鍋爐火焰檢測設備的性能。
現如今，一種新型的火焰檢測器出現，主要是以PLC為信號處理狠心的檢測系統，主要是通過計算機軟件系統來完成檢測任務。其程序相對比較簡單，而且編制情況也比較容易。在這一過程中，火焰強度和閃爍的頻率主要為判斷檢測是否達標的重要因素，從設備運行的過程中可以看出，信號處理工作主要是以CMOS電路為主，在電路上還設置各種不同類型的指示燈，其他部位的組合形式也各有不同。另外，在這種火焰檢測方式應用的過程中，工作人員需要應用計算機系統來對相關的數字信息或者是圖像信息進行控制，通過計算機中的圖像處理信息可以直接顯示出火焰的特征。
三、鍋爐火焰檢測裝置的檢測元件
光電效應器件，利用物質在光的照射下電導性能改變或產生電動勢的光電器件。光敏電阻又稱光導管，為純電阻元件，靈敏度高，光譜響應范圍寬，但不足之處是需要外部電源，有電流時會發熱。光敏電阻的靈敏度易受濕度的影響，光導材料價帶上的電子將激發到導帶上去，要將光電導體嚴密封裝在玻璃殼體中。光敏電阻的主要參數包括電阻、亮電阻、光電流暗電阻，暗電流越小，光電流越大；光照特性，不同類型光敏電阻光照特性不同，光譜特性與光敏電阻的材料有關，因此它不宜作定量檢測元件。應把光敏電阻的材料和光源的種類結合起來考慮，一般在自動控制系統中用作光電開關；伏安特性是在一定照度下，加在光敏電阻兩端的電壓與電流之間的關系；由于不同材料的光敏電阻時延特性不同，所以它所產生的頻率特性不同。另外的參數還包括穩定性，隨著溫度的升高，其暗電阻和靈敏度下降。
四、鍋爐光焰檢測裝置的設計
鍋爐火焰信號處理器是根據檢測器檢測到的火焰進行輸出，傳感元件采用硫化鉛光敏元件，光敏元件的敏感峰值在紅外光譜區內，利用紅外輻射波動產生阻值變化通常用光導纖維把爐膛內的光信號傳送到外，火焰檢測器的核心是光敏電阻，在設計放大電路的時候，選擇了集成運算放大器實現輸入高阻輸出低阻的能力。在設計中，為了保證溫度變化對輸出信號的影響，一般電阻都是負溫度系數的。用發光二極管對開關量進行處理，開關量信號表示火焰的燃燒狀態，而火焰檢測系統的中、后期對信號的處理至關重要要，設計時要便于用戶根據爐膛火焰的情況進行相應操作。
五、總結
在我國電力工業中，以燃煤為主的火力發電機組占據電力供應的主導地位?；鹆Πl電機組中鍋爐設備的安全運行，關乎財產生命安全，是各個大型企業極其關注的問題。這是因為，鍋爐體積龐大，煤粉在其內部燃燒過程中，稍有燃燒不穩或操作不當導致全部或部分煤粉在燃燒器熄火時，如果沒有檢測到這種情況而繼續向燃燒器供粉，爐膛內將積聚大量未經燃燒的燃料和空氣的混合物，這時一旦遇到火源點燃，就會使爐內壓力驟增形成爆燃甚至爆炸。這將嚴重威脅爐膛設備的安全和壽命。所以為確保安全生產，不僅需檢測全爐膛火焰，還需檢測單個燃燒器燃燒情況?！?/p>
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光敏傳感器的物理基礎是光電效應,即光敏材料的電學特性都因受到光的照射而發生變化。光電效應通常分為外光電效應和內光電效應兩大類。外光電效應是指在光照射下,電子逸出物體表面的外發射的現象,也稱光電發射效應,基于這種效應的光電器件有光電管、光電倍增管等。內光電效應是指入射的光強改變物質導電率的物理現象,稱為光電導效應。大多數光電控制應用的傳感器,如光敏電阻、光敏二極管、光敏三極管、硅光電池等都是內光電效應類傳感器。
1光電傳感器的應用現狀
1.1 電影發聲系統
拍攝電影時的配音是把聲音信號轉換為光信號,用明暗不同的條紋記錄在膠片邊緣的聲帶上。放映電影時,光源發出的光通過移動聲帶后發生了強弱的變化,并被光電管所接收,光電管把強弱變化的光相應地轉變為強弱變化的電流,經放大器放大后,由揚聲器放出聲音。
1.2 光控大門
干簧繼電器由干簧管和繞在干簧管外的線圈組成,為了易于識別電路,通常在電路圖中把線圈和干簧管分開來畫。當線圈內有電流時,線圈產生的磁場使密封在干簧管內的兩個鐵質
簧片磁化,在磁力作用下由原來的分離狀態變成連接狀態,線圈內沒有電流時,磁場消失,磁片在彈力的作用下,回復到分離狀態。把光敏電阻裝在大門上汽車燈光能照到的地方,帶動大門的電動機接在干簧管的電路中。夜間,當汽車開到大門前,燈光照射光敏電阻時,干簧繼電器接通電動機電路,帶動大門打開。
1.3 天亮叫醒服務
蜂鳴器內裝有發聲電路,外邊有負極和正極兩極引線。使用時正極接電池正極。負極揍電池負極。當有電流通過時,能自動發出蜂鳴聲。
1.4 包裝充填物高度檢測
用容積法計量包裝的成品,除了對重量有一定誤差范圍要求外,一般還對充填高度有一定的要求,以保證商品的外觀質量。當充填高度偏差太大時,光電接頭沒有電信號,即由執行機構將包裝物品推出進行處理。
1.5 轉速測量
將轉速變換成光通量的變化,再經過光電元件轉換成電量的變化即可得到轉速。被測轉軸上裝有調制盤(帶孔或帶齒的圓盤),其一邊設置光源,另一邊設置光電元件。調制盤隨軸轉動,當光線通過小孔或齒縫時,光電元件就產生一個電脈沖。轉軸連續轉動,光電元件就輸出一列與轉速及調制盤上的孔(或齒)數成正比的電脈沖數。在孔(或齒)數一定時,脈沖數就和轉速成正比。電脈沖輸入測量電路后經放大整形,再送入頻率計的計數顯示。
1.6光電傳感器在變電站通信控制系統中的應用
光電傳感器作為一種新型的電壓電流測量裝置,與傳統電磁式互感器相比較,具有絕緣強度高、動態范圍、大頻帶寬、抗干擾能力強、不會產生磁飽和及鐵磁諧振、體積小、重量輕、造價低等一系列優點。自20世紀60年代以來,光電傳感器經歷了原理性研究、試驗樣機和現場掛網運行等階段。目前國外已經有部分實用化產品投入市場,但真正得到大規模的應用還有一個過程,而且國內變電站自動化系統的應用水平不一,如何讓光電傳感器在變電站自動化系統中得到應用并提高變電站自動化系統的水平,成為光電傳感器研究的重點。變電站通信控制系統是變電站自動化系統的重要組成部分,其技術水平直接關系到變電站自動化系統的性能。隨著電子技術和通信技術的飛速發展,變電站通信系統也經歷了集中式、功能分布式和分散分布式等階段。而通信系統的發展變化總是與變電站的測控、保護裝置的發展變化相適應的。隨著光電傳感器在變電站中的應用,將對變電站通信控制系統產生深遠的影響,并提高其自動化應用水平。
2光電傳感器的發展趨勢
近年來,由于傳感器的廣泛應用以及在日常生活中所起的越來越重要的作用,人們對傳感器提出越來越高的要求。21世紀初期(2010前后)。敏感元件與傳感器發展的總趨勢是小型化、集成化、多功能化、智能化、系統化。傳感器領域的主要技術將在現有基礎上予以延伸和提高。并加速新一代傳感器的開發和產業化。 縱觀幾十年傳感技術領域的發展,不外乎分為兩個方面:一是提高與改善傳感器的技術性能;二是尋找新原理、新材料、新工藝及新功能等。
2.1 傳感器改善性能的途徑
一般常采用下列技術途徑:差動技術,平均技術,補償和修正技術,屏蔽、隔離與干擾抑制,穩定性處理。
2.2傳感器的發展動向
2.2.1 開發新型傳感器
a.采用新原理;
b.填補傳感器空白;
c.仿生傳感器等諸方面。
2.2.2開發新材料
a.從單晶體到多晶體、非晶體;
b.從單一型材料到復合材料;
c.原子(分子)型材料的人工合成。
2.2.3智能材料
是指設計和控制材料的物理、化學、機械、電學等參數,研制出生物體材料所具有的特性或者優于生物體材料性能的人造材料。
2.2.4新工藝的采用
新工藝的含義范圍很廣,這里主要指與發展新型傳感器聯系特別密切的維系加工技術。
2.2.5集成化、多功能化與智能化
3光敏傳感器的基本特性及實驗原理 3.1伏安特性 光敏傳感器在一定的入射光強照度下,光敏元件的電流I與所加電壓U之間的關系稱為光敏器件的伏安特性。改變照度則可以得到一組伏安特性曲線,它是傳感器應用設計時選擇電參數的重要依據。光敏電阻類似一個純電阻,其伏安特性線性良好,在一定照度下,電壓越大光電流越大,但必須考慮光敏電阻的最大耗散功率,超過額定電壓和最大電流都可能導致光敏電阻的永久性損壞。光敏二極管的伏安特性和光敏三極管的伏安特性類似,但光敏三極管的光電流比同類型的光敏二極管大好幾十倍,零偏壓時,光敏二極管有光電流輸出,而光敏三極管則無光電流輸出。
3.2光照特性
光敏傳感器的光譜靈敏度與入射光強之間的關系稱為光照特性,有時光敏傳感器的輸出電壓或電流與入射光強之間的關系也稱為光照特性,它也是光敏傳感器應用設計時選擇參數的重要依據之一。
4 實驗儀器
物聯網啟蒙教學模式是機器人啟蒙教學模式的自然延伸與深入發展，是機器人啟蒙教學模式的華麗轉身。物聯網啟蒙教學模式與機器人啟蒙教學模式一脈相承，獨樹一幟，創新并區別于其他機器人和物聯網活動模式，其特點如下：如果比做蓋房子，該模式是教學生用水泥、鋼筋、黃沙、石子蓋房子，而其他的機器人和物聯網活動模式是教學生用現成的水泥預制構件蓋房子；如果比做爬山，該模式是教學生從山腳下開始爬，而其他的機器人和物聯網活動模式是教學生從半山腰開始爬。
先從開發的物聯網槍戰游戲說起吧。
物聯網槍戰游戲
物聯網槍戰游戲項目由游戲槍、頭盔和游戲后臺三部分構成。游戲槍安裝激光發射模塊，并安裝單片機和物聯網模塊。頭盔安裝激光接收模塊、單片機和物聯網模塊。游戲后臺由安裝了物聯網模塊的PC機組成。游戲槍、頭盔和游戲后臺通過物聯網模塊可以互連互通，交換信息。
游戲開始，打開頭盔和游戲槍電源開關，頭盔通過物聯網模塊會發送出一個游戲開始信號，游戲后臺通過物聯網模塊接收到這一信號后，在PC機游戲主界面上會出現一個剽悍武士的動畫，武士揮槍挑釁并大聲咆哮 。有幾個人參與游戲，游戲主界面上就會出現幾個跳動的武士。當某一位武士頭盔的激光接收模塊接收到另一位武士游戲槍發射的激光時，游戲主界面上的該位武士頭頂開花，跳動戛然而止，并伴有幸災樂禍的“×號武士被打死了”的童聲傳出，主界面上同時還會出現從另一位武士指向該武士的箭頭，指明擊中了誰。
外行看熱鬧，內行看門道
外行看到上面熱熱鬧鬧的場面就打住了，內行還要看后面的門道。興趣是最好的老師，以上熱熱鬧鬧的場面很重要，可以起到吸引青少年入門的作用。但是更重要的是：如何能使青少年手腦動起來，跨進門檻去，學到知識，增長能力？物聯網是當代最新科技成就，非常深奧復雜；而青少年科技活動的精髓是將深奧的內容通俗化，將復雜的問題簡單化。
為此，我們將以上項目進行了通俗化、簡單化改造，將實戰游戲改造成教學游戲，設計了能夠玩中有學、學中有玩的物聯網槍戰游戲。實戰游戲與教學游戲一脈相承，無縫連接，因此，可以在教學的開始環節應用實戰游戲，導入課程。而在隨后的環節中應用教學游戲，展開教學活動。以下進一步介紹物聯網槍戰游戲方案的一些細節。
游戲后臺：不涉及教學內容，游戲后臺的設計兼顧實戰和教學的要求，可供教學和實戰共同使用。
游戲槍：不涉及教學內容，扣動扳機后，實戰游戲槍發射的是一連串編碼激光，教學游戲槍發射的是一串非編碼激光，所以實戰游戲槍自動兼容教學游戲槍，實戰游戲和教學游戲可以使用同一游戲槍。
頭盔：涉及教學內容，包括電子知識和程序知識。教學游戲只需電路，無需實戰頭盔。
接通電路電源，物聯網模塊會發送出一個游戲開始信號，游戲后臺通過物聯網模塊接收到這一信號后，教學游戲和前文中槍戰游戲場景完全相同，唯一差別是沒有指明誰擊中誰的箭頭，因為對青少年啟蒙教學要求來講，這是完全不必和無足輕重的。
電路是最簡化的，只需3種元器件：單片機、激光接收模塊和物聯網模塊，連線也是最簡化的，只需8根，其中每個元器件正負供電連線2根，共6根，剩下2根是信號線：激光接收模塊和單片機信號連線，物聯網模塊和單片機信號連線。
教學的電子知識：了解元器件功能，能識別引腳，會簡單電路連接。
程序采用通俗易懂的BASIC語言，程序是最簡化的，僅有十幾行：
$regfile = "M8DEF.DAT"
Config Portc = Output
Portc.5 = 1
Config Portb = Input
Portb = 255
$crystal = 8000000
$baud = 9600
Waitms 1000
Print "a0"
Print "a0"
Print "a0"
Do
If Pinb.1 = 1 Then Exit Do
Loop
Print "a1"
Print "a1"
Print "a1"
Portc.5 = 0
End
教學的程序知識：輸入和輸出語句，判斷和循環語句等。
以上的設計，無論是電路還是程序，都已經成功實現了深奧內容通俗化、復雜問題簡單化，已經完全適合開展青少年物聯網啟蒙教學。
物聯網啟蒙教學序列
物聯網啟蒙教學分為初、中、高三級序列，由低到高，梯度上升，上面的物聯網槍戰游戲屬于高級序列。
相關的實驗器材
1.模擬感知實驗器材
一個光敏電阻，一個發光二極管，兩根連線，連通電路后，發光二極管就會發光，當用手遮擋光敏電阻時，發光二極管的亮度就會發生變化。
2.數字感知實驗器材
一個單片機，一塊LCD液晶屏，一個光敏電阻，4根連線，編寫僅十幾行語句的簡單程序后，LCD液晶屏就能以數字的形式顯示光線強度，當用手遮擋光敏電阻時，LCD液晶屏上顯示的數字就會發生變化。
3.物聯感知實驗器材
以上游戲槍電路就是物聯感知實驗器材，為了與上面模擬感知、數字感知實驗器材協調一致，也可以將激光接收模塊換成光敏電阻：就是一個單片機，一個光敏電阻，一個物聯網模塊，5根連線，編寫簡單程序后，單片機就可以將光敏電阻感光數值通過物聯網模塊無線傳送出去，后臺接收后就可以遠程顯示感光數值，當用手遮擋光敏電阻時，遠程顯示感光數值就會發生變化。
關鍵詞：電流表 電壓表 滑動變阻器
在近年來浙江省的科學中考題目當中，電流表電壓表示數變化判斷問題常以選擇題或填空題形式呈現，盡管分值不大，但對學生的電路知識綜合運用能力的要求較高，加之面對復雜多變的電路情況時，學生往往不能對此類問題進行合理歸類，導致其思維混亂，無從下手，失分率較高。下面筆者在具體實例中對此類問題進行歸納和解析。
一、由開關閉合、斷開引起的電表示數變化
例1：如圖1所示電路，當開關閉合后，判斷電流表示數的變化。
解析：開關閉合前，電路中只有R1一個電阻，電流I=U/R1。開關閉合后，R1和R2并聯，I=I1+I2=U/R1+U/R2，I1不變，I變大，即電流表示數變大。
例2：如圖2所示電路，當開關閉合后，判斷電流表示數的變化。
解析：開關閉合前，電路中R1和R2串聯，R總=R1+R2。I前=U/R總；開關閉合后，R2短路，電路中只有R1，此時，I后=U/R1。由于U保持不變，R1+R2>R1，所以I前
例3：如圖3所示電路，當開關閉合后，判斷電流表和電壓表示數的變化。
解析：開關閉合前，電阻R和燈泡L串聯，R總=R+RL，電壓表測的是電阻R兩端的電壓。UR前=U-UL，I前=U/R總。開關閉合后，燈泡L出現短路，電路中只有電阻R，UR后=U，I后=U/R。U保持不變，所以I前
圖1 圖2
圖3 圖4
二、由滑動變阻器調節引起的電表示數變化
例4：如圖4所示電路，閉合開關，滑片P向左移動，判斷電流表和電壓表示數的變化情況。
解析：R1和R2串聯，R總=R1+R2，U=UR1+UR2。P向左移動后，R2變小，R1不變，R總變小。根據歐姆定律I=U/R總，電源電壓U不變，I變大，所以電流表示數變大。再根據歐姆定律UR1=IR1，因為I變大，R1不變，所以UR1變大，即電壓表示數變大。
例5：如圖5所示電路，閉合開關后，滑動變阻器R滑片P向右滑動，判斷各電表示數變化的情況。
解析：先根據“三步走”法分析電路的聯接方式，再判斷各個電表的測量對象，再判斷滑動變阻器電阻變化以后，各個電表示數的變化情況。電流從電源正極出發，依次通過滑動變阻器R、電流表A1和電阻R1和開關S回到電源負極，三者為串聯。電壓表V2直接接在電源兩端（電流表A2視為導線），所以測的是電源兩端電壓。電壓表V1直接接在R1兩端（電流表A1視為導線），所以測的是R1兩端電壓。因此，I=IR1=IR，U=UR1+UR。R總=R1+R。
P向右移動后，R變大，R1不變，所以R總變大。根據歐姆定律I=U/R總，電源電壓U不變，R總變大，所以I變小，即IR1和IR都變小，再根據歐姆定律UR1= R1IR1，因為IR1變小，R1不變，所以UR1變小，最后根據U=UR1+UR，得出UR變大。因此，電流表A1和A2的示數都變小，電壓表V1示數變小，電壓表V2測的是電源電壓，示數不變。
例6：如圖6所示電路，閉合開關后，滑動變阻器R滑片P向右滑動，判斷各電表示數變化的情況。
解析：根據“三步走法”，電流從電源正極出發，通過A2，然后分為兩路，一路依次通過電阻R1、電流表A1、開關S回到電源負極，電阻R1和電流表A1為串聯，所以電流表A1測的是通過電阻R1的電流；一路通過滑動變阻器R、開關S回到電源負極?？梢钥闯鲭娏鰽2表處在干路，測的是通過電阻R1和滑動變阻器R的電流之和，電阻R1和滑動變阻器R是并聯的。電壓表V1直接接在電阻R1或電源兩端（電流表A1和A2視為導線），所以測的是電阻R1兩端電壓或電源電壓。電壓表V2直接接在滑動變阻器R兩端，所以測的是滑動變阻器R兩端電壓。以此，I=IR1+IR，U=UR1=UR。
P向右移動后，R變大，R1不變，由于U=UR1=UR，而電源電壓不變，所以UR1和UR都不變。根據歐姆定律IR1=UR1/R1，UR1不變，R1不變，所以IR1不變。同理根據歐姆定律IR=UR/R，UR不變，R變大，所以IR變小，I=IR1+IR，所以I變小。因此，電流表A1的示數不變，電流表A2示數變小。電壓表V1和V2示數不變。
圖5 圖6
圖7 圖8
三、由敏感電阻變化引起的電表示數變化
例7：如圖7所示的電路中，R是一個定值電阻，Rt是一個半導體材料制成的熱敏電阻，其阻值隨溫度變化（見圖7曲線圖），當開關閉合且電阻Rt所處的環境溫度升高時，判斷電流表、電壓表示數的變化情況。
解析：在圖7所示的電路中，電阻R和Rt是串聯的，總電阻R總=R+Rt，U=UR+Ut。電壓表測的是電阻Rt的電壓。根據曲線圖可知，Rt相當于一個滑動變阻器。當溫度升高時，Rt的電阻變小，而R不變，所以R總變小。根據歐姆定律I=U/R總，電源電壓U不變，I變大，同理根據歐姆定律UR=IR，R不變，I變大，UR變大。再根據Ut=U-UR，所以Ut變小。因此，電流表示數變大，而電壓表示數變小。
例8：將光敏電阻R、定值電阻R0、電流表、電壓表、開關和電源連接成如圖8所示電路。已知光敏電阻的阻值會隨光照強度的增大而減小。閉合開關，逐漸增大光敏電阻的光照強度，判斷電流表、電壓表示數的變化情況。
解析：如圖8所示的電路中，電阻R0和光敏電阻R是串聯的，R總=R0+R，電壓表測的是電阻R0兩端的電壓，U=UR0+UR。光敏電阻的阻值隨光照強度的增大而減小，閉合開關，逐漸增大光敏電阻的光照強度，Rt變小，R0不變，R總變小。根據歐姆定律I=U/R總，電源電壓U不變，R總變小，I變大，根據歐姆定律UR0=IR0，R0不變，I變大，UR0變大。所以電壓表示數變大，電流表示數變大。
四、結語
總而言之，面對電流表電壓表示數變化的判斷問題，首先要判斷出電路連接的形式以及電壓表、電流表的測量對象，再分辨是由哪種情況引起的電表示數變化，最后綜合運用歐姆定律和串并聯電路電流、電壓特點去推斷。同時在平時的練習過程中也要多總結歸納，化繁為簡，從而提高解題的效率。
關鍵詞 AT89C51多通道復眼傳感器；蜂鳴器報警；風扇滅火
中圖分類號：TP242 文獻標識碼：A 文章編號：1671—7597（2013）051-014-01
隨著現代技術的不斷發展，安全隱患一直是社會的一大難題，目前市面上的一些滅火裝置，還存在一些缺陷，不能靈活的處理一些火源，導致一些無法預料的人身安全和財產損失。本設計的滅火系統采用通用型AT89C51單片機作為微處理器，該微處理器運行速度快、實時性強，能夠及時發現火源，做出準確判斷，確定火源位置，并消滅火源。
1 滅火系統探測裝置與滅火裝置
1.1 滅火系統探測裝置模塊設計
常用的檢測方法有利用火源發出的光和溫度的性質來將這一特殊的“目標物”與周圍環境物區別開來。
方案1：以兩個熱敏電阻為核心的傳感器，實驗中發現在一定距離范圍內，空氣溫度變化非常小熱敏電阻幾乎不發生任何變化。
方案2：以兩個光敏電阻為核心的多通道復眼傳感器，利用光敏電阻對不同距離及不同強度的光照均有較好的光敏特性來將外界光信號轉換成電信號，提供給單片機進行相關判斷操作。在此基礎上用纏有黑色膠布的塑料管將多通道復眼傳感器探頭四周包圍起來。這樣只有垂直于光敏電阻表明的光才能作用到光敏電阻，改變光敏電阻的阻值，進而改變電流和電壓值，通過判斷電壓和電流的變化就可以準確測定光源的方向，然后小車水平直線前進。通過實驗本項目組發現這種方案較好，他抗干擾能力強，探測距離遠（可達1米左右），探測火源位置準確。
鑒于以上2種方案的綜合考慮，選擇方案2。
1.2 滅火裝置模塊設計
可燃物的燃燒的條件有兩個：一是有助燃物，二是可燃物的溫度達到著火點以上。因此滅火也就有兩種方案：一是將助燃物與可燃物隔離開，二是降低可燃物的溫度至著火點以下。本設計小車采用第二種方案，即降低溫度至著火點以下。
方案1：噴水滅火。利用微型水泵噴出適量的水來滅掉火源。噴水滅火是現實生活中滅火的最主要的方式，但是對于本設計的智能滅火小車，有兩個致命的缺點：一是幾乎買不到小型可控的噴水裝置，二是裝上大量水后，小車的負載過大。
方案2：風扇滅火。利用一個不減速的直流小電機帶動一個小葉扇進行簡單的滅火。這種方案采用三極管放大電路，直接利用三極管驅動。將電機放在三極管的射極，然后在基極加上一個限流電阻即可驅動電機正常工作，這種方案電路簡單、且驅動效率也大大提高。同時為了保證電路穩定性與可靠性，本設計采用多個三極管并聯供電的方式，效果明顯。
鑒于以上各種方案綜合比較之后，本設計選擇方案2。
2.1 火焰傳感器原理圖如圖1所示
2.2 火焰傳感器檢測算法與實現
使用六路火焰傳感器，那么方案選擇的余地就比較大，左右可以對稱設計，也可不對稱設計。對稱設計：采用左右三個設計方案，這樣檢測范圍均等，避免遺漏。為防止誤判，本設計以兩個為一組，及左邊兩個、正前方兩個（中間位置）、右邊兩個，一組檢測到（兩個）時，及判定為有火源，此時通過單片機處理，控制風扇滅火。
2.3 單片機控制滅火模塊流程圖如圖2所示
火源傳感器模塊，對蠟燭火焰測量范圍
3 滅火系統程序實現
4 總結
隨著電子技術的不斷發展，各種火災頻頻發生，本設計采用的多通道復眼傳感器（火焰傳感器）能夠快速、準確地發現火源，并通過自身攜帶的滅火裝置可及時消滅火災，防止不可預知的安全隱患，通過實踐調試認證，本設計的滅火功能系統可行，具有一定的實用價值。
參考文獻
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作者簡介
肖明?。?989-），男，湖南邵陽人，工學學士，研究方向：智能控制與通信系統。
【關鍵詞】Flosc 塤 交互設計
塤出現于新石器時代，是一種擁有7000年歷史的中國傳統樂器，其音色古樸悠揚、低沉醇厚。但由于其演奏技術較為復雜，加之作品年代久遠，不少已失傳，迄今為止，清光緒十四年吳淥源編的《棠湖塤譜》是僅有的一本塤譜。①塤在當今社會中發展滯緩，在音色、音域等方面都不能適應當代音樂創作的需求，難以普及。若想讓更多的人了解它，使其運用在音樂創作中，不至于讓這一文化瑰寶失傳，可考慮借助先進的科學技術對其進行改造，賦予其交互性特征，使其成為人人能夠演奏的樂器，并能讓演奏者獲得視聽的雙重感受，Flosc技術就能將這一夢想變成現實。
一、Flosc技術簡介
Flosc是一種通訊方式，其讓Flash與其他軟件通過UDP（User Datagram Protocol）數據進行通訊，UDP是一種無連接的傳輸層協議。Flosc包含Java服務器和Actionscript函數，它們借助Flash XMLSocket特點，使得支持UDP的軟件都能與Flash通訊，讀取和寫入TCP數據。Flosc是由Flash和OSC組成，OSC全名為Open Sound Control，其是一種數據格式，如同MIDI，但是其傳輸速度更快，也更靈活。Flosc將Actionscript數據轉換為OSC格式，通過Actionscript的XMLSocket將OSC數據以TCP格式發送到Java網關服務器，最終將OSC數據以UDP格式發送到Java服務器的另一端，這個過程可以反向，即Flosc既可以發送數據，也可以接收數據。Flosc可以被視作Flash和OSC之間的橋梁，Java網關服務器只是用在TCP和UDP數據相互轉換上。
二、“塤”交互系統設計思路
（一）“塤”改造依據
對“塤”的改造在保留其外觀的基礎上進行，最常見的“塤”為九孔塤（包括吹孔）。塤的頂端有1個吹孔，體上前面有6個音孔，后面有兩個音孔。“塤”的發聲原理與管樂器相似，靠腔體內空氣振動發聲，吹孔內空氣柱與腔體內空氣共振產生的頻率決定音高。②演奏技法上，通過嘴在吹孔處吐氣和用手指開或閉不同大小的音孔來控制音高。這種演奏技法對于演奏口型、呼吸的方法都有較高的要求，初學者不易掌握。
借鑒塤的基本演奏法，將它簡化為“吹”和“按”兩個動作，并將其作為交互方式。樂器在此成為了交互界面，通過保留“塤”這一古老樂器的演奏形式，弱化演奏技巧，豐富藝術表現，從而增強參與性、交互性。演奏者不再局限于受過專業訓練的藝術家，而是廣大藝術愛好者，只需吹、按兩種動作就能駕馭這個樂器。此外，該作品突破原先單一的聽覺表現形式，加入視覺元素，使得參與者獲得視聽雙重感受。
（二）“塤”交互系統設計
改造后的“塤”的多媒體交互系統由三部分組成：第一，塤的感應系統，由感應器、Arduino組成，起到感應輸入作用；第二，MaxMSP―Flash聯結系統是通過Flosc通信連接將MaxMSP與Flash兩個軟件聯結起來，實現MaxMSP對Flash的控制；第三，為塤所做的視聽交互系統由視覺系統和聽覺系統組成，屬于內容設計，在視覺系統中，吹孔控制動畫幀的播放進度，形成“吹畫”效果，而不同的音孔控制不同的分層動畫播放；在聽覺系統中，吹孔拾取人吹氣的聲音并進行實時效果處理，音孔控制與分層動畫相對應的音效或音樂片段播放。
三、“塤”交互系統技術實現
（一）感應技術實現
改造后的“塤”所運用到的感應器有兩種：一種是微型麥克風，用來拾取聲音；一種是光敏電阻，可用來感應光線強弱，由光照射到它彎彎曲曲的表面多少來決定它的阻值，光線越暗，阻值越大；光線越亮，阻值越小。在塤交互系統中，利用光敏電阻的工作原理來模擬音孔“開”和“閉”的效果，保留了原有的演奏技法。將所有的感應器嵌入到塤腔體內，不改變原有的外觀，感應器嵌入后效果如圖1，然后根據圖2的電路圖將感應器與Arduino連接。
（二）視聽聯結交互技術實現
就“塤”的交互系統而言，根據麥克風和光敏電阻這兩種不同的感應器，感應信號的采集方法也有所不同。就嵌入音孔的光敏電阻而言，信號采集經Arduino，到達MaxMSP，其實現分為兩大步驟：第一步是將采集到的感應數據送至MaxMSP，具體操作方式是打開Arduino中的StandardFirmata文件，并上載到Arduino，然后借助Maxuino模塊將數據送入MaxMSP；第二步調試感應裝置，確定音孔數值閥門，設置程序響應開關。程序如圖3所示，虛方框內為麥克風拾取聲音程序，當程序采集的音量大于某個數值時，該部分程序將輸出“4”這一數值。右邊是光敏電阻（音孔）的感應信號采集程序，每個光敏電阻控制一個分支，當音孔被按住時，程序就會送出一個數值，不同的孔對應不同的數值，與麥克風送出的數值相加輸出。
運用Flosc技術實現MaxMSP與Flash之間的聯結，是“塤”視聽聯結交互的核心與關鍵。感應信號采集的數值通過OpenSound―Control物件送入Flash，程序如圖4所示。當Flash收到MaxMSP送出的數值時，通過相應的程序播放動畫。
四、演示結果分析
感應設備與相應的交互技術是實現“塤”交互功能的依托，通過改造，聲音突破了原先一次只能發出一音的局限，可控制播放音樂片段，并可實時對吹孔處吐氣的聲音進行效果處理。此外，運用Flosc技術使得通過原有的演奏技法就可控制Flas的播放，從而豐富視聽體驗。
該系統有兩點不足之處：第一，由于光敏電阻本身受光照影響，演示環境受到局限，存在一定的不確定性，往往演示只能在只有日光燈照射，不受太陽光影響的室內環境中進行；第二，在“塤”感應裝置制作方面，由于使用的是有線形式，再加上感應器使用的數量較多，導致線路繁復，參與者使用起來不太方便，在資金充裕的情況下，可改為無線形式。
結語
運用Flosc技術實現樂器“塤”的改造，不僅為拓展樂器的多感官體驗、豐富藝術表現提供了可能，還有助于發揮各個軟件和工具的長處，將不同的軟件平臺進行聯結，共同為藝術創作服務。利用當今科學技術對樂器進行改造，使更多的人不經訓練就能夠演奏，從而了解它，關注它，這對樂器的發展與普及，以及藝術的傳承都有重要意義。該項研究還處于起步階段，若想有成效，需要經歷一段漫長的探索過程，希望借此拋磚引玉，讓更多的專家、學者參與進來，切磋研究。
（注：本文為2013年“上海高校青年教師培養資助計劃”項目“人機互動環境下的聲音設計”基金項目，項目編號：ZZSLG13067）
注釋：
①張密麗，王麗芬.古代吹孔樂器塤與五聲音階的形成[J]中原文物，1996（3）：119―120.
摘要：用萬用表檢測電子元器件在電子專業教學中是非常重要的，電子元器件檢測教學內容是涉及多方面的，本文主要是根據自身在用指針式萬用表（MF47型）進行電子元器件檢測方面的教學過程中遇到的實際問題進行歸納、總結，提出了幾點教學方法改進的建議。其中包括了用指針萬用表檢測電阻、電容、二極管、三極管。特別是用指針萬用表檢測電容、二極管、三極管這幾節，教材所述不十分清楚，本文中提出了較為詳盡的改進方法，就是以分析元器件內部結構為基礎，讓學生理解其檢測原理，進而牢固掌握操作技能。
關鍵詞：萬用表；電子元件檢測；教學方法；改進
學生學習電子技能與實訓中對于用指針式萬用表來檢測電子元器件感到困難。我對在自身實際教學中遇到的這方面的問題進行了歸納、總結，補充和豐富了用指針萬用表檢測電子元器件的教學方法。
1、萬用表檢測電子元器件的基本原理
在學習用指針式萬用表來檢測電子元器件這一部分內容之前要讓學生建立一個概念，就是以前用萬用表測電流電壓時其原理是把萬用表作為負載串聯或者并聯在電路中，紅表筆接電路的高電位，黑表筆接電路的低電位。而在檢測元器件時，則要把萬用表當作電源看待，紅表筆代表電源的負極，黑表筆代表電源的正極。并且檔位越高如R×10K檔的電壓最高，達到10.5V(9V串聯1.5V),使用這一檔容易造成元器件被擊穿；檔位越低如R×1檔的電流最大，短路時約為90mA,使用這一檔容易使元器件燒壞。在一般情況下用R×1K檔，比較安全，因為這一檔的電壓不十分高，電流也不大。在不十分清楚元器件的特性的情況下用這一檔去進行試探性的檢測，而后再進行調節。不能帶電更換量程。這幾點非常重要，是學習好這一部分知識的關鍵。只有在教學中著重強調這一點，在教這部分內容之前單獨提出來，才能讓學生清晰的建立起這個概念，在以后的教學中才能起到事半功倍的效果。這是我在教學實踐中有深刻體會的。
2、用指針式萬用表檢測電阻元件
用指針式萬用表檢測電阻元件，根據教學要求主要是利用指針式萬用表測量各種電阻的阻值大小。在這一節的教學中學生常常容易犯錯誤一是讀值缺乏準確性往往是在讀出表中刻度盤的數值后忘了還要乘以檔位上的值才是該電阻的電阻值。這在教學中一定要著重提醒學生反復操練，使他們牢牢記住。二是操作易犯的錯誤，是不能準確調節恰當的檔位，調檔后忘記指針校零。調節恰當的檔位，就是要提醒學生測量時最好先估算電阻值的大小，要盡量使選擇的檔位能使表的指針停留在刻度盤的中心范圍。因為這時的讀數才準確，這才是選擇好了恰當的檔位。在被測電阻阻值不詳時，應該先選用大量程，而后再改換合適的量程。最后，每換一次檔位，指針就得校一次零，這才能保證測量結果的準確。這一點也要讓學生牢牢記住。
另外在路熔斷電阻器可用萬用表的R×1檔來測量，壓敏電阻器用萬用表的R×1K檔來檢測，主要是測量該電阻的正反向絕緣電阻，正常時均為無窮大，否則說明漏電電流大，若測得的阻值很小，說明壓敏電阻已經損壞，不能使用。光敏電阻的測量，在黑暗的情況下，用萬用表測得的阻值應接近于無窮大，此值越大，光敏電阻器性能越好。用一光源照射光敏電阻，這時用萬用表測阻值，應該是越小其光敏電阻的性能越好。若此值為無窮大則表明該光敏電阻內部開路已經損壞。
3、用指針式萬用表檢測二極管
在這一節，首先從普通二極管的內部結構出發，要讓學生明白二極管中有一個PN結，內部電流是從P端到N端.具有單向導電性，所以用萬用表R×1K檔，當黑表筆接二極管的正極即P端為高電位，紅表筆接二極管的負極即N端為低電位時，二極管導通，萬用表的指針指向零。反之，當黑表筆接二極管的負極即N端為低電位，紅表筆接二極管的正極即P端為高電位時，二極管截止，萬用表的指針指向無窮大。通過這個原理來判定普通二極管的好壞和極性就很容易做到。而教材沒有從二極管的內部結構進行分析，使學生不易掌握。這是普通二極管。那還有一種是穩壓二極管要用萬用表R×10K檔可以對其反向擊穿，測得反向電壓。
4、用指針式萬用表檢測三極管
三極管與二極管類似，但它比二極管復雜，這一部分一直是教學的難點和重點。如果不從三極管的內部進行分析，學生掌握起來很困難，并且容易混淆。如一開始從三極管的內部結構進行分析，把原理講透，則學生掌握起來就會非常清楚，容易記憶，不會搞錯。這一點在教材中卻沒有提到。三極管從內部結構不同分為NPN型和PNP型，以NPN型為例，NPN型三極管內部有兩個PN結，同樣這兩個PN結內部的電流均是從P端到N端,用萬用表檢測時，黑表筆代表電源的正極接到P端，紅表筆代表電源的負極分別接到N端時，PN結導通，萬用表指針指向零。反之紅表筆接到P端，黑表筆接到N端，則兩PN結截止，指針指向無窮大。利用這一原理很容易判定三極管的基極及類型。同理在判定集電極和發射極時也可以根據上述原理想通。
參考文獻：
[1]彭克發.電子技術基礎[M].中國電力出版社,2007.7
一、滅火場地的研究
要想順利完成機器人滅火任務。首先要讓學生熟練了解滅火場地的布局和構造及搜索房間的路線。
機器人滅火比賽場地采用國際標準比賽場地，總共4個房間，按照機器人搜索房間的次序不同，走過的路徑長短不同。那么消耗的時間也不一樣；同樣的，機器人行駛的難易程度也不同，因此選擇一條合適的路徑相當重要。
按照規則要求，蠟燭放在任意一個房間內，所以要求搜索房間時使用最優路徑。按照搜索房間的次序有以下幾種可能的路徑：
(1)4-3-2-I，路徑長度為608cm。
(2)3-4-2-1，路徑長度為608cm。
(3)1-2-3-4，路徑長度為624em。
(4)1-2-4-3，路徑長度為582cm。
根據以上對比，很容易得出最優路徑為1-2-4-3，但是考慮到傳感器的安裝位置，機器人到達3號房間門口時無法檢測到火焰，于是采用以下路徑：1-2-3-4-3。
第1次進入3號房間時，不檢測火焰，直接退出到4號房間，等4號檢測完后，再進入到3號房間進行檢測。
這樣做有兩個好處：一是當火焰在門口相對較近的3或4號房間時，機器人多搜索一個房間會有0.35的減分系數，可觀的減分系數相對于多走的路程還是相當有利的：二是可以避免3號房間傳感器無法看到火焰的情況。
二、傳感器的研究
傳感器是機器人滅火必不可缺少的重要部件，學生只有熟練掌握這一技巧才能完成滅火這一任務。
在滅火機器人中主要使用了三類傳感器，火焰傳感器是用來探測火焰的；紅外傳感器用來測量小車到墻壁的距離，用來定位；灰度傳感器主要是用來識別地面的白線。
1 火焰傳感器
遠紅外火焰探頭將外界紅外光的變化轉化為電流的變化，通過主板反映為0-1023范圍內的數值。外界紅外光越強，數值越小。因此越靠近熱源，機器人顯示讀數越小。根據函數返回值的變化能判斷紅外光線的強弱，從而能大致判別出火源的遠近。此外，遠紅外火焰探頭探測角度為60°。火焰傳感器的原理如圖l所示。
根據以上原理指導學生在比賽中，在機器人前方加裝三個以上的火焰傳感器來探測火焰，這樣機器人到達房間門口即可感應到火焰是否存在。從而進行滅火的選擇。
2 紅外測距傳感器
紅外測距傳感器測量有效距離一般為10～80cm，對應輸出電壓為2.5VNOV。在機器人滅火調試中紅外傳感器安裝的位置是至關重要的，因此如何指導學生安裝并調試紅外傳感器是一個復雜的過程，需要讓學生多方面去練習、調試。
3 灰度傳感器
灰度傳感器的作用是檢測地面反射光線的強度，使機器人能識別地面顏色的深淺。在滅火比賽中，灰度傳感器主要是用來檢測地面的白線?；叶葌鞲衅魇抢霉饷綦娮璧淖柚禃S著光照強度的變化而變化這一特性制成的。
灰度傳感器由兩個主要部件組成：高亮LED和光敏電阻。LED通過串聯一個限流電阻連到電源兩端，使之提供反射光源。光敏電阻其實是一個能根據光照強度而變化的可變電阻，在電路中串聯一個電阻進行分壓，另外在光敏電阻兩端并聯一個104電容，降低信號干擾?；叶葌鞲衅麟娐啡鐖D2所示。
灰度傳是一個運用比較簡單的傳感器只要設置好數值，安裝好位置就可以了。
三、程序編寫
