模式识别技术原理概述及其在刑事科学技术中的应用[推荐5篇]

第一篇：模式识别技术原理概述及其在刑事科学技术中的应用

模式识别技术原理概述及其在刑事科学技

术中的应用

李同

中国人民公安大学 北京 102623

摘要 随着现代科学技术的不断发展，模式识别技术成为以数学及计算机信息技术为基础的新生现代科技，现已被应用到医疗、军事等多方面领域，特别是在公安系统刑事科学技术领域得到了广泛应用。总结模式识别技术处理问题的基本原理和常见识别方式，探讨模式识别技术在刑事科学技术中的应用。关键词 模式识别技术；刑事科学技术；生物识别

存在于时间和空间中可观察的事物，如果可以区别它们是否相同或相似，都可以称之为模式(pattern)。而针对现代信息科技的狭义领域内，模式可以说是为了能让计算机执行和完成分类识别任务，通过对具体的个别事物进行观测所得到的具有时间和空间分布的信息。从这些大量的信息及数据出发，模式识别(Pattern Recognition)便是用计算机实现人对各种事物或现象的分析,描述,判断,识别的过程。模式识别技术的发展是从1929年G.Tauschek发明数字阅读机开始的，直到20世纪70年代，一些发达国家开始将模式识别应用到刑事侦查部门[1]。随着科技的不断进步，模式识别在刑事科学技术方面的应用越来越广泛，发挥的作用也越来越大，从某种意义上说模式识别促进了侦查和刑事技术手段的发展。

一、模式识别系统

模式识别是解决如何利用计算机对样本进行模式识别，并对这些样本进行分类。执行模式识别的计算机系统被称为模式识别系统。一个完整的模式识别系统，由数据获取、预处理、特征提取、分类决策和分类器设计5部分组成。可以分为上下两部分：上半部分完成未知类别模式的分类；下半部分完成分类器的设计训练过程。

（一）数据获取及预处理

数据获取是通过传感器，将光或声音等信息转化为计算机能够识别的电信息 的过程。为了更准确有效的读取信息，对由于信息获取装置或其他因素所造成的信息退化现象进行复原、去噪，从而加强信息的利用率，这个过程就是预处理。

（二）特征提取

由于数据获取部分所获得的原始信息数据量相当庞大，为了将这种维数较高的模式空间转换为维数较低的特征空间，从而实现分类识别，得到最能反映分类本质特征的向量，这个对特征进行抽取和选择的过程即为特征提取。

（三）分类器设计和分类决策

分类器设计的主要功能是通过训练来确定判决规则，它属于训练过程的一部分，其主要目的就是针对训练样本来按其判决的规则进行分类，以建立错误率最低的标准库。分类决策便是以分类器设计所建立的标准库为标准对特征空间的待识别对象进行分类，这样不仅能够使错误识别率降到最低，还能极大的提高数据利用率，最大程度的减少客观的信息损失。

二、模式识别在刑事科学技术中的应用

近几年，作为新生现代科技手段，模式识别技术被广泛应用于生活中的各个领域，如：字符识别、医疗诊断、遥感控图、环境监测、语音识别和产品检测等。模式识别技术极大的提高了人们的工作和生活质量，不断推动着社会的发展。在刑事科学技术方面，模式识别已经处于举足轻重的地位，特别是在指纹识别、人脸识别、虹膜识别等生物识别技术方面极大的提高了刑事侦查水平，为寻找犯罪证据和破获案件提供了强有力的技术手段支持，促进了刑事科学技术现代化建设。

（一）指纹识别

由于指纹具有唯一性、方便性和终身不变性，我国早在两千年前就曾使用指纹来破案。替代了传统的人工识别指纹的方法，指纹识别技术[2]已成为目前刑事侦查部门进行认定识别工作的主流技术，同时也是证据鉴定和侦查破案的有力保障。

如在20年前漳州商业大厦电梯杀人一案中，现场的线索少之又少，唯一有价值的线索是民警通过仔细勘查所提取到的一枚残缺指纹。在当时指纹识别技术还未完全成熟的年代，仅仅通过这枚残缺指纹找到凶手是相当困难的。然而，随着指纹识别技术的成熟，这件在当时看来无法破解的谜案，却在2011年全国公

安系统的“清网行动”中发现08年嫌疑人于上海斗殴的指纹与95年杀人案的残缺指纹认定同一。20年前的谜案被轻松告破，嫌疑人蔡某伟终被缉拿归案。

指纹识别系统是一个典型的模式识别系统，其主要分为指纹数据获取、指纹区域分割、指纹图像预处理、特征提取和匹配五个过程。凭借着可靠性强、速度快、操作简便等优点，指纹识别技术将继续作为刑事科学技术里进行生物识别的主要技术手段不断成熟发展。但是，小几率的错误识别和模糊难成像等问题仍是指纹识别技术进行改进需要考虑的首要问题。

（二）人脸识别

人脸识别是目前模式识别领域中被广泛研究的热门课题，相比传统的身份识别方式，人脸识别凭借着其身具有的安全性、保密性和方便性等优势，在近几年来得到了飞速发展并广泛应用于社会中的安全和经济领域[3]。目前，人脸识别技术已经成为刑事科学技术工作中较为成熟的鉴定技术之一，在刑事侦查实际工作中，人脸识别技术落实到身份认证、视频监控、视频资料分析等具体工作上，使得在进行布控排查、人像识别、犯罪嫌疑人认定以及门禁等方面都得到了良好的应用效果。

如在09年的郑州市特大抢劫杀人案中，人脸识别技术就发挥了高效的作用：2009年3月17日下午，郑州市金水区紫荆山路繁华路段发生一起特大入室抢劫杀人案，由于现场线索较少，案件的侦破一度陷入僵局。唯一的一段有价值的监控录像，是嫌疑人闪过的一个侧面照，而且很模糊。通过清大维森人脸识别比对系统小图像重建功能，对模糊的犯罪嫌疑人影像，进行了还原重建，最终锁定了大同籍男子次全为重点嫌疑对象。2012年12月29日，专案组民警在大同市将次全抓获，案件成功告破。此外，在近几年的南京“2.8” 贩毒团伙案、武汉“4.15”特大入室盗窃案等重要案件中，人脸识别相关技术都实现了快速认定犯罪嫌疑人身份的工作，是案件迅速告破。

人脸识别的原理实际就是首先采集人脸图像，经过预处理和特征选取单元处理后，再与子空间的训练和测试图像相比对，进而选择距离函数进行识别的模式识别过程，目前主要由基于整体计算的识别和基于局部特征的识别两种方法以及Ada boost和PCA等计算方法。但是，由于人脸识别率受多方面影响、采集图像一般较为模糊等诸多问题还没有得到良好的解决，人脸识别至今仍是在刑事科学技术领域内的一个具有挑战性的研究方向。

（三）虹膜识别

在一些科幻电影和电视节目剧情中，我们时常看到通过扫描眼球进行身份识别的画面，这就是虹膜识别技术。如今，虹膜识别技术已不再是幻想，从1993年第一个高性能的自动虹膜识别原型系统诞生开始，虹膜识别技术开始逐渐走进人们的生活。

虹膜是位于瞳孔和巩膜之间的圆环状组织，它具有斑点、细丝、条纹等丰富而各不相同的细节纹理图案。并且，一个人的虹膜在胎儿时期发育成熟后将终生不变，其本身具有高度的唯一性和稳定性，使它成为一种安全性极高的人体生物特征。因此，利用虹膜进行人身鉴的虹膜识别技术应运而生。

虹膜识别技术的基本操作流程同模式识别的基本流程大致相同，首先使用特殊的取像设备对人的整个眼部进行扫描拍摄并储存，然后对所记录的图像信息进行预处理，此过程通常包括虹膜定位、虹膜图像归一化、图像增强三个部分，也是难度较大的一个环节。得到质量较高的图像信息后，计算机将对处理过的图像进行特征分析，并将特征点进行编码，进而实现最后的编码匹配，实现人身的认定工作。

在模式识别领域内，虹膜识别被认为是二十一世纪最具有发展前景的生物鉴定技术，这不仅仅归结于虹膜简单的唯一性的特点。比如，与指纹识别相比，虹膜识别还有非侵犯性、活体验证等特性；和语音、人脸等非接触式身份鉴别的方法相比，虹膜具有更高的准确性[4]。只是，由于虹膜识别设备复杂，扫描距离短，图像处理设备的处理效果不佳，以及广大民众心理上还未能认识其安全保障，目前，虹膜识别技术还处于开发和研究阶段。相信在不久的将来，虹膜识别这种技术会为我们带来侦查破案极大帮助，也会开辟一个生物识别领域的革命新时代。

三、模式识别在刑事科学技术的未来发展和展望

随着信息科学技术的不断发展和大力推进，模式识别技术已经渗透进了人们日常生活, 如教育、通信、医疗等等[5]。我们已经亲眼目睹和切身体会到了以模式识别为基础的人工智能技术给日常生活带来的深刻变化,它使得我们周围无处不在的计算机系统具有灵活而友好的多种智能用户界面,使计算机和人的交流更为容易和自然。这就标示着在未来的刑事科学技术领域里，更加准确、智能、快速、便捷的刑事侦查和鉴定识别的技术手段将会不断创新和完善，这将成为实现未来社会更高的破案率和更低的犯罪率的基础，同时也是使人们的生活也会变得

更加安全、和谐的保障。

未来的时代，将会是信息科技的时代，是人工智能的时代，是计算机的模式识别活动替代人类活动来高效完成工作的时代。模式识别技术的不断发展将会给刑事科学技术带来更多的应用前景，也标志着刑事科学技术的现代化建设，将会随着模式识别发展的步伐登上一个全新的高度，为未来的打击犯罪和维护正义增添新的利剑！

参考文献

[1]贾铁军，李锦.人工智能在刑事技术中的应用[J].刑事技术,2002，（6）56-60.[2]杨宏林，吴陈.指纹识别方法综述[J].华东船舶工业学院学报，2003,17（3）[3]周激流.人脸识别理论研究进展[J].计算机辅助设计与图形学学报，1999，11 [4] 王川, 汪超, 司玉林, 等.基于TMS320DM6446和TVP5158的虹膜识别系统[J].数据采集与处理, 2012(6).[维普] [5] 赵志宇.模式识别系统的工作原理及发展趋势[J].科技风, 2010

作者简介:李同(1994-)，男，山东临沂人，中国人民公安大学2013级刑事科学技术专业本科生。

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第二篇：刑事科学技术在公安工作中的应用

面临当今高科技发展飞速迅猛，日新月异，并不断被不法分子广泛应用到各类违法犯罪案件中的严峻形势，刑事科学技术在同刑事犯罪活动作斗争所扮演角色的重要性不言而喻。他已然成为刑事侦察工作中不可或缺的重要组成部分。犯罪分子越来越多地利用科学技术手段进行犯罪或者进行反侦察活动。因此，为了准确有力地揭露、证实和打击犯罪分子，在刑事侦察工作中运用刑事科学技术手段就显得更加重要。

随着刑事技术工作的迅速发展，通过现场勘查取证、运用犯罪档案查找发现线索、运用刑事技术鉴定为侦察破案提供的线索和证据越来越多，同一认定理论和种属认定理论作为线索和证据的应用的基本理论对物证技术的研究方向和具体操作有着根本上的解释和指导意义。

刑事科学技术重点在于物证技术，物证技术是以物理学、化学、生物学、遗传学等自然科学为基础，以查明案件事实，为侦察破案审判提供科学证据为目的，研究发现、记录、提取、显现、分析、检验以及鉴定的各种理论与方法的一门技术。

我们照相、摄像是为了保存犯罪现场的状况，表现事物的特征和细节，供之后的分析研究；我们采集指纹、捺取指印是为了更好的识别，认定犯罪嫌疑人；我们分析提取足迹，是为了推测犯罪嫌疑人走路姿势、习惯，以及脚部生理特征；我们检验各种痕迹，也是希望这些痕迹能告诉我们关于案件的一些情况„„

那么采集物证为什么这么用，可以这样用。这是同一认定理论和种属认定理论来解决的问题。正如指纹是侦破案件的利器，因为每个人的指纹各不相同，并且它在形成后人的一生中基本不变。这其中便是同一认定和种属认定的原理指导。

所谓同一认定，指具有专门知识、经验的人，通过对案件中多次出现的物品、物质或痕迹进行比较、分析、判断其是否来源于同一客体的认识活动。而种属认定是确定物质属性或遗留痕迹物体的种类，或是比较两种物质的属性是否相同的认识活动。

警察之所以能够进行同一认定，是因为每一客体所具有的特征与其他客体的特征是有区别的，这些特征在一定时期内保持着稳定不变的特性，并且这些特征能够反映出来为人们所了解与认识，比如犯罪分子的指纹，掌纹，讲话的口音，字迹等等；人们之所以能够进行种属认定，是因为每一个物体都具有同类客体物质的特性与属性，这些特征在一定时期内保持着稳定不便的特性，并能被人们所认识，如犯罪分子的身高，体重，脸型，身材等等。正是由于客体具有个体特征，种类特征的特定性，相对稳定性，和反映性，警察才能进行同一认定和种属认定，并获得有用证据，为案件的侦破提供可能。而同一认定和种属认定有着强大的科学基础：

（一）客体的特定性

客体的特定性是指客体本身所具有的不同于其他客体的性质。“世界上没有完全相同的两片叶子”自然界不存在完全相同的事物，不同的种类具有不同的种类特征，不同的个体也存在着个体的差别。即便是同卵所生的双胞胎，他们身上也存在着诸多的差异，只是没有外化而已。研究他们的DNA序列，分析其生活习惯、方式、性格脾气等，均会发现存在差别。为了求同，我们必须先寻异，这是侦查中排除干扰，筛选证据的重要方法。正是由于不同客体具有不同的种类特征人们才能将客体种类区分开来，正是不同的客体存在着有别于其他客体的性质人们才能进行个体的识别。

客体的特定性是由多方面因素的决定的。首先，表现在客体本身质的不同，客体本身的质是客体的固有属性，对人体而言由于遗传变异的作用不同的人具有不同的指纹等，对物体而言，不同的物体其物质构成成分不同故其物理化学性质不同；其次表现在客体在加工制作过程中形成的特征，相同的客体在不同的生产方式，加工方式的不同形成不同的特征，；再次客体在使用过程中形成的特征都具有特定性，沾上血渍的匕首，被撕扯过的衣物，撞击过的车门等都在犯罪活动后留下了某些特性，供我们作为线索。不同的客体，其特定性也不相同。客体的特定性越强，用于进行同一认定的依据就越强，因为差别越大，越能最直接最有力的说明问题。

（二）客体的相对稳定性

客体的相对稳定性是指客体所具有特征具有稳定不变的特性。正是客体具有相对稳定性，人们才能利用这一特征判断客体的种类，判断特定的个体。

客体的相对稳定性是客体在发生质变前的相对稳定的状态，不同的客体特征稳定性也不同，稳定性越强对鉴定就越有利。用黑色的碳素笔进行签字就是因其稳定，便于日后的保存，鉴别。同一认定，种属认定所利用的特征包括形态特征，物质成分及运动习惯特征。同样的枪不同的子弹，同样的子弹不同的方向，都印证于此。

（三）客体特征的反映性

客体的特定性与稳定性是进行认定的基础，但是要利用客体特征进行分析鉴定还必须要求特征能反映出来。并被人们所认识血液和红墨水一种是有机物，一种是无机物，我们不比颜色，去闻气味或做化学反应均能鉴别出来。

洛卡德提出物质交换原理，即任何两个物体，只要接触就会产生交换，但是交换现象并非总是清晰可见这就是一个反映性的过程。同一认定，种属认定要求所检验的特征必须达到一定要求，必须能够反映出进行个体识别的足够特征。有些人的字迹很是相似，甚至相近率超过90%，这就是因为他不足够反映犯罪嫌疑人的特征。此时我们就应转移物证寻求方向。

综上所述，刑事科学技术在公安工作中的应用，物证技术的具体操作都是受科学方法理论支配和指导的。相信以科学理论为坚实的后盾，刑事科学技术的体系会不断健全优化，为公安刑事案件侦破做出更大的贡献，令犯罪分子望而却步，从而维系社会的长治久安百姓的安居乐业。

第三篇：传感器原理及工程应用概述

第二章传感器概述

1、传感器是能感受规定的被测量并按照一定的规律转换成可用输出信号的器件或装置。

2、传感器是由敏感原件和转换原件组成3、两种分类方法：一种是按被测参数分类，一种是按传感器工作原理分类

4、传感器的基本特性可分为静态特性和动态特性

5、静态特性是指被测量的值处于稳定状态时输入与输出的关系。主要指标有灵敏度、线性度、迟滞、重复性和漂移等。

6、灵敏度是输出量增量ΔY与引起输出量增量ΔY的相应输入量增量ΔX之比。用S表示即S=ΔYΔX。

7、线性度是指传感器的输入与输出之间数量关系的线性程度。也叫非线性误差用γL

表示即γL=

8、传感器在相同工作条件下输入量由小到大（正量程）及由大到小（反量程）变化期间输入输出特性曲线不重合的现象称为迟滞。迟滞误差用

9、重复性是指传感器在相同的工作条件下输入量按同一方向做全量程连续多次变化时，所得特性曲线不一致的程度。最大重复差值

10、漂移是指输入量不变的情况下传感器输出量随着时间变化。产生漂移的原因有两个一是传感器自身结构参数一是周围环境。温度漂移的计算

第三章应变式传感器

1、电阻应变式传感器是以电阻应变片为转换原件的传感器。

2、工作原理是基于电阻应变效应，即导体在外界作用下产生机械变形（拉伸或压缩）是，其电阻值相应发生变化（应变效应）。

3、电阻应变片分为丝式电阻应变片和箔式电阻应变片。

4、电阻在外力作用下而改变原来尺寸或形状的现象称为变形，而去掉外力后物体又能完全恢复其原来的尺寸和形状，这种变形称为弹性变形。具有弹性变形特性的物体称为弹性原件。

5、应变片的电阻值是指应变片没有粘贴且未受应变时，在室温下测定的电阻值即初始电阻值。

6、将直的电阻丝绕成敏感栅后，虽然长度不变，但应变状态不同，应变片敏感栅的电阻变化减小，因而其灵敏系数K较整长电阻丝的灵敏系数K0小，这种现象称为应变片的横向效应。为了减少横向效应产生的测量误差，现在一半多采用箔式应变片。

7、应变片温度误差：由于测量现场环境温度的改变而给测量带来的附加误差。产生的主要因素有以下两个方面：一是电阻温度系数的影响，一是试件材料和电阻丝材料的线膨胀系数的影响。

8、电阻应变片的温度补偿方法：1）线路补偿法2）应变片的自补法9***电阻应变片的测量电路

10、压阻效应是指在一块半导体的某一轴向施加一定的压力时，其电阻值产生变化现象，第四章电感式传感器

1、利用电磁感应原理将被测非电量如、位移、压力、流量、振动等转换成线圈自感系数L或互感系数M的变化，再由测量电路转换为电压或电流的变化量输出，这种装置称为电感式传感器。

2、零点残余电压：传感器在零点位移时的输出电压。产生原因主要有以下两点一是由于两电感线圈的电气参数及导磁体几何尺寸不完全对称，因此在两电感线圈上的电压幅值和相位不同，从而形成了零点残余电压的基波分量。一是由于传感器导磁材料磁化曲线的非线性（如铁磁饱和，磁滞损耗）使得激励电流与磁通波形不一致，从而形成了零点残余电压的高次谐波分量。为减小电感式传感器的零点残余电压，可以采取以下措施1）在设计和工艺上，力求做到磁路对称，铁芯材料均匀；要经过热处理以除去机械应力和改善磁性；两线圈毕恭毕敬绕制要均匀，力求几何尺寸与电气特性保持一致。2）在电路上进行补偿。

3、把被测的非电量变化转化为线圈互感变化的传感器称为互感式传感器。这种传感器

是根据变压器的基本原理制成的，并且次级绕组用差动形式连接，故称差动变压器式传感器。差动变压器结构形式较多，有变隙式，变面积式和螺线管式等等，4、差动式变压器传感器的测量电路1）差动整流电路2）相敏检波电路（用来区分大小方向）

5、根据法拉第电磁感应定律，块状金属导体置于变化的磁场中或在磁场中作切割磁力线运动时，导体内将产生呈旋涡状的感应电流，此电流叫电涡流，以上现象称为电涡流效应。根据电涡流效应制成的传感器称为电涡流传感器。电涡流传感器可分为高频反射式和低频透射式两类。

6、电涡流径向形成范围大约在传感器线圈外半径的1.8～2.5倍范围内，且分布不均匀。

7、所谓贯穿深度是指把电涡流强度减小到表面强度的1e处的表面厚度。

8、电涡流传感器的测量电路1）调频式电路2）调幅式电路

第五章电容式传感器

1、电容式传感器是将被测非电量的变化转换为电容量变化的一种传感器。可分为1）变极距型电容传感器2）变面积型电容式传感器3）变介质型电容式传感器。

2、电容传感器做成差动式之后，灵敏度增加了一倍，而非线性误差则大大降低了。

第六章压电式传感器

1、压电式传感器的工作原理是基于某些介质材料的压电效应，是一种典型的有源传感器。通过材料受力作用变形时，其表面会有电荷产生面实现非电量测量。

2、某些电介质同学录沿着一定方向对其施力而使它变形时内部就产生极化现象，同时在它的两个表面上便产生符号相反的电荷同学录外力去掉后，又重新恢复到不带电的状态，这种现象称压电效应。当作用力方向改变时，电荷的极性也随之改变。有时人们把这种机械能转换为电能的现象，称为“正压电效应”。相反，当在电介质极化方向施加电场，这些电介质也会产生几何变形，这种现象称为“逆压电效应”

3、压电材料分为两大类：压电晶体和压电陶瓷。主要特性参数有1）压电常数：是衡量压电效应强弱的参数，它直接关系到压电输出灵敏度。2）居里点温度：它是指压电材料开始丧失压电特性的温度。

4、纵向轴Z称为光轴，经过六面体棱线并垂直于光轴的X轴称为电轴，与X 和Z 轴同时垂直的轴Y称为机械轴。通常批把沿电轴方向作用下产生的电荷的压电效应称为“纵向压电效应”。而把沿机械轴Y方向的力作用下产生电荷的压电效应称为“横向压电效应”。

5、压电陶瓷要先极化再应用。

6、压电式传感器的测量电路有1）电压放大电路（阻抗变换器）2)电荷放大器。

7、了解压电式加速度传感器。工作原理：当加速度传感器和被告测物一起受到冲击振动时，压电元件受质量块惯性力的作用，根据牛顿第二定律，此时惯性力是加速度的函数，即F=ma式中F—质量块产生的惯性力，m—质量块的质量；a—加速度；此时惯性力F作用于压电元件上，因而产生电荷Q，当传感器选定后,m为常数，则传感器输出电荷为

q=d1 1F=d1 1ma 与加速度a成正比。因此，测得加速度传感器输出设备的电荷便可知加速度的大小。

第七章磁电式传感器

1、磁电式传感器是通过磁电作用将被测量转换成电信号的一种传感器。磁电传感器有磁电感应式传感器，霍尔式传感器等。

2、磁电式传感器的结构有两种：变磁通式和恒磁通式。变磁通式传感器又可分为开磁路变磁通式（线圈、磁铁静止不动，）和闭磁路变磁通式传感器。

3、磁电式传感器的基本特性有非线性误差和温度误差

4、置于磁场中的静止载流导体，当它的电流方向与磁场方向不一致时，载流体上垂直于电流和磁场的方向上将产生电动势，这种现象称霍尔效应。

5、霍尔元件基本特性1）输入电阻和输出电阻：激励电极间的电阻值称为输入电阻。霍尔电极输出

电势寻电路外部来说相当于一个电压源，其电源内阻即为输出电阻。不等位电势和不等位电阻：当霍尔元件的激励电流为I时，若元件所处位置磁感应电流强度为零，则它的霍尔电势应该为零但实际不为零这时测得的空载霍尔电势称为不等势电势。产生原因：1）霍尔电极安装位置不对称或不在同一等电位面上2）半导体材料不均匀造成了电阻率不均匀右是几何尺寸不均匀3)激励电极接触不良造成激励电流不均匀分布等。;寄生直流电势，在外加电场为零、霍尔元件用交流激励时，霍尔电极输出除了交流不等位电势外，还有一直流电势称为寄生直流电势。

6、大多数霍尔元件的温度系数α是正值，它们的霍尔电势随温度升高而升高而增加了α△T倍。

第八章 光电式传感器

1、光电式传感器（1）定义：是将被测量的变化转换成光信号的变化，再通过光电器件把光信号的变化转换成电信号的一种传感器。（2）组成：一般由光源、光学通路、光学器件三部分组成。（3）优点：频谱宽、不易受电磁干扰的影响、非接触式测量、响应快、可靠性高等。

2、光电器件：是将光信号的变化转换成电信号的一种器件，它是构成光电式传感器最主要的部件。光电器件工作的物理基础是光电效应。光电效应分为外光电效应和内光电效应。

3、外光电效应：在光线作用下，物体内的电子逸出物体表面向外发射的现象称为外光电效应。光电管、光电倍增管等基于外光电效应。

4、内光电效应：在光线作用下，物体的导电性能发生变化或产生光生电动势的效应称为内光电效应。内光电效应分为光电导效应（如光敏电阻）和光生伏特效应（光电池）。光敏二极管、光敏晶体管也基于内光电效应。

5、光敏电阻：又称为光导管。它几乎都是用半导体材料制成的光电器件，其常用材料有硫化镉、硫化铅、锑化铟等。主要参数：暗电阻与暗电流（光敏电阻在不受光照射时的阻值称为暗电阻，此时流过的电流称为暗电流）；亮电阻与亮电流（光敏电阻在受光照射时的电阻称为亮电阻，此时流过的电流称为亮电流）；光电流（亮电流与光电流之差称为光电流）。

6、光敏电阻的基本特性：伏安特性、光照特性、光谱特性、频率特性、温度特性。

7、光电池：是一种直接将光能转换为电能的光电器件。光电池的工作原理是基于“光生伏特效应”的。

光电池的基本特性：光谱特性、光照特性、频率特性、温度特性。

8、光电耦合器件：是由发光原件（如发光二极管）和光电接收原件合并使用，以光作为媒介把输入端的电信号耦合到输出端的一种器件。

9、光电开关：是一种利用感光元件对变化的入射光加以接受，并进行光电转换，同时加以某种形式的放大和控制，从而获得最终的控制输出“开”、“关”信号保定器件。

10、光导纤维：简称光纤，是一种特殊结构的光学纤维。组成：纤芯、包层、保护层。

11、光纤的基本特性：（1）数值孔径（NA）：是表征光纤集光本领的一个重要参数即反应光纤接收光量的多少。其意义是：无论光源发射功率有多大，只有入射角处于2θc的光椎角内，光纤才能导光。（2）光纤模式：是指光波传播的途径和方式。（一般纤芯直径为2-12um，只能传输一种模式称为单模光纤；纤芯直径较大50-100um，传输模式较多称为多模光纤）。（3）光纤传输损耗：主要来源于材料吸收损耗、散射损耗、光波导弯曲损耗。

12、光纤传感器一般分为两大类：一类是利用光纤本身的某种敏感特性或功能制成的传感器称为功能型，又称为传感型传感器；一类是光纤仅仅起传输光的作用，它在光纤端面或中间加装其它敏感元件感受测量的变化，这类称为非功能性，又称为传光型传感器。

13、光纤传感器由光源、敏感元件（光纤或非光纤的）、光探测器、信号处理系统以及光纤等组成。

14、光纤传感器的应用：光纤加速度传感器、光纤温度传感器光纤旋涡流量传感器。

第十章 超声波传感器

1、超声波特性：聚束、定向、反射、透射等。按超声振动辐射大小不同大致可分：用超声波使物

体或物性变化的功率应用，称之为功率超声；用超声波获取若干信息，称之为检测超声。

2、波型分为（1）纵波：质点振动方向一致的波，它能在固体、液体和气体介质中传播；（2）横波：质点振动方向垂直于传播方向的波，只能在固体介质中传播；（3）表面波：质点的振动介于横波和纵波之间。沿着介质表面传播，其振幅随深度增加而迅速衰减的波，表面波只在固体表面传播。

3、声波从一种介质传播到另一种介质，在两个介质的分界面上一部分声波被反射，另一部分声波透射过界面，在另一种介质内继续传播。这两种情况称之为声波的反射和折射。

4、利用超声波在超声场中的物理特性和各种效应而研制的装置可称为超声波传感器、换能器或探测器。

5、超声波发射器和接收器简称为超声波探头。按工作原理分为压电式、磁致伸缩式、电磁式等。压电式最为常用。（压电式超声波探头常用的材料是压电晶体和压电陶瓷）。

第十五章传感器在工程检测中的应用

1、温度测量可以分为接触式测温和非接触式测温两大类。

2、热电偶测温原理：两种不同材料的导体可半导体组成一个闭合回路，当两接点温度T和To不同时，则在该回路中就会产生电动势，这种现象称为热电效应，该电动势称为热电势。这两种不同材料的导体或半导体的组合称为热电偶，超导体A、B称为热电极。两个接点，一个称热端，又称为测量端或工作端，测温时将它置于被测介质中;另一个称为冷端，又称参考或自由端，它通过导线与显示仪器表相连。

3、热电偶基本定律：（1）均质导体定律：由两种均质导体组成的热电偶，其热电动势的大小只与两材料季两接触点温度有关，与热电偶的大小尺寸、形状及沿电极各处的温度分布无关。（2）中间导体定律：在热电偶测温回路内，接入第三种导体时，只要第三种导体的两端温度相同，则对回路中的总热电势没有影响。

4、热电偶的结构形式：（1）普通型热电偶：一般由热电极、绝缘套管、保护管和接线盒组成。（2）铠装热电偶：又称为套管热电偶，是由热电偶丝、绝缘材料和金属套管三者经拉伸加工而成的坚实组合体。（3）薄膜热电偶：是由两种热电极材料用真空蒸镀、化学涂层等办法镀到绝缘基板上而制成的一种特殊热电偶。（4）多点热电偶。

5、冷端温度补偿：当热电偶材料选定后，热电动势只与冷端和冷端温度有关，因此只有当冷端温度恒定时，热电偶的热电势和热端温度才有单值的函数关系。此外，热电偶的分度表和显示仪表是以冷端温度0*C作为基准进行分度的，而在实际使用过程中，冷端温度通常不为0C而且往往是波动的，所以必须对冷端温度进行处理，消除冷端温度的影响。

补偿方法：（1）热电偶补偿导线：是将热电偶的冷端温度延伸到温度变化较小或基本恒定的地点。

（2）冷端温度修正法：是对热电偶实际测得的热电动势EAB(t,to)根据冷端温度进行修正。（3）冷端0C恒温法：是把冷端放入0C恒温器或装满冰水混合物的容器中，使冷端保持0C。（4）冷端温度自动补偿法：是利用不平衡电桥Uab作为补偿信号，自动补偿热电偶测量过程中因冷端温度不为0C或因变化而引起热电势的变化。

6、热电偶传感器是利用导体或半导体的电阻值随温度变化儿变化的原理进行测温的。分为金属热电偶（热电阻）和半导体热电偶（热敏电阻）。

7、常用热电阻：（1）铂热电阻：特点是精度高、稳定性好、性能可靠。-200-850C（2）铜热电阻：-50-150C

第四篇：刑事科学技术在刑事侦查中的作用分析

刑事科学技术在刑事侦查中的作用分析

【摘要】刑事科学技术是运用现代科学技术的理论和方法，对犯罪活动有关的各种物证材料进行检验鉴定的一种专门性的技术，刑事科学技术在刑事侦查中占有重要的地位，发挥着重要的作用。随着科学技术的发展，刑事科学技术的作用越来越突出，因此对刑事科学技术的研究也越来越成为热门话题，笔者在本文中对刑事科学技术进行了简单的介绍，并对其在刑事侦查中的作用进行了总结，旨在通过本文的研究，为刑事侦查中定位刑事科学技术和促进其作用发挥提供指导。

【关键词】刑事科学技术；刑事侦查；作用

中图分类号：D92 文献标识码：A 文章编号：1006-0278（2015）01-095-01

作者简介：梁英、于清乙，辽宁省本溪市公安局溪湖刑警大队。

一、引言

从学科的特性角度来看，刑事科学技术是以物证为研究对象的涉及多项学科知识的一门综合性学科。公安、司法机关在刑事侦查中运用刑事科学技术已经成为了一种必要手段，并且这一趋势随着科学技术的发展越来越明显，刑事科学技术在刑事侦查中的作用也越来越突出。

二、刑事科学技术概述

（一）刑事科学技术的概念

刑事科学技术简称刑事技术，由于刑事科学技术的研究对象就是物证，因此刑事科学技术也被称为物证技术，是公安、司法机关依照《中华人民共和国刑事诉讼法》的规定，运用现代科学技术的理论和方法，收集、分析、检验和鉴定与犯罪活动有关的各种物证材料，为侦查、起诉、审判工作提供线索和证据的专门性技术手段。

（二）刑事科学技术的内容

刑事科学技术是属于公安司法鉴定学科体系中的一项综合性学科，包含着现代科学技术理论和形式侦查理论的知识。从应用上刑事科学技术包含着公安、国家安全机关、检察机关以及其他有侦查权的部门中的犯罪侦查技术。从具体内容上来看刑事科学技术包括以下内容：痕迹检验、文件检验学、声像技术、刑事化验、法医检验、警犬技术、心理测试、生物物证和电子物证等九大部分。

二、刑事科学技术在刑事侦查中的作用

科学技术在刑事侦查中的应用自古就有，例如在《洗冤录》中就记载了用科学的方式断狱的案例，在社会的发展进步中，科学技术的水平逐渐提高，为刑事科学技术的发展提供了有力的促进，为刑事侦查也提供了有利的支持，现代刑事科学技术已经逐渐发展成熟，在刑事侦查中的作用也越来越突出。刑事科学技术的应用整体作用在于有力的打击各种犯罪，维护政治稳定和社会治安稳定，为社会主义建设保驾护航。

（一）对于案件定性具有重要的依据指导作用

对于案件的发生首先是需要对案件进行定性，通常在案件定性阶段会遇到三类案件，一是确定需要立案侦查的刑事案件；二是一些自然现象或者单纯额意外事故，需要移交有关部门进行相应的处理；三是谎报的虚假案件。刑事科学技术在这一过程中具有的重要作用在于，能够通过对现场和证物的各种科学手段勘验，确定现场和证物的性质，从而依据其本质特征认定其是否属于刑事犯罪案件，对案件定性是案件侦查的基础，在案件定性问题上，刑事科学技术具有重要的依据和指导作用。

（二）有利于案件侦查和侦破中线索的获得

在刑事案件侦查过程中，最重要的就是案件的侦破过程，在这一过程中最重要的就是找寻线索，以便还原案情和技能型案情分析，对犯罪活动的发生时间、地点、作案动机、作案方法以及作案过程进行侦查获得，了解案件的真实情况。同时，刑事科学技术还能够对犯罪活动造成的损失和损害进行确认，对于确定案件性质的确定也具有重要的作用。通过刑事科学技术的侦查，从犯罪活动现场获得线索和材料指引着办案的走向，也决定着案情分析的最终结果，对于案件侦破具有重要的影响。

（三）通过刑事科学技术能够获得认定犯罪事实的证据

我国刑事政策中奉行“以事实为依据，以法律为准绳”，在刑事案件上，要对犯罪分子进行法律制裁，就要侦查清楚案件的真实情况，而真实情况又必须通过证据加以证实。无论是犯罪现场，还是犯罪分子及受害对象，都可能留有相关的证据，尤其是犯罪现场的证据更是具有着较强的客观真实性，对于认定犯罪事实往往具有较强的证据力。对犯罪现场，尤其是较为复杂或者较大的犯罪现场，在证据采集过程中，依靠刑事科学技术具有提高效率和准确性、全面性的重要作用。

（四）刑事科学技术能够为串并案提供指引和依据

刑事科学技术中包含着现代科学技术设备如电子计算机、扫描仪、录音、照相、录像等，在刑事侦查的过程中将收集到的信息输入电子设备中，通过储存和积累，能够建立和扩大犯罪痕迹、物证信息库，再利用现代管理软件系统进行管理，在任何案件的办案过程中，通过查对各种痕迹、物证的档案资料，能够为串并案件、提高侦查的效率和打击刑事犯罪活动提供科学的依据，刑事科学技术的这一作用越来越明显。

三、结论

综上所述，刑事科学技术在刑事侦查中具有着重要的作用，尤其对于案件侦查和侦破效率的提高和准确率的提高，具有着重要的促进作用。这也让犯罪分子意识到，刑事案件的侦查具有强大的技术支持，案件侦破是必然的，犯罪分子的行为终将会被侦破并得到法律的制裁。刑事科学技术还将随着现代科学技术的发展不断进步，其作用也将逐渐扩大，对该问题的研究还有待进一步加强。

参考文献：

[1]陈骧君.物证技术，司法鉴定与刑事科学技术之辨析[J].青年科学（教师版），2013（4）.[2]阳雁.对我国刑事科学技术发展现状及趋势的思考[J].法制与经济，2011（8）.

第五篇：浅谈防雷器在电源系统中原理以及应用

摘要：雷电由高能的低频成份与极具渗透性的高频成份组成。其主要通过两种形式，一种是通过金属管线或地线直接传导雷电致损设备；一种是闪电通道及泄流通道的雷电电磁脉冲以各种耦合方式感应到金属管线或地线产生浪涌致损设备。绝大部分雷损由这种感应而引起。对于电子信息设备而言，危害主要来自于由雷电引起的雷电电磁脉冲的耦合能量，通过以下三个通道所产生的瞬态浪涌。本文主要简析防雷器在电源系统中的应用等。

一、雷电防护基本原理

雷电及其它强干扰对通信系统的致损及由此引起的后果是严重的，雷电防护将成为必需。雷电由高能的低频成份与极具渗透性的高频成份组成。其主要通过两种形式，一种是通过金属管线或地线直接传导雷电致损设备；一种是闪电通道及泄流通道的雷电电磁脉冲以各种耦合方式感应到金属管线或地线产生浪涌致损设备。绝大部分雷损由这种感应而引起。对于电子信息设备而言，危害主要来自于由雷电引起的雷电电磁脉冲的耦合能量，通过以下三个通道所产生的瞬态浪涌。金属管线通道，如自来水管、电源线、天馈线、信号线、航空障碍灯引线等产生的浪涌；地线通道，地电们反击；空间通道，电磁小组的辐射能量。

其中金属管线通道的浪涌和地线通道的地电位反击是电子信息系统致损的主要原因，它的最见的致损形式是在电力线上引起的雷损，所以需作为防扩的重点。由于雷电无孔不入地侵袭电子信息系统，雷电防护将是个系统工程。雷电防护的中心内容是泄放和均衡。

1.泄放是将雷电与雷电电磁脉冲的能量通过大地泄放，并且应符合层次性原则，即尽可能多、尽可能远地将多余能量在引入通信系统之前泄放入地；层次性就是按照所设立的防雷保护区分层次对雷电能量进行削弱。防雷保护区又称电磁兼容分区，是按人、物和信息系统对雷电及雷电电磁脉冲的感受强度不同把环境分成几个区域：LPZOA区，本区内的各物体都可能遭到直接雷击，因此各特体都可能导走全部雷电流，本区内电磁场没有衰减。LPZOB区，本区内的各物体不可能遭到直接雷击，但本区电磁场没有衰减。LPZ1区，本区内的各物体不可能遭到直接雷击，流往各导体的电流比LPZOB区进一步减少，电磁场衰减和效果取决于整体的屏蔽措施。后续的防雷区假如需要进一步减小所导引的电流和电磁场，就应引入后续防雷区，应按照需要保护的系统所要求的环境区选择且续防雷区的要求条件。保护区序号越高，预期的干扰能量和干扰电压越低。在现代雷电防护技术中，防雷区的设置具有重要意义，它可以指导我们进行屏蔽、接地、等电们连接等技术措施的实施。

2.均衡就是保持系统各部分不产生足以致损的电位差，即系统所在环境及系统本身所有金属导电体的电位在瞬态现象时保持基本相等，这实质是基于均压等电位连接的。由可靠的接地系统、等电位连接用的金属导线和等电位连接器组成一个电位补偿系统，在瞬态现象存在的极短时间里，这个电位补偿系统可以迅速地在被保护系统所处区域内所有导电部件之间建立起一个等电位，这些导电部件也包括有源导线。通过这个完备的电位补偿系统，可以在极短时间内形成一个等电位区域，这个区域相对于远处可能存在数十千伏的电位差。重要的是在需要保护的系统所处区域内部，所有导电部件之间不存在显著的电位差。

3.雷电防护系统由三部分组成，各部分都有其重要作用，不存在替代性。外部防护，由接闪器、引下线、接地体组成，可将绝大部分雷电能量直接导入地下泄放。过渡防护，由合理的屏蔽、接地、布线组成，可减少或阻塞通过各入侵通道引入的感应。内部防护，由均压等电位连接、过电压保护组成，可均衡系统电位，限制过电压幅值。

二、防雷器的作用及技术参数

防雷器又称等电位连接器、过电压保护器、浪涌抑制器、突波吸收器、防雷保安器等，用于电源线防护的防雷器称为电源防雷器。鉴于目前的雷电致损特点，雷电防护尤其在防雷整改中，基于防雷器防护方案是最简单、经济的雷电防护解决方案。防雷器的主要作用是瞬态现象时将其两端的电位保持一致或限制在一个范围内，转移有源导体上多余能量。

进入地下泄放，是实现均压等电位连接的重要组成部分。防雷器的一些主要技术参数：额定工作电压、额定工作电流，特批串并式电源防雷器的载流量。通流能力，防雷器转移雷电流的能力，以千安为单位，与波开开式有关。防雷器在功能上可分为可防直击雷的防雷器和防感应雷的防雷器。可防直击雷的防雷器通常用于可能被直击雷击中的线路保护，如LPZOA区与LPZ1区交界处的保护。用10/35μs电流波形测试与表示其通流能力。防感应雷的防雷器通常用于不可能被直击雷击中的线路保护，如LPZOB区与LPX1区、LPZ1区交界处的保护。用8/20μs电流波形测试与表示其通流能力响应时间，防雷器对瞬态现象起控制作用所需的时间，与波形性质有关。残压，防雷器对瞬态现象的电压限制能力，与雷电流幅值及波形性质有关。

三、防雷器的选用

基于防雷器的防护想要取得理想的效果，应注重“在合适的地方合理地装设合适的防雷器”，防雷器的选择十分重要。

1.进入建筑物的各种设施之间的雷电流分配情况如下：约有50%的雷电流经外部防雷装置泄放入地，另有50%的雷电流将在整个系统的金属物质内进行分配。这个评估模式用于估算在LPAOA区、LPZOB区和LPZ1区交界处作等电位连接的防雷器的通流能力和金属导线的规格。该处的雷电流为10/35μs电流波形。在各金属物质中雷电流的分配情况下：各部分雷电流幅值取决于各分配通道有的阻抗与感抗，分配通道是指可能被分配到雷电流的金属物质，如电力线、信号线、自来水管、金属构架等金属管级及其它接地，一般仅以各自的接地电阻值就可以大致估算。在不能确定的情况下，可以认为接是电阻相等，即各金属管线平均分配电流。