《家电技术》精华版资料(全).pdf

家电技术（家电技术（2 2 简）简）2011、5郭光真第一章第一章诸论诸论一、课程由来一、课程由来二、关于家用电器二、关于家用电器家用电器未见明确定义能不能说是“使用电的家用器具？”最早是什么？看看历史电灯：1879 年爱迪生，白炽灯，首先作为路灯，后入家庭1876 年电报：1844莫尔斯，未入家庭电视机：1924收音机：1920`S，……家用电器的范围有一本高校教材《家用电器与维修技术》 （似可简称“家电技术” ） ，但其中不含最重要的家电电视机，为什么？广义的“家用电器” ：含家用电器产品和家用电子产品简称“家电” 狭义的“家用电器” ：照明、电热、电炊具、空调、洗衣机、冰箱等家用电子产品：视频产品、音响产品等另一种说法：黑色家电：电视、音响、VCD、DVD、录像、收音机等~家用电子产品白色家电(白电)：冰箱、空调、洗衣机等~家用电器产品还有一个“小家电”的说法，电磁炉、微波炉、电饭锅、家用医疗器械、调光台灯，汽车电器……个人电脑、、、数码照相机、机等本来不在家电范围内，属于信息产业另有专业维修人员但更广义的“家电”也包括这些三、家电与健康三、家电与健康家电日益普及，一些可能的负面影响出现了。

人们对健康越来越重视，越来越关注家电对健康的影响1、电磁辐射、电磁波、电磁场有害健康典型说法有：“打会致癌吗？” 医生、记者、防辐射产品生产商说“会” ，国际专业研究机构说没有确凿的证据表明“打会致癌” 是相信个案个例，还是相信大规模对照研究的结果？2、 “雷雨天打会引雷击吗？”有的记者、医生、大学教授说“会” 但防雷技术研究人员说“不会” 应该相信谁？发射的无线电波是“导电体”吗？无线电波会使空气电离引发雷击吗？不会3、 “加油站不得打” 网上绝大多数消息都说加油站打可能引发爆炸事故，但没有说出根据国外有人在很苛刻的条件下做模拟实验却不会引起爆炸汽车启动瞬间时所产生的火花比产生的火花要大得多四、家电与环保四、家电与环保“废电池污染环境”网上充斥着 "一粒钮扣电池可污染 60 万升水，等于一个人一生的饮水量；一节一号干电池可使一平方米的耕地永久性的失去使用价值"多系人云亦云前一句从数量级上就觉得不可思议有人计算过，纽扣电池中锌粉的含量平均不足 200mg，其中汞的含量约占 6％～10％（目前含量更低，要求在1％以下），以汞的含量为 10％、既每粒纽扣电池中汞的含量为 20mg 计算， 即使其中的汞元素全部溶于水， 60 万升水中汞的增加量也只不过为 3.3×10 mg/L，低于《地表水环境质量标准》（GB3838-2002）Ⅰ类水域关于总汞含量 5×10 mg/L 的标准。

废电池要不要集中回收？理论上废电池可以回收利用，但实际上有困难国家环保总局的《废电池污染防治技术政策》规定，在目前条件下，干电池只要符合国家环保指标，均不鼓励集中回收处理现在干电池已无汞化，含量0.0001%以下五、不实信息与陷阱五、不实信息与陷阱“简易卫星电视接收器” 节电器” 怎样才算“节能家电”？消费者的目的是节省电费最好是“省电又省钱” ，但有时是“省电不省钱” ，甚至“不省电又不省钱” 能否“不省电却省钱”？汽车“电子狗” 1-5-5电子遥控黑秤考试作弊工具六、家电奇闻及其他六、家电奇闻及其他金字塔中发现 4200 年前的电视机耐电奇人，触火线无感觉，是特异功能吗？耐电 560V，申请基尼斯记录家电使用寿命第二章第二章电工学基本知识电工学基本知识一．电路概念一．电路概念维修家电常常要找资料，找“电路图” 那什么是“电路”？电路的定义，电流的通路，电流流经的路径电路由三部分组成：电源（信号源） 、中间环节、负载中间环节也有说成“导线、开关”的、不全正确简单电路由：电源、导线、负载组成复杂电路中间环节很复杂电路的作用有两类强电——起电能的传输和转换作用例，供电电路发电（机械能→电能） ，变压器升压，电能输送，变压器降压，负载如照明灯、电动机（电能→光能、机械能）弱电——起信号的传递和处理作用。

例，道路上各种穽盖上的标 记电力 （强电） 、弱电、电信等实物图——实际电子元器件连接而成，复杂时看不清楚电路图——电原理图， 由电路元器件符号画成的图形符号、文字符号有国家标准， 电阻、 电容、电感、二三极集成电路、开关、变压器等符号；中、外符号不同例：电阻国内：国外：图形符号、文字符号举例电路图例子：电吹风常见故障，开关接触不良电阻 R电容 C电源E单刀开关 SW双刀开关 SW电感 L三刀开关 SW选择开关导线交叉不连接导线交叉相连接三极管 T二极管 D123M马达电热丝220V~1 热风2 冷风23 关二．电路的基本物理量二．电路的基本物理量电流：单位时间通过某一截面的电荷量 A，mA；电压：单位正电荷从电场 A 点移动到 B 点所作的功，为 AB 间的电压V、mV、KV；电动势：电源力所作的功，指电源内部三．电路的基本定律三．电路的基本定律欧姆定律：欧姆研究七年，1826 年发表此定律符合此定律的电阻为线性电阻，白炽灯的灯丝不符合此定律，温度越高，电阻越大，为非线性电阻I = U/R，流过电阻的电流与其两端的电压成正比关系全电路欧姆定律：I = E/（R+r） E 为电源电动势，r为电源内阻。

碱性电池的内阻小与普通干电池，适用于大电流放电蓄电池内阻远远小于普通电池，适用于更大电流放电，如启动汽车摩托车问题： 8 个干干电池 12V，能代替12V 的蓄电池来起动汽车吗？电功率和电能：P =UI = IR，W、 KW、W =I Rt ,单位焦耳、千瓦时、KWh，原称“度” ，非标准单位电能计量用电能表，俗称电度表有容量限制，电流安培数一个用电故事：一个月用电超电能表量程，从 00000重新开始计量，有可能吗？四．电路的状态四．电路的状态1． 有载，通路状态负载与电源接通，用电设备工作的状态2．电源短路、局部短路电源短路电流很大，家用电路现常用自动空气断路器（空气开关）来保护家电里用熔断器（保险丝） 烧保险丝有多种原因，如：电路存在短路，电流过大；电路正常，保险丝老化，自然损坏保险丝更换不当，随意加大容量，1A，2A，5A……，最后保险丝不烧，电路板烧毁，故障扩大有时保险丝质量低劣，换后又烧熔丝特性熔（保险）丝的额定电流 IN，熔断电流（2 倍 IN） ，最多 2 分钟熔断，1 倍多 IN的熔断时间？见表延时型熔丝彩电开机瞬间大电流，运行小电流保险丝成分为铅锡合金，能否用铜丝代？有条件可以代，应急修理常用。

保险丝正常工作电流：在 25℃25℃条件下运行，熔丝的电流额定值通常要减少 25%25%以避免干扰熔断例如，一个电流额定值为 10A10A 的熔丝通常不推荐在 25℃25℃环境温度下在大于 7.5A7.5A 的电流下操作额定值的百公比110%135%200%熔断时间4 小时最小60 分钟最大2 分钟最大22保险丝作用：短路保护，非过载（超负荷）保护超 35%，最长 60 分钟熔断电器事故（如电机烧毁、火灾）可能已发生电源线短路，电器会损坏吗？电器火灾常由电线“短路”引起，保险丝为何不熔断？空气开关为何不跳闸？媒体报道电气事故使用“短路”一词，常有误短路会引起电压升高损坏电器吗？全电路欧姆定律：U=E-Ir超负荷用电，I 增，U 降家电中元器件击穿造成短路原因有： （1）元器件老化，质量低劣不符规定要求的； （2）电路故障引起元器件击穿，更换后故障仍在易击穿的元器件有二三极管、电容器、集成电路，但不要轻易怀疑集成电路，换起来麻烦3． 电源开（断）路，局部开路电源开（断）路，如保险丝熔断，电器端电压为零，不工作（不工作不等于损坏） 家电上常见局部开路一是元器件内部开路在高压或大电流状态下工作的电阻易变质，阻值变大，甚至开路，外表发黑。

也有外表完好看不出的二是电路板虚焊 4．额定值家用电器铭牌上标明的使用电压、频率、功率等指标即额定值额定值是使产品能在给定的工作条件下正常运行而规定的正常容许值，是综合考虑了安全、可靠、使用寿命、制造成本等因素制定的额定值定得过低，成本高，浪费；过高，不可靠，安全隐患，伪劣产品常这样做满载：实际电压、电流、功率等于额定值，正常使用；汽车载重比方3过（超）载：实际电压、电流、功率大等额定值，寿命大大缩短；轻载：实际电压、电流、功率小等额定值，寿命可延长讲一下节电问题，还有所谓“节电器” 何为“节电”？在相同的效果下，采用节能电器，少耗电，如同亮度的节能灯耗电为白炽灯的 1/5220V60W 的白炽灯接到 110V 上，理论计算其功率为15W由于灯丝电阻是非线性的电压高，功率大，温度高，电阻大；反之电阻小60W 灯在 110V 下的电阻要比 220V 下的电阻小，故功率应大于15W，实际测量大约为 18~20W测试表明，降压使用的 220V60W 灯比 220V15W 灯要暗，不节电但寿命可延长，节省灯泡消耗，对彻夜长明灯有利据说美国有一盏白炽灯已连续亮了 96 年，估计是在低压下点亮的。

五、电与磁五、电与磁1．电与磁不可分有电路，又有磁路变压器、电感器，电动机中有电路又有磁路通过磁来传递能量电能→电能：变压器，电→磁→电；电能→机械能：电动机，电→磁→机械磁场与电场有相似之处，电力线，磁力线，磁力线从 N→S（磁力内部是 S→N） 磁路，磁力线在铁心中形成闭合的路径铁心由磁性材料制成，能集中磁力线磁阻（类比电阻） ：磁性材料能集中磁力线，磁阻小；非磁性材料，不集中磁力线，磁阻很大类比导体和绝缘体磁性材料：铁族元素及其合金、氧化物，可被磁铁吸引；非磁性材料：非金属、塑料、木材、铜、铝等，不被磁铁吸引2、电磁关系的发现19 世纪初，科学家大都相信电与磁毫不相干，没有什么关系1820 年，丹麦的奥斯特，发现通电导线周围产生磁场，小磁针偏转，用右手定则判断 “电生磁”现象安培发现磁场对通电导体有作用力左手定则电能原由化学电池产生，意大利的伏打发明电池，称伏打电池，因成本等问题不可能广泛用作动力法拉第 1821-1831 实验十余年法拉第第一次实验是一个变化的电流产生另一个变化的电流后又继续，共做了五类：变化着的电流、变化着的磁场、运动的磁场、运动的恒定电流、在磁场中运动的导体。

最后在 1851 年总结出电磁感应定律导体与磁场有相对运动，线圈中磁力有变化才产生感应电动势和感应电流——这就是发电机原理准确的说是“动磁生电” ，静止状态不生电法拉第定律——判断电磁感应的大小：E t磁力线（磁通）的变化率越大，感应电动式E越大,磁铁插入拔出越快，E越大；若磁铁不动，磁通再大也不产生感应电动势美国人约瑟夫·亨利发现自感现象据说他比法拉第早一年发现电磁感应现象，但未发表焦耳楞次定律——解决感应电动的势方向问题：电磁感应产生的电流也会产生磁场（右手定则） ，其方向是要阻碍外界磁场的变化外磁场增大时阻碍其增大，减小时阻碍其减小磁铁插入拔出时电流方向不同线圈有对抗变化磁场的作用，称为自感现象自感系数 L 单位—亨利线圈加变化电压uL→变化电流iL→变化磁场→感应电流→感应电流的磁场阻碍线圈电流的变化，故iL的变化滞后于uL的变化；而电阻的电压、电流的变化是同步的自感系数L即线圈电感量的大小自感系数L越大，电流的变化率越大，感应电动式E越大E六．直流电和交流电六．直流电和交流电直流电是大小方向都不随时间而变的电流重点讲交流电正弦交流简称交流电1． 交流电的三要素 Lit4交流电的表达式u（1）频率、周期Umsin(t )i i  I Immsin(sin(ω ωt t ψ ψ) )f 1T；其中i iω ωt tT—周期（S） ，f—频率（Hz、KHz、MHz）ω=2πf—角频率，弧度/S，正弦每变化一次 2π 弧度。

工频 50-60HZ音频 20HZ-20KHZ低频（LF）—30-300KHZ中频（MF）—300-3000KHZ高频(HF) —3-30MHZ基高频(VHF)—30-300MHZ特高频（UHF）—300-3000MHZ（2）幅值、有效值ψ幅值即最大值、峰值上式中的Um，一个周期内两次最大有效值是以电流热效应衡量交流电做功能力与直流电进行对比以U表示U、Um关系为Um = 1.41U日常用电 U =220V，Um≈310V .交流电中元器件的耐压应按Um来选择，如电风扇的启动电容，耐压 250VAC 可以，250VDC 则不可3 3））初相位初相位计时起点选择不同， 相位角也不同两个同频率正弦交流信号比较其相位有：超前、滞后、同向、反相等关系2． 交流电路中的电感和电容电感加交流电压uL,产生同频率的交流电流iL ,但iL的变化滞后于uL 电感对交流电有阻碍作用，称为感抗 XL ，其大小为 XL =2π fL，单位欧姆，f 是电流的频率，L 为电感系数直流时 f =0，XL =0，电感对直流电无阻碍作用，但实际电感器是导线绕的，还有导线的电阻所以在直流电路中，电感看成短路，但当电感接通或断开直流，电感有作用，会产生感应电动势。

电容加交流电压uC，产生同频率交流电流ic，但ic的变化超前于uC电容对交流电有阻碍作用，称为容抗XC，其大小为 XC= 1/2π fC ，单位欧姆在直流电路中 f =0，XC→∞，相当于开路但当电容接通或断开直流电时，有充放电作用，电路中有电流，此电流并不“通过”电容（电容两极板之间是绝缘的，电子是通不过的） ，称为位移电流用指针式万用电欧姆档测试电容（电容量较大，在 1μ F 以上较明显） ，可见指针摆一下又回∞位，反接表笔，又见指针摆一下，角度更大，再回∞位即电容充放电现象 XL 与 XC 总称电抗R、L、C串联，总称阻抗Z，其大小为Z R2(XL XC)2（欧姆）不等于R+XL+XC 在直流电路中串联总电压=各部分电压之和 在交流电路中串联总电压≠ 各部分电压之和U≠UR+UL+Uc部分电压有可能>>总电压可能有UL（或Uc）»U由此可见，交流电路的分析计算比直流电路复杂得多谐振现象谐振现象力学有共振现象，电学有谐振现象共振是当系统固有频率等于外力频率时产生的，其振幅达到最大谐振是电路固有频率与电源频率一致时产生的，其电流达到最大就R、L、C串联电路而言，当电源频率f 12LC即电路的固有频率时，产生谐振。

这时Z最小，电流最大，UL= Uc»U ，可达到电源电压的几十～几百倍无线电技术中作用于调谐，收音机中选择电台如收音机收到三个电台信号，频率为f1、f2、f3现调节 C（可变电容器）使谐振频率f 12LC f1，即突出了f1 的信号强度，抑制了f2、f3，于是就收到f1 台，提高选择性和灵敏性5交流电的功率交流电的功率直流P=UI=IR交流 220V40W 电感镇流日光灯，电流 I=0.36A，P≠UI，P=UICOSφ ，φ 为 u，I 的相位差，含电感器、电容器的交流电路，u、I 间有相位差φ ，COSφ 称为功率因数，2COSφ≤1 此处COSφ=0.5，P为有功功率，电度表计量有功功率W=PTL、C 为储能元件，理论上不耗能，电度表计量不出有关“节电器” “节电”的解释所谓的“节电器”就是电容器功率因数低有何害处P=UICOSφ ，当P一定，COSφ ↓，I↑，线路损失⊿U=Ir也↑商家现场演示，在没接节电器之前，电流表显示两盏日光灯的电流是 0.5 安，接上 “节电器” 后， 电流表显示电流只有 0.25 安了， 说：“因为P=UI，节电 50%” ，果真如此？并上电容器，提高功率因数，P=UICOSφ ，COSφ ↑，I↓，但日光灯电流 I1不变，P不变，如果接的是电能表，电能表不可能转慢。

如果电流表接在日光灯这边，读数仍为 0.5 安，不可能变小作用也有一点，减少线路损失I220VICI1日光灯⊿U=Ir，但有限如果日光灯换成白炽灯或热水器一类电阻性负载，则 I 反而增大，就露馅了三相交流电三相交流电三火线，一零线，提供 2 种电压：火线间电压叫线电压，380V；火~零间电压为相电压，220V零线接地，与大地等电位，不带电，火线带电站在地上碰火线会触电工厂用三相电，大功率电器用三相家用单相，一火线，一零线不同楼层接不同相，总体也是三相，尽量分配均匀，但不可能做到对称零线（干线）中断，引起相电压失衡，有的升高，有的降低，造成事故停电检修后电压上升，误接两火线，时有发生，造成用电器大面积损坏供电电压升高主要因为：（1）误接两火线，有这方面的报道； （2）零线（干线）中断3）其他偶然原因，雷击瞬间，10 千伏高压线搭上 220 伏民用电线3 3．为什么要使用正弦交流电．为什么要使用正弦交流电（1）容易升降电压远距离输电要用高电压、小电流、降低线路损耗，交流易升压，直流不易有时要用低压也方便2）变化平滑不会引起过电压正弦函数的导数值最大为 1 最大的 d（sint）/dt =1，导数就是变化率。

变化的电流加到电感上会产生感应电压，大小为ULLdidt，若L很大，则UL 很大如这样一个波形的电流：在电流直上直下变化的瞬变化率极大，UL 也极大，会产生危害（但也可用于产生高压） 第三章第三章无线电与收音机（简）无线电与收音机（简）一、无线电发明简史一、无线电发明简史1820 年丹麦的奥斯特， “电生磁”现象1831 年法拉第， “磁生电” 导线在磁场中运动产生电流1862.英.麦克斯韦(1831-1879)，在理论上预言电磁波的存在麦克斯韦方程组变化的磁场能产生电场；变化的电场也能产生变化磁场 ”不限于在导体中产生电流，在真空或介质中亦可电磁波—变化的电场和磁场交替产生并由近及远向四周传播 （比方：水波）麦克斯韦方程组表明，空间某处只要有变化的磁场就能激发出涡旋电场， 而变化的电场又能激发涡旋磁场 交变的电场和磁场互相激发就形成了连续不断的电磁振荡即电磁波麦克斯韦方程还说明，电磁波的速度只随介质的电和磁的性质而变化，由此式可证明电微波在以太（即真空）中传播的速度，等于光在真空中传播的速度光是一定波长的电磁波，这就是麦克斯韦创立的光的电磁学说 麦克斯韦提出的电磁辐射的概念和他的场方程组， 是根据法拉第的电力线和磁力线的实验观察提出来的， 从而引出了爱因斯坦的狭义相对论，并建立了质量和能量的等效性原理。

1887 年，德国的亨利·赫芝（H·Hertz 1857—1894） ， 实验证明电磁波的存在6接收器的改进1890—1894 年布兰利（法） 、罗基（英，或译洛奇研制粉末检波器电磁波通过松散堆集的金属粉末（铜、铁、铝 ）时，电导率大为增加（电阻急剧变小） 1890 年，法国物理学家布朗利发现，将金属粉末即紧缩成块，但是它的电阻减小了，使电流容易通过这种装有金属粉未的玻璃管被称为 "布朗利管"，又称"粉末检波器"，它接收电磁波的灵敏度比赫兹的"共振子"要高得多但发现者没想过用此发明去实现无线电通信马可尼（意大利 Marconi 1874-1937） 勇于实践，不迷信权威1909 年，获诺贝尔物理奖1895 年， 意大利青年马可尼采用了 “粉末检波器”作为接收器，并在赫兹的“振荡偶极子”的一个铜球上连接一根很长的导线(由此出现了早期的天线)，大大增强了所发射的电磁波的强度他终于在别墅的三楼实验室与 1． 7 千米远处的山丘之间， 成功地实现了无线电报通讯与此同时，俄国的波波夫通过改进赫兹装置，也应用了“粉末检波器” ，通过一根架设在高空的导线，成功地记录了天空中的大气放电现象，并明确指出，可利用迅速电振荡向远处发送信号。

这样可实用的无线电通讯的设想已完全得到证实1895 年 5 月 7 日，俄国的阿·斯·波波夫（1859—1906） ，雷电指示器，记录或打铃苏定这一天为无线电节） 波波夫在实验中偶然发现了无线电传播中最关键的因素之一——天线的作用，从而使远距离无线通信成为可能1896 年 3 月 24 日，波波夫用自制的无线电发报机发出并接收了世界上第一份无线电报“亨利·赫兹” ，以纪念这位电磁波的发现者1901 年 12 月 12 日，马可尼，越大西洋（3600km）通信，风筝天线 400m 高，电报机 10kw 功率翌年他发射的无线电信息成功地穿越六千英里的距离，从爱尔兰传到阿根电台增多，射频干扰严重1900 年马可尼发明调谐技术提高选择性和灵敏度7赫芝验证电磁波电键电池电报机电磁铁敲击器感应圈上图为马可尼实验装置粉末检波器发明权之争欧洲—马可尼；俄、苏（社会主义国家）—波波夫；美—德福雷斯特（发明电子三极管） 元器件的进展1904 年弗莱铭发明真空二极管，检波效果优于粉末检波器1906 年德福雷斯特发明电子三极管，有放大作用，做成振荡电路大大提高了灵敏度和选择性与有线电报的竞争莫尔斯发明有线电报。

至 19 世纪末，已有很多线路，包括跨洋海底电缆1912 年，泰坦尼克号事件，发出 SOS附近一艘货船无线电未开机、以后规定全天开机1912 年 4 月 14 日纽约时间晚上 11:30，大西洋上的“卡帕提阿”号救援船听到最豪华的游轮“泰坦尼克号”用过老式的火花式发报机用莫尔斯电码发出呼救信号“SOS”和“CQD” 无线、传播语音调制：音频加到等幅高频电磁波上解调：音频从调制电磁波中取出也称检波1906，美国费辛敦传送语言、音乐试验1914，报话机，一次大战~50’s 电子管式，大型抗美援朝战争影片中常见1915，俄，200kw.电台，实现彼德堡—沙皇村的无线1916，越洋1908，.纽约，无线电转播音乐会1919，英、无线电广播1922.，美，纽约，无线电广播1923，法，埃菲尔铁塔作天线至 1925，美 578 个电台1926，英 20kw 电台1922，美，最便宜的收音机（矿石）25.50 美元；高级的 32.50~47.00 美元；豪华型五个管，401 美元1920’s 末，中国上海开始无线电广播1939，延安新华广播电台短波，业余爱好者发现的（1920’s） 靠电离层反射 ，小功率，低天线，可传播很远。

业余短波电台，不以营利为目的，发展技术服务公众二．无线电知识二．无线电知识1．无线电波的划分名称低频（LF）中频(MF)高频(HF)基高频(VHF)f30~300KHZ3000~3000KHZ3~30MHZ30~300MHZλ10000~1000m1000~100m100~10m10~1m应用导航、通信广播电报、广播雷达、电视、无线电导航特高频( HF)300~3000MHZ100~10cm雷达、导航、电视、中继特高频(SHF)3G~30GHZ10~1cm雷达、导航、电视、中继极高频(EHF)30G~300GHZ1cm~1mmλ =3ｘ108 /f (m)λ —波长，f —频率无线电管理委员会——无线电管理机构国际电信联盟 ITU1865 年 5 月 17 日（国际电信日） ，法、德、俄、意、奥等 20 个欧洲国家的代表在巴黎签订了《国际电报公约》 ，国际电报联盟（International Telegraph Union ，ITU）也宣告成立1906 年，德、英、法、美、日等 27个国家的代表在柏林签订了《国际无线电报公约》 1932 年，70 多个国家的代表在西班牙马德里召开会议，将《国际电报公约》与《国际无线电报公约》合并，制定《国际电信公约》 ，并决定自 1934 年 1 月 1 日起正式改称为“国际电信联盟”（International Telecommunication Union） 。

2．无线电波的传播方式（1）地波沿地球表面传播的无线电波受高山阻碍，地面吸收，衰减较快，传播不远，几十公里故中波一般只收8到本地（省、市）电台中央台是转播的长波和中波，（2）天波也即电离层波地球大气层的高层存在着“电离层”无线电波进入电离层时其方向会发生改变，出现“折射”因为电离层折射效应的积累，电波的入射方向会连续改变，最终会“拐”回地面，电离层如同一面镜子会反射无线电波我们把这种经电离层反射而折回地面的无线电波称为“天波”高空电离层反射回地面，再反射到电离层，短波远距离传播受季节、昼夜、地理环境影响较大晚上收短波效果好于白天有衰落现象业余无线电台用短波通过国际公法，在 1.8MHz 至 250GHz 的无线电频谱区间为业余无线电爱好者开辟了 23 多个频段全世界现有注册的业余无线电爱好者 290 万国际业余无线电联盟中国无线电运动协会于 1984 年代表中国加入国际业余无线电联盟3）空间波由发射天线直接到达接收点的电波，被称为直射波有一部分电波是通过地面或其他障碍物反射到达接收点的，被称为反射波直射波和反射波合称为空间波直线传播，穿电离层受地球弯曲表面限制，天线越高，传播越远称为视距传播。

超短波、微波电视信号传播一定距离的两个电视台可用同一频道传播，互不干扰4）散射波，当大气层或电离层出现不均匀团块时，无线电波有可能被这些不均匀媒质向四面八方反射，使一部分能量到达接收点，这就是散射波3．无线电信号的传送传送语言、音乐、图像音频、视频信号变为电讯号→发射无线→电磁波要有效辐射电磁波能量，发射无限长度应=1/2 电磁波长频率越低，天线越长，不能实现必须用高频电磁波将音、视频信号调制到高频信号上使高频电磁波“含有”音、视频信号的成分⑴调幅方式（AM）高频振荡信号（等幅信号）的振荡随音频信号电压的变化而变化被调幅后的高频振荡信号的振幅 路线（正、负峰点连成轮廓线） ，与音频变化规律一致称调幅波中、短波广播电视图像用调幅方式频宽不宽（4.5KHZ） ，高音不足⑵调频方式（FM）高频振荡信号的频率随调制信号的幅度的变化而变化调频广播，电视伴音信号频带宽，音质好调频传送立体声另有调相（位） ，用于电视中某些控制信号的传送4．无线电波的接收收音机为例组成：天线—接收空间无磁波，产生感应电动势调谐电路—选择不同频率的电台信号提高灵敏度和选择性常用 LC谐振电路调节 C 的大小，接收不同频率的电台。

检波电路—即解调从高频信号中分离出音频信号常用晶体二极管音频放大电路—音频信号电压功率放大后送喇叭发声三、直放式收音机三、直放式收音机早期有一种无电源收音机我国到1950~60 年代，还是业余爱好者的入门9制作即矿石收音机能量全靠天线吸收电波 （据说在发射天线附近，用简单天线吸收的，电波能量，足以点亮一只小灯泡） 简单、价廉、不耗能，适应中小学生具有收音机所有基本组成部分天线要架得高，还要埋一个地线单调谐回路，收 2~3 个台矿石（天然半导体二极管）具有单向导电性，调幅波被削去一半，再利用电容 C1（实际上可不用，耳机线圈即有分布电容）的充放电作用，把音频信号分离出来实际上检波后的信号可看作低频与高频信号的 加因电容的高频率抗小，将高频信号傍路滤波，音频信号通过耳机检波前对高频信号放大即高放 缺点是接收范围内高、 低频端的放大量不一致频率高时、放大下降收高、低频端的电台效果很不一致受元器件、电路的限制，做不到一致如晶体管的放大系数β随频率 f 升高而下降灵敏度不均匀短波的差别更大直放式有一种提高灵敏度、选择性的方法——再生电路利用正反馈， 高放输出的一部分反馈到输入端， 增强其输入信号， ，使放大倍数大为提高。

但稳定性变差，不易调整，易产生自激荡振、啸叫声较适于爱好者制做为节省元器件（初期不管电子管、晶体管，相对人们的收入来说均是非常昂贵的） ，降低成本，产生了一种来复式电路如一只高频三极管兼高频放大和低频放大利用电感线圈“通高频阻低频”的特性，使高、低频信号分流、互不干扰1960’S 以前，流行电子管式又分直流式和交流式直流是用电池供电、甲电（1.5~3V）供电子管灯丝，乙电（22.5~45V）供电子管阳极，电池笨重、价高交流式用交流供电，交流供灯丝（6.3V） ，整流滤波为直流供阳极（250V） 60’S~70’S，过渡到晶体管为主国内 30’S 日货充斥市场，质量低劣40’S 美货50’S 国产四、超外差式接收机四、超外差式接收机（一）概述为克服直放式高低频端放大不一致灵敏度不均匀，对元器件及电路要求高的问题，出现一种超外差式接收电路超外差电路将外来信号统一变成一个固定频率的信号进行放大此频率即为中频调幅收音机中频为465KHZ（调频为10.8MHZ，电视为 38MHZ）收音机接受不同频率的信号都具有相同的放大能力中放电路还能根据外来信号的强弱自动调整放大倍数，使弱信号得到增强，强信号放大倍数减少，对不同强弱的电台接受效果趋于一致。

中频信号比接收的电台信号频率低，采用一般放大电路即较大放大倍数、灵敏度高中频放大电路采用调谐回路， 具有选10直放式即在矿石机的基础上加放大电路音频信号包络线（轮廓）天线天线检波后检波后检波后矿石矿石调幅波LCC1耳机耳机滤波后再生输 入高 频检波功率低 频频作用只放大 465KHZ 信号，抑制其他信号，又提高了选择性二级中放的超外差收音机有 5 个调谐回路，效果优于直放式1900 年马可尼发现调谐回路，提高了灵敏度和选择性但高频放大电路带来一系列困难调谐困难、结构复杂，易出现前后极反馈1900∽1910 年间进展缓慢1912，美•阿姆斯特朗提出超外差接收原理源于费辛敦的“外差法” 1901，费辛顿为了使人可听到滴滴答答的电码声提出外差法在电报接收机中预先产生一个频率比接收信号高一个音频的信号 （称为率振信号） f2=f1+音频， f1 为接收的无线电信号， 经混频后产生一个差频信号即音频信号， 就可听到了 f2-f1= f1+音频- f1=音频f2— f1 = 中频输入回路f1混频电路f2— f1= 音频输 入 回 f1路混 频 电路选 频 电路中频f2 = f1+音频本机振荡左：外差式右：超外差式f2 = f1+中频本机振荡超外差式，即将超外差式中的“差频” （音频）信号改为超音频。

频率比音频高得多（465KHZ） ，但仍比接收的外来信号低得多此频率即中频率振信号自动跟踪外来信号，差频始终保持为中频一次大战后 布，1920’S 后生产超外差式收音机是一项特大的发明，奠定了现代无线电接受、理论的基础以后的电视、微波通行，卫星通信、 测、导航、雷达等均用此法至今仍有强大生命力二）超外差式收音机组成及工作原理组成：以组装的 9018 六管收音机为例，见图纸••••••1、输入调谐回路磁性棒、线圈、可变电容器磁性天线线圈T1的ab段，可变电容器CA组成LC调谐回路， 接受电台信号，选台串联谐振，选出需要的信号输入调谐回路2变频 电路]3中频放大4检波电路5自动增益控制电路（AGC）6低频放大7功率放大2、变频电路本机振荡：变频管VT1、变压器T2、CB组成变压器反馈式振荡电路，产生一个高于外来信号频率f1一个中频（465KHz）的等幅振荡信号f2混频电路：由VT1完成率振，混频合称变频，由一个管担任，也有分成两个管来完成的混频产生多个频率信号：除差频f2—f1外、还有f2+f1、f2、f1等选频电路：中频变压器T3，谐振于465KHZ，使中频通过，其他信号被抑制T3为中频变压器（中周） 。

f2对f1的跟踪： f1 =535~1605KHZ（中波） ，则f2应为535+465=1000KHZ~1605+465=2070KHZ理论上应做到差值始终等于465KHZ通过双连可变电容器CA、CB同步变化来实现，用并联的半可变电容进行微调称“跟踪统调”和“频率复盖”3、中频放大级由中中周T3、T4、中频放大管VT2组成,中频信号，T3、T4选频4、检波电路一般由二本机由极管完成，本机由三极管VT3完成， 兼有一定的低频电流放大作用VT的发射结（PN结）具有二极管功能，进行检波C5傍路高频（中频）成分音频成分通过电位器RP三极管做检波有一定的失真5、自动增益控制电路AGC高频小功率管的电流放大倍数β随集电极电流Ic减小而减小用检波得到的高频信号中的直流分量，去控制中放三极管的基极使收强台时中放管Ic↓、β ↓、中放倍数↓；收弱台时Ic基本不降，β较高，中放倍数较高这样强弱台接受效果较一致也由 VT3提供三极管集电极C、基极B极信号反相C极得到负半周经R3、C3滤波为直流收强台，Vc平均值低，AGC电压低，使VT2的Ic↓,弱台Vc平均值高， AGC电压高，VT2的Ic不下降12AGC控制电压强台时VT2放大弱台时VT2放大选频器（中周）选频器（中周））T3T3中放管VT2T4T4选频器（中周）465KHz选频器（中周）VT3AGC形成电路去中频放大电路音 量 调去低频放大电6、低频放大VT4完成。

RP控制大小.7、功率放大由输入变压器T5、低频功率放大管VT5、VT6组成甲乙类推挽式功率放大器，OTL方式T5为倒相变压器当输入信号为正半周时，VT6基极为正，导通；VT5基极为负，截止3V电源通过BL喇叭、VT6对C9充电，BL通过正半周电流当信号为负半周时，反过来， VT5导通，VT6截止，C9通过BL、VT5放电，BL通过负半周电流VT5、6轮流导通，BL得到完整的音频电流，而发出不失真的音频信号VT5T5VT5C9BLVT5信号倒相VT6低频放大收音机技术指标功率放大1.灵敏度收音机正常工作（即输出功率和输出信噪比达到额定值）时，天线上感应的最小信号(场强或电势)称为灵敏度它反映收音机接收微弱信号的能力使用磁性天线接收信号时，用电场强度来表示，其单位是mV／m，一般中波段收音机的灵敏度应不劣于 2mV／m；使用外接天线或拉杆天线时，灵敏度用电势表示，单位是 μV 2.选择性 收音机抑制邻近电台信号干扰、 选择有用信号的能力称为选择性 它反映收音机选择电台的能力调幅广播电台的中心频率是按 9kHz 间隔来分布的，故收音机的选择性通常用输入信号失谐±9kHz 时，灵敏度的衰减程度来衡量，一般要求收音机的选择性大于 20ｄB。

3.失真度 收音机输出波形与输入波形相比失真的程度称为失真度收音机中对音质有影响的主要是频率失真和非线性失真 4.波段覆盖范围 收音机所能接收的载波频率范围调幅收音机的中波段频率范围为535～1605kHz，而短波范围则为 1.6─26 MHz，调频收音机的覆盖范围为 88─108 MHz二次变频技术镜频干扰:当振荡频率与外来信号频率相差一个中频频率（465kHz）时，信号通过中频放大器获得放大:f 振－f 信＝f 中如果外来信号频率比振荡频率高一个中频:f 镜－f 振＝f 中，同样也能通过获得放大13两式相加可得 f 镜＝f 振＋2f 中，如下图：|---465kHz---|---465kHz---|f 信f 振f 镜例:f 信= 550kHz， f 振=1015kHz ， f 镜=1480kHz二次变频：先将电台信号变频到第一中频（如 10.7MHz） ，再将该第一中频通过第二次变频变换到通常的 465kHz 即第二中频以 15480kHz 为例，第一中频为 10.7MHz，那么本振频率为 26180 kHz，镜频为 36880 kHz，远高于 15480kHz， ，短波 II 接收范围在 7～22 MHz 的最高段也还差 14 MHz，应该是都被抑制了。

第四章第四章调频立体声收音机与数字调谐收音机调频立体声收音机与数字调谐收音机一、 调频立体声收音机调频立体声收音机阿姆斯特朗 1933 年发明的频率调制方法1941 年元旦，美国25 家调频电台同时开业，在世界上首先开始了调频广播1、调频与鉴频14调频波的特点是振幅保持不变,而瞬时频率随调制信号的大小线形变化，调制信号代表所要传送的信息鉴频的目的就是从调频波中检出低频调制信号，即完成频率—电压的变换作用能完成这种作用的电路被称为鉴频器等幅的调频波变换成幅度按调制信号规律变化的调频调幅波,然后,用振幅检波器把幅度的变化检出来,得到原来的调制信号2、调频立体声原理只要能同时传送两个声道的节目，就可实现立体声广播理论上可以用两台发射机，用不同频率分别发射左右声道信号；用两台收音机接收左右声道信号实际上不可行，发射接收设备都要双份，很不经济，且不兼容原有收音机接收立体声广播，只能收到单声道（应能收到左右声道之和 L+R） 立体声信号的产生现有的立体声广播制式是 “导频制”这种方法是将左右声道信号进行编码，成为立体声复合信号，再对高频信号进行调频后，用一个发射机发送出去这时用一个单声道的普通收音机收听，就可以收到左右声道之和（L+R）的广播节目。

若用立体声收音机收听，立体声复合信号经立体声解码， 就可收到立体声广播节目这就是“兼容” 导频制” 立体声广播如何将左右声道信号进行“编码”？为方便说明，假设左右声道信号为同频正弦波，仅幅度不同1）将 L（左声道）和 R 信号（右声道）进行叠加（即 L+R）我们称这种和信号为主信号 M；将 L信号与 R 信号相减即 L-R，我们称这种信号为信号 S（如图 1a~d）2）将 S 信号调制于 38KHZ 的副载波（调幅制AM），调制后再将 38KHZ 的已调波通过一个称为平行器的将 38KHZ 副载波抑制掉，仅留下 38KHZ 已调波的上下边带分量（如图1e~f）将S 信号进行这样的处理目的是使 S 信号变成副信号（如图1g）抑制副载波的目的是因为调幅波在能量的角度上看载频占有最大的能量，而边频幅度（上下边带）不超过载频幅度的 1/2，也就是说，边频能量最多只有载波的 50%，当调制度达到 100%时边频的能量一共只占 1/3，如果调制度再少一些，比例还将更少但是，信息是靠边带来传送的，所以幅度恒定的副载波是无用的，将它抑制掉这对提高信噪比和节约发射机的发射功率都有好处然而，在接收端就必须要将抑制了的 38KHZ 载波信号进行恢复才能正确解调出S 信号，而且恢复的38KHZ 载波信号必须要和发射端的 38KHZ 在相位上保持一致。

那末如何解决这个问题呢？可行的办法是在发射端发送一个导频控制信号此信号用以在接收机中从新建立 38KHZ 的副载波3） 将 L+R 信号、 副信号与 19KHZ 导频信号同时加到环形调制器中进行混合叠加成为立体声复合信号15L 包络线a 左声道信号b 右声道信号c 主信号 L+Rd 差信号 L-Re 副载波 38KHzf 用差信号调制副载波g 副载波抑制后的副信号h 复合立体声信号(主信号+副信号)R 包络线（如图 1h）上包络线是(L+R)+(L-R)=2L,左声道；下包络线是(L+R)-(L-R)=2R,右声道导频信号用来作为标准频率，以恢复副载波用4）将立体声复合信号与主载波（88～108MHZ）以 FM 方式进行调制后发射出去3、FM 立体声信号的解码：立体声收音机电路方框图见图鉴频输出的是立体声复合信号解码电路采用开关式解码电路如图，38KHz 的开关信号控制电子开关，其动触头轮流导通b 和 c，每秒正好接通 b 和 c38000 次，把左右声道信号的包络线分别取出，即分离出来开关”应与副载波完全同步，即同频率、同相位，左右声道信号分离才好，否则左右声道信号相混解码在一集成电路中进行，如LA3361。

其中的锁相环电路使 38KHz 开关信号与副载波完全同步，如图所示76KHz 振荡立体声复合信号 a38KHz 开关信号集成锁相式立体声解码器内部结构见图三部分： （1）锁相环电路，恢复38KHz 副载波（即 38KHz开关信号） ，使之与复合立体声信号的载波完全同步（通频同相） ； （2）电子开关解码电路；（3）立体声 /单声道开关电路当立体声信 号 很 弱 时 ， 自 动 关 闭38KHz 解码开关信号， 输出单声道信号，关闭立体声指示灯16电子开关bc左声道输出右声道输出R 包络线锁相环电路电子开关接通 a-bL 包络线2 分频19KHz比较电路19KHz 导频信号（来自复合信号）2 分频电压控制振荡复合立体声信号38KHz电子开关解码LR电子开关接通 a-c二、数字调谐收音机二、数字调谐收音机锁相环数字调谐式收音机(PLL)特点： （1）采用单片微处理机芯片作为数字调谐系统的核心，并含有锁相环路频率合成、频率预选、多功能数字时钟控制及液晶数字显示等多种先进功能； （2）以高精度高稳定的石英晶体为频率基准，锁定接收电台的频率，绝无漂移现象，自动搜索调谐或手动调谐 ； （3）具有频率存储记忆功能。

其它: 定时开机或定时蜂鸣等一般说来， 数字调谐式收音机的存储电台数目越多越好， 高级数字调谐式收音机应具备直接输入频率数字和模拟调谐旋钮，电子线路上也常采用二次变频技术来提高性能指标数字调谐式技术的收音机的缺点：电路复杂，设计难度大，对元件的要求很严格，成本高，生产调试很复杂；由于采用的元件多， 静态耗电比普通收音机要大， 普及型的数字调谐收音机的灵敏度和选择性不见得比好的指针式模拟收音机高多少采用数字显示频率技术的收音机这类收音机采用传统模拟接收电路，成本不高，也容易做到高性能指标不同的是利用数码显示屏取代了传统收音机的指针来指示频率， 并加入了电子钟控功能； 比数字调谐式收音机要省电， 体积上能设计的更小巧方便， 是价格性能比比较高，很实用的收音机品种这种机型的缺点是没有记忆电台功能， 由于采用的是传统模拟接收技术， 频率的精确性和稳定性也没有数字调谐式收音机高1、 电调谐基本原理变容二极管是根据普通二极管内部 "PN 结” 的结电容能随外加反向电压的变化而变化这一原理专门设计出来采用了专门工艺做成的一种特殊二极管，外加反向电压越高，结电容越小，反之结电容越大电调谐基本电路组成如图示。

CB 为变容二级管，C1、C2 为隔直电容，C1、C2 容量很大，对高频交流可视为短路通过R 对 CB 加反向直流电压，R 的作用是不使 CB 被直流电源短路改变 VT 值，可改变 CB 值，改变 LC 电路的谐振频率，便可进行调谐选频2、锁相环（PLL）频率合成系统由压控振荡器（用变容二极管构成的本振电路）产生的频率为 fo 的振荡信号，经可变分频 N 变成 fo/N 后，输入鉴相器中与基准频率 fr(7.2MH 晶体振荡器经 800 分频=9KHz)相比较，它所输出误差电压 Vp，再经协定低通滤波和直流放大后，变为调谐电压信 VT，并返回去控制压控振荡器的振荡频率 fo，从而形成锁相环路，这是个负反馈式的锁相环路，fo 当偏高，fo/N﹥fr 时，VT↓→fo↓→fo/N↓→，直到 fo/N=fr 为止；当 fo 偏低，使用 fo/N﹤fr 时，VT↑→fo↑→fo/N↑→，直到fo/N=fr 为止所以，在锁相环路中，fo/N=fr 总能成立这等式说明：1，当 N 为某定值时，由于基准频率 fr 来自晶振电路，因而极为稳定，就能得到同样稳定的fo2，不同的N 值，对应不同的fo，改变N 值（N 值由 CPU 按制） ，就能改变 fo。

将调谐电压 VT 同时加到接收调谐回路，使其谐振频率与 fo 同步变化3、数字调谐收音机结构中放、检波和音频放大与模拟调谐收音机相同主要差别在调谐电路和本振电路电路有：控制器（CPU） 、键盘、显示、锁相环频率合成器、输入调谐与本机振荡电路具体操作以自动搜索为例CPU 设置一个分频数 N；通过锁相环频率合成电路产生一个调谐调谐电压 VT17锁相环频率合成与变频电路7．2M 高精度晶振器800 分频9KHz 标准信号滤波电路输入调谐f1电路混频电路压控振荡器（本振）中频CPU 控制分频数 N调谐电压 VTCB信号输入RC2LCBLC1信号输入f0可变 N 分频f0/N比较电路电压 VT，当搜索到某电台（频率f1）时，输入回路谐振于 f1，本机振荡频率 f0=f1+450KHz（中频） 搜索时频率变化步长为 9KHz（调频为 50KHz） 改变分频数 N 可改变调谐频率；自动搜索锁台电路触发，将自动调谐频率（即分频数 N）锁定，存储4、二次变频电路镜频干扰是超外差式收音机所特有的干扰 根据超外差式收音机的变频原理， 当振荡频率与外来信号频率相差一个中频频率（465kHz）时，信号就能顺利通过中频放大器获得放大，用公式表示 f 振－f 信＝f 中，这是信号频率比振荡频率低的情况。

如果外来信号频率比振荡频率高一个中频，情况又怎样呢？他们的差额 f 镜－f 振＝f 中，即他们的差额也是中频频率，同样中频放大器也能顺利的让他们通过获得放大两式相加可得 f 镜＝f 信＋2f 中，如下图：|---465kHz---|---465kHz---|f 信 f 振 f 镜即对于一个特定的接收频率它的镜频频率为该频率加上二倍的中频频率，就象以 f 振为镜面，f 镜是 f 信在镜子里成的像例:f 信= 550kHz， f 振=1015kHz ， f 镜=1480kHz二次变频：先将电台信号变频到第一中频（如 10.7MHz） ，再将该第一中频通过第二次变频变换到通常的 465kHz 即第二中频以 15480kHz 为例，第一中频为 10.7MHz，那么本振频率为 26180 kHz，镜频为 36880 kHz，远高于 15480kHz， ，短波 II 接收范围在 7～22 MHz 的最高段也还差 14 MHz，应该是都被抑制了为什么中频选用 465 千赫？中频不应该选在收音机的接收波段内，否则在收听中频附近电台时，就会产生啸叫声和干扰中频选得低些，可以提高中频放大器对邻近电台的选择性。

中频选得高些，可以提高收音机对镜象干扰的抑制能力为了提高无线电接收机的灵敏度、选择性和抗干扰能力！高档接收机中采用二次变频方案：先将接收信号变为一个较高频率的第一中频，一般的调频收音机的一次变频后的中频是 10.7MHz，有效的防止杂波的镜像干扰第一中频比较高，接收机的选择性又变得比较差，镜象频率干扰不可避免如有一电台的频率是 10.7MHZ.那么这个电台信号可以不经过调谐回路直接进入中频放大电路 邻近频率的干扰又会很严重 为了减小这种干扰 要再经二次变频， 变为 465KHz 的第二中频，以确保接收机的选择性利用二次变频技术可以很好地抑制镜象频率干扰，提高接收机的灵敏度还可以进行三次或更多次变频不过二次变频就够了收音机性能指标收音机性能指标1.灵敏度收音机正常工作（即输出功率和输出信噪比达到额定值）时，天线上感应的最小信号(场强或电势)称为灵敏度它反映收音机接收微弱信号的能力使用磁性天线接收信号时，用电场强度来表示，其单位是mV／m，一般中波段收音机的灵敏度应不劣于 2mV／m；使用外接天线或拉杆天线时，灵敏度用电势表示，单位是μV输出功率：台式机 50 mW，袖珍机 5mW.信噪比为 20db，即信号/噪声=10. 绝对灵敏度、相对灵敏度数字调谐收音机示意图锁相环频率合成器、CPU 控制器键盘操作VT输入调谐f1混频、中放、 检波音频放大扬声器f0压控本振自动搜索锁台控制f0显示182.选择性 收音机抑制邻近电台信号干扰、选择有用信号的能力称为选择性。

它反映收音机选择电台的能力 调幅广播电台的中心频率是按 9kHz 间隔来分布的，故收音机的选择性通常用输入信号失谐±9kHz 时，灵敏度的衰减程度来衡量，一般要求收音机的选择性大于 20ｄB 20logE2/E1；E1—原灵敏度，E2—失谐±9kHz 的灵敏度高档收音机其选择性可达46db3.失真度 收音机输出波形与输入波形相比失真的程度称为失真度 收音机中对音质有影响的主要是频率失真和非线性失真4.波段覆盖范围 收音机所能接收的载波频率范围调幅收音机的中波段频率范围为 535～1605kHz，而短波范围则为 1.6─26 MHz，调频收音机的覆盖范围为 88─108 MHz5、输出功率输出功率的涵义是指放大电路输送给扬声器的音频信号强度 一般使用收音机都希望输出功率大一些， 也就是音量能尽量大些但由于输出功率和信号失真关系密切，就同一台收音机而言，输出功率越大，失真也越大， 因而输出功率受到限制通常把失真度在 10% 时的最大输出功率称为收音机的最大有用输出功率一般便携机输出功率小于2W，常见为 200～500MW第五章第五章音响与音频放大器音响与音频放大器有关声音的频率、强度以及音源、音频放大器、扬声器和音源等内容。

一、声音的频率与强度一、声音的频率与强度1、频率声音是一种压力波：当演奏乐器、拍打一扇门或者敲击桌面时，他们的振动会引起介质——空气分子有节奏的振动，使周围的空气产生疏密变化，形成疏密相间的纵波，这就产生了声波，这种现象会一直延续到振动消失为止声音在空气中传播的速度，在 15 C、1 大气压下为 340 米/秒一般的声音总是包含一定的频率范围可以被分解为不同频率不同强度正弦波的叠加一般认为人耳可以听到的声音的频率范围在 20 到 2 万赫兹之间听觉的频率范围因人而异特别是高音上限，蚊子嗡声、蝉叫声 12K~16KHz，有人就听不见平均来说，可以认为人的可听频率为15-16~16000Hz儿童比成年人能听见更高的频率有的动物可听到超声波狗和蝙蝠等动物可以听得到高达 16 万赫兹的声音500Hz 的声波叫低频声（波） （也有资料把低于 300Hz 的声波叫低频声） ，500Hz（或 300Hz）～1000Hz 叫中频声（波） ，高于 1000Hz 叫高频声（波） 人耳对频率在 1000～4000Hz 的声音最敏感，而人类的言语频率(人们正常的说话频率）主要在 500～3000Hz 之间更精确研究指出，人耳对 2300Hz 的频率最敏感，人嗓子能发出声音频率范围是 80HZ 到 1200HZ。

考虑到泛音（高次谐波） ，可达 10000Hz表（单位 Hz）男女2、声压与声压级声压，采用大气压强单位巴（bar）帕斯卡，简称帕，Pa布莱士·帕斯卡（Blaise Pascal 1623—1662） ，法国著名的数学家、物理学家、哲学家和散文家主要贡献是在物理学上，发现了帕斯卡定律，并以其名字命名压强单位帕斯卡定律：流体力学中，由于液体的流动性，封闭容器中的静止流体的某一部分发生的压强变化，将大小不变地向各个方向传递19最低音80170最高音5001200最高泛音80001000001 Pa = 1 N/m² = 10 dyn/10000cm = 10dyn/cm巴（bar）=1 达因/cm =0.1Pa25221 标准大气压=101 325 Pa = 1013250bar；近似：1 大气压=100000 Pa = 1000000bar听觉阈0.0002 巴=2*10-10大气压（频率为 2300 赫）耳语（1 米外）谈话（1 米外）痛觉阈0.002 巴=2*10-9大气压0.2 巴=2*10-7大气压650 巴=0.0006 大气压交响乐（10 米外） 2.0 巴=2*10-6大气压耳膜破裂20000 巴=0.02 大气压声压级（SPL）, 单位分贝，符号 dB。

在听力测试时为了方便起见，将声压级转换成了听力级，即选一组健康青年正常耳，所听到各频率 (125、250、500、1000、2000、4000、8000Hz）最小声音的平均值，在听力图表上分别定为 0dB 听力级(HL） ，也就是正常听力者，但正常人的听力也可波动在-l0dB 至 15dB 之间例如：听力的分贝数值在 16～25，表示稍有听力下降什么是分贝（dB）？1 贝=10 分贝=10lgP/P0，0 dB 为 1 倍， （1 的对数为 0）声压倍数=声压/最小听力声压声压级(sound pressure level, SPL)是指某声压 P 与参考声压 P0比值的对数(10 为底)其单位亦为 B 或 dB因声强与声压的平方成正比，故:SPL(dB)＝10log(P /P0)＝10log(P/P0) ＝20log(P/P0)声压级的参考声压规定为 2×10 Pa（20µPa）在 1～4kHz 内，这个声压强度接近正常人的听阈当某声压为参考声压的 10 倍时，声压级为 20dB；同样如果某声压为参考声压的 100、1000 或 10000 倍时，相应的声压级即为 40、60、80dB。

须指出的是 0dB 并不意味着没有声音,而表示该声音的强度与参考声音的强度相等；－20dB则表示该声音的强度为参考声强的 1/10 当某一环境内有两台机器(声源)单独运转时， 每台机器发出的噪声声压强为 100dB；同时运转时声音能量增大 1 倍，但声压强仅增加了 3dB因此，总声压强为 103dB，而不是 200dB声音压力每增加一倍，声压量级增加 6 分贝0 分贝是人类耳朵刚刚能听到的声音，20 分贝以下的声音，一般来说，我们认为它是安静的，当然，一般来说 15 分贝以下的我们就可以认为它属于"死寂"的了20-40 分贝大约是情侣耳边的喃喃细语40-60 分贝属于我们正常的交谈声音60 分贝以上就属于吵闹范围了，70 分贝我们就可以认为它是很吵的，而且开始损害听力神经，90 分贝以上就会使听力受损，而呆在 100-120 分贝的空间内，如无意外，一分钟人类就得暂时性失聪（致聋） 其中汽车噪音介乎 80-100 分贝，以一辆汽车发出90 分贝的噪音为例，在一百米处，仍然可以听到81 分贝的噪音（以上标准会因环境的差异有所不同，并非绝对值） 3、声强和声强级声强是指单位时间(1 秒），声音通过垂直于声音传播方向单位面积(1 平方厘米）的声能量，单位瓦／米2， W／m2。

听觉系统能够感觉到的声音强度变化范围极大，从刚刚能引起人耳听阈的强度到最大可耐受的强度用能量计算可相差一万亿倍，这里还不包括不能引起人听觉而存在的声音强度，以及导致听觉受到损伤而超过最大可耐受的声音强度如此大的数字，计算起来相当的不便利为了计算简便，声音的强度用对数(指数学里以 10 为底的对数，又称常用对数）关系表达比较方便，由此引出另一个概念——声强级－5222声强级(dB)＝10log(I/I0)在声学中用 1×10-12 W/m2作为参考声强（I0)某一处的声强级，是指该处的声强与参考声强的比值取常用对数的值再乘以 10 的值，度量它的单位为分贝，符号为dB参考声强是 10-12瓦／米2比如某一处的声音强度比参考声强大 100 倍(可以写成 102），那么它们的比值是100，取常用对数再乘以 10，则该处的声强级为 20dB又如，某一处的声音强度比参考声强大 100000 倍(可以写成 105），那么它们20的比值是 105，取常用对数再乘以 10，则该处的声强级为 50dB从这两个例子可以看出，用声强级表示声音强度的大小，要比用声强来表示简单的多了评价声音强度的单位分贝(dB）不能用代数和的形式简单地加减，比如一台机器所产生的噪声的声强级为 50dB，若再增加一台同样的机器，此时这两台相同机器所产生的声强级不是 100dB，而仅仅是 53dB。

在人耳能感受到的频率范围内，对频率在 1000～4000Hz 的声音最敏感，而人类的言语频率(人们正常的说话频率）主要在 500～3000Hz 之间据测定，大多数汉语语音频率在500～3000Hz，声强在 10～50dB 之间的区域内所以，如果儿童在这个区域内的听力损失较严重的话，他就难以听到或听懂他人的讲话声，也不易通过听觉途径模仿说话了更精确研究指出，人耳对 2300Hz 的频率最敏感，听觉阈为 10-10微瓦/cm24、响度声音的强度是客观的，决定于单位时间内作用于单位面积上能量的大小，可以用物理仪器(如声级计)来测量一定强度的声波作用于人听觉器官所引起的一种辨别声音强弱的感觉称为响度响度是主观的，它不仅决定于声音的物理强度，而且与声音的频率也有一定关系在强度相等时，1000～4000Hz 的声音人耳听起来最响在此范围之外，随着频率的降低或升高，响度愈来愈弱，当降至 20Hz 以下或升至 20kHz 以上时，则很难听到响度的单位为宋宋（sone） 频率 1000Hz，强度为听阈以上 40dB(感觉级)的纯音所产生的响度为 1sone大体上，声音(1000Hz 纯音)增加 10dB(声压级)，其响度约增加 1倍。

由此可见，人耳主观响度的感觉并不与声音所含的能量呈线性关系，声音能量增加近 4 倍，主观感觉响度增加 1 倍响度的相对量为响度级，响度级常指某响度与基准响度相比较而言，单位为PHON（方），1KHZ 纯单的声压级为 0dB,响度级定为 0PHON， 声压级 40dB 定为 40PHON,其他频率的声音响度与 1KHZ 纯音响度相同， 则把 1KHZ 的响度级当作该频率的响度级把不同频率、相同响度级的点连成的曲线称为等响曲线或叫等响特性大于 60 分贝属于噪音基本概念：分贝，分贝是声压级的大小单位（符号：db） ，声音压力每增加一倍，声压量级增加 6 分贝1 分贝是人类耳朵刚刚能听到的声音，20 分贝以下的声音，一般来说， 们认为它是安静的，当然，一般来说15 分贝以下的 们就可以认为它属于"死寂"的了20-40 分贝大约是情侣耳边的喃喃细语40-60 分贝属于 们正常的交谈声音60 分贝以上就属于吵闹范围了，70 分贝 们就可以认为它是很吵的，而且开始损害听力神经，90 分贝以上就会使听力受损，而呆在 100-120 分贝的空间内，如无意外，一分钟人类就得暂时性失聪（致聋） 其中汽车噪音介乎 80-100 分贝，以一辆汽车发出 90 分贝的噪音为例，在一百米处，仍然可以听到 81 分贝的噪音（以上标准会因环境的差异有所不同，并非绝对值） 。

什么叫噪音呢？简单点说，不规律的声音 们就可以理解其为噪音城市噪音的来源主要有几种，一种是建筑噪音，这种噪音是阶段性的另一种是交通噪音，这种噪音的影响持续较长第三种噪音是 们生活噪音，例如娱乐场所的噪音、打麻将声、音乐电视等表表的的L L（响度声音水平）和（响度声音水平）和相应的声压相应的声压 ， 声强声强声源声源随距离的例子随距离的例子喷气飞机，50 米远痛阈阈值不适电锯，1 米的距离迪斯科，1 米的音箱柴油车，10 米距离路旁的繁忙道路，5 米声压声压声声压力压力p p2 2声强声强瓦瓦/ /米米2 2水平水平的的L pL p dBSPL dBSPL牛顿牛顿/ /米米 = =帕帕14013012011010090802120063.2206.320.630.21001010.10.010.0010.0001吸尘器，距离 1 米会话讲话，1 米一般家庭安静的图书馆安静的卧室在夜间在电视背景工作室树叶沙沙在远处听阈值附：分贝（工程应用）7060504030201000.0630.020.00630.0020.000630.00020.0000630.000020.000010.0000010.00000010.000000010.0000000010.00000000010.000000000010.000000000001dB(Decibel，分贝) 是一个纯计数单位，本意是表示两个量的比值大小，没有单位。

在工程应用中经常看到貌似不同的定义方式（仅仅是看上去不同）对于功率，dB = 10*lg(A/B)对于电压或电流，dB =20*lg(A/B)此处 A，B 代表参与比较的功率值或者电流、电压值因：P1/P2=（U1/U2）2=（I1/I2）2，取对数再乘 10 得20）dB 的意义其实再简单不过了，就是把一个很大（后面跟一长串 0 的）或者很小（前面有一长串 0 的）的数比较简短地表示出来如（此处以功率为例）：X = 100000 = 10^5X(dB) = 10*lg(X) dB= 10*lg(10^5) dB= 50 dBX = 0.000000000000001 = 10^-15X(dB) = 10*log(X) dB= 10*log(10^-15) dB= -150 dB在电子工程领域，放大器增益使用的就是 dB（分贝） 放大器输出与输入的比值为放大倍数，单位是“倍”，如10 倍放大器，100 倍放大器当改用“分贝”做单位时，放大倍数就称之为增益，这是一个概念的两种称呼电学中分贝与放大倍数的转换关系为：A(V)(dB)=20lg(Vo/Vi)；电压增益A(I)(dB)=20lg(Io/Ii)；电流增益Ap(dB)=10lg(Po/Pi)；功率增益二、扬声器二、扬声器扬声器（speaker，loudspeaker） ，俗称喇叭；1993 年出版的《电声辞曲》指出：扬声器是能将电信号转换成声信号并辐射到空气中去的电声换能器。

扬声器按工作原理主要可分为：电动式扬声器、电磁式扬声器、静电扬声器、压电扬声器等 1、电动式扬声器工作原理电动式扬声器又称为动圈式扬声器（如图所示） ；它是应用电动原理的电声换能器件；它是目前运用最多、最广泛的扬声器，究其原因主要有三条：（1）电动式扬声器结构简单、生产容易，而且本身不需要大的空间，导致价格便宜，可以大量普及2）这类扬声器可以做到性能优良，在中频段可以获得均匀的频率响应3）这类扬声器在不断改进中，扬声器设计、工艺、材料、性能在不断改进中电动式扬声器其形状大多是锥形、球顶形；锥形扬声器（cone speaker）的结构如图所示锥形（纸盆）扬声器的结构可以分为三个1>振动系统包括振膜、音圈、定心支片、2>磁路系统包括导磁上板、导磁柱、导磁3>辅助系统包括盆架、压边、接线架、22部分：防尘罩等；下板、磁体等；相位塞条按声辐射材料分纸盆式、号筒式、膜片式；按纸盆形状分圆形、椭圆形、双纸盆和橡皮折环；按工作频率分低音、中音、高音，有的还分成录音机专用、电视机专用、普通和高保真扬声器等；按音圈阻抗分低阻抗和高阻抗；按效果分直辐和环境声等球顶形扬声器：球顶形扬声器是电动式扬声器的一种，其工作原理与纸盆扬声器相同。

球顶形扬声器的显著特点是瞬态响应好、失真小、指向性好，但效率低些，常作为扬声器系统的中、高音单元使用工作原理简言之,是“通电导体(线圈)在磁场中受到力的作用”当载流导体通过磁场时，会受到一个电动力，其方向符合左手定则，力与电流、磁场方向互相垂直，受力大小与电流、导线长度、磁通密度成正比当音圈输入交变音频电流时，音圈受到一个交变推动力产生交变运动，带动纸盆振动，反复推动空气而发声振动就产生了与原音频信号波形相同的声音使电动式扬声器的振膜发生振动的力，即为磁场对载流导体的作用力，这个效应我们称它为电动式换能器的力效应，其大小由下式规定：F=B L i式中：B 为磁隙中的磁感应密度（强度） ，其单位为特斯拉（T）L 为音圈导线的长度，单位：米i 为流经音圈的电流，单位：安培F 为磁场对音圈的作用力，单位：牛顿但是，在通电音圈受力运动的同时，由于会切割磁隙中的磁力线从而在音圈内产生感应电动势，这个效应我们称它为电动式换能器的电效应，其感应电动势的大小为：е =В iν式：ν 为音圈的振动速度，其单位为：米/秒е 为音圈中感应电动势，单位为：伏特电动式扬声器力效应与电效应是同时存在、相伴而行的动圈耳机的工作原理与动圈扬声器相类似，采用稳恒磁场下， 音频电流通过动圈推动振动膜发声的工作方式。

随着永磁材料、音频振动膜材料发展，以及耳机结构和制造技术的完善，目前动圈耳机已成为了国际音响器材中的一项主流产品，并进入了对音响技术要求很高的Hi—End 领域监听级的专业耳机，如森海塞尔HD 580 、拜亚 DT831 等，+/-3dB 的频率响应可 <20 Hz 、>30k Hz ，通频带内响应曲线平滑几乎完全平直，具有很高的解析力和动态范围，瞬态、声场还原等特性优良，这是音箱系统所不能比拟的2、其它扬声器工作原理：〈一〉 磁式扬声器：亦称“舌簧扬声器” ，其结构如图所示，在永磁体两极之间有一可动铁心的电磁铁，当电磁铁的线圈中没有电流时，可动铁心受永磁体两磁极相等级吸引力的吸引，在中央保持静止；当线圈中有电流流过时，可动铁心被磁化，而成为一条形磁体随着电流方向的变化，条形磁体的极性也相应变化，使可动铁心绕支点作旋转运动，可动铁心的振动由悬臂传到振膜（纸盆）推动空气热振动〈二〉 静电扬声器：它是利用加到电容器极板上的静电力而工作的扬声器，就其结构看，因正负极相向而成电容器状，所以又称为电容扬声器如图所示，有两块厚而硬的材料作为固定极板，极板上有此可以透过声音，中间一片极板则用薄而轻的材料作振膜（如铝膜）。

将振膜周围固定、拉紧而与固定极保持相当距离，即使在大振膜上，亦不致与固定极相碰如图 5 所示，在两电极间原有一直流电压（称之为偏压） 若在两电极间加由放大器输出的音频电压，与原来的输出电压相重叠，形成交变的脉动电压，这个脉动电压产生于两极间隙吸引力的强弱变化，而振膜因此振动而发声静电扬声器的优点是整个振膜同相振动，振膜轻，失真小，可以重放极为清脆的声音，有很好的解析力、细节清楚、声音逼真它的缺点是效率低，需要高压直流电源，容易吸尘，振膜加大失真亦会加大，不适合听摇滚、重金属音乐，价格相对贵一些〈三〉 压电扬声器：利用压电材料的逆压电效应而工作的扬声器称为压电扬声器（如图 6） 电介质（如石英、酒石酸钾钠等晶体）在压力作用下发生极化使两端表面间出现电势差的现象，称之为“压电效应” 它的逆效应，即置于电场中的电介质会发生弹性形变，称为“逆压电效应”或“电致伸缩” 23压电扬声器同电动式扬声器相比不需要磁路，和静电扬声器相比不需要偏压，结构简单、价格便宜， 缺点是失真大而且工作不稳定3、音箱扬声器一定要配一个设计得当、制作精良的音箱，才能得到优越的效果有封闭式、倒相式、迷宫式等 亦称无限大障板。

由于扬声器的纸盆作前后运动时，其正面和背面形成的声波是反向的，一边声波绕过扬声器的边缘与另一边的声波相遇并相互干涉，产生声短路效应，使声音减弱，频率越低越明显封闭式音箱可以把正面和反面的声波隔开，有效地消除低音的声短路现象，提升扬声器的低频响应特性但 由于箱体密封，纸盆振动会使箱内空气产生反复的压缩和膨胀过程，所以这种箱体的各部分应具有足够的强度和密闭性能,否则 ,容易产生板振动而影响特性其主要特点是音色纯正，但灵敏度偏低，适用于家庭音响 在封闭式音箱中，扬声器纸盆内表面辐射的声音能量未被利用，而是白白消耗在箱内倒相式音箱借助音箱后盖的反射作用和倒相口的空气柱振动，使箱内的声波反相，使它经倒相口辐射出来后扬声器前面的声波相叠加，从而增加了低频分量的总辐射量组合音箱与分频器高音、低音扬声器共用一只音箱， LC 分频电路利用电感“通低频阻高频” 、电容“通高频阻低频”的性质，组成高、低通滤波电路，分别接高音和中低音扬声器从低频到高频综合频率响应较为平坦 4、扬声器的性能指标（1）额定功率（W）扬声器能长时间工作的输出功率，又称为不失真功率，音圈不会产生过热或机械动过载等现象，发出的声音没有显示失真。

额定功率是一种平均功率，而实际上扬声器工作在变功率状态，它随输入音频信号强弱而变化，在弱音乐及声音信号中，峰值脉冲信号会超过额定功率很多倍，由于持续时间较短而不会损坏扬声器，但有可能出现失真因此，为保证在峰值脉冲出现时仍能获得很好的音质，扬声器需留足够的功率余量一般扬声器能随的最大功率是额定功率的2-4 倍噪声信号是一个连续的、无规则的信号，它与我们的语言和音乐节自信号十分相似，用噪声信号模拟现实生活中的语言和音乐节目信号，对扬声器单元进行电声性能测试，常常可以获得比用纯音信号更符合实际使用情况的测试结果目前测试扬声器承受功率时大多使用噪声信号发生器2）频率特性（Hz） 频率特性是衡量扬声器放音频带宽度的指标高保真放音系统要求扬声器系统应能重放20Hz-20000Hz 的人耳可听音域由于用单只扬声器不易实现该音域，故目前高保真音箱系统采用高、中、低三种扬声器来实现全频带重放覆盖此外，高保真扬声器的频率特性应尽量趋于平坦，否则会引入重放的频率失真高保真放音系统要求扬声器在放音频率范围内频率特性不平坦度小于10dB3）额定阻抗（Ω） 扬声器的额定阻抗是指扬声器在额定状态下，施加在扬声器输入端的电压与流24CL封闭式倒相式组合音箱的频率蓝线：低音扬声器单元棕线：中音扬声器过扬声器的电流的比值。

一般有2、4、8、16、32 欧等几种扬声器额定阻抗是在输入400Hz 信号电压情况下测得的，一般是音圈直流电阻的 1.2~1.5 倍4）谐波失真（TMD%）由扬声器磁场不均匀以及振动系统的畸变而引起，常在低频时产生互调失真（因两种不同频率的信号同时加入扬声器，互相调制引起的音质劣化）和瞬态失真（因振动系统的惯性不能紧跟信号的变化而变化，从而引起信号失真）等谐波失真是指重放时，增加了原信号中没有的谐波成份扬声器的谐波失真来源于磁体磁场不均匀、振动膜的特性、音圈位移等非线性失真目前，较好的扬声器的谐波失真指标不大于5%5）灵敏度（dB/W）与效率扬声器的灵敏度通常是指输入功率为1W 的噪声电压时，在扬声器轴向正面1m 处所测得的声压大小灵敏度是衡量扬声器对音频信号中的细节能否巨细无遗地重放的指标灵敏度越高，则扬声器对音频信号中所有细节均能作出的响应作为Hi-Fi 扬声器的灵敏度应大于86dB/W扬声器单元输出的声功率与它输出这些声功率所消耗的电功率之比称为扬声器的效率，大约1%扬声器从功率放大器中所获得的大部分能量都转换成为热能，只有其中很小一部分被转换成声人在讲话或唱歌时，用来使声带振动的能量， 只有1%左右变为声音，与现代扬声器的效率大致相同。

大多数乐器的效率还要低，只有0.1%左右扬声器音箱频率响应的例子该图为名牌音箱惠威 M6 在消声室内测量出的实际频率响应曲线，整体的平滑度非常高，50Hz-20kHz 的不均匀度仅只有±1.5dB， 有效频率范围是 35Hz-20kHz(-6dB) 采用了 3 分频， 分频点分别为 0.98kHz 和 3.3kHz我们可以清楚的看到独立的专业球顶中音对应的频率范围，由它来展现最为验音箱中频音色特性的频段扬声器的评价不仅取决于众多的客观测试指标，而且目前客观测试指标不能完全概括扬声器的质量扬声器的客观测试指标有数 10 项之多，而且有增加的趋势大多数测量要求在消声室内进行尽管现在有了计算机辅助测量，但仍然代替不了消声室的测量扬声器的主观评价是不可缺少的，而主观评价又带有极大的离散性，它往往因人而异、因时而异、因地而异、因曲而异，并且自觉或不自觉地受到各种心理暗示的影响评价的结果不仅取决于聆听者的修养、素质、心理状态，而声音本身是转瞬即逝的，其难度高于其他需主观评价的项目，比如评酒评茶等，它涉及心理声学、生理声学、环境声学、音乐声学、数理统计方法等扬声器技术是少数能将艺术与技术相结合、 趣味与科学相结合的技术之一；又是将古老声学与现代电子相结合的产物；是有广泛发展空间、又与亿万群众有密切联系的技术。

中置音箱指家庭影院系统中装于视频监视器的顶部,下面或后面的一种音箱 是用于重放中心通道送来的人声对白之类信息以及其它同荧屏上的动作有关的一些声音中置音箱在重放过程中主要是表现人物的对白及处于中间的声音中置音箱一般放置于电视机的上面三、音响放大器三、音响放大器音响是指除了人的语言、音乐之外的其他声响，包括自然环境的声响、动物的声音、机器工具的音响、人的动作发出的各种声音等音响技术的发展历史可以分为电子管、晶体管、集成电路、场效应管四个阶段 1906 年美国人德福雷斯特发明了真空三极管，开创了人类电声技术的先河1927 年贝尔实验室发明了负反馈技术，使音响技术的发展进入了一个崭新的时代，比较有代表性的如威廉逊放大器，较成功地运用了负反馈技术，使放大器的失真度大大降低上世纪 50 年代，电子管放大器的发展达到了一个高潮时期，各种电子管放大器层出不穷由于电子管放大器音色甜美、圆润，至今仍为发烧友所偏爱上世纪 60 年代晶体管的出现，使广大音响爱好者进入了一个更为广阔的音响天地晶体管放大器具有细腻动人的音色、较低的失真、较宽的频响及动态范围等特点上世纪 60 年代初，美国首先推出音响技术中的新成员——集成电路，到了70 年代初，集成电路以其质优价廉、体积小、功能多等特点，逐步被音响界所认识。

发展至今，厚膜音响集成电路、运算放大集成电路被广泛用于音响电路上世纪 70 年代中期，日本生产出第一只场效应功率管由于场效应功率管同时具有电子管纯厚、甜美的音色以及动态范围达90dB、THD＜0.01％（100kHz 时）的特点，很快在音响界流行现今的许多放大器中都采用了场效应管作为末级输出1、什么是“Hi-Fi”音响它是英语“High-Fidelity”的缩写，直译为“与原来的声音高度相似的声音”，也就是“高保真” 所谓"HI-FI"是包括音源、功放、音箱音响界的专业人士借助于各类仪器，通过各种手段，检测出各种指标来决定器材Hi-Fi25的程度，而音响发烧友则往往通过自己的耳朵去判断器材是否达到心目中的Hi-Fi 判别重放声音高保真程度的高低，不仅需要有性能优良的器材和软件，而且还要有良好的听音环境因此，如何正确衡量音响器材的Hi-Fi程度，还存在着客观测试和主观评价的差别 2、音响系统技术指标音响系统的整体技术指标性能的优劣， 取决于每一个单元的自身性能的好坏， 如果系统中的每一个单元的技术指标都较高，那么系统整体的技术指标则很好1）频率响应：所谓频率响应是指音响设备重放时的频率范围、以及声波的幅度随频率的变化关系。

一般检测此项指标以 1000Hz 的频率幅度为参考，并用对数以分贝（dB）为单位要表示其频率的幅度音响系统的总体频率响应理论上要求为20-20000Hz，在实际使用中往往由于电路结构、元件的质量等原因，不能够达到该要求，但一般至少要达到 32-18000Hz2） 信噪比：所谓信噪比是指音响系统的对音源软件的重放声与整个系统所产生新的噪声的比值，其噪声主要有热噪声、交流噪声、机械噪声等等一般检测此项指标以重放信号的额定输出功率与无信号输入时的系统噪声输出功率的对数比值分贝（dB）表示一般音响系统的信噪比需在 85dB 以上3）动态范围：动态范围是指音响系统重放时的最大不失真输出功率与静态时系统噪声输出功率之比的对数值，其表示单位为分贝（dB） 一般性能较好的音响系统的动态范围在 100（dB）以上4）失真：失真是指音响系统在对音源信号进行重放后， 与原信号相比使原音源信号的某些部分（波形、频率等等）发生了变化音响系统的失真主要有以下几种：谐波失真： 所谓谐波失真是指音响系统重放后的声音比原有信号源多出许多额外的谐波成分， 此额外的谐波成分信号是信号源频率的倍频或分频，它由负反馈网络或放大器非线性特性引起。

高保真音响系统的谐波失真应小于 1%互调失真：互调失真也是一种非线性失真， 它是两个以上的频率分量按一定比例混合，各个频率信号之间互相调制，通过放音设备后产生新增加的非线性信号，该信号包括各个信号之间的和及差的信号瞬态失真：瞬态失真又称瞬态响应，它的产生主要是当较大的瞬态信号突然加到放大器时由于放大器的反应较慢，使信号产生失真 一般以输入方波信号通过放音设备后， 观察放大器输出信号的包络波形是否与输入的方波波形相似来表达放大器对瞬态信号的跟随能力 (5)立体声分离度：立体声分离度表示了立体声音响系统中左、右两个声道之间的隔离度， 它实际上反映了左、右两个声道相互串扰的程度如果两个声道之间串扰较大，那么重放声音的立体感将减弱 (6) 立体声平衡度：立体声平衡度表示立体放音系统中左、右声道的增益的差别，如果不平衡度过大， 重放的立体声的声像定位将产生偏移一般高品质的音响系统的立体声平衡度应小于 1dB3、音响系统重放声音的音频范围音频频率范围一般可以分为四个频段，即低频段（30~150Hz ）；中你频段（ 150~500Hz ）；中高频段（ 500~5000Hz）；高频段（ 5000~20000Hz ）。

30~150Hz 频段：能够表现音乐的低频成分，使欣赏者感受到强劲有力的动感150~500Hz 频段：能够表现单个打击乐器在音乐中的表现力，是低频中表达力度的部分500~5000Hz 频段：主要表达演唱者语言的清晰度及弦乐的表现力 5000~20000Hz频段：主要表达音乐的明亮度，但过多会使声音发破4、石机和胆机：胆机就是使用电子管的功放 石机就是使用晶体管的功放石机和胆机的区别：电子管功放（胆机）的音质明显优于晶体管功放晶体管功放（石机）听起来高频、中高频有偏多感觉，低频感觉偏少，晶体管功放听起来声音较硬，特别是低频声不够柔和，而高频声又显得尖刺、发燥，听起来有时感到高频段存在着交越畸变当频率增高而音量又很大时，这些现象就更加明显但晶体管功放的动态大、速度快，特别适宜于表现动态大一些的音乐至于表现 枪炮和雷电声当然更优于电子管功放了因此，如果你要弄一套家庭影院，那么，功放最好选择晶体管的，也就是石机如果你喜欢欣赏纯音乐（包括歌曲），那么就选择胆机，听起来比较柔和，声音有温暖的感觉5、音响电路组成26组成见图这里只画出一个声道前置放大器是指把音频（AUX、MIC）信号放大至功率放大器所能接受的输入范围。

前置放大器功能有两个：一是要选择所需要的音源信号，并放大到额定电平；二是要进行各种音质控制，以美化声音前置放大器的基本组成有：音源选择、输入放大和音质控制等电路音源选择电路的作用是选择所需的音源信号送入后级，同时关闭其他音源通道输入放大器的作用是将音源信号放大到额定电平，通常是 1V 左右音质控制的作用是使 音响系统的频率特性可以控制，以达到高保真的音质；或者根据聆听者的爱好，修饰与美化声音音调控制电路又称音调补偿电路一般是对音频的高低音进行补偿提升所设的电路或称“等响度控制”对微小的声音，只要响度稍有增加人耳即可感觉到，但是当声音响度增大到某一值后， 即使再有较大的增加，人耳的感觉却无明显变化我们把人耳对声音响度的这种听觉特性称为“对数式”特性声压级增加 10dB，听觉增加到 2 倍，声压级增加 20dB，听觉增加到 4 倍，……，声压级增加 10ndB，听觉增加到 2 倍另外人耳对不同频率的声音，听觉响度也不相同例如我们播放一个从 20Hz 逐步递增到 20kHz 增益相同的正弦交流信号， 就会发现虽然各频段增益一样， 但我们听觉所感受到的声音响度却不相同 在 20Hz～20kHz 整个可听声频率范围内，我们把可听声分为 3 份，即：低音频段 20Hz～160Hz、中音频段 160Hz～2500Hz、高音频段 2500Hz～20000Hz。

人耳对中音频段感受到的声音响度较大，且较平坦而高音频段感受到的声音响度随频率的升高逐渐减弱，为一斜线低音频段在 80Hz 以下急剧减弱，斜线陡率较大我们把低音频段的急剧减弱称为低频“迟钝”现象图是人耳听觉特性曲线如果我们在某声强级倒置这些等响曲线，就会得出人耳在此曲线上整个频率范围内全部声音的相对频响图较低曲线倒置，说明在低声强， 人耳频响缺乏相反，倒置较高声强的上部曲线，可达到更平坦的频响 通常把 1000Hz 曲线作为参考点，对高频和低频而言，人耳的听觉响应在低声强时始终不足但是人耳对 300～27n6000Hz 左右的频段特别敏感这恰巧是包含大部分人讲话模式的声音以及婴儿啼哭的音调的频率范围功率放大器 音频放大器的目的是在产生声音的输出元件上重建输入的音频信号，信号音量和功率级都要理想——如实、有效且失真低音频范围为约20Hz～ 20kHz ，因此放大器在此范围内必须有良好的频率响应(驱动频带受限的扬声器时要小一些，如低音喇叭或高音喇叭)根据应用的不同，功率大小差异很大，从耳机的毫瓦级到 TV 或 PC 音频的数瓦，再到 “迷你”家庭立体声和汽车音响的几十瓦，直到功率更大的家用音响系统的数百瓦以上。

A 类（甲类）放大器是指电流连续地流过所有输出器件的一种放大器这种放大器，由于避免了器件开关所产生的非线性，只要偏置和动态范围控制得当，仅从失真的角度来看，可认为它是一种良好的线性放大器但效率较低胆机多用A 类AB 类(甲乙类 )放大器，实际上是A 类(甲类)和 B 类(乙类)的结合，每个器件的导通时间在50—100％之间，依赖于偏置电流的大小和输出电平该类放大器的偏置按B 类(乙类)设计，然后增加偏置电流，使放大器进入AB类(甲乙类 )效率较高石机多用AB 类四、音源四、音源录音：把声音信号记录在媒质上的过程用与录音时相应的方法将媒质上记录的信号重放出声音来的过程称为放音录音和放音两过程合称录放音声音的记录方式常见的有唱片录放音、磁带录放音和光学录放音三种方式，亦可分为模拟录音和数字录音 1、留声机、电唱机与唱片1877 年爱迪生发明留声机1887 年蜡筒留声机推上市场，由于机器笨重，使用不便，且不能复制，未能获得有价值的商业应用1888 年德国人贝里纳改进了早期留声机，推出了圆盘唱片圆盘唱片由于水平播放，使针压保持稳定，提高了音质，而且它的生产工艺便于工业化大规模复制，使唱片走入人们生活成为可能。

因此圆盘唱片的出现，宣告了唱片工业的诞生圆盘唱片由 SP（78 转）到 LP（33 转） 、由粗纹到密纹、由单声道到立体声，音质在不断完善、提高，但毕竟生产工艺复杂，使用不便，放唱容易产生“爆点”唱片录音是将声音转成机械振动，在唱片（塑料制成的薄片）上刻下声波的曲线，再用唱针（早期用钢针，后用人造宝石）沿着波线划过产生机械振动，唱针安在电唱头（压电晶体式）上，将振动转为电流信号，放大后就可以放出声音了这就是现在所说的模拟信号，也就是用一条光滑的曲线来表示声波是一种模拟录音方式唱片的转动留声机用发条电唱机用马达2、磁录音1900 年，巴黎博览会展出了丹麦科学家包尔森利用传声的原理，发明的磁性录音机由于这种录音机把声音录在钢丝上， 在磁力的作用下钢丝会变成磁铁，磁力消失后， 在磁场中的钢丝仍然会保有磁性，这种保留下来的磁性，叫做剩磁1935 年德国科学家老耶玛发明了磁带，以纸带和塑料袋作为带基 带基上涂了一种叫四氧化三铁的铁性粉末，并用化学胶体粘在一起这种磁带不但重量非常轻，而且有韧性，便于剪切磁带价格便宜，携带方便，被人们认同和接受Philips 北美分公司 Norelco 在 1964 年所推出的「携带录音机」，也就是现在所说的卡式录音机。

磁录音是利用电流的磁效应、电磁感应和磁性材料剩磁的原理28磁带的带基厚 12μ m，涂一层γ -Fe2O3或 CrO2磁粉，磁粉具有剩磁性质，即在外磁场作用下磁化，外磁场除去后磁性仍保持磁头的磁隙宽约几个μ m， （磁隙越窄频响越宽） 录音时，磁头线圈通入变化的电流，即音频电流，产生变化的磁场，在磁隙处与磁带形成闭合磁路磁带在通过磁头的瞬间被磁化，离开磁头工作面后上留下了随信号强弱而变的剩磁，可看成在磁带上形成一个个小磁铁录音用的是电流的磁效应原理放音时，磁带以相同速度通过磁头缝隙磁头铁芯的磁阻比缝隙处小，磁带上的剩磁的磁力线容易通过它形成回路，圈上产生与磁带表面磁通密度成正比的电动势经放大后在扬声器发出声音以上仅为一般原理，实际电路要复杂得多，多为改善音质所需放音用的是电磁感应原理 3 3、、CDCD 光盘光盘COMPACT DISC ，压缩盘片 CD 代表小型镭射盘，是一个用于所有 CD 媒体格式的一般术语现在市场上有的 CD 格式包括声频 CD，CD-ROM，和视频 CD 等等在这多样的 CD 格式中，声频 CD 是一个用于存储声音信号轨道如音乐和歌的标准 CD 格式 CD 数字声频信号(CDDA)是由 Sony 和 Philip 在 1980 年期间作为音乐传播的一个形式来介绍的。

因为声频CD 的巨大成功，今天这种媒体的用途已经扩大到进行数据储存，目的是数据存档和传递和各种传统数据储存的媒体如软盘和录音带相比，CD 是最适于储存大数量的数据，它可能是任何形式或组合的计算机文件、声频信号数据、照片映像文件，软件应用程序和视频数据标准 CD 格式也就是 44.1K 的采样频率，速率88K/秒，16 位量化位数，因为CD 音轨可以说是近似无损的，因此它的声音基本上是忠于原声的声音→电信号模拟量→数字量数据处理存入光盘读光盘数字量→模拟量放大电信号→声音数字录音与重放过程如上图所示音频信号的脉冲编码调制音频信号的脉冲编码调制代表声音的模拟信号是连续变化的今按一定的时间间隔（频率）进行“取样” ，变成离散的脉冲调制信号根据香农定理，取样的频率至少应为最高音频 20KHz 的 2 倍，在 CD 唱片中取样频率为 44.1KHz再进行16 位 A/D（模拟-数字）转换，精度可达 1/216216=65536，如最大音频电压为 65.536mV，则每 1 个数字代表 1μ V，精度是相当高的当数字信号再变回连续变化的音频信号即 D/A 转换时，失真很小数据的编码CD 的记录方式是用盘片上的凹坑来实现的。

聚集后的激光束打到铝反射层，形成凹坑，无激光束时保持原样如按有激光表示1，无激光表示0.则有 65536 种不同的坑点，实现有困难实际上采用一种EFM 调制方式凹坑的边缘 （凹坑和非凹坑的交界处） 代表 “1” ， 凹坑和非凹坑的平坦部分代表 “0” ， 凹坑的长度和非凹坑的长度都代表有多少个 “0” 凹坑和非凹的长度代表０的个数实际上，CD 上记录的除表达声音信号外，还有同步信号、控制信号、纠错信号等CD 盘主碳脂衬为0.11μm，信息纹迹间距为 1.6μm29要由保护层、 反射激光的铝反射层、 刻槽和聚垫组成，如图 11-02 所示光盘的信息坑长0.9~3.2μm，信息坑宽为 0.5μm，信息坑深为光盘由透明塑料 PCC 聚碳酸酷基片做成，由衬底层、反射层及保护层和最上面的商标层组成光盘的信息是通过激光反射原理从信息面通过透明塑料来读取的在反射层中有四凸坑来表示的信息当激光头的激光束照射这些凹凸坑时，产生强弱不同的反射光，再将这些反射光变为大小不同的电流，经解码电路还原成信号CD 盘的外径为 120 mm，重量为 14 克～18 克激光唱盘分 3 个区：导入区、导出区和声音数据记录区，如图所示。

CD 盘上的数据是用压模(stamper)冲压而成的，而压模是用原版盘 (masterdisc)制成的图是制作原版盘的示意图在制作原版盘时，是用编码后的二进制数据去调制聚焦激光束，如果写入的数据为“0” ，就不让激光束通过，写入“1”时，就让激光束通过，或者相反在制作原版盘的玻璃盘上涂有感光胶，曝了光的地方经化学处理后就形成凹坑，没有曝光的地方保持原样，二进制信息就以这样的形式刻录在原版盘上在经过化学处理后的玻璃盘表面上镀一层金属，处理后的玻璃盘表面上镀一层金属，用这种盘去制作母盘 (mother disc)，然后用母盘制作压模，再用压模去大批量复制CD 盘上的数据要用 CD 驱动器来阅读CD 驱动器由光学读出头、光学读出头驱动机构、CD 盘驱动机构、控制线路以及处理光学读出头读出信号的电子线路等组成图是 CD 光盘的读出原理简化图光盘上压制了许多凹坑，凹坑的边缘代表“1” ，凹坑和非凹坑的平坦部分代表“ 0” ，凹坑的长度和非凹坑的长度都代表有多少个“0” 凹坑和非凹的长度代表０的个数这些位就是前面介绍的“通道位” 利用这种方法比直接用凹坑和非凹坑代表原始二进制制数据的“０”和“１”更有效。

这种技术可用图 11-06 作进一步的说明图中４个凹坑和非凹坑代表了３１个通道位，这就更充分地利用了光盘表面积，使得存储容量大大提高此外，采用这种技术也很容易从读出信号中提取有用的同步脉冲信号CDCD 唱片的重放唱片的重放 光学读出头是 CD 系统的核心部件之一，它由光电检测器、透镜、激光束分离器、激光器等元件组成，它的结构如图所示激光器发出的激光经过几个透镜聚焦后到达光盘，从光盘上反射回来的激光束沿原来的光路返回，到达激光束分离器后反射到光电检测器，由光电检测器把光信号变成电信号，再经过电子线路处理后还原成原来的二进制数据激光束在凹坑部分反射的光的强度，要比从非凹坑部分反射的光的强度来得弱，光盘就是利用这个极其简单的原理来区分“1”和“0”的4 4、数字音源、数字音源数字音源，也就是数字音频格式，最早指的是 CD，CD 经过压缩之后，又衍生出多种适于在随身听上播放的格式，这些压缩过的格式，我们可以分为两大类：有损压缩的和无损压缩的这里所说的压缩，是指把 PCM 编码的或者是 WA V 格式的音频流经过特殊的压缩处理，转换成其他格式，从而达到减小文件体积的效果有损／无损，是指经过压缩过后，新文件所保留的声音信号相对于原来的 PCM/WA V 格式的信号是否有所削减。

（注意：不是相对于自然声音，因为数字音频，相对于自然声音来说，只能无限接近无损，要达到真正的无损是不可能的，所以约定俗成，以 PCM 作为最高的保真水平 ）既然有有损压缩，那么，相对的，就必定有无损压缩了采用数字音频获取声音文件的方法最突出的问题是信息量大，它的数据量计算公式为：存储容量（字节）=采样频率×采样精度/8×声道数×时间30有了如上的计算公式，我们可以计算一下一段持续 1 分钟的双声道声音，若采样频率为 44.1kHz，量化精度为 16 位，数字化后需要的存贮容量为：44.1×1000×16/8×2×60=10.584MB可见，数字音频的编码必须具有压缩声音信息的能力，最常用的压缩方法为自适应脉冲编码调制（ADPCM）法ADPCM压缩编码方案信噪比高，数据压缩倍率可达 2～5 倍而不会明显失真，因此数字化声音信息大多利用此种压缩方法例如，Yamaha 公司的 ADPCM 算法可以达到 3∶1 压缩比第六章第六章电视与电视机（简）电视与电视机（简）从机械电视到电子电视从黑白电视到彩色电视从个体接收到公共天线接收从无线传输到有线电视、卫星电视从模拟电视到数字电视联合国世界电视日，每年的 11 月 21 日。

电视技术的定义：用电的方法连续地、及时地传送活动、景物的影像的技术它与无线电有区别，也有联系是传送固定的图象或文字一、电视的发展历史一、电视的发展历史1、 萌芽时期19 世纪后期，用电传送图象的思想已萌芽，分为以下几步：（1）把图象分解为尽可能小的“象单元”——象素；（2）把象素转换成“电信号”；（3）把电信号传送到远处；（4）用接收装置把电信号还原成象素；（5）把象素重新组装为图象现在电视的发送与接收，大体上也是按这个思路图象还原要求及时、准确、不失真有两类方案：（1）大量象素同时送出去（在现代计算机技术里就有这种技术，称为并行方式）难度大，不易实现，已被淘汰2）像素逐个以串联方式传送出去（串行方式——在现代计算机技术里也有这种技术，如 USB 接口、网络接口）此法有可行行历史上有机械式和电子式两个阶段法列克提出电视概念1900 年，英国的康斯坦丁—帕斯基正式提出“television”一词，“tele”—远处，“vision”—看得见的东西1873 年，麦尔兰·史密斯发现光电现象以后有了光电管，可把光转变为光信号1883 年圣诞节，波兰大学生保尔·尼普科夫提出串联图象传输法——尼普科夫圆盘。

把图象分解为象素并传输1884 年申请了世界上第一个机械式电视专利不过，只是一个设计，未做出模型来演示专利描述了三个基本要素： 1、把图象分解为象素，逐个传输；2、传输时逐行进行；3、用画面传送运动过程时，许多画面快速逐一出现，但人察觉不出来，仍认为画面是融合为一的这些奠定了电视的基本原理的基础但由于光电管信号太弱，当时又无电子管放大器，所以不可行直到1907 年，有放大管后才被证明可行1900 年，在巴黎举行的世界博览会上第一次使用了电视这个词31最初的电视装置里使用了一种所谓尼普科夫圆盘， 这种圆盘也是视错觉在技术上的一种有趣的应用 图 292 是一块厚实的圆盘，在它的边缘附近钻有 12 个小孔，直径都是 2 毫米这些小孔是均匀地沿着一条螺旋线排列着的，每一个比相邻的一个离盘的中心近一个孔的地位这样的圆盘看上去好像没有什么特别可是你如果把它装在转轴上，并且在它前面安一个小窗，后面放一张同小窗同样大小的画片（图 293） 让圆盘迅速地旋转起来，那时候就会产生一种意外的现象：在圆盘不动的时候那张藏在后面的画片，在圆盘转动的时候可以在小窗前面看得非常清楚如果使圆盘的转动变慢，那张画片也就模糊起来；到最后，圆盘完全不转了，整个画片也就看不见了。

这时候，你只能看到那两毫米大小的小孔允许你看到的那一点画面让我们来研究一下这圆盘为什么会有这种稀奇的效用我们使圆盘慢慢地转，同时通过小富细看每一个小孔逐一经过小窗时候的情况离中心最远的小孔所走的路线离小窗的上部边缘最近如果这个运动非常快，这个小孔就能使我们看到画片最接近上部边缘的整条画面第二个小孔比第一个低，它迅速地通过小窗的时候，能使我们看到同第一条画面相连接的第H 条画面（图294） 第三个小孔使我们看到第三条画面，等等在圆盘转得足够快的时候，我们因此就能看到整幅画面，就好像我们对着小窗在圆盘上开了一个同样大小的洞一样2、 机械电视公认第一台机械式国的约翰·贝尔德（又1888－1946）于 1924采用两个尼普科夫圆于传送图象扫描，一个象 两个圆盘同步旋转，尺，图象大小为 2´´х圆盘（同步旋转）图片光光电管电视机是英译贝尔纳，年发明的灯显示屏盘，一个用用于还原图距离 4 英1´´（英寸，约为 2.54cm）,30 行扫描线传送一个“十”字剪影像发送是图像分解成象素，接收是组合还原成图象，二者转速要一致，相位也要一致，即同步，还原的图象不错乱同步是电视技术的重要概念几乎就在同时，德国科学家卡罗鲁斯也在电视研制方面做出了令人瞩目的成就。

1942 年，卡罗鲁斯小组(包括两名科学家，一名机械师和一名木工)，造出一台设备这台设备用两个直径为 1 米的尼普可夫圆盘作为发射和接收信号的两端， 每个圆盘上有 48 个 1.5 毫米的小孔，能够扫描 48 行，用一个同步马达把两个圆盘连接起来，每秒钟同步转动 10 幅画面，图像投射到另一台接收机上他们称这台机器为大电视这台大电视的效果比贝尔德的电视要清晰许多机械式分辩率太低，只有几十行，太粗糙若要增加象素，必须增加扫描行数，增加圆盘直径、孔数，孔数越多，孔越小象素越多，但光线越弱，且圆盘转速要大大加快实际上不可行 3．电子式电视1897 年，德国的物理学家布劳恩发明了一种带荧光屏的阴极射线管当电子束撞击时，荧光屏上会发出亮光1923-1928 年，美国的 V.沃里金发明了光电摄像管， 从此电子扫描取代了机械扫描 靶 T 上涂一层铯、光敏感，受光照时涂层发射电子管中的电子枪发出束，自左向右，自上而下地打在靶上当电子束打在上时，若该点亮度为 0（即为暗），则靶的电导为 0大）若该点亮度较亮，电导较大（电阻很小）物靶上各点的亮度是不同的，电子束在靶面扫描时，各断变化，电流不断变化，在 R 上产生的电信号反映了即图象各点的变化。

接收装置应用了 1897 德布劳恩发明的阴极射线微粒涂层， 对很细的电子靶面某一点（ 电 阻 很体投影到点的电导不亮度的变化，光电摄像管光电摄像管管（CRT）再现图像管里也有电子枪，发出电子束，电子束同样在涂有荧光粉的屏上自左至右、自上而下地移动电子束的强弱受电视32图象信号所控制荧光粉发光强度与电子束强度成正比，即还原出图象称为显象管摄像管与显象管的扫描必须同步，才能正确还原图象 4．电视广播兴起30 年代，英、德试播过机械式电视1935，德每周三晚播放电视节目公共电视室”1936，英国广播公司播放歌舞节目1936，德国转播柏林奥运会1937，第一次直播英王加冕仪式1938，苏联开始电视转播1939，美国开始电视转播二战前各国电视扫描标准互不相同，英 405 行，苏 343 行，美 441 行后改为 525 行（沿用至今）二战爆发，电视技术研究全停（美国除外）研究者转搞雷达战后恢复，1949－1951，美国电视机从一百万増至一千万台，电视台数百家1948 年，英国生产电视十万台战后，欧洲统一电视扫描行数（除英、法外）为 625 行，英仍为 405 行，法 819 行1949 年，美国一千万人看杜鲁门总统就职的电视转播。

5．彩色电视的出现19 世纪末，发现三基色原理，红、绿、蓝合成绝大多数彩色光1928，英国用尼普科夫圆盘加上滤色镜，进行彩电试验1930，美国也试验机械直播式彩色电视1940，美国戈德马克发明第一台 NTSC 制式电子扫描彩色电视机1946， 美国无线电公司试验第一部全电子管彩色电视机 荧光屏 15"*20" 实用彩色显象管诞生——荫罩式彩色显象管英国提出 PAL 制(逐行例检正交平衡调幅制)，法、德采用 SECAM 制（调频制）美国为 NTSC 制，成为彩电三大制式PAL 制用的国家最多，中国也用 PAL 制1955，全世界有电视机 5-6 千万台（黑白）1958，中国北京、上海建立电视台，生产第一批北京牌电视机，天津无线电厂出品35cm（14 英寸）20 年后才开始普及发展80 年代彩色电视，90 年代有线电视、卫星电视1953，美试播 NTSC 制彩色电视1954，试生产彩色显象管，1961 年开始大发展至 1967 年，全部节目均为彩色欧洲 1967 年开始播送彩电节目中国于 1977 年播送彩色节目1970 年全球彩电超过 5 千万台1968，第一次用彩电向全球转播墨西哥奥运会。

1969，阿波罗十号从月球传来醒目的彩电信号，全球观众达 7 亿人 6．卫星电视60 年代天线为视距，传播几十公里，中继站连成网络微波中继 36000 公里高度同步卫星，建中继站，三个卫星可覆盖全球1/8 秒传至卫星，经放大后再传向地面，来回1/4 秒（接收同一节目如：中央新闻联播、各省市台联播，听起来有时间差，即此 1/4 秒）1964，卫星转播东京奥运会这年成立国际通信组织 7．公用天线电视城市里电视增多，无线林立，有碍观瞻，不安全，且不易解决重影问题电视信号直接传到天线，经过建筑、山坡、地面反射到达天线，后者路程长，稍后到达，这个时间差在显示上形成重影，常有多个重影80 年代兴起公用天线系统一幢楼或小区公用一接收天线每一台电视节目配一台转播设备，用闭路方式送至各户各户不用自装天线提高了接收质量 8．有线电视90 年代中开始，从电视台到用户全闭路，中间设有放大器，各台信号基本均衡效果比公共天线更好增加了频道数原来 5–6 频道，12–13 频道中的频率是其它无线电通信、广播等用的有线电视可利用称为增补频道，有 37 个邻频传输技术，无线发射传送要间隔一个频道，如 1、3、5，6、8、10、12，相邻的不用，防干扰。

用有线电视则每个频道皆能利用 9．数字电视3320 世纪末至 21 世纪原为模拟电视所谓“模拟”，是指采用的电路是模拟电子技术类的，其信号电量是连续变化的如一个信号的变化范围是 0–5V，即可以是这个范围内任一电压，无数个状态所谓“数字”，是指采用的电路是数字电路的，其信号电量是不连续变化的它只有两个状态：高电压、低电压；开关通、开关断，等等如0–0.4V 均为低电压，以“0”表示；4–5V 为高电压，以“1”表示数字电路只有两个数“1”和“0”与计算机技术相联系，处理起来比模拟电路更可靠，抗干扰性强模拟电视：发送和接收均为模拟方式发送端：摄像装置把景物的亮度和色彩变为连续变化的电信号，加以传送（无线、有线方式）接收端：信号被电视机接收处理后，送到显象管，按彩色电信号的变化，转为强弱不同、位置不同的电子束，打到荧光屏上，再现景物的亮度、彩色清晰度不够高，易受干扰数字电视：节目的采集、制作、编辑、播出、传输、接收的全过程都采用数字处理技术频道增加，最多达 500 套节目；清晰度更高，普通电视机可达到DVD 水平，音质更好；功能强大，视频点播，资讯服务，互动业务，上网；多次处理转发不影响信号质量，模拟信号转一次即有损失、衰减。

我国将在 2015 年全数字化，美国为 2007 年现用机顶盒把数字信号转为模拟信号，在模拟电视机上收看，质量好于模拟目前尚无全数字化电视机上市二、黑白电视原理简介二、黑白电视原理简介基本原理（一）像素及光电信号一副图象分解为数十万个微小区域，本一致， 用一个点表示， 则有几十万个点，度可被摄像机中的光电转换器转换成一定十万个象素则有几十万个电信号二）行场扫描原理摄像机的电子枪发出电子束，自上而靶（银、铯涂层）上若该点暗，则靶上同，其两端电压变化即反映了图象各点的亮暗，即亮度转为了电信号摄像管示意图见前代表图象亮度的电信号被电视机接收，处理送到显象管，还原成图象显象管中有一电子枪，它产生的电子束与摄像管中的电子束同样地在涂有荧光粉的屏上自上而下、自左而右移动，其强弱受电视信号所控制，荧光粉发出与电子束强度成正比的亮度，即显示出图象如在一秒内拍下 25（30）画面，连续传送、接收，则可显示出活动图象与看电影一样，人眼有视觉暂留现象实际上任一瞬间只有一点亮一副图象称为一帧电子束自左向右移动叫行扫描；自上而下移动叫场扫描我国电视一副图象含 625 行行扫描有两种方式：隔行与逐行三） 隔行扫描一帧分为两场，第一场扫第1、3、5……奇数行，第二场扫第 2、4、6……偶数行。

两场拚成一帧一秒50 场，即场频为 50HZ；一秒内行数为 625×25＝15625，即行频为 15625HZ同步概念显象管内电子束必须与摄像管内电子束同时进行同一行、同时进行同一场的扫描，才能稳定、正确地接收、还原图象，即扫描的点要一一对应分下、自左而右打在的电阻大；若该点每个区域亮度基即象素其明暗程强弱的电信号，几亮，则靶上的电阻小景物经透镜投影到靶上，各点亮暗不同，扫描时，靶各点呈现的电阻不同，在电阻R 上产生的电流不625625奇数场偶数场34一幀完整的图像别称为行同步和场同步机械式电视靠圆盘同速同步转动电子电视必须有相应的同步信号四）显象管组成：电子枪、壳、荧光屏1．电子枪灯级、阴极：用 6.3V 电压通入灯丝，加热阴极；栅极：靠近阴极，控制电子束的强弱栅极电位比阴极电位越低，电子束越弱，打到屏上越暗;加速极：加 100—400V 电压，提高电子束的速度;聚焦极：“电子透镜”，使电子束打到屏上的点越小越好，越清晰，0－400V；高压极：与管内石墨层、蒸铝膜相连，加一万伏高压，吸引电子束，使之高速轰击荧光屏，速度可达 600Km/S. 2．荧光屏内涂荧光物质，在电子束轰击下发光。

电子束越强，发光亮度越高高压级电压越高，亮度越高；反之，亮度越暗电子束打在屏上的位置由偏转磁场控制偏转磁场由偏转线圈产生控制水平方向（行）扫描的叫行偏转线圈控制垂直（场）扫描的叫场偏转线圈控制行偏转线圈的扫描频率是 15625HZ，则每行扫描的时间是 1/15625＝64us正程扫描 52μ S，回程（从右向左）12μ S控制场偏转线圈的扫描频率是 50HZ，每场扫描的时间是 1/50＝20ms五）电视传送图象举例如图，欲传一个“中”字，“中”字为黑（暗），其余部分为白（亮）设分为 9 行扫描，象素共 12×9＝108 个电子束对准画面从左上方起，先扫第一行：1a、1b、1c……1l；然后电子束回到第二行，扫 2a、2b、2c……2l，……一直到扫最后一行的 9l设“中”字有笔划处（黑）为摄像管处理输出后的信号，电压较高；无信号处（白）对应输出电压信号较低那么，各行信号的波形如图所示353、6行的信号1、2、7、8、9行的信号1 12 29 9a a b bl l4、5行的信号信号处理后传到显象管阴极，电压高使电子束弱，打到荧光屏上亮度暗（事实上电压足够高的话，电子束打不到屏），电压低使电子束强，打到屏上亮度亮。

又使显象与摄像过程中电子束的运动规律完全相同（即同步），即可在显象管屏上显示完全一致的“中”字我国电视信号的现行标准：隔行扫描，每帧625 行；帧频25Hz，周期 40ms；一帧分为两场，场扫描频率（场频） 50Hz，周期 20ms;行扫描频率（行频）15625Hz，周期 64ms六）逐行扫描：电子束一行接一行扫描优点是清晰度高，减少闪频缺点是电视信号占用的频带宽对电视机电路要求高使用 50Hz逐行扫描，行频为 15625Hz 的 2 倍，即现有的 2 个频道只能传送一个电视信号现在有的电视机有“逐行扫描”功能它接收的电视信号仍是隔行送过来的利用计算机技术进行数字化处理，储存起来，再按逐行方式扫描这样对接收性能有一定的提高，但信号本质上还是隔行的，其效果是有限的，不是真正的逐行七）全电视信号电视信号发送端发送的黑白全电视信号有哪些成分？如前述（1）有反映图像各像素亮暗的图像信号，电压越高，图像越暗，反之越亮2）为使接收端图像能同步显现，要传送一个同步信号使发送、接收“步调一致” ，正确还原图像同步信号又分为行同步与场同步信号接收机有一个行振荡电路产生 15625Hz 的行频，但与发送端的行频的频率相位不可能完全一致，要靠行同步信号对接收端的行频时时进行“校正” 。

3）电子束从左向右扫描，显示一行图像，回头再扫下一行，它从右到左，要迅速且不能留下“痕迹” ，也就是电子束回扫时要“隐蔽” ，即“消隐” ，这就要有一个“行消隐”信号同样常会扫时也要有一个场消隐信号行回扫线行正程扫描全电视信号一个行周期为 64ms，其中正程（传送图像内容的）占 52ms，行同步、行笑吟利用其回程占 12ms回扫也称“逆程” 场消隐信号位于每场信号的末尾， 占用 25 行的时间， 即 1600μs,故有效的行扫描 （即有图像内容的） 为 625-2*25=575行奇、偶数场各用去 25 行行同步信号幅度为 100%黑色电平（全暗）为 75%，白（全亮）电平为 12.5%中间为不同亮度的灰色行不同步时为产生黑色（粗）斜纹，无图像场不同步时，图像上下翻滚八）电视信号的发送电视信号的频率范围是 0（直流）~6MHZ低频成分反映图像的背景，高频成分体现图像的细节左右相邻的两个像素一黑一白，其图像信号的频率最高与声音信号的发送一样，图像信号也不能直接发送只能调制在某一个频道的载波上，以电磁波形式发送以调幅的形式调制电视信号中除图像信号外，还有伴音信号，是以调频方式调制的伴音载频为 6.5MHZ。

电视发射的频率为超短波，直线传播，每个频道占用 8MHZ 的频率宽度36关于频道的划分无线发射分为基高频 VHF（1~12 频道）和超高频 UHF（13~68 个频道） 基高频有份 VHFL：1~5 个频道，VHFH：6~12 频道有线电视还有增补频道 Z1~Z37VHFL：49.75~91.75MHZ增补频道VHFH：168.25~222.75MHZ增补频道UHF：470~958MHZ从国外直接带来的电视到的情况九） 黑白电视机的组成电视接收机简称电视机它用来接收电视台以电磁波方式传送过来的高频电视信号，通过处理，重现图像和伴音组成框图如下1． 高频电路又称高频头由输入电路、高频放大、本机振荡，混频等电路组成超外差式接收例：第四频道，中心频率为80.5MHZ，图像载频为115.25MHZ，变频后图像中频为38MHZ，伴音为31.5MHZ实际上的中频信号也是一个频率范围，宽度为 6.5MHZ.2．中频放大电路中放级既放大图像中频信号，也放大伴音中频信号，但主要是前者，固又称图像中放对中频信号进行选频放大，滤除杂波干扰3、 视频检波和视频放大电路视频检波对中放送过来的中频信号进行检波，得到视频图像（全电视） 信号，再经视频放大后去显像管控制显像管的阴极。

显像管的栅极接地，阴极电位越高，显示的图像越暗；反之，阴极的电位月底，图像越亮视频检波器还兼做伴音中频信号的第二混频器，即由图像中频（38MHZ）和伴音中频（31.5MHZ）差频产生 6.5MHZ 的第二伴音中频信号，也就是第二变频，伴音信号、图像信号分离预视放还提供 AGC 信号、同步分离信号机，除制式不一样外，频道划分也不尽相同，可能会出现某些频道收不伴音中放鉴频音频放大喇叭高放变频中频放大视频检波视频放大显像管AGC延时AGC放大AGC检波37视频检波和视放示意图检波视放输出阴极灯丝栅极聚焦极高压极0~4009000VV（四）自动增量控制（AGC）电路对稳定电视机工作起重要作用电视信号过强时会使图像扭曲，甚至不同步AGC 电路产生一个随输入信号强度变化的电压来控制中频放大和高频放大的放大倍数当信号弱时，是放大器处于增量最大状态当信号较强时，首先是中放的放大倍数下降；当信号进一步加强时，在使高放的增益下降分两步控制若本地方信号实在太强，有时电视机还设一个“远程/本地”开关，是天线输入的信号先被衰减五）伴音电路对第二伴音中频信号先进行放大，后进入检频器，分离出伴音信号（音频） 伴音是调频方式，其调制是使载频信号（为6.5MHZ）的频率随音频信号的畅度而变化。

鉴频器对他进行“鉴别” ，音频信号还原出来接着进入功率放大，送入喇叭六）同步分离电路同步信号是全电视信号幅度最高的部分，称为“同步头” 先把同步头分离出现，加以放大，在分离出行、场同步信号（因行、场频率相差极大，固称频率分离）分别去控制行、场扫描当接收机的行、场扫描频率、相位与电视台发送来的电视信号的行、场扫描不同步时，同步信号随时对他加以纠正（ “纠偏” ） ，使之步调一致七）行场扫描电路行、场扫描电路产生行、场锯齿电流通过行、场偏转线圈磁场的作用，控制电子束的运动行场扫描均由振荡级、推动级和输出级组成其振荡频率由振荡电路决定，无电视信号时出现一幅“光栅”，有电视信号时，振荡频率还受同步信号的“指挥” ，随时“纠偏” 当振荡频率相差太远，纠正不过来时，就出现行、 场不同步的故障图）AFC 为行扫描的自动频率控制电路，当行输出的频率相位（由行逆程脉冲送来）与行同步信号不一致时，纠正行振荡频率使之一致行输出变压器还利用行扫描输出管截止期间，产生的自感电动势，，升压，提供显像管工作所需的电压： 160V、400V和 1000V八）电源电路黑白电视机电源分低压、中压和高压低压为12 伏，由220V 市电经变压器降压、整流、滤波、稳压而得。

中压160V，400V 和高压 1000V，由行输出电路提供视频检波幅度分离同步放大频率分离场同步信号场扫描行同步信号行扫描预视放加速极400V38场同步场振荡场推动场输出场偏转线圈行同步AFC电路行振荡行推动行输出行偏转线圈行逆程脉冲行输出变压器高压（显像管用）中压（显像管、视放电路用）电视与电视机（下）电视与电视机（下）三、彩色电视机三、彩色电视机黑白电视仅发送和显示图像亮度的变化彩色电视还要重现景物的颜色，比黑白电视复杂的多一）色度学和彩色摄像基本原理彩色电视是根据人眼视觉生理特性——彩色是人眼对不同波长的光波作用时的综合感觉，利用电信号的方式来实现彩色景物的分解、变换和再现的过程1．光和色光是电磁波在可见光范围内，光的波长不同，颜色也不同可见光波长为 380~780nm，由长至短分别是红、橙、黄、绿、青、蓝、紫由于光波长的差异，人眼会产生不同的颜色感觉当可见光谱中所有光波同时到达人眼时，人感觉到是“白光” 若滤掉一些波长，只让某些波长的光到达人眼，人感觉到的是某种颜色2．彩色三要素光线作用到人眼的效果可用三个量来描写：亮度（Y） 、色调和色饱和度，后二者合成色度（F）色调：光的颜色，由光的波长决定色饱和度表示彩色的浓淡或深浅程度。

色饱和度越高，人眼感觉彩色越鲜艳饱和度高低由彩色光中所含白光的比例所决定，白光成分越多，饱和度越低，彩色越淡亮度是彩色光对人眼作用后产生的明暗程度的感觉色光的能量（强度）越大，感觉越亮同时，人眼对不同彩色的亮度感觉是不同的，亮度感觉是按白、黄、青、绿、紫、红、蓝的顺序逐步降低的3．三基色原理自然界几乎所有彩色均可用红（R） 、绿（G） 、蓝（B）三种基本色光按不同比例混合而成，反之，自然界中的所有彩色又可分解为红绿蓝三种基色光，这就是三基色原理基色是用其他任何颜色都无法合成的颜色人眼的视网膜上有着 600~700 万个锥状细胞和 1000~1200 万个杆状细胞 锥状细胞能辨别颜色， 杆状细胞只能分别光线强弱，但杆状细胞比锥状细胞灵敏度高 1000 倍因此，夜间只能看到黑白景色看不见彩色锥状细胞分为三类，分别响应红绿蓝三色光例如用红、绿光同时刺激人眼，就会产生黄光的感觉，适当混合红、绿、蓝三基色光，就可使人眼产生白光的感觉彩色电视中采用相加混合法，即利用三色光以不同方式共同作用于人眼，从视觉上获得三基色光相加的结果相加的方39红外线红橙黄绿青蓝紫紫外线λ =780nmλ =380nm法： （1）空间混色法。

这种方法把三种基色光用同一表面上的每三个（红、绿、蓝）为一组的光点表现出来，通过控制三种基色光点的发光强度的比例即可得到不同的混合色 做一个实验 用红绿蓝三色粉笔在黑板上画三道紧挨的短线， 渐渐后退，起初还可分三色短线，后来就渐渐分不清，到一定距离后只可看到一片白色如果只画红绿二色，看到的就是黄色彩色显像管就利用空间混色法当三基色小光点在空间位置非常靠近，人眼在一定距离外观看，由于人眼的分辨力有限， 不能分辨出各自的颜色，只能看到它们的混合色2）直接混色法用三基色光按不同比例直接相加而合成彩色投影电视即利用此法相加混色法的效果为：0.3R+0.59G+0.11B=白色R+G=黄，R+B=紫，B+G=青红强→中→弱绿：弱→中→强相加：红→橙→黄→黄绿→绿绿：强→中→弱蓝：弱→中→强绿→青偏绿→青→ 青偏蓝→蓝红：强→中→弱蓝：弱→中→强红→紫红→紫→蓝紫→蓝颜料三原色——减色法原理而在打印、印刷、油漆、绘画等靠介质表面的反射被动发光的场合， 物体所呈现的颜色是光源中被颜料吸收后所剩余的部分， 所以其成色的原理叫做减色法原理 减色法原理被广泛应用于各种被动发光的场合 在减色法原理中的三原色颜料分别是青（Cyan） 、品红（Magenta）和黄（Yellow） 。

3）时间混色法4． 彩色摄像原理在彩色摄像机中，通过专门的分色镜，把景物的自然影像分解成红、绿、蓝三个单色的图像之后，用三个摄像管分别将它们变换成代表红绿蓝三个单色图像的电视信号，经过有关电路放大、校正及编码处理，通过无线或有线的形式送到接收端在彩色电视接收端， 电视机接收到彩色电视信号后， 只对该信号进行放大、解码等处理， 将三种电信号变换为红、绿、蓝三种基色分量， 在通过彩色显像管重现彩色图像5． 彩色显像管原理彩色显像管的结构和生产工艺比黑白显像管要复杂的多，对电子枪和荧光粉的制造要求很高，与黑白显像管相比其主要区别如下：（1）彩色显像管为三电子束管，并且又有单枪三束管和三枪三束管两类，如下表：序号123电子束排列方式三角排列直线排列直线排列电子枪数三枪单枪单枪40电子透镜3 个3 个1 个荧光点状圆形长方形或条状大米状红黄白紫绿青蓝表中第三种显像管，虽然实际上有三支电子枪，但是三支电子枪距离很近，可以看成一支电子枪除三个阴极外，三支电子枪采用一体化结构，具有公共的调制极和聚焦极它们结构精密，汇聚误差小，而且阴极和灯丝之间的距离短了，具有快速发射电子的特点这是一种新型的自汇聚彩色显像管。

2）荧光屏和荫罩板彩色显像管的荧光屏是由极多的荧光粉小点组成的，每三个点（R、G、B）为一组，构成一个像素在荧光屏上共约有120 万个荧光粉小点，即 40 万个像素荧光粉点的直径仅约 0.1mm在管内距离荧光屏大约 18mm 出有一个钢质薄板，称为荫罩板或荫槽板，板上有约 40 万个小孔，一个小孔对应于荧光屏上一个像素 红、 绿、蓝三条电子束总是通过同一荫罩小孔分别打到各自的荧光粉点上a）为三枪三束管，荧光屏由 R、G、B 圆形荧光粉点组成， 管面近似于球面状； （b） 为单枪三束管荧光屏由 R、 G、B 荧光粉垂直细条组成，他后面的板称为栅条板，管面为柱面形状， （c）为自汇聚管，荧光屏由R、G、B 米粒状荧光粉点组成，管面近似于球面形状因此，根据荧光上的荧光粉形状，可以区分出彩色显像管的类型3）彩色显像管电极：灯丝：6.3V栅极：三个，对应三色控制，接地阴极：三个，分别接 R、G、B 三色输出电路当某色对应的阴极电压低，也就是栅极对阴极电压高，该色电子束强度大，该色较亮；反之，阴极电压低，电子束弱，该色较暗加速极：400~500V聚焦极：4000~5000V阳极：22000~30000V以上三个极作用与黑白显像管相似，但电压高得多。

在玻壳靠近屏幕出还绕有一个消磁线圈，在开机瞬间对荫罩板消磁，消除地球磁场的影响二）彩色电视信号由亮度信号（Y） 、色度信号（C） 、同步信号、消隐信号、色同步信号组成1．色度与色差信号彩色电视机由黑白电视发展而来的，为了实现兼容收看，彩色电视信号应保留黑白电视原有扫描制式 如中国标准为：每帧 625 行，隔行扫描，帧频 25Hz，场频 50HZ，行频 15625HZ，视频带宽 6MHZ，频道宽 8MHZ，伴音中频 6.5MHZ 等等此外，同步信号，消隐信号也应与黑白电视一致彩色电视图像信号中包含代表图像亮度的信号 Y， 代表图像颜色的信号即色度信号 C， 以及辅助信号 （色同步信号） 等1）亮度信号 Y亮度信号 Y 是反映图像亮度变化的黑白图像信号，与黑白电视信号一致，用黑白电视机接收彩色信号，即处理此亮度信号，显示黑白图像人眼对各色光敏感程度不同，对绿色最敏感，红色次之，蓝色最不敏感三基色对人眼总亮度效果按如下方程融合，即其亮度为 Y=0.30R+0.59G+0.11B，此时人眼感觉到的是白光，白光的强度不同，就是黑白图像2）色差信号理论上色度信号有红、绿、蓝三个而实际上并不直接传送三个基色信号，而是按一定方式将三基色信号重新组合，构41成最适于传输的亮度信号和色差信号。

三个色差信号 R-Y，G-Y，B-Y 中只传红色差 R-Y 和蓝色差 B-Y绿色差可由 R-Y，B-Y，B-Y 与 Y 运算而得R-Y=0.7R-0.59R-0.11BB-Y-0.3R-0.59G+0.89BG-Y=0.41G-0.3R-0.11B=-0.51(R-Y)-0.19(B-Y)接收到 Y 和 R-Y，B-Y 三个信号后，在还原成三基色信号；R-Y+Y=R,B-Y+Y=B,由 R-Y，B-Y 先算出 G-Y 再 G-Y+Y=GR、G、B 三色信号送至显像管，还原出彩色图像三）彩色电视信号的编码解码彩电信号在发送端对三基色信号进行编码（即按适当方式加以组合） ，变换为彩色全电视信号，然后发送出去在接收端对彩色全电视信号进行解码（即分解） ，重新恢复为三个基色信号三基色信号在传送过程中的组合方式，叫做彩色电视制式现有彩电三大制式为 NTSC、PAL、SECAM 制编码过程大致如下：（来R自G摄像B管）副载波是一个 4.43MHZ(或 3.58MHZ)等幅振荡信号，彩色信号调制（调幅式）于其上，色同步信号是为了使接收端正确还原出色差信号解码过程大致如下：全电视信号上图中的彩色图象信号是电视测试信号，从左至右为白、黄、青、绿、紫、红、兰、黑八个竖条，称为彩条信号。

色度信号是迭加到亮度信号上的小结，全电视信号成份有:亮度信号色度信号色同步信号行、场同步信号行、场消影信号伴音信号（四）彩色电视三大制式：1．NTSC 制（N 制）42同步分离行同步信号场同步信号亮度通道色亮分离伴音通道伴音Y编码电路YR-YB-Y色度处理电路+彩色全电视信号（+伴音信号=全电视信号）色同步信号副载波同步、消隐信号YR-YR色度通道B-Y矩显R-Y阵G像电G-Y路G-YB管B-Y也称“正交平衡调幅制” 1956 年，由美国发明美、日、加、菲、中美洲、中国台湾、韩国成本低，兼容性好，但彩色不稳定2． PAL 制（帕尔制）“逐行倒相正交平衡调幅制” 西德首创法、英、中、西欧大多数国家、非洲性能好，但成本高3． SECAM 制（塞康制）“行轮换调频制” 法首创，法、苏、东欧性能较好，成本高，兼容性差关于彩色电视机的“国际线路” 有 17 制式、28 制式等说法可按彩色制式和伴音制式大致分一下彩色制式有：PAL、NTSC3.58、SECAM——电视广播用NTSC4.43、MSECAM——录像制式、电视不用伴音制式有：按伴音中频频率来分有 6.5、6.0、5.5、4.5MHZ 四种。

行频有：15625Hz、15750Hz场频有：50Hz、60Hz625 行－15625－50，525 行－15750－60行频场频伴音电频PAL 制： 15625Hz 50HZ 3.5MHz（6.0MHz）NTSC： 15750Hz 60Hz 4.5MHzSECAM： 15625Hz 50Hz 5.5、6.0、6.5MHz（五）彩色电视机组成概述彩电比黑白电视复杂得多，这里给出了一个简单的组成框图（见后） 各部分概述如下1．公共通道高频调谐器（高频头） ，内由高频放大，本机振荡和混频电路组成，为外来信号变频 38MHz 的中频信号中频放大电路公共通道为全电视信号（图像和伴音）的公共通路有 AGC 电路对中频、高频进行自动增益控制2．伴音通道由中频放大电路分离出含伴音中放、鉴频器和低频放大电路，送到扬声器这部分同黑白电视机3．图象通道分亮度通道和色度通道亮度通道：当亮度信号延时放大后，输入矩阵电路，与色差信号相加这里延时时间为 1 行（64us） ，因色度通道进行解码时，色度信号有 1 行的延时，以保证色、亮信号同时到达显象管。

色度通道：这部分电路为黑白电视机所没有，是彩色电视机中最复杂的电路其功能就是为彩色电视信号中的三个色差信号还原出来，即解码首先是分离出 R-Y 和 B-Y，再通过计算得出 G-Y不同制式的彩色电视信号 R-Y 和 B-Y 的编码方式不同，解码方式各不同，这里不详述4．行、场扫描电路这部分电路与黑白机相似校正电路是为了校正光栅的枕形失真由于荧光屏并不是球面，而是接近平面（现有纯平面） ，电子枪与平面各点并非等距离，中心处最近，四个角最远电子束以相等角度偏转，打在屏上的距离并不相等，造成失真，四个角失真最大场枕形失真显像管自行校正，行枕形失真由枕形校正电路校正43枕形失真行枕形失真场枕形失真等角度射线在球面上切割处等长弧线，在平面上不等分，近中心出短，远中心处长 5．电源部分与黑白机不同，彩电采用一种开关稳压电源效率高，但电路板可能带电（火线） ，维修时须小心 6．控制部分遥控彩电采用计算机技术，有一个中央处理器 CPU，对各个参数进行管理、控制、存储如选台、音量、色度、对比度、亮度、色调、音色、彩色制式、伴音制式等遥控器上有红外发射器，按一定编码方式发出指令电视机上的接收器接收指令，送到 CPU 处理。

四、有关电视机的几个问题四、有关电视机的几个问题1、电视机的分辨力（清晰度）人眼对黑白图像分辨力高于对彩色图像的分辨力人眼对图像黑白轮廓有较高的分辨力， 但对景物轮廓和边界处颜色差异就不很敏感，对彩色细节的分辨能力较差大量实验证明， 人眼能分辨图像黑白细节的视敏角为 1'～1.5'，对小于这个视角的黑白细节大多数人分辨不清， 而对色度信号，可分辨的视敏角为 4'彩色电视机的水平和垂直分辨力视以黑白图像的分辨力为准分辨力以电视线(TVL)表示分辨力可分为水平和垂直分辨力1)垂直分辨力人眼观察在垂直方向上排列的一系列连续水平黑白线条，能分清相邻两条线条的能力以垂直方向上黑白线条的总数表示，称为垂直分辨力电视机的垂直分辨力与扫描行数有关 就 PAL 制而言，理论上垂直分辨力可达 625 行，但场消隐占去 50 行，剩下 575 行考虑扫描行与黑白平行线的相对位置，分辨力还要打折扣：乘上 0.75，575×0.75≈431 行这是因为理想的情况下上 1 行扫描线扫黑线，下1 行扫白线，最不利的情况视扫描线通过黑白分界处，分辨力下降一半两种情况各占 50％的概率，故总分辨力降为 0.5+0.5×0.5＝0.75。

称为 KELL 系数看电视的最佳距离是屏高的 5 倍，即 L＝5H，又θ＝1.5'，可算出人眼在垂直方向上可分辨的线数为 458 行，(≈431行)，与 PAL 制式的垂直分辨力相当2)水平分辨力其定义与垂直分辨力相似a)用像素表示，即水平方向上可显示的像素b）用电视线表示，即在和屏幕等高的水平方向上可显示的像素就是将前者乘上屏幕的高宽比（普通屏幕为 3/4，宽屏幕为 9/16） 就理论上而言，水44枕形失真示意图平分辨力应与垂直分辨力相等因为屏幕的长宽比为4:3，故水平分辨力应为431×4/3＝575 像素水平分辨力取决于电视的视频带宽理想的电视信号带宽为 6MHZ，理论分析表明水平分辨力为 600 像素，合 450 电视线黑白电视机的带宽的上限值为 5.5MHZ，理想分辨力为 440 电视线，实际上有 400 线就不错了彩色电视机的带宽受到限制，理想情况下为 350 线左右因为模拟电视在传输、接受过程中信号损失，带宽下降由此可知，现行彩色电视机垂直分辨力可满足人眼观看要求，但水平分辨力差距较大，下降近一半分辨力还与显像管屏幕荧光粉点距有关最小可分辨的黑白线的距离不可能小于点距普通显象管荧光粉点距为0.6～1mm。

29"彩电显象管超平直角，实际长=56cm，宽(高)＝43cm荧光粉呈垂直条状分布每一条由三基色组成，水平点距离约为 0.75mm水平分辨力的极限为 N=0.75×560/0.75＝560 像素前一个 0.75 为 KELL 系数)提高电视机分辨力主要是提高水平分辨力有一个问题：如果电视机分辨力远远超过人眼分辨力的极限，是否有实际意义？如果缩小观看距离，理论上可分辨的线数可以增加，但对视力是否有害？电视机的像素为多少？理论上：垂直 625 行，水平 625×4/3＝833 行，像素＝625×833＝52 万个实际上垂直为 575 行，则像素＝575×575×4/3＝44 万个考虑 KELL 系数，则像素为：431×431×4/3＝25 万个实际黑白电视机接收模拟电视信号时像素大约为 400×560＝23 万彩色电视机接收模拟电视信号时像素为 400×400＝16 万清晰度的决定因素垂直清晰度垂直清晰度就是有多少扫描线，只要信号格式确定，每场图像由多少条扫描线组成就确定了因此垂直清晰度是由扫描格式决定的，不受其它因素影响水平清晰度水平清晰度就是在一条扫描线上有多少个象素信号源或者处理电路的带宽越窄，最后显示出的水平象素越少，水平清晰度越低。

图像清晰度图像清晰度＝信号源的图像质量×处理电路的处理水平×显示方式的显像质量 这三个象素都同等重要地决定最终的图像质量，一个都不能少二）隔行扫描与逐行扫描传统电视(PAL)为 50HZ 隔行扫描每帧图像由奇数场(A 场)和偶数场(B 场)构成，每秒扫 50 场即 25 帧图像这是在当时条件下，综合考虑技术条件，频道资源以及成本等因素而制定的隔行扫描的缺陷：1、闪烁因隔行扫描，对每一行图像来说出现的频率为 25HZ，周期为 40ms，例如第一行要隔 40ms 后再重复，低于临界闪烁频率 45.8HZ，看起来感觉有行间闪烁同时，大面积高亮度的部分还有大面积图像闪烁，易造成视觉疲劳2、视觉并行物体垂直向下移动时间恰好是一场时间即 20ms，奇数场与偶数场重合，垂直清晰度下降一半3、垂直边沿锯齿化当物体水平运动速度足够快时，因隔行时间相差 20ms，导致运动物体垂直边沿锯齿化4、并行现象理想是奇偶数扫描线应均匀镶嵌，但当同步信号产生误差时，可能造成镶嵌不均匀，造成并行以上造成清晰度下降闪烁现象在看静止画面时有所感觉，看活动图像并不明显电视主要看活动图像，故一般尚可容忍 电脑显示器主要看静止画面，已实现逐行扫描。

只是当人们的要求提高以后，隔行的闪烁问题才突出起来，提出逐行扫描方案有逐行扫描和倍频(100HZ)功能的电视称为数字处理电视 DPTV，不等同于高清晰数字电视 HDTV有的称“数码电视” ，是一种以数字技术处理模拟电视(视频)信号的电视技术1、100HZ 扫描100HZ 扫描电视机每秒扫描 100 场，利用计算机技术，使用了存储器，把输入的模拟信号转换成数字信号存储起来然后把存储起来的每一场的信号连续扫描两次，以消除场闪烁现象次序是 AABB但仍有在行闪烁现象，改进方案是把其中的 AB 两场转换，变成 ABAB100HZ 扫描仍是隔行的只是频率增加一倍视觉疲劳得以减轻452、逐行扫描应用数字存储技术实现1)帧(场)频为 50HZ，可消除行间闪烁，但因场频仍偏低，还有大面积闪烁2)帧(场)频提高到 60～75HZ，消除大面积闪烁但不论是 100HZ， 还是逐行扫描， 垂直运动引起的视觉并行不能消除(这是模拟信号固有的) 解决办法是检测垂直运动，得到数据后采用一定的算法来校正垂直方向扫描有改善但水平清晰度并无本质提高，因模拟电视信号提供的水平清晰度是不变的电视机不可能“无中生有”地提高像素数目。

垂直边沿锯齿现象仍存在，但变得较不明显以上方案电视行频提高到 2～3 倍，对于器件、电路的要求提高了当用逐行扫描电视机看有逐行扫描功能的 DVD 视频节目， 其优点就更可以体现出来 而且 DVD 视频信号的水平清晰度可接近 500 线，收看效果大大优于看普通电视节目3、关于高清电视 HDTV 与数字电视HDTV 是 “高清晰度电视机” 的缩写 D 是英文 “definitions"(清晰度)的缩写 有时与 “Digital"(数字)的 D 相混 HDTV是数字电视的业务等级之一高清晰电视 HDTV，国际无线电咨询委员会(CCIR)定义为： “当观看距离约为屏幕高度的 3 倍时，该系统能使显像的实际效果等于或接近于视力正常的观众观看原始景物或表演时所获得的印象 ”数字电视是相对于模拟电视而言的，是指电视节目的采集、制作、偏移、播出、传输、接收全过程都采用数字处理技术美国的高清晰电视与传统电视性能对照表如下： NTSC 制式4:3高清电视 16:9相当于 35mm 电影扫描行数 525宽高比视角 1125图像质量 相当于 16mm 电影10°最佳视距 7h 30° 3h传统电视的设计标准是 16mm 电影，但实际上做不到。

几种业务等级的数字电视(美国市场)1、高清数字电视(HDTV)输出图像格式 1280×720P(P-逐行)/60HZ,1920*1080i(i-隔行)/60HZ图像宽高比为 16:92、增强清晰度数字电视(EDTV)具备 480 垂直扫描线(逐行)或更高显示比例:无要求3、标准清晰度数字电视(SDTV)显示模式 720×480(NTSC 图像格式)显示比例：无要求第七章第七章新型彩色电视机新型彩色电视机——液晶电视机——液晶电视机主要介绍液晶显示器 LCD 和等离子体显示器（PDP）的原理是目前主流的显示器产品显示技术分类显示技术分类直视型：主动发光型：显像管（CRT） 、等离子体显示器（PDP） 、发光二极管（LED）46被动发光型：液晶显示器（LCD） 、电化学显示器（ECD）投影型：背投式：CRT、LCD前投式：CRT、LCD空间成像型：头盔式显示器、全息显示器一、几种显示技术的对比一、几种显示技术的对比 1、CRT（阴极射线管）采用显像管为显示器件，用隔行（或逐行）扫描方式，由显像管灯丝发射的电子轰击荧光粉而显示出图像优点：亮度、对比度很高，色彩再现能力强，换到不同分辨率时，显示效果不受影响，在绘图图像处理等专业领域具有不可替代的优势。

缺点：灯丝发射的高速电子，少量X 射线辐射，以及因为刷新频率低引起的闪烁（低于85Hz） ，都会对人的眼睛造成一定的伤害，体积过大，重量大，耗电量大2、LCD（Liguid Crytal Display 液晶显示器）采用液晶作为显示部件，采用行列矩阵的方式，控制各像素点的开关优点：可视面积大，画面不闪烁，没有辐射，显示画质好，真正的平面显示，不失真，体积小巧，是主流的显示设备2005 年起大批量应用缺点：在固定分辨率下显示效果最好，其它分辨率下显示效果会受影响，不够清晰；亮度和对比度稍差；响应时间稍慢， （亮到暗，暗到亮的变化时的响应） ，玩游戏，高速时会形成拖尾 （随着 LCD 技术的改进，其性能越来越完善）25 吋以下的，传统的显像管电视机耗电量较大，而液晶电视耗电量较小；超过 25 吋的液晶电视耗电量较大，尤其是大屏幕的液晶电视，耗电量很大 3、等离子（PDP）显示器与 CRT 显像管显示器相比，具有分辨率高，屏幕大，超薄，色彩丰富、鲜艳的特点与LCD 相比，具有亮度高，对比度高，可视角度大，颜色鲜艳和接口丰富等特点PDP 的优点：（1）它的响应速度和 CRT 几乎完全一样，也就意味着观看高速移动的画面，几乎没有拖尾，而 LCD 则有拖尾；（２）等离子的色彩更加柔和，亮度适中；（３）观看距离近（42'约为 1.8～2.5 米），而且立体感强。

缺点： （1）PDP 的屏由于是紫外线激发荧光粉方式，长时间的静止或高亮画面会导致荧光粉的老化，造成亮度衰减（烧屏）；（2）PDP 的生产厂家少，选择范围窄画面亮时等离子比液晶耗电，画面暗时液晶有可能比等离子耗电4、LED 显示器采用超高亮度的发光二极管作为显示部件， 亮度高， 主要用于室外大屏幕显示屏5、两种显示方式比较行场扫描式CRT 显示器电子束打到荧光屏上，激发荧光粉发光，快速进行行场扫描，64us 扫一行，50ms 扫一场，由于人眼视觉的残留效应，感觉是整个屏幕同时显示实际上任一瞬间只有一点发光行列矩阵式 LCD、PDP、LED 显示器右图为行列矩阵式显示示意图，从上到下有 0~7 行，从左到右 0~7 列，行列共 256 个交叉点，每个交叉点对应一个像素，共 256 个像素显示按行进行从 0 行开始，接通该行驱动开关（电子开关） ，对应列的驱动信号若为 1，则该像素点显示（或不显示） ，反之驱动信号若为 0，则该像素点不显示（或显示） 例：如图示，行驱动 05 行接通，列驱动为 101010，则该行的像素显示：亮、暗、亮、暗、亮、暗、亮、暗以此类推逐行显示，循环往复二、液晶显示的工作原理二、液晶显示的工作原理47 1、发展概况液晶最早是奥地利植物学家莱尼茨尔 （F.Reinitzer） 于 1888 年发现的， 他在测定有机物的熔点时， 发现某些有机物 （胆甾醇的苯甲酸脂和醋酸脂）熔化后会经历一个不透明的呈白色浑浊液体状态，并发出多彩而美丽的珍珠光泽，只有继续加热到某一温度才会变成透明清亮的液体．液晶本身不发光，但在外加电场、磁场、热的作用下，产生光密度或色彩变化。

这是液晶显示器的基本原理 1888～1968 年为液晶材料性能和应用研究时期1973～1985 年为 TN－LCD 获得广泛应用时期1985～1993 年为 STN－LCD 推广应用时期1993～2000 年是 TFT－LCD 大发展时期，这个时期 TFT－LCD 的性能已可以与 CRT 媲美LCD 发展大大扩展了显示器的应用范围，使个人使用移动型手持显示器成为可能，因此，2000 年以后进入 LCD 与 CRT 争夺显示器主流市场的时代大尺寸、宽视角、高分辨彩色TFT－LCD 的发展 1993 年以前主要生产的是10.4 英寸以下，640×480像素的产品；1993～1997 年主要生产的是10 英寸～ 13 英寸，1024×768像素的产品； 1997～1999 年主要生产 15 英寸～ 18 英寸，1024×768和以上像素的产品； 1999 年以后开始生产20 英寸～ 30 英寸的产品1998 年以后开始大力开发高分辨率、大屏幕液晶投影电视2008 年 人们更重视液晶电视的美观和厚度，Sony 品牌电视现在 26 寸以下的最薄可以做到22 毫米了，世界最薄的 2、液晶的基本特性物质一般有三态，固、液、气。

如水，0 Ｃ以下为固态（晶体） ，0 ～100 Ｃ为液态，100 Ｃ以上为气态晶体式各向异性的，液态是各向同性液晶体有四态，固态、液晶、液态、气态固态是晶体结构，其分子排列有规律液、气态的不同主要是分子密度不同液气态有流动性，液体无固定形状液晶是一种介于固体与液体之间，具有规则性分子排列的有机化合物液晶体的四态也是由温度决定的一般最常用的液晶型式为向列液晶，分子形状为细长棒形，长宽约 1nm～10nm，在不同电场作用下，液晶分子会做规则旋转 90 度排列， 产生透光度的差别， 如此在电源开关下产生明暗的区别，依此原理控制每个像素，便可构成所需图像液晶的透光性与分子排列有关，在自然状态时，分子排列是无规则的，当受外电场作用时，其分子排列也随之变化液晶显示材料最常见的用途是电子表和计算器的显示板，为什么会显示数字呢？原来这种液态光电显示材料，利用液晶的电光效应把电信号转换成字符、图像等可见信号液晶在正常情况下，其分子排列很有秩序，显得清澈透明，一旦加上直流电场后，分子的排列被打乱，一部分液晶变得不透明，颜色加深，因而能显示数字和图象 3、液晶板的透光性液晶板的透光性首先与偏光板有直接关系，偏光板是与液晶板密切结合的部分，（位于 LCD 最外面的那部分，在玻璃前面。

是一层 0.2mm 左右厚的薄膜，下面还有一层，在背光和玻璃之间）偏光又称偏振光可见光是横波，其振动方向垂直于传播方向自然光的振动方向，在垂直传播方向的平面内是任意的；对于偏光，其振动方向在某一瞬间，被限定在特定方向上偏光板(polarizer)，其性能如图示，当入射光的偏振方向与偏光板方向一致时，光可以穿过偏光板， 当偏光板的方向与入射光的方向不同时，会阻断光的通过480000在不同电场作用下，液晶分子会做规则旋转 90 度排列，产生透光度的差别，如此在电源开关下产生明暗的区别，依此原理控制每个像素，便可构成所需图像液晶显示板是将液晶材料封装在两片透明电极之间，通过控制加到电极之间的电压即可实现对液晶层透光性的控制工作原理如图所示当两个电极之间无电压时，液晶分子受到透明电极上的定向膜（ 由聚酰胺酸和聚酰亚胺形成由聚酰胺酸和聚酰亚胺形成）作用按一定方向排列由于上下电极之间定向方向扭转90 ， 入射光通过偏振光滤光板进入液晶层，变成直线偏振光，如图中的 a 方向，当入射光在液晶层中沿着扭转的方向进行，并扭转 90 后，通过下偏振光滤光板后，变成图中的b 方向由于TN 型液晶多为介电系数异方性为正型的液晶(ε // >ε ⊥，代表着平行方向的介电系数比垂直方向的介电系数大，因此当液晶分子受电场影响时，其排列方向会倾向平行于电场方向 .)，所以我们从图10 中便可以看到，液晶分子的排列都变成站立着的。

此时通过上层偏光板的单方向的极化光波，经过液晶分子时便不会改变极化方向，因此就无法通过下层偏光板当上下电极板加上电压， 液晶层中液晶分子的定向方向发生改变， 变成与电场方向平行的方向排列，入射到液晶层的直线偏振光方向不会发生扭转，由于上下偏光板的偏振方向相互垂直， 所以入射光不能通过下偏光板， 此时液晶不透光因而液晶层无电压时为透光状态（亮状态） ，有电压时为不透明状态（暗状态） 当电压比较低时，光线的穿透率很高电压很高时，光线的穿透率很低一般TN型的 LCD 多为 6~8 bits 的变化，也就是 64~256 个灰度等级的变化所以控制上下电极的电压高低，就可控制液晶的排列，控制光线透过的多少，实现亮度的变化当穿透率由 90%变化到 10%时，为线性区间如右图所示以上为常白型（NW）液晶显示屏(下图左)，另一种常黑型液晶显示屏简称NB（Normally Black）液晶屏对于此类液晶屏，不施加电压时，液晶不透光，显00穿透率%90100示暗的画面； 施加电压时， 液晶透光， 显示亮的画面常黑型液晶显示屏示意图如图所示电压常白型液晶显示屏示意图常白型液晶显示屏示意图常黑型液晶显示屏示意图常黑型液晶显示屏示意图两种液晶屏位于上、下玻璃的定向膜都是互相垂直的，而 NB 与 NW 液晶的差别只在于偏光板的相对位置不同而已，对 NW 来说，其上、下偏光板的极性是互相垂直的，所以不施加电压时，光线会因为液晶将之旋转90°而透光；而对NB 液晶屏来说，其上下偏光板的极性是互相平行的，所以不施加电压时，光线会因为液晶将之旋转 90°而无法透过。

49为什么要有 NW 与 NB 这两种不同的偏光板配置呢？主要是为了不同的应用环境，一般应用于台式计算机或笔记本电脑时，大多为 NW 的配置，这是因为一般计算机软件运行时整个屏幕大多是亮点，也就是说，多为白底黑字，既然亮点占大多数，使用 NW 当然比较方便，而且 NW 的亮点不需要加电压，使用时也会比较省电；反之 NB 就适用于大多是显示屏为黑底的应用了LCD 是利用液晶的旋光性，厚度适中的液晶分子可以让光的偏振方向旋转90°或者 270°（加电压时液晶分子由于电场作用树立，不改变光的偏振方向），加上两片偏光片才可以使整个液晶盒子变成一个光开光其中一个是有任何图像了就是白色一片对液晶分子进行定向控制的定向膜，是一种在两个电极内涂敷而成的薄膜，为聚酰亚胺高分子材料，紧接液晶层的液晶分子由于液晶层具有弹性体的性质，上下定向膜扭转90 于是形成液晶分子定向扭转 90 的构造右图所示当加上电压时，液晶分子定向区域的形成状态，虚线中间部分为液晶分子定向变化的部分，这个部分是由于电压作用的结果形成的4、彩色、单色液晶显示板的结构原理彩色液晶显示板的显示原理如图所示 在液晶层 （液晶快门）的前面，设置由RGB 栅条组成的滤波器，光穿过RGB 栅条，就可以看到彩色光。

由于每个像素单元面积很小，从远处看就是RGB 合成的颜色，与显像管RGB 栅条合成的彩色效果是相同的这样液晶层设在光源和栅条之间，实际上很像一个快门，每秒钟快门的变化与当时画面同步如果液晶层前面不设彩色栅条，就显示单色（黑白）图像5、彩色滤光片(color filter，CF)右图为放大镜下的液晶显示器红绿蓝 RGB 为彩色的的三原色利用这三种颜色，便可以混合出各种不同的颜色我们把RGB 三种颜色，分成独立的三个点，各自拥有不同的灰阶变化，邻近的三个RGB 显示的点，组成一个显示的基本单位，也就是像素对于一个分辨率为 1024*768 的平面显示器，有 1024*768 个像素，也就是 3072*768 个子像素在图中，每一个 RGB的点之间的黑色部分为黑矩阵，功能是为增加显示时之对比度及避免杂色光产生每一个 RGB 的亮点看起来，并不是矩形，在其左上角有一块黑色缺角的部份就是控制元件薄膜晶体管 TFT 的所在位置彩色滤光片着色部分的形成方法目前以颜料分散法为主颜料分散法的第一步是将颗粒均匀的微细颜料（平均粒径小于 0.1μm）(R、G、B 三色)分散在透明感光树脂中然后将它们依次用涂敷、曝光、显影工艺方法，依次形成 R. G. B 三色图案。

在制造中使用光蚀刻技术，所用装置主要是涂敷、曝光、显影装置为了防止漏光，在 RGB 三色交界处一般都要加黑矩阵（BM） 以往多用溅射法形成单层金属鉻膜，现在也有改用金属鉻和氧化鉻复合型的 BM 膜或树脂混合碳的树脂型 BM保护膜保护膜此外，还需要在 BM 上制做一层保护膜及形成 IT0 电极,由于带有彩色滤光片的基板是作为液晶屏的前基板与带有 TFT透明公共电极透明公共电极黑矩阵黑矩阵玻璃基板玻璃基板偏光板偏光板彩色滤光片彩色滤光片的后基板一起构成液晶盒所以必须关注好定位问题，使彩色滤光片的各单元与 TFT 基板各像素相对应 ）配向膜配向膜右为一个 RGB 像素的纵剖面示意图下为 R 子像素纵剖面示意图灯管灯管50TFTTFT偏光板偏光板显示电极显示电极支撑支撑反光板反光板胶框胶框偏光板偏光板液晶液晶存储存储电容电容00NBNB 型静态驱动——段式液晶型静态驱动——段式液晶起偏器（下偏，靠近光源），一个是检偏器（靠近眼睛）如果没有偏光片，入射光是圆偏振光，出射也是圆偏振光，就没 6、液晶板的控制方法右图是液晶显示板局部剖视图液晶层封装在两块玻有一个为像素单元提供空中电压的场效应管，为薄膜状紧贴在下面的基板上，称为薄膜晶体管（TFT） 。

每个像素单元薄膜晶体管栅极的控制信号是由横向设置的Ｘ轴提供的，提供扫描信号，Ｙ轴为薄膜晶体管提供数据信号，数据信号是视频信号经处理后形成的TFT 为场效应晶体管，实际上是电子开关 图像数据信号的电压（Ｙ）加到 TFT 的源极 S，扫描脉冲（X）加到栅极 G，当栅极加正脉冲时，TFT（电子开关）导通，图像数据电压加到像素电极上，位于像素电极与对向（公共）电极之间的液晶体受到该电压的控制如栅极无脉冲， TFT 截止，像素电极无电压整个液晶显示板的驱动电路图示，经图像信号处理电路形成的图像数据电压作为 Y 方向的驱动信号，同时图像信号处理电路为同步及控制电路提供水平和垂直同步信号，形成 X 方向的驱动信号，驱动 X方向的晶体管栅极当垂直和水平脉冲信号同时加到某一 TFT 时，该晶体管导通，Y 信号的脉冲幅度越高，图像越暗；幅度越低，图像越亮存储电容的作用：FET 晶体管具有电容效应，能够保持电位状态，先前透光的液晶分子会一直保持这种状态，直到FET电极下一次再加电改变其排列方式当像素电极被充分充电后，即使开关断开， 电容中的电荷也得到保存，电极间的液晶分子继续有电场作用它的大小约为 0.1pF，但这个电容并无法将电压保持到下一次再更新画面资料的时候。

也就是说当 TFT对这个电容充好电时，它并无法将电压保持住，直到下一次 TFT再对此点充电的时候.(以一般 60Hz 的画面更新频率， 需要保持约16ms 的时间.) 这样一来，电压有了变化，显示的就会不正确因此一般在面板的设计上， 会再加一个大约为 0.5pF 的储存电容，以便让充好电的电压能保持到下一次更新画面的时候液晶显示器通常使用氧化铟锡 （indiumtinoxide,ITO） 来做为透明电极7、与 CRT 显示器的比较CRT 显示器是电子束打到荧光屏上，激发荧光粉发光，快速进行行场扫描，64us 扫一行，50ms 扫一场，由于人眼视觉的残留效应， 感觉是整个屏幕同时显示 实际上任一瞬间只有一点发光所以有闪烁感TFT 液晶显示器是一行的像素同时显示由于上述像素电容和存储电容的作用，当显示下一行时，上一行的像素的显示仍然不变，在下一次刷新前，整个画面不会变化，每个像素都在持续不断地发光，不像CRT 那样靠人眼的视觉残留效应，所以液晶显示器没有闪烁现象8、开口率51璃之间， 上部有一个公共电极，每个像素单元有一个像素电极，当像素电极上加有控制电压时，改像素中的液晶就会受到电场的作用。

每个像素单元设对向电极对向电极电极电容像电极电容像素电极素电极Ｘ１Ｘ１存储电容存储电容D DG GS SＹ０Ｙ０液晶液晶控制电压控制电压像素电极像素电极当光线从背光板发射出来，会依序穿过偏光板，玻璃，液晶，彩色滤光片等等假设各个零件的穿透率如以下所示：偏光板：50%(因为其只准许单方向的极化光波通过)玻璃：95%(需要计算上下两片)液晶：95%开口率：50%(有效透光区域只有一半)彩色滤光片：27%(假设材质本身的穿透率为 80%，但由于滤光片本身涂有色彩，只能容许该色彩的光波通过以 RGB 三原色来说，只能容许三种其中一种通过所以仅剩下三分之一的亮度所以总共只能通过 80%*33%=27%.)以上述的穿透率来计算，从背光板出发的光线只会剩下 6%，实在是少的可怜这也是为什么在 TFT LCD 的设计中，要尽量提高开口率的原因只要提高开口率，便可以增加亮度，而同时背光板的亮度也不用那么高 9、背光灯液晶本身不发光与 CRT 显示器不同，属于被动发光显示器，必须依靠被动光源目前主流的液晶背光技术包括LED(发光二极管 )和 CCFL( 冷阴极荧光灯 )两类冷阴极荧光灯，即CCFL(Cold Cathode Fluorescent Lamp)。

它的工作原理是当高电压加在灯管两端后，灯管内少数电子高速撞击电极后产生二次电子发射，开始放电，管内的水银或者惰性气体受电子撞击后，激发辐射出253.7nm 的紫外光，产生的紫外光激发涂在管内壁上的荧光粉而产生可见光CCFL 灯管寿命一般定义为：在25℃的环境温度下，以额定的电流驱动灯管，亮度降低到初始亮度的50%的工作时间长度为灯管寿命目前液晶电视背光的标称寿命可达到50000~60000 小时CCFL( 冷阴极荧光灯 )背光源的特点是成本低廉， 但是色彩表现不及LED背光LED 背光采用发光二极管作为背光光源，是未来最有希望替代传统冷阴极荧光管的技术液晶电视上使用的LED 背光光源可以是白色，也可以是红、绿、蓝三基色，在高端产品中也可以应用多色LED 背光来进一步提高色彩表现力，如六原色LED 背光光源采用LED 背光的优势在于厚度更薄，大约为5 厘米，色域也非常宽广，能够达到 NTSC 色域的 105%，黑色的光通量更是可以降低到0.05 流明，进而使液晶电视对比度高达10000:1 同时，LED 背光光源的另还具有10 万小时的寿命目前制约 LED 背光发展的问题主要是成本，由于价格比冷荧光灯管光源高出许多， LED 背光光源只能在国外的高端液晶电视中出现。

一般液晶电视的背光寿命基本在5 万小时以上如果平均每天使用液晶电视5 小时，则可以使用27 年液晶电视的寿命基本上就是指背光灯的寿命四、液晶显示器主要性能指标四、液晶显示器主要性能指标1、响应时间；响应时间指的是 LCD 显示器对于输入信号的反应速度，也就是液晶由暗转亮或者是由亮转暗的反应时间一般来说分为两个部分——Rising(上升时间)和Falling(下降时间)，而我们所说的响应时间指的就是两者之和一般来说，响应时间越短越好液晶显示器的响应时间实际上就是液晶分子将显示信号转换成画面所需的时间， 因此其与液晶分子的排列方式和传送信号的能力有着很大的关系 由于液晶分子的转动， LCD 屏幕上每个子像素由前一桢色亮度过渡到后一桢色的亮度，会有一个时间过程，也就是我们通常所说的响应时间以液晶分子由全黑到全白之间的转换速度作为面板整体响应时间的缩影，来代表液晶面板的快慢程度，通常又可称之为“On/Off”响应时间由于液晶分子由黑到白和由白到黑的转换速度并不是完全一致的，为了能够尽量有意义的标示出液晶面板的反应速度，现又针对响应时间的定义，基本以“黑→白→黑”（亮-->暗-->亮）全程响应时间为标准。

除了与材料有关外，还与电光效应、粘滞系数、弹性系数及液晶盒厚度有关52显示电极显示电极存储电容存储电容有有 效效 透透 光光 面面CRT 显示器中，只要电子束击打荧光粉立刻就能发光，而辉光残留时间极短，因此传统CRT 显示器反应时间仅为 1~3ms 液晶的响应时间逐渐缩短到 20ms、16ms、12ms、8ms 到现在主流的 5ms 和 2ms（期间优派曾经推出了一款 1ms 响应时间的液晶显示器）目前市场上液晶电视机的响应时间基本上分为16 毫秒、8 毫秒、4 毫秒三种类型，其中最常见的为8 毫秒和 4 毫秒这两类2、可视角度；指用户可以从不同的方向清晰地观察屏幕上所有内容的角度由于提供LCD 显示器显示的光源经折射和反射后输出时已有一定的方向性，在超出这一范围观看就会产生色彩失真现象，CRT 显示器不会有这个问题可视角度大小决定了用户可视范围的大小以及最佳观赏角度如果太小，用户稍微偏离屏幕正面，画面就会失色一般用户可以以120 度的可视角度来作为选择标准部分产品达到了170 度以上可视角度包括水平可视角度和垂直可视角度两个指标垂直可视角度小于水平可视角度水平可视角度表示以显示器的垂直法线 (即显示器正中间的垂直假想线)为准，在垂直于法线左方或右方一定角度的位置上仍然能够正常的看见显示图像，这个角度范围就是液晶显示器的水平可视角度；同样如果以水平法线为准，上下的可视角度就称为垂直可视角度。

3、点距；屏幕上相邻两个同色像素单元之间的距离，即两个红色（或绿、蓝）像素单元之间的距离目前CRT显示器的点距 0.39，0.31，0.28，0.26，0.24，0.22mm 等几种规格，最小的可达0.20mm 而 LCD 由于其技术与 CRT不同，点距多为 0.297-0.32 毫米17 寸，0.28mm 点距显示器为例，它在水平方向最多可以显示1024 个点，在竖直方向最多可显示768 个点，因此极限分辨率为1024*768 （28.6cmx215cm ）；超过这个模式，屏幕上的相邻像素会互相干扰，反而使图像变动模糊不清分辨率为1024768 的 15 英寸 LCD 显示器，其像素间距均为 0.297mm(亦有某些产品标示为 0.30mm)，而 17 寸的基本都为 0.264mm4、分辨率与色彩数；LCD 的最大分辨率就是它的真实分辨率，也就是最佳分辨率真实分辨率为 1024x768，而 WINDOWS中设定分辨率为 800x600）的话，将有两种显示方式一是居中显示，只有LCD 中间的 800x600 个点会显示图象，其他没有用到的点不会发光，保持黑暗背景，看起来画面是居中缩小的。

另一种是扩展显示，这种方式会使用到屏幕上每一个像素，但由于像素很容易发生扭曲，所以会对显示效果造成一定影响目前市场上的平板电视机主要有 1366×768 和 1920×1080 两种分辨率，达到第一种分辨率的电视机为普通高清产品，达到第二种分辨率的电视机则为全高清产品色彩数：TFT 类数字接口的液晶显示屏，常见的有红、绿、蓝各 6 位和各 8 位的，可以实现显示红、绿、蓝各 64 级和各 256 级，组合颜色为 23×6=262,144 色和 2=16,777,216 色3×85、刷新率；刷新率就是屏幕每秒种画面被刷新的次数对 CRT 显示器而言，每秒种屏幕被扫描的次数，刷新率越高越好，图象就越稳定，对眼睛的影响也越小 CRT 电视就是指场频，50Hz 场频有闪烁感CRT 电脑显示器刷新率应至少 85Hz液晶显示器是无闪烁显示器，虽然也有刷新率，但和 CRT 的刷新率完全是两码事 5、亮度；亮度是指画面的明亮程度，单位是堪德拉每平米(cd/m2)或称 nits，也就是平方米烛光目前提高亮度的方法有两种，一种是提高 LCD 面板的光通过率;另一种就是增加背景灯光的亮度，即增加灯管数量。

目前，国内市场中能够见到的液晶显示器亮度都在 200-300cd/m2 左右但是电视画面过亮常常会令人感觉不适，一方面容易引起视觉疲劳，同时也使纯黑与纯白的对比降低，影响色阶和灰阶的表现其实亮度的均匀性也非常重要，但在液晶电视产品规格说明书里通常不做标注亮度均匀与否，和背光源与反光镜的数量与配置方式息息相关，品质较佳的电视，画面亮度均匀，无明显的暗区高清标准给出的有用平均亮度为 350 cd/m2 以上，目前液晶电视机的亮度都在 500 cd/m2 以上6、对比度：对比度则是屏幕上同一点最亮时(白色)与最暗时(黑色)的亮度的比值，高的对比度意味着相对较高的亮度和呈现颜色的艳丽程度简单地说，对比度代表着从黑到白的渐变层次比值越大，从黑到白的渐变层次就越多，从而色彩表现越丰富对比度对视觉效果的影响非常关键，一般来说对比度越大，图像越清晰醒目，色彩也越鲜明艳丽;而对比度小，则整个画面都显得灰蒙蒙的高对比度对于图像的清晰度、细节表现、 灰度层次表现都有很大的帮助对比度高的电视机在播放一些昏暗场景和高速运动物体时在细节和清晰度上的优势更加明显 它代表从全黑到全白状态共分多少级层次 全黑是0，全白则是 1。

如 300：1 就是从全黑到全白状态共分为 300 级当对比度达到 120：1 时，可以很容易地显示出生动、丰富的色彩而对比度达到 300：1 时，则能够支持各色阶的颜色所以理论上，此数值越高代表画面层次感越强品质优异的液晶电视面板和优秀的背光源亮度，两者合理配合就能获得色彩饱满明亮清晰的画面高清标准给出的对比度为 150:1 以上，目前一般液晶电视机对比度都可达到 500:1 以上7、 “坏点”问题53ISO 组织（国际标准化组织）制定的液晶面板坏点的标准是：Class1 不允许有坏点；Class2 允许有 3 个以内坏点；Class3 允许有 3 个以上 10 个以内坏点；Class4 允许有 10 个以上坏点按照国际惯例，液晶显示器有 3 个以下的亮/坏点是在被允许的范围之内日本面板厂商的标称是 3 个坏点以内为 A 级，韩国是以 5 个以内为 A 级，而台湾标准则为 8个以内为 A 级看坏点最简单的方法：跳到全白，全黑，全红，全绿，全蓝的五个画面，然后在不同的画面确认是否有坏点，其中全白和全黑最容易确认8、耗电问题一般都认为，液晶电视机比传统电视机省电应指的是尺寸较小的30 吋以下的液晶电视比传统的 CRT 电视机省电，但超过 30 吋以上的，屏幕越大，耗电量就越大。

表面上看，CRT 电视机功耗似乎比液晶电视大，但 CRT 电视机消耗功率随亮度变化而变，亮度高，功耗大；亮度低，功耗小，最亮状态比最暗状态要多耗电 50%--60%， ；平均功率比额定功率要小，若将亮度调低一些，一般可以节电约 10%液晶显示器不管亮度高低，背光灯一直亮着，功耗不变平板电视能效等级标准划分为三个等级，分别是：一级为最高等级，是节能产品的目标值，指标确定在当前市场同类产品的最高水平；二级为节能产品评价等级，指标按照当前同类产品能效前 20％左右设定；三级为市场准入等级，主要用于淘汰市场上高耗能产品，指标按照淘汰 15％左右低效产品设定如何评定平板电视产品的这三个等级呢，主要按照显示面积×亮度÷功耗的公式来判定，其中，液晶电视 3 个等级的能效指数分别为 1.4、1.0 和 0.6；等离子电视 3 个等级的能效指数分别为 1.2、1.0 和 0.6从目前彩电厂商所推出的产品来看，80%的平板电视可以达到 1.0，这也就是说 80%的产品达到了二级能效标准为了应对欧盟的 EUP 指令，与国际上保持一致，标准还规定了平板电视的待机能耗必须小于或等于1.0 瓦，到2012 年1 月 1 日后必须小于等于 0.5 瓦。

新型彩色电视机新型彩色电视机( (二简二简) )——等离子体电视机——等离子体电视机一、一、 等离子体显示板的结构和工作原理等离子体显示板的结构和工作原理等离子体是物质存在的第四种形态当气体被加热到足够高的温度，或受到高能带电粒子轰击，中性气体原子将被电离，空间中形成大量的电子和离子，但总体上又保持电中性等离子体当惰性气体达到一定温度，气体内部电子充分电离，当正离子（+） 、自由电子（-）数量基本相当，加上少量不带电的中性粒子，该气体即称为等离子体等离子体具有良好的导电性等离子体显示板是由几百万个像素单元构成的， 每个像素单元中涂有荧光层并充有惰性气体 在外加电压作用下气体呈离子态，并且放电放电电子使荧光层发光，这些单元称为放电单元，是组成图像的最小像素单元所有放电单元制作在两块玻璃板之间，呈平面薄板状由于等离子体显示器性能的提高，制作工艺的改善，并且能够发光、亮度高，显示效果好的特点，是一种理想的显示器件整个显示板的像素越多，清晰度越高目前已步入高清晰度电视机的行列每个等离子管是在两层间隔为 100~200μm 的玻璃衬板之间隔成的小室，每个小室内都充有氖氙气体(压力为几百托)在等离子管电极间加上高压后，封在两层玻璃之间的等离子管小室中的气体会产生辉光放电，产生紫外光(147nm)。

下图是显像管、荧光灯和等离子体发光单元的比较示意图54等离子体显示单元内部结构如下图所示每一个都是在地址电极（扫描电极） 、 数据电极和维持电极联合作用下放电发光的彩色显示可见光可见光R RG GB B前玻璃基板前玻璃基板电极电极离子放电离子放电荧光体荧光体电极电极后玻璃基板后玻璃基板紫外线发射紫外线发射单元将一个像素分割成三个小单元，分别涂上 RGB 三色荧光粉，每一组所发的光，从远处看就是三色光合成的效果等离子体显示单元的发电发光过程如下图分四个阶段：（1）预备放电给地址电极和维持电极之间加上电压，使单元内气体开始电离形成放电条件2）开始放电接着给数据电极与地址电极之间加上 65~75 电压，单元内气体开始放电3）放电发光与维持发光去掉数据电极上的电压，给地址电极和维持电极之间加上交流电压，使单元内形成连续放电，从而可以维持发光4）消除放电去掉地址电极和维持电极之间的交流电压，在单元内变成若的放电状态，等待下一帧周期放电发光的激励信号正是这三个电极之间，按一定时序给予驱动电压，才能使每个发光单元都能正常发光，整个屏幕有图像显示在显示单元中，加上高压使气体分子其原子核的外层电子溢出，飞向电极，途中和其他电子碰撞便会提高其能级。

电子回复到正常低能级时， 多余的能量以光子的形式释放出来维持电极维持电极地址电极（扫描电极）地址电极（扫描电极）发光过程发光过程气体放电气体放电紫外光紫外光可见光可见光荧光体发光荧光体发光显示显示荧光体荧光体 G G紫外线产生紫外线产生可见光可见光数据电极数据电极55等 离地址电极地址电极维持电极维持电极壁电荷壁电荷子体显示像素就像微小的氖灯管， 它的基本结构是在两片玻璃之间预备放电预备放电数据电极数据电极设有一排一排的点阵式的驱动电极， 其间充满惰可见光可见光紫外线紫外线性气体 像素单元位于水平和垂直电极的交叉点连续放电发光连续放电发光弱放电弱放电要使某一像素单元发光， 可在两个电极之间加上足以使气体电离的电压 颜色是单元内的磷化物荧光粉产生的， 涂在显示单元中的红绿蓝荧光粉受紫外线轰击，发出红绿蓝三色光改变三色光的比例就可以显示任何颜色，等离子显示屏就可以显示彩色图像氧化镁层保护电极免受等离子体的腐蚀荧光粉主动发光器件图象主观感受最好，这是公认的所以等离子体发出的紫外线激发荧光粉发光，这和 CRT 电视的电子束轰击荧光粉发光很相似，在成像效果上也十分相似右图为各种控制电极和像素单元的位置关系，它表明对不同颜色的选择和控制关系。

地址电极的唯一目的是使单元作初始准备像素总是由三个子像素显示单元组成地址电路使每个像素初始化X（地址）和 Y（数据）总线是相互垂直放置的，可以触发一行排列的像素单元可以单独选择X 总线线路，这是初始化过程所必需的总线线路是从左到右，隔行安装的，这种装置的好处是，图像信息是作为一个整幅画面显示的，不会出现 CRT 独有的闪烁现象等离子体显示板中的每个单元至少含有两个电极和几种惰性气体（氖、氩、 ）的混合物在电极上加几百伏电压之后，由于电极间放电轰击电离的结果，惰性气体将处于离子状态是电子和离子的混合物，它根据带电的正负，流向一个相对应的电极在像素单元在产生的电子撞击可以提高仍然留在离子中的电子的能级经过一段时间之后，这些电子就会回到它们正常的能级，并把吸收的能量以紫外线的形式发射出来等离子体显示有直流型和交流型两种直流等离子体显示板的电极直接与气体接触，一般由外部电阻限流交流等离子体显示板的电极与气体之间隔着介电层，并利用由此形成的电容限流，具有存储能力电离可以直流或交流电压激励产生直流电显示器的电极直接嵌入等离子体单元，采用直接触发等离子体的方式， 成本较低但需要高压驱动，电极直接暴露在等离子体中，寿命较短。

如果用氧化镁涂层保护电极，并且装入电介质媒体，那么与气体的耦合是电容性的，所以需要交流驱动电极不暴露在等离子体中， 寿命较长 缺点是产生触发信号的电路比较复杂 好处是可以把触发电压降至大约 180V （直流显示器是 360V） ，因此简化了半导体驱动电路二、等离子体显示板的驱动电路二、等离子体显示板的驱动电路等离子体显示板是由水平和垂直交叉的阵列驱动电极组成的， 与显像管的学生方式不同， 它可以按像点的顺序、 按线 （行）的顺序、按整个画面的顺序显示左为点顺序驱动方式水平驱动和垂直驱动信号经开关顺次接通各电极的引线，水平和垂直电极的交叉点就形成对等离56子体显示单元的控制电压， 使水平开关和垂直驱动开关顺次变化就可形成对整个画面的扫描， 每个点在一场周期中的显示时间约为 0.1us，因此必须有很高的强度，才能有足够的亮度中为线扫描驱动方式垂直扫描方式同上，水平扫描驱动是由排列在水平方向上的一排驱动电路通过信号线同时驱动的，一次将驱动信号送到水平方向的一排像点上视频信号经处理后送到 1H 存储器上存储一电视行的信号，这样配合垂直方向的驱动扫描一次就显示一行图像一场中一行的显示时间对于电视信号的行扫描周期。

右为面驱动方式视频信号经处理后送到存储器形成整个画面的驱动信号，一次将驱动信号送到显示板上所有像素单元上， 它所需电路比较复杂 但由于每个像素单元的发光时间长， 1 场的显示时间等于一个场周期 25ms， 因而亮度也非常高，特别适合室外大型显示屏1 1 场存储场存储下 图是等离子体大屏幕彩色电视机显示系统断路方框图， 显示屏的扫描行 数 为1035，每行像素为1920，可实现高清晰的图像显示视频信号经解码处理后将亮度信号Y 和色差信号 PB、PR 或 RGB 信号送到等离子体显示器的信号处理电路中，首先进行 A/D 变换和串并（S/P）变换，然后进行说明方式的变换，将隔行扫描变成逐行扫描的信号，中进行γ校正校正后的信号存入帧存储器中，然后一帧一帧地输出到显示驱动电路中来自视频信号处理电路的复合同步信号，送到信号处理电路的时序信号发生器，以此作为同步基准信号，为信号处理电路和扫描信号产生电路提供同步信号57第八章第八章家用电冰箱（简）家用电冰箱（简）本章包括制冷的基本原理、家用电冰箱的结构与工作原理一、制冷的基本原理一、制冷的基本原理1、几个概念制冷实质上就是使物质内部热量的减少，分子热运动的减弱，温度下降。

温度是表示物体冷热程度的物理量 冷表示物体内部热量减少，分子热运动的减弱，热表示物体内部热量的增加，表示分子热运动的激烈温度：单位摄氏度，符号0C；热力学温度（绝对温度） ，单位开尔文，符号 K10C=1K，热力学温度 T =273.15+摄氏温度 t热量：法定单位为焦耳 J在制冷工程上，常用千卡（大卡）Kcal1Kcal=4187J压力（压强） ：法定单位为帕斯卡 Pa非法定单位千克力/厘米2，1Kgf/cm2=98kPa真空：低于标准大气压的一种状态单位也用帕斯卡Pa习惯上压强低于1mmHg 时，常用1 托（torr）=1mmHg 来计量2、热力学第一定律外界传递给系统的热量等于系统内能的增量和系统对外做功的总和热可以转变为功，功也可以转变为热；消耗一定的功必产生一定的热，一定的热消失时，也必产生一定的功普遍的能量转化和守恒定律在一切涉及热现象的宏观过程中的具体表现热力学的基本定律之一表征热力学系统能量的是内能通过作功和传热，系统与外界交换能量，使内能有所变化热力学第一定律的另一种表述是：第一类永动机是不可能造成的显然，第一类永动机违背能量守恒定律3、热力学第二定律不可能把热从低温物体传到高温物体，而不引起其他变化。

但热量可以有条件地由低温物体传向高温物体，这个条件就是要消耗外功第二类永动机是造不成的”电冰箱就是在消耗一定功的条件下，利用制冷剂的状态变化，而将热量由低温物体（冷藏物体）传到高温物体（周围空气）4、热量的传导传导通过分子运动，将热量由物体较热的一端传递到较冷的一端热交换一直进行到整个物体的温度相等为止对流当液体或气体的温度发生变化后， 其比重也发生变化 温度低的比重大， 向下流动； 温度高的向上流动， 形成 “自然对流” 若由于外力作用，使对流加快，称为“强制对流” 辐射物体在不接触的情况下，高温物体直接将热量传给低温物体的方式5、压缩式制冷的基本原理制冷有压缩式制冷、半导体制冷等几种主要方式制冷实质上就是使物质内部热量的减少，分子热运动的减弱，但如何达到此目的而获得冷呢 ? 日常生活中例子：如酒精擦手或游泳上岸时有冷的感觉，出汗时用风扇吹也感到很冷，这些例子均说明一个问题，即液体汽化时吸收了皮肤 (即被冷却物体)上的热量而造成的也就是皮肤上失去了热量， 而液体得到了热量而蒸发(汽化)但为什么液体汽化的时候， 被冷却物体的温度就下降?从分子角度来解释：当液体汽化时，分子之间的距离越来越大，而液体的液分子在脱离液体时，必须克服分子间的吸引力而做功，那么做功就需要一定的能量，但这些做功的能量靠什么来供给，毫无疑问靠外界热量即被冷却物体，或靠本身热量来使液体变成汽体所需的内能。

由于被冷却物体提供了热量，使液体在物体中汽化，而吸收了大量的汽化潜热，导致被冷却物体的温度下降利用低沸点的液体物质，吸热汽化是基本的制冷原理，但很不全面因为它无法保持温度的稳定性，而且浪费液体为了克服此点，就必须把低沸点的液体(如制冷剂)回收循环利用，就必须循环热力学的第二定律的规律热力学第二定律指出“热量能自发地从高温物体传向低温物体，而绝不可能从低温物体传向另一个高温物体”说明了热量交换的方向性要使热量由低温物体传向高温物体，需要给它一个补偿过程，即消耗功，就能实现制冷图 l 为制冷中低温物体传向高温物体示意图58压缩式制冷方式由电动机提供机械能，通过压缩机对制冷系统作功制冷系统利用低沸点的制冷剂，蒸发时，吸收汽化热的原理制成的其优点是寿命长，使用方便，目前世界上 91～95％的制冷属于这一类利用了一种叫做氟利昂的物质作为热的“搬运工”，把冰箱里的“热”“搬运”到冰箱的外面QK=Qo+AL（QK：冷凝器放出的热量；QO： 蒸发器吸收被冷却物体的热量；AL： 压缩机耗功）制冷技术利用了制冷剂（又称“工质” ）在较低温度下状态改变时能吸收较大的热量，温度却不改变的特性如 F-12 的沸点为—29.8 C，潜热为 39.5千卡/千克，故能大量吸热而不改变其温度。

为了达到连续制冷的目的，要有一个使液态制冷剂不断蒸发，吸热，变成蒸汽和冷凝，放热，使蒸气重新变成液态的制冷系统，周而复始地工作下去，称为制冷循环通常实现战略循环的制冷系统由四部分组成：压缩机、冷凝器、截流阀和蒸发器其循环原理如图所示各部分作用如下1）压缩机借助它来进行热功转换，使制冷剂在系统中往复循环：将蒸发器中吸热后变成蒸气的制冷剂吸出，并压缩成高温高压的热蒸气，再送人冷凝器中放热冷凝这一过程将电能通过电动机转为机械功，再通过压缩机又使机械功转为热能2）冷凝器作用是将压缩机送来的高温高压蒸气中的热量散发到周围环境之中由于压缩机连续不断地向冷凝器输送蒸气，所以制冷剂虽然温度下降，但压力保持不变，使制冷剂蒸气冷凝成液体制冷剂释放潜热3）节流阀、毛细管节流装置由冷凝器出来的液体制冷剂通过毛细管节流又进入蒸发器，由原来的高温高压状态，变为低温低压状态，有助于进入蒸发器后迅速蒸发吸热而汽化4）蒸发器进入蒸发器的低温低压制冷剂随即沸腾蒸发，从周围大量吸热，达到人工制冷的目的制冷剂吸收潜热6、半导体制冷半导体制冷是利用对 PN 型半导体，通以直流电，在结点上产生珀尔帖效应的原理来实现制冷的电冰箱 半导体制冷片 （TE）也叫热电制冷片，它的优点是没有滑动部件，应用在一些空间受到限制，可靠性要求高，无制冷剂污染的场合。

它由两片陶瓷片组成， 其中间有 N 型和 P 型的半导体材料 （碲化铋） ，这个半导体元件在电路上是用串联形式连结组成一八二二年德国人塞贝克发现当两种不同的导体相连接时，如两个连接点保持不同的温差，则在导体中产生一个温差电动势： ES=S.△T式中：ES 为温差电动势S 为温差电动势率（塞贝克系数）△T 为接点之间的温差1834 年，法国物理学家帕尔帖在铜丝的两头各接一根铋丝，再将两根铋丝分别接到直流电源的正负极上， 通电后， 他惊奇的发现一个接头变热，另一个接头变冷；这个现象后来就被称为"帕尔帖效应""帕尔帖效应"的物理原理为：电荷载体在导体中运动形成电流，由于电荷载体在不同的材料中处于不同的能级，当它从高能级向低能级运动时，就会释放出多余的热量反之，就需要从外界吸收热量（即表现为制冷） Qл =л .I л =aTc式中：Qπ为放热或吸热功率π 为比例系数，称为珀尔帖系数I 为工作电流a 为温差电动势率Tc 为冷接点温度二、制冷剂简介二、制冷剂简介59O制冷剂又称制冷工质 它是在制冷系统中不断循环并通过其本身的状态变化以实现制冷的工作物质 制冷剂在蒸发器内吸收被冷却介质（水或空气等）的热量而汽化，在冷凝器中将热量传递给周围空气或水而冷凝。

1、对制冷剂的要求（1）正常汽化温度（沸点）较低，具有优良的热力学特性，以满足制冷量的要求2）在蒸发器中时，压力不低于大气压；在冷凝器中，压力不应过高，在 12~15 大气压3）单位容积产冷量较大，导热效率高4）与润滑油有良好互溶性，并能与渗透到系统中的水化合，以防冰堵5）较低的粘度及较小的密度，使循环流动时阻力减小6）在高温下具有良好的化学稳定性，在最高工作温度（200 C）下不发生分解；无腐蚀性，不腐蚀金属7）无毒、无刺激性、无燃烧性及爆炸性8）环保性，减小对大气臭氧层的破坏2、制冷剂的分类1930 年美国开发出氟利昂，是饱和碳氢化合物的氟、氯、溴衍生物的总称，氟利昂是一大类，有几十种从1930 年到1990 年，氟利昂得到了广泛的应用氟利昂已被视为破坏地球臭氧层的主要元凶氟里昂泄漏到空气中以后，受到阳光中的紫外线 的照射，极易发生化学反应，导致臭氧数量减少，甚至造成臭氧层的破坏，从而构成对人类健康及生物生长的威胁按照《蒙特利尔议定书》的规定，我国将在2010 年 1 月 1 日全面禁用氟利昂类物质特别是新生产的家电产品中将全面禁止使用氟利昂因R22 制冷剂中的氯原子对大气臭氧层有破坏，根据蒙特利尔议定书的规定，发达国家要在 2020 年以前全部淘汰，广大发展中国家到2030 年要全部禁用。

殴盟国家作为我国空调出口的主要市场之一，自 2004 年已全面禁止 R22 制冷剂空调的进口 R22 臭氧层破坏系数仅仅是 R11 的百分之几，因此，目前HCFC类物质被视为 CFC 类物质的最重要的过渡性替代物质在《蒙特利尔议定书》中 R22 被限定 2020 年淘汰，R123 被限定2030 年，发展中国家可以推迟 10 年作为 R22 的替代制冷剂，目前研究比较成熟的主要是R407C 、R410A ，由于制冷剂本身的性质，要作成高效空调，R410A 制冷剂是最佳的选择3、氟利昂-12，代号 R12学名二氟二氯甲烷，分子式为 CF2Cl2它是我国中小型制冷装置中使用较为广泛的中压中温制冷剂Ｒ12 的标准蒸发温度为－29.8℃，冷凝压力一般为 0.78～0.98MPa，凝固温度为-155℃，单位容积标准制冷量约为 288kcal/ｍ3无色、透明、没有气味，几乎无毒性、不燃烧、不爆炸，很安全的制冷剂Ｒ 12 能与任意比例的润滑油互溶且能溶解各种有机物，但其吸水性极弱因此，在小型氟利昂制冷装置中不设分油器，而装设干燥器 同时规定Ｒ12 中含水量不得大于 0.0025％，系统中不能用一般天然橡胶作密封垫片，而应采用丁腈橡胶或氯乙醇等人造橡胶。

否则，会造成密封垫片的膨胀引起制冷剂的泄漏破坏臭氧潜能值（ ODP ）臭氧层在离地面 25-40 公里的平流层它能够屏蔽对地球上生物有害的紫外线太阳辐射的紫外线有各种波长，其中的波长为 0.28-0.32 微米以下的紫外线会危害生命臭氧层能够阻挡这些有害的紫外线，保护地球上的人类和生物臭氧层为什么会出现“空洞”？许多科学家认为，是使用氟利昂作制冷剂及在其他方面使用的结果氟利昂由碳、氯、氟组成，其中的氯离子释放出来进入大气后， 能反复破坏臭氧分子， 自己仍保持原状， 因此尽管其量甚微， 也能使臭氧分子减少到形成“空洞”在对流层的氟利昂分子很稳定，几乎不发生化学反应但是，当它们上升到平流层后，会在强烈紫外线的作用下被分解，含氯的氟利昂分子会离解出氯原子，然后同臭氧发生连锁反应（氯原子与臭氧分子反应，生成氧气分子和一氧化氯基；一氧化氯基不稳定，很快又变回氯原子，氯原子又与臭氧反应生成氧气和一氧化氯基……） ，不断破坏臭氧分子Cl+O3→O2+ClOClO+O→O2+Cl如此周而复始，结果一个氯氟利昂分子就能破坏多达 10 万个臭氧分子4、氟利昂-22 R-22学名二氟一氯甲烷，分子式为 CHClF2，标准蒸发温度约为－41℃，凝固温度约为－160℃，冷凝压力同氨相似，单位容积标准制冷量约为 454kcal/ｍ3。

Ｒ22 的许多性质与Ｒ12 相似，但化学稳定性不如Ｒ12，毒性也比Ｒ12 稍大但是，Ｒ22 的单位容积制冷量却比Ｒ12大的多，接近于氨当要求－40～－70℃的低温时，利用Ｒ22 比Ｒ12 适宜，故目前Ｒ22 被广泛应用于－40～－60℃的双级压缩或空调制冷系统中60[1]O三、家用电冰箱的分类三、家用电冰箱的分类1、按用途分：冷藏箱：该类型电冰箱至少有一个间室是冷藏室，用以储藏不需冻结的食品，其温度应保持在0℃以上但该类型电冰箱可以具有冷却室、制冰室、冷冻食品储藏室、冰温室，但是它没有冷冻室冷藏冷冻箱：该类型电冰箱至少有一个间室为冷藏室，一个间室为冷冻室2、按箱门分：单门、双门、多门3、按容积分：小型：50~120L；中型：130~250L；大型：300L 以上4、制冷星级一星：-6OC；二星： -12OC；三星：-18OC5、按制冷方式分（1）直冷式电冰箱 也称有霜电冰箱它采用空气自然对流的降温方式，冷藏和冷冻室各有独立的蒸发器，可以直接吸收热量而冷却降温特点：结构简单、降温快、耗电相对少缺点：蒸发器表面容易结霜，需定期除霜2）间接冷却式电冰箱 又称风冷无霜电冰箱采用强制空气对流降温方式，在结构上蒸发器多位于冷冻室和冷藏室的夹层之间，依靠风扇吹送冷气在冰箱内循环来降温，并且还有自动除霜装置。

优点：制冷效果好、性能稳定；温度均匀、降温快；无需人工除霜；使用方便缺点：结构复杂；易风干，耗电量相对较大四、压缩式电冰箱制冷系统的组成与工作原理四、压缩式电冰箱制冷系统的组成与工作原理电冰箱组成有三个系统：* 制冷系统由压缩机、冷凝器、干燥过滤器、毛细管和蒸发器组成* 控温系统由电动机、起动器、过载保护器、温度控制器、除霜装置组成* 保温系统由箱体、隔热保温层、磁封门等组成1、制冷系统由①压缩机②冷凝器（在冰箱背面，早期产品可见，现为封闭）③干燥过滤器④毛细管⑤蒸发器⑥热交换器组成①②④⑤为四大基本部件内充制冷剂，系统封闭，如无泄漏，可以永久使用工作过程如下 高温高压的制冷剂气体从压缩机排出，经排气管道进入冷凝器，在此，制冷剂将大量的热散至箱外之空气，使它由气态冷凝成高压高温（应该说是中温）的制冷液体；然后进入到起吸湿过滤作用的干燥过滤器中，接着经毛细管到达蒸发器制冷剂流过毛细管时，由于通道狭小，阻力极大，起到限制节流的作用，使其能量消耗一部分，制冷剂压力显著降低，沸点温度也相应降低，极少部分制冷剂液体汽化，剩下大部分温度进一步降低进入蒸发器后，处于低温低压的制冷剂液体大量吸热汽化成气体，在蒸发器中达到制冷的最终目的。

制冷剂从蒸发器出来后，经过回气管再到压缩机2、四大部件作用压缩机：提高制冷剂气体的压力稳定冷凝器：使制冷剂气体放热而凝结成液体制冷剂释放潜热毛细管：限制、节流、膨胀制冷剂到达降温作用蒸发器：制冷剂液体吸热汽化部件制冷剂吸收潜热3、制冷剂循环气相与液相的相互变化1 为压缩机， 2 为冷凝器， 3 为干燥器，615 5蒸发器蒸发器6 6毛毛细细2 2管管冷凝器冷凝器4 43 3压缩机压缩机1 11 12 25 54 43 34 为毛细管， 5 为蒸发器右半边为高温高压区， 左半边为低温低压区； 水平线上半为气相区， 下半为液相区 制冷剂循环的四个过程过程名称使用元件作用压缩压缩机提高制冷剂气体压力，造成液化条件冷凝冷凝器将制冷剂蒸气液化，制冷剂释放潜热节流毛细管降低液态制冷剂的压力温度蒸发蒸发器制 冷 剂 蒸 发产 生 冷 却 作用 制冷剂吸收潜热制冷剂状态压力温度4、压缩机压缩机是制冷系统的“心脏”对其要求是：噪声小于40 分贝；良好的密封性，以防制冷剂泄漏；零件有足够强度，水分和杂质含量极少目前均采用活塞式全封闭压缩机将压缩机和电动机连成一体，装在封闭的钢壳中在壳体外适当位置引三根细管，分别为低压吸气管、高压排气管和真空充注制冷剂管。

压缩机为滑块式它的曲轴3 垂直装在机座的轴承上，活塞1 的下端垂直方向连有一个带长控的滑管，用来安装滑块2电动机启动后带动曲轴旋转，曲轴的转动带动滑块在活塞下端的滑管内左右移动，使活塞在气缸内作往复运动，形成周而复始的吸气与排气过程5、冷凝器冷凝器是依靠周围空气自然对流对其内部高温高压制冷剂蒸气进行冷却的常用的有百叶窗式和钢丝盘管式它们均装在箱体背面的空间处，以利于散热6、蒸发器蒸发器是一种将冰箱内的热量传递给 制冷剂的 热交换器，它安装在冰箱箱体内部7、干燥过滤器如图干燥过滤器位于冷凝器出口与毛细管进口处之间 作用是：（1）清除制 冷系统中 的残留水分，防止冰堵，减少水分的腐蚀作用；（2）滤除杂质，如金属、各种氧化物和灰尘，以防杂质堵塞毛细管或损伤压缩机8、毛细管电冰箱采用毛细管来节流，节流根据流体经过细长管子时，因管子阻力加大，会使流量减少，压力降低的原理目的是使来自冷凝器经干燥过滤器的高温高压制冷剂液体将压后进入蒸发器，迅速沸腾吸热毛细管是一根细长的紫铜管，内径约0.4~1.0 毫米，长 2~4 米，焊接于干燥过滤器与蒸发器之间五、电冰箱电路控制系统五、电冰箱电路控制系统电冰箱的基本控制电路如图所示。

各部分功能介绍如下1、电动机及启动、保护电路冰箱压缩机功率较小，通常在 250W 以下电动机与压缩机装在封闭的钢壳中为单相笼式感应电动机单相笼式感应电动机有两个绕组，启动绕组SC 和运行绕组 MC，当它们通入的电流有接近90 度的相位差时，62气增加低→高气→液高压高→常温液降低常温→低液→气低压低→过热2ISU1IMISIMU成为二相式异步电动机，产生一个旋转磁场，使转子转动启动后，启动绕组断开，转子可以继续转动单相交流电如何产生两相电流？启动绕组与运行绕组结构不同，阻抗差别较大，启动绕组导线细，电阻大、电感小，电流滞后电压角度小，接近 0 度；运行绕组导线直径粗，电阻小，电感大，电流滞后电压接近 90 度电动机电路如图所示器件1 为重锤式启动继电器，其线圈线径粗，匝数少启动时，电流IM较大，启动继电器线圈产生较大吸力，克服铁心的重量铁心带动动触头向上运动，与静触头接触，启动绕组通电，产生启动转矩，电动机旋转；随着转速升高，电流IM减少，启动继电器吸力减少，在重力作用下，动静触头分开，启动绕组断电；启动过程结束另一种启动电路，采用开关式PTC 元件接入启动绕组， PTC 元件在常温下电阻为 20Ω ，150 C 时为 20KΩ ，220 C 时为 4.5MΩ 。

通电启动时， PTC 电阻小，IS较大，产生启动转矩，转速上升，PTC 发热，阻值急剧上升， IS急剧减小，启动绕组近于开路，启动过程结束器件 2 为热保护器，主要由双金属片和电热丝组成图为热保护器工作原理图热保护器装在压缩机外壳表面当电机超载不能运转时，电流增大，电热丝温度升高，使附近的双金属片受热变形，触点跳开，切断电路当压缩机机壳温度过高时，也将使双金属片受热变形，切断电路，从而保护压缩机不致烧毁2、温控器冰箱的工作温度是通过温控器控制压缩机的开、停来维持的图5－15 是温度控制器工作原理图感温包内充有感温剂气体，一般采用氯甲烷（CH3Cl）当压缩机停止工作后，蒸发器表面温度逐渐上升，感温包和膜盒中的感温剂气体的温度也随着上升，压强增大，膜片向外伸胀，推动活动触点“3”与固定触点“4”闭合，于是电路接通，压缩机开始工作，继续制冷，冰箱内温室下降当冰箱内温度降低到一定程度，感温包和膜盒内气体压强降低到某个值时，由于弹簧的弹力，使活动触点 3 和固定触点 4 断开，切断电源，压缩机停止工作，制冷停止如此反复，使箱内温度保持在调定的范围内此外，当冰箱门打开时，灯开关接通，照明灯亮以上是电冰箱基本控制电路，也是单门冰箱的控制电路。

六、双门直冷式电冰箱六、双门直冷式电冰箱直冷式冰箱，是利用冰箱内空气自然对流的方式来冷却食品因为蒸发器常常安装在冰箱上部，蒸发器周围的空气要与蒸发器产生热交换，空气把热量传递给蒸发器，蒸发器把冷量传递给空气空气吸收冷量后，温度下降，密度增大，向下运动冰箱内下部的空气要与被冷却食品产生热交换，食品把热量传递给空气，空气得到热量后，温度回升，密度减少，又上升到蒸发器周围，把热量传递给蒸发器冷热空气就这样循环往复地自然对流从而达到制冷目的1、 结构及优缺点两个蒸发器冷藏室：高温蒸发器，在冷藏室上方；冷冻室：低温蒸发器直接围成优点：（1）结构较简单，温度由冷藏室温度控制，人工化霜或半自动化霜2）直接吸热，冷却快（3）较省电缺点：（1）冷冻室有霜，需要定期除霜，每年5~6 次，为什么要除霜？霜的导热性比铜、铝差得多，当蒸发器表面结霜厚度达 10 毫米，传热效率将下降 30%以上，这时制冷效果下降，压缩机在、工作时间延长，耗电和机械损耗增大（2）靠冷气自然对流冷却，温度不太均匀（3）一只温控器，不能分别调节两个室的温度63OO电热丝电热丝双金属片双金属片触点触点外壳外壳接线端子接线端子我国早期引进的 冰箱制造技术多为直冷有霜型。

因此，市面上的国产冰箱有很大一部分仍是直冷有 霜冰箱目前，我国冰箱消费市场已进入了更新换代期，技术更先进、使用更方 便、档次更高的无霜冰箱，逐步成为市场的主流产品一般来说，120L 以下的小型 冰箱受生产成本限制，可考虑选择直冷冰箱，也比较实惠，而中、大型的冰箱选择 无霜冰箱更佳体积越大，无霜冰箱具有的冷量分布均匀、冷冻效果的优点就越突 出另外，在选择冷冻方式时要学会辨别，最简单的方法是留意型号中有没有字母 “W”如“BCD-182W”，其中 W 的含意是无霜2、 控制电路如图为典型的带半自动动除霜的电冰箱控制电路正常制冷时，化霜温控器的1、2 触点接通要化霜时，按下按钮，2、1 触点断开，压缩机停转；2、3 触点接通，加热器紧贴蒸发器表面，通电加热化霜化霜温控器的感温元件是装在冷冻室蒸发器上，当次蒸发器表面温度上升到 4 C 左右，化霜温控器动作，2、3 触点断开，停止加热，化霜结束；2、1 触点接通，压缩机转，重新制冷在化霜电路中接有温度保险丝，它密封在塑料袋中，紧靠在蒸发器上，如果化霜温控器失灵，蒸发器温度不断上升，当温度达到70 C 时，就会熔断，进行保护七、双门间冷式电冰箱七、双门间冷式电冰箱间冷式电冰箱又称风冷电冰箱、无霜冰箱。

1、结构及优缺点只用一个蒸发器，安装于冷冻室与冷藏室之间的隔层内一只电风扇向蒸发器吹风，将冷气强制吹入冷冻室和冷藏室，进行循环冷却吹入冷藏室的冷气经过一个风门调节器调节流量，来控制冷藏室的温度霜只结在蒸发器表面上，冷冻室内不会结霜优点：（1）冷冻室内无霜，蒸发器表面化霜自动进行，化霜时无需取出食品2）由于是吹风冷却，温度比较均匀（3）冷冻室和冷藏室温度可分别调节缺点：（1）结构较复杂，成本较高（2）由于是吹风冷却，食品易风干，不保湿（3）定时化霜，耗电较大 2 、控制电路间冷式电冰箱采用全自动化霜方式，在控制电路中设有风扇控制及化霜控制电路典型电路见图电动机启动，过载保护，以及温度控制同前述单门冰箱门开关的作用：为防止冰箱开门时损失过多的冷气，当冰箱门打开时，门开关打向左边，风扇停转，照明灯亮；当冰箱门关闭时，门开关打向右边，照明灯灭，风扇转动化霜定时器工作过程：接通电源后，化霜定时器的动触头向上打，压缩机的电动机启动运转，进行制冷虽然化霜定时器时钟电机（图中的 T） 、无霜加热器和温度保险丝串联起来也同时接入电源，但由于时钟电机内阻远大于无霜加热器的电阻，因此加热器不工作，时钟电机转动计时。

化霜定时器时钟电机与压缩机的电动机并联，同步运转当压缩机累计运行 8 小时，化霜器动作，其动触头向下打，压缩机电机和风扇电机停止运转；定时器时钟电机短路，使化霜加热器通电加热，开始化霜，当蒸发器表面的霜全部融化，并达到一定温度后（13 正负 3OC） ，化霜温控器的双金属片受热变形，触点断开，将时钟电机重新接入电路，化霜定时器恢复运转 2 分钟后，化霜定时器动触头重新打向上，压缩机电动机又重新运转制冷当蒸发器表面温度下降到—5.5 C 左右时，化霜温控器触点复位闭合，为下一次化霜做好准备64OOO2 23 31 1化霜温化霜温控器控器温度保险丝温度保险丝双金属片化霜温控器双金属片化霜温控器如果化霜温控器失灵，蒸发器温度不断上升，当温度达到70 C 时，温度保险丝就会熔断，进行保护也有的化霜设定为：当压缩机累计工作24-48 小时，化霜定时器自动工作一次，化霜定时器控制的化霜时间一般为 15-30 分钟八、电冰箱的能效等级与节能八、电冰箱的能效等级与节能电冰箱的能效等级分 5 个等级目前已有 100 多个国家实施了能效标识制度为蓝白背景的彩色标识，分为 1、2、3、4、5 共 5 个等级，等级 1 表示产品达到国际先进水平，最节电，即耗能最低；等级 2 表示比较节电；等级 3 表示产品的能源效率为我国市场的平均水平；等级 4 表示产品能源效率低于市场平均水平；等级 5 是市场准入指标，低于该等级要求的产品不允许生产和销售。

能效标识为背部有粘性的，顶部标有“中国能效标识”（CHINA ENERGY LABEL）字样的彩色标签，一般粘贴在产品的正面面板上电冰箱能效标识的信息内容包括产品的生产者，型号，能源效率等级、24 小时耗电量、各间室容积、依据的国家标准号空调能效标识的信息包括：产品的生产者，型号，能源效率等级、能效比、输入功率、制冷量、依据的国家标准号能效比(EER)=标准规定的名义产冷量(KW)/消耗功率(KW);制冷系数(COP,CoefficientOfPerformance),是指单位功耗所能获得的冷量能效等级12345节能冰箱一般有以下几个主要特点：一、采用高效压缩机压缩机是冰箱的心脏，也是冰箱的主要耗能部件，采用高效压缩机是冰箱节能最为简单有效的措施 二、 应用节能新工质 冰箱的工作介质不同， 则获得相同制冷量所需的功耗也有所不同，它直接关系到冰箱的制冷效果如既环保又节能的 R600A 制冷剂，相对以前提高了很大的制冷效果三是达到较高的能效比能效比是在额定工况和规定条件下，冰箱进行制冷运行时实际制冷量与实际输入功率之比冰箱能效比越高，在制冷量相等时节省的电能就越多耗电量分为额定耗电量和实际耗电量。

冰箱铭牌上标注的耗电量为额定耗电量额定耗电量是在环境温度 25℃时，冰箱处于稳定运行状态（冷藏室平均温度5℃冷冻室最高温度-18℃），运行24 小时所消耗的电能实际耗电量是指冰箱在实际使用中消耗的电能冰箱实际耗电量有时高于额定耗电量，有时低于额定耗电量， 实际耗电量随电冰箱环境的不同，储存食物的多少，箱内控制温度的高低及开门次数多少和时间长短而变化，环境温度越高， 储存的食物越多，箱内控制的温度越低，开门次数越多，每次开门时间越长，冰箱的耗电量越大反之，耗电量越小由于冰箱实际使用的环境条件和国家实验室标准是完全不同的，因此额定耗电量 0.33 度的冰箱实际使用耗电量很难达到“3 天 1 度电”，尤其是夏天更难达到因为冰箱在环境温度 30℃左右时，耗电量一般都能达到 25℃时的 1.6～1.8 倍，而每开冰箱门一次大约增加耗电 0.05 度；所以夏季冰箱实际耗电量一般很可能达到额定耗电量的 2 倍左右，如果环境温度超过 32℃，那么冰箱实际耗电量会更高1）环境温度对冰箱耗电量的影响因冰箱是利用制冷剂在制冷管路中循环流动，在蒸发器里面吸收热量蒸发成气体，在外部冷凝器冷凝成液体放出热量，不断的将冰箱内部的热量带到冷凝器上散发到空气中。

这样环境温度对冰箱的耗电有以下的影响A 环境温度升高，就会带来冰箱散热变慢，箱内温度下降慢，导致开机时间加长，耗电量增大B 环境温度升高，因冰箱内外温差大，箱体保温层散热速度也会加快，会引起散失冷量多，导致停机时间变短，开机时间就会加长，引起耗电量增大C 对于普通冰箱按实验数据来分析，当环境温度达 32℃时耗电量是 25℃时的 2 倍左右，30℃时耗电量是 25℃时的1.6-1.8 倍左右因此，冰箱应尽可能放置在远离热源处，以通风背阴的地方为好2）温控器档位对冰箱耗电量的影响描述产品达到国际先进水平，耗能最低比较节电能源效率为我国市场的平均水平能源效率低于市场平均水平市场准入指标，低于该等级要求的产品不允许生产和销售能效比3.4 及以上3.2 至 3.43.0 至 3.22.8 至 3.02.6 至 2.8O65每一台冰箱都有一只温控器，通过调节档位来调节冰箱内温度，因此温控器档位越高箱内温度越低，家用冰箱多为三星级冰箱，冷冻室达到-18℃后，每下降 1℃都是困难的，越冷越难下降，但连续运行最低温度可达零下 24℃以下，而此时同样也会内外温差大，冷量散失多而出现开机时间很长甚至不停机。

如果因为档位太高而引起的开机时间长，不妨将温控器档位降低，开机时间会明显缩短冷冻室如常用－18℃代替－22℃，可节省 30％的耗电量3）开门次数对耗电量的影响使用冰箱的人都有这样感受，打开冰箱的门能感觉到冷气往外跑，而跑冷气必然会造成箱内温度上升，这就会造成温控器迟迟达不到停机的温度而导致压缩机长时间工作，耗电量增大4）霜对耗电量的影响霜是热的不良导体，导热系数是铝的 1/350，霜覆盖在蒸发器表面，成为蒸发器与箱内食物之间的隔热层，影响蒸发器与箱内食物之间的热交换，使箱内温度降不下来，降低冰箱的制冷性能，增加耗电量，甚至使压缩机因长时间运行而发热，容易烧坏压缩机另外，霜中存有各种食品的气味，长时间不除霜，会使电冰箱发出异味一般情况下，霜层达 5MM 厚时，就要除霜2009 年 5 月 1 日起，冰箱能效等级再上新台阶——新修订的《家用电冰箱耗电量限定值及能源效率等级》已正式实施提高后的冰箱新能效标准把家用冰箱能效限定值提高了 20%，相当于提高了 2 个能效等级，提高后的家用冰箱新能效 1 级指标已接近欧盟 A++水平其中冷藏冷冻箱（即家用两门电冰箱）能效限定值提高了 20%，与老标准相比能效限定值提高了 2 个等级。

第九章第九章用电安全知识（简）用电安全知识（简）人体是导电体，一旦有电流通过时，将会受到不同程度的伤害由于触电的种类、方式及条件的不同，受伤害的后果也不一样一、触电的种类一、触电的种类人体触电有电击和电伤两类1）电击是指电流通过人体时所造成的内伤它可以使肌肉抽搐，内部组织损伤，造成发热发麻，神经麻痹等严重时将引起昏迷、窒息，甚至心脏停止跳动而死亡通常说的触电就是电击触电死亡大部分由电击造成2）电伤是指电流的热效应、化学效应、机械效应以及电流本身作用下造成的人体外伤常见的有灼伤、烙伤和皮肤金属化等现象二、触电方式二、触电方式1．单相触电这是常见的触电方式人体的某一部分接触带电体的同时，另一部分又与大地或中性线相接，电流从带电体流经人体到大地（或中性线）形成回路，如图所示IbR0单相触电两相触电662．两相触电人体的不同部分同时接触两相电源时造成的触电，如图所示对于这种情况，无论电网中性点是否接地，人体所承受的线电压将比单相触电时高，危险更大3．跨步电压触电雷电流入地或电力线（特别是高压线）断散到地时，会在导线接地点及周围形成强电场当人畜跨进这个区域，两脚之间出现的电位差称为跨步电压Ust。

在这种电压作用下，电流从接触高电位的脚流进，从接触低电位的脚流出，从而形成触电，如图 1-6a 所示跨步电压的大小取决于人体站立点与接地点的距离，距离越小，其跨步电压越大当距离超过 20m（理论上为无穷远处），可认为跨步电压为零，不会发生触电危险4．接触电压触电电气设备由于绝缘损坏或其它原因造成接地故障时，如人体两个部分（手和脚）同时接触设备外壳和地面时，人体两部分会处于不同的电位，其电位差即为接触电压由接触电压造成触电事故称为接触电压触电在电气安全技术中接触电压是以站立在距漏电设备接地点水平距离为 0.8m 处的人，手触及的漏电设备外壳距地 1.8m 高时，手脚间的电位差UT作为衡量基准，如图 1-6b 所示接触电压值的大小取决于人体站立点与接地点的距离，距离越远，则接触电压值越大；当距离超过20m 时，接触电压值最大，即等于漏电设备上的电压UTm；当人体站在接地点与漏电设备接触时，接触电压为零5．感应电压触电是指当人触及带有感应电压的设备和线路时所造成的触电事故一些不带电的线路由于大气变化（如雷电活动），会产生感应电荷，停电后一些可能感应电压的设备和线路如果未及时接地，这些设备和线路对地均存在感应电压。

6．剩余电荷触电是指当人体触及带有剩余电荷的设备时，对人体放电造成的触电事故带有剩余电荷的设备通常含有储能元件，如并联电容器、电力电缆、电力变压器及大容量电动机等，在退出运行和对其进行类似摇表测量等检修后，会带上剩余电荷，因此要及时对其放电三、影响电流对人体危害程度的主要因素三、影响电流对人体危害程度的主要因素电流对人体伤害的严重程度与通过人体电流的大小、频率、持续时间、通过人体的路径及人体电阻的大小等多种因素有关1．电流大小通过人体的电流越大，人体的生理反应就越明显，感应越强烈，引起心室颤动所需的时间越短，致命的危险越大对于工频交流电，按照通过人体电流的大小和人体所呈现的不同状态，电流大致分为下列三种1）感觉电流是指引起人体感觉的最小电流实验表明，成年男性的平均感觉电流约为 1.1mA，成年女性为 0.7mA感觉电流不会对人体造成伤害，但电流增大时，人体反应边的强烈，可能造成坠落等间接事故2）摆脱电流是指人体触电后能自主摆脱电源的最大电流实验表明，成年男性的平均摆脱电流约为 16 mA ，成年女性的约为 10mA3）致命电流是指在较短的时间内危及生命的最小电流实验表明，当通过人体的电流达到 50 mA 以上时，心脏会停止跳动，可能导致死亡。

名称名称定义定义大小大小男男感知电流感知电流引起感觉的最小电流引起感觉的最小电流摆脱电流摆脱电流人触电后能自主摆脱电源人触电后能自主摆脱电源的最大电流的最大电流9 mA mA6 mA mA1 1．．1mA1mA女女0 0．．7mA7mA67致命电流致命电流在较短时间内引起心室颤在较短时间内引起心室颤动、危及生命的电流动、危及生命的电流与通电时间有关与通电时间有关2．电流频率一般认为 40~60Hz 的交流电对人体最危险随着频率的增高，危险性将降低直流电和高频电流危险性较低3．通电时间通电时间越长，电流使人体发热和人体组织的电解液成分增加，导致人体电阻降低，反过来又使通过人体的电流增加，触电的危险亦随之增加当 t ≥1S 时 :I=50mA当 t <1S 时 : I · t=50mA · S其中，I 为心室颤动电流4．电流路径电流通过头部可使人昏迷；通过脊髓可能导致瘫痪；通过心脏造成心跳停止，血液循环中断；通过呼吸系统会造成窒息因此，从左手到胸部是最危险的电流路径，从手到手从手到脚也是很危险的电流路径，从脚到脚是危险性较小的电流路径电流通过心脏的百分数左手→双脚 6.7％右手→双脚 3.7％右手→左手 3.3％左脚→右脚 0.4％5．男女有别研究表明，女性对电流比男性敏感得多。

出现同样症状，对女性的作用电流大约是男性的三分之二附表 人体通过不同电流时的反应电流（mA）50Hz 交流电0.6~1.52~35~78~1020~2550~8090~100四、触电急救四、触电急救触电急救的要点是要动作迅速，救护得法，切不可惊慌失措、束手无策1．首先要尽快地使触电者脱离电源人触电以后，可能由于痉挛或失去知觉等原因而紧抓带电体，不能自行摆脱电源这时，使触电者尽快脱离电源是救活触电者的首要因素2．现场急救方法五、安全电压五、安全电压1．人体阻抗（1）人体内阻抗人体内阻抗是指与人体接触的两电极之间的阻抗 忽略频率对人体内阻的容性及感性分量影响， 那么人体内阻差不多是起电阻作用，虽然受电流路径的影响，但其值一般在５００Ω 左右，这对整个人体阻抗（约１００ｋΩ ）来说是相当小的，68手指开始感觉麻手指感觉强烈麻手指感觉肌肉痉挛手指关节与手掌感觉痛，手已难于脱离电源，但仍能摆脱电源手指感觉剧痛，迅速麻痹，不能摆脱电源，呼吸困难呼吸麻痹，心房开始震颤呼吸麻痹，持续 3s 钟或更长时间后心脏麻痹或心房停止跳动灼热更增，手的肌肉痉挛，呼吸困难呼吸麻痹灼热更增，手的肌肉开始痉挛直流电没有感觉没有感觉感到灼热和刺痛灼热增加因此可以近似地认为它是个恒定为５００Ω 的电阻值。

2） 皮肤阻抗皮肤阻抗是指皮肤表皮与皮下导电组织两电极之间的阻抗皮肤阻抗是由半绝缘层和许多小的导电体（毛孔）组成电阻和电容的网络它是人体阻抗的重要部分，在限制低压触电事故的电流时起着非常重要的作用3）人体阻抗人体阻抗取决于一定因素，特别是电流路径，接触电压、电流持续时间、频率，皮肤潮湿度，接触面积，施加的压力和温度等在工频电压下，人体的阻抗随接触面积增大、电压愈高，而变得愈小关于人体阻抗的研究成果，得出人体在５０／６０Ｈｚ交流电时，成人的人体阻抗在１０００Ω 左右２． 安全电压（即允许接触电压）第Ⅰ类是指住宅、工厂、办公室等一般场所， 人体皮肤是干燥状态或因出汗皮肤呈潮湿状态，在接触电压作用下发生危险的可能性较高， 这时取人体阻抗为１０００Ω， 设定通过人体电流为５０ｍＡ， 则５０ｍＡ与１０００Ω 的乘积为５０Ｖ，那是此接触状态时的允许接触电压，我国、西欧及其它多数国家的安全电压采用此值36V 安全电压就是指第 I 类场所第Ⅱ类是指人在隧道、涵洞和矿井下等高度潮湿的场所，人体出汗或因工作环境影响使皮肤受潮，经常还会发生双手与双脚二者接触凝露的电气设备金属外壳或构架等情况， 这时皮肤潮湿而使皮肤阻抗低到可以认为接近于零 （即可忽略其皮肤阻抗） ，人体电阻仅剩５００Ω 内阻抗，我们假设通过人体内部电流为５０ｍＡ，则５０ｍＡ和５００Ω 的乘积为２５Ｖ，这值接近于我国标准ＧＢ３８０５－８３《安全电压》等级分类中的２４Ｖ。

第Ⅲ类是指人在游泳池、水槽或水池中，人体大部分浸入水里，皮肤完全浸透，这时基本上为体内阻抗５００ Ω，同时考虑有导致溺死的二次事故的危险，所以允许通过人体的电流应为摆脱阈，这样，允许的接触电压为 10mA×５００＝５Ｖ，这与ＧＢ３８０－８３中规定的安全电压６Ｖ相近关于“不怕电”的“特异功能” 媒体上屡有耐电奇人，不怕电的报道触火线零线无感觉，是特异功能吗？ 如某人“可承受 550V 电压” ， “七旬翁能抗 380V 电压，身体当导体点亮电泡” 分析一下第一，混淆了电压与电流触电对人体的作用指的是电流，如大部分人身体流过 1mA 左右的 50Hz 交流电电流就有感觉（感知电流） 不排除个别人皮肤角质层较厚，在干燥的情况下皮肤电阻很大，接触到较高电压时电流仍较小，无感觉或感觉轻微第二，混淆了电路的串联与并联如报道说“他能赤手抓住火线和零线，以身体为导体，让电流通过身体点亮灯泡”，既然两手已接触电源的两端，就不可能与灯泡串联，他的身体与灯泡是并联关系，流过灯泡的电流并未通过他的身体。