碎玻报警器

玻璃破碎报警器研究报告
• 院 系： 信息工程系 • 班 级：应用电子0901 • 设 计 者：李成成、田杰、李红涛、韩艳慧、 康振振 • 指导教师： 邱成 • 设计时间：2011年04月28日
任务分配
入侵与防盗报警系统概述
应用原理
压电陶瓷是一种能够将机械能和电能互相转换的功能陶瓷材料，属于 无机非金属材料，这是一种具有压电效应的材料，可作为无源 无机非金属材料，这是一种具有压电效应的材料，可作为无源探测器 无源探测器 件。所谓压电效应是指某些介质在力的作用下，产生形变，引起介质 表面带电，这是正压电效应。反之，施加激励电场，介质将产生机械 变形，称逆压电效应。 利用压电陶瓷片的压电效应，可以制成玻璃破碎入侵探测器。对高频 的玻璃破碎声音（10k～15kHZ）进行有效检测，而对10kHZ以下 的玻璃破碎声音（10k～15kHZ）进行有效检测，而对10kHZ以下 的声音信号（比如说话、走路声）有较强的抑制作用。玻璃破碎声发 射频率的高低、强度的大小同玻璃厚度、面积有关。使用石英玻璃在 射频率的高低、强度的大小同玻璃厚度、面积有关。使用石英玻璃在 25摄氏度，湿度25%时的破碎频率为12KH. 25摄氏度，湿度25%时的破碎频率为 摄氏度 时的破碎频率为12KH. 玻璃破碎探测器按照工作原理的不同大致分为两大类：一类是声控型 的单技术玻璃破碎探测器，它实际上是一种具有选频作用（带宽10到 的单技术玻璃破碎探测器，它实际上是一种具有选频作用（带宽10到 15KHz）的具有特殊用途（可将玻璃破碎时产生的高频信号驱除）的 15KHz）的具有特殊用途（可将玻璃破碎时产生的高频信号驱除）的 声控报警探测器。另一类是双技术玻璃破碎探测器，其中包括声控声控报警探测器。另一类是双技术玻璃破碎探测器，其中包括声控震动型和次声波震动型和次声波-玻璃破碎高频声响型。 声控-震动型是将声控与 声控震动探测两种技术组合在一起，只有同时探测到玻璃破碎时发出的高 频声音信号和敲击玻璃引起的震动，才输出报警信号。次声波频声音信号和敲击玻璃引起的震动，才输出报警信号。次声波-玻璃 破碎高频声响双技术探测器是将次声波探测技术和玻璃破碎高频声响 探测技术组合到一起，只有同时探测敲击玻璃和玻璃破碎时发出的高 频声响信号和引起的次声波信号才触发报警。
利用压电陶瓷片的压电效应（压电陶瓷片在外力作用下产生扭曲、变形时 将会在其表面产生电荷），可以制成玻璃破碎入侵探测器。对高频的玻璃破 碎声音（10k～15kHZ）进行有效检测，而对10kHZ以下的声音信号（如说 碎声音（10k～15kHZ）进行有效检测，而对10kHZ以下的声音信号（如说 话、走路声）有较强的抑制作用。玻璃破碎声发射频率的高低、强度的大小 同玻璃厚度、面积有关。 玻璃破碎探测器按照工作原理的不同大致分为两大类：一类是声控型的 单技术玻璃破碎探测器，它实际上是一种具有选频作用（带宽10到15KHz） 单技术玻璃破碎探测器，它实际上是一种具有选频作用（带宽10到15KHz） 的具有特殊用途（可将玻璃破碎时产生的高频信号驱除）的声控报警探测器。 的具有特殊用途（可将玻璃破碎时产生的高频信号驱除）的声控报警探测器。 另一类是双技术玻璃破碎探测器，其中包括声控-震动型和次声波另一类是双技术玻璃破碎探测器，其中包括声控-震动型和次声波-玻璃破碎 高频声响型。 声控声控-震动型是将声控与震动探测两种技术组合在一起，只有同时探测到 玻璃破碎时发出的高频声音信号和敲击玻璃引起的震动，才输出报警信号。 次声波次声波-玻璃破碎高频声响双技术探测器是将次声波探测技术和玻璃破碎 高频声响探测技术组合到一起，只有同时探测敲击玻璃和玻璃破碎时发出的 高频声响信号和引起的次声波信号才触发报警。 玻璃破碎探测器要尽量靠近所要保护的玻璃，尽量远离噪声干扰源，如 尖锐的金属撞击声、铃声、汽笛的啸叫声等，减少误报警。
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历史背景
1946年美国麻省理工学院绝缘研究室发现，在钛 1946年美国麻省理工学院绝缘研究室发现，在钛 酸钡铁电陶瓷上施加直流高压电场，使其自发极 化沿电场方向择优取向, 化沿电场方向择优取向,除去电场后仍能保持一定 的剩余极化, 的剩余极化,使它具有压电效应，从此诞生了压电 陶瓷。常用的压电陶瓷有钛酸钡系、钛酸铅－锆 酸铅二元系及在二元系中添加第三种ABO3(A表 酸铅二元系及在二元系中添加第三种ABO3(A表 示二价金属离子，B 示二价金属离子，B表示四价金属离子或几种离 子总和为正四价)型化合物。铌酸盐系压电陶瓷, 子总和为正四价)型化合物。铌酸盐系压电陶瓷, 如氧化钠( ，氯化铌等, 如氧化钠(钾)，氯化铌等,它们不含有毒的铅，对 环境保护有利。
课题导入
问题提出： 问题提出：现代人生活安全问题已成每 个人越来越关注的问题，无论是家居防 盗安全，还是公司柜台物品安全都需要 一种低成本有效地放到安全体系，鉴于 很多贵重物品柜台如珠宝店，展览橱窗、 博物馆等场合都需防盗和防抢劫，所以 我们希望安装一种玻璃破碎能自动报警 的装置。现在市面上供应此类报警器得 还很少，应用还不成熟，未能达到一般 人群的工作需求，我们小组通过研究提 出一种声音检测和震动双重并联的检测 机构，大大满足人群所需，有效解决这 一问题。
压电效应： 压电效应：某些电介质在沿一定方向上受到外力 的作用而变形时，其内部会产生极化现象， 的作用而变形时，其内部会产生极化现象，同时 在它的两个相对表面上出现正负相反的电荷。 在它的两个相对表面上出现正负相反的电荷。当 外力去掉后，它又会恢复到不带电的状态， 外力去掉后，它又会恢复到不带电的状态，这种 现象称为正压电效应。当作用力的方向改变时， 现象称为正压电效应。当作用力的方向改变时， 电荷的极性也随之改变。相反， 电荷的极性也随之改变。相反，当在电介质的极 化方向上施加电场，这些电介质也会发生变形， 化方向上施加电场，这些电介质也会发生变形， 电场去掉后，电介质的变形随之消失， 电场去掉后，电介质的变形随之消失，这种现象 称为逆压电效应，或称为电致伸缩现象。 称为逆压电效应，或称为电致伸缩现象。依据电 介质压电效应研制的一类传感器称为为压电传感 器。