第一篇：初中英语阅读--科普知识 发明 现代技术
Robots
The technology is improving every day.We will see some very exciting home robots in the next few years.In the future the robots can do lots of things: ★ Getting things In a few years, it will be possible to tell your home robot to get a piece of bread for you.The robot will use its eyes and an arm to get the bread for you.★ Watering plant Future robots will carry water to water plants.★ Telling danger A home robot will find out fire, smoke and other danger easily.Every night the robot will make its rounds to make sure that everything is right.★ Looking after children A robot will help us look after our children well when we are not at home.Choose the best answer according to the passage.（）1.A robot will get something for you with __________.A.a hand B.eyes and a leg C.an arm D.eyes and an arm（）2.What does “make its round” mean in Chinese? A.转圈
B.巡查
C.工作
D.制作（）3.What will robots do when people are not at home? A.Robots will do housework with the children.B.Robots will cook for the children.C.Robots will look after the children.D.Robots will smoke with the children.（）4.Robots can do all the following things EXCEPT(除了)__________.A.Carry heavy things.B.Look after children.C.Look after plants.D.Get things for people.（）5.What is the passage about? A.The food of robots.B.The dream of robots.C.The future of robots.D.The life of robots.TV Many people like to watch TV.Watching TV is one of the most important activities(活动)of the day.TV brings the outside world to the people.Some people say the world is smaller than before, because of TV.What’s going on in the other countries? How do people live in the other places far away? Is there a sport game? If you want to answer these and the other kind of questions, just turn on the TV and watch it.You can see a lot and learn a lot.People can also learn on the radio.But with TV you can learn better and more easily.Because you can hear and watch, TV helps us to open our eyes.TV also gives us some new ideas.Choose the best answer according to the passage.（）1.Some people say the world is smaller than before because of ________.A.TV
B.radio
C.newspaper（）2.With TV we can learn better and more easily than radio because _______.A.we can hear
B.we can watch
C.we can hear and watch（）3.______ the TV and you can learn a lot.A.Turn on
B.Turn off
C.Turn over（）4.Many people like to _______.A.watch TV
B.see TV
C.look at TV（）5.______ brings outside world to the people.A.TV
B.Radio
C.Newspaper Make true(T)or false(F).（）1.Watching TV is the only important thing of a day.（）2.Because of TV, some people say the world is bigger than before.Computers
We are already familiar with computers— computers work for us at home, in offices and in factories.But it is also true that many children today are using computers at schools before they can write.What does this mean for the future? Are these children lucky or not? Many people who do not know about computers think of them as machines that children play with.They worry that children do not learn from experience but just from pressing a button and that this is not good for them.They think that children are growing not knowing about the real world.But people who understand more about computers say that computers can be very good for children.A computer can help them to learn about the real world more quickly, to learn what they want to learn and think for themselves.And for the future, don’t we need people who can think clearly, who know how to get information quickly and use it well? What do you think?
Choose the best answer according to the passage.（）1.“To be familiar with” means to ______.A.know nothing B.know about C.dislike D.like（）2.Does everyone think computers are good for children? A.Yes, they do.B.No, not everyone thinks so.C.They don’t know.D.They are not sure.（）3.What can computers help children to do? A.To think clearly, to do homework and to write.B.To play games, to do math and to copy.C.To think clearly, to get information and to use it well.D.To count, to clean the house and to get information.（）4.Does the writer think computer is a good thing? A.It isn’t mentioned.B.No, he doesn’t think so.C.He doesn’t know.D.Yes, he does.Albert Einstein
One day the famous American scientist Albert Einstein met an old friend of his on a street in New York.“Mr Einstein,” said the friend, “ it seems that you need to put on a new overcoat.Look, how worn-out it is!” “It doesn’t matter,” answered Albert Einstein.“No one knows me here in New York.”
Several years later they met in New York again.Einstein had been a world-famous physicist after then but he still wore the same old overcoat.Once more his friend persuaded him to buy a new one.“There is no need now,” said Einstein, “Everybody here has known me.”
Locating the answers 1.Where did Albert Einstein met an old friend of his? ______________________________________________________ 2.What did the friend want him to buy? ______________________________________________________ 3.How about Einstein’s overcoat?
_____________________________________________________ 4.Did Einstein still wear the same old overcoat when he became a world-famous physicist? _____________________________________________________ 5.What did Einstein say when the friend persuade once more him to buy a new overcoat? _____________________________________________________
During the day we work and play.At night we sleep.Our bodies rest while we sleep.In the morning we are ready to work and play again.Our bodies grow most while we are asleep.Children usually need more sleep than adults.They can learn their lessons better after they have had plenty of rest.Boys and girls who are eight or nine years old need ten hours of sleep every night.Our bodies need plenty of air when we sleep.If we do not get enough fresh air, we will feel tired when we wake up.While in bed we must not cover our heads.Our lungs（肺）need to get enough fresh air.If we keep our windows open at night, we can have plenty of fresh air in the room.1.Our bodies grow most while we are ________________.A.eating B.playing C.sleeping D.exercising 2.Too little sleep makes us ________.A.tired B.hungry C.happy D.grow 3.What may cause us to feel tired in the morning? A.Too much air.B.Not enough fresh air.C.Too much cold air.D.Too much sleep.4.How many hours of sleep should 9-year-old children have every night? A.Eight hours.B.Nine hours.C.Ten hours.D.Eleven hours 5.What do our lungs need most? A.Fresh air.B.Cold air.C.Warm air.D.Exercises.【答案】
1.C 2.A 3.B 4.C 5.A
Now satellites are helping to forecast(预报)the weather.They are in space, and they can reach any part of the world.The satellites take pictures of the atmosphere(大气), because this is where the weather forms(形成).They send these pictures to the weather stations.So meteorologists(气象学家)can see the weather of any part of the world.From the pictures, the scientists can often say how the weather will change.Today, nearly five hundred weather stations in sixty countries receive satellite pictures.When they receive new pictures, the meteorologists compare them with earlier ones.Perhaps they may find that the clouds have changed during the last few hours.This may mean that the weather on the ground may soon change, too.In their next weather forecast, the meteorologists can say this.So the weather satellites are a great help to the meteorologists.Before satellites were invented, the scientists could forecast the weather for about 24or 48 hours.Now they can make good forecasts for three or five days.Soon, perhaps, they may be able to forecast the weather for a week or more ahead(提前).1.Satellites travel __________.A.in space B.above space C.above the ground D.in the atmosphere
2.Why do we use the weather satellites to take pictures of the atmosphere？Because _______.A.clouds form there B.the weather forms there
C.the weather satellites can do it easily D.the pictures can forecast the weather 3.Meteorologists forecast the weather _______.A.without studying satellite pictures B.before they receive satellite pictures
C.when they have received satellite pictures
D.after they have compared the new satellite pictures with the earlier ones 4.Maybe we’ll soon be able to forecast the weather for _________.A.one day B.two days
C.five days D.seven days or even longer
5.The main idea of this passage is that satellites are now used in __________.A.taking pictures of the earth B.receiving pictures of the atmosphere C.weather forecasting D.doing other work in many ways
We are already familiar with computers—computers work for us at home, in offices and in factories.But it is also true that many children today are using computers at schools before they can write.What does this mean for the future? Are these children lucky or not? Many people who do not know about computers think of them as machines that children play with.They worry that children do not learn from experience but just from pressing a button and that this is not good for them.They think that children are growing not knowing about the real world.But people who understand more about computers say that computers can be very good for children.A computer can help them to learn about the real world more quickly, to learn what they want to learn and think for themselves.And for the future, don’t we need people who can think clearly, who know how to get information quickly and use it well? What do you think?
1.“To be familiar with” means to ______.A.know nothing B.know about C.dislike D.like
2.Does everyone think computers are good for children? A.Yes, they do.B.No, not everyone thinks so.C.They don’t know.D.They are not sure.3.What can computers help children to do?
A.To think clearly, to do homework and to write.B.To play games, to do math and to copy.C.To think clearly, to get information and to use it well.D.To count, to clean the house and to get information.4.Does the writer think computer is a good thing? A.It isn’t mentioned.B.No, he doesn’t think so.C.He doesn’t know.D.Yes, he does.Light travels at a speed which is about a million times faster than the speed of sound.You can get some idea of this difference by watching the start of a race.If you stand some distance away from the starter, you can see smoke from his gun before the sound reaches your ears.This great speed of light produces some strange facts.Sunlight takes about 8 minutes to reach us.If you look at the light of the moon tonight, remember that the light rays left the moon 1.3 seconds before they reached you.The nearest star is so far away that the light that you can see from it tonight started to travel towards you four years ago at a speed of nearly 2 million km.per minute.In some cases, the light from one of tonight’s stars had started on its journey to you before you were born.Thus, if we want to be honest, we can’t say, “The stars are shining tonight.” We have to say instead, “The stars look pretty.They were shining four years ago, but their light has only just reached the earth.”
1.Light speed is ______ sound speed A.as fast as B.a million times slower than C.about millions of times faster than D.about a million times faster than 2.If you stand 200 metres away from a man who is firing a gun to start a race, you will find out that ______.A.you can hear the sound before you see the smoke B.the sound does not travel as fast as light C.the sound will reach you before the man fires D.sound travels about a million times faster than light
3.Sunlight obviously(明显地)______ than the light of the moon A.has to travel a greater distance B.moves less quickly C.travels much more quickly D.is less powerful(有力的)4.The scientific way of saying “The stars are shining tonight” should be ______.A.the stars have been shining all the time B.the stars seen tonight will shine four years later C.the stars were shining long ago but seen tonight D.the starlight seen today could be seen four years ago
Alfred Nobel, the great Swedish inventor and industrialist, was born in Stockholm on October 21, 1833, but moved to Russia with his parents in 1842, where his father, Immanuel, made a strong position for himself in the engineering industry.Immanuel Nobel invented landmine and made a lot of money from the government during the Crimean War, but went bankrupt soon after.Then, the family returned to Sweden in 1859, where Alfred began his own study of explosives in his father’s lab.He had never been to school or university but had taught himself, and by the time he was twenty, he became a skillful chemist and excellent linguist, speaking Swedish, Russian, German, French and English.He built up over 80 companies in 20 different countries.He was always searching for a meaning to life.He spent much time and money working on how to end the wars, and the peace between nations, until his death in Italy in 1896.His famous last will, in which he left money to provide prizes for outstanding work in physics, chemistry, physiology, medicine, literature and peace, is a memorial to his interests and ideas.And so, the man is remembered and respected long after his death.根据短文内容，选择能回答所提问题的正确答案。
1.Where was Alfred Nobel born? He was born in ________.A.Sweden
B.Stockholm C.Russia
D.Moscow 2.What did Immanuel Nobel invented during the Crimean War? A.The engineering industry.B.A strong position.C.Landmine.D.Study of explosives.3.Why did Alfred Nobel return to Sweden ? Because his father ________.A.went bankrupt
B.was put in prison
C.was ill
D.died
4.How many companies did Alfred Nobel build up? He built up ________ companies in different countries.A.20
B.40 C.60
D.80 5.What was Alfred Nobel always searing for? ________.A.More time and more money
B.A meaning to life
C.How to end the war
D.The peace between nations
One day the famous American scientist Albert Einstein met an old friend of his on a street in New York.“Mr Einstein,” said the friend, “ it seems that you need to put on a new overcoat.Look, how worn-out it is!”
“It doesn’t matter,” answered Albert Einstein.“No one knows me here in New York.”
Several years later they met in New York again.Einstein had been a world-famous physicist after then but he still wore the same old overcoat.Once more his friend persuaded him to buy a new one.“There is no need now,” said Einstein, “Everybody here has known me.” 根据短文内容，回答问题。
1.Where did Albert Einstein met an old friend of his? ________________________________________________________________
2.What did the friend want him to buy? ________________________________________________________________ 3.How about Einstein’s overcoat?
________________________________________________________________
4.Did Einstein still wear the same old overcoat when he became a world-famous physicist? ________________________________________________________________
5.What did Einstein say when the friend persuade once more him to buy a new overcoat? ________________________________________________________________
第二篇：技术发明讲稿
技 术 发 明 讲 稿
一、专利法对发明创造的定义
二、关于创造性
三、常用发明创造技法 l、希望点列举法
2、缺点列举法
3、联想法、移植法
目 录
发 明 创 造 技 法1
4、逆向发明法、缺点逆用法
5、组合发明法
6、检核表发明法
7、其他发明创造技法
四、与发明作品有关的其他问题
1、青少年发明作品的新颖性
2、青少年发明作品的科学性、先进性和实用性
3、发明作品要避免的误区
4、工程学的范围
5、申报项目必须附有完整的原始实验数据(可交复印件)及其它必要的图表资料
6、青少年科技创新大赛不接受申报的项目
7、适合青少年发明作品的具体选题范围
8、青少年发明作品创作的一般过程
五、发明项目、作品举例
六、青少年发明创造能力的提高
七、开展青少年科技发明创造活动的目的和意义
八、对发明创造指导教师的要求
发明作品的查新检索、检测和专利申请
一、发明作品的查新检索
1、检索的限度
2、检索的要点
3、检索的顺序
4、具体的检索方法
5、网上检索
二、发明作品的检测
三、发明作品的专利申请 ⑪专利申请的要求和过程
1、专利的类型
2、申请专利必须符合的要求
3、申请专利的途径
4、专利申请所需文件和要求
⑴专利申请所需文件
⑵具体要求
⑫专利申请与审查流程
发 明 创 造 技 法
一、专利法对发明创造的定义
专利法“所称的发明创造是指发明、实用新型和外观设计。”
“专利法所称发明，是指对产品、方法或者其改进所提出的新的技术方案。”
“专利法所称实用新型，是指对产品的形状、结构或者其结合所提出的适于实用的新的技术方案。”
“专利法所称外观设计，是指对产品的形状、图案或者其结合以及色彩与形状、图案的结合所作出的富有美感并适于工业应用的新设计。”
“发明和实用新型，应当具备新颖性、创造性和实用性。”
“新颖性，是指在申请日以前设有同样的发明或者实用新型在国内外出版物上公开发表过，在国内公开使用过或者以其他方式为公众所知，也没有同样的发明或者实用新型由他人向国务院专利行政部门提出过申请并且记载在申请日以后公布的专利申请文件中。”
要想知道我们的技术发明作品是否具备新颖性，就要通过查新检索。查新检索能够帮助正确立 5 项和参考已有技术。及专利申请和参赛要求。注①
“创造性，是指同申请日以前已有的技术相比，该发明有突出的实质性特点和显著的进步，该实用新型有实质性特点和进步。”
“实用性，是指该发明或者实用新型能够制造或者使用．并且能够产生积极效果。”
“外观设计，应当同申请日以前在国内外出版物上公开发表过或者国内公开使用过的外观设计不相同和不相近似，并不得与他人在先取得的合法权利相冲突。”
二、关于创造性 注②
发明作品的质量和竞争力在其创造性中得到了体现，可以从具备创造性的四种情况去分析考虑：⑴开拓性发明⑵发明解决了人们一直渴望解决，但始终未能获得成功的技术难题，或者满足了人们长期的需要⑶发明克服了技术偏见⑷发明取得了预料不到的技术效果①组合发明（例9）②选择发明③应用发明④要素关系变更的发明。
发明有突出的实质性特点，是指发明与现有技术相比具有明显的本质区别，或者说．发明与现有技术相比表现出明显的区别技术特征．它是发明内在的质量标志。
发明应当是创造性活动的成果，而不是其所技术领域的普通技术人员由现有技术不加分析和思 考就能得出的；也不是通过逻辑分析．推理和试验必然获得的，它应当反映出人在智力上的独到之处．因此，凡是发明所属技术领域的普通技术人员不能直接地从现有技术中得出构成其全部必要的技术特征的发明都视为具有突出的实质性特点。
在判别发明是否具有突出的实质性特点时，不仅要考虑发明技术解决方案本身的实质性，而且还要考虑发明的目的和效果，将其作为一个整体来看待。
在评定发明是否具有突出的实质性特点时．引用了发明所属技术领域的普通技术人员这一概念，他是指发明所属技术领域中，具有该专业中等技术知识的技术人员。他的知识水平随着时间的不同而不同．在同一时间．不同技术领域中的普通技术人员的知识水平也不尽相同。发明所属技术领域的普通技术人员，是为了公正地评定发明创造性而设想出的一种人。
发明有显著的进步，是指发明与最接近的现有技术相比具有长足的进步；这种进步表现在发明克服了现有技术中存在的缺点和不足；或者表现在发明所代表的某种新技术优势上，发明有显著的进步通常反映在发明的优点或者技术效果之中。
要求发明具有显著的进步，其目的在于防止那些虽然在技术特征上有其所长，但就其技术实质而论却是例退的，或者是对科学技术进步无益的发明．例如变劣发明或者改恶发明等。
发明创造性包括突出的实质性特点和显著的进步两个要求，缺一不可．但是，从上述两者的重要程度上看，前的者更为重要．当然，这也不排除，在某些特殊情况下，发明的显著的进步带来了 预料不到的技术效果，从而构成发明具备创造性的标志。
三、常用发明创造技法 l、希望点列举法
在人类社会中，人们有这样或那样美好的理想和愿望。如：能像鸟一样在天空自由的飞行；能像骏马一样快速；能看到远方的东西，能听到以前的声音；汽车用油少，家用电器用电省；等等。这些希望，可以成为发明的研究课题，成为开拓性发明。
希望和需要可以成为成功之母．在仔细观察和充分调查的基础上，从生活、工作、学习的需要出发，根据你和他人的某种希望，提出“希望”东西的样子，再运用自己学过的知识和经验，提出切实可行的办法，这种发明思路俗称希望列举法。
希望点列举法是发明创造作品一种行之有效的重要选题办法。这就要求“发明家”做个有心人，善于观察生活中的细节，琢磨在自己或别人遇到某种困难时希望有什么好物品或好方法，同时做个热心人，积极了解从前对所用物品的意见，主动调查用户心目中所希望物品的样子和性能，再根据人们的需要和自己的能力确定发明创造作品课题。
许多重大的发明都是由人的种种希望和需求推动出来的，诸如：火箭、飞机，火车、汽车、自行车、轮船，电灯、电话、电视；CT扫描仪；洗衣机、冰箱等等。人们多种多样的需要和无限美好的愿望，为创造发明提供了无限广阔的天地，只要我们经常了解人们的需要，把握人们的希望之点，则发明的课题将取之不尽。
2、缺点列举法
从学习、生活、生产中不顺当、不方便、不合人意的事情着手，列举产品、物品的缺点，多找一找这些产品、物品都有那些缺点需要克服的，再去寻找克服这些缺点的方法，这种根据现有产品、物品的缺点而提出改进方案的方法称缺点列举法，也是找寻发明题目一种简便有效的方法。
列举物品的缺点就是发现问题，创造发明则是解决这些的问题。所以，我们每发现一个缺点，提出一个问题，往往就找到一个发明的研究题目。
那么，怎样去发现缺点呢?首先，要随时留意自己日常使用的物品存在哪些不足或不方便之处，也应随时留意自己周围的人们对使用某种物品的各种反映以发现缺点，而且应尽可能多地列举出某一物品的所有缺点。如像用一般的黑板擦粉笔灰污染教室的空气，停电后用电设备无法工作，交通工具的安全性，等等，然后，根据你的能力，选择某一缺点或部分作为研究对象，确定发明课题。CRT阴极发射显象管电视机，有那些缺点可以列举呢，如：有辐射，屏幕有静电，电视机太厚，比较重，耗电较大等。就有了减少辐射的措施，抗静电屏幕。进而有了液晶电视等平板电视的发明。
其次，可以利用节、假日到商店去就某些比较熟悉的物品搞商品调查，征求营业员、顾客对某一物品的意见，看一看又有哪些新的物品销售，使用于哪些新工艺、新材料、新方法，这既可以丰 富自己的知识，学到一些好的经验，得到一些有益的启示，也可以发现某些商品之不足，从而发现和确定自己的发明课题。
第三，经常与他人交流所闻、所见、所感、所想，从中捕捉发明题目。
3、联想法
联想是一种科学的、丰富的想象过程。比如你见到坚硬的东西就联想到钢铁，见到玻璃就联想到易碎的物品，遇到河流就会想到船和桥，甚至想得更远更远。把你的发现同你研究一个发明对象联系起来，加以比较，从中受到启发，或者是对某项技术的模仿和借鉴，从而打开思路，创造出新的东西来，这种发明的方法称为联想法。
联想法是一种富有活力的创造发明方法。运用联想法必须思路开阔，要善于把握事物之间的共同之处和彼此之间的关系，善于调动你记忆中的所有储备。球，飞机，树木三者之间在表面上看是各不干的事物，但透过表面找到了它们三点间隐蔽的相似之处，启迪借鉴，获得了成功。
另外，还要善于从毫不相干的事物之间透过现象分析并找到其中隐蔽的相似之点，展开联想。
移植法
把大家已经知道的原理，已有的物品或方法等，移植运用到自己的发明上，得到上项新的发明，这种方法称移植法。这种技术性移植是发明创造的一条重要途径。而且往往是一条捷径。
由此可以看出，移植法是一种很有意义的发明思路，掌握得好，能搞出相当好的发明。
4、逆向发明法
1927年，德国的一个电影导演拍摄火箭发射情形镜头时，为了加强戏剧效果，将顺序计时发射程序0、1、2、3发射改为 3、2、1、0发射！这种倒计时的方法很科学，而且简单明了，突出表现时间的逐渐减少，使人的思想高度集中，加强了紧迫感，同时使距发射时刻剩余的时间十分清楚。从此以后火箭和导弹的发射采用了倒计时程序。这个电影导演的发明了不起，顺数计时程序和倒数计时程序的差别仅仅在于前后次序相反，但却产生了意想不到的效果，有创造性。
实际上，颠倒作为一种思维方法，逆向思维。在生活和科学研究中有着不可低估的作用。许多难题往往是从反面突破的，许多发明也是通过颠倒已有的事物或者从已有事物的反面实现其创造目标的。例如灭火一般用水，但有时可以用火来灭火，用爆炸来灭火，属于逆向思维。
逆向思考时不能仅仅着眼于事物的某—方面，而要对事物的各个方面及各个组成部分都要进行思考，尤其要思考那些人们不以为然的地方。从一成不变的地方和习惯；易被人想到的地方进行逆向探索。创造性的火花往往出人意料地闪现。
举个例子，那种里外能穿的风衣、两面戴的帽子，就是在衣服和帽子的款式进行的—种逆向设计。具有创造性。
如果说衣服、帽子容易进行逆向设计，那么，胶水瓶、吸尘器、盆能不能反过来或者反着使用呢?如果能使用，那么这种用法有没有创造性和优越性呢？盆是盛水的，不盛水，放在水中，是逆 向思维。瓶中的胶水快用完了，瓶底总有一些胶水不好挤出，丢掉怪可惜，逆向使用就是要从瓶底挤出这些剩余的胶水。于是，有人设计发明了可以倒臵的瓶子来解决，这种瓶子还可以作为盛装果酱和芝麻酱之类的理想容器，其优点不言而喻。
事物在人们头脑中的印象越深刻、越持久、越固定，越不容易进行逆向思考。只有经过逆向思考，才能看到某一事物颠倒过来的意义和价值，并从中寻找发明创造的新课题，找到排忧解难的好办法。
任何事物都有其相反的方面。研究与其相反的原理、相反的方法、相反的结构、相反的过程、相反的现象、相反的工艺等都具有创造性意义。新事物也许就是与现有事物相反的事物。
我们应该大胆地运用逆向思维去思考世界上的事物：把已有原理颠倒，把现有的方法反过来试一试，把现有的公式反着推理一下，把现有的结构颠倒．把已有的过程逆向运行。看看有没有奇迹出现。
缺点逆用法
发明似在着眼于克服事物的缺点，但这只说对了一半。因为事物都具有两重性，在罗列出事物的缺点后，一方面可针对缺点提出对策，另一方面可利用缺点，创造出新的方法，这叫做缺点逆用法。
纸怕火，是纸的缺点，可以成为有用的东西，用纸拉一种开关，纸一烧断，开关动作，报警或 喷水，起到救火的作用。类似用纸怕水缺点的小发明还“下雨自动收衣架”等。
密封塑料袋既不透气又不易散热，常使所盛食物变馊，这是它的缺点，但如果利用它的这一缺点，则可做成“塑料育苗袋”等，让其为植物保温，也可改成太阳能热水器。
沙漠中的沙晒得烫人，那么不妨让它帮食物加热，让它给人治关节炎，可以把它贮存的热能转换成电能。
化纤类纺织物的吸尘力强，所以化纤内衣的袖口和领子比一般棉布内衣更容易脏，但把这一缺点用到掸灰尘的“掸子”上制成“化纤掸子”，不就变成优点了吗? 一位发明家说：“人类能够取得多大成就与能否巧用缺点有关。”善于利用缺点，变害为利，是发明家敏锐观察力的体现。
5、组合发明法
如果你细致观察和思考，就可以发现你周围的许多东西是由两种或两种以上的物体组合而成的。如带橡皮的铅笔是由橡皮和铅笔组合而成，电水壶是由电热器与茶壶组合而成的。带日历的手表，带温度计的台历架，既有圆珠笔又有钢笔的两用笔等，都是多种物品(或部件)进行巧妙地组合，构成新的更好的物品的发明方法称为组合法。
组合又可分为近缘组合和远缘组合。
近缘组合（及同物组合）。近缘，是指待组合的事物原本是“一家人”，或者是“直系亲属”，它们常在一起“接触”，虽各自有着不同的功能，但彼此间有着密切的内在联系。那么，可以将它们“固定化”地结合在一起，形成一个有机的整体。同物组合，两把刀可组合成剪刀。
远缘组合（及异物组合）。有时两件事物不是“亲戚”，甚至一点联系都没有，但把它们巧妙地组合在一起后，就增加了新的功能，出现了新的事物。比如伞是大家常用的雨具，而手电筒是照明用具，二者合在一起，一举两得。还有人把星座图绘制在伞面的内侧，那么在打伞的同时又可观察星空，增加天文知识，岂不妙哉!由实例可看出，巧妙的组合是无究无尽的。它可以给发明者提供创造性的想象天地。但要知道，世界上的事物这么多，要想把它们一样一样的不加选择地组合在一起是不行的，也是没有必要的。在运用组合法搞发明时，要注意组合的规律性，通过组合提高效率，充分利用空间，通过组合使事物相互补充，和谐一致，通过组合，扩大用途，增加功能，增加效益。
6、检核表发明法
检核表法（设问发明法）也称聪明的办法、有创造技法之母的称号。
夜光粉是一种用量少用途不大的发光材料，多用于钟表和仪表。现在有人提出，它能有更大的用途吗?这个设问，诱人研制成夜光纸，可以裁剪成任何形状贴在夜间黑暗环境中，指示开关位臵所在，既方便，双安全。可贴在火柴盒上、煤油灯座上、山区公路转弯处、楼梯扶手处等等。
这种发明技法叫设问发明法。设问法根据需要解决的问题，或需要创造发明的对象列出有关问 题，然后一一核对思考，提出各种设想，促进创造发明。可以设问现有的发明有无其他用途?能否搞出其他创造性设想，或替代，或借用?现有发明可否改动一下?可否缩小、减轻、分割?可否扩大用答案，延长寿命?可否更换型号可顺序?可否颠倒过来?有无替代用品?现有的几种发明是否可以组合一起?……从这些设问中可能获得解决问题的方法和创造发明的设想。
设问发明又称检核表法，在实践中有哪些具体方法呢? 我国的创造学专家根据国美国著名的创造学奠基人奥斯本的检核表法，通过实践和研究，总结出一套具有中国特色的检核表法，即十二个“聪明的办法”。
(1)加一加 把一件物品加大一点，加长一点，加高一点，或者是把功能增多一点，使物品在形态上、功能上、尺寸上有所变化，有利于使用。
例如；把普通的印刷铅字加大—点，成为大号字，便于老年人阅览。把普通雨伞加大—点，成为海滨游场的晴雨两用伞。
铅笔和橡皮原来是分开的两年东西，美国威廉发明了橡皮头铅笔，这了是加一加的方法。帽子和衣服加在一起，有了带帽子的风雪大衣。X射线照光装臵同电子计算机加在一起，成为“CT扫瞄仪”，使诊断脑内疾病和体内癌变等具有特殊效能。
(2)减一减 把一件物品减小一点、减轻一点、减低一点，使它的形态、功能发生变化。
例如，半导体三极管、二极管、电阻等体积缩小相互空间缩小改成了集成块，体积和重量大大 缩小了，性能和可靠性出现了质的飞跃，成为重大发明。钢铁架帆布帐篷改为充气塑料帐篷，重量大大减轻了。近视眼患者带上大眼镜很不方便，发明微型隐形镜片，装在眼睛内，更方便了。(3)扩一扩 把—个物品放宽一点、扩大一点，使它的功能产生明显的变化。
例如，放大镜、显微镜、宽银幕电影、投影电视，都是运用扩一扩的技法。上珠算课，老师向全班同学演示怎样拨珠运算，制作一大算盘，挂在黑板上，全班同学都看得清清楚楚。
(4)缩一缩 使一个物品的体积缩小一点，缩短一点，给人使用带来方便，或者改变它的功能。
例如，制造压缩饼干、袖珍收音机、袖珍雨衣等，书籍的缩印本、袖珍词典等。
一位医师设想了利用气球作为疏通血管的工具。把气球缩得很小(直径只有几毫米)，把它系在一个特制的导管的一端插入病人的动脉血管，当它探到被脂肪阻塞的地方时，就给小气球充气，小气球膨胀后，就挤压清除沉积在那里的脂肪，使血液正常地流动。
(5)变一变 改变物品的形状、尺寸、颜色、味道、音响等，引起人们新的感觉，更有使用价值，更受消费者欢迎。
例如，服装的面料、款式、颜色、图案的变化。圆形
铅笔变为六角形、扁圆形，不易滑落，不易从桌上滚下。圆珠笔从单色变为双色、三色等。(6)改一改 改进物品原来的形状、性能、结构、使之出现新的形态、新的功能。
例如，对雨伞的改进。为了防止容易拿错，让伞布增加颜色和图案。为了防止风雨时伞布遮住 视线，改用透明的塑料作伞布。为了撑伞时拿东西方便，设计成可戴在头上的帽式雨伞。还有，带“储水器”的伞，带照明的伞，等等。再如，拔环式电话机改为按键式电话机；单放机改为收录机，单卡改为双卡……。使产品朝着自动化、微型化、效率化、轻便化、简单化、省力化方向发展。(7)拼一拼 把一个物品与另一物品拼起来。这和“加一加”有相同之处，但又不完全相同。这里指的是一种到多处规律的合并，一种到多种功能的合并。
例如，有的小刀把刀、指甲剪、开啤酒瓶的起子合并在一起。有的组合家具，这样一拼可以坐，那样一拼可以睡，再一种摆开可作写字台等等。
(8)学一学 通过学习、模仿别的产品的形状、结构、颜色、性能、规格、功能、动作来实现新的发明。
例如，鲁班被茅草刮破了手，他模仿茅草边缘的小齿，发明了锯。有一位小发明家发明了方便的淘米器。平时淘米时，倒水很麻烦，一不小心，米流出去，学着做个半圆形丝网，罩在淘米桶上就不会使米流失了。
(9)代一代 代是指代用，材料的代用，方法的代用，商品的代用，工具的代用。
例如，以塑料代钢，以喷塑代电镀，以集装代散装。运用代一代可以和产出许多新的产品。(10)搬一搬 把物品的某一部件搬动一下，产生一种新的物品。例如，把电视机的拉杆天线“搬到圆珠笔上去，发明了两用的可伸缩的“圆珠笔教捧”。在黑板上用三角板画图形不方便，一位同 学在三角板的三个顶角各装一个小铁珠，这样，当三角板在黑板上移动时，减小了摩擦。
(11)反一反 把某一事物的形态、性质、功能反一反，发明出新的物品。许多新产品往往是上与下、里与外、左与右、前与后、横与竖反一反。例如，皮革里外反一反，成为翻毛制品。平时人们穿拖鞋只能一头穿，日本人发明了两头都能穿的拖鞋。这种拖鞋只是把拖鞋的十字搭扣移到拖鞋的中央就成了。
(12)定一定 “定”指的是规定、约定。为了解决某一问题，或改进某一件东西，为了提高学习、工作效率和防止可能发生的事故或疏漏，需要作出一些规定。
例如，为了使交通有秩序，防止事故发生，发明了信号灯。规定黄灯亮时，车辆停止行驶，已经越过停车线的车辆可以继续行驶；红灯亮时，禁止车辆通行；绿灯亮时，车辆通行。再如，医师测定病人的体温要用温度计，温度计刻度的规定，是科学家摄尔休斯的一大创举，他规定水结冰时的温度(冰点)为零度，在一个标准大气压下沸水的温度(沸点)为100度，中间分为100等分，每一等为l度。这就是摄氏温度计使用的“温标”，记为“℃”。
7、其他发明创造技法还有：
①废物的利用、②提高产品性能、增加产品功能、③物品参数的变更（数值大小与正反变化）、④新技术的采用、⑤特性列举法⑥解决需求、创造需求、⑦人体官能延伸、⑧生物功能的模拟和利用、⑨偶然发现的启发、⑩利用（专利、科技）信息发明和异想天开搞发明，等方法。
四、与发明作品相关的其他问题
1、有关青少年发明作品的新颖性问题
发明作品必须具有新颖性。没有新颖性不能成为发明，新颖性是发明作品的必要条件。新颖性是指之前没有出现过同样的技术或产品，也没有在媒体、展览会或科技刊物上公开过（以及专利申请公开所记载的申请日之前）。可以委托有关单位部门查新。也可以上网查新。
2、青少年发明作品应有科学性、先进性和实用性。
科学性：包括选题与成果的科学技术意义、技术方案的合理性和研究方法的正确性、科学理论的可靠性。
先进性：包括新颖程度、先进程度、技术水平与难易程度。新颖程度指该项发明或创新技术在申报日以前没有同样的成果公开发表过，没有公开使用过，该项研究课题的选题有创意；先进程度指该项发明或创新技术同以前已有的技术相比，有显著的进步：指课题研究所具有的科学价值和学术水平。
实用性：指该项发明或创新技术可预见的社会效益、经济效益或效果；指课题研究的影响范围、应用意义与推广前景。
学生的项目在依据“三自”和“三性”原则的同时，根据目前学生进行科学探究活动的特点和 水平，融入“做中学”科学教育理念，重点考查项目的探究过程，考查在探究过程中学生初步探究的能力和基本科学知识、科学方法的掌握。
3、发明作品要避免的误区 选⑴（没有实用性发明的例子）
①仅提出设想，无具体的技术手段。
一件供“雨云降水”设施的发明。按照发明人的构思，云将进入一个面积为二平方公里、高度为二千公尺高空的盘内．先让雨水留在盘内，然后使其沿着管子流下来。这件研究课题缺少实施手段；一是没有盘于的结构．二是设有指出如何将盘子送到预定高度，另外也没有说明云怎样才能进入盘内。
②违背自然规律。
例如，一件永动机的发明，自觉或者不自觉地违背能量守恒定理。③利用某种独一无二的自然条件的发明。
例如．在某地建造一座桥梁或者建筑物，虽然这是一种合理的很有益设施．但在别的地方或者其它自然条件下建造桥梁或者建筑物就必须作新的计算和设计，不能无改变地照搬到另一处使用，它是因客体而异的，因而不具备再现的特征，然而桥梁建筑物等的零部件或者标准预制构件却具有再现性，因为它们不因地理条件而改变，并能工业化生产．简言之，不动物没有再现性；而原来是 可动物，在建造中变成了不可动的，如隔墙、砖，门窗、屋顶饭，楼梯等是可以再现的，因而具备实用性。
④利用主体的特殊条件方能实现的发明。
例如，精细的牙雕制品，外科医生的高超外科手术，只取决于创造者自身的技艺水平，不是所属技术领域普通技术人员按照说明书可以任意重复的，没有再现特征，所以不具备实用性．但是，医生使用的各种医疗器械，检验装臵可以在工厂中重复制造，因而具备实用性． ⑤脱离社会需要
例如，马用脚踏车、苍蝇断头台等是“技术智能游戏”又如，脱帽机，对进入客厅的客人来说，脱帽这一动作很容易完成，社会对这一机器并无需要．上述发明均脱离社会需要，是小题大作，多此一举，因而是无意义的，不具备实用性。⑥明显无益的发明。
在功能相同情况下，如果发明或者实用新型使结构复杂化、增加重量，体积，或者在特性不变情况下却多耗了材料、增加了组成或者成分量，这些均不是有益的，是技术上的倒退甚至变劣．例如，用钢筋混凝土构件代替钢材用作起重车的负荷粱，既笨重又不安全，不具有积极效果，无实用性．但用它代替钢材用作桥梁则具有实用性。⑦严重污染环境的发明。⑧严重浪费能源或资源的发明。
例如，在公知的蒸汽发动机上安装蒸汽导管，导致蒸汽能量的损失，降低了蒸汽发动机的效率。再如，发明是一种效率低的新锅炉，消耗能源大而无其它性能的改善，即使新颖，但无积极效果，不具备实用性． ⑨变劣的发明
一项发明，虽然声称既节省了原材料又减小了体积，其所谓的优点是建立在降低产品性能和丧失产品可靠性基础上，因而是不足取的，属于变劣的发明，不具备实用性。对此，应当特别注意。又例如，发明人简单地将电容器介质，由原来的三层减少为同厚度的二层，显然增大了容量，缩小了体积．但却导致击穿电压下降并显著降低了在额定电压下工作的可靠性。
（以上1-3点亦可作为指导教师和青少年学生对发明作品的分析判断。）
4、创新大赛作品，工程学(EN)（指技术）的分类范围：
直接将科学原理应用于生产及实际应用的项目，包括土木工程、机械工程、航空工程、化学工程、电气工程、摄影工程、音响工程、汽车工程、船舶工程、制热与制冷工程、交通运输工程、环境工程等。
5、所有项目必须附有完整的原始实验数据(可交复印件)及其它必要的图表资料等。
工程设计和制作类项目须提供图表资料．根据项目的需要，可以包括：
外观图，手绘或照片均可。（如：附图1的例子）
结构图，手绘或打印均可。（如：附图2的例子）
原理图，手绘或打印均可。（如：附图3的例子）
另外，若项目涉及医疗保健用品，必须在上报时提供有关部门的证明材料（由省级以上相关医疗科研部门开具临床使用鉴定）。
6、青少年科技创新大赛不接受申报的项目： ①涉及食品、药品试制和饮食安全类的项目； ②参加过往届全国青少年科技创新大赛的项目； ③不是在距本届比赛举办时间两年之内完成的项目 ④与国家现行法律和法规有抵触的项目； ⑤危及人类生命、财产安全的项目。
7、适合青少年发明作品的具体选题范围 选⑵
发明是什么呢？是为人类生产、生活及各种活动需要（现实的和潜在的）而提出有关装臵和方法新的技术方案。因此，适合青少年技术发明作品的具体选题范围可以是：在学习活动、课外活 动和日常生活中，能看到想到的事件。技术高低，复杂难易不能简单的判定是否适合青少年。只要青少年能想得到，做得了就可以。在简单的对象上实现真正意义的创新，并不简单。高技术也可以找到比较容易的切入点，应用新技术能够得到较大的创新空间。因地制宜，因人而异，因人施教，较早的接触新技术、高技术有利于提高青少年的科技素质。
8、青少年发明作品的创作过程
一般可分：立题-构思-制作-验证-改进-总结六个过程。
五、发明项目、作品举例 选⑶
⒈《洁净炭》项目是用敏锐的观察力，找到了社会新的需求。创造需求解决需求。同时克服了木炭不清洁的缺点。取得了很好的效果。
⒉《安全插座》如果列项，从那些方面去考虑呢？如：可从不会漏电，不会触电，插头不会松动，电接触好不发热，美观、便宜、使用方便，好安装等诸方面去考虑。
⒊《自行车充气伞》是怎样提出来的，自行车用伞不安全，但又有人需要，可不可用充气伞来解决安全问题呢？还有自行车的一些改进或附加用品也可搞一点发明创造。
⒋《浮体与载重体分离的不会沉没的救生船》项目考虑解决的是安全问题，它的再研究问题仍是围绕安全问题。前后倾翻是新的安全问题，可试用四个浮球解决。⒌《空中穿绳器》是怎样提出问题和解决问题的，在日常生活发现问题：空中穿绳不方便不安全，决心要解决，放在心上，“无意”在滚铁环现象中得到启发。⒍《“一步”迈系向纳米世界》作品。参观高技术设备时注意观察，从较简单的部件人手，应用自己学到的电化学知识，解决问题，获得成功。是青少年能完成的项目。
⒎在高技术领域找项目的《移动电话电池通用充电器》作品，是在“通用”上做文章，充电器作为切入点，是青少年能够完成的项目。
⒏“水龙头”与人接触密切，围绕它的节水、卫生、方便、美观、耐用可以是永恒的课题。遥控“水龙头”做到节水、卫生（无手柄污染问题）、方便，上喷“水龙头” 节水、方便，用不锈钢材料使“水龙头” 美观、耐用、卫生。
⒐《简易定时、定量自动浇花器》是一个组合发明，将“滴漏”和“虹吸杯”，组合，保持了定时、定量，产生了自动的新功能。
⒑《烟道防倒烟装臵》是对知识的巧妙应用，烟道倒烟是常见现象和问题，解决的方法和装臵很多，用流体力学原理解决，方法巧妙，简单，优点突出。11.发展“公交”，为安全、卫生、舒适、快捷，辅助设施有许多小发明可做，《带自动伸缩挡雨板的公共汽车》给我们带来新的启示。
12.电脑是应用广泛、复杂的高技术产品，发展很快，它的键盘、鼠标、机箱、显示器及底座的结 构、外形和音箱、电脑桌椅等相对简单直观，与青少年的接触密切，可用常用的发明方法搞出创新作品，还有单片单板机的应用，都适合青少年。
13.小电器、电子电路，创作空间大，有许多材料也容易购到，制作难度许多时候也不大，如大赛一等奖作品《直流钳形电流表》、《带声光显示的验电器》等，可以考虑列项。
14.家用电器青少年日常生活接触多，有许多外围项目可做，如冰箱散热器散发的废热是否能用来产生热水，同时还要提高冰箱的制冷效率，节电，当然这里有技术问题要解决，还应该有巧妙的构思。
15.又如利用纸潮湿强度降低的缺点，做成下雨自动关窗的小发明。
16.方便关、开门的冰箱是利用人体官能延伸解决问题缺点，联想到踩汽车油门，移植拉线开关动作原理。
17.利用普通电子计算器简单功能开发出其他更多的功能，能测风速、水深，转速、距离等。
六、青少年发明创造能力的提高
青少年发明作品的创作是典型的科技创新活动。创新的完成是一个提出问题，去解决问题的过程。观察是一切创造活动的基本前提。观察力和创新能力是创造发明的基本能力。
提高观察力，可以从以下方面着手。①观察取决于知识和经验，要学习、要实践②观察时要善 于思考③观察必须有正确的指导思想④观察要重视发展注意力⑤观察要注意发展感觉⑥不要让观察机会从身边跑掉⑦要创造观察机会（组织各种参观考察等）⑧培养观察周围事物的兴趣。
创新能力可以培养。创新能力有两种类型。一种是特殊才能的创新能力，其创新性成果对整个人类社会来说是前所未有的、崭新的。另一种是自我实现的创新能力，它是普通人在改变旧事物或改变方式方法中表现出来的，如，一个学生通过自己动脑筋，用一种自己没有学过的方法解决了一道难题，这种解法对来说是已经掌握了的，但对这个学生来说却是创新能力的表现。我们既要去发现具有第一种创新潜力的青少年，重点加于培养，又要对普通学生的第二种创新能力大力培养，提高其解决问题的能力，进而发展成为第一种创新能力。
创新动机是创新的动力，创新的动机可分为①为了理想信念而创新②求知欲推动创新③好奇心与怀疑精神推动创新④进取心推动创新⑤为了生存发展而创新。我们要设法去激发这些良好的创新动机。
创新思维是创新的主要思维方式，创新思维具有灵活性、新颖性和独创性。创新思维可有以下几种形式。⑴发散思维，又叫扩散思维、多向思维、辐射思维，一种开放的立体思维。⑵逆向思维，逆向思维在生活中运用十分广泛，是创新思维中较重要的思维形式之一。⑶侧向思维，侧向思维是发散思维的又一种表现形式。⑷组合思维，组合思维又叫联接思维或合向思维，它是一种特殊类型的侧向思维。不是主观随意的组合、生硬的凑合、简单的拼凑，而是有机地组合、创造性地综合、结合。⑸联想思维的基本类型①接近联想②相似联想③对比联想。⑹灵感思维的特点①灵感的突发性②灵感的目标性③灵感的独创性④灵感的随机性⑤灵感的瞬感时性。要充分利用创新思维实现创新。
丰富的科学知识和经验是创新后盾。创新不要怕付出艰苦的劳动。观察力和创新力的提高很大程度要依靠自己学习和动手制作作品，这个过程往往是艰苦的。发明作品的优劣很大程度要看制作出的作品实际上表现出的性能。所以不动手制作是不行的。制作往往是艰苦的劳动。要多学、多问、多听、多看、多想，敢想敢干，勤动手勤动脑，重实验重实践会制作。创新不神秘，人人都可以有所作为，生活中处处有创造，要抓住创新的火花，要积极鼓励创新活动。
七、开展青少年科技发明创造活动的目的和意义
青少年创造发明活动应采取学习知识提高素质兼顾的方针。因此，青少年发明作品能够学到科学知识提高学生素质的就可以立题，当然要有科学性和新颖性、创造性和实用性。发明创造的竞赛活动有利于开阔眼界和提升水平，是一种有益的形式。
八、对发明创造指导教师的要求
为了做好青少年创新思维的启发，培育出好的青少年发明作品。对指导教师提出了较高的要求，指导教师要准确掌握基本的科学知识原理，有较丰富的经验和学识，有一定的观察能力、创新能力，表达能力和动手能力。
九、创新大赛对技术发明作品申报材料要求齐全、规范，有查新报告及可操作的实物或模型。
发明作品的查新检索、检测和专利申请
一、发明作品的查新检索 注③（技术发明主要在专利数据库中检索）
检索的目的在于从现有技术中找出与研究课题密切相关的对比文件．以确定研究课题是否具备新颖性和创造性．此外，在检索时，也要根据研究课题内容考虑研究课题的单一性的问题，以确定进行全面检索还是进行有限的检索。开展课题前的查新，可以在别人发明的基础上创新，针对性强，专利发明的技术资源得到利用，少走弯路，可以有事半功倍的效果。参赛作品按查新报告要求进行。
检索是指查阅己公布的技术．找出对比文件的过程。实际上，检索是在检索文档中进行的一种文献检索。
检索文档是一种把己公布的技术文献资料，按国际专利分类号，国别，研究课题和文献种属顺序排列的不同技术主题的文献集合物．这种文档采取按需建档的方式逐步建立起来，文档中文献的 29 范围、种属和年代，则根据文献的库存情况逐步充实和完善．最终达到专利合作条约规定的“检索用最低文献量”的要求。目前文档中包括：公布的中国专利申请；美国专利申请；欧洲专利局专利申请；专利合作条约的国际专利申请；日本、苏联、联邦德国、英国，法国和瑞士等国的专利分类文稿；最低限度国外非专利期刊分类题录及中文期刊论文分类题录。此外，还包括国内科研成果分类文稿。
文献库存放的中文专利文献通报及期刊阅览室存放的24国分类题录也可供检索之用。
为了进行有效的检索，应当熟悉国际专利分类表的分类原则，方法，规则及其编排结构，并掌握如何使用国际专利分类表对研究课题、专利文献等进行分类和检索，此外，由干审查用检索文档主要由美国专利说明书组成，因此，还应当熟悉其审查技术领域的美国专利分类号。
1、检索的限度：
检索要有一定的限度．要随时根据已经检索出的对比文件的敖量和质量决定是否应当中止检索，或者需要把检索扩展到功能类似的技术领域。考虑的原则是用于检索的时间和精力与预期的结果要相称。
2、检索的要点：
在检索时，要把注意力集中到新颖性上，同时也要注意和创造性有关的现有技术，把那些可以结合起来后使研究课题主题不具备创造性的两份或者多份对比文件检索出来，此外，也要注意那些 由于其它原因可能是重要的文件。例如有助于理解研究课题主题，或者最适于说明研究课题主题的最接近的现有技术文件。
在检索时，注意力应当放在现有技术中专利文献的说明书(及其附图)上，而不仅仅是权利要求上．将要检索研究课题的内容与现有文献公开的内容进行对比，以判断新颖性和创造性。
3、检索的顺序：
①在所属技术领域中检索。
②在功能类似的技术领域中检索。
③在由非强制性分类号提供的技术领域中检索。④改变技术领域后再行检索。⑤检索其它参考资料。
4、具体的检索方法：
第一步：迅速浏览要检索技术领域的审查用检索文档中专利文献扉页上的摘要和附图。以及权利要求书中独立权利要求的内容：日本，苏联，联邦德国，英国，法国和瑞士等国的专利分类文献；中外期刊论文分类题录等，以确定该份文件或者论文看起来是否与研究课题主题有关，将那些初步判断可能有关的文件抽出来，有关文献的国别和专利号以及题录的有关进一步查找的信息记录下来．如果检索的研究课题请有各种具体结构的附图，可以把研究课题的附图与审查用的检索文档中
文件的附图一一对用，将那些结构特征相同或者类似的文件抽出来。
第二步：仔细阅读第一步中抽出的那些文件的摘要和题录的对应文件，进一步判断它们是否与研究课题主题有关。经过这一步，就能够选出与研究课题较相关的对比文件。
第三步：仔细阅读和分析研究第二步中选出的文件的说明书部分，最后确定对比文件。
5、网上检索：
方法一：在浏览器地址栏直接键入“（中华人民共和国国家知识产权局）”
方法二：在浏览器地址栏直接键入中文“专利查询”“专利检索”“专利”等字样。
按“方法一”或“方法二”打开相应网页，进入相应界面后，按提示输入诸如：关键字（关键词，两个以上关键词用与连接将使范围变窄，用或连接将使范围变宽）、发明名称、申请（专利权）人、发明人、国际专利分类号、申请（公开）日、申请（专利）号等，即可得到文献摘要，进而下载说明书、附图、权利要求书等。
6、检索可以自己进行或委托权威单位、法定机构进行。
二、发明作品的检测 注④
发明作品必要时要进行检测。检测一般包括安全性（含环保）检测和性能检测。有国家标准（或
按相应的国际标准）的按国家标准（或按相应的国际标准）检测。有时也与同类产品进行性能对比检测。根据要求，自己利用具备的条件检测或请权威单位、法定机构检测。
发明作品检测实例（电子节能调速风扇的检测）：
1、安全性检测（按国家标准GB-检测）。⑴用耐压测试仪测试耐压是否符合规定要求；⑵用电阻表测试接地电阻是否符合规定要求；⑶用漏电测试仪测试漏电是否符合规定要求。
2、性能检测（与普通电扇对比的节能检测）用标准功率计测量不同转速下的功率，求其平均值；与普通电扇功率比较，得到节电率。
三、发明作品的专利申请 ⑪专利申请的要求和过程
1、专利的类型：
我国专利分为发明、实用新型、外观设计三种类型。
发明专利权的期限为二十年，实用新型和外观设计专利权的期限为十年，均自申请日起计算。
2、申请专利必须符合下述要求
⑴不违反国家法律．社会公德或者妨害公共利益。
⑵不属于专利法第二十五条规定的不授予专利权的范围。
⑶申请发明和实用新型专利的应当具备新颖性，创造性和实用性。
3、申请专利的途径
申请人可以委托专利代理机构办理专利申请，也可以自己直接向国家知识产权局昆明专利代办处或国家知识产权局专利局受理处办理专利申请。
4、专利申请所需文件和要求
⑴专利申请所需文件
①申请发明或实用新型专利的，应当提交请求书、权利要求书、说明书、说明书附图．说明书摘要和摘要附图等文件。
②申请外观设计专利的，应当提交外观设计专利请求书，外观设计的图片或照片、简要说明等文件．
⑵具体要求
①请求书：是确定发明、实用新型或外观设计三种专利申请的依据，应当按要求填写有关内容。
②说明书：应当对发明或实用新型做出清楚，完整的说明，以所属技术领域的技术人员能够实现为准。
③权利要求书：应当以说明书为依据说明发明或实用新型的技术特征，清楚，简要的表达请求专利保护的范围。
④说明书附图：是实用新型专利申请的必要条件．发明专利申请如有必要，也应提交附图。
⑤说明书摘要及摘要附图：发明、实用新型应当提交申请所公开内容概要的说明书摘要(限300字)，有附图的还应提交说明书摘要附图。
⑥外观设计的图片或照片：外观设计专利申请应当提交该外观设计的图片或照片，必要时应有简要说明，请求保护色彩的，应当提交彩色图片或照片一式两份。
⑦提交专利申请文件应当使用专利局制定的统一表格，各类申请文件应当打字或者印刷，字迹呈黑色，整齐清晰，并不得涂改。附图应当用制图工具和黑色墨水绘制，线条应当均匀清晰，并不得涂改。申请文件的文字部分应当横向书写，纸张限于单面使用。
申请文件可以直接面交或以邮寄方式递交国家知识产权局昆明专利代办处；也可以邮寄方式递交国家知识产权局专利局受理处；
以邮寄方式递交申请文件的，应当以挂号信、特快专递(不得使用包裹)方式递交并保存好挂号凭证。
申请专利所需表格及填表说明可以从国家知识产权局或云南省知识产权局网站下载：
国家知识产权局网址： www.xiexiebang.com 云南省知识产权局网址： www.xiexiebang.com
⑫专利申请与审查流程：
附图1
附图2
附图3
第三篇：发明专利申请技术交底书
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专利申请技术交底书
第一部分
发明或者实用新型名称：
（可提出本人希望的名称，最后与代理人商定）
发明人（设计人）：
（必须是自然人，名额不限）
申请人：
（可以是单位，也可以是个人，也可以单位与个人联合。单位申请在有关文件上加盖公章，填写机构代码；个人申请的，在有关文件上签字，提供身份证号。）
单位名称：机构代码： 个人姓名：身份证号： 地址：邮政编码： 电话：（包括区号）
联系人：
（单位的指定一人。个人的一般是申请人，也可以不是申请人）姓名：电话：（包括区号）
地址：邮政编码：
拟申请专利类别：发明
第二部分技术内容交底提纲
（适用于发明和实用新型）
1．与拟申请专利的发明创造最相接近的现有技术的状况，特别是已有同类技术存在的缺陷。
2．本发明要解决的技术问题。
3．解决该技术问题的技术方案。对工艺方法专利，需详细描述其工艺过程。
4．应用本发明所能产生的积极（有益）效果的举证。对涉及药品的专利，要以动物实验或临床实验报告作为举证材料。1
5．发明说明书附图和图面说明。对产品专利，必须绘有产品结构附图，对所描述的部件做出统一的编号，并结合附图详细描述该产品的结构特征，说明各部件的名称、连接关系及工作原理。对电子产品，要有电路原理图。
6．发明的具体实施方案（举一个或多个实施例）。
第三部分技术交底具体内容
（申请人根据下述内容，认真逐项填写技术交底书，经发明人签字后，代理人依此为依据，撰写正式说明书及权利要求书等技术文件和法律文书。）
一、发明（或实用新型—下同）的名称：
（简明、清楚地反映请求专利保护的发明创造主题。例如“„„检测方法”，“„„装置”，“„„材料”等。
应采用通用的技术术语,不得使用商业性、宣传性用语（如商品名、广告词等），一般不超过25个字。）
二、所属技术领域：
（是指发明直接所属或者直接应用的技术领域，不能写本发明所属或应用的广义技术领域，例如，一项开关二级管的发明，可写作：本发明有关一开关“二级管”，不应写成“本发明是关于电子器件”。）
三、背景技术（或称：现有技术，已有技术）：
（引证与本发明创造最接近的背景技术（要指明来源或出处），客观地分析其存在的问题及原因（应针对本发明创造能够解决的问题而言）。
四、发明内容
1、发明的目的：
（根据上述现有技术存在的问题，简要地提出发明的目的，明确说明解决什么问题。）
2、发明的技术解决方案（即发明内容）：
（这一部分是核心部分，应清楚、完整地说明发明的内容，主要以发明的必要技术特征总和的形式来阐明发明构想，并在描述每项技术特征时，相应地说明其在本发明中所起的作用。使发明创造的技术内容充分公开（以使本领域的技术人员无需进行创造性劳动即能实现为准）。
例如：对于方法发明，应给出详细的步骤或过程以及工艺条件（如温度、压力、时间等）；对于产品发明，①若是装置、仪器等，应给出产品结构，即各组成部分的名称、形状、相互位置及连接关系等，②若是化学组合物、混合物等，应给出产品配方，即各组分的名称、含量、相互关系等，③若是化合物、微生物等，应给出产品性质，即名称、分子式或结构式、序列表、物理或化学特性等。
如果技术方案中含有与背景技术有关的技术特征，应指明哪些技术特征是本发明特有的区别特征、哪些技术特征是背景技术中已有的共用特征。）
3、发明的效果：
（应清楚和有根据地说明本发明与现有技术相比较所具有的优点和积极效果，可从结构特征、作用关系、使用方式等分析入手说明其积极效果（最好有具体数据），或一种全新的产品、方法的说明。）
五、附图及附图的简单说明：
（发明人要提供描述本发明的必要附图，附图可以是零件图、装配图、电路图、结路图、流程图、形状示意图、正视图、侧视图、剖视图等。附图中除部件的统一编号（即图
1、图2等）外，一般只标序号，不能有文字出现。
附图的简单说明应当说明附图的图名，例如：图1是燃煤锅炉功能装置的正视图。并列出附图中的附图标记所表示的部件名称。
一般情况下，附图应按照通常的制图要求进行绘制（可以是示意图，但各部件之间的大小比例应协调）；特殊情况下，可采用照片（如细胞或金相组织的显微照片）。附图中一般不标注尺寸，尽量不使用文字，各部件的标号应采用阿拉伯数字编写（不同的部件不能采用同样的标号，同一个部件在不同的图中必须采用同样的标号）。）
六、实施例：
（这部分有附图的应结合附图，详细、具体描述发明的必要特征如何具体化的实施例或实施方式。也就是说，详细、具体到使所属领域的普通技术人员按照其中的记载能够重现、再现发明具体方案所需的一切条件，数据、材料、设备、工具等。以及必要的规格和型号都应写出，一般至少应给出一个最佳实施例或具体实施方案。
详细描述实现本发明创造的具体实施方式（有附图的应对照附图进行解释，但附图不能代替文字说明）。
实施例的数量对限定本发明创造技术方案的保护范围将起到决
定性的作用。若希望得到较宽的保护范围，应给出多个实施例（例如：部件结构可以为多种形式的，应给出多个替换物的名称、结构及其替换方式；组分含量为区域性的，至少应给出该区域的两个端点及区域内某点的含量与其它组分构成的具体配方）。
在实施例中，不仅要对技术解决方案中所涉及的各技术特征进行具体描述，还要对有助于理解本发明创造的相关内容进行具体描述（例如：产品的制备过程及设备、原料来源、成型状态、适用范围、使用方法等；方法的实施设备、适用范围等）。
产品发明应当具体说明其部件、组件或者零件的结构及其关系，首先说明静态结构，指出构成它的零部件、用途功能、相互位置联系，必要时说明其工艺特点，然后说明形态结构和使用方法。
方法发明应当说明为达到发明目的所必须的方法和操作，如果方法中时间因素重要，应当按照操作的先后顺序描述，指出所用的实际参数（例如温度、压力、流量等）、设备、材料及其规格和型号。）
七、权利要求的范围：
（申请人就所发明或设计的新产品、新方法提出其需要保护的范围，供专利代理人参考。）
年月日代理人：
张云春电话：***QQ:103050721
第四篇：现代天线技术
微带缝隙天线的分析
班级：0413101 学号：041300425 姓名：袁振宇
摘 要
微带缝隙天线具有结构简单、加工方便、体积小、宽频带等特性，在微波毫米波系统应用广泛。文中计算了天线的回波损耗和方向图，与文献结果比较吻合，证明了仿真方法的正确性，可为 微带缝隙天线的设计工作提供一定的参考。
关键词 微带缝隙天线 回波损耗 方向图
Abstract
Slot antenna has a simple structure, easy to process, small size, broadband andother characteristics, widely used in microwave, millimeter wave systems.In this paper,Ansoft HFSS 12.0 is used to analyze the slot antennaon a 50 × 80 mm2open ground.The size of the slot is about quarterwavelength, cut in the finite ground plane edge, fed by a microstrip transmission line.The paper calculated the return loss and antennaradation pattern.Good agreement with the literature results proved the correctness ofthe simulation method can provide some reference for the design of the microstrip slot antenna.Keywordsmicrostrip slot antennaS11radiation pattern
第1章绪论
1.1研究背景及意义
天线是在无线电设备中用来发射或接收电磁波的部件。无线电通信、广播、电视、雷达、导航、电子对抗、遥感、射电天文等工程系统，凡是利用电磁波来传递信息的，都依靠天线来进行工作。此外，在用电磁波传送能量方面，非信号的能量辐射也需要天线。一般天线都具有可逆性，即同一副天线既可用作发射天线，也可用作接收天线。同一天线作为发射或接收的基本特性参数是相同的。这就是天线的互易定理。
天线按工作性质可分为发射天线和接收天线。按用途可分为通信天线、广播天线、电视天线、雷达天线等。按工作波长可分为超长波天线、长波天线、中波天线、短波天线、超短波天线、微波天线等。按结构形式和工作原理可分为线天线和面天线等。描述天线的特性参量有方向图、方向性系数、增益、输入阻抗、辐射效率、极化和频
微带天线的概念早在1953年就由G．A．DeSchamps提出，在20世纪50年代和60年代只有一些零星的研究。直到20世纪70年代初期，当微带传输线的理论模型及对敷铜的介质基片的光刻技术发展之后，第一批具有许多设计结构的实用的微带天线才被制造出来。缝隙天线最早是在1946年H．G．Booker提出的，同微带天线一样最初没有引起太多的注意。缝隙天线可以借助同轴电缆很方便地馈送能量，也可用波导馈电来实现朝向大平片单侧的辐射，还可以在波导壁上切割出缝隙的阵列。缝隙开在导电平片上，称为平板缝隙天线；开在圆柱面上，称为开缝圆柱天线。开缝圆柱导体面是开缝导体片至开缝圆柱导体面的进化。波导缝阵天线由于其低损耗、高辐射效率和性能等一系列突出优点而得到广泛应用；而平板缝隙天线却因为损耗较大，功率容量低，效率不高，导致发展较为缓慢。到1972年，Y．Yoshimura明确提出微带馈电缝隙天线的概念。
从微带天线的概念提出以来，由于它剖面薄、重量轻、可与载体共形、易与有源器件集成等优点，已经被广泛地应用于卫星通信、导航等领域。但是，微带天线频带较窄的突出缺点又限制了它的实际应用。目前在高频应用上，采用更多的是微带缝隙天线，它具有对加工精度要求低，可用标准的光刻技术在敷铜电路板上进行生产的优点，尤其是微带宽缝天线更是有效地拓宽了频带。目前缝隙天线(包括波导缝隙天线)已被广泛地应用于无线移动通信天线以及卫星直播电视天线。
1.2天线特性的主要参数
天线的特性参数主要有方向函数或方向图，极化特性，频带宽度，输入阻抗等，为了方便对天线的方向图进行比较，就需要规定一些表示方向图特性的参数。这些参数有：天线增益G（或方向性Gd）、波束宽度（或主瓣宽度）、旁瓣电平等。下面就简单介绍一下天线特性参数。
1.极化特性
指天线在最大辐射方向上电场矢量的方向随时间变化的规律。按天线所辐射的电场的极化形式，可将天线分为线极化天线、圆极化天线和椭圆极化天线。线极化又可分为水平极化和垂直极化；圆极化和椭圆极化都可分为左旋和右旋。2.输入阻抗
天线阻抗简单地讲就是在天线部分上的电压和电流比率。由于在天线各点的电压和电流的分配不尽相同，各点的阻抗也不相同，其中馈电点的阻抗最为重要，对半波长偶极子天线来说就是中央天线。为使无线电收发器具有最佳的功率传送，这点的阻抗应该和馈线电缆的阻抗相同。
天线的输入阻抗等于传输线的特性阻抗，才能使天线获得最大功率。3.带宽
天线的电参数都与频率有关，当工作频率偏离设计频率时，往往要引起天线参数的变化。当工作频率变化时，天线的有关电参数不应超出规定的范围，这一频率范围称为频带宽度，简称为天线的带宽。4.远区场
如果所观测点离开波源很远、很远，波源可近似为点源。从点源辐射的波其波阵面是球面。因为观测点离开点源很远很远，在观察者所在的局部区域，其波阵面可近似为平面，当作平面波处理。符合这一条件的场通常称为远区场。这里所谓很远很远都是以波长来计量的。
5.方向函数或方向图
离开天线一定距离处，描述天线辐射的电磁场强度在空间的相对分布的数学表达式，称为天线的方向性函数；在离开天线一定距离处，描述天线辐射的电磁场强度在空间的相对分布的图形就叫天线的方向图。最大辐射波束通常称为方向图的主瓣。主瓣旁边的几个小的波束叫旁瓣。
天线增益是在波阵面某一给定方向天线辐射强度的量度。它是被研究天线在最大辐射方向的辐射强度与被研究天线具有同等输入功率的各向同性天线在同一点所产生的最大辐射强度之比。G单位立体角最大辐射功率(1.1天线方向性GD与天线增益G类似但与天线增馈入天线总功率4益定义略有不同。
GD单位立体角最大辐射功率(1.2)总的辐射功率4因为天线总有损耗，天线辐射功率比馈入功率总要小一些，所以天线增益总要比天线方向性小一些。
理想天线能把全部馈入天线的功率限制在某一立体角B内辐射出去，且在B立体角内均匀分布。这种情况下天线增益与天线方向性相等。
GGD4(1.3)B理想的天线辐射波束立体角B及波束宽度B
图1.1立体角及波束宽度
实际天线的辐射功率有时并不限制在一个波束中，在一个波束内也非均匀分布。在波束中心辐射强度最大，偏离波束中心，辐射强度减小。辐射强度减小到3db时的立体角即定义为B。波束宽度B与立体角B关系为 : B4旁瓣电平是指主瓣最近且电平最高的。第一旁瓣电平，一般以分贝表示。方2B（1.4）
向图的旁瓣区一般是不需要辐射的区域，其电平应尽可能的低。
天线效率A定义为：
APP(1.5）PiPP11为欧姆损耗；P为辐射功率。式中，Pi为输入功率；P天线的辐射电阻R用来度量天线辐射功率的能力，它是一个虚拟的量，定义如下：设有一个电阻R，当通过它的电流等于天线上的最大电流时，其损耗的功率就等于辐射功率。显然，辐射电阻越大，天线的辐射能力越强。由上述定义得辐射电阻与辐射功率的关系为
12PImR（1.6）
2即辐射电阻为
R2P（1.7）2Im仿照引入辐射电阻的办法，损耗电阻R1为
R12P1（1.8）2Im将上述两式代入效率公式，得天线效率为
AR1（1.9）
RR11R1/R可见，要提高天线效率，应尽可能提高R，降低R1。6.驻波系数和行波系数
为了定量描述传输线上的行波分量和驻波分量，引入驻波系数和行波系数。传输线上最大电压(或电流)与最小电压(或电流)的比值，定义为驻波系数或驻波比，表示为
UUIImaxminmaxmin（1.10）
驻波系数和反射系数的关系可导出如下
UzUzUzUz1z（1.11）
故得
Umax12UU2min12（1.12）U2UUmaxmin1212（1.13）行波系数定义为传输线上最小电压(或电流)与最大电压(或电流)的比值，即
KUUminmaxIIminmax（1.14）
显然：
K11212（1.15）
7.效率
效率有辐射效率与天线效率之分。由于入射波反射的存在，天线不可能把入射功率全部提供到天线的输入端口作为天线的输入功率。同时，天线也不可能把从馈线输入给他的输入功率全部辐射出去，总有一部分要损耗掉，如天线导线中的热损耗、介质中的介质损耗、地电流的损耗以及天线近旁物体吸收电磁波一起的损耗等等。
为了便于对概念的理解，先将天线的有关的基本功率定义如下： 入射功率P入：指发射机等提供给天线的功率。反射功率P反：指天线反射回来的功率。输入功率Pin：指收发机等提供给天线的功率。
损耗功率Pd：指由于导线、介质或者地电流等存在而损耗的功率。辐射功率P：指天线把发射机提供的功率扣除损耗辐射出去的功率。根据以上定义，很容易得到：
PinP入P反PPd（1.16）
1.3微带缝隙天线的应用
微带缝隙天线在航天器飞行、卫星直播电视以及医学诊断中得到了应用。在卫星直播电视接受中，11.17~12.5GHz频带内的宽缝微带天线阵得到了应用。人们以矩形宽缝微带天线作为作为阵元，作出了2，4，16，64以及512单元平面阵。在H面内，单元缝隙间距为λ，E面缝隙间距为λ/2。缝隙是由微带分路器馈电。图1.2表示512单元宽缝隙组成的阵方向图和增益。这种天线的缺点是单元多，馈电网络复杂。
(a)方向图(b)增益与频率的关系
图1.2512单元缝阵的方向图和增益
近来，人们制作了一种宽带高增益圆缝阵。阵元圆缝结构如图1.3所示。
图1.3 圆缝的结构
圆缝直径与波长可比，因此它也属于宽缝。他是由两介质板之间带线激励的，下面有一段圆波导状金属导体。调整带线宽度和深入缝中的长度可以获得带宽匹配。为了提到增益，在圆缝上金属表面加一层直径大一些的厚金属板，形成短圆喇叭状。
一个4×4圆缝阵的实验数据是：基板厚度1.75mm；相对介电常数2.32；用50欧姆带线馈电。缝隙的工作模式为TEM，中心频率为12GHz，驻波系数为2：1的带宽可达2GHz；单缝增益为10dB。阵的增益为20.6dB。在11.17~12.5GHz频率范围内，天线效率可达到57%~67%。交叉极化低于最大增益25 dB。上述数据表明，在同样指标要求下，圆缝隙阵优于矩形宽缝隙阵。
图1.4为医用宽缝隙微带天线结构示意图。单缝的增益可达到6dB。工作频率为S波段。
图1.4医用宽缝微带天线结构示意图
这种天线放在人体组织附近进行诊断。因此，场强随缝隙表面与人体组织间距离变化的数据是重要的。图表示场强随缝隙表面与水平面距离的变化。在医疗诊断和治疗中，把微带缝隙天线表面贴在人体有关部位或与有关部委保持一定距离，目的是在人体有关部位上产生一定形状和强度的热区。
第2章缝隙天线的理论分析
如果在同轴线、波导管或空腔谐振器的导体壁上开一条或数条窄缝，可使电磁波通过缝隙向外空间辐射，而形成一种天线，这种天线称为缝隙天线。这种天线可以单独使用，也可以作天线阵的辐射单元。
2.1理想缝隙天线
实际上理想缝隙天线是有外加电压或场激励的。不论激励方式如何，缝隙中的电场垂直于缝的长边，并在缝的中点呈上下对称分布，如图2.1（a）所示。不过，由于JmnE，缝隙内外两表面的等效磁流反向，理想缝隙天线的场与前述磁流源激励时的场若在y>0的半空间相同，则在y<0的半空间相差一个负号。由于在同一表面上，等效磁流亦对缝中点呈上下对称分布，理想缝隙天线可等效为由磁流源激励的对称缝隙，如图2.1(b)所示。当然，这个磁流源的方向在内外两表面上也应当相反。与之互补对称的显然是尺寸相同的板状对称振子。
图2.1 理想缝隙天线与板状对称阵子
2.2微带缝隙天线
2.2.1 微带缝隙天线的结构
在50年代，人们在三板线的一个接地板上开缝构成辐射器，这就是微带缝隙天线，并且以此为阵元构成缝阵。许多人对这种天线进行了研究。随着微波集成电路工艺的发展，人们在微带线接地板上光刻成缝隙构成微带缝隙天线。图2.5表示出了微带缝隙天线的结构。
图2.5 微带缝隙天线
微带缝隙天线产生双向辐射；对制作公差要求低；与微带振子天线组合起来可以构成圆极化天线。他也是一种比较常见的天线。微带缝隙天线常见的的缝隙形状有矩形，圆形，或者环形
(a)窄缝(b)圆环缝(c)宽缝(d)圆贴缝
图2.6 缝隙形状
2.2.2微带模型
微带馈电缝隙天线的基本模型，是在微带线的接地平面上蚀刻单个缝隙或缝隙阵列作为辐射单元，该缝隙与微带线的带状导体成直角，微带线的电场经微带传播到达缝隙处通过耦合激励该缝隙，向外辐射能量。为了能有效激励缝隙，可采用两种激励方式：带状导体或者穿过介质基板到缝隙边缘并短路，如图2.7所示，或者该带状导体终止于～个远离缝隙边缘的开路短线，如图2.7所示，在缝隙外边缘实现了一个有效短路。
（a）（b）
图2.7 微带模型、参考文献
1.王新稳、李萍，微波技术与天线，北京，电子工业出版社，2003 2.万伟，微波技术与天线，高等教育出版社，1986.6 3．卢万铮，天线理论与技术，西安电子科技大学出版社，2004 4．周朝栋、王元坤，天线与电波，西安电子科技大学出版社，1994 5．马汉炎，天线技术，哈尔滨工业大学出版社，1997 6．王朴中、石长生，天线原理，清华大学出版社，1993 7．谢宗浩、刘雪樵，天线，北京邮电学院出版社，1992
8．魏文元等，天线原理，第一版，北京，国防工业出版社，1985年 9．王新稳等，微波技术与天线，第一版，北京，电子工业出版社，2003年
10．JhoneD.Kraus等著，章文勋译，天线，第三版，北京，电子工业出版社，2004年 11．张肃文等，高频电子线路，第三版，北京，高等教育出版社，1993年 12．刘学观等，微波技术与天线，西安，西安电子科技大学出版社，2001年 13．闫润卿等，微波技术基础，北京，北京理工大学出版社，2004年
第五篇：现代测试技术
《现代测试技术》
课程考核论文
学院：xxxxxxxxxxxxxxxxx
姓名：XXX班级：xxxx 学号：xxxxxxxxxxxxxx
摘要：CCD，英文全称：Charge-coupled Device，中文全称：电荷耦合元件。可以称为CCD图像传感器。CCD是一种半导体器件，能够把光学影像转化为数字信号。CCD上植入的微小光敏物质称作像素（Pixel）。一块CCD上包含的像素数越多，其提供的画面分辨率也就越高。CCD的作用就像胶片一样，但它是把光信号转换成电荷信号。CCD上有许多排列整齐的光电二极管，能感应光线，并将光信号转变成电信号，经外部采样放大及模数转换电路转换成数字图像信号。关键字：电信号、图像信号、相机、摄像机。
该传感器的工作原理
构成CCD的基本单元是MOS（金属－氧化物－半导体）结构。CCD的基本功能是电荷的存储和电荷的转移。工作时，需要在金属栅极上加一定的偏压，形成势阱以容纳电荷，电荷的多少与光强成线性关系。电荷读出时，在一定相位关系的移位脉冲作用下，从一个位置移动到下一个位置，直到移出CCD，经过电荷ˉ电压变换，转换为模拟信号。由于在CCD中每个像元的势阱所容纳电荷的能力是有一定限制的，所以如果光照太强，一旦电荷填满势阱，电子将产生“溢出”现象。另外，在电荷读出时，由于它是从一个位置到下一个位置的电荷转移过程，所以存在电荷的转移效率和转移损失问题
电荷耦合摄像器件（CCD）的突出特点是以电荷为信号载体。它的功能是接受存储模拟电荷信号，并将它逐级转移（并存储）输送到输出端。其基本工作过程主要是信号电荷的产生、存储、转移和检测，因此实际上相当于一个模拟移位存储器。主要有信息处理用延迟线、存储器和光电摄像器件三个方向应用
CCD有表面（沟道）CCD（SCCD）和埋沟CCD（BCCD）两种基本类型。作为图像传感器用摄像器件还另外具有光敏元阵列和转移栅，以进行光电转移，并将光电转换的信号电荷转移到CCD转移电极下。
该传感器的的测量的物理量及范围
线型CCD即CCD的感光元件排列在一条直线上。它成像方式是CCD在光学系统成像所在的焦平面上垂直扫过，地到一幅完整的影像。传统的扫描仪都使用这种类型的CCD，因此我们又称它为扫描型CCD。线性CCD的这种工作方式决定了
2它得到一幅完整的影像需要很长的时间，即嚗光时间很长。自然它就无法用于拍摄动态的物体，另外在嚗光过程中需要一致的光线环境，它也不支持闪光拍摄。虽然有如此重大的缺陷，但线性CCD的感光元件可以做到很高的线密度，这样用线性CCD可以得到极高像素数量的影像，因此它仍然被用于数码相机，拍摄需要超高分辨率的静物影像。典型的例子是Agfa的StudioCam相机，它用三条线性CCD分别感应红蓝绿三色光，每条3648像素，色彩灰度为12位，可得到1640万像素分辨率高达4500*3648的图象，最终的影像容量高达50-100MB。其预扫描时间需要12秒，每一线依精度需要1/15-1/200秒。
面型CCD 又称全幅式CCD,阵列型CCD。面型CCD的嚗光方式有以下三种。1．单CCD芯片三次嚗光：即通过三色滤镜轮盘分别将红蓝绿三色光投射在CCD上，三次采集后合成得到影像。这种方式得到的影像质量很高，但三次嚗光，不能用于拍摄动态影像。
2．三CCD一次嚗光：三个CCD芯片，分别感应红绿蓝三色光（或其中两片感应绿色光，另一片感应红蓝光），自然光通过分光棱镜系统将三色光分别投影在CCD上，一次嚗光得到完整影像。这种方式得到的影像质量和单芯片三次嚗光一样，而一次嚗光可拍摄动态影像.缺点是三CCD的成本很高，分光棱镜的制作技术难度也很大。
3.单CCD芯片一次嚗光：CCD上组合排列感应三种色光的像素，一次嚗光后得到影像，由于人眼对绿色最为敏感，通常CCD上的感绿色像素最多。这种方式的影像质量最低，但受成本的限制和对动态影像的拍摄要求，市面上主流产品大都采用单CCD芯片一次嚗光。
CCD-CCD原理
说到CCD的尺寸，其实是说感光器件的面积大小，这里就包括了CCD和CMOS。感光器件的面积大小，CCD/CMOS面积越大，捕获的光子越多，感光性能越好，信噪比越低。CCD/CMOS是数码相机用来感光成像的部件，相当于光学传统相机中的胶卷。
CCD上感光组件的表面具有储存电荷的能力，并以矩阵的方式排列。当其表面感受到光线时，会将电荷反应在组件上，整个CCD上的所有感光组件所产生的信号，就构成了一个完整的画面
该传感器的对测量某一物理量的具体应用
CCD图像传感器可直接将光学信号转换为模拟电流信号，电流信号经过放大和模数转换，实现图像的获取、存储、传输、处理和复现。CCD一般可分为线阵CCD和面阵CCD两大类。线阵CCD将CCD内部电极分成数组，并施加同样的时钟脉冲，以满足不同场合的应用。面阵CCD较线阵CCD结构更为复杂，由很多光敏区排列成一个方阵并以一定的形式连接成一个器件，以获取大量信息，完成复杂图像的处理。
一般考察CCD质量性能，可以对其不同参数进行考虑。包括CCD的光谱灵敏度、暗电流与噪声、转移效率和转移损失率、时钟频率的上、下限、动态范围、非均匀性、非线性度、时间常数、CCD芯片像素缺陷等。
CCD图像传感器一般体积较小，功耗也较低，因此适应于各类电子产品而不会占用太大空间。同时CCD灵敏度高、噪声低、动态范围大、响应速度快、像素集成度高、尺寸精确等，都让它的应用得到普及。
含格状排列像素的CCD应用于数码相机、光学扫瞄仪与摄影机的感光元件。经冷冻的CCD亦广泛应用于天文摄影与各种夜视装置，而各大型天文台亦不断研发高像数CCD以拍摄极高解像之天体照片。CCD能使固定式的望远镜发挥有如带追踪望远镜的功能，让CCD上电荷读取和移动的方向与天体运行方向一致，速度也同步，以CCD导星不仅能使望远镜有效纠正追踪误差，还能使望远镜记录到比原来更大的视场。一般的CCD大多能感应红外线，所以衍生出红外线影像、夜视装置、零照度（或趋近零照度）摄影机/照相机等
该传感器的技术指标及参考价格、可能的生产厂家 1.光谱灵敏度
CCD的光谱灵敏度取决于量子效率、波长、积分时间等参数。量子效率表征CCD芯片对不同波长光信号的光电转换本领。不同工艺制成的CCD芯片，其量子效率不同。灵敏度还与光照方式有关，背照CCD的量子效率高，光谱响应曲线无起伏，正照CCD由于反射和吸收损失，光谱响应曲线上存在若干个峰和谷。
2.CCD的暗电流与噪声
CCD暗电流是内部热激励载流子造成的。CCD在低帧频工作时，可以几秒或几千秒的累积（曝光）时间来采集低亮度图像，如果曝光时间较长，暗电流会在
4光电子形成之前将势阱填满热电子。由于晶格点阵的缺陷，不同像素的暗电流可能差别很大。在曝光时间较长的图像上，会产生一个星空状的固定噪声图案。这种效应是因为少数像素具有反常的较大暗电流，一般可在记录后从图像中减去，除非暗电流已使势阱中的电子达到饱和。
晶格点阵的缺陷产生不能收集光电子的死像素。由于电荷在移出芯片的途中要穿过像素，一个死像素就会导致一整列中的全部或部分像素无效；过渡曝光会使过剩的光电子蔓延到相邻像素，导致图像扩散性模糊。
3.转移效率和转移损失率
电荷包从一个势阱向另一个势阱转移时，需要一个过程。像素中的电荷在离开芯片之前要在势阱间移动上千次或更多，这要求电荷转移效率极其高，否则光电子的有效数目会在读出过程中损失严重。
引起电荷转移不完全的主要原因是表面态对电子的俘获，转移损失造成信号退化。采用“胖零”技术可减少这种损耗。
4.时钟频率的上、下限
下限取决于非平衡载流子的平均寿命，上限取决于电荷包转移的损失率，即电荷包的转移要有足够的时间。
5.动态范围
表征同一幅图像中最强但未饱和点与最弱点强度的比值。数字图像一般用DN表示。
6.非均匀性
表征CCD芯片全部像素对同一波长、同一强度信号响应能力的不一致性。
7.非线性度
表征CCD芯片对于同一波长的输入信号，其输出信号强度与输入信号强度比例变化的不一致性。
8.时间常数
表征探测器响应速度，也表示探测器响应的调制辐射能力。时间常数与光导和光伏探测器中的自由载流子寿命有关。
9.CCD芯片像素缺陷
a.像素缺陷：对于在50%线性范围的照明，若像素响应与其相邻像素偏差超过30%，则为像素缺陷。
b.簇缺陷：在3*3像素的范围内，缺陷数超过5个像素。
c.列缺陷：在1*12的范围内，列的缺陷超过8个像素。
d.行缺陷：在一组水平像素内，行的缺陷超过8个像素
价格：600~800元之间
生产厂家：索尼、尼康
优缺点
优点：CCD制造工艺较复杂，成像通透性、明锐度都很好，色彩还原、曝光可以保证基本准确一般是颜色好，缺点：费电，曝光时间长的时候温升大，噪点相对严重，最重要的是大规格的成品率低，成本高
针对缺点有何改进措施
1)围绕空间CCD相机的设计技术要求,本文在相机的结构设计过程中完成了以下工作:(a)通过对星载空间相机常用材料的性能分析比较,合理地完成部件结构的材料选择,为达到轻量化的设计要求奠定基础;(b)应用有限元分析方法,对相机关键部件——主镜筒和支架进行了优化设计;2)在该相机精确CAD模型的基础上,对CCD相机进行了简化造型。利用简化后的模型建立了整机的有限元模型,完成了该相机结构动态特性分析计算
参考文献
[1].曾光奇.工程测试技术基础.武汉：华中科技大学出版社.2002.36
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