发布时间：2023-03-13 11:14:00
序言：写作是分享个人见解和探索未知领域的桥梁，我们为您精选了8篇的电路原理论文样本，期待这些样本能够为您提供丰富的参考和启发，请尽情阅读。
论文关键词：初中测量电阻的几种常用方法
测量电阻是初中物理教学的最重要的实验之一，也是考察学生能力的重要命题热点之一。通过近几年中考试题我们就会发现，测量电阻方法多种多样，其应用的原理和计算方法也不尽相同，而电路图的设计更是灵活多变，如果学生对该部分知识不加以总结、消化的话，就会在做题时容易出错、造成不必要的丢分现象，因此电阻的测量看似简单，实则在教学中常常是学生的弱点，在各种考试中通过对电阻的测量的考察也可以反映出学生对电学基本知识掌握的情况，另外命题者还在不断的推陈出新，用不同的形式对学生进行考察。下面我们就对初中测量电阻的几种常用方法进行一个简单的总结，希望对同学们能有所帮助。
一、初中最基本的测电阻的方法
（1）伏安法测电阻
伏安法测电阻就是用一个电压表和一个电流表来测待测电阻，因为电压表也叫伏特表物理论文，电流表也叫安培表，因此，用电压表和电流表测电阻的方法就叫伏安法测电阻。它的具体方法是：用电流表测量出通过待测电阻Rx的电流I，用电压表测出待测电阻Rx两端的电压U，则可以根据欧姆定律的变形公式R=U/I求出待测电阻的阻值RX。最简单的伏安法测电阻电路设计如图1所示，
用图1的方法虽然简单，也能测出电阻，但是由于只能测一次，因此实验误差较大，为了使测量更准确，实验时我们可以把图1进行改进，在电路中加入滑动变阻器，增加滑动变阻器的目的是用滑动变阻器来调节待测电阻两端的电压，这样我们就可以进行多次测量求出平均值以减小实验误差，改进后的电路设计如图2所示杂志网。伏安法测电阻所遵循的测量原理是欧姆定律，在试验中，滑动变阻器每改变一次位置，就要记一次对应的电压表和电流表的示数，计算一次待测电阻Rx的值。多次测量取平均值，一般测三次。
（2）伏阻法测电阻
伏阻法测电阻是指用电压表和已知电阻R0测未知电阻Rx的方法。其原理是欧姆定律和串联电路中的电流关系，如图3就是伏欧法测电阻的电路图，在图3中，先把电压表并联接在已知电阻R0的两端，记下此时电压表的示数U1；然后再把电压表并联接在未知电阻Rx的两端，记下此时电压表的示数U2。根据串联电路中电流处处相等以及欧姆定律的知识有：
I1=I2
即：U1/R0=U2/RX
所以：
另外，如果将单刀双掷开关引入试题，伏阻法测电阻的电路还有图4、图5的接法，和图3比较，图4、图5的电路设计操作简单物理论文，比如，我们可以采用如图5的电路图。当开关掷向1时，电压表测量的是R0两端的电压U0；当开关掷向2时，电压表测量的是RX两端的电压Ux。故有：。同学们可以试一试按图4计算出Rx的值。
（3）安阻法测电阻
安阻法测电阻是指用电流表和已知电阻R0测未知电阻Rx的方法。其原理是欧姆定律和并联电路中的电压关系，如图6是安阻法测电阻的电路图，在图6中，我们先把电流表跟已知电阻R0串联，测出通过R0的电流I1；然后再把电流表跟未知电阻Rx串联，测出通过Rx的电流I2。然后根据并联电路中各支路两端的电压相等以及欧姆定律的知识有：
U0=UX
即：I1R0=I2RX
所以：
显然，如果按图6的方法试验，我们就需要采用两次接线，可能有的同学怕多次拆连麻烦的话，那我们还可以将单刀双掷开关引入电路图，这时我们可以采用如图7的电路设计。当开关掷向1时，电压表测量的是R0两端的电流I0；当开关掷向2时，电压表测量的是RX两端的电流Ix杂志网。通过计算就有：。
以上三种测电阻的方法是最简单的测电阻方法，也是必须掌握的方法，大家会吗，除此以外，还有常用的易于学生理解的测电阻的常用方法吗？当然还有：
二、特殊方法测电阻
（1）用电压表和滑动变阻器测量待测电阻的阻值
或者
用电压表和滑动变阻器测量待测电阻的阻值，我们也可以采取以下方法：
1.如图8所示，当滑动变阻器的滑片滑至b端时，用电压表测量出Rx两端的电压Ux，当滑动变阻器的滑片滑至a端时，用电压表测量出电源的电压U，根据串联电路的电流关系以及分压原理我们可以得到：。
2.如图9所示，当滑动变阻器的滑片滑至b端时，用电压表测量出电源的电压U，当滑动变阻器的滑片滑至a端时物理论文，用电压表测量出Rx两端的电压Ux，根据串联电路的电流关系以及分压原理我们可以得到：
（2）用电流表和滑动变阻器测量待测电阻的阻值
如图10所示，当滑动变阻器的滑片滑至b端时，用电流表测量出Rx和R滑串联时的电流I1，当滑动变阻器的滑片滑至a端时，用电流表测量出Rx单独接入电路时的电流I2，因为电源电压不变，可以得到：，故有：。
（3）用等效法测量电阻
如图11所示电路就是用等效法测量电阻的一种实验电路。其中Rx是待测电阻，R是电阻箱（其最大电阻值大于Rx）。其实验步骤简单操作如下：
把开关S闭向2，读出电流表的数值I，再把S闭向1，调节电阻箱，使电流表的读数仍为I不变，则读出电阻箱的数值，即为待测电阻Rx的值。
以上就是初中常见的测电阻的方法，大家会吗，希望以上总结对大家的学习有所帮助。
关键词:专用集成电路设计;创新;教学;探讨
中图分类号:G424文献标识码:A文章编号:1009-3044(2010)04-0920-02
Discussing about How to Teach the "Design of Application-Specific Integrated Circuit" Course
WU Yu-hua
(Beijing Electronic Science and Technology Institute, Beijing 100070, China)
Abstract: "Design of Application-Specific Integrated Circuit" is an important specialty course. In this paper, we will discuss the teaching technique about this course of non-micro-electronics specialty. Combining the teaching practice, several teaching experiences about "Design of Application-Specific Integrated Circuit" course are summarized.
Key words: design of application-specific integrated circuit; innovate; teaching; discuss
《专用集成电路设计》是电气信息类专业开设的一门比较重要的专业课。为了培养宽口径、基础扎实的集成电路设计人才,满足IC行业对人才的大量需求,无论是在微电子专业,还是在相关的其他电气信息类专业,不少重点高等院校都已经开设了本门课程。在学生已经掌握了模拟电子技术、数字电子技术和一定的晶体管原理知识的基础上,通过学习《专用集成电路设计》课,进行ASIC设计理论的学习和实践的强化,进一步掌握集成电路和电路系统的设计知识,提高集成电路设计能力,增长集成电路设计经验;通过理论教学和实践教学,来加强电气信息类专业学生的电路设计基础、版图设计基础以及集成电路设计各环节的验证知识等,培养学生在集成电路设计方面的研究兴趣,为后续课程的学习和进一步的深造打好基础。
由于专业建设和人才培养的需要,北京电子科技学院同样开设了《专用集成电路设计》的专业选修课,授课对象是电子信息工程专业的本科生,由于非微电子的专业背景原因,他们并不具备足够的半导体物理、晶体管原理等知识,因此在本课程的教学过程中,必然要针对具体对象,调整教学内容,创新教学思路,加强教学研究,找到一种适合于非微电子专业本科生的教学思想和教学方法。通过教学实践,学生对于课程组在这一课程中的创新、探索和具体的教学方法比较认可。这里把我们在《专用集成电路设计》课教学实践中的初步探索做一些总结,希望与大家分享。
1 结合实际合理设置授课内容,以学生能够接受为目标
电子信息工程专业的学生在学习《专用集成电路设计》课程之前,已经系统地学习了《电路分析》、《模拟电子技术》、《数字电子技术》、《EDA技术》等有关电子技术和电路系统的课程,对于电路系统的设计已经有了一定的理解,并进行过比较系统的动手实践训练,为进一步学习《专用集成电路设计》课程打下了比较坚实的知识基础和实践基础。但是由于专业背景的原因,该专业不太可能只是为了《专用集成电路设计》课而专门开设《半导体物理》、《晶体管原理》等这些在微电子专业才有的课程,因此,与微电子专业相比,电子信息工程专业的本科生欠缺有关晶体管原理和半导体工艺等方面的必要知识。在设置授课内容时,必然要考虑到这一点,总的原则应当是以学生能够接受、但又不应该过于轻松接受为目标,而且要尽量避免与《EDA技术》等课程的知识重复。
根据我们的课程内容设置原则,将《专用集成电路设计》课的讲授内容分为以下几章:第一章:ASIC设计概述;第二章:CMOS逻辑;第三章:ASIC库设计;第四章:ASIC的前端设计;第五章:ASIC的后端设计;第六章:可测性设计技术;第七章:SOC设计技术简介。在各章的讲授中,占用课时较多的分别是第二章、第三章和第五章。在讲授时强调培养学生的系统设计能力,使学生对专用集成电路的设计、制造、测试等一整套流程有一般性、整体性的了解,建立专用集成电路的基本概念和方法,了解IC领域的最新发展趋势,激发学生潜在的对集成电路前、后端设计的兴趣。为了配合理论教学,提升教学效果,还设置了合适的实验教学内容。
2 注重实验教学效果,以培养动手实践能力为目标
集成电路设计类课程除了理论教学以外,实验教学尤为重要,因为这类课程对学生的训练重点正是在于动手实验,提前接触到未来在进一步的研究和工作中可能会应用到的一些软件工具、设计流程以及设计技巧等,这样才能促进学生理论与实践相结合,真正帮助学生掌握ASIC设计技术。因此本课程要更加注重实验教学效果,着力培养学生的动手实践能力,进而使学生能够更加准确、具体和形象地掌握在课堂上学到的理论知识。根据这一原则,经过试用修订,我们专门编印了《专用集成电路设计实验指导书》,根据大纲的变化,使用工具版本的提高,目前已经编印了2007版和2009版的实验指导书,共设计了五个实验,具体是:实验一:IC设计工具的使用;实验二:单元电路的前端设计;实验三:标准单元的版图绘制与验证;实验四:四位加法器和减法器ASIC的设计;实验五:计数器ASIC的设计。每个实验3学时,其中实验二、实验四和实验五为综合性、设计性实验。
选用一种合适的集成电路设计工具是顺利进行实践教学的关键。我们选用了美国Tanner Research公司开发的一种优秀集成电路设计工具――Tanner Tools Pro,它虽然在功能上不如Cadence、Synopsys等大型工具强大,但它的最大优点是成本低,可以在PC机上使用,而且图形处理速度快,编辑功能强,便于学习,使用方便,特别适用于高校进行相关的教学和科研工作。Tanner Pro工具在美国和台湾的很多大学中早已被广泛应用,台湾不少IC设计企业也在使用Tanner Pro工具。该工具较新版本为Tanner Tools Pro 13.0,主要包含了S-EDIT(原理图编辑)、L-EDIT(版图编辑)、T-SPICE(电路仿真)、W-EDIT(波形观察)和LVS(版图与原理图比对)等几个功能不同的子工具,满足了集成电路设计从前端到后端、设计验证的一系列过程的需要,完全可以适用于《专用集成电路设计》课程的实践教学。通过我们在课程实验、毕业设计等实践教学环节的使用,发现学生对这个工具上手快、掌握熟,对于以后使用其他的IC设计工具也有一定的帮助,而且培养了他们将来涉足IC设计领域的兴趣和信心。图1是学生在实践教学中得到的一个版图设计结果。
3 适当讲授最新技术进展,以让学生跟上行业发展脚步为目标
我们都知道,集成电路设计技术、制造工艺等的发展速度飞快,遵循着集成电路最小特征尺寸以每三年减小70%的速度下降、集成度每年翻一番和价格每两年下降一半的著名的摩尔定律,集成电路的设计和制造技术发展日新月异。因此,在《专用集成电路设计》的教学过程中,必须要根据教学大纲的要求,在系统讲授已经设置好的教学内容的前提下,结合具体授课内容,适当讲授最新技术进展,以期让学生跟上集成电路设计行业发展的脚步,并不断将这些新技术、新进展、新方法、新工具、新工艺融入到授课内容中,做到授课内容常讲常新。其实这除了让学生可以接受到最新的知识和了解到该领域最新进展之外,同时也是一个教学相长的过程,对于教师的教学和相关科研也是一种无形的促进,可以督促教师不断地跟踪与IC设计、制造相关的最新研究成果,并进行精心的组织,将这些成果有机融入到课程教学中,做到授课内容的不断更新,而且这样也才能够避免一份讲稿多年重复使用,保证教师在教学中的激情,增强教学效果。
在这里仅仅举一个具体例子。在一次讲授到集成电路工艺的内容时,作者为同学们讲授了不断发展的集成电路工艺水平,以及所遇到的工艺发展瓶颈对于摩尔定律的挑战,还具体讲到了Intel公司新推出的0.45nm工艺的CPU,它采用了大大不同于以往的工艺方法,这次工艺变革可以称得上是“拯救摩尔定律”的一大技术进展。本次课后,不少同学纷纷通过互联网等来查阅这一最新工艺的具体情形,表现出了浓厚的学习兴趣。
4 创新课程考查方式,以激发学生进一步的研究兴趣为目标
一门课程的考查方式如何,对于这门课程能不能按照教师的预想,达到既定的最终教学目的,有着比较重要的作用。传统的一张试卷去“考”出学生学习效果的方式虽然比较简单省事,但却过于单调,虽然从某种程度上能够考查出学生对这门课程知识的掌握程度,但是对于激发学生在学完这门课程之后,对本学科、本领域进行进一步研究的兴趣却作用不大。由于自从接受学校教育以来经历了无数次的考试,不少学生厌烦考试的情绪比较严重,恨不得考完后把教材、作业、笔记等都马上丢弃,这是现实存在的、我们必须得承认的事实。从某种意义上说,通过考试来考查学生的学习,有时对最终教学目标的实现会起到一定的反作用。而且单纯考试的方式也很难发现学生对于这门课、这个领域、这个行业的独特想法和创新思路。
作者在《专用集成电路设计》教学过程中,结合课程的专业特点,积极探索并实践了采用提交论文和现场答辩相结合的课程考查方式,即在课程讲授到二分之一左右时,布置给学生论文题目,对于论文的范围、参考文献的篇数、论文的格式和字数等做出明确而具体的规范,要求学生在最后一次课之前提交自己的论文,做好答辩ppt,并利用专门的时间集中进行答辩,每位学生对自己准备的论文,进行5分钟左右的讲解,并接受教师和其他学生的提问。通过创新课程考查方式,提交论文和现场答辩相结合,让学生在准备论文和答辩材料的过程中对专用集成电路设计的有关内容和工艺、方法等有了更加深刻的理解,并有了一个系统的知识梳理过程,现场答辩的方式也更能够展现学生对于集成电路设计的一些独特的思路和创新性的理解,学生在经历这一过程时,也促使自己积极思考,主动研究,努力去探索和集成电路、微电子学有关的一些研究方法和最新进展,激发自己在完成本门课程的学习后、甚至是大学毕业后进行进一步研究的兴趣和信心;另外还在这个过程中提升了学生的论文写作能力、科学研究能力。
5 结束语
《专用集成电路设计》课(或者其他名称的类似课程)在不少设有微电子学专业的重点大学中开设较为普遍,但在没有微电子学专业的高校特别是非重点高校中开设并不多,对于该课程教学实践中的一些具体的方法研究和探讨需要更加深入。作者在教学实践中,紧密围绕本校、本专业的培养目标,以授课对象为主体,遵循课程的教学规律和科学研究规律,选择合适的授课内容和教学方法,并且不断地对此进行探索和研究,收到了初步的教学效果。当然,教学创新永无止境,教学方法的研究和探讨不能止步,作为一名年轻教师,在今后的教学实践中,作者将在加强学习以及与同行交流的前提下,进一步拓宽和创新教学思路,探索和完善教学模式,研究和更新教学内容,学习和探讨教学技巧,敢于创新,善于创新,真正做到教好书,育好人。
参考文献:
[1] Michael John Sebastian Smith.专用集成电路[M].虞惠华,等,译.北京:电子工业出版社,2004.
[2] 路而红.专用集成电路设计与电子设计自动化[M].北京:清华大学出版社,2004.
[3] 廖裕评,陆瑞强.集成电路设计与布局实战指导[M].北京:科学出版社,2004.
论文摘要：在RC电路中，当电容两端有电压时，关闭开关，通过计算机观察电流通过电阻，在RC电路中电压随时间的变化规律与理论情况比较。实验以RC电路为基础，通过声卡使计算机与实验结合，用Cool Edit软件进行录音，最后通过数学软件MATLAB对图形进行分析，将理论计算值与实际测量值进行比较，结果证实了RC放电的电压随时间的变化趋势。
1引言
本论文主要证明在RC电路放电时电压随时间的变化关系实验.
在RC电路中，当电容两端有电压时，关闭开关，电流通过电阻，此时电路中电压随时间的变化成何种规律。作者在一本教科书中发现前人已经得出结论，电压与时间的关系式是.作者通过实验测量出5个时间点的电压值与在相同时间点的理论值相比较，看两者是否接近或相等。
2 设计原理及方法：
2.1 RC电路放电原理：
电路的过渡过程是指从一种稳定状态转到另一种稳定状态所经历的变化过程，其变化十分短暂而且是单次变化过程。对时间常数τ较大的电路，可用慢扫描长余辉示波器观察光点移动的轨迹。对时间常数τ较小的电路，必须使这种单次变化的过程重复出现。为此，我们利用NE555方波发生电路输出的方波来模拟阶跃激励信号，即令方波输出的上升沿作为零状态响应的正阶跃激励信号；方波下降沿作为零输入响应的负阶跃激励信号，选择方波的重复周期远大于电路的时间常数τ，就可以观测电路的过渡过程.
在阶跃信号下，RC-阶电路的零输入响应和零状态响应分别按指数规律衰减和增长，其变化的快慢决定于电路的时间常数τ.
2.2 时间常数τ的测定方法：
⑴ 根据-阶微分方程的求解得知
（1）
方程⑴为电容放电过程方程，其中U是放电前电容两端的电压.
当t=τ时，U0＝0.368U.此时所对应的时间就等于τ。其零输入响应的波形如图1测试电路如图2⑴所示.
⑵ 由零状态响应波形增长到0.632U所对应的时间就等于τ。其测试电路及波形如图2⑵和图3所示.
⑶ 微分电路和积分电路是RC一阶电路中较典型的应用电路，它对电路时间常数τ和输入信号的周期T有着特定的要求.
RC串联电路，如果满足τ＝RC
（2）
由式（2）可知：电路的输出信号电压与输入信号电压的微分成正比，电路如图4⑴.
将图4⑴中的R与C位置调换一下，即由C端作为响应输出，且当电路参数的选择满足τ＝RC>>T/2条件时，则称为积分电路.
（3）
由式(3)可知：电路的输出电压与输入电压的积分成正比，电路如图4⑵.
2.3 实验仪器与软件介绍
声卡是多媒体技术中最基本的组成部分，是实现声波／数字信号相互转换的一种硬件.在一块声卡上有晶振，AD/DA转换芯片和数字处理芯片及其他辅助电路.因此，它可以作为数据采集卡使用，不过被采集号的频率被限制在音频范围之内.设定了采集频率，采样位数，缓冲区大小之后，再利用声卡的DMA方式进行数据采集工作。利用LabWindows/CVI环境下，借助硬件驱动程序对声卡的采集频率，采样位数，缓冲区大小等分别进行控制，根据用户的需要调整波形显示，进行波形分析，从而构成功能强大的虚拟存储示波器.
Cool Edit软件与外电路是通过声卡的连接，当外电路的开关关闭再打开，在Cool Edit软件的界面会显示出电压与时间的关系图形.将图形剪切下来，与.mav的文件形式储存起来.
MATLAB是数学软件，主要用于对图象的研究，精确度较高.
2.4 实验设计方法
（1）设置声卡
① 打开声音高级控制.
图5
② 选择录音属性，打开录音音量控制面板，将输入方式选成Line。
③ 关闭不必要的声音特效，以免左右声道互相干扰。
④ 如果无信号时背景噪声较大，可以尝试将一些选项静音，特别是CD音频。
⑤ 调整输入和输出的平衡，可借助示波器部分和信号发生器部分实现。
这时信号是从Line In 口输入的.在输出音频信号时，输入口是没有信号的.
如果使用其他声卡，可参照以上步骤设置.注意使用万能声卡驱动程序或自带驱动程序，不要使用Windows带的驱动程序.如果仍无法正确工作，可换一个驱动程序试试.可能出现的情况:
a 声卡上没有Line In口，只有MIC口，在一些廉价主板集成的声卡上会有这种情况，因为MIC口通常是声道，也就是示波器只能单踪工作.
b 打开信号发生器，示波器上同时显示波形，这是输出反馈到输入端造成的，可修改各项设置.
(2) 在实验线路板上选取R=5kΩ，C=10μF组成如图2所示的RC充放电电路.NE555信号发生器输出的方波信号电压U=1.5V，频率f=1kHz，将自制电缆线Φ3.5立体声插头插入声卡的Line In，另一边接到实验线路板上的激励端口所在位置.
(3) 在虚拟示波器上观察激励与响应的变化规律，来测时间常数τ，通过调整虚拟示波器界面上的增益、时基和网格按钮，可清晰地观测RC的响应曲线，并可计算出时间常数τ.对于R=5kΩ，C=10μF的RC响应曲线如图6所示.
图6
(4) 适当地改变电容或电阻值，观察波形变化情况，记录观察到的现象.
①选取R=10kΩ，C=10μF，观察并绘制响应的波形，继续增大C之值，定性地观察响应的影响.
②选取R=15kΩ，C=20μF，组成如图4(1)所示的微分电路，在同样的方波激励信号作用下，观测并绘制激励与响应的波形.
3 数据分析电压时间
实验所测得电压随时间变化曲线如图7
4 实验结果分析
①通过计算在相同时间点电压理论计算值与电压实际测量的结果的比例进行比较，我们可以发现相同时间的电压比值几乎相等，作者在通过改变R与C的值发现相似的结论，由此可以证实前人研究.
②本实验精确度较高，但难免有误差的出现，首先在截图时，很难从电压最大值开始截取;其次在用MATLAB对图形进行处理时，很难在特定时间内找到所对应的电压值点，作者因此选取在此附近的点，由此产生的误差可达到万分之一.而且用声卡测试仪器时，难免有噪音的的影响.
③声卡测试仪器的优点:可以将电路与计算机连接在一起，并截取录音，传送给计算机处理.
声卡测试仪器的局限性:容易受外界环境及本身其他的功能影响.
5 结束语
本实验室属于计算机应用实验，难度较高。实验要求会使用Cool Edit Pro 2.0，MATLAB6.1等软件，熟悉声卡的原理，计算机基本知识及物理原理等等.在此应该特别感谢鲁晓东老师，胡依杰同学及费芬同学对我的帮助，他们帮助我找到很多关于这方面的资料.在此次实验中证实前人已经得出的RC电路放电电压变化规律，即电压与时间的关系式结论.
参考文献
关键词：自动化生产线；教学方法；电机与电气控制；PLC；课程设计
中图分类号：G712文献标识码：B文章编号：1006-5962（2013）02-0027-02
高职机电一体化专业课程设置的培养目标是：面向工业企业生产现场，电气控制系统制造公司、机电设备制造公司、机电设备、电气设备、工控设备制造公司或公司、科技开发公司，培养适应社会需要，全面发展，适应本专业相对应职业岗位的高等技术应用性专门人才，主要岗位群定位是自动化设备安装员、自动化设备调试员、中高级维修电工等，本专业有五个主干学科：电气工程、电子工程、机械工程、计算机科学与技术、控制科学与工程，都是为了岗位需要设置的专业知识。其中《自动化生产线安装与调试》作为一门核心专业课在第四学期进行了贯穿和综合。
1自动化生产线的课程设置
机电一体化专业人才培养能力有：识图绘图能力、机电安装调试维修能力、电控系统调试检修能力、自动线调试维护能力、机电设备管理能力及机电产品营销能力等。《自动化生产线安装与调试》前序课程有PLC技术、传感器技术、电机与控制，后序课程有机床维修等。在我们所要实现的教学目标中知识目标涉及到：机械手工作原理、握机械手控制原理、机械手气动原理、熟悉安全操作规程；能力目标有：对已安装的机械手机械部件进行测量；对机械手的气路进行基本调试；根据故障现象判断故障部位；检查分析、找到故障点并分析解决故障；遵守安全操作规程；素质目标有严谨的职业态度、规范的操作习惯、创新精神、团结协作精神、自主学习精神及沟通能力。
此核心课程以项目驱动教学开展课程教学，提升学生的职业能力，以具体自动化生产线为载体，融合认知、安装、调试和检测等内容，实现教、学、做、评一体化教学，突出课程的职业性、实践性和开放性。以学生为主体，采取多样化教学方法。以自动化设备改造为工作过程，涉及电路图分析、电气图设计、程序设计、设备组装、设备运行调试、设备检测、设备维护等行动领域，设置六个学习情境：零配件拆装、传感器检测、气路检测、异步电机检测、步进电机检测、整体检测调试，分成20个任务。
项目一：供料站的安装，有机械拆装、气路拆装、电器拆装三个任务；项目二：加工站的安装，设计任务有加工站组装、光电传感器检测、限位传感器检测三个任务；项目三：装配站的安装，设计任务有装配站组装、电磁阀检测、气缸检测三个任务；项目四 ：分拣站的安装，设计任务有分拣站组装、传送带的检测、异步电机的检测、变频器的检测四个任务；项目五：输送站的安装，设计任务有输送站组装、光纤传感器检测、机械手检测、步进电机的检测、溜板检测四个任务；项目六：整体运行调试，有PLC控制网络构建、程序编写、综合调试三个任务。
2自动化生产线的教学方法与评价设计
2.1教学方法。
（1）讲授法：讲解项目任务，传授项目任务相关的知识点，针对学生实施过程中出现的不足进行知识点的说明。
（2）现场教学法：在符合生产要求的工作环境中进行操作技能和维修应用能力实践，提高职业氛围，在工作过程中提升学生的职业道德、职业素养和岗位适应能力。
（3）任务驱动法：将教学过程融入项目任务中，让学生自主讨论分析实施，学生在工作过程中得到知识。
（4）小组讨论法：学生每六～八人为一个小组，小组讨论分析，讨论解决，分工协作完成项目任务。
六步教学实施：明确任务、讨论分析、制定方案、检测故障、检验效果、总结分析。老师交代目标，注意观察和记录小组对现象分析情况，解答学生提出的问题，对跟主题分析偏离太远的小组予以引导，让学生自行摸索，在后期对学生可能会引起事故或损坏设备和工具的异常操作给予纠正，最后老师组织小组进行故障排除工作汇报，互评，并对每组进行考核评价，再引导学生自行总结。
2.2评价设计。
课程采用过程考核与期终考核相结合、企业考核与校内项目考核相结合、教师考核与学生考核相结合的多元化考核方式，利于理论联系实际，有利于学生的学习创新和思考，更督促他们到实际中去发现和改进，去寻找合适自己的项目和课题。
课程考核为：校内项目，企业，综合实训三大类。当堂课的考核有：教师考核、小组互评、小组自评；教师考核内容为五项：任务分析情况，实施方案制定，任务完成质量、分工协作精神、故障检测手段、安全操作规范、小组总结。
和很多专业课一样，多种教学方法和全面的评价方案，有效保证了教学效果。
3相关课教学
3.1电机与电气控制的教学。
本课程以发电机为主题，以工作任务为导向，以工厂实用型电气控制系统设计、安装、调试与维护情景教学为主线贯穿全课程，用实物进行直观性教学，使学生感性认识强，理性认识够。
典型的教学任务有三相异步电动机全压启动、三相异步电动机长动控制、三相异步电动机正反转控制、三相异步电动机延时启动控制（或三相异步电动机Y-降压启动）、机械手控制等。
课程特色是学生充分利用所学知识、网络资源、闲瑕时间作为期三个月的“继电控制课程设计”。任务书要求能够根据功能要求选择个元器件的类型及其型号；了解个元器件的工作原理和使用方法；把各元器件连接起来实现本课程设计的要求。设计内容和要求：两台电动机都存在重载启动的可能，任何一级传送带停止工作时，其他传送带都必须停止工作，控制线路有必要的保护环节，有故障报警装置。课程设计书要有课题介绍、题目、摘要、总体方案设计、设计目的、控制要求、设计要求、 硬件选型、主电路原理图的设计、 控制电路原理图的设计、重载保护电路设计、欠压保护电路设计、总结。
3.2PLC教学。
PLC是可编程序逻辑控制器（Programmable Logic Controller）的简称，早期是一种开关逻辑控制装置，随着计算机技术和通信技术的发展，其控制核心采用微处理器，功能有了极大扩展，除了最广泛的取代传统的继电器-接触器控制的开关量逻辑控制外，还有过程控制，数据处理，通信联网与显示打印，PLC接口采用光电隔离，实现了PLC的内部电路与外部电路的电气隔离，减小了电磁干扰。
PLC有5种编程语言：
（1）顺序功能图（SFC）。
顺序功能图常用来编制顺序控制类程序，包含步、动作、转换三个要素。顺序功能编程法是将一个复杂的控制过程分解为小的工作状态，这些状态按顺序连接组合成整体的控制程序。
（2）梯形图（LD）。
梯形图沿袭了继电器控制电路的形式，是在常用的继电器、接触器逻辑控制基础上简化了符号演变而来的，形象、直观、实用，电气技术人员容易接受，要求用带CRT屏幕显示的图形编程器才能输入图形符号，是目前用得最多的一种PLC编程语言。
（3）功能块图（FBD）。
功能图编程语言是用逻辑功能符号组成的功能块来表达命令的图形语言，与数字电路中的逻辑图一样，极易表现条件与结果之间的逻辑功能。
（4）指令表（IL）。
采用经济便携的编程器将程序输入到可编程控制器就用指令表，使用的指令语句类似微机中的汇编语言。指令表程序较难阅读，其中的逻辑关系很难一眼看出，所以在设计时一般使用梯形图语言。如果使用手持式编程器，必须将梯形图转换成指令表后再写入PLC，在用户程序存储器中，指令按步序号顺序排列。
（5）结构文本（ST）是文字语言。
编程语言的学习是PLC教学的一项重要内容，中间加以不同的应用实例：顺序控制电路、常闭触点输入信号的处理，使用多个定时器接力定时的时序控制电路、三相异步电动机正反转控制电路、钻床刀架运动控制系统的设计，LED数码管显示设计，还经常根据继电器电路图设计梯形图。
增加的学习情境还常有如下任务：洗手间的冲水清洗控制、进库物品的统计、竞赛抢答器装置设计、彩灯或喷泉PLC控制；寻找数组最大值并求和运算、电热水炉温度控制等。
3.3单片机。
单片微型计算机就是将CPU、RAM、ROM、定时/计数器和多种接口都集成到一块集成电路芯片上的微型计算机。用于示波器、报警系统、移动电话、彩电等日常方面，在智能仪器仪表、工业控制、家用电器、计算机网络和通信领域、医用设备领域、工商，金融，科研、教育，国防航空航天等领域也都有广泛应用。
数据大都在单片机内部传送，运行速度快，抗干扰能力强，可靠性高，微型单片化集成了如看门狗、AD/DA等更多的其它资源。教学内容以80C51为核心讲授单片机的的引脚、存储器组织结构、典型语句，以实例应用为线索：单灯受控闪烁、P1口外接8只LED发光二极管模拟彩灯、单片机做加、减、乘、除运算等项目。各子任务都作硬件电路及工作原理分析、主程序流程图设计、源程序的编辑、编译、下载、单片机的I/O接口分配及连接。
教学采用ISP-4单片机实验开发板，可以完成大量的单片机学习、开发实验，对学习单片机有极大的帮助。该板采用在线可编程的AT89S51单片机，有程序下载功能，可将编辑、编译、调试好的单片机代码下载到AT89S51单片机中。
3.4变频器技术及应用。
变频技术让学生熟练掌握各种电力电子器件的工作原理、主要参数、驱动电路与保护技术；掌握交-直-交变频器、交-交变频器、谐振型变频的工作原理和应用范围；掌握脉宽调制控制、矢量控制和直接转矩控制等先进技术；了解变频器与感应电动机组成变频调速系统、变频器与双馈电机组成调速系统、变频器与同步电动机组成变频调速系统，掌握电力电子电机系统的组成、工作原理、控制方法、运行特性等，是强电应用和现代技术推广的有力体现。
3.5传感器与自动检测技术。
传感器技术代替人的感观，在各种环境下应用，检测技术是一套有效的反应体系，包括信息的获得、测量方法、信号的变换、处理和显示、误差的分析以及干扰的抑制、可靠性问题等。因此掌握常用传感器的工作原理、结构、性能，并能正确选用，了解传感器的基本概念和自动检测系统的组成，对常用检测系统有相应的分析与维护能力。对工业生产过程中主要工艺参数的测量能提出合理的检测方案，能正确选用传感器及测量转换电路组成实用检测系统的初步能力。
教学过程进行小论文制作，让学生提高计算机应用水平，使学生从文字处理水平提高到办公处理水平。对分节、目录、文献标识作严格要求。题目如数字显示电子称、基于霍尔传感器的转速表、单片机电子秤研究、光纤测温仪、烟雾报警器、小车寻迹设计、电熨斗自动恒温系统、电涡流探伤、电感测厚仪等。
4毕业论文指导分析
毕业论文专业联系实际，通常小型自动化系统以单片机为主，大型自动化生产线以PLC为主，系统运行动力离不开电机，观察离不开传感器，调速可用变频器，综合所学，学生的论文涉及广泛，有效教学可对应从如下方面侧重指导。
4.1立意选题。
根据实际和研究方向做好侧重和体现，如“触摸屏控制的碱液配置系统”和“两种液体混合装置的PLC控制系统”的系统性和方向性，“车库自动门的PLC自动控制”和“测速雷达信号处理系统”的检测指标要求等。
4.2材料整合。
在任务要求明确的基础上，首先确定相关技术指标，对应查找并列出论文结构，一份毕业论文至少含有三到五门课的内容，对应于研究方向进行相应编排和取舍。
4.3技术处理。
所搜集图片的背景往往有水印，要去掉，图片按要求进行不同方向的剪切。图表里的文字应是五号或小五，注意表格标题要单独标出等等格式要求。流程图、梯形图的设计与表现。
多种教学方法和理论联系实际教出具有学习能力和创新能力的学生，系统的学习与应用创造练就出具有竞争力的学生，专业课的有效教学和毕业论文的顺利设计将显示本专业沉甸甸的含金量。
参考文献
[1]吕景全.《自动化生产线安装与调试》，中国铁道出版社，2010年7月
[2]马玉春.《电机与电气控制》，北京交通大学出版社，2011年1月
[3]李建新.《可编程控制器原理及应用》，机械工业出版社，2012年9月
论文摘要:文章提出在《过程检刚技术》课程教学中，使学生的学习从“教”到“学”，再到“做”，从而提高了学生的学习兴趣及操作能力。
长期以来，《过程检测技术》课程以教师的理论讲解为主，采用“满堂讲”的授课方法，使学生缺失自由发展空间并匾乏实践动手机会。高等职业教育的办学定位是“以服务为宗旨，以就业为导向，走产学研结合的发展道路”，决定了高职教育要加强实践教学，才能培养出技能型人才。笔者结合自己近几年的教学心得及多位同事的教学经验，提出几项教改举措。
一、“教、学、做”相结合
《过程检测技术》课程是对多种传感器结构的认识、使用及选型，而多数传感器的原理、结构特征对于相当一部分同学来说就存在一定的理解障碍，笔者利用学院检测实验室的基础传感器，在实验室进行现场观摩教学，让学生边学边作。例如，在讲述热电偶测温的过程中，利用酒精灯加热K型热电偶，用万用表测量冷端输出热电势，随着加热时间的延长，万用表的测试数据随之增大，利用这种现象向学生解释热电偶输出热电势的大小与测量端和冷端温差相关联。通过简单的现场演示，学生在了解基本原理的同时，也对元件的应用有了了解。由于所用的都是常规元器件，学生在电子市场都可以购买到，利用课余时间亲手制作，切身感受，从而进一步激发了学生的学习兴趣。
二、采用多媒体教学，融入更多信息量
为了将工业级的生产线中所涉及的传感器纳人到教学内容，笔者从实际现场采集教学素材，通过录制生产现场画面，制作成教学短片，定期给学生播放，使学生了解现场生产环境及基础知识，了解各种检测模块在实际生产中的应用，使学生明确本专业毕业生的具体工作岗位，明确本课程在学习中应该注意到的问题，从而初步了解自己以后在工作岗位上所从事的相关工作。在讲述传感器工作原理时，还可将传感器所发生的化学变化或物理结构的变化做成动画，使学生能够直观地观察出在实际测量的过程中，传感器内部所发生的微观变化，进一步对传感器的工作原理进行了解。
三、成立兴趣小组，提高理论与实践结合的力度
利用课余时间，笔者带领学生利用各种传感器制作相关电路。在对实验室各个传感器工作原理进行分析后，鼓励学生用自己的设计思路及方案设计电路，在此过程中学生的积极性很高，目前我们已经设计并制造出了各种传感器应用电路。比如让学生用分立元件搭接超声波测距电路;利用红外传感器设计自动门控制电路;利用气敏传感器制作酒精浓度测试仪;利用湿敏传感器制作湿度检测电路;瓦斯气体检测及报警电路;禁止吸烟语音广告牌电路等等。通过课外实践活动，使那些对传感器有浓厚兴趣的同学在理论与实践结合上得到提高。
四、改变考核办法，增加实验考核环节
【关键词】单片机；项目式；课程改革
单片机应用技术是高职院校电子信息类、自动控制类等专业的核心课程，这门课程学习的好坏直接影响了学生对专业研究的进一步深入的能力及电子信息类人才培养的基本要求。据调研高职院校单片机技术应用课程教学方式，部分院校按照知识体系讲授，讲授内容顺序为单片机技术概论、单片机体系结构、汇编语言程序设计等[1]。按照知识体系讲解，教师和学生普遍感觉内容枯燥无味，学生对知识点难以理解，更不用说具备利用单片机设计应用系统的能力。部分院校目前利用项目驱动式教学，经过实践教学测试，教学效果良好。
一、教学模式的改革
教学模式由知识体系讲授转变为项目驱动方式。这两种方式各有优缺点，知识体系讲授对于高职阶段的同学说来说，能够系统的了解单片机的内部体系结构，对指令执行的内部过程更加清晰，知识点介绍完后再通过一个大的课程实训项目完成课程的实践教学。项目驱动式教学方法是通过多个项目的学习完成单片机课程的教学，即介绍某个项目时，先介绍理论知识，紧跟着完成实践教学，即设计项目硬件电路、软件程序，然后调试系统等环节。每个项目能完成具体的某种功能，学生学习兴趣会增加，对课程的理解更加深入。两种讲授方式存在的弊端有：知识讲授体系缺乏兴趣性、理论较难理解、缺乏实践能力的锻炼；项目驱动式对单片机的内部原理分析不够深入，但提高了单片机应用项目的实际开发能力。
实际教学过程中可采用模拟仿真及实物焊接两个环节。硬件仿真电路使用Proteus硬件仿真软件，该软件内部集成了多种常用的单片机芯片、电阻、电容、晶体管、LED、LCD液晶屏等，电路搭建方便，仿真效果良好，目前广泛的应用在单片机课程的教学中。软件采用KEIL软件，该软件使用方便，通过建立工程文件到生产HEX文件整个流程清晰易懂，代码编译质量高。Proteus和KEIL两个集成开发环境具有联调功能，提高了学习效率，使得系统开发流程更加直观，容易被学生接受。
二、教学内容的选择
教学内容的选择需符合人才培养方案的定位。学生通过本门课程的学习，能够掌握单片机实际项目的开发流程；能够独立设计常用的单片机控制系统；具备检修单片机应用系统故障的能力；能够熟练使用仿真软件进行系统仿真测试；提高学生手工焊接技能等要求。
通过多个项目的设计，使得单片机技术中的知识点全部介绍，能够达到上述要求。教学项目需从简到难，然后综合设计多个项目，最终达到理论和实践教学效果。教学内容详细介绍如下：（1）单片机最小系统的介绍。可选用项目点亮一个发光二极管。分析单片机与PC机的区别，介绍单片机的基本知识等，理论分析后，在Proteus中搭建硬件电路，在KEIL中设计软件程序，然后调试程序，观察系统是否正常工作，需重点介绍集成开发环境Proteus、KEIL软件的使用。（2）单片机IO端口的学习。如可选用流水灯系统展开介绍，详细分析单片机内部IO端口的特点，分析其应用场合，通过软硬件设计提高学生实践能力。（3）单片机定时/计数器的学习。可选用秒表设计项目展开教学，通过对秒表延时时间的准确设计，采用定时器查询方式完成延时，能够较好的掌握定时/计数器的工作原理及实际应用程序设计。（4）单片机中断系统的学习。在秒表设计中延时程序可用中断方式完成，通过与查询方式的比较，能够让学生更容易理解单片机定时与中断之间的关系。（5）单片机键盘电路的学习。需掌握独立按键和矩阵键盘两种方式的应用，可采用万年历系统的设计，在此项目中介绍数码管动态驱动方式及常用的LCD1602、12864等液晶屏的使用，此项目进一步综合运用了定时、中断资源，提升了学生综合运用单片机内部资源的能力。（6）最后通过多个综合项目的设计，达到教学目的。如单片机温度控制系统设计、单片机测距系统设计、单片机密码锁系统设计、单片机语言报警系统设计等。[2-3]
在项目设计过程中，为了达到更好的教学效果，可以网购单片机学习套件，学生动手从单片机最小系统焊起，然后焊接接口电路及串口下载电路等。通过实物的焊接能够加深学生对单片机应用系统的理解，且每个项目HEX文件能够在此套件上验证，包含了仿真与实物测试。也可以让学生在万能板上焊接每个项目电路，进而提高焊接能力及实物查错能力等。
三、考核方式的改革
单片机课程的考核采用平时成绩和期末成绩按比例相加得到课程成绩。平时成绩应占主要部分。平时成绩的重要性提高，学生的积极性会增加，能让学生认真的完成项目的设计。
高职院校的学生主要是培养实践能力的提升，在理论够用的基础上，强化其动手能力的锻炼。如何对每个项目进行考核呢？可考核硬件电路设计的正确性、软件程序设计的合理性、功能的完整性等。为了进一步提高学生的实际动手能力，可让学生在万能板上焊接单片机应用系统，考核学生的手工焊接能力、实际电路板查错能力、团队配合能力等。考核内容可包含有其他内容，如学习态度、出勤情况等方面。
四、项目举例
以电子钟设计为例。项目目的是掌握单片机定时器、中断系统、键盘电路、液晶屏的综合应用。硬件电路设计方面，需搭建单片机最小系统、时钟控制按键、显示电路，通过硬件电路的模拟仿真及实际电路板的焊接，进一步强化了最小系统及扩展电路的设计要点，掌握了液晶LCD1602的内部电路结构原理及引脚的接线方法[4]。
软件设计方面，软件流程图如图1所示。主函数需先初始化液晶屏1602、定时器、中断系统。初始化结束后进入无限循环，无限循环包括有时、分、秒的显示程序、按键扫描程序。当定时1S到后进入中断服务程序，秒加1，当秒到60时，分加1，当分加到60时，时加1，当时为24自动返回到0。按键扫描程序需设计时钟启动、暂停、复位按键检测程序，使得时钟为可控时钟，该程序需在循环程序中不停的被执行，即为按键扫描达到控制效果，为了达到更好的控制效果，可采用按键中断方式去完成软硬件的设计。
五、总结
单片机技术是一门实践性很强的课程，教学内容、教学方式、考核方式等需在实践教学中不断改进。论文简要的介绍了项目驱动式教学法在单片机技术课程教学中的应用，通过实际教学效果的考核，达到了预期的教学目的，教学效果良好。
参考文献
[1]汪万维.单片机课程教学改革探讨[J].武汉大学学报(理学版),2012(10):95-97.
[2]张涛,韩春贤,等.单片机课程教学改革之我见[J].天津职业院校联合学报,2012(8):101-102.
[3]王静霞.单片机应用技术(C语言版)[M].北京:电子工业出版社,2009.
[4]杨利亚,潘海燕,等.《单片机原理与应用》教学改革与探索[J].电子世界,2012(11):167-168.
本文系2011年安徽商贸职业技术学院院级质量工程项目“特色专业--应用电子技术专业”阶段性研究成果。
作者简介：
这个电路板不光外形不像衣服，作用也和我们概念中的隐身衣大相径庭。
事实上，它是一个伪装装置。将它布置在需要隐藏的物体周围，就可以抵消外界信号的检测，从而实现物体隐形或变形。它的工作原理，不是隐身衣研究领域常用的反射或吸收电磁波，而是用一种特殊的导电材料，通过设定参数、控制电流走向改变被隐藏物体的电磁特性，骗过雷达之类的探测设备——但是，它骗不过人的眼睛。
不论是可见光还是无线电波，在本质上都是电磁波，差别在于它们的频率和波长不同。雷达的工作原理是通过天线把电磁波射向空间某一方向，当电磁波碰到处在此方向上的物体时，就被反射回来，雷达接收到这些电磁波后，对其进行详细分析，便可知道该物体的具体信息，比如材质、形状、高度、距离等。
兰州大学的这个电路板干的就是发出错误的信息误导此类探测器的事儿，通过一些特殊的参数设置，让雷达把一辆坦克当成其他东西，比如一堆土或者一棵树！如果再在外形上做一些伪装，骗过人的眼睛，那它在军事上的用处就非常了得了。
一些国家已经研发出用于侦查人员或者特种兵隐藏的反红外侦察隐形衣。这种衣服的颜色和花纹会随着周围环境的变化而变化，就像变色龙一样，同时，还能躲过敌人的红外侦察器材监测。
从根本原理上说，它们都和隐形飞机一样。
隐形飞机的设计原理就是通过形状和材料的变化，躲过雷达的侦察。它们身上涂有特殊的材料，可以吸收、消解、干涉雷达射出的电磁波，使其收不到反射电磁波。
最早提出这一设计理念的人是苏联科学家彼得·乌菲莫切夫。他在1964年发表的论文《物理衍射理论中的边缘波行为》中提出，物体对雷达电磁波的反射强度和它的大小无关，而和边缘布局有关，并描述了飞机表面和边缘的雷达反射面的计算办法。但由于其他相关学科发展水平落后，他的设想一直停留在理论层面。
20世纪70年代初，美国洛克希德公司的科学家发现了乌菲莫切夫的论文，以他的研究为基础，开始了著名的隐形飞机F-117的研发。1977年，F-117首飞，于1983年10月开始服役，在后来的海湾战争和南联盟战争中大展神威。
【关键词】开关柜；特征气体；诊断
高压开关柜在电力系统中担负着关合及断开电力线路、保护系统安全的双重功能，随着电力系统向着高电压、大机组、大容量的迅速发展，电网日益扩大以及变电站无人值班管理模式和综合自动化的普及推广，高压开关柜的安全运行越来越重要。高压开关柜内闸刀触头、电力电缆进出线的接头接触不良时，接触电阻增大，在负载电流流过时会产生发热现象，过热会引起金属材料的机械强度下降，绝缘材料老化并可能导致击穿，形成事故。在高压开关柜中，固体绝缘中的空穴、不同特性的绝缘层之间，以及金属（或半导电）电极的尖锐边缘处，由于气体的击穿场强比固体介质低得多，气体中的电场又比固体介质中高，往往在气隙的部位产生局部放电。这些局部放电会造成电介质绝缘强度逐步下降，最终导致绝缘的损坏。此外，高压开关柜中还存在SF6气体的泄漏，同样会造成设备性能的下降。因此，测量和监视高压开关柜内的运行状态，是避免重大事故发生及控制故障恶化的有力手段，对于保证高压开关柜的正常运行，提高电力系统的运行可靠性和自动化程度具有非常重要的意义。
目前已有的各个测试系统存在各种各样的缺陷，并且各种方法只能实现对某一种故障的监测，还无法实现对高压开关柜的运行状态准确监测。针对于上述的情况，针对于上述的情况，对高压开关柜在运行过程中各故障状态下的气体成分进行了分析，发现各种故障状态下，高压开关内部会产生不同的特征气体。由此可见，采用变压器油色谱测试的原理，通过对不同特征气体的分析，可以实现对高压开关柜运行状态的监测。基于上述的原理，本论文介绍了基于故障气体原理开发了便携式开关柜故障探测装置，该系统通过提取开关柜运行过程中所形成的气体，采用气敏传感器对各种气体成分进行分析，从而对开关柜的运行状态做出可靠判断，确保高压开关柜的安全运行。
一、开关柜内部故障的特征气体分析
对于采用SF6断路器的小车式开关柜，最容易发生的异常是接头发热、SF6气体泄漏和局部放电。下文将分别研究每种异常状况的特征气体特点。
1.接头发热
接头发热是一次设备的常见故障，对于常用的小车式开关设备，由于其断路器小车经常被移进移出，断路器的触指和触头很容易受到撞击等外力作用而变形，导致接触不良而发热，另外其电缆接头也是发热故障的高发部位，由于开关柜内部发热几乎不能早期发觉，接头发热故障对于开关柜的安全运行事关重大。接头发热产生的特征气体比较复杂，各种气体的组分和浓度随发热温度和接头材料的不同而不同，主要特征气体有以下几种：
a.烷烃和硫化氢——主要是接头电力脂、脂、示温蜡片中杂质受热分解产生，由于断路器触头无一例外地涂有脂，如果接头发热，凡士林融化导致内部少量碳原子数量较少的烷烃和硫化物等杂质气化而分布在柜内的空气中，由于各种气体传感器对于烷烃等可燃气体灵敏度极高，因此很容易检出。
b.单质铜和氧化铜颗粒——如果温度过高，接头的铜会逐步氧化发黑形成氧化铜，极少量的氧化铜和单质铜会升华进入空气，并产生微量烟雾。
c.绝缘材料分解气体——发热接头附近的绝缘材料（如环氧树脂）受热也会产生一定特殊气体，另外接头部位的灰尘受热也会产生特殊气体，主要有氢溴酸、胺类、腈类、酚类、烷烃、醛类、氮氧化物，多环芳烃、杂环族化合物、羟基化合物等。
2.局部放电
局部放电也是一次设备的常见故障，空气中的放电现象会产生氮氧化合物、臭氧和负离子，因此对于空气中的局部放电，如沿面放电等，可采用探测上述气体的传感器进行探测，对于固体介质内部的局部放电则没有作用。
3.SF6泄漏
绝大部分的小车式开关柜均为装设断路器SF6压力表或密度继电器，如发生SF6泄漏，只有等到压力低于报警或闭锁值时，才能通过处罚压力接点的方式用光子牌、指示灯间接显示出来，如果压力接点失灵，SF6气体即使漏完运行人员也无法知道，如果此时操作断路器可能导致设备爆炸的严重后果，因此采用另一种手段探测SF6泄漏也很有必要。由于现有的SF6气体传感器能检测到0.1ppm以下浓度的SF6气体，因此开关柜内部的SF6泄漏应该能很容易地检出。
二、气体传感器设计
1.传感器的选择
通过对不同传感器的性能比较，分析了各种传感器在寿命、灵敏度、成本、加热功耗和反应速度方面的优缺点，本论文提出了采用电化学可燃气体传感器+离子型烟雾传感器+TGS型空气质量传感器”检测接头发热、大气型臭氧传感器检测局部放电、环境监测型SF6传感器检测SF6的方案。
接头发热采用电化学可燃气体传感器，该传感器灵敏度很高，用其可满意地检出微量的硫化氢或其他可燃气体；游离碳、游离状氧化铜和单质铜用气体传感器较难检出，为了提高检测性能，又加上了离子型烟雾传感器，这样如果柜内有极少量的烟雾颗粒，也能及时检出，通过联合使用2种不同原理的气体传感器，就能较可靠地探测出开关柜内部发热异常。局部放电和SF6泄漏的检测分别采用O3/S-5型大气监测用臭氧传感器和SM-SF6型SF6气体传感器，该两种传感器的检出灵敏度都在0.1ppm以下，足以探测开关柜内部的SF6气体泄漏和表面局部放电现象。
2.气体传感器的典型应用电路
气体传感器是一种将特征气体浓度量转化为电量的传感器，大部分气体传感器都采用电阻率变化的方式输出信号，当环境中某种特征气体含量较低时，传感器电阻较大，当该气体浓度增大后，传感器电阻减小，大部分气体传感器的电阻在一定范围内都能与气体浓度成比例变化，具有较高的线性度。
典型的采用加热方式工作的气体传感器电路如图1所示，传感器的1、2端口为加热端口，3、4端口为输出端口，R2为加热端口的限流电阻，用以将加热电流调整到传感器所规定的电流值，R1为输出端负载电阻，当传感器启动后，需要加热一段时间，加热完毕后即能工作，此时3、4端口的电阻值会随着外界气体浓度的变化而变化，从而使R1上的电流和输出端的电压变化，起到监测气体浓度的作用。
三、系统结构设计
通过上述的研究，本论文对整个测试系统进行了设计，其整个原理如图2所示。
从上述监测系统的结构框图可以看出，整个系统由CPU控制系统、按键、液晶显示屏、通信总线、A/D数据采集单元、局部放电探测单元、SF6泄漏探测单元和触头过热探测单元所构成。整个系统的工作过程为：首先采用抽气的方式，将开关柜内的运行气体送入到各测量单元中，利用局部放电探测单元、SF6泄漏探测单元和触头过热探测单元中的气敏传感器对各种故障的特征气体进行测量，实现非电量向电量的转换，接着将各测试信号传到A/D数据采集单元，将模拟信号转换成数字信号，最后将数字信号送入CPU控制单元中，对采集的数据进行归类、统计分析，将测试结果和分析结果显示在液晶屏中，其显示的内容可通过按键进行更改。此外，整个系统还可以通过通信总线，将测试结果上传至监控中心。
四、测试电路设计
针对于上述电路的框架，本论文对其的测量电路进行了设计，其原理如图3所示。
从图3中可以看出，整个测试电路由模拟开关、AD采样电路和MCU组成，其工作原理：首先将测量信号（如热信号、局部放电信号等）接入模拟开关，然后利用MCU控制模拟开关，实现对其分时控制，将模拟信号输入AD采集单元中，接着MCU控制AD采集单元实现对其模拟量的数字转换，从而实现对被测量的测量。
五、系统软件设计
根据上述的测量电路，对其控制软件进行了设计，其程序的流程框图如图4所示。从图中可以看出，整个程序的流程为：首先对系统进行初始化，如接口的电平、寄存器初值的设定，中断的关闭等，然后控制模拟开关，使模拟信号进入AD的输入端，接着对其进行模数转换，实现对模拟量的分时采样，然后对所测量的数据进行分析，对高压开关柜的运行状态作出判断。
六、样机的效果测试
鉴于要寻找内部存在异常的运行开关柜比较困难，因此设计了一些模拟实验，来验证该样机的实际效果，试验结果如表1所示，图4为测量程序流程图。
七、结论
本文说明了空气绝缘开关柜内部异常早期探测的必要性，提出一种通过检测开关柜内空气质量和特征气体组分的方式，来探测空气绝缘开关柜内部异常状态的方法。通过理论分析和实验证明了其具有较高的可行性和实用性，对于接头发热、表面放电和SF6泄漏异常具有较高的检出率，能够实现对高压开关柜的监测。
参考文献
[1]吴家棍，孙良彦.传感器技术[J].1997（1）：18-21.
[2]尚文，刘杏芹，汤笑婷.应用化学[J].1998（2）：60-63.
[3]陈尔绍.传感器实用装置制作集锦[M].北京：人民邮电出版社，2000（4）.
[4]陆凡，王小平等.传感器技术[J].1997，26（3）：5-6.
[5]彭军.传感器与检测技术[M].西安：西安电子科技大学出版社，2003.
