简易测谎仪的设计与制作2

简易测谎仪的与制作 摘  要 测谎仪是用来检测人心理反应的一种仪器。这种仪器并不像它的别名所说的那样能够检测谎言，它只是检测是否有欺骗行为出现。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。这些现象会导致人体电阻瞬间变小，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”）。其中，皮电最敏感，是测谎的主要根据。 本次做的简易测谎仪是有一个直流稳压电源电路和一个简单的测谎电路做成，主要由变压器、整流器三极管、电容、扬声器等电子元器件组成。 关键词：变压器；整流器；扬声器 第一章 选背景    - 1 - 第二章 论证    - 2 - 2.1 方案比较    - 2 - 2.2方案选定    - 3 - 第三章 设计步骤    - 4 - 3.1 总体方案组成和说明    -5 - 3.2 组成部分及说明    - 4 - 3.3焊接    - 6 - 3.4 印制电路板的形成    - 8 - 3.5印制电路板的测量与调试    - 9 - 第四章 实验结果及结论    - 10 - 4.1试验结果    - 11 - 4.2结论    - 12 - 参考文献    - 13 - 第一章 选题背景 测谎，是对谎言的鉴别活动。“测谎”一词，是由“测谎仪”来；“测谎仪”的原文是Polygraph，直译为“多项记录仪”，是一种记录多项生理反应的仪器，可以在犯罪调查中用来协助侦讯，以了解受询问的嫌疑人的心理状况，从而判断其是否涉及刑案。由于真正的犯罪嫌疑人此时大都会否认涉案而说谎，故俗称为“测谎”。准确地讲，“测谎”不是测“谎言”本身，而是测心理所受刺激引起的生理参量的变化。所以“测谎”应科学而准确地叫做“多参量心理测试”，“测谎仪”应叫做“多参量心理测试仪”。 不说谎的人觉得它很神秘，说谎的人觉得它很可怕，这就是神奇的测谎仪。面对不断攀升的犯罪，善良的人们总是期望借助科学的灵丹妙药，将所有犯罪分子手到擒来。测谎技术的推广者们正在说服人们相信，测谎仪就是这种灵丹妙药。那么，测谎仪在未来中国的大行其道，会不会真的有助于司法公正呢？现在，让本次试验们一起走近测谎仪，把测谎世界探个究竟 第一个尝试利用科学仪器“测谎”的人，叫西萨重·隆布索。1895年，他研制出一种“水力脉搏记录仪”，通过记录脉搏和血压的变化判断嫌疑人是否与此案有关，而且成功侦破了几起案件。1945年，约翰·里德总结了前人的工作，设计出能检测血压、脉搏、呼吸和皮肤电阻变化以及肌肉活动的多参量心理测试仪，这种测谎仪器称为“里德多谱描记仪”，也就是第二代测谎仪，成为现代多参量心理测试仪的基础。60年代初，由于电子技术飞速发展，出现了现代记录仪和多导仪。热敏电阻、光敏电阻和压电晶体均可作为换能器。 本次做的简易测谎仪就是通过一个简易电路用一个可变电阻代替人体电阻来模拟测谎功能。 第二章 方案论证 2.1 方案比较    第一种方案：现代测谎仪由传感器、主机和微机组成。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。以市场售价为35000元的乳白色PG-7型多参量心理测试仪为例，它只有一本32开的书本大小，由传感器、主机和微机3部分组成。传感器有3个触角：戴在人手指上的皮肤电传感器，这是一种不锈钢电极，用来测量皮肤电阻的变化；呼吸传感器是拉伸传感器，系在人的胸部，测量人呼吸的变化；脉搏和血压传感器是一种压敏传感器或血压计，戴在人腕部或臂部，测量人脉搏和血压的变化。主机的作用是将传感器所采集的模拟信号经过处理转换成数字信号，输入计算机进行存储、分析。确切一点说，测谎技术是一种心理测试技术。所谓的心理测试技术，是以生物电子学和心理学相结合，借助计算机手段完成的对人物心理的分析过程。按照心理学的理论，每个人在经历了某个特殊事件后，都会毫无例外地在心理上留下无法磨灭的印记。作案人在作案后随着时间的延续，心里会反复重现作案时的各种情景，琢磨自己可能留下的痕迹，甚至想不琢磨都无法克制。每当被别人提及发案现场的一些细节时，作案人的这种烙印就会因受到震撼而通过呼吸、脉搏和皮肤等各种生物反应暴露出来。这种细微的反应被测试仪器记录下来后，便汇集形成或者知情、或者参与的结论。正基于这种原理，心理测试技术在测试嫌疑人时既允许回答“是”或“不是”，也允许受测人以沉默作为回答。公安大学测试中心的心理测试技术在经过1000多例刑事案件的实战，嫌疑排除率达100%，认定率也达80%以上。测谎仪并不能直接探测人的心灵，而是根据所要调查的内容事先编制好一系列问题，然后逐一向被测人提问。测谎所涉及的问题主要有三类：与调查事件无关的中性问题，与调查事件有关的相关或主题问题，与调查事件没有直接关系，而被测人又肯定会说谎的准绳或对照问题。测谎专家一般不与被测人员面对面，测谎专家眼睛要盯住电脑显示器上的图谱，同时用余光注意被测人员的面部表情。再有，测谎专家的语调不带任何感情，是一种机械的声音。 第二种方案：还有一种简单的设计方案、由串联稳压电源电路和控制电路共同组成的简易测谎仪电路。串联稳压电路由变压器、整流器、保险丝、三极管、稳压管电阻等组成。控制电路由三极管、电容、扬声器、开关、万能板等组成。 2.2方案选定 方案一是一种高端方案，不符合学生的实际能力与消费水平，与方案一比较，方案二原理简单，所用元器件都是很容易买的。所以，从实际出发，本次试验选择方案二。 第三章 设计步骤 3.1 总体方案组成和说明 本次制作的建议测谎仪是由串联稳压电源电路和控制电路共同组成的简易测谎仪电路，串联稳压电源电路的作用是为控制电路供电，控制电路穿入一个可变电阻模拟人体电阻。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，这些现象会导致人体电阻变小，测谎仪可以通过测量人体电阻的变化来测试被测人是否说谎。 3.2 组成部分及说明 1.供电部分 本次设计的简易测谎仪电路的电源是由一个串联稳压电源提供的，该稳压电源将交流220V转化为直流9V为控制电路供电，串联稳压电源的电路原理图如图2-1和2-2所示 图2-1串联稳压电源电路 表1串联稳压电源电路元器件清单 2.控制部分 控制电路是简易测谎仪电路的显示部分，电路串入一个可变电阻来模拟人体电阻，电阻的变化，扬声器发出响声，即相当于人说谎，人体电阻变小，扬声器发出响声，报告人说了谎。控制电路部分如图2-3和2-4所示 表2控制电路元器件清单 3.3 焊接 3.3.1 正确的焊接 焊接时利用烙铁头的对元件引线和焊盘预热，烙铁头与焊盘的平面最好成45°夹角，等待焊金属上升至焊接温度时，再加焊锡丝。被焊金属未经预热，而将焊锡直接加在烙铁头上，使焊锡直接滴在焊接部位，这种焊接方法常常会导致虚焊。 3.3.2 插件元件焊接的步骤 1.插入 将插件元件插入电路板标示位置过孔中，与电路板紧贴至无缝为止。如未与电路板贴紧，在重复焊接时焊盘高温易使焊盘损伤或脱落，物流过程中也可导致焊盘损伤或脱落。 2.预热 烙铁与元件引脚、焊盘接触，同时预热焊盘与元件引脚，而不是仅仅预热元件，此过程约需1秒钟时间。 3.加焊锡 焊锡加焊盘上，待焊盘温度上升到使焊锡丝熔化的温度，焊锡就自动熔化。 4.加适量的焊锡，然后先拿开焊锡丝。 5. 焊后加热 拿开焊锡丝后，不要立即拿走烙铁，继续加热使焊锡完成润湿和扩散两个过程，直到是焊点最明亮时再拿开烙铁，不应有毛刺和空隙。 6.冷却 在冷却过程中不要移动插件元件。 3.3.4 贴片元件焊接主要步骤： 1.在待焊元件的一端点上焊锡。 2.用镊子将贴片元件水平放置在电路板上标示位置，先焊接好已点锡的一端，再在未点锡的一端加上焊锡焊接好即可。 3.3.5 焊接要素 1.焊接温度和时间 焊锡的最佳温度为350oC，温度太低易形成冷焊点，高于400oC易使焊点质量变差，且容易导致焊盘变形或脱落。 焊接时间：完成润湿和扩散两个过程需2-3S，1S 仅完成润湿和扩散两个过程的35%。一般IC、三极管焊接时间小于3S，其他元件焊接时间为4-5S。 2.焊锡量适当 焊点上焊锡过少，机械强度低。焊锡过多，会容易造成绝缘距离减小、焊点相碰或跳锡等现象。 3.2.5 电烙铁使用注意事项 电烙铁温度升高后，首先应将烙铁尖点上薄薄的一层焊锡，避免烙铁尖因氧化而不沾锡。使用过程中，烙铁尖表面应一直保持有薄薄的焊锡层，多余的焊锡可轻轻甩在烙铁架上，或用一块湿布擦拭一下。暂时不用时，应将电烙铁温度调至最低。 3.4 印制电路板的形成    本次试验的印制电路板如图3-1和3-2所示 图3-1控制电路板PCB 图3-2电源电路PCB 3.5 印制电路板的测量与调试 控制电路由变压器、整流、滤波、稳压等组成。通过万用表测量的变压器输出电压约为9V,通过调节RP半可调电阻是输出电压为3V。通过工作台调出3V 的直流电压对其调试，扬声器发出响声。通过调节电位器(代替人体电阻)阻值的大小，通过互补音频振荡器后，扬声器的震荡频率改变，扬声器的音调就会出现高低变化。人体在紧张的情况下电阻会随着紧张电阻变小，通过电位器代替人体电阻有其科学性。验证了方案的可行性。 第四章 实验结果及结论 4.1 试验结果 电源电路通过变压器、整流、滤波、稳压应该得到3V的电压。具体工作过程为：一、通过变压器后可得到9.8V的电压，通过整流后波形变成单方向脉动的直流信号、通过滤波后直流信号中的纹波可以有效地滤除、通过稳压后输出信号基本稳定。二、通过调节    RP半可调电阻是输出达到3V。三、控制电路需要3V电压，通过工作台调出3V 的直流电压对其调试，扬声器发出响声。本次试验所制电路板如图4-1所示 图4-1简易测谎仪的电路板 4.2 结论 本次实验过程是个单人组实验，刚开始时，本次试验感到很迷茫，不知道从何下手。本次试验怀着满腹的疑惑与不解开始查询各种功能工具书，本次试验翻阅了从大一到现在的所有与简易测谎仪电路相关的书，小到每个电子元器件的用途，大到整个电路的分析，在查阅相关资料的同时，本次试验巩固了自己的基础，一些以前似懂非懂的知识现在已经掌握了，实验前的准备工作让本次试验学到了好多新知识，虽然前期的准备工作做了很长时间某实验进展缓慢，但是与此同时为后来更快的进程打下了基础。 本次试验所设计的简易测谎仪电路是由两个简单的电路组成，一个是串联稳压电源电路，该电路主要是由额定值为9V单位变压器、四个型号为IN4007的二极管组成的整流器、电解电容器、电阻二极管、保险丝等构成。此外，是控制电路，该电路主要是由型号为BC547和BC556的两个三极管、扬声器、电阻、电容等构成。串联稳压电源将交流220V交流电变为9V为控制电路供电，两个电路共同构成简易测谎仪电路。 在这次毕业设计，每个人都在忙碌当中度过，在即将毕业的这段时间里本次试验们过得非常充实。以前的实训都是在老师全程跟踪的情况下与他人合作完成的，这次实训，本次试验选择了独自完成整个过程，这不仅要求对基础知识掌握得比较牢固，还要求有足够的耐心。 总之，这次毕业设计的制作让本次试验学到了好多，毕业设计的制作就意味着离开母校，离校后，本次试验将继续努力，在现有的基础上继续学习。 第五章 致谢 本次毕业设计的指导老师是周琳老师和赵春柳老师，从开始的实训分组到后来的实际操作，两位老师都积极配合耐心教导，遇到问题，老师都能够及时予以解决.同时也特别感谢不是本次试验们的指导老师的老师的指导！第一次接触毕业设计使本次试验感到束手无策，说到这，本次试验还想说谢谢热心的同学帮本次试验很大的忙，他们让本次试验在不懂的时候，感到一丝温暖！在其过程中不乏激烈的讨论！正是这些才带给本次试验们更多的思路！还记得第一次拿到电路板的时候不知从何处下手，多亏老师们耐心细致的讲解和提出宝贵的意见，本次试验们才能算成功的完成任务。 在本次试验焊接电路的过程中，赵春柳老师莅临现场给予本次试验们至关重要的帮助。赵春柳老师一次次的帮助本次试验们检查电路的可行性，牺牲他的休息时间，感谢赵春柳老师，在本次试验写本论文的过程中赵春柳老师给本次试验提供了许多资料，并对实践中出现的问题给予耐心的解答，完稿之后在百忙之中仔细阅读，给出修改意见，在此对他表示感谢，再次向所有关心支持指导帮助过本次试验完成毕业设计的老师一步尝试。 感谢老师能够给本次试验们提出意见，这样才让本次试验们在认识到在自身不足的时候，更要补充智慧的根源！幸亏老师不厌其烦的一步步的给予指点，让本次试验们对专业课程更扎实，还让本次试验们对其他的知识有更深的了解。这些都为本次试验们以后的发展方向指明了道路，将局限性尽可能缩小！多方面发展自己是这个时代的需求！同时也要感谢学校提供的实验环境和实验工具与器材，使本次试验们能随时全身心的投入到设计中。 在这次的设计中最重要的是老师的指导，同学的帮助，更重要的是大家一起努力的过程，使大家融入到更大的团队中。让本次试验们明白很多道理，时刻面对的是要接受各种各样的挑战！最后，再次向所有关心支持指导帮助过本次试验完成毕业设计的老师和同学，表示最诚挚的谢意！ 参考文献 [1] 王全保编著,新编电子变压器手册,辽宁科技出版社,2007年出版 [2] 陈锌城编著,实用电子电路设计与调试,中国电力出版社,2006年出版 [3] 高忠民编著实用电焊技术,著---金盾出版,社,2004年出版 [4] 周雪编编著,模拟电子技术,  西安电子科技大学出版社, 2002 [6] 李春雷编著,电子测量与电子产品检验,电子工业出版社, 2007 [7] 沈精虎编著, Protel 99入门与提高, 人民邮电出版社, 2008 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