简易测谎仪的设计与制作.doc

1、简易测谎仪的设计与制作摘要该论文的内容是关于简易测谎仪的制作，其中涉及了一些基本的电子技术，包括制作电路板，制作稳压电源等基础的知识点,根据人一担说谎，心理上将有一定的变化,肾上腺素分泌增多，从而造成人的皮肤出汗，导致皮肤上的电阻降低，通过互补音频振荡器后发光二极管或扬声器的震荡频率增加,从而发光二极管闪动变快或者扬声器的声音变大的原理做成。虽不像高级的测谎仪能同时检测人的瞳孔放大，心跳率等数据,但能实现基本的测谎功能，对大多数人都能有效的检测其言辞的真假性，是一个便于携带，使用方便快捷，安全系数高的小电子产品。测谎仪主要有以下几种监测方式: 呼吸速率，在受测人的胸部和腹部周围放置两部呼吸描记

2、器;血压/心率，血压计缠绕于受测人的上臂;皮肤电流阻抗，称皮电活性,主要是对指尖汗湿度的测量.关键词： 稳压电源； 测谎仪；心跳率皮肤电流阻抗目录第一章 测谎仪的设计方案概述11。1 测谎仪的目的和设计要求11.2 测谎仪的设计思路11。3 测谎仪的使用1第二章 测谎仪的工作原理22。1 测谎仪的原理22.2 直流稳压电源的原理32。3 串联稳压电路的工作原理3第三章 设计步骤53。1 设计电路53.2 制作53.2.1 焊接53。2.2 装配工艺及焊接注意事项53。2.3 电路图63。3 制作一个直流稳压电源73.3.1 直流稳压电源的前奏73.3.2 变压器83.3。3 电源的整流和滤波8

3、第四章 元器件的清单12第五章 问题及收获135.1 发现问题135.2 心得体会13致谢14参考文献15附录16第一章 测谎仪的设计方案概述1。1 测谎仪的目的和设计要求完成一个设计，首先就必须要清楚此次设计是做什么,完成什么功能，这样才会是自己的设计有思路、有条理。以下是我对这次测谎仪的目的和要求.（1）设计目的：能够熟悉测谎仪的组成、工作原理，提高读整机电路图及电路板图的能力。通过对测谎仪的安装、焊接及调试，掌握测谎仪的生产工艺流程，提高焊接工艺水平。掌握电子元器件的识别及质量检验，学会故障判断及排除.(2）设计要求:分析并读懂测谎仪电路图,对照电原理图看懂接线电路图.认识电路图上的符号

4、,并与实物相对照.根据技术指标测试各元器件的主要参数。认真细心地安装焊接。按照技术要求进行调试。1.2 测谎仪的设计思路现代测谎仪由传感器、主机、微机和直流电源组成。通过的直稳定的直流电源供电，让传感器与人的体表连接，采集人体生理参量的变化信息；主机是电子部件,将传感器所采集的模拟信号经过处理转换成数字信号；微机将输入的数字信号进行存储、分析,得出测谎结果.1.3 测谎仪的使用由于我国引进测谎技术的时间很短，推广应用还不普遍，测谎结论还不能作为诉讼证据在法庭使用。即使在美国，至今也还有一些州的法律没有承认测谎的证据效力.但无论法律公开承认与否，测谎结论对陪审团和法官判案的影响力则是无庸质疑的。

5、测谎结论在我国虽然还不能作为诉讼证据使用，但通过测谎,可以印证、支持、加固现有证据体系的可信度和证明力,从而使侦查人员审讯突破犯罪嫌疑人的信心更加坚定，使检察官和法官对现有证据的确实性坚信不疑，在判决和裁定案件时能够果敢决断,有利于提高审判工作效率。法律虽然暂时还未规定测谎结论的证据效力，但测谎技术作为侦查工作的辅助手段和判断案情的有效工具,其意义和作用是值得充分肯定的。 第二章 测谎仪的工作原理2。1 测谎仪的原理说谎的人什么样？童话故事中的匹诺曹，一说谎鼻子就要长一寸。童话毕竟是童话，没有人当真。现代科学证实,人在说谎时生理上的确发生着一些变化，有一些肉眼可以观察到，如出现抓耳挠腮、腿脚抖

6、动等一系列不自然的人体动作.还有一些生理变化是不易察觉的，如：呼吸速率和血容量异常,出现呼吸抑制和屏息；脉搏加快,血压升高，血输出量增加及成分变化,导致面部、颈部皮肤明显苍白或发红；皮下汗腺分泌增加，导致皮肤出汗，双眼之间或上嘴唇首先出汗，手指和手掌出汗尤其明显；眼睛瞳孔放大；胃收缩，消化液分泌异常,导致嘴、舌、唇干燥；肌肉紧张、颤抖，导致说话结巴。这些生理参量由于受植物神经系统支配，所以一般不受人的意识控制，而是自主的运动,在外界刺激下会出现一系列条件反射现象。这一切都逃不过测谎仪的“眼睛”。据测谎专家介绍：测谎一般是从三个方面测定一个人的生理变化，即脉搏、呼吸和皮肤电阻(简称“皮电”）。其

7、中,皮电最敏感，是测谎的主要根据,通常情况下就是它“出卖"了你心里的秘密.目前全国已有不少城市把测谎仪引入到公安、司法界.如下图21是测谎仪的简单原理图图2-1 测谎仪的原理图上图为测慌仪的简单电路图，三极管Q1和Q2组成互补音频振荡器，其振荡频率由电阻R，电容c以及两个测试接触点a-b之间的电阻共同决定。当ab之间电阻大时，振荡频率低,当ab之间电阻小时，振荡频率高。所以当人说谎时,心理紧张，汗腺分泌增加，使ab间电阻降低,振荡频率升高，扬声器发出的声音音调将会变高，通过音调的变化来判断测试者有没有说谎。如果a-b间悬空，a-b间电阻就无穷大，振荡器停止振荡，扬声器停止发出声音.从

8、而完成了测谎仪的功能。2.2 直流稳压电源的原理在现在生产、生活和科学研究中，都离不开使用交流电源，但许多场合，如电解、电镀、直流电动机特别是电子电路中都需要使用稳定的直流电源来供电，因此需要将目前使用的50Hz交流电源交换成直流电源。如下图22直流稳压电源框图是小功率直流电源一般由交流电源、变压器、整流、滤波和稳压电路几部分组成。在电路中，变压器将常规的交流电压（220V、380V）变换成所需要的交流电压;整流电路将交流电压变换成单方向脉动的直流电中所含的交流成分滤掉,得到一个较平滑的直流电；稳压电路用来消除由于电网电压波动、负载改变对其产生的影响，从而使输出电压稳定。图2-2 直流稳压电源

9、框图2。3 串联稳压电路的工作原理串联型稳压电路,除了变压、整流、滤波外，稳压部分一般有四个环节:调整环节、基准电压、比较放大器和取样电路。当电网电压或负载变动引起输出电压V0变化时，取样电路将输出电压V0的一部分馈送回比较放大器和基准电压进行比较，产生的误差电压经放大后去控制调整管的基极电流，自动地改变调整管集射极间的电压，补偿V0的变化，从而维持输出电压基本不变.如下图2-3串联型稳压电源电原理图图23 串联型稳压电路原理图原理图注释：熔断丝断后，整流滤波以后无电压;C1短路烧保险丝，漏电，输出纹波大；R1开路无输出电压;VT1的be，c-e断路，无输出.R2开路输出电压低。C3断路和漏电

10、的输出纹波大短路无输出。VD1-VD4其中有一支开路,带负载能力差.C2断路，输出纹波增。二极管装反极性输出高，击穿输出低.VT3开路输出高.Rp上端或中心抽头断路，输出高.第三章 设计步骤3。1 设计电路3.1。1 制作印刷电路板的步骤首先要完成原理图的设计其次是设计制作印刷电路板图，这里使用的是一种软件-protel 99 SE.（1)找出所需元件，并且进行合理摆放。（2)连线。将各元件的管脚用导线连接起来。(3)原理图设计完成后，将在原理图文件中绘制原理图。（4）生成网络表。在原理图的基础上进行电气检查和生成网络表。（5)设计印制电路板。在PCB文件中将网络表导入，可以利用自动布线和手工

11、布线两种方式设计最后的印制板。3。2 制作3。2。1 焊接（1)测量元件：元件焊接前要用万用表测量其大小和验证是否正常。例如，电阻和电容在测之前需要测量其大小,二极管和电解电容需要判断出正负极. （2）准备焊接工具：电烙铁、焊锡、松香、吸锡器、钳子、螺丝刀等工具要准备好.（3)焊接：元器件的装插焊接应遵循先小后大，先轻后重，先低后高,先里后外的原则，这样有利于装配顺利进行。正确掌握焊接的方法，将元件依次焊接到电路板上。（4）检查:焊接完成后，仔细检查是否有漏焊、虚焊现象，并及时修改。3。2。2 装配工艺及焊接注意事项元器件的装插焊接应遵循先小后大，先轻后重，先低后高，先里后外的原则,这样有利于

12、装配顺利进行。在电容、电解电容及三极管等元件立式安装时,引线不能太长，否则降低元器件的稳定性；但也不能过短，以免焊接时因过热损坏元器件。一般要求距离电路板面2mm，并且要注意电解电容的正负极性,不能插错。焊锡之前应该先插上电烙铁的插头,给电烙铁加热。焊接时，焊锡与电路板、电烙铁与电路板的夹角最好成45度，这样焊锡与电烙铁夹角成90度。 焊接时，焊锡与电烙铁接触时间不要太长，以免焊锡过多或是造成漏锡；也不要过短，以免造成虚焊。元件的腿尽量要直,而且不要伸出太长,以1毫米为好，多余的可以剪掉。焊完时，焊锡最好呈圆滑的圆锥状，而且还要有金属光泽。3.2。3 电路图(1）如下图3-1是测谎仪的PCB布

13、局图图3-1测谎仪PCB布局图(2）如下图3-2是串联稳压PCB布局图图32 串联稳压电源PCB布局图3。3 制作一个直流稳压电源3。3。1 直流稳压电源的前奏直流稳压电源的前奏是稳压电源的分类，那么首先就应该清楚电源的输出是什么，是输出直流电还是输出交流电。根据电源的性能指标划分.电源的性能指标（1）输出电压范围 符合直流稳压电源工作条件情况下，能够正常工作的输出电压范围。该指标的上限是由最大输入电压和最小输入输出电压差所规定，而其下限由直流稳压电源内部的基准电压值决定。 （2）最大输入输出电压差 该指标表征在保证直流稳压电源正常工作条件下,所允许的最大输入输出之间的电压差值，其值主要取决于

14、直流稳压电源内部调整晶体管的耐压指标. （3）最小输入输出电压差 该指标表征在保证直流稳压电源正常工作条件下，所需的最小输入输出之间的电压差值。 （4）输出负载电流范围 输出负载电流范围又称为输出电流范围,在这一电流范围内，直流稳压电源应能保证符合指标规范所给出的指标。3。3。2 变压器变压器是一种利用电磁感应的原理来改变交流电压的装置，主要由初级线圈、次级线圈和铁心（磁芯）等构件构成。电器设备和无线电路中，常用作升降电压、匹配阻抗,安全隔离等。图3-3变压器如图33是变压器的原理简体图,当一个正弦交流电压U1加在初级线圈两端时，导线中就有交变电流I1并产生交变磁通1，它沿着铁芯穿过初级线圈和

15、次级线圈形成闭合的磁路。在次级线圈中感应出互感电势U2，同时1也会在初级线圈上感应出一个自感电势E1，E1的方向与所加电压U1方向相反而幅度相近，从而限制了I1的大小。为了保持磁通1的存在就需要有一定的电能消耗,并且变压器本身也有一定的损耗，尽管此时次级没接负载，初级线圈中仍有一定的电流，这个电流我们称为“空载电流”。3。3.3 电源的整流和滤波（1）整流图34是整流电路把交流电能转换为直流电能的电路。大多数整流电路由变压器、整流主电路和滤波器等组成.它在直流电动机的调速、发电机的励磁调节、电解、电镀等领域得到广泛应用。整流电路通常由主电路、滤波器和变压器组成。20世纪70年代以后,主电路多用

16、硅整流二极管和晶闸管组成。滤波器接在主电路与负载之间，用于滤除脉动直流电压中的交流成分。变压器设置与否视具体情况而定。变压器的作用是实现交流输入电压与直流输出电压间的匹配以及交流电网与整流电路之间的电隔离.图34整流电路桥式整流电路的工作原理如下：当变压器次级电压u2为上正下负时，对D1、D3正方向电压，Dl，D3导通；对D2、D4加反向电压，D2、D4截止。电路中电流I1的通路为aD1RLD3b的通电回路,这时在负载电阻RL上形成上正下负的半波整流电压.当变压器次级电压u2为上负下正时，对D2、D4加正向电压，D2、D4导通；对D1、D3加反向电压，D1、D3截止。对电流I2的通路为bD2R

17、LD4a的通电回路，同样在RL上形成上正下负的另外半波的整流电压. 如此重复下去，结果在RL ，上便得到全波整流电压。其波形图和全波整流波形图是一样的.从图25中还不难看出,桥式电路中每只二极管承受的反向电压等于变压器次级电压的最大值，比全波整流电路小一半。 整流分为半波整流电路、全波整流电路和桥式整流电路。（2）滤波如下图35是滤波电路及其波形。滤波电路常用于滤去整流输出电压中的纹波,一般由电抗元件组成，如在负载电阻两端并联电容器C，或与负载串联电感器L,以及由电容，电感组成而成的各种复式滤波电路.3-5 电容滤波的原理及输出波形电容滤波电路的工作原理如下:在u2的正半周时，二极管D导通,忽

18、略二极管正向压降，则u0=u2，这个电压一方面给电容充电，一方面产生负载电流i0，电容C上的电压与u2同步增加，当u2达到峰值后，开始下降，uc>u2，二极管截止，如图26中的A点.之后,电容C以指数规律经RL放电，u2降到C点以后，电容C再次经RL放电，通过这种周期性充放电，以达到滤波效果.3.3.4 完成测慌仪的电源设计（1）如下图3-6是测谎仪电路实物图图3-6 测谎仪的实物图（2）如下图3-7是直流稳压电源电路的实物图图37 直流稳压电源电路的实物图（3)如下图38是直流稳压电源电路的电源测量值的调试图38 直流稳压电源电路的电源测量值的调试第四章 元器件的清单（1） 如表4-1

19、是测谎仪的元件清单表41 测谎仪的元件清单元件名称规格用量位号电阻100K一只R1电阻4.7K一只R2三极管BC547一只Q1三极管BC556一只Q2万用电路板一块蜂鸣器8一只LS1电容0。01F一只C1开关一只（2）如表4-2是串联稳压电源元件清单表42 串联稳压电路的元件清单元件名称规格用量位号电路板10HF151一块电阻1.8K一只R1电阻680一只R2电阻100两只R3、R4可调电阻1K一只RP熔断丝0.5A一只F二极管IN4007四只VD1VD4二极管IN4148两只VD5-VD6三极管9013两只VT1VT2三极管9014一只VT3电容100F一只C3电容47F一只C2电容470F

20、一只C1变压器220V变成12V一只T导线50MM两只B+、B螺丝BT2.64MM两只说明书一份第五章 问题及收获5.1 发现问题问题：检测别人有没有说慌，测谎仪准确吗？我的思考:在测试时表现出慌张、不安的状态，而被测谎仪误认为“说谎”。但如果被测者心理素质和承受能力具有常人所不具备的能力,则不会测出，因此测谎仪并不是万能的，对于案例来讲测谎仪只是辅助器材,仍需司法工作者依靠确凿的定案证据说话。5.2 心得体会这次的毕业设计，我的收获很多.不仅独立完成了制作测谎仪的全部过程，而且让我对所学知识加深了理解。在做毕业设计之前，我就在脑海里把整个步骤都过了一遍。首先，按照老师的建议，完成提纲的设计,

21、这样使自己的整体思路都很清晰。其次,拿到原理图以后，试着搞懂测谎仪的工作原理，然后在Protel 99 SE软件中绘制原理图，完成这些以后绘制PCB印制板图。最后就是焊接与调试，焊接过程中虽然已经很小心，但是还是出现了两个焊盘焊在一起的情况,造成了接收板只要接有电源，就会一直响个不停，所以这也就告诉我，焊接质量是很重要的。调试过程中记录所出现的问题，并试着自行解决.在整个的过程中，我遇到了很多麻烦。例如，原理的不理解，原理图和制版图绘制过程的不顺利等等。但是有了老师和很多同学的帮助,才会有这份毕业设计报告。所以，这也让我明白一个团队里最重要的就是团结了。这次的毕业设计，不仅让我对所学知识的更深一步理解，也让我学到了很多书本以外的东西，更加熟悉了完成电子产品设计的步骤，也培养了我在制作中思考的习惯。总之，这次的毕业设计让我收益匪浅。致谢经过一个多月的不断修改，最终有了这份毕业设计报告书。在这里，首先要感