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文檔簡介
年,意大利青年馬可尼采用了“粉末檢波器”作為接收器,并在赫茲的“振蕩偶極子”的一個銅球上連接一根很長的導(dǎo)線(由此出現(xiàn)了早期的天線),大大增強了所發(fā)射的電磁波的強度。他終于在別墅的三樓實驗室與1.7千米遠(yuǎn)處的山丘之間,成功地實現(xiàn)了無線電報通訊。與此同時,俄國的波波夫通過改進(jìn)赫茲裝置,也應(yīng)用了“粉末檢波器”,通過一根架設(shè)在高空的導(dǎo)線,成功地記錄了天空中的大氣放電現(xiàn)象,并明確指出,可利用迅速電振蕩向遠(yuǎn)處發(fā)送信號。這樣可實用的無線電通訊的設(shè)想已完全得到證實。1895年5月7日,俄國的阿·斯·波波夫(1859—1906),雷電指示器,記錄或打鈴。(蘇定這一天為無線電節(jié))。波波夫在實驗中偶然發(fā)現(xiàn)了無線電傳播中最關(guān)鍵的因素之一——天線的作用,從而使遠(yuǎn)距離無線通信成為可能。1896年3月24日,波波夫用自制的無線電發(fā)報機發(fā)出并接收了世界上第一份無線電報“亨利·赫茲”,以紀(jì)念這位電磁波的發(fā)現(xiàn)者。
1901年12月12日,馬可尼,越大西洋(3600km)通信,風(fēng)箏天線400m高,電報機10kw功率。翌年他發(fā)射的無線電信息成功地穿越六千英里的距離,從愛爾蘭傳到阿根。電臺增多,射頻干擾嚴(yán)重。1900年馬可尼發(fā)明調(diào)諧技術(shù)。提高選擇性和靈敏度。發(fā)明權(quán)之爭。歐洲—馬可尼;俄、蘇(社會主義國家)—波波夫;美—德福雷斯特(發(fā)明電子三極管)。元器件的進(jìn)展。1904年弗萊銘發(fā)明真空二極管,檢波效果優(yōu)于粉末檢波器。1906年德福雷斯特發(fā)明電子三極管,有放大作用,做成振蕩電路。大大提高了靈敏度和選擇性。與有線電報的競爭。莫爾斯發(fā)明有線電報。至19世紀(jì)末,已有很多線路,包括跨洋海底電纜。1912年,泰坦尼克號事件,發(fā)出SOS。附近一艘貨船無線電未開機、以后規(guī)定全天開機。1912年4月14日紐約時間晚上11:30,大西洋上的“卡帕提阿”號救援船聽到最豪華的游輪“泰坦尼克號”用過老式的火花式發(fā)報機用莫爾斯電碼發(fā)出呼救信號“SOS”和“CQD”。無線電話、傳播語音。調(diào)制:音頻加到等幅高頻電磁波上。解調(diào):音頻從調(diào)制電磁波中取出。也稱檢波。1906,美國費辛敦。傳送語言、音樂試驗。1914,報話機,一次大戰(zhàn)~50’s電子管式,大型??姑涝瘧?zhàn)爭影片中常見。1915,俄,200kw.電臺,實現(xiàn)彼德堡—沙皇村的無線電話。1916,越洋電話。1908,.紐約,無線電轉(zhuǎn)播音樂會。1919,英、無線電廣播。1922.,美,紐約,無線電廣播。1923,法,埃菲爾鐵塔作天線。至1925,美578個電臺。1926,英20kw電臺。1922,美,最便宜的收音機(礦石)25.50美元;高級的32.50~47.00美元;豪華型五個管,401美元。1920’s末,中國上海開始無線電廣播。1939,延安新華廣播電臺。短波,業(yè)余愛好者發(fā)現(xiàn)的(1920’s)。靠電離層反射,小功率,低天線,可傳播很遠(yuǎn)。業(yè)余短波電臺,不以營利為目的,發(fā)展技術(shù)。服務(wù)公眾。和平。友誼。救災(zāi)。搶險。二.無線電知識1.無線電波的劃分名稱fλ應(yīng)用低頻(LF)30~300KHZ10000~1000m導(dǎo)航、通信中頻(MF)3000~3000KHZ1000~100m廣播高頻(HF)3~30MHZ100~10m電報、廣播基高頻(VHF)30~300MHZ10~1m雷達(dá)、電視、無線電導(dǎo)航特高頻(HF)300~3000MHZ100~10cm雷達(dá)、導(dǎo)航、電視、中繼超高頻(SHF)3G~30GHZ10~1cm雷達(dá)、導(dǎo)航、電視、中繼極高頻(EHF)30G~300GHZ1cm~1mmλ=3x108/f(m)λ—波長,f—頻率。無線電管理委員會——無線電管理機構(gòu)。國際電信聯(lián)盟ITU。1865年5月17日(國際電信日),法、德、俄、意、奧等20個歐洲國家的代表在巴黎簽訂了《國際電報公約》,國際電報聯(lián)盟(InternationalTelegraphUnion,ITU)也宣告成立。1906年,德、英、法、美、日等27個國家的代表在柏林簽訂了《國際無線電報公約》。1932年,70多個國家的代表在西班牙馬德里召開會議,將《國際電報公約》與《國際無線電報公約》合并,制定《國際電信公約》,并決定自1934年1月1日起正式改稱為“國際電信聯(lián)盟”(InternationalTelecommunicationUnion)。2.無線電波的傳播方式(1)地波。沿地球表面?zhèn)鞑サ臒o線電波。受高山阻礙,地面吸收,衰減較快,傳播不遠(yuǎn),幾十公里。故中波一般只收到本地(省、市)電臺。中央臺是轉(zhuǎn)播的。長波和中波,(2)天波。也即電離層波。地球大氣層的高層存在著“電離層”。無線電波進(jìn)入電離層時其方向會發(fā)生改變,出現(xiàn)“折射”。因為電離層折射效應(yīng)的積累,電波的入射方向會連續(xù)改變,最終會“拐”回地面,電離層如同一面鏡子會反射無線電波。我們把這種經(jīng)電離層反射而折回地面的無線電波稱為“天波”。
高空電離層反射回地面,再反射到電離層,短波。遠(yuǎn)距離傳播。受季節(jié)、晝夜、地理環(huán)境影響較大。晚上收短波效果好于白天。有衰落現(xiàn)象。業(yè)余無線電臺用短波。通過國際公法,在1.8MHz至250GHz的無線電頻譜區(qū)間為業(yè)余無線電愛好者開辟了23多個頻段。全世界現(xiàn)有注冊的業(yè)余無線電愛好者290萬。國際業(yè)余無線電聯(lián)盟。中國無線電運動協(xié)會于1984年代表中國加入國際業(yè)余無線電聯(lián)盟。(3)空間波。由發(fā)射天線直接到達(dá)接收點的電波,被稱為直射波。有一部分電波是通過地面或其他障礙物反射到達(dá)接收點的,被稱為反射波。直射波和反射波合稱為空間波。直線傳播,穿電離層。受地球彎曲表面限制,天線越高,傳播越遠(yuǎn)。稱為視距傳播。超短波、微波。電視信號傳播。一定距離的兩個電視臺可用同一頻道傳播,互不干擾。4)散射波,當(dāng)大氣層或電離層出現(xiàn)不均勻團(tuán)塊時,無線電波有可能被這些不均勻媒質(zhì)向四面八方反射,使一部分能量到達(dá)接收點,這就是散射波。
3.無線電信號的傳送傳送語言、音樂、圖像。音頻、視頻信號變?yōu)殡娪嵦枴l(fā)射無線→電磁波。要有效輻射電磁波能量,發(fā)射無限長度應(yīng)=1/2電磁波長。頻率越低,天線越長,不能實現(xiàn)。必須用高頻電磁波。將音、視頻信號調(diào)制到高頻信號上。使高頻電磁波“含有”音、視頻信號的成分。⑴調(diào)幅方式(AM)高頻振蕩信號(等幅信號)的振蕩隨音頻信號電壓的變化而變化。被調(diào)幅后的高頻振蕩信號的振幅路線(正、負(fù)峰點連成輪廓線),與音頻變化規(guī)律一致。稱調(diào)幅波。中、短波廣播。電視圖像用調(diào)幅方式。頻寬不寬(4.5KHZ),高音不足。⑵調(diào)頻方式(FM)高頻振蕩信號的頻率隨調(diào)制信號的幅度的變化而變化。調(diào)頻廣播,電視伴音信號。頻帶寬,音質(zhì)好。調(diào)頻傳送立體聲。另有調(diào)相(位),用于電視中某些控制信號的傳送。
4.無線電波的接收收音機為例。組成:天線—接收空間無磁波,產(chǎn)生感應(yīng)電動勢。調(diào)諧電路—選擇不同頻率的電臺信號。提高靈敏度和選擇性。常用LC諧振電路。調(diào)節(jié)C的大小,接收不同頻率的電臺。檢波電路—即解調(diào)。從高頻信號中分離出音頻信號。常用晶體二極管。音頻放大電路—音頻信號電壓功率放大后送喇叭發(fā)聲。三、直放式收音機早期有一種無電源收音機。我國到1950~60年代,還是業(yè)余愛好者的入門制作。即礦石收音機。能量全靠天線吸收電波。(據(jù)說在發(fā)射天線附近,用簡單天線吸收的,電波能量,足以點亮一只小燈泡)。簡單、價廉、不耗能,適應(yīng)中小學(xué)生。具有收音機所有基本組成部分。天線要架得高,還要埋一個地線。易混合。單調(diào)諧回路,收2~3個臺。礦石(天然半導(dǎo)體二極管)具有單向?qū)щ娦裕{(diào)幅波被削去一半,再利用電容C1(實際上可不用,耳機線圈即有分布電容)的充放電作用,把音頻信號分離出來。實際上檢波后的信號可看作低頻與高頻信號的加。因電容的高頻率抗小,將高頻信號傍路濾波,音頻信號通過耳機。音頻信號包絡(luò)線(輪廓)音頻信號包絡(luò)線(輪廓)調(diào)幅波濾波后檢波后檢波后檢波后C1C1LC耳機天線礦石直放式即在礦石機的基礎(chǔ)上加放大電路。右圖。檢波前對高頻信號放大即高放。缺點是接收范圍內(nèi)高、低頻端的放大量不一致。輸入回路高頻放大輸入回路高頻放大低頻放大功率放大檢波再生直放式有一種提高靈敏度、選擇性的方法——再生電路。利用正反饋,高放輸出的一部分反饋到輸入端,增強其輸入信號,,使放大倍數(shù)大為提高。但穩(wěn)定性變差,不易調(diào)整,易產(chǎn)生自激蕩振、嘯叫聲。較適于愛好者制做。為節(jié)省元器件(初期不管電子管、晶體管,相對人們的收入來說均是非常昂貴的),降低成本,產(chǎn)生了一種來復(fù)式電路。如一只高頻三極管兼高頻放大和低頻放大。利用電感線圈“通高頻阻低頻”的特性,使高、低頻信號分流、互不干擾。1960’S以前,流行電子管式。又分直流式和交流式。直流是用電池供電、甲電(1.5~3V)供電子管燈絲,乙電(22.5~45V)供電子管陽極,電池笨重、價高??蓴y帶。交流式用交流供電,交流供燈絲(6.3V),整流濾波為直流供陽極(250V)。60’S~70’S,過渡到晶體管為主。國內(nèi)30’S日貨充斥市場,質(zhì)量低劣。40’S美貨。50’S國產(chǎn)。四、超外差式接收機(一)概述為克服直放式高低頻端放大不一致靈敏度不均勻,對元器件及電路要求高的問題,出現(xiàn)一種超外差式接收電路。超外差電路將外來信號統(tǒng)一變成一個固定頻率的信號進(jìn)行放大。此頻率即為中頻。調(diào)幅收音機中頻為465KHZ(調(diào)頻為10.8MHZ,電視為38MHZ)收音機接受不同頻率的信號都具有相同的放大能力。中放電路還能根據(jù)外來信號的強弱自動調(diào)整放大倍數(shù),使弱信號得到增強,強信號放大倍數(shù)減少,對不同強弱的電臺接受效果趨于一致。中頻信號比接收的電臺信號頻率低,采用一般放大電路即較大放大倍數(shù)、靈敏度高。中頻放大電路采用調(diào)諧回路,具有選頻作用。只放大465KHZ信號,抑制其他信號,又提高了選擇性。二級中放的超外差收音機有5個調(diào)諧回路,效果優(yōu)于直放式。1900年馬可尼發(fā)現(xiàn)調(diào)諧回路,提高了靈敏度和選擇性。但高頻放大電路帶來一系列困難。調(diào)諧困難、結(jié)構(gòu)復(fù)雜,易出現(xiàn)前后極反饋。1900∽1910年間進(jìn)展緩慢。1912,美?阿姆斯特朗提出超外差接收原理。源于費辛敦的“外差法”。1901,費辛頓。為了使人可聽到滴滴答答的電碼聲提出外差法。在電報接收機中預(yù)先產(chǎn)生一個頻率比接收信號高一個音頻的信號(稱為率振信號)f2=f1+音頻,f1為接收的無線電信號,經(jīng)混頻后產(chǎn)生一個差頻信號即音頻信號,就可聽到了。f2-f1=f1+音頻-f1=音頻。輸入回路混頻電路輸入回路混頻電路本機振蕩f1f2=f1+音頻f2—f1=音頻輸入回路混頻電路本機振蕩f1f2=f1+中頻f2—f1=中頻選頻電路(中周)中頻左:外差式左:外差式右:超外差式超外差式,即將超外差式中的“差頻”(音頻)信號改為超音頻。頻率比音頻高得多(465KHZ),但仍比接收的外來信號低得多。此頻率即中頻。率振信號自動跟蹤外來信號,差頻始終保持為中頻。一次大戰(zhàn)后布,1920’S后生產(chǎn)超外差式收音機。是一項特大的發(fā)明,奠定了現(xiàn)代無線電接受、理論的基礎(chǔ)。以后的電視、微波通行,衛(wèi)星通信、測、導(dǎo)航、雷達(dá)等均用此法。至今仍有強大生命力。(二)超外差式收音機組成及工作原理組成:以組裝的9018六管收音機為例,見圖紙。1。輸入調(diào)諧回路2。變頻電路]3。中頻放大4。檢波電路5。自動增益控制電路(AGC)6。低頻放大7。功率放大1、輸入調(diào)諧回路磁性棒、線圈、可變電容器。磁性天線線圈T1的ab段,可變電容器CA組成LC調(diào)諧回路,接受電臺信號,選臺。串聯(lián)諧振,選出需要的信號。2、變頻電路選頻器選頻器(中周)465KHz本機振蕩:變頻管VT1、變壓器T2、CB組成變壓器反饋式振蕩電路,產(chǎn)生一個高于外來信號頻率f1一個中頻(465KHz)的等幅振蕩信號f2?;祛l電路:由VT1完成。率振,混頻合稱變頻,由一個管擔(dān)任,也有分成兩個管來完成的?;祛l產(chǎn)生多個頻率信號:除差頻f2—f1外、還有f2+f1、f2、f1等。選頻電路:中頻變壓器T3,諧振于465KHZ,使中頻通過,其他信號被抑制。T3為中頻變壓器(中周)。f2對f1的跟蹤:f1=535~1605KHZ(中波),則f2應(yīng)為535+465=1000KHZ~1605+465=2070KHZ。理論上應(yīng)做到差值始終等于465KHZ。通過雙連可變電容器CA、CB同步變化來實現(xiàn),用并聯(lián)的半可變電容進(jìn)行微調(diào)。稱“跟蹤統(tǒng)調(diào)”和“頻率復(fù)蓋”。3、中頻放大級由中中周T3、T4、中頻放大管VT2組成,中頻信號,T3、T4選頻,只讓中頻信號通過選頻器選頻器(中周)選頻器(中周)中放管VT2AGC控制電壓強臺時VT2放大弱臺時VT2放大T4T34、檢波電路選頻器(中周)AGC電壓UAGC去低頻放大電路去中頻放大電路控制中放增益VT3選頻器(中周)AGC電壓UAGC去低頻放大電路去中頻放大電路控制中放增益VT3C5WVCC管功能,進(jìn)行檢波。C5傍路高頻(中頻)成分。音頻成分通過電位器RP。三極管做檢波有一定的失真。5、自動增益控制電路AGCT5VT5VT6VT5C9信號倒相低頻放大功率放大在檢波的同時,形成AGC電壓。因三極管集電極C、基極B極信號反相,故當(dāng)接收強臺信號時,UAGC較低,反之UAGC較高。高頻小功率管的電流放大倍數(shù)β隨集電極電流Ic減小而減小。中頻放大器的放大倍數(shù)K在一定范圍內(nèi)隨集電極電流Ic的增加而增加,減小而減小。用檢波得到的AGC電壓UAGC去控制中放三極管的基極。收強臺時UAGC較低,中放管Ic↓,放大倍數(shù)K↓、;收弱臺時T5VT5VT6VT5C9信號倒相低頻放大功率放大6、低頻放大VT4完成。RP控制大小.7、功率放大由輸入變壓器T5、低頻功率放大管VT5、VT6組成甲乙類推挽式功率放大器,OTL方式。T5為倒相變壓器。當(dāng)輸入信號為正半周時,VT6基極為正,導(dǎo)通;VT5基極為負(fù),截止。+3V電源通過BL喇叭、VT6對C9充電,BL通過正半周電流。當(dāng)信號為負(fù)半周時,反過來,VT5導(dǎo)通,VT6截止,C9通過BL、VT5放電,BL通過負(fù)半周電流。VT5、6輪流導(dǎo)通,BL得到完整的音頻電流,而發(fā)出不失真的音頻信號。收音機技術(shù)指標(biāo)1.靈敏度收音機正常工作(即輸出功率和輸出信噪比達(dá)到額定值)時,天線上感應(yīng)的最小信號(場強或電勢)稱為靈敏度。它反映收音機接收微弱信號的能力。使用磁性天線接收信號時,用電場強度來表示,其單位是mV/m,一般中波段收音機的靈敏度應(yīng)不劣于2mV/m;使用外接天線或拉桿天線時,靈敏度用電勢表示,單位是μV。
2.選擇性收音機抑制鄰近電臺信號干擾、選擇有用信號的能力稱為選擇性。它反映收音機選擇電臺的能力。
調(diào)幅廣播電臺的中心頻率是按9kHz間隔來分布的,故收音機的選擇性通常用輸入信號失諧±9kHz時,靈敏度的衰減程度來衡量,一般要求收音機的選擇性大于20dB。
3.失真度收音機輸出波形與輸入波形相比失真的程度稱為失真度。收音機中對音質(zhì)有影響的主要是頻率失真和非線性失真。
4.波段覆蓋范圍收音機所能接收的載波頻率范圍。調(diào)幅收音機的中波段頻率范圍為535~1605kHz,而短波范圍則為1.6─26MHz,調(diào)頻收音機的覆蓋范圍為88─108MHz。二次變頻技術(shù)鏡頻干擾:當(dāng)振蕩頻率與外來信號頻率相差一個中頻頻率(465kHz)時,信號通過中頻放大器獲得放大:f振-f信=f中如果外來信號頻率比振蕩頻率高一個中頻:f鏡-f振=f中,同樣也能通過獲得放大。
兩式相加可得f鏡=f振+2f中,如下圖:
|465kHz|465kHz|
f信f振f鏡
例:f信=550kHz,f振=1015kHz,f鏡=1480kHz二次變頻:先將電臺信號變頻到第一中頻(如10.7MHz),再將該第一中頻通過第二次變頻變換到通常的465kHz即第二中頻。以15480kHz為例,第一中頻為10.7MHz,那么本振頻率為26180kHz,鏡頻為36880kHz,遠(yuǎn)高于15480kHz,,短波II接收范圍在7~22MHz的最高段也還差14MHz,應(yīng)該是都被抑制了。第八章電視與電視機(上)2011、10主要內(nèi)容:電視發(fā)展概況電視的一般原理黑白電視機工作原理彩色色度學(xué)和彩色攝像基本原理彩色顯像管工作原理彩色電視機工作流程電視機分辨率、清晰度與高清電視一、電視的發(fā)展歷史從機械電視到電子電視。從黑白電視到彩色電視。從個體接收到公共天線接收。從無線傳輸?shù)接芯€電視、衛(wèi)星電視。從模擬電視到數(shù)字電視。聯(lián)合國世界電視日,每年的11月21日。電視技術(shù)的定義:用電的方法連續(xù)地、及時地傳送活動、景物的影像的技術(shù)。它與無線電傳真有區(qū)別,也有聯(lián)系。傳真是傳送固定的圖象或文字。萌芽時期19世紀(jì)后期,用電傳送圖象的思想已萌芽,分為以下幾步:(1)把圖象分解為盡可能小的“象單元”——象素;(2)把象素轉(zhuǎn)換成“電信號”;(3)把電信號傳送到遠(yuǎn)處;(4)用接收裝置把電信號還原成象素;(5)把象素重新組裝為圖象?,F(xiàn)在電視的發(fā)送與接收,大體上也是按這個思路。圖象還原要求及時、準(zhǔn)確、不失真。有兩類方案:(1)大量象素同時送出去(在現(xiàn)代計算機技術(shù)里就有這種技術(shù),稱為并行方式)。難度大,不易實現(xiàn),已被淘汰。(2)像素逐個以串聯(lián)方式傳送出去(串行方式——在現(xiàn)代計算機技術(shù)里也用這種技術(shù),如USB接口、網(wǎng)絡(luò)接口)。此法有可行行。歷史上有機械式和電子式兩個階段。法列克提出電視概念。1900年,英國的康斯坦丁—帕斯基正式提出“television”一詞,“tele”—遠(yuǎn)處,“vision”—看得見的東西。1873年,麥爾蘭·史密斯發(fā)現(xiàn)光電現(xiàn)象。以后有了光電管,可把光轉(zhuǎn)變?yōu)楣庑盘枴?883年圣誕節(jié),波蘭大學(xué)生保爾·尼普科夫(23歲,一說是俄籍德國人),提出串聯(lián)圖象傳輸法——尼普科夫圓盤。把圖象分解為象素并傳輸。1884年申請了世界上第一個機械式電視專利。不過,只是一個設(shè)計,未做出模型來演示。專利描述了三個基本要素:1、把圖象分解為象素,逐個傳輸;2、傳輸時逐行進(jìn)行;3、用畫面?zhèn)魉瓦\動過程時,許多畫面快速逐一出現(xiàn),但人察覺不出來,仍認(rèn)為畫面是融合為一的。這些奠定了電視的基本原理的基礎(chǔ)。但由于光電管信號太弱,當(dāng)時又無電子管放大器,所以不可行。直到1907年,有放大管后才被證明可行。1900年,在巴黎舉行的世界博覽會上第一次使用了電視這個詞。最初的電視裝置里使用了一種所謂尼普科夫圓盤,這種圓盤也是視錯覺在技術(shù)上的一種有趣的應(yīng)用。圖292是一塊厚實的圓盤,在它的邊緣附近鉆有12個小孔,直徑都是2毫米。這些小孔是均勻地沿著一條螺旋線排列著的,每一個比相鄰的一個離盤的中心近一個孔的地位。這樣的圓盤看上去好像沒有什么特別??墒悄闳绻阉b在轉(zhuǎn)軸上,并且在它前面安一個小窗,后面放一張同小窗同樣大小的畫片(圖293)。讓圓盤迅速地旋轉(zhuǎn)起來,那時候就會產(chǎn)生一種意外的現(xiàn)象:在圓盤不動的時候那張藏在后面的畫片,在圓盤轉(zhuǎn)動的時候可以在小窗前面看得非常清楚。如果使圓盤的轉(zhuǎn)動變慢,那張畫片也就模糊起來;到最后,圓盤完全不轉(zhuǎn)了,整個畫片也就看不見了。這時候,你只能看到那兩毫米大小的小孔允許你看到的那一點畫面。讓我們來研究一下這圓盤為什么會有這種稀奇的效用。我們使圓盤慢慢地轉(zhuǎn),同時通過小富細(xì)看每一個小孔逐一經(jīng)過小窗時候的情況。離中心最遠(yuǎn)的小孔所走的路線離小窗的上部邊緣最近。如果這個運動非???,這個小孔就能使我們看到畫片最接近上部邊緣的整條畫面。第二個小孔比第一個低,它迅速地通過小窗的時候,能使我們看到同第一條畫面相連接的第H條畫面(圖294)。第三個小孔使我們看到第三條畫面,等等。在圓盤轉(zhuǎn)得足夠快的時候,我們因此就能看到整幅畫面,就好像我們對著小窗在圓盤上開了一個同樣大小的洞一樣。機械電視顯示屏光圓盤(同步旋轉(zhuǎn))圖片光電管燈機械電視原理圖公認(rèn)第一臺機械式電視機是英國的約翰·貝爾德(又譯貝爾納,1888-1946)于1924年發(fā)明的。采用兩個尼普科夫圓盤,一個用于傳送圖象掃描,一個用于還原圖象。兩個圓盤同步旋轉(zhuǎn),距離4英尺,圖象大小為2′′х1′′顯示屏光圓盤(同步旋轉(zhuǎn))圖片光電管燈機械電視原理圖機械式分辯率太低,只有幾十行,太粗糙。若要增加象素,必須增加掃描行數(shù),增加圓盤直徑、孔數(shù),孔數(shù)越多,孔越小象素越多,但光線越弱,且圓盤轉(zhuǎn)速要大大加快。實際上不可行。3.電子式電視1897年,德國的物理學(xué)家布勞恩發(fā)明了一種帶熒光屏的陰極射線管。當(dāng)電子束撞擊時,熒光屏上會發(fā)出亮光。當(dāng)時布勞恩的助手曾提出用這種管子做電視的接收管,固執(zhí)的布勞恩卻認(rèn)為這是不可能的。1906年德國制造的第一臺電子電視圖像接收機。光電攝像管1923-1928年,美國的V.沃里金發(fā)明了光電攝像管,從此電子掃描取代了機械掃描。靶T上涂一層銫、微粒涂層,對光敏感,受光照時涂層發(fā)射電子。管中的電子槍發(fā)出很細(xì)的電子束,自左向右,自上而下地打在靶上。當(dāng)電子束打在靶面某一點上時,若該點亮度為0(即為暗),則靶的電導(dǎo)為0(電阻很大)。若該點亮度較亮,電導(dǎo)較大(電阻很小)。物體投影到光電攝像管靶上各點的亮度是不同的,電子束在靶面掃描時,各點的電導(dǎo)不斷變化,電流不斷變化,在R上產(chǎn)生的電信號反映了亮度的變化,即圖象各點的變化。接收裝置應(yīng)用了1897德布勞恩發(fā)明的陰極射線管(CRT)再現(xiàn)圖像。管里也有電子槍,發(fā)出電子束,電子束同樣在涂有熒光粉的屏上自左至右、自上而下地移動。電子束的強弱受電視圖象信號所控制。熒光粉發(fā)光強度與電子束強度成正比,即還原出圖象。稱為顯象管。攝像管與顯象管的掃描必須同步,才能正確還原圖象。光電攝像管光電攝像管4.電視廣播興起30年代,英、德試播過機械式電視。1935,德每周三晚播放電視節(jié)目?!肮搽娨暿摇薄?936,英國廣播公司播放歌舞節(jié)目。1936,德國轉(zhuǎn)播柏林奧運會。1937,第一次直播英王加冕儀式。1938,蘇聯(lián)開始電視轉(zhuǎn)播。1939,美國開始電視轉(zhuǎn)播。二戰(zhàn)前各國電視掃描標(biāo)準(zhǔn)互不相同,英405行,蘇343行,美441行后改為525行(沿用至今)。二戰(zhàn)爆發(fā),電視技術(shù)研究全停(美國除外)。研究者轉(zhuǎn)搞雷達(dá)。戰(zhàn)后恢復(fù),1949-1951,美國電視機從一百萬増至一千萬臺,電視臺數(shù)百家。1948年,英國生產(chǎn)電視十萬臺。戰(zhàn)后,歐洲統(tǒng)一電視掃描行數(shù)(除英、法外)為625行,英仍為405行,法819行。1949年,美國一千萬人看杜魯門總統(tǒng)就職的電視轉(zhuǎn)播。5.彩色電視的出現(xiàn)19世紀(jì)末,發(fā)現(xiàn)三基色原理,紅、綠、藍(lán)合成絕大多數(shù)彩色光。1928,英國用尼普科夫圓盤加上濾色鏡,進(jìn)行彩電試驗。1930,美國也試驗機械直播式彩色電視。1940,美國戈德馬克發(fā)明第一臺NTSC制式電子掃描彩色電視機。1946,美國無線電公司試驗第一部全電子管彩色電視機。熒光屏15"*20"。實用彩色顯象管誕生——蔭罩式彩色顯象管。英國提出PAL制(逐行倒相正交平衡調(diào)幅制),法、德采用SECAM制(調(diào)頻制)。美國為NTSC制,成為彩電三大制式。PAL制用的國家最多,中國也用PAL制。1955,全世界有電視機5-6千萬臺(黑白)。1958,中國北京、上海建立電視臺,生產(chǎn)第一批北京牌電視機,天津無線電廠出品。35cm(14英寸)。20年后才開始普及發(fā)展。80年代彩色電視,90年代有線電視、衛(wèi)星電視。1953,美試播NTSC制彩色電視。1954,試生產(chǎn)彩色顯象管,1961年開始大發(fā)展。至1967年,全部節(jié)目均為彩色。歐洲1967年開始播送彩電節(jié)目。中國于1977年播送彩色節(jié)目。1970年全球彩電超過5千萬臺。1968,第一次用彩電向全球轉(zhuǎn)播墨西哥奧運會。1969,阿波羅十號從月球傳來醒目的彩電信號,全球觀眾達(dá)7億人。6.衛(wèi)星電視60年代。天線為視距,傳播幾十公里,中繼站連成網(wǎng)絡(luò)。微波中繼。36000公里高度同步衛(wèi)星,建中繼站,三個衛(wèi)星可覆蓋全球。1/8秒傳至衛(wèi)星,經(jīng)放大后再傳向地面,來回1/4秒(接收同一節(jié)目如:中央新聞聯(lián)播、各省市臺聯(lián)播,聽起來有時間差,即此1/4秒)。1964,衛(wèi)星轉(zhuǎn)播東京奧運會。這年成立國際通信組織。7.公用天線電視城市里電視增多,無線林立,有礙觀瞻,不安全,且不易解決重影問題。電視信號直接傳到天線,經(jīng)過建筑、山坡、地面反射到達(dá)天線,后者路程長,稍后到達(dá),這個時間差在顯示上形成重影,常有多個重影。80年代興起公用天線系統(tǒng)。一幢樓或小區(qū)公用一接收天線。每一臺電視節(jié)目配一臺轉(zhuǎn)播設(shè)備,用閉路方式送至各戶。各戶不用自裝天線。提高了接收質(zhì)量。8.有線電視90年代中開始,從電視臺到用戶全閉路,中間設(shè)有放大器,各臺信號基本均衡。效果比公共天線更好。增加了頻道數(shù)。原來5–6頻道,12–13頻道中的頻率是其它無線電通信、廣播等用的。有線電視可利用。稱為增補頻道,有37個。鄰頻傳輸技術(shù),無線發(fā)射傳送要間隔一個頻道,如1、3、5,6、8、10、12,相鄰的不用,防干擾。用有線電視則每個頻道皆能利用。9.?dāng)?shù)字電視20世紀(jì)末至21世紀(jì)。原為模擬電視。所謂“模擬”,是指采用的電路是模擬電子技術(shù)類的,其信號電量是連續(xù)變化的。如一個信號的變化范圍是0–5V,即可以是這個范圍內(nèi)任一電壓,無數(shù)個狀態(tài)。所謂“數(shù)字”,是指采用的電路是數(shù)字電路的,其信號電量是不連續(xù)變化的。它只有兩個狀態(tài):高電壓、低電壓;開關(guān)通、開關(guān)斷,等等。如0–0.4V均為低電壓,以“0”表示;4–5V為高電壓,以“1”表示。數(shù)字電路只有兩個數(shù)“1”和“0”。與計算機技術(shù)相聯(lián)系,處理起來比模擬電路更可靠,抗干擾性強。模擬電視:發(fā)送和接收均為模擬方式。發(fā)送端:攝像裝置把景物的亮度和色彩變?yōu)檫B續(xù)變化的電信號,加以傳送(無線、有線方式)。接收端:信號被電視機接收處理后,送到顯象管,按彩色電信號的變化,轉(zhuǎn)為強弱不同、位置不同的電子束,打到熒光屏上,再現(xiàn)景物的亮度、彩色。清晰度不夠高,易受干擾。數(shù)字電視:節(jié)目的采集、制作、編輯、播出、傳輸、接收的全過程都采用數(shù)字處理技術(shù)。頻道增加,最多達(dá)500套節(jié)目;清晰度更高,普通電視機可達(dá)到DVD水平,音質(zhì)更好;功能強大,視頻點播,資訊服務(wù),互動業(yè)務(wù),上網(wǎng);多次處理轉(zhuǎn)發(fā)不影響信號質(zhì)量,模擬信號轉(zhuǎn)一次即有損失、衰減。我國將在2015年全數(shù)字化,美國為2007年?,F(xiàn)用機頂盒把數(shù)字信號轉(zhuǎn)為模擬信號,在模擬電視機上收看,質(zhì)量好于模擬。目前尚無全數(shù)字化電視機上市?!皵?shù)碼電視”非真正數(shù)字電視,而是在模擬電視中采用一些數(shù)字處理技術(shù),去除一些干擾,性能有所提高,感覺上比模擬好一些,無本質(zhì)提高。二、黑白電視原理簡介基本原理像素及光電信號一副圖象分解為數(shù)十萬個微小區(qū)域,每個區(qū)域亮度基本一致,用一個點表示,則有幾十萬個點,即象素。其明暗程度可被攝像機中的光電轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換成一定強弱的電信號,幾十萬個象素則有幾十萬個電信號。行場掃描原理攝像機的電子槍發(fā)出電子束,自上而下、自左而右打在靶(銀、銫涂層)上。若該點暗,則靶上的電阻大;若該點亮,則靶上的電阻小。景物經(jīng)透鏡投影到靶上,各點亮暗不同,掃描時,靶各點呈現(xiàn)的電阻不同,在電阻R上產(chǎn)生的電流不同,其兩端電壓變化即反映了圖象各點的亮暗,即亮度轉(zhuǎn)為了電信號。攝像管示意圖見前。代表圖象亮度的電信號被電視機接收,處理送到顯象管,還原成圖象。顯象管中有一電子槍,它產(chǎn)生的電子束與攝像管中的電子束同樣地在涂有熒光粉的屏上自上而下、自左而右移動,其強弱受電視信號所控制,熒光粉發(fā)出與電子束強度成正比的亮度,即顯示出圖象。如在一秒內(nèi)拍下25(30)畫面,連續(xù)傳送、接收,則可顯示出活動圖象。與看電影一樣,人眼有視覺暫留現(xiàn)象。實際上任一瞬間只有一點亮。一副圖象稱為一幀。電子束自左向右移動叫行掃描;自上而下移動叫場掃描。我國電視一副圖象含625行。行掃描有兩種方式:隔行與逐行。(三)隔行掃描一幀分為兩場,第一場掃第1、3、5……奇數(shù)行,第二場掃第2、4、6……偶數(shù)行。兩場拚成一幀。一秒50場,即場頻為50HZ;一秒內(nèi)行數(shù)為625×25=15625,即行頻為15625HZ。奇數(shù)場偶數(shù)場一幀完整的圖像奇數(shù)場偶數(shù)場一幀完整的圖像625625同步概念。顯象管內(nèi)電子束必須與攝像管內(nèi)電子束同時進(jìn)行同一行、同時進(jìn)行同一場的掃描,才能穩(wěn)定、正確地接收、還原圖象,即掃描的點要一一對應(yīng)。分別稱為行同步和場同步。機械式電視靠圓盤同速同步轉(zhuǎn)動。電子電視必須有相應(yīng)的同步信號。隔行掃描示意圖隔行掃描示意圖顯象管組成:電子槍、殼、熒光屏1.電子槍燈級、陰極:用6.3V電壓通入燈絲,加熱陰極;柵極:靠近陰極,控制電子束的強弱。柵極電位比陰極電位越低,電子束越弱,打到屏上越暗;加速極:加100—400V電壓,提高電子束的速度;聚焦極:“電子透鏡”,使電子束打到屏上的點越小越好,越清晰,0-400V;高壓極:與管內(nèi)石墨層、蒸鋁膜相連,加一萬伏高壓,吸引電子束,使之高速轟擊熒光屏,速度可達(dá)600Km/S.2.熒光屏內(nèi)涂熒光物質(zhì),在電子束轟擊下發(fā)光。電子束越強,發(fā)光亮度越高。高壓級電壓越高,亮度越高;反之,亮度越暗。電子束打在屏上的位置由偏轉(zhuǎn)磁場控制。偏轉(zhuǎn)磁場由偏轉(zhuǎn)線圈產(chǎn)生。控制水平方向(行)掃描的叫行偏轉(zhuǎn)線圈。控制垂直(場)掃描的叫場偏轉(zhuǎn)線圈。控制行偏轉(zhuǎn)線圈的掃描頻率是15625HZ,則每行掃描的時間是1/15625=64us。正程掃描52μS,回程(從右向左)12μS??刂茍銎D(zhuǎn)線圈的掃描頻率是50HZ,每場掃描的時間是1/50=20ms。電視傳送圖象舉例如圖,欲傳一個“中”字,“中”字為黑(暗),其余部分為白(亮)。設(shè)分為9行掃描,象素共12×9=108個。電子束對準(zhǔn)畫面從左上方起,先掃第一行:1a、1b、1c……1l;然后電子束回到第二行,掃2a、2b、2c……2l,……一直到掃最后一行的9l。1、2、7、1、2、7、8、9行的信號3、6行的信號4、5行的信號1al292b信號處理后傳到顯象管陰極,電壓高使電子束弱,打到熒光屏上亮度暗(事實上電壓足夠高的話,電子束打不到屏),電壓低使電子束強,打到屏上亮度亮。又使顯象與攝像過程中電子束的運動規(guī)律完全相同(即同步),即可在顯象管屏上顯示完全一致的“中”字。我國電視信號的現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn):隔行掃描,每幀625行;幀頻25Hz,周期40ms;一幀分為兩場,場掃描頻率(場頻)50Hz,周期20ms;行掃描頻率(行頻)15625Hz,周期64μs。(六)逐行掃描:電子束一行接一行掃描。優(yōu)點是清晰度高,減少閃頻。缺點是電視信號占用的頻帶寬。對電視機電路要求高。使用50Hz逐行掃描,行頻為15625Hz的2倍,即現(xiàn)有的2個頻道只能傳送一個電視信號。現(xiàn)在有的電視機有“逐行掃描”功能。它接收的電視信號仍是隔行送過來的。利用計算機技術(shù)進(jìn)行數(shù)字化處理,儲存起來,再按逐行方式掃描。這樣對接收性能有一定的提高,但信號本質(zhì)上還是隔行的,其效果是有限的,不是真正的逐行。(七)全電視信號電視信號發(fā)送端發(fā)送的黑白全電視信號有哪些成分?如前述(1)有反映圖像各像素亮暗的圖像信號,電壓越高,圖像越暗,反之越亮。(2)為使接收端圖像能同步顯現(xiàn),要傳送一個同步信號使發(fā)送、接收“步調(diào)一致”,正確還原圖像。同步信號又分為行同步與場同步信號。接收機有一個行振蕩電路產(chǎn)生15625Hz的行頻,但與發(fā)送端的行頻的頻率相位不可能完全一致,要靠行同步信號對接收端的行頻時時進(jìn)行“校正”。(3)電子束從左向右掃描,顯示一行圖像,回頭再掃下一行,它從右到左,要迅速且不能留下“痕跡”,也就是電子束回掃時要“隱蔽”,即“消隱”,這就要有一個“行消隱”信號。同樣場回掃時也要有一個場消隱信號。行正程掃描行正程掃描行回掃線全電視信號全電視信號一個行周期為64μs,其中正程(傳送圖像內(nèi)容的)占52μms,行同步、行消隱利用其回程占12μs?;貟咭卜Q“逆程”。場消隱信號位于每場信號的末尾,占用25行的時間,即1600μs,故有效的行掃描(即有圖像內(nèi)容的)為625-2*25=575行。奇、偶數(shù)場各用去25行。行同步信號幅度為100%。黑色電平(全暗)為75%,白(全亮)電平為12.5%。中間為不同亮度的灰色。行不同步時為產(chǎn)生黑色(粗)斜紋,無圖像。場不同步時,圖像上下翻滾。正常圖像正常圖像場不同步行不同步(八)電視信號的發(fā)送電視信號的頻率范圍是0(直流)~6MHZ。低頻成分反映圖像的背景,高頻成分體現(xiàn)圖像的細(xì)節(jié)。左右相鄰的兩個像素一黑一白,其圖像信號的頻率最高。與聲音信號的發(fā)送一樣,圖像信號也不能直接發(fā)送。只能調(diào)制在某一個頻道的載波上,以電磁波形式發(fā)送。以調(diào)幅的形式調(diào)制。電視信號中除圖像信號外,還有伴音信號,是以調(diào)頻方式調(diào)制的。伴音載頻為6.5MHZ。電視發(fā)射的頻率為超短波,直線傳播,每個頻道占用8MHZ的頻率寬度。關(guān)于頻道的劃分。無線發(fā)射分為基高頻VHF(1~12頻道)和超高頻UHF(13~68個頻道)?;哳l有份VHFL:1~5個頻道,VHFH:6~12頻道。有線電視還有增補頻道Z1~Z37。VHFL:49.75~91.75MHZ增補頻道VHFH:168.25~222.75MHZ增補頻道UHF:470~958MHZ從國外直接帶來的電視機,除制式不一樣外,頻道劃分也不盡相同,可能會出現(xiàn)某些頻道收不到的情況。(九)黑白電視機的組成電視接收機簡稱電視機。它用來接收電視臺以電磁波方式傳送過來的高頻電視信號,通過處理,重現(xiàn)圖像和伴音。組成框圖如下。AGCAGC延時高放變頻中頻放大視頻放大視頻檢波AGC檢波AGC放大顯像管伴音中放鑒頻音頻放大喇叭高頻電路又稱高頻頭。由輸入電路、高頻放大、本機振蕩,混頻等電路組成。超外差式接收。例:第四頻道,中心頻率為80.5MHZ,本振頻率為115.25MHZ,變頻后圖像中頻為38MHZ,伴音為31.5MHZ。實際上的中頻信號也是一個頻率范圍,寬度為6.5MHZ.2.中頻放大電路中放級既放大圖像中頻信號,也放大伴音中頻信號,但主要是前者,固又稱圖像中放。對中頻信號進(jìn)行選頻放大,濾除雜波干擾。視頻檢波和視頻放大電路視頻檢波對中放送過來的中頻信號進(jìn)行檢波,得到視頻圖像(全電視)信號,再經(jīng)視頻放大后去顯像管控制顯像管的陰極。顯像管的柵極接地,陰極電位越高,顯示的圖像越暗;反之,陰極的電位月底,圖像越亮。視頻檢波器還兼做伴音中頻信號的第二混頻器,即由圖像中頻(38MHZ)和伴音中頻(31.5MHZ)差頻產(chǎn)生6.5MHZ的第二伴音中頻信號,也就是第二變頻,伴音信號、圖像信號分離。預(yù)視放還提供AGC信號、同步分離信號。高壓極9000V高壓極9000V陰極燈絲柵極加速極400V聚焦極0~400V視放輸出檢波預(yù)視放視頻檢波和視放示意圖
(四)自動增量控制(AGC)電路對穩(wěn)定電視機工作起重要作用。電視信號過強時會使圖像扭曲,甚至不同步。AGC電路產(chǎn)生一個隨輸入信號強度變化的電壓來控制中頻放大和高頻放大的放大倍數(shù)。當(dāng)信號弱時,是放大器處于增量最大狀態(tài)。當(dāng)信號較強時,首先是中放的放大倍數(shù)下降;當(dāng)信號進(jìn)一步加強時,在使高放的增益下降。分兩步控制。若本地方信號實在太強,有時電視機還設(shè)一個“遠(yuǎn)程/本地”開關(guān),是天線輸入的信號先被衰減。(五)伴音電路對第二伴音中頻信號先進(jìn)行放大,后進(jìn)入檢頻器,分離出伴音信號(音頻)。伴音是調(diào)頻方式,其調(diào)制是使載頻信號(為6.5MHZ)的頻率隨音頻信號的暢度而變化。鑒頻器對他進(jìn)行“鑒別”,音頻信號還原出來。接著進(jìn)入功率放大,送入喇叭。(六)同步分離電路場同步信號視頻檢波幅度分離同步放大頻率分離行同步信號行掃描場掃描同步信號是全電視信號幅度最高的部分,稱為“場同步信號視頻檢波幅度分離同步放大頻率分離行同步信號行掃描場掃描(七)行場掃描電路行、場掃描電路產(chǎn)生行、場鋸齒電流通過行、場偏轉(zhuǎn)線圈磁場的作用,控制電子束的運動。行場掃描均由振蕩級、推動級和輸出級組成。其振蕩頻率由振蕩電路決定,無電視信號時出現(xiàn)一幅“光柵”,有電視信號時,振蕩頻率還受同步信號的“指揮”,隨時“糾偏”。當(dāng)振蕩頻率相差太遠(yuǎn),糾正不過來時,就出現(xiàn)行、場不同步的故障。(圖)AFC為行掃描的自動頻率控制電路,當(dāng)行輸出的頻率相位(由行逆程脈沖送來)與行同步信號不一致時,糾正行振蕩頻率使之一致行輸出變壓器還利用行掃描輸出管截止期間,產(chǎn)生的自感電動勢,,升壓,提供顯像管工作所需的電壓:160V、400V和1000V。(八)電源電路黑白電視機電源分低壓、中壓和高壓。低壓為12伏,由220V市電經(jīng)變壓器降壓、整流、濾波、穩(wěn)壓而得。中壓160V,400V和高壓1000V,由行輸出電路提供。場同步場同步場振蕩場推動場輸出場偏轉(zhuǎn)線圈AFCAFC電路行振蕩行推動行輸出行偏轉(zhuǎn)線圈行同步行輸出變壓器行逆程脈沖高壓(顯像管用)中壓(顯像管、視放電路用)第八章電視與電視機(下)三、彩色電視機黑白電視僅發(fā)送和顯示圖像亮度的變化。彩色電視還要重現(xiàn)景物的顏色,比黑白電視復(fù)雜的多。色度學(xué)和彩色攝像基本原理彩色電視是根據(jù)人眼視覺生理特性——彩色是人眼對不同波長的光波作用時的綜合感覺,利用電信號的方式來實現(xiàn)彩色景物的分解、變換和再現(xiàn)的過程。1.光和色光是電磁波。在可見光范圍內(nèi),光的波長不同,顏色也不同??梢姽獠ㄩL為380~780nm,由長至短分別是紅、橙、黃、綠、青、藍(lán)、紫。由于光波長的差異,人眼會產(chǎn)生不同的顏色感覺。當(dāng)可見光譜中所有光波同時到達(dá)人眼時,人感覺到是“白光”。若濾掉一些波長,只讓某些波長的光到達(dá)人眼,人感覺到的是某種顏色。紅橙黃綠青藍(lán)紫紅橙黃綠青藍(lán)紫λ=780nmλ=380nm紅外線紫外線2.彩色三要素光線作用到人眼的效果可用三個量來描寫:亮度(Y)、色調(diào)和色飽和度,后二者合成色度(F)色調(diào):光的顏色,由光的波長決定色飽和度表示彩色的濃淡或深淺程度。色飽和度越高,人眼感覺彩色越鮮艷。飽和度高低由彩色光中所含白光的比例所決定,白光成分越多,飽和度越低,彩色越淡。亮度是彩色光對人眼作用后產(chǎn)生的明暗程度的感覺。色光的能量(強度)越大,感覺越亮。同時,人眼對不同彩色的亮度感覺是不同的,亮度感覺是按白、黃、青、綠、紫、紅、藍(lán)的順序逐步降低的。3.三基色原理自然界幾乎所有彩色均可用紅(R)、綠(G)、藍(lán)(B)三種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為紅綠藍(lán)三種基色光,這就是三基色原理?;怯闷渌魏晤伾紵o法合成的顏色。人眼的視網(wǎng)膜上有著600~700萬個錐狀細(xì)胞和1.1~1.2億個桿狀細(xì)胞。錐狀細(xì)胞能辨別顏色,桿狀細(xì)胞只能分別光線強弱,但桿狀細(xì)胞比錐狀細(xì)胞靈敏度高10000倍。因此,夜間只能看到黑白景色看不見彩色。錐狀細(xì)胞分為三類,分別響應(yīng)紅綠藍(lán)三色光。例如用紅、綠光同時刺激人眼,就會產(chǎn)生黃光的感覺,適當(dāng)混合紅、綠、藍(lán)三基色光,就可使人眼產(chǎn)生白光的感覺。彩色電視中采用相加混合法,即利用三色光以不同方式共同作用于人眼,從視覺上獲得三基色光相加的結(jié)果。相加的方法:(1)空間混色法。這種方法把三種基色光用同一表面上的每三個(紅、綠、藍(lán))為一組的光點表現(xiàn)出來,通過控制三種基色光點的發(fā)光強度的比例即可得到不同的混合色。做一個實驗。用紅綠藍(lán)三色粉筆在黑板上畫三道緊挨的短線,漸漸后退,起初還可分三色短線,后來就漸漸分不清,到一定距離后只可看到一片白色。如果只畫紅綠二色,看到的就是黃色。彩色顯像管就利用空間混色法。當(dāng)三基色小光點在空間位置非??拷?,人眼在一定距離外觀看,由于人眼的分辨力有限,不能分辨出各自的顏色,只能看到它們的混合色。(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。投影電視即利用此法。相加混色法的效果為:0.3R+0.59G+0.11B=白色R+G=黃,R+B=紫,B+G=青紅強→中→弱綠:弱→中→強相加:紅→橙→黃→黃綠→綠綠:強→中→弱藍(lán):弱→中→強紅白綠藍(lán)黃紫青綠→青偏綠紅白綠藍(lán)黃紫青紅:強→中→弱藍(lán):弱→中→強紅→紫紅→紫→藍(lán)紫→藍(lán)顏料三原色——減色法原理
而在打印、印刷、油漆、繪畫等靠介質(zhì)表面的反射被動發(fā)光的場合,物體所呈現(xiàn)的顏色是光源中被顏料吸收后所剩余的部分,所以其成色的原理叫做減色法原理。減色法原理被廣泛應(yīng)用于各種被動發(fā)光的場合。在減色法原理中的三原色顏料分別是青(Cyan)、品紅(Mageneta)和黃(Yellow)。(3)時間混色法彩色攝像原理在彩色攝像機中,通過專門的分色鏡,把景物的自然影像分解成紅、綠、藍(lán)三個單色的圖像。之后,用三個攝像管分別將它們變換成代表紅綠藍(lán)三個單色圖像的電視信號,經(jīng)過有關(guān)電路放大、校正及編碼處理,通過無線或有線的形式送到接收端。在彩色電視接收端,電視機接收到彩色電視信號后,只對該信號進(jìn)行放大、解碼等處理,將三種電信號變換為紅、綠、藍(lán)三種基色分量,在通過彩色顯像管重現(xiàn)彩色圖像。彩色顯像管原理彩色顯像管的結(jié)構(gòu)和生產(chǎn)工藝比黑白顯像管要復(fù)雜的多,對電子槍和熒光粉的制造要求很高,與黑白顯像管相比其主要區(qū)別如下:(1)彩色顯像管為三電子束管,并且又有單槍三束管和三槍三束管兩類,如下表:序號電子束排列方式電子槍數(shù)電子透鏡熒光點狀1三角排列三槍3個圓形2直線排列單槍3個長方形或條狀3直線排列單槍1個大米狀表中第三種顯像管,雖然實際上有三支電子槍,但是三支電子槍距離很近,可以看成一支電子槍。除三個陰極外,三支電子槍采用一體化結(jié)構(gòu),具有公共的調(diào)制極和聚焦極。它們結(jié)構(gòu)精密,匯聚誤差小,而且陰極和燈絲之間的距離短了,具有快速發(fā)射電子的特點。這是一種新型的自匯聚彩色顯像管。(2)熒光屏和蔭罩板彩色顯像管的熒光屏是由極多的熒光粉小點組成的,每三個點(R、G、B)為一組,構(gòu)成一個像素。在熒光屏上共約有120萬個熒光粉小點,即40萬個像素。熒光粉點的直徑僅約0.1mm。在管內(nèi)距離熒光屏大約18mm出有一個鋼質(zhì)薄板,稱為蔭罩板或蔭槽板,板上有約40萬個小孔,一個小孔對應(yīng)于熒光屏上一個像素。紅、綠、藍(lán)三條電子束總是通過同一蔭罩小孔分別打到各自的熒光粉點上。(a)為三槍三束管,熒光屏由R、G、B圓形熒光粉點組成,管面近似于球面狀;(b)為單槍三束管熒光屏由R、G、B熒光粉垂直細(xì)條組成,他后面的板稱為柵條板,管面為柱面形狀,(c)為自匯聚管,熒光屏由R、G、B米粒狀熒光粉點組成,管面近似于球面形狀。因此,根據(jù)熒光上的熒光粉形狀,可以區(qū)分出彩色顯像管的類型。(3)彩色顯像管電極:燈絲:6.3V柵極:三個,對應(yīng)三色控制,接地。陰極:三個,分別接R、G、B三色輸出電路。當(dāng)某色對應(yīng)的陰極電壓低,也就是柵極對陰極電壓高,該色電子束強度大,該色較亮;反之,陰極電壓低,電子束弱,該色較暗。加速極:400~500V聚焦極:4000~9000V陽極:22000~30000V以上三個極作用與黑白顯像管相似,但電壓高得多。在玻殼靠近屏幕出還繞有一個消磁線圈,在開機瞬間對蔭罩板消磁,消除地球磁場的影響。(二)彩色電視信號由亮度信號(Y)、色度信號(C)、同步信號、消隱信號、色同步信號組成。1.色度與色差信號彩色電視機由黑白電視發(fā)展而來的,為了實現(xiàn)兼容收看,彩色電視信號應(yīng)保留黑白電視原有掃描制式。如中國標(biāo)準(zhǔn)為:每幀625行,隔行掃描,幀頻25Hz,場頻50HZ,行頻15625HZ,視頻帶寬6MHZ,頻道寬8MHZ,伴音中頻6.5MHZ等等。此外,同步信號,消隱信號也應(yīng)與黑白電視一致。彩色電視圖像信號中包含代表圖像亮度的信號Y,代表圖像顏色的信號即色度信號C,以及輔助信號(色同步信號)等。亮度信號Y亮度信號Y是反映圖像亮度變化的黑白圖像信號,與黑白電視信號一致,用黑白電視機接收彩色信號,即處理此亮度信號,顯示黑白圖像。人眼對各色光敏感程度不同,對綠色最敏感,紅色次之,藍(lán)色最不敏感。三基色對人眼總亮度效果按如下方程融合,即其亮度為Y=0.30R+0.59G+0.11B,此時人眼感覺到的是白光,白光的強度不同,就是黑白圖像。色差信號理論上色度信號有紅、綠、藍(lán)三個。而實際上并不直接傳送三個基色信號,而是按一定方式將三基色信號重新組合,構(gòu)成最適于傳輸?shù)牧炼刃盘柡蜕钚盘枴H齻€色差信號R-Y,G-Y,B-Y中只傳紅色差R-Y和藍(lán)色差B-Y。綠色差可由R-Y,B-Y,B-Y與Y運算而得R-Y=0.7R-0.59G-0.11BB-Y=-0.3R-0.59G+0.89BG-Y=-0.3R+0.41G-0.11B=-0.51(R-Y)-0.19(B-Y)接收到Y(jié)和R-Y,B-Y三個信號后,再還原成三基色信號;R-Y+Y=R,B-Y+Y=B,由R-Y,B-Y先算出G-Y再G-Y+Y=G。R、G、B三色信號送至顯像管,還原出彩色圖像。(三)彩色電視信號的編碼解碼彩電信號在發(fā)送端對三基色信號進(jìn)行編碼(即按適當(dāng)方式加以組合),變換為彩色全電視信號,然后發(fā)送出去。在接收端對彩色全電視信號進(jìn)行解碼(即分解),重新恢復(fù)出三個基色信號。三基色信號在傳送過程中的組合方式,叫做彩色電視制式?,F(xiàn)有彩電三大制式為NTSC、PAL、SECAM制。編碼電路(來自攝像管)編碼電路(來自攝像管)彩色全電視信號(+伴音信號=全電視信號)色同步信號色副載波色度處理電路電路同步、消隱信號+YRGBR-YB-YY副載波是一個4.43MHZ(或3.58MHZ)等幅振蕩信號,彩色信號調(diào)制(調(diào)幅式)于其上,色同步信號是為了使接收端正確還原出色差信號。解碼過程大致如下:場同步信號場同步信號伴音通道色亮分離同步分離行同步信號亮度通道色度通道伴音R-YB-YG-YG-YB-YR-YY全電視信號矩陣電路顯像管BRG上圖中的彩色圖象信號是電視測試信號,從左至右為白、黃、青、綠、紫、紅、蘭、黑八個豎條,稱為彩條信號。色度信號是迭加到亮度信號上的。小結(jié),全電視信號成份有:亮度信號色度信號色同步信號行、場同步信號行、場消隱信號伴音信號(四)彩色電視三大制式:1.NTSC制(N制)也稱“正交平衡調(diào)幅制”。1956年,由美國發(fā)明。美、日、加、菲、中美洲、中國臺灣、韓國。成本低,兼容性好,但彩色不穩(wěn)定。PAL制(帕爾制)“逐行倒相正交平衡調(diào)幅制”。西德首創(chuàng)。法、英、中、西歐大多數(shù)國家、非洲。性能好,但成本高。SECAM制(塞康制)“行輪換調(diào)頻制”。法首創(chuàng),法、蘇、東歐。性能較好,成本高,兼容性差。關(guān)于彩色電視機的“國際線路”。有17制式、28制式等說法。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——電視廣播用NTSC4.43、MSECAM——錄像制式、電視不用伴音制式有:按伴音中頻頻率來分有6.5、6.0、5.5、4.5MHZ四種。行頻有:15625Hz、15750Hz場頻有:50Hz、60Hz625行-15625-50,525行-15750-60行頻場頻伴音載頻PAL制:15625Hz50HZ6.5MHz(6.0MHz)NTSC:15750Hz60Hz4.5MHzSECAM:15625Hz50Hz5.5、6.0、6.5MHz(五)彩色電視機組成概述彩電比黑白電視復(fù)雜得多,這里給出了一個簡單的組成框圖(見后)。各部分概述如下。公共通道高頻調(diào)諧器(高頻頭),內(nèi)由高頻放大,本機振蕩和混頻電路組成,為外來信號變頻38MHz的中頻信號。中頻放大電路。公共通道為全電視信號(圖像和伴音)的公共通路。有AGC電路對中頻、高頻進(jìn)行自動增益控制。2.伴音通道由中頻放大電路分離出。含伴音中放、鑒頻器和低頻放大電路,送到揚聲器。這部分同黑白電視機。3.圖象通道分亮度通道和色度通道。亮度通道:當(dāng)亮度信號延時放大后,輸入矩陣電路,與色差信號相加。這里延時時間為1行(64us),因色度通道進(jìn)行解碼時,色度信號有1行的延時,以保證色、亮信號同時到達(dá)顯象管。色度通道:這部分電路為黑白電視機所沒有,是彩色電視機中最復(fù)雜的電路。其功能就是為彩色電視信號中的三個色差信號還原出來,即解碼。首先是分離出R-Y和B-Y,再通過計算得出G-Y。不同制式的彩色電視信號R-Y和B-Y的編碼方式不同,解碼方式各不同,這里不詳述。4.行、場掃描電路這部分電路與黑白機相似。校正電路是為了校正光柵的枕形失真。由于熒光屏并不是球面,而是接近平面(現(xiàn)有純平面),電子槍與平面各點并非等距離,中心處最近,四個角最遠(yuǎn)。電子束以相等角度偏轉(zhuǎn),打在屏上的距離并不相等,造成失真,四個角失真最大。場枕形失真顯像管自行校正,行枕形失真由枕形校正電路校正枕形失真行枕形失真枕形失真行枕形失真場枕形失真枕形失真示意圖枕形失真示意圖等角度射線在球面上切割處等長弧線,在平面上不等分,近中心出短,遠(yuǎn)中心處長。5.電源部分與黑白機不同,彩電采用一種開關(guān)穩(wěn)壓電源。效率高,但電路板可能帶電(火線),維修時須小心。6.控制部分遙控彩電采用計算機技術(shù),有一個中央處理器CPU,對各個參數(shù)進(jìn)行管理、控制、存儲。如選臺、音量、色度、對比度、亮度、色調(diào)、音色、彩色制式、伴音制式等。遙控器上有紅外發(fā)射器,按一定編碼方式發(fā)出指令。電視機上的接收器接收指令,送到CPU處理。四、有關(guān)電視機的幾個問題1、電視機的分辨力(清晰度)人眼對黑白圖像分辨力高于對彩色圖像的分辨力。人眼對圖像黑白輪廓有較高的分辨力,但對景物輪廓和邊界處顏色差異就不很敏感,對彩色細(xì)節(jié)的分辨能力較差。大量實驗證明,人眼能分辨圖像黑白細(xì)節(jié)的視敏角為1'~1.5',對小于這個視角的黑白細(xì)節(jié)大多數(shù)人分辨不清,而對色度信號,可分辨的視敏角為4'。彩色電視機的水平和垂直分辨力視以黑白圖像的分辨力為準(zhǔn)。分辨力以電視線(TVL)表示。分辨力可分為水平和垂直分辨力。分辨力測試圖(1)垂直分辨力。人眼觀察在垂直方向上排列的一系列連續(xù)水平黑白線條,能分清相鄰兩條線條的能力。以垂直方向上黑白線條的總數(shù)表示,稱為垂直分辨力。電視機的垂直分辨力與掃描行數(shù)有關(guān)。就PAL制而言,理論上垂直分辨力可達(dá)625行,但場消隱占去50行,剩下575行??紤]掃描行與黑白平行線的相對位置,分辨力還要打折扣:乘上0.75,575×0.75≈431行。這是因為理想的情況下上1行掃描線掃黑線,下1行掃白線,最不利的情況視掃描線通過黑白分界處,分辨力下降一半。兩種情況各占50%的概率,故總分辨力降為0.5+0.5×0.5=0.75。稱為KELL系數(shù)。分辨力測試圖看電視的最佳距離是屏高的5倍,即L=5H,又θ=1.5',可算出人眼在垂直方向上可分辨的線數(shù)為458行,(≈431行),與PAL制式的垂直分辨力相當(dāng)。(2)水平分辨力。其定義與垂直分辨力相似。a)用像素表示,即水平方向上可顯示的像素。b)用電視線表示,即在和屏幕等高的水平方向上可顯示的像素。就是將前者乘上屏幕的高寬比(普通屏幕為3/4,寬屏幕為9/16)。就理論上而言,水平分辨力應(yīng)與垂直分辨力相等。因為屏幕的長寬比為4:3,故水平分辨力應(yīng)為431×4/3=575像素。水平分辨力取決于電視的視頻帶寬。理想的電視信號帶寬為6MHZ,理論分析表明水平分辨力為600像素,合450電視線。黑白電視機的帶寬的上限值為5.5MHZ,理想分辨力為440電視線,實際上有400線就不錯了。彩色電視機的帶寬受到限制,理想情況下為350線左右。因為模擬電視在傳輸、接受過程中信號損失,帶寬下降。由此可知,現(xiàn)行彩色電視機垂直分辨力可滿足人眼觀看要求,但水平分辨力差距較大,下降近一半。分辨力還與顯像管屏幕熒光粉點距有關(guān)。最小可分辨的黑白線的距離不可能小于點距。普通顯象管熒光粉點距為0.6~1mm。29"彩電顯象管超平直角,實際長=56cm,寬(高)=43cm。熒光粉呈垂直條狀分布。每一條由三基色組成,水平點距離約為0.75mm。水平分辨力的極限為N=0.75×560/0.75=560像素。(前一個0.75為KELL系數(shù))提高電視機分辨力主要是提高水平分辨力。有一個問題:如果電視機分辨力遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過人眼分辨力的極限,是否有實際意義?如果縮小觀看距離,理論上可分辨的線數(shù)可以增加,但對視力是否有害?電視機的像素為多少?理論上:垂直625行,水平625×4/3=833行,像素=625×833=52萬個。實際上垂直為575行,則像素=575×575×4/3=44萬個??紤]KELL系數(shù),則像素為:431×431×4/3=25萬個。實際黑白電視機接收模擬電視信號時像素大約為400×560=23萬彩色電視機接收模擬電視信號時像素為400×400=16萬清晰度的決定因素垂直清晰度垂直清晰度就是有多少掃描線,只要信號格式確定,每場圖像由多少條掃描線組成就確定了。因此垂直清晰度是由掃描格式?jīng)Q定的,不受其它因素影響。水平清晰度水平清晰度就是在一條掃描線上有多少個象素。信號源或者處理電路的帶寬越窄,最后顯示出的水平象素越少,水平清晰度越低。圖像清晰度圖像清晰度=信號源的圖像質(zhì)量×處理電路的處理水平×顯示方式的顯像質(zhì)量。這三個象素都同等重要地決定最終的圖像質(zhì)量,一個都不能少。顯示器象素計算水平清晰度VGA(640×480,4:3屏幕):480電視線
SVGA(800×600,4:3屏幕):600電視線
XGA(1024×768,4:3屏幕):768電視線
720P(1280×720,16:9屏幕):720電視線
1080I(1920×1080,16:9屏幕):1080電視線(二)隔行掃描與逐行掃描傳統(tǒng)電視(PAL)為50HZ隔行掃描。每幀圖像由奇數(shù)場(A場)和偶數(shù)場(B場)構(gòu)成,每秒掃50場。即25幀圖像這是在當(dāng)時條件下,綜合考慮技術(shù)條件,頻道資源以及成本等因素而制定的。隔行掃描的缺陷:1、閃爍。因隔行掃描,對每一行圖像來說出現(xiàn)的頻率為25HZ,周期為40ms,例如第一行要隔40ms后再重復(fù),低于臨界閃爍頻率45.8HZ,看起來感覺有行間閃爍。同時,大面積高亮度的部分還有大面積圖像閃爍,易造成視覺疲勞。2、視覺并行。物體垂直向下移動時間恰好是一場時間即20ms,奇數(shù)場與偶數(shù)場重合,垂直清晰度下降一半。3、垂直邊沿鋸齒化。當(dāng)物體水平運動速度足夠快時,因隔行時間相差20ms,導(dǎo)致運動物體垂直邊沿鋸齒化。4、并行現(xiàn)象。理想是奇偶數(shù)掃描線應(yīng)均勻鑲嵌,但當(dāng)同步信號產(chǎn)生誤差時,可能造成鑲嵌不均勻,造成并行。以上造成清晰度下降。閃爍現(xiàn)象在看靜止畫面時有所感覺,看活動圖像并不明顯。電視主要看活動圖像,故一般尚可容忍。電腦顯示器主要看靜止畫面,已實現(xiàn)逐行掃描。只是當(dāng)人們的要求提高以后,隔行的閃爍問題才突出起來,提出逐行掃描方案。有逐行掃描和倍頻(100HZ)功能的電視稱為數(shù)字處理電視DPTV,不等同于高清晰數(shù)字電視HDTV。有的稱“數(shù)碼電視”,是一種以數(shù)字技術(shù)處理模擬電視(視頻)信號的電視技術(shù)。1、100HZ掃描100HZ掃描電視機每秒掃描100場,利用計算機技術(shù),使用了存儲器,把輸入的模擬信號轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號存儲起來。然后把存儲起來的每一場的信號連續(xù)掃描兩次,以消除場閃爍現(xiàn)象。次序是AABB。但仍有在行閃爍現(xiàn)象,改進(jìn)方案是把其中的AB兩場轉(zhuǎn)換,變成ABAB。100HZ掃描仍是隔行的。只是頻率增加一倍。視覺疲勞得以減輕。2、逐行掃描應(yīng)用數(shù)字存儲技術(shù)實現(xiàn)。(1)幀(場)頻為50HZ,可消除行間閃爍,但因場頻仍偏低,還有大面積閃爍。(2)幀(場)頻提高到60~75HZ,消除大面積閃爍。但不論是100HZ,還是逐行掃描,垂直運動引起的視覺并行不能消除(這是模擬信號固有的)。解決辦法是檢測垂直運動,得到數(shù)據(jù)后采用一定的算法來校正。垂直方向掃描有改善。但水平清晰度并無本質(zhì)提高,因模擬電視信號提供的水平清晰度是不變的。電視機不可能“無中生有”地提高像素數(shù)目。垂直邊沿鋸齒現(xiàn)象仍存在,但變得較不明顯。以上方案電視行頻提高到2~3倍,對于器件、電路的要求提高了。當(dāng)用逐行掃描電視機看有逐行掃描功能的DVD視頻節(jié)目,其優(yōu)點就更可以體現(xiàn)出來。而且DVD視頻信號的水平清晰度可接近500線,收看效果大大優(yōu)于看普通電視節(jié)目。DPTV電視的水平清晰度雖無本質(zhì)提高,但還是有一定“提高”的。普通模擬彩電從接到彩色電視信號到還原三基色送顯象管,期間信號處理由于電路固有的缺陷,使清晰度損失了近一半。數(shù)字處理電視,利用數(shù)字技術(shù),盡量減少這一損失,提高畫質(zhì),也可說是挖掘其潛力,相對原有電路可說是“提高”了。3、關(guān)于高清電視HDTV與數(shù)字電視。HDTV是“高清晰度電視機”的縮寫。D是英文“definitions"(清晰度)的縮寫。有時與“Digital"(數(shù)字)的D相混。HDTV是數(shù)字電視的業(yè)務(wù)等級之一。高清晰電視HDTV,國際無線電咨詢委員會(CCIR)定義為:“當(dāng)觀看距離約為屏幕高度的3倍時,該系統(tǒng)能使顯像的實際效果等于或接近于視力正常的觀眾觀看原始景物或表演時所獲得的印象?!睌?shù)字電視在我國還處于試播階段,標(biāo)準(zhǔn)正在制定中,目前國內(nèi)市場還暫時買不到真正的一體化數(shù)字電視機。數(shù)字電視是相對于模擬電視而言的,是指電視節(jié)目的采集、制作、偏移、播出、傳輸、接收全過程都采用數(shù)字處理技術(shù)。美國的高清晰電視與傳統(tǒng)電視性能對照表如下: NTSC制式 高清電視掃描行數(shù) 525 1125寬高比 4:3 16:9圖像質(zhì)量 相當(dāng)于16mm電影 相當(dāng)于35mm電影視角 10° 30°最佳視距 7h 3h傳統(tǒng)電視的設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)是16mm電影,但實際上做不到。幾種業(yè)務(wù)等級的數(shù)字電視(美國市場)1、高清數(shù)字電視(HDTV)輸出圖像格式1280×720P(P-逐行)/60HZ,1920*1080i(i-隔行)/60HZ圖像寬高比為16:92、增強清晰度數(shù)字電視(EDTV)具備480垂直掃描線(逐行)或更高。顯示比例:無要求3、標(biāo)準(zhǔn)清晰度數(shù)字電視(SDTV)顯示模式720×480(NTSC圖像格式)顯示比例:無要求中國一些廠家的HDTV基本上與美國市場上的HDTV一致,具有1920×1080i/60HZ格式,有些廠家產(chǎn)品還兼容1280×720P/60HZ輸出。寬高比為16:9,也有的為4:3的普通屏幕。接收普通模擬電視信號優(yōu)點不突出,接收衛(wèi)星電視(數(shù)字形式)、數(shù)字電視(機頂盒轉(zhuǎn))、DVD光盤,才有高清晰度的效果。市場上的HDTVReady電視機是不帶數(shù)字接收器的。第九章用電安全知識人體是導(dǎo)電體,一旦有電流通過時,將會受到不同程度的傷害。由于觸電的種類、方式及條件的不同,受傷害的后果也不一樣。一、觸電的種類人體觸電有電擊和電傷兩類。三相五線供電系統(tǒng)(1)電擊是指電流通過人體時所造成的內(nèi)傷。它可以使肌肉抽搐,內(nèi)部組三相五線供電系統(tǒng)織損傷,造成發(fā)熱發(fā)麻,神經(jīng)麻痹等。嚴(yán)重時將引起昏迷、窒息,甚至心臟停止跳動而死亡。通常說的觸電就是電擊。觸電死亡大部分由電擊造成。(2)電傷是指電流的熱效應(yīng)、化學(xué)效應(yīng)、機械效應(yīng)以及電流本身作用下造成的人體外傷。常見的有灼傷、烙傷和皮膚金屬化等現(xiàn)象。
二、觸電方式1.單相觸電這是常見的觸電方式。人體的某一部分接觸帶電體的同時,另一部分又與大IbIbRR0單相觸電兩相觸電兩相觸電2.兩相觸電人體的不同部分同時接觸兩相電源時造成的觸電,如圖所示。對于這種情況,無論電網(wǎng)中性點是否接地,人體所承受的線電壓將比單相觸電時高,危險更大。
3.跨步電壓觸電雷電流入地或電力線(特別是高壓線)斷散到地時,會在導(dǎo)線接地點及周圍形成強電場。當(dāng)人畜跨進(jìn)這個區(qū)域,兩腳之間出現(xiàn)的電位差稱為跨步電壓Ust。在這種電壓作用下,電流從接觸高電位的腳流進(jìn),從接觸低電位的腳流出,從而形成觸電,如圖1-6a所示。跨步電壓的大小取決于人體站立點與接地點的距離,距離越小,其跨步電壓越大。當(dāng)距離超過20m(理論上為無窮遠(yuǎn)處),可認(rèn)為跨步電壓為零,不會發(fā)生觸電危險。4.接觸電壓觸電電氣設(shè)備由于絕緣損壞或其它原因造成接地故障時,如人體兩個部分(手和腳)同時接觸設(shè)備外殼和地面時,人體兩部分會處于不同的電位,其電位差即為接觸電壓。由接觸電壓造成觸電事故稱為接觸電壓觸電。在電氣安全技術(shù)中接觸電壓是以站立在距漏電設(shè)備接地點水平距離為0.8m處的人,手觸及的漏電設(shè)備外殼距地1.8m高時,手腳間的電位差UT作為衡量基準(zhǔn),如圖1-6b所示。接觸電壓值的大小取決于人體站立點與接地點的距離,距離越遠(yuǎn),則接觸電壓值越大;當(dāng)距離超過20m時,接觸電壓值最大,即等于漏電設(shè)備上的電壓UTm;當(dāng)人體站在接地點與漏電設(shè)備接觸時,接觸電壓為零。5.感應(yīng)電壓觸電。是指當(dāng)人觸及帶有感應(yīng)電壓的設(shè)備和線路時所造成的觸電事故。一些不帶電的線路由于大氣變化(如雷電活動),會產(chǎn)生感應(yīng)電荷,停電后一些可能感應(yīng)電壓的設(shè)備和線路如果未及時接地,這些設(shè)備和線路對地均存在感應(yīng)電壓。6.剩余電荷觸電。是指當(dāng)人體觸及帶有剩余電荷的設(shè)備時,對人體放電造成的觸電事故。帶有剩余電荷的設(shè)備通常含有儲能元件,如并聯(lián)電容器、電力電纜、電力變壓器及大容量電動機等,在退出運行和對其進(jìn)行類似搖表測量等檢修后,會帶上剩余電荷,因此要及時對其放電。三、影響電流對人體危害程度的主要因素電流對人體傷害的嚴(yán)重程度與通過人體電流的大小、頻率、持續(xù)時間、通過人體的路徑及人體電阻的大小等多種因素有關(guān)。1.電流大小通過人體的電流越大,人體的生理反應(yīng)就越明顯,感應(yīng)越強烈,引起心室顫動所需的時間越短,致命的危險越大。對于工頻交流電,按照通過人體電流的大小和人體所呈現(xiàn)的不同狀態(tài),電流大致分為下列三種。見附表。(1)感知電流
是指引起人體感覺的最小電流。實驗表明,成年男性的平均感覺電流約為1.1mA,成年女性為0.7mA。感覺電流不會對人體造成傷害,但電流增大時,人體反應(yīng)邊的強烈,可能造成墜落等間接事故。(2)擺脫電流
是指人體觸電后能自主擺脫電源的最大電流。實驗表明,成年男性的平均擺脫電流約為9mA,成年女性的約為6mA。(3)致命電流
是指在較短的時間內(nèi)危及生命的最小電流。實驗表明,當(dāng)通過人體的電流達(dá)到50mA以上時,心臟會停止跳動,可能導(dǎo)致死亡。名稱定義大小男女感知電流引起感覺的最小電流1.1mA0.7mA擺脫電流人觸電后能自主擺脫電源的最大電流9mA6mA致命電流在較短時間內(nèi)引起心室顫動、危及生命的電流與通電時間有關(guān)2.電流頻率一般認(rèn)為40~60Hz的交流電對人體最危險。隨著頻率的增高,危險性將降低。直流電和高頻電流危險性較低。3.通電時間通電時間越長,電流使人體發(fā)熱和人體組織的電解液成分增加,導(dǎo)致人體電阻降低,反過來又使通過人體的電流增加,觸電的危險亦隨之增加。當(dāng)t≥1S時:I=50mA當(dāng)t<1S時:I·t=50mA·S其中,I為心室顫動電流4.電流路徑電流通過頭部可使人昏迷;通過脊髓可能導(dǎo)致癱瘓;通過心臟造成心跳停止,血液循環(huán)中斷;通過呼吸系統(tǒng)會造成窒息。因此,從左手到胸部是最危險的電流路徑,從手到手從手到腳也是很危險的電流路徑,從腳到腳是危險性較小的電流路徑。電流通過心臟的百分?jǐn)?shù)
左手→雙腳6.7%右手→雙腳3.7%
右手→左手3.3%左腳→右腳0.4%5.男女有別研究表明,女性對電流比男性敏感得多。出現(xiàn)同樣癥狀,對女性的作用電流大約是男性的三分之二。附表人體通過不同電流時的反應(yīng)電流(mA)50Hz交流電直流電0.6~1.5手指開始感覺麻沒有感覺2~3手指感覺強烈麻沒有感覺5~7手指感覺肌肉痙攣感到灼熱和刺痛8~10手指關(guān)節(jié)與手掌感覺痛,手已難于脫離電源,但仍能擺脫電源灼熱增加20~25手指感覺劇痛,迅速麻痹,不能擺脫電源,呼吸困難灼熱更增,手的肌肉開始痙攣50~80呼吸麻痹,心房開始震顫灼熱更增,手的肌肉痙攣,呼吸困難90~100呼吸麻痹,持續(xù)3s鐘或更長時間后心臟麻痹或心房停止跳動呼吸麻痹四、觸電急救觸電急救的要點是要動作迅速,救護(hù)得法,切不可驚慌失措、束手無策。1.首先要盡快地使觸電者脫離電源人觸電以后,可能由于痙攣或失去知覺等原因而緊抓帶電體,不能自行擺脫電源。這時,使觸電者盡快脫離電源是救活觸電者的首要因素。(1)低壓觸電事故對于低壓觸電事故,可采用下列方法使觸電者脫離電源。1)
觸電地點附近有電源開關(guān)或插頭,可立即斷開開關(guān)或拔掉電源插頭,切斷電源。2)
電源開關(guān)遠(yuǎn)離觸電地點,可用有絕緣柄的電工鉗或干燥木柄的斧頭分相切斷電線,斷開電源;或干木板等絕緣物插入觸電者身下,以隔斷電流。3)
電線搭落在觸電者身上或被壓在身下時,可用干燥的衣服、手套、繩索、木板、木棒等絕緣物作為工具,拉開觸電者或挑開電線,使觸電者脫離電源。(2)高壓觸電事故對于高壓觸電事故,可以采用下列方法使觸電者脫電源。1)立即
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