傳感器的優(yōu)化設(shè)計論文（通用13篇）
在學(xué)習(xí)和工作的日常里，大家都經(jīng)常接觸到論文吧，通過論文寫作可以培養(yǎng)我們的科學(xué)研究能力。那么你知道一篇好的論文該怎么寫嗎？下面是小編收集整理的傳感器的優(yōu)化設(shè)計論文，歡迎閱讀，希望大家能夠喜歡。
傳感器的優(yōu)化設(shè)計論文 篇1
研究型教學(xué)是與創(chuàng)新性教育相適應(yīng)、以“學(xué)生為中心”的教學(xué)模式，是教師以課程內(nèi)容和學(xué)生的學(xué)識積累為基礎(chǔ)，引導(dǎo)學(xué)生創(chuàng)造性地運用知識和能力，自主發(fā)現(xiàn)問題、研究問題和解決問題，在研討中積累知識、培養(yǎng)能力和鍛煉思維的新型教學(xué)模式[1]。而建構(gòu)主義學(xué)習(xí)理論提出學(xué)習(xí)是一個積極主動的建構(gòu)過程，強調(diào)學(xué)生對知識的主動探求、主動發(fā)現(xiàn)和對所學(xué)知識的主動建構(gòu)[2]。教學(xué)過程則是充分利用情境、協(xié)作、交流會話等環(huán)境要素，調(diào)動學(xué)生的主動性、積極性和創(chuàng)新精神，提高教學(xué)質(zhì)量和效率。可見將建構(gòu)主義學(xué)習(xí)理論運用到研究型教學(xué)實踐中，會起到事半功倍的效果。傳感器與測試技術(shù)課程具有以下的特點：工程實踐性強;涉及的專業(yè)知識面廣、知識點多、綜合性強;傳感器和測試技術(shù)本身發(fā)展迅速。結(jié)合課程特點，深入闡述建構(gòu)主義學(xué)習(xí)理論指導(dǎo)下的傳感器與測試技術(shù)課程的研究型教學(xué)實踐。
1 建構(gòu)主義學(xué)習(xí)理論的知識觀和學(xué)習(xí)觀
建構(gòu)主義學(xué)習(xí)理論最早是由認知發(fā)展領(lǐng)域最有影響力的瑞士著名心理學(xué)家皮亞杰在20世紀60年代提出的，他認為兒童是在與周圍環(huán)境相互作用的過程中，逐步建構(gòu)起關(guān)于外部世界的認識，從而使自身的認知結(jié)構(gòu)得到發(fā)展。后來又有許多心理學(xué)家和教育學(xué)家，如維果茨基、奧蘇貝爾、布魯諾等發(fā)展了建構(gòu)主義學(xué)習(xí)理論，從而形成較完整的理論，它對學(xué)生的學(xué)習(xí)方式、教師的教學(xué)方式以及師生間的關(guān)系都產(chǎn)生了重要的影響，并逐漸成為研究與實施素質(zhì)教育的重要理論依據(jù)[2]。
1.1 知識觀
建構(gòu)主義學(xué)習(xí)理論認為世界是客觀存在的，但每個人是以自己的經(jīng)驗為基礎(chǔ)來建構(gòu)現(xiàn)實[2]。知識不是從外部輸入人內(nèi)心的，而是在與外部作用的過程中在人的心靈內(nèi)部建立起來的[3]。知識并不是對現(xiàn)實的準確表征，它是一種解釋、一種假設(shè)，而不是問題的最終答案，會隨著人類的進步而出現(xiàn)新的假設(shè)。另外，知識不可能以實體的形式存在于具體個體之外，盡管我們通過語言符號賦予知識一定的外在形式，甚至這些命題還得到了較普遍的認可，但這并不意味著學(xué)習(xí)者會對這些命題有同樣的理解。因為這些理解只能由個體學(xué)習(xí)者基于自己的經(jīng)驗背景建構(gòu)起來，這取決于特定情境下的學(xué)習(xí)歷程。
1.2 學(xué)習(xí)觀
學(xué)習(xí)過程是學(xué)習(xí)者從外界選擇性地知覺新信息，然后進行主動構(gòu)建并生成意義的過程[4]。學(xué)習(xí)者通過對外部信息的選擇和加工，通過新舊經(jīng)驗之間的相互作用，構(gòu)建自己知識，為“理解而學(xué)習(xí)”是建構(gòu)性學(xué)習(xí)的核心目標。學(xué)習(xí)者通過構(gòu)建自己對各種問題的理解形成自己的觀點，而不僅僅是記住別人已經(jīng)研究出來的結(jié)論[5]。學(xué)習(xí)者的知識構(gòu)建過程受到教師指導(dǎo)、學(xué)生參與、周圍環(huán)境等因素的影響。教師與學(xué)生之間以教學(xué)內(nèi)容為中介形成雙向互動關(guān)系，可以更好地激發(fā)學(xué)生主體作用的發(fā)揮，促進學(xué)生積極構(gòu)建知識。學(xué)習(xí)活動要發(fā)生則必須滿足兩個條件：學(xué)生的背景知識與新知識有一定的相關(guān)度、新知識的潛在意義能引起學(xué)生情感的變化。學(xué)習(xí)活動發(fā)生后，通過與其他學(xué)生和教師的不斷交流和溝通，在自己原有知識的基礎(chǔ)上完成新知識的建構(gòu)。
2 建構(gòu)主義學(xué)習(xí)理論指導(dǎo)下的傳感器與測試技術(shù)研究型教學(xué)實踐
2.1 設(shè)計課程教學(xué)流程，規(guī)范課程教學(xué)六大要素
建構(gòu)主義學(xué)習(xí)理論強調(diào)“教學(xué)情境”“協(xié)作”以及“知識主動建構(gòu)”，基于該理論指導(dǎo)，根據(jù)“科學(xué)引領(lǐng)工程、工程引入教堂、教員在研究中教、學(xué)員在實踐中學(xué)”的教學(xué)理念，以“知識、素質(zhì)、能力綜合培養(yǎng)”為課程目標，設(shè)計了傳感器與測試技術(shù)課程教學(xué)流程。規(guī)范了課程的講授、教材、作業(yè)、討論、實踐訓(xùn)練、考核等課程教學(xué)六大要素，使每個環(huán)節(jié)都有實施依據(jù)和具體實施方法。
2.2 采取以點、線、面相結(jié)合的方式構(gòu)建新的教學(xué)模式
解決傳感器與測試技術(shù)課程中理論與實踐相結(jié)合及學(xué)時少、內(nèi)容多、要求高的問題。突出專業(yè)基礎(chǔ)教學(xué)的綜合性、系統(tǒng)性，體現(xiàn)現(xiàn)代儀器及測試科學(xué)和技術(shù)的相互關(guān)聯(lián)和完整性。
“點”指以課程教學(xué)六大要素為單元，課程重點講授核心知識點，重點引導(dǎo)學(xué)生把握科學(xué)的思維方式和研究方法;講授內(nèi)容寬而新，以儀器學(xué)科的應(yīng)用為大背景，引導(dǎo)學(xué)生了解傳感器基本原理、在工程中的應(yīng)用�！熬�”指以理論課程體系、實踐課程體系、科研訓(xùn)練體系為三條主線，探索研究型教學(xué)體系。理論課程體系由理論型課程教學(xué)單元構(gòu)成，強調(diào)對傳感器基本原理的掌握;實踐課程體系由基礎(chǔ)型、綜合與研究型實驗構(gòu)成，強調(diào)通過基本技能訓(xùn)練、綜合能力培養(yǎng)、開放研究實驗的鍛煉，培養(yǎng)創(chuàng)新意識;科研訓(xùn)練體系由課程設(shè)計、學(xué)科競賽、課題研究等構(gòu)成，鍛煉工程實踐能力，提高創(chuàng)新能力�！懊妗敝敢越虒W(xué)科研結(jié)合型的教師隊伍和學(xué)科的整體實力來鉸鏈點與線，建設(shè)立體化的應(yīng)用型教學(xué)模式。課程內(nèi)容注重先進性和科學(xué)性，將最新軍事應(yīng)用科研成果轉(zhuǎn)化為教學(xué)資源，使學(xué)生盡早參與科學(xué)研究訓(xùn)練，接觸科學(xué)前沿。同時讓學(xué)生接受教師研究和教學(xué)文化的熏陶及嚴謹?shù)膶W(xué)術(shù)作風的浸潤。這是培養(yǎng)學(xué)生自主研究性學(xué)習(xí)能力的一個重要環(huán)節(jié)，也是培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新思維的主渠道，同時對教學(xué)隊伍的建設(shè)提出了更高的要求。
2.3 實施“從單元構(gòu)建系統(tǒng)，從系統(tǒng)細化到單元”的教學(xué)手段和方法
貫穿傳感器原理、結(jié)構(gòu)及應(yīng)用這一主線，設(shè)計了一套適合本課程的教學(xué)進程，對不同的教學(xué)內(nèi)容方法不同，在不同的教學(xué)階段方法不同，對不同傳感器的特點，具體的教學(xué)手段也不同。
2.3.1 按不同課程內(nèi)容實施不同教學(xué)模式
該課程內(nèi)容分為三大塊：基礎(chǔ)理論、典型傳感器原理與應(yīng)用以及典型參量的測試。在學(xué)期開始的基礎(chǔ)理論部分，采取“以興趣為核心”的方式，讓學(xué)生在感興趣和親身感知的事件中由實踐到理論、從工程實際到科學(xué)理論認識傳感器;再分門別類講述傳感器原理及應(yīng)用，采取“以問題為核心”的方式，從科學(xué)到工程，引導(dǎo)學(xué)生對傳感器工作原理進行探究，根據(jù)工程需要對科學(xué)問題進行提煉;課程后期，典型參量測試部分，采取“以案例或課題為核心”的方式，從科學(xué)到工程，從單元構(gòu)建系統(tǒng)，進行設(shè)計學(xué)習(xí)。教學(xué)進程表和教學(xué)模式。
2.3.2 針對不同傳感器設(shè)計不同的教學(xué)手段
不同傳感器具有不同的特性，在教學(xué)中設(shè)計了不同的教學(xué)手段。如電感式傳感器部分，差動變壓器靈敏度特性是教學(xué)難點，教學(xué)思路是“先做實驗，主動探究”。先講授差動變壓器的工作原理，而對特性部分不予講解，接著布置實驗內(nèi)容，學(xué)生通過實驗得出“電壓頻率在一定范圍內(nèi)時靈敏度不變”這一規(guī)律。學(xué)生在自問為什么時，會主動根據(jù)差動變壓器的工作原理和公式作進一步推導(dǎo)。壓電式傳感器的教學(xué)思路是“搭建支架，分析比較”。兩種典型的壓電材料石英晶體和壓電陶瓷，由于其具有不同的結(jié)構(gòu)和特性，所以兩種壓電式傳感器在穩(wěn)定性、靈敏度、價格和抗干擾性方面有很大區(qū)別，學(xué)生只要掌握了壓電材料的基本特性，即可自己分析得出兩種壓電傳感器的特性。如計量光柵，教學(xué)思路是“創(chuàng)造情境，絲絲入扣”，包括以下幾步：
(1)以學(xué)生熟悉的測量轉(zhuǎn)速光電傳感器為例，提出是否可以用光電傳感器來測量位移。
(2)大家分組討論，提出設(shè)計方案。這時有學(xué)生提出，可以把光電傳感器中的開孔圓盤拉直變成開槽板，并拿出事先準備的一張均勻刻槽的紙，現(xiàn)場演示了學(xué)生的思想—這是光柵的雛形。
(3)分析方案的可行性。即測量的精度、實際系統(tǒng)中光電接收元件的安裝等問題。
(4)討論并改進方案。學(xué)生的方案提高精度可以通過減小槽的距離，進一步讓學(xué)生分析這種思路的技術(shù)可行性和難點。于是引出用2塊光柵交疊，并請大家伸出雙手演示著名的“莫爾條紋效應(yīng)”。至此，學(xué)生已經(jīng)基本明白了光柵數(shù)字位移傳感器測量位移的基本原理。
(5)配合演示動畫，讓大家分析光柵的特點。
2.4 多元化、全過程的綜合評價體系研究
該課程涉及對基本原理的掌握、對測試系統(tǒng)的設(shè)計，評估學(xué)生的能力需要建立更加科學(xué)合理的評估模式。教學(xué)評價系統(tǒng)遵循學(xué)習(xí)過程評價和教學(xué)目標管理相結(jié)合的基本原則，以研究學(xué)習(xí)過程的知識獲取(如傳感器原理)、探索研究(如測試技術(shù)應(yīng)用與最新發(fā)展)、思維創(chuàng)新(如測試系統(tǒng)設(shè)計)等要素為評價因子，以完成教學(xué)大綱要求的教學(xué)目標進行評價，考核重點從獲取知識量向知識、能力、綜合素質(zhì)的評價轉(zhuǎn)移，形成多元化、全過程“合格+拔尖”的綜合評價系統(tǒng)。最后成績考核包括平時作業(yè)、卷面成績、課程設(shè)計綜合評估。作業(yè)包括課本習(xí)題/調(diào)研報告、資源檢索等，作業(yè)可以通過網(wǎng)絡(luò)提交。第一次課的作業(yè)是請學(xué)生跟蹤調(diào)研新型傳感器、測試技術(shù)或測試系統(tǒng)發(fā)展動態(tài)，后續(xù)的課堂中，適當安排些調(diào)研比較充分的學(xué)生做匯報、研討，教師再進行點評。課程中期布置了課程設(shè)計、自行車測速系統(tǒng)的設(shè)計，不限傳感器類型。每個小組上交傳感器設(shè)計說明書，并根據(jù)條件實現(xiàn)傳感器部分或全部環(huán)節(jié)的制作。各小組代表發(fā)言，時間不超過10分鐘，小組成員可隨時補充，其他組學(xué)生可隨時提問，對相互間的不同觀點可據(jù)理力爭，甚至駁斥。最后，教師再逐一點評，和學(xué)生一起評價出最佳設(shè)計獎。這種研討課的教學(xué)效果超過了預(yù)期設(shè)想。每組選用了不同的傳感器進行測速，設(shè)計方案五花八門，并從傳感器選型、電源、安裝、成本、誤差分析、實用性等方面全面分析，考查學(xué)生全面掌握課程核心知識點的情況以及分工、合作、溝通的能力。
3 結(jié)束語
建構(gòu)主義學(xué)習(xí)理論指導(dǎo)下的研究型教學(xué)，迎合了創(chuàng)新型人才培養(yǎng)的大方向，不僅提高了教師教學(xué)理論水平和教學(xué)科研能力，同時也促進了學(xué)生的全面發(fā)展，參加各種科技創(chuàng)新的學(xué)生人數(shù)激增，并且作品質(zhì)量有很大提升。但建構(gòu)主義學(xué)習(xí)理論在教學(xué)實踐中的運用并不是生搬硬套，如何在傳感器與測試技術(shù)迅速發(fā)展、教學(xué)理念不斷與時俱進的情況下，探索更科學(xué)的教學(xué)模式，切實提高學(xué)生的創(chuàng)新意識和創(chuàng)新能力，還需繼續(xù)實踐和探索。
參考文獻
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傳感器的優(yōu)化設(shè)計論文 篇2
1 無線傳感器在智能家居中應(yīng)用的重要性
科技時代的來臨，人們的生活質(zhì)量得到了更大程度的提高�，F(xiàn)在家居生活逐漸向智能化發(fā)展，各種系統(tǒng)的智能化使生活更加輕松、有序、高效，智能化家居逐漸成為科技時代背景下的必然趨勢。但是，在發(fā)展的過程中要正視，因為我國家居智能化起步比較晚，與國外發(fā)達國家相比還存在很多不足，逐漸凸顯出一些問題。例如智能家居組網(wǎng)方式的選擇難，傳統(tǒng)的先組網(wǎng)方式已經(jīng)不能適應(yīng)社會發(fā)展的需求，而傳統(tǒng)的無線組網(wǎng)方式造價比相對較高，更不易選擇。或者是整個系統(tǒng)因為節(jié)點、標準以及接口等問題運行不穩(wěn)定。只有解決這些存在的問題，才能更好地實現(xiàn)智能家居的建設(shè)，才可進一步為人們提供更高質(zhì)量的服務(wù)。而無線傳感器在智能家居上的應(yīng)用剛好滿足這一要求，以無線傳感器存在的優(yōu)點來彌補傳統(tǒng)智能家居系統(tǒng)的不足，使得智能家居真正實現(xiàn)“智能”，將各種子系統(tǒng)聯(lián)系在一起，實現(xiàn)信息共享。無線傳感器在智能家居中的應(yīng)用，主要是通過設(shè)置在區(qū)域環(huán)境中多個傳感器組節(jié)點形成一個無線多跳自組織的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，實現(xiàn)家居中安保系統(tǒng)、家電控制系統(tǒng)以及網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用系統(tǒng)等有效的整合，保證觀察者可以實現(xiàn)實時監(jiān)控。
2 無線傳感器在智能家居上應(yīng)用的難點
無線傳感器在智能家居中的應(yīng)用在一定程度上已經(jīng)超出了傳統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)范圍。因為在智能家居中的應(yīng)用中，節(jié)點的組成已發(fā)生了轉(zhuǎn)變，不再是與傳統(tǒng)系統(tǒng)中相同節(jié)點的組成，而是將功能單一與獨立工作的節(jié)點聯(lián)系起來，由傳統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)轉(zhuǎn)變?yōu)橐粋�異構(gòu)的系統(tǒng)。同時，因為在智能家居中某些家電設(shè)備或者是辦公產(chǎn)品不是靜止不動的，這就使系統(tǒng)內(nèi)的節(jié)點具有了移動性。網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)由傳統(tǒng)的靜止轉(zhuǎn)變?yōu)閯討B(tài)，同時拓撲結(jié)構(gòu)也可能會發(fā)生轉(zhuǎn)變，這就要求整個無線傳感器網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)具有更強的適應(yīng)性，保證本身具有動態(tài)系統(tǒng)的可塑性。針對無線傳感器網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)中節(jié)點的異構(gòu)性和動態(tài)性，其在智能家居中的應(yīng)用難點主要就是對動態(tài)節(jié)點的控制。另外還有就是在工程應(yīng)用上存在的問題，也就是將來自不同廠家的家電以及傳感器執(zhí)行器進行有效互聯(lián)，進行統(tǒng)一管理。家電設(shè)備生產(chǎn)規(guī)律決定了各種電器設(shè)備來源的多樣性。對于電器設(shè)備的生產(chǎn)，各個廠家是各有所長，因此消費者在進行選購時一般都是根據(jù)質(zhì)量而不是根據(jù)生產(chǎn)廠商進行確定，造成了各個電器設(shè)備節(jié)點的不同，為如何將不同廠家不同類型設(shè)備互聯(lián)提出了更高的要求，此問題已經(jīng)成為無線傳感器網(wǎng)絡(luò)在智能家居上應(yīng)用的難點。
3 無線傳感器在智能家居上應(yīng)用設(shè)計
3.1 無線傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點硬件設(shè)計
無線傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點硬件設(shè)計主要包括傳感器單元設(shè)計、處理器單元設(shè)計、無線通信單元設(shè)計以及能量供應(yīng)單元設(shè)計四部分。本文主要以溫度傳感器為例進行設(shè)計，傳感節(jié)點主要包括電源(電池組)人體紅外傳感器、溫度傳感器(18B20)、接口、單片機(MSP430F1232A)、無線收發(fā)芯片(NRF905)。
(1)傳感器單元設(shè)計。在此傳感器節(jié)點的選擇只有溫度傳感器和人體紅外傳感器兩個節(jié)點，其中溫度傳感器選擇的是DS18B20，具備體積小、電路簡單、成本低以及精度高等特點，內(nèi)置集成測溫傳感器和邏輯控制電路。人體紅外傳感器節(jié)點的設(shè)置主要是用來對家居環(huán)境內(nèi)人物是否存在進行檢測，其原理是根據(jù)溫度高于絕對溫度-273℃的任何物體都會具有紅外光譜，并根據(jù)光譜長度對區(qū)域環(huán)境內(nèi)的紅外波長進行確定。如果環(huán)境內(nèi)有人物存在就會將自身存在的紅外線通過濾光片加強后作用到紅外感應(yīng)器上，紅外感應(yīng)器電荷平衡被打破，向電路釋放電荷，經(jīng)系統(tǒng)處理后就會引發(fā)報警系統(tǒng)。
(2)處理器單元設(shè)計。處理器單元選擇的是單片機MSP430F1232A，具有應(yīng)用方便、時間長等超低功耗的優(yōu)點。并且具有豐富的尋址方式以及大量的模擬指令，具有較強的處理功能，所以在控制單元選擇這種單片機比較具有優(yōu)勢。另外的外圍電路主要由復(fù)位電路、晶振電路、電量監(jiān)視電路以及編程接口組成，整個工作系統(tǒng)比較穩(wěn)定。
(3)無線通信單元設(shè)計。無線通信設(shè)備選擇的主要是無線收發(fā)芯片NRF905，具有低消耗的特點。整個單元主要是由調(diào)節(jié)器、功率放大器、晶體振蕩器、自帶調(diào)節(jié)器的接收器以及完全集成的頻率調(diào)制器組成。另外，在沒有碰撞控制或者是有噪聲的區(qū)域環(huán)境中，數(shù)據(jù)包的重復(fù)發(fā)送是提升系統(tǒng)可靠性的一種有效方式，無線收發(fā)芯片NRF905在這一方面具有很大的優(yōu)勢，實施比較方便。
(4)能量供應(yīng)單元設(shè)計。能量供應(yīng)單元主要是由電池組和電量剩余監(jiān)視電路組成，其中電池組可以選取節(jié)號電池來組成，監(jiān)視電路主要構(gòu)成為MAX836。能量供應(yīng)單元設(shè)計相對簡單，但是也最為重要，沒有電源一切皆為空談，因此要加強對此單元設(shè)計的重視。
3.2 通信協(xié)議設(shè)計
這里講的通信協(xié)議主要是路由協(xié)議，根據(jù)現(xiàn)在無線路由器自組網(wǎng)中的平面路由協(xié)議可以分為按需路由協(xié)議和主動路由協(xié)議兩種。
(1)按需路由協(xié)議。按需路由協(xié)議認為在無線傳感器自組網(wǎng)中沒有必要去維護其他節(jié)點的路由，只有在沒有與目的路由進行連接的時候才會“按需” 發(fā)現(xiàn)路由。其優(yōu)點是在對信息傳播時不需要周期性的路由，節(jié)省了大量的網(wǎng)絡(luò)資源。缺點是節(jié)點數(shù)據(jù)包發(fā)送時，沒有目的節(jié)點路由，會發(fā)生延時。按需路由協(xié)議一般主要包括發(fā)現(xiàn)和維護兩個過程，在源節(jié)點發(fā)現(xiàn)存在路由節(jié)點沒有去往目的節(jié)點時，就會引發(fā)路由發(fā)現(xiàn)過程。而路由維護過程只有通過鏈路失效檢測機制才能進行觸發(fā)�，F(xiàn)在經(jīng)常用的按需路由協(xié)議主要有DSR協(xié)議和AODV協(xié)議。
(2)主動路由協(xié)議。區(qū)別于按需路由協(xié)議，主動路由協(xié)議是主動去尋找路由，認為無線傳感器自組網(wǎng)節(jié)點應(yīng)該對網(wǎng)絡(luò)中所有節(jié)點進行維護。與按需路由協(xié)議相比其具有一定的優(yōu)點，在節(jié)點發(fā)送數(shù)據(jù)包時，如果存在目的節(jié)點，其中延時概率會大幅度降低。但是同時也具有缺點，主動路由協(xié)議網(wǎng)絡(luò)開銷比較大，同時原有路由更新會因為拓撲結(jié)構(gòu)的動態(tài)變化很快變成過時信息。現(xiàn)在常用的主動路由協(xié)議主要有DSDV協(xié)議和WRP協(xié)議。
3.3 智能家居網(wǎng)絡(luò)拓撲結(jié)構(gòu)設(shè)計
無線傳感器網(wǎng)絡(luò)在智能家居上的應(yīng)用，實現(xiàn)的前提就是要選擇建立一個科學(xué)合理的拓撲結(jié)構(gòu)。一個合理的網(wǎng)絡(luò)拓撲結(jié)構(gòu)可以提升家居網(wǎng)絡(luò)的速度，將其具有的優(yōu)點進行擴大，使網(wǎng)絡(luò)具有的整體功能更完美地發(fā)揮出來。現(xiàn)在智能家居網(wǎng)絡(luò)拓撲結(jié)構(gòu)一般采用的都是星狀網(wǎng)絡(luò)。具有的特點是網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)簡單，連接方便，更重要的是管理時效性高。無線傳感器在智能家居上的應(yīng)用，通過多個節(jié)點形成自足網(wǎng)絡(luò)，其中智能家居網(wǎng)絡(luò)控制主要分為家用電器開關(guān)控制和安防、環(huán)境監(jiān)測數(shù)據(jù)傳輸兩種。與現(xiàn)在智能家居發(fā)展相結(jié)合，設(shè)計出以控制計算機為中心的星狀網(wǎng)絡(luò)拓撲圖，更簡單實用。
傳感器的優(yōu)化設(shè)計論文 篇3
1傳感器的分類
1.1根據(jù)能量轉(zhuǎn)換分類
根據(jù)傳感器能量轉(zhuǎn)換的角度進行分類，可以分成能量控制型傳感器和能量轉(zhuǎn)換型傳感器兩種。能量控制型傳感器需要如電容傳感器、霍爾傳感器等提供電源。能量轉(zhuǎn)化型傳感器則利用能量變化產(chǎn)生的物理效應(yīng)產(chǎn)生信息，不需外加電源。
1.2根據(jù)被測參量分類
根據(jù)傳感器的被測參量可以分成三類，即物性參量、機械量參量、熱工參量。
1.3根據(jù)傳感器使用材料分類
傳感器的應(yīng)用材料受外界因素限制，會呈現(xiàn)出有對應(yīng)性以及其獨特性的反應(yīng)。所選用材料中最能體現(xiàn)功能特性的，也是在外界環(huán)境中最有敏感性的材料，因此也是作為制作傳感器敏感元件的最佳選擇。根據(jù)傳感器的應(yīng)用材料，可以分為以下幾類：①依照晶體結(jié)構(gòu)區(qū)分材料。非晶、單晶、材料、多晶等。②依照物理性質(zhì)區(qū)分材料。絕緣體、磁性材料、導(dǎo)體、半導(dǎo)體等。③依照其他類別區(qū)分材料�；旌衔铩⒔饘倬酆衔�、陶瓷等。
1.4根據(jù)傳感器工作原理分類
從傳感器的工作機理進行分類，可以將其分成生物傳感器、物理傳感器、化學(xué)傳感器三種，逐一分析如下：①生物傳感器。利用信息科學(xué)與生命科學(xué)一起交織發(fā)展起來的學(xué)科知識，廣泛地應(yīng)用于食品工程、環(huán)境監(jiān)測、臨床醫(yī)學(xué)、發(fā)酵工藝、軍事醫(yī)學(xué)等各個領(lǐng)域。②物理傳感器。又分為物性型傳感器和結(jié)構(gòu)型傳感器，具有品種多樣、發(fā)展迅速、應(yīng)用廣泛等特點。③化學(xué)傳感器。利用化學(xué)原理來識別檢測信息，最具有廣闊發(fā)展前景，多應(yīng)用于醫(yī)療衛(wèi)生、環(huán)境保護、家用電器、火災(zāi)報警等方面。
2機電一體化中傳感器的作用效果
在機電一體化系統(tǒng)中，傳感器處于首要地位，它的作用特點與系統(tǒng)的感受器官一樣，不僅能夠快速并且準確地獲取對我們有用信息，并且還能接受在惡劣環(huán)境之下的嚴酷考驗，在機電一體化系統(tǒng)中保證達到了高水平的要求。隨著現(xiàn)代技術(shù)的不斷更新，作為信息采集系統(tǒng)的前端單元，傳感器的作用和地位越顯突出。
3機電一體化系統(tǒng)中傳感器的應(yīng)用實踐
3.1在機器人中傳感器的應(yīng)用
隨著高科技的不斷發(fā)展，工業(yè)機器人作為高科技的產(chǎn)物，已經(jīng)能夠通過各種傳感器準確無誤地感知周圍環(huán)境本身并且可以自如地操作對象，運作身體。外部傳感器獲得的操作對象和認知的外部環(huán)境，它是通過內(nèi)部傳感器來獲取自身狀態(tài)的信息，我們能夠通過控制的機器人獲得提供的反饋意見。
3.2傳感檢測技術(shù)在機械加工過程中的應(yīng)用
�、僭跈C器的切割過程中的正常運轉(zhuǎn)過程中應(yīng)用傳感器技術(shù)。在切割的過程當中，優(yōu)化生產(chǎn)結(jié)構(gòu)是傳感器檢測的最終目的。而在切割過程中，提高金屬材料的利用率和節(jié)約生產(chǎn)成本的過程中去除率。軸承旋轉(zhuǎn)系統(tǒng)，驅(qū)動系統(tǒng)，溫度監(jiān)測和控制，這機器的性能和安全運行，這種傳感器的主要目標是檢測傳感參數(shù)包括由于故障的表面的粗糙度和加工機器停機精度，使用的電源，機器狀態(tài)和冷卻水流量。
�、谏拜喌毒叩臋z測傳感技術(shù)。重要的材料切除過程包括了切削與磨削過程。當?shù)毒吆蜕拜喣p到一定限度的時候，或者就會出現(xiàn)塑性變形，損壞，卷刀或燒傷的情況，他們可能會失去切削的能力，使之更加不能保證加工表面的完整性和加工精密度，這樣的情況稱為工具砂輪失效。在大量的工業(yè)數(shù)據(jù)統(tǒng)計得出的結(jié)論，由于刀具失效從而導(dǎo)致機床故障停機為首要因素。另外，其存在著設(shè)備故障事故的危險和人身安全隱患。
3.3在汽車中傳感技術(shù)自動控制系統(tǒng)的應(yīng)用
隨著其它新型技術(shù)和傳感器技術(shù)的大量應(yīng)用，如今的汽車產(chǎn)業(yè)步入了一個的全新時期。用自動控制系統(tǒng)來代替純機械式控制部件是汽車機電一體化的要求。在其所有的重要控制系統(tǒng)中，不可少地使用了壓力傳感器、吸氣及冷卻水溫傳感器、曲軸位置傳感器、氣敏傳感器等各種傳感器。在機械制造業(yè)中，我們要需要進行動態(tài)特性的測量，利用傳感器來測量床身、刀架等有關(guān)部位的機械阻抗、振動等參數(shù)來檢驗傳感器的動態(tài)特性。在環(huán)境這方面，通過密集的節(jié)點布置可以詳細地觀察到微觀的環(huán)境因素，為環(huán)境監(jiān)測和環(huán)境研究提供了一個嶄新的平臺和途徑。在內(nèi)部傳感器如：尖端科技產(chǎn)業(yè)，限位開關(guān)、角度、編碼器、加速度計傳感器等，觸覺傳感器、壓力傳感器、光電傳感器、視覺傳感器、接近開關(guān)等，在如此多的外部傳感器的共同作用之下，造就了現(xiàn)今新時代的機器人。實現(xiàn)自動調(diào)節(jié)、自動控制的關(guān)鍵環(huán)節(jié)主要是依靠傳感器技術(shù)，同時在機電一體化系統(tǒng)中這也是不可或缺的關(guān)鍵技術(shù)，它的技術(shù)水平高低在很大程度上決定和影響著其系統(tǒng)的功能。在各行各業(yè)的技術(shù)領(lǐng)域和科學(xué)領(lǐng)域以及日常生活中，傳感器越來越發(fā)揮著極其重要的作用，并且得到了日益?zhèn)鞑�，傳感器最終得到廣泛傳播。
4傳感器技術(shù)所存在的問題
專業(yè)研究所和大學(xué)各高校是我國傳感器的研究主要集中的地方，發(fā)源于20世紀80年代，與國外先進的技術(shù)相比較，我們還存在著非常之的大差距，主要表現(xiàn)為：先進的計算、模擬技術(shù)和優(yōu)秀可行的設(shè)計方法；先進的高端設(shè)備與微機械加工技術(shù)；嫻熟于心的封裝技術(shù)；具有可靠性技術(shù)的研究。所以說，在傳感器技術(shù)方面，我們更加要提高和加強對技術(shù)的探討以及深入的研究，以便促進我國傳感器技術(shù)的進一步發(fā)展。
5傳感器技術(shù)應(yīng)用中問題的解決方法與其發(fā)展方向
傳感器的不斷發(fā)展為自動化水平的提高提供了條件。因此，傳感器技術(shù)能夠又快又好的發(fā)展，其今后的發(fā)展方向可能有如下幾個方面：
�、賯鞲衅骷夹g(shù)發(fā)展的動力主要是來源于快速的開發(fā)。比如說，研究新型敏感材料和新型的技術(shù)：信息處理，生物化學(xué)，光電子，微電子等多種學(xué)科。各種新技術(shù)的綜合利用和相互滲透，這樣雙管齊下，就能夠在積極開發(fā)新一批敏感材料的基礎(chǔ)上開發(fā)生產(chǎn)先進的傳感器。
②趨向于高精度的發(fā)展。向精度高，響應(yīng)速度快，靈敏度高，互換性好的有利方向發(fā)展，新型傳感器的可靠性確保了生產(chǎn)自動化。
③趨向于微型化發(fā)展。積極研發(fā)成熟的加工技術(shù)以及新型材料，是實現(xiàn)將傳感器微型化的重要途徑。
④趨向于集成化發(fā)展。其具有穩(wěn)定性高、可靠性高、體積小、重量輕、響應(yīng)快等特點，而且便于批量生產(chǎn)，成本較低。
6結(jié)語
在機電一體化中通過運用傳感器技術(shù)，研究并解決系統(tǒng)中的信息傳遞問題，從而能夠使系統(tǒng)中信息、能量的轉(zhuǎn)換和傳遞更加的流通順暢，使得系統(tǒng)各部分都能夠有機地相結(jié)合一起，并形成統(tǒng)一完整的整體。在近幾十多年來，智能化傳感器有了很大的發(fā)展，智能化的傳感器更加開始與人工智能相結(jié)合，創(chuàng)造出了各種高度智能的傳感器，并且已經(jīng)在家用電器方面得到了應(yīng)用，相信在不久的將來，這項技術(shù)能夠更加的成熟，而且這項技術(shù)能夠向更多方向發(fā)展。從某種意義上來講，機電一體化系統(tǒng)的設(shè)計，主要是根據(jù)功能要求和選擇后的傳感器的應(yīng)用設(shè)計。傳感器的好壞與否將直接影響到機電一體化控制系統(tǒng)運行和系統(tǒng)性能的穩(wěn)定性和可靠性。對于傳感器技術(shù)，機電一體化發(fā)揮著極其重要的作用。
傳感器的優(yōu)化設(shè)計論文 篇4
1傳感器技術(shù)發(fā)展概述
現(xiàn)在在各個領(lǐng)域當中都普遍的運用到了傳感器技術(shù)，集成化方向已經(jīng)成為機電系統(tǒng)當中的傳感器技術(shù)的發(fā)展趨勢，集成化傳感器具有較強的穩(wěn)定性、較輕的重量、較小的體積以及較高的可靠性等特點，同時還具有較低的生產(chǎn)成本，非常容易實現(xiàn)批量生產(chǎn)，因此具有非常廣闊的發(fā)展前景。
2傳感器技術(shù)在機電技術(shù)當中的應(yīng)用
由于傳感器的電磁兼容性能比較強，因此具有較高的數(shù)據(jù)存儲技術(shù)可行性，同時還不容易丟失其中的模塊參數(shù)。智能濾波算法以及A/D轉(zhuǎn)換技術(shù)等先進的技術(shù)都在傳感器當中得到了應(yīng)用，就算是滿量程的時候，傳感器仍然可以使穩(wěn)定的輸出碼得到保證。傳感器的通訊接口屬于標準的接口，其能夠與計算機進行直接的連接，同時也可以連接標準的工業(yè)控制總線，具有十分靈活的使用方式。
2.1在機器人中傳感器技術(shù)的應(yīng)用
作為典型的仿生裝置，機器人對傳感器技術(shù)進行了充分的應(yīng)用。通過將感知到的物理量向電量進行轉(zhuǎn)化，機器人就可以實現(xiàn)信息輸出，在這個過程中對機器人傳感技術(shù)進行了充分的利用，其中包括兩方面的內(nèi)容，也就是外部傳感器以及內(nèi)部傳感器。外部傳感器需要通過檢測外部信息，從而對工作環(huán)境進行判別，為機器人提供必要的信息，使之能夠?qū)Σ僮鲗ο筮M行準確的控制。而實施系統(tǒng)的控制是內(nèi)部傳感器的主要功能，其能夠?qū)C器人的狀態(tài)進行有效的檢測，保證機器人在工作的過程中能夠按照要求來進行。內(nèi)部傳感器可以將具有價值的信息提供給外部傳感器，從而能夠使機器人對外部的環(huán)境產(chǎn)生有效的感知，并且將相應(yīng)的動作做出。與此同時，在科技生產(chǎn)的過程中，還可以利用對機器人的操作從而能夠?qū)Ψ答伒囊庖娺M行獲取。
2.2在機械制造行業(yè)中傳感器技術(shù)的應(yīng)用
由于在機械制造行業(yè)當中需要實施包括加工精度等在內(nèi)的動態(tài)特性測量，因此要利用傳感器針對機械阻抗以及振動等相關(guān)部件當中的參數(shù)進行測量，從而對其動態(tài)特性進行檢驗。如果需要在線監(jiān)測與控制超精加工中的零件尺寸的時候，就要利用傳感器將相關(guān)的信息提供出來。比如利用傳感器針對數(shù)控車床中車刀的位置進行檢測；由于工件的表面精度以及尺寸在很大程度上都會受到刀尖形狀的影響，可以采用在車刀上放置的振動傳感器對其鋒銳的程度進行檢驗。還可以利用液面?zhèn)鞲衅麽槍σ簤合到y(tǒng)中的油量以及車床中的潤滑油進行監(jiān)測。
2.3在環(huán)境當中傳感技術(shù)的應(yīng)用
傳感器網(wǎng)絡(luò)在環(huán)境監(jiān)測當中通常具有一系列的優(yōu)點，其中包括無需專人現(xiàn)場維護、可以長期不用對電池進行更換、具有十分簡單的布置等�？梢岳脤�(jié)點進行密集的布置，從而對微觀的環(huán)境因素進行觀察。在環(huán)境監(jiān)測領(lǐng)域當中對傳感器網(wǎng)絡(luò)具有非常廣泛的應(yīng)用，其中包括微觀觀測生物群落、森林火災(zāi)報警、觀察氣象現(xiàn)象、觀測海島鳥類的生活規(guī)律等。
2.4在火災(zāi)報警當中傳感器技術(shù)的應(yīng)用
防災(zāi)報警裝置是現(xiàn)代建筑必須要具備的，其中最為關(guān)鍵的就是火災(zāi)報警系統(tǒng)。在發(fā)生火災(zāi)的時候一般都會出現(xiàn)有害氣體、高溫、火光以及煙霧等。如果將傳感器運用到火災(zāi)報警系統(tǒng)當中，就可以對異常的信號進行轉(zhuǎn)化，使之變成容易進行傳送的形式，然后就可以利用消防網(wǎng)絡(luò)向指揮中心提供火災(zāi)地點的報告。
3結(jié)語
傳感器技術(shù)在機電技術(shù)當中的應(yīng)用，有效的將信息系統(tǒng)中的傳遞問題解決了，并且能夠保證非常流暢的信息傳遞，還能夠順利的進行能量轉(zhuǎn)換。機電系統(tǒng)中的各個部分在傳感器技術(shù)的作用下能夠有效的結(jié)合在一起，實現(xiàn)了可靠性以及完整性的提升。因此。我們有理由相信，隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，傳感器技術(shù)必然會在機電技術(shù)當中得到更進一步的應(yīng)用。
傳感器的優(yōu)化設(shè)計論文 篇5
�。眰鞲衅�、機電一體化定義
�。保﹤鞲衅鳌鞲衅髦傅氖悄軌蛑苯訉こ踢M行測量、轉(zhuǎn)換輸出量的一種器件，需要按照規(guī)律完成相關(guān)的工作，轉(zhuǎn)換量值既可以是同種類型也可以是不同類型，通俗地來說就好比是人體的感知器官和對應(yīng)的延伸。
�。玻C電一體化。機電一體化即在機械當中引入微觀電子技術(shù)，從而更新系統(tǒng)的主功能、信息功能、動力功能以及控制功能，因此，機電一體化屬于機械裝置和電子裝置之間實現(xiàn)融合的中間介質(zhì)。機電一體化包含微電子、機械制造、自動控制以及人工智能等技術(shù)，其中傳感技術(shù)屬于機電一體化的基本技術(shù)。傳感技術(shù)在機電一體化當中的應(yīng)用主要是用來檢測系統(tǒng)、工作環(huán)境和操作對象等的狀態(tài)，并對系統(tǒng)的運行起到重要的輔助作用，幫助系統(tǒng)在相對惡劣的條件下能夠快速、高效地得到信息工作，因此，我們可以認為機電一體化會對自動化技術(shù)的形成情況產(chǎn)生影響，而傳感技術(shù)會對系統(tǒng)的自動化程度產(chǎn)生影響。隨著社會的快速發(fā)展，人們對信息的需求逐漸增大，對此需要不斷提升信息處理能力，所以傳感技術(shù)在未來具有很好的發(fā)展前景。
�。矙C電一體化系統(tǒng)中的傳感器技術(shù)
正如前文所述，傳感器對于機電一體化系統(tǒng)而言，就好像器官對于人體一樣，能夠獲得待測對象的實際情況和特征。對于典型機電一體化系統(tǒng)而言，重點內(nèi)容就是測量模塊，其主要包含傳感器和測量電路等部分，主要負責收集系統(tǒng)的行為和運行狀態(tài)的信息，能夠輸入相關(guān)的參數(shù)，分別代表著系統(tǒng)的機械結(jié)構(gòu)模塊性能的物理參數(shù)，即力矩、強度等等。系統(tǒng)的輸出參數(shù)指的是待測量的特征參數(shù)，即電壓、頻率、電流等，測量模塊要將參數(shù)與時間之間的變化曲線展示出來，即分辨率和線性范圍等技術(shù)指標。實際上，大部分機電一體化系統(tǒng)難以滿足設(shè)計要求，這主要是因為實際當中檢測傳感技術(shù)會起到一定的限制作用，難以在高效獲取信息的同時對經(jīng)濟成本進行有效地控制，因此，需要人們進一步進行改進和提升。
３機電一體化系統(tǒng)中傳感器技術(shù)的應(yīng)用
�。常眰鞲屑夹g(shù)在機械加工中的應(yīng)用。在開展機械加工時，需要借助檢測工作確保機械加工的產(chǎn)品滿足要求。在開始加工產(chǎn)品之前，需要對坯件以及設(shè)備進行自動檢查，從而確保后續(xù)工作的正常開展。傳感技術(shù)在機械加工過程中的應(yīng)用主要體現(xiàn)在以下幾個方面：
�、偻ㄟ^檢測能夠?qū)ε骷膴A持方位進行自動的判斷和調(diào)整，并預(yù)估上床之后產(chǎn)品裝夾的形變情況和夾力大��；
②完成加工之后，對產(chǎn)品的合格情況進行評估，在測量評估過程中需要掌握產(chǎn)品的形狀、尺寸和平面度等參數(shù)，部分特殊工件除了上述檢測內(nèi)容之外，還需要對導(dǎo)程、齒距等進行測量，機電一體化系統(tǒng)的實施，能夠使上述的工序都能夠自動完成；
�、奂庸ぎa(chǎn)品時，要借助傳感檢測技術(shù)對加工條件進行把控，即控制振動、切削速度等，系統(tǒng)能夠自行監(jiān)測從而使系統(tǒng)達到最佳的加工狀態(tài)，從而提高產(chǎn)品的合格率。以切削過程為例進行詳細說明，利用傳感檢測優(yōu)化系統(tǒng)的生產(chǎn)率，使得切除率實現(xiàn)最佳，準確掌控機床的動態(tài)特征。同時還需要找到影響精度的因素，并對其進行優(yōu)化處理，不但能夠輔助加工，還可以對刀架結(jié)構(gòu)和材料進行評估。
�。常矀鞲屑夹g(shù)在汽車行業(yè)的應(yīng)用。隨著科技的發(fā)展，汽車逐漸成為了人們出行的重要工具，因此，更多的技術(shù)被廣泛地應(yīng)用在了汽車制造當中。近年來，汽車行業(yè)逐漸向著輕型化和智能化發(fā)展，汽車行業(yè)使用的電子控制系統(tǒng)需要傳感技術(shù)的支撐，該技術(shù)的使用不但能夠提升汽車的使用舒適度，還能夠方便人們的出行。機電一體化系統(tǒng)中機械式控制部件被自動控制系統(tǒng)取代，逐漸把控制和檢測技術(shù)應(yīng)用在汽車生產(chǎn)當中，想要完全實現(xiàn)，需要引入可靠度和性能高的傳感器類型，具體要求包含以下幾點：
�、龠m應(yīng)性強：汽車需要在惡劣環(huán)境下行駛，因此，傳感器需要具備密封性，能夠抵抗潮濕、易腐蝕的環(huán)境，保證汽車能夠正產(chǎn)運行；
�、诳垢蓴_性能好：傳感器一般應(yīng)用在汽車發(fā)動機艙當中，運行過程中需要抵抗強震、高溫、高壓和電磁波等的影響；
�、鄯�(wěn)定、可靠性高：汽車一般具備較長的使用年限，因此，汽車零部件需要耐用，各項指標需要滿足高頻率運行需求；
�、芙�(jīng)濟成本要合適：在生產(chǎn)汽車的過程中，不但需要滿足上述的要求，還需要對經(jīng)濟成本進行控制。在開始實現(xiàn)大批量生產(chǎn)之前，需要保持產(chǎn)品的一致性，這和自動化生產(chǎn)要求是一致的。
�。常硞鞲屑夹g(shù)在數(shù)控機床上的應(yīng)用。將傳感技術(shù)應(yīng)用在機床當中，即采用數(shù)字信號對機床運動加工進行控制，實際上就是借助數(shù)字代碼的形式把加工信息記錄在程序介質(zhì)當中，其中包含移動軌跡，然后系統(tǒng)需要經(jīng)運算、譯碼等環(huán)節(jié)發(fā)出相應(yīng)的指令信息，使機床工作，從而生產(chǎn)出滿足要求的產(chǎn)品。在數(shù)控機床當中使用的傳感器主要有電壓傳感器、光電編碼器等，主要用于位置檢測，掌握機床的運行狀態(tài)。傳統(tǒng)機床在使用過程中會受到技術(shù)的影響，從而出現(xiàn)軸轉(zhuǎn)動過位問題，這樣一來就很容易出現(xiàn)機床使用故障。若把紅外、超聲波等傳感器運用在機床當中，不但能夠有效地檢測機床是否存在軸轉(zhuǎn)動過位問題，還能夠及時處理出現(xiàn)的問題，這就有效地解決了常規(guī)機床生產(chǎn)過程中存在的人工檢測盲點，能夠有效地控制數(shù)控工作，提高產(chǎn)品的質(zhì)量和精度，還能夠有效地降低各項成本，這對于企業(yè)的長遠發(fā)展而言是非常有利的。
�。窗l(fā)展趨勢
隨著傳感技術(shù)的發(fā)展，其被廣泛地應(yīng)用在了不同的行業(yè)和領(lǐng)域，并受到了廣泛的關(guān)注。傳感技術(shù)能夠把非電量變成電量，整個過程都滿足物力定律以及相關(guān)物質(zhì)的物理性質(zhì)。近年來，科技進步很快，人們研究出了越來越多的新材料和技術(shù)，將這些新的研究成果和傳感技術(shù)進行有機的結(jié)合，能夠促進傳感技術(shù)的更新和完善。針對傳感技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀，未來傳感技術(shù)可以朝著以下各個方面發(fā)展：
�、傺邪l(fā)新型材料，并將光電子和微電子等技術(shù)逐漸應(yīng)用在傳感技術(shù)上，從而提高傳感器的整體性能，增加傳感器的工作時間，降低檢測所需的時間；
�、谝胄录夹g(shù)、新物理效應(yīng)，研發(fā)新型的傳感器，將傳感器的應(yīng)用領(lǐng)域拓展到更大的范圍，新技術(shù)和新材料的使用不但有助于新型傳感器的研究，還能夠?qū)ΜF(xiàn)有的傳感器進行優(yōu)化，提高傳感器的應(yīng)用范圍，完善各項功能，降低施工過程中的消耗；
�、厶岣邆鞲衅鞯木龋S著社會的發(fā)展，人們對傳感器的精度、靈敏度和反應(yīng)速度等的要求都在提高，部分要求超精度檢測，因此，可以把數(shù)學(xué)計算方法和數(shù)學(xué)模型引入其中，從而降低傳感器出現(xiàn)故障的幾率；
�、芟蛑悄芑蛿�(shù)字化的方向發(fā)展，現(xiàn)在使用的傳感器輸出的信號為微電腦處理之后的數(shù)字信號，未來會朝著在線監(jiān)測控制的方向發(fā)展。
�。到Y(jié)束語
隨著科技的發(fā)展，機電一體化系統(tǒng)逐漸進入了人們的生產(chǎn)和生活。傳感器技術(shù)作為機電一體化系統(tǒng)的重要技術(shù)，被廣泛地應(yīng)用在了各行各業(yè)當中，并且取得了廣泛的關(guān)注和重視，相信未來傳感器技術(shù)會向著更好的方向發(fā)展，從而為人們的工作和生活帶來更多的幫助。
參考文獻：
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傳感器的優(yōu)化設(shè)計論文 篇6
一、導(dǎo)電材料
導(dǎo)電材料按導(dǎo)電機理可分為電子導(dǎo)電材料和離子導(dǎo)電材料兩大類
金屬材料，引線鍵合工藝中所用導(dǎo)電絲主要有金絲、銅絲和鋁絲。
通用高分子材料與各種導(dǎo)電性物質(zhì),如金屬粉、炭黑等通過填充復(fù)合、表面復(fù)合等方式可以制成:導(dǎo)電塑料、導(dǎo)電橡膠、導(dǎo)電纖維織物、導(dǎo)電涂料、導(dǎo)電膠粘劑及透明導(dǎo)電薄膜等。
二、絕緣材料
介電材料又叫電介質(zhì)，是以電極化為特征的材料。
具有壓電效應(yīng)的材料叫做壓電材料，通過壓電材料可以將機械能和電能相互轉(zhuǎn)換。
鐵電材料是一種特殊的介電材料，即具有電疇和電滯回線，通常稱為鐵電體。
三、半導(dǎo)體材料
硅(Si)是當前微電子技術(shù)的基礎(chǔ)材料，預(yù)計其統(tǒng)治地位至少到21世紀中葉都不會改變。
一維量子線、零維量子點材料是一種人工構(gòu)造(通過能帶工程實施)的新型半導(dǎo)體材料，是新一代量子器件的基礎(chǔ)。
半導(dǎo)瓷的半導(dǎo)化機理，在于陶瓷材料成分中化學(xué)計量比的偏離或雜質(zhì)缺陷對晶粒的影響，以及施主和受主在晶界形成的界面勢壘。
熱敏電阻可分為正溫度系數(shù)(PTC)和負溫度系數(shù)(NTC)兩大類。
氧化鋅晶體具有纖鋅礦結(jié)構(gòu)。室溫下滿足化學(xué)計量比的純凈氧化鋅應(yīng)是絕緣體，但由于本征缺陷的存在，使之具有n型電導(dǎo)，而攙雜使電導(dǎo)率產(chǎn)生巨大變化 。
稀土催化材料種類用途及其生產(chǎn)現(xiàn)狀與發(fā)展分析
稀土催化材料種類用途及其生產(chǎn)現(xiàn)狀與發(fā)展分析
一、稀土催化材料的種類
眾所周知，我國稀土礦以輕稀土組分為主，其中鑭、鈰等組分約占60%以上。隨著我國稀土永磁材料、稀土發(fā)光材料、稀土拋光粉、稀土在冶金工業(yè)中等應(yīng)用領(lǐng)域逐年擴大，國內(nèi)市場對中重稀土的需求量也快速增加。造成了高豐度的鈰、鑭、鐠等輕稀土的大量積壓，導(dǎo)致我國稀土資源的開采和應(yīng)用之間存在著嚴重的不平衡。
研究發(fā)現(xiàn)，輕稀土元素由于其獨特的4f電子層結(jié)構(gòu)，使其在化學(xué)反應(yīng)過程中表現(xiàn)出良好的助催化性能與功效。因此，將輕稀土用作催化材料是一條很好的稀土資源綜合利用出路。
催化劑是一種能夠加速化學(xué)反應(yīng)，且在反應(yīng)前后自身不被消耗的物質(zhì)；加強稀土催化的基礎(chǔ)研究既提高生產(chǎn)效率，又節(jié)約資源和能源，減少環(huán)境污染，符合可持續(xù)發(fā)展的戰(zhàn)略方向。
到目前為止，能夠在工業(yè)中獲得應(yīng)用的稀土催化材料主要有3類，包括分子篩稀土催化材料、稀土鈣鈦礦催化材料、以及鈰鋯固溶體催化材料等，見表1所示。其中分子篩稀土催化材料又可細分為中孔、微孔、介孔、以及納孔稀土催化材料等幾大類，且目前主要用于煉油催化劑。
稀土鈣鈦礦催化材料由于其制備簡單、耐高溫、抗中毒等性能優(yōu)越，目前主要用作環(huán)保催化劑，也廣泛用于光催化分解水制氫、以及石油化工行業(yè)的碳氫化合物重整反應(yīng)等方面。目前已開發(fā)并應(yīng)用的主要有鈣鈦礦型稀土復(fù)合氧化物催化劑、以及摻雜微量貴金屬的稀土鈣鈦礦型催化劑等。
鈰鋯固溶體催化材料是應(yīng)汽車尾氣凈化市場的需求發(fā)展起來的一種稀土催化材料。早期主要利用鈰的儲氧性能來調(diào)節(jié)汽車尾氣中的氧化還原反應(yīng)。后來發(fā)現(xiàn)單一的鈰儲氧材料其持久性耐高溫性能并不能滿足日益發(fā)展的汽車尾氣催化劑的壽命要求，而添加一些鋯可明顯改善儲氧材料的抗高溫性能，從而改善催化劑的耐久性。目前，鈰鋯固溶體催化材料不僅用于石油化工領(lǐng)域的各種催化過程，也廣泛用于汽車尾氣凈化、以及其它環(huán)保領(lǐng)域。
與傳統(tǒng)的貴金屬催化劑相比，稀土催化材料在資源豐度、成本、制備工藝、以及性能等方面都具有較強的優(yōu)勢。目前不僅大量用于汽車尾氣凈化，還擴展到工業(yè)有機廢氣、室內(nèi)空氣凈化、催化燃燒、以及燃料電池等領(lǐng)域。自20世紀90年代末以來，發(fā)達國家的環(huán)保催化劑市場一直以20%速度增長。因此，稀土催化材料在環(huán)保催化劑產(chǎn)品市場，特別是在有毒、有害氣體的凈化方面，具有巨大的應(yīng)用市場和發(fā)展?jié)摿Α?/p>
二、汽車尾氣凈化
近年來，隨著我國汽車產(chǎn)量及保有量一直呈高速增長勢態(tài)。自2002年10月以來，我國汽車產(chǎn)量平均增長率超過37%。2002年產(chǎn)量為325萬輛， 2003年已達440余萬輛。預(yù)計2004年汽車產(chǎn)量將超過510萬輛。繼美國、日本、德國之后，中國2003年汽車產(chǎn)量已超過法國，已成為世界第四大汽車制造國。
汽車的大量使用，使我國許多城市產(chǎn)生了嚴重的大氣污染。治理機動車的排氣污染，主要依靠安裝含催化劑的三元凈化器。由于稀土催化材料可以擴大三效催化劑的操作窗口，提高凈化效率和穩(wěn)定性，在汽車尾氣凈化方面已獲得廣泛應(yīng)用。在全球范圍內(nèi)，僅汽車尾氣凈化方面的稀土年消耗量可達1.5萬噸REO。
目前，稀土用于汽車尾氣凈化方面包括在活性層中主要用作儲氧材料、替代部分主催化劑、以及作為催化助劑等。在分散層中主要用作改善γ-Al2O3的高溫穩(wěn)定性。在載體中主要用于改善機械強度和熱穩(wěn)定性。另外，汽車的電子燃油噴射系統(tǒng)需要的氧傳感器也是由含稀土的陶瓷材料制造的。
除汽車外，我國自1999年以來，一直是世界最大的摩托車制造國，摩托車的年產(chǎn)量早已超過1000萬輛。目前對發(fā)達國家出口的摩托車要求必須安裝尾氣凈化器，國內(nèi)一些大中型城市已開始要求治理摩托車的排氣污染，這是稀土催化材料應(yīng)用的一個重要方面。
在柴油車的尾氣污染治理中，目前主要依靠安裝一個氧化凈化器來對柴油車排放的碳煙以及部分氣體污染物進行氧化凈化治理。這是稀土催化材料應(yīng)用的又一個方面
2002 年以來，我國固定式小型燃油發(fā)動機的產(chǎn)量也快速增長。目前主要用于家用發(fā)電機、庭院剪草機、小型灌溉設(shè)備、水上動力設(shè)備、以及許多其它方面。2003年僅出口的小型燃油發(fā)動機就達1500余萬臺。其中部分廠商已要求安裝凈化器，這又開拓了稀土催化材料的應(yīng)用新領(lǐng)域。
從上述稀土催化材料的應(yīng)用領(lǐng)域看，我國稀土催化材料的用量正逐年增大。2003年，我國國內(nèi)生產(chǎn)的汽車尾氣凈化器產(chǎn)量已達320余萬套。包括催化劑、載體、以及氧傳感器所消耗的各類稀土，總稀土用量達910余噸。預(yù)計到2005年，我國汽車尾氣凈化器的市場需求將超過 550萬套，總稀土消耗量將達1560余噸。
三、工業(yè)有機廢氣治理
目前的大氣污染物主要來自機動車排放的尾氣，以及工業(yè)過程排放的有機廢氣等。如何針對這幾種污染氣體的成分特點，研究有效的催化材料是當前污染治理的關(guān)鍵所在。與此同時，隨著生活水平的提高，室內(nèi)空氣污染也已成為都市居民所擔心的關(guān)鍵。因此，工業(yè)有機廢氣的催化治理技術(shù)，以及室內(nèi)空氣凈化是近年來稀土催化研究最為活躍的領(lǐng)域之一。目前，利用稀土催化技術(shù)治理工業(yè)有機廢氣的工作主要集中在揮發(fā)性有機廢氣治理、煙氣脫硫、燃燒過程脫氮、納米TiO2光催化稀土改性、以及焦化污水催化凈化等方面。
目前，在有機涂料、工業(yè)溶劑、粘合劑、制衣、制鞋、以及許多與有機溶液生產(chǎn)與使用的行業(yè)，工業(yè)有機廢氣的污染很嚴重。國內(nèi)外的實踐證明，治理工業(yè)廢氣和室內(nèi)空氣凈化，催化氧化技術(shù)是最有效的技術(shù)措施。1997年以來，美國工業(yè)有機廢氣凈化用催化劑的銷售額一直以年平均20%～25%的速度增長。我國是化學(xué)品生產(chǎn)的大國，其中95%以上的廢氣尚未治理。稀土催化材料由于其良好的催化性能，獨特的低溫活性，優(yōu)越的抗中毒能力，在有機廢氣治理方面已顯示出越來越優(yōu)越的開發(fā)應(yīng)用前景。其中稀土復(fù)合中孔催化材料具有大表面積、合適孔徑分布、結(jié)構(gòu)穩(wěn)定等特點，已經(jīng)成為工業(yè)有機廢氣凈化中最有前景的催化材料之一。此外，通過納米水平的設(shè)計，開發(fā)出先進的稀土催化材料，可以在降低90%貴金屬用量的情況下仍能保證催化凈化效率提高1倍。
稀土具有復(fù)雜的能級結(jié)構(gòu)和光譜特性，對納米TiO2進行摻雜改性，可有效提高光催化的效率，是最具希望解決可見光利用率的技術(shù)之一。研究表明，在可見光下利用納米TiO2的光催化與稀土催化材料的低溫催化氧化復(fù)合，被認為是最有希望的、可大規(guī)模應(yīng)用于人居環(huán)境凈化的有效方法。
四、催化燃燒
在20年之內(nèi)，煤和石油在我國能源結(jié)構(gòu)中仍將占主導(dǎo)地位。傳統(tǒng)的燃燒方式燃燒溫度高，超過1500℃，在這個溫度下燃燒很容易產(chǎn)生氮氧化物，增加全球溫室效應(yīng)。另外，燃燒效率低，噪音高，且一些廉價燃料不能廣泛應(yīng)用。
利用催化燃燒技術(shù)可改變?nèi)紵绞�，提高燃燒效率，降低燃燒溫度，減少NOx的形成，且燃燒過程中噪音低，廉價燃料也可大量應(yīng)用，具有高效節(jié)能、環(huán)境友好等優(yōu)點，是燃燒技術(shù)的未來發(fā)展方向。據(jù)有關(guān)資料介紹，利用催化燃燒技術(shù)可提高熱效率64%，燃燒效率可達99.5%，節(jié)能效果達15%以上。
我國現(xiàn)有近40套煉油裝置，年加工原油超過2億噸。另外，燃煤電廠，工業(yè)鍋爐、以及民用取暖等，年消耗能源超過14億噸標準煤。采用催化燃燒技術(shù)，其節(jié)能效果將相當可觀。另外，2002年我國燃氣式熱水器產(chǎn)量達7600萬臺，利用催化燃燒技術(shù)，也可提高民用燃料的燃燒效率。因此，催化燃燒技術(shù)在天然氣發(fā)電、工業(yè)熱源和民用等方面有巨大的發(fā)展?jié)摿Α?/p>
目前，用于催化燃燒的主要是稀土催化材料，具有價格便宜、原料易得、耐高溫性能好等優(yōu)勢。特別是利用分子組裝技術(shù)制備稀土催化材料，使稀土及其活性組分在高溫下具有較好的穩(wěn)定性，是促進催化燃燒的發(fā)展方向。其中稀土基鈣鈦礦、六鋁酸鹽等稀土復(fù)合氧化物在天然氣高溫催化燃燒應(yīng)用方面更具有良好的發(fā)展前景。
五、燃料電池
燃料電池能量轉(zhuǎn)化效率高，污染物超低或零排放，是21世紀高效、低污染的綠色能源。預(yù)計到2010年，燃料電池技術(shù)可在大型電站、新型分布式電站等方面形成超過3000億美元的龐大市場。
稀土氧化物具有良好的離子和電子導(dǎo)電性，對改善固體氧化物燃料電池的性能有著無法取代的作用。通過選擇合適的氧化物組成，可提高電極材料的離子導(dǎo)電率，降低氧還原的活化能。通過研究組成、結(jié)構(gòu)與導(dǎo)電性的關(guān)系以及摻雜離子的形態(tài)，來設(shè)計、合成新型結(jié)構(gòu)的復(fù)合稀土氧化物，獲得高電催化活性和高電導(dǎo)率的稀土電極材料，是固體氧化物燃料電池目前的研究熱點。
六、展望
1.針對能源和環(huán)保領(lǐng)域的特點，發(fā)展具有自主知識產(chǎn)權(quán)的高性能稀土催化材料，促進稀土資源的高效利用，是解決稀土資源平衡利用的關(guān)鍵。
2.我國正處于汽車工業(yè)大發(fā)展時期，將稀土催化材料用于汽車尾氣凈化，既保護環(huán)境，又擴大稀土應(yīng)用，是把稀土資源優(yōu)勢轉(zhuǎn)化為經(jīng)濟優(yōu)勢的一個重要途經(jīng)。
3.將稀土催化材料用于工業(yè)有機廢氣污染治理和人居環(huán)境凈化，是推動稀土催化應(yīng)用的動力之一。
4.稀土催化燃燒既提高燃燒效率，節(jié)約能源，又減少氮氧化物排放，保護環(huán)境，必將成為稀土催化的一個新興領(lǐng)域。
5.稀土催化材料用于固體氧化物燃料電池是稀土在能源領(lǐng)域中的一個重要應(yīng)用。
傳感器的優(yōu)化設(shè)計論文 篇7
一、傳感器網(wǎng)絡(luò)協(xié)議研究
傳感器網(wǎng)絡(luò)是微電子技術(shù)、嵌入式信息處理技術(shù)、傳感器技術(shù)等幾種結(jié)合并構(gòu)建的一種屬于計算機網(wǎng)絡(luò)。數(shù)據(jù)量大且繁雜是當代大數(shù)據(jù)時代的特點，如果不對數(shù)據(jù)加以處理，人們要想快速、有效獲得自己需要的數(shù)據(jù)，無疑大海撈針的，因此為應(yīng)對當前傳感器網(wǎng)絡(luò)存在的問題，將設(shè)計好的網(wǎng)絡(luò)協(xié)議嵌入其中是當前研究的重點課題之一[2]。
�。ㄒ唬﹤鞲衅骶W(wǎng)絡(luò)協(xié)議層
為解決傳統(tǒng)傳感器網(wǎng)絡(luò)協(xié)議劃分不明確，導(dǎo)致數(shù)據(jù)混亂，不利于數(shù)據(jù)管理的問題。本次研究的傳感器網(wǎng)絡(luò)協(xié)議明確劃分為4個層次，每個層次負責數(shù)據(jù)管理過程中的不同步驟，以規(guī)范數(shù)據(jù)流向。下圖1為是傳感器網(wǎng)絡(luò)協(xié)議結(jié)構(gòu)圖。從圖1中可以看出，本次研究的傳感器網(wǎng)絡(luò)協(xié)議一共分為4層：物理層、訪問控制層、網(wǎng)絡(luò)層以及應(yīng)用層[3]。
�。�1）物理層。傳感器網(wǎng)絡(luò)協(xié)議物理層主要負責定義物理通信信道和與訪問控制層之間的連接。簡單的說，就是接收或發(fā)送傳感器前端攝像頭采集到的數(shù)據(jù)，以及維護由以上數(shù)據(jù)構(gòu)建的數(shù)據(jù)庫。
�。�2）訪問控制層。傳感器網(wǎng)絡(luò)協(xié)議物理層主要負責物理層中數(shù)據(jù)的分類管理和傳輸。分類管理主要根據(jù)采集的數(shù)據(jù)類型進行分類確認，而傳輸主要是將分類結(jié)果進行傳輸。
�。�3）網(wǎng)絡(luò)層。傳感器網(wǎng)絡(luò)協(xié)議網(wǎng)絡(luò)層是整個協(xié)議中的核心層次，主要負責傳感器與傳感器、傳感器與觀察者之間的通信以及信息交流。在網(wǎng)絡(luò)層中可以實現(xiàn)多種異構(gòu)數(shù)據(jù)的兼容、融合以及轉(zhuǎn)換、傳輸，為后續(xù)數(shù)據(jù)管理做好前期的工作準備，使得不必在后期進行二次處理[4]。
�。�4）應(yīng)用層。傳感器網(wǎng)絡(luò)協(xié)議網(wǎng)絡(luò)層是整個協(xié)議中的最后一個層次，主要負責與用戶之間的數(shù)據(jù)交互，也就是將以上幾層的數(shù)據(jù)分析結(jié)果按照用戶的`請求發(fā)送給用戶。
（二）傳感器網(wǎng)絡(luò)協(xié)議棧
協(xié)議棧，又被稱為協(xié)議堆疊，是上述介紹的4個層次的總和，其實質(zhì)反應(yīng)了數(shù)據(jù)的往復(fù)傳輸過程。從下層協(xié)議的數(shù)據(jù)采集到數(shù)據(jù)傳輸再到上層協(xié)議的數(shù)據(jù)呈現(xiàn)，之后又從上層協(xié)議發(fā)出命令，命令下層傳感器進行數(shù)據(jù)采集。傳感器網(wǎng)絡(luò)協(xié)議棧協(xié)調(diào)了不同層級之間的數(shù)據(jù)屬性，在協(xié)議體系中，數(shù)據(jù)按照規(guī)定的格式加入自己的信息，形成數(shù)據(jù)位流，在各層級之間傳遞[5]。傳感器網(wǎng)絡(luò)協(xié)議標準采用了IEEE802.15.4標準，各層級之間利用接入點實現(xiàn)數(shù)據(jù)交流和管理，一般接入點有兩個，一個接入點負責數(shù)據(jù)傳輸，另一個接入點負責數(shù)據(jù)管理。在傳感器運行過程中，各種不同屬性的數(shù)據(jù)在不同層級上奉行不同命令。這樣做有利于數(shù)據(jù)的有效分類，使得數(shù)據(jù)管理更為方便。
二、結(jié)束語
傳感器能夠監(jiān)測外部環(huán)境信息并按一定規(guī)律變換成為電信號或其他所需形式的信息輸出，以滿足信息的傳輸、處理、存儲、顯示、記錄和控制等要求，廣泛應(yīng)用工業(yè)生產(chǎn)、機械器件制造、災(zāi)害監(jiān)測、氣象預(yù)測等諸多領(lǐng)域。但是由于傳感器的監(jiān)測是實時監(jiān)測，所以數(shù)據(jù)量過于龐大，如果不加以管理，將會直接影響后期數(shù)據(jù)分析結(jié)果。本次研究針對上述問題，將數(shù)據(jù)管理作為中心指導(dǎo)思想，進行傳感器網(wǎng)絡(luò)協(xié)議研究，以期為數(shù)據(jù)管理做出技術(shù)支持。
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傳感器的優(yōu)化設(shè)計論文 篇8
一、引言
《傳感器技術(shù)》課程涉及機械、物理、化學(xué)，光學(xué)、材料、電子、生物、半導(dǎo)體、信息處理等眾多學(xué)科領(lǐng)域，屬于交叉學(xué)科，是一門理論性強、與工程實踐緊密結(jié)合的課程。它在本專業(yè)的職業(yè)能力培養(yǎng)中起著承前啟后的重要作用。在教學(xué)過程中，一方面要求學(xué)生具有扎實的基礎(chǔ)理論和專業(yè)知識，另一方面也要求教師引導(dǎo)學(xué)生從各種繁多的被測量和測量儀器中歸納出檢測技術(shù)的一些基本原理和特性，以便舉一反三、靈活應(yīng)用，培養(yǎng)學(xué)生的綜合運用能力。目前傳感器技術(shù)課程的教學(xué)主要有兩種方式：一為傳統(tǒng)的按測量原理分類介紹傳感器知識并基于理論假設(shè)項目教學(xué)，這種分類方法側(cè)重于傳感器的原理性知識掌握和傳感器改革，這跟學(xué)生走上工作崗位后對傳感器技術(shù)的應(yīng)用需求不一致，且跟當前傳感器的集成化、智能化等發(fā)展趨勢相矛盾；二為以項目為載體進行教學(xué)，但是傳感器本身種類繁多，單純的以項目為載體進行教學(xué)涉及到的傳感器太少，不足以涵蓋傳感器的整體狀況，缺乏知識的系統(tǒng)性，不利于學(xué)生從整體上理解和掌握傳感器技術(shù)知識。因此，結(jié)合職業(yè)院校以行業(yè)為先導(dǎo)、以能力為本位以及工學(xué)結(jié)合等特點，本課程改革結(jié)合以上兩種方式的優(yōu)點和當前傳感器技術(shù)發(fā)展趨勢來調(diào)整課程體系架構(gòu)和教學(xué)方式。
二、課程改革理念
以教育部2006年16號文件精神為基準，根據(jù)我院自動化系電氣自動化專業(yè)職業(yè)崗位的能力要求來改革課程，突出電氣自動化專業(yè)學(xué)生的傳感器選型與應(yīng)用的職業(yè)能力培養(yǎng)。本課程的課程目標為培養(yǎng)學(xué)生傳感器選型能力、典型測量轉(zhuǎn)換電路設(shè)計制作能力、常見傳感器安裝、檢測和維護能力；根據(jù)傳感器技術(shù)的特點和發(fā)展趨勢調(diào)整課程知識體系架構(gòu)；根據(jù)該專業(yè)職業(yè)崗位的工作內(nèi)容改革課程內(nèi)容和能力達成項目；根據(jù)該專業(yè)職業(yè)崗位的典型工作項目來改革課程教學(xué)方法和手段。
三、課程改革思路
根據(jù)我院自動化系《電氣自動化專業(yè)人才培養(yǎng)方案》確定的職業(yè)崗位群，面向西部電氣電子電器產(chǎn)業(yè)，本課程改革采用工學(xué)結(jié)合的方式，注重學(xué)生素質(zhì)培養(yǎng)，主要作了以下幾方面的思考與改變：
�。ㄒ唬┱n程目標的改變。從傳統(tǒng)的著重講解傳感器結(jié)構(gòu)、原理與應(yīng)用向培養(yǎng)選型、改革和制作具體傳感檢測電路的能力上轉(zhuǎn)變。
�。ǘ┱n程體系的改變。從傳統(tǒng)的通過按測量原理分類介紹傳感器以及前些年的純粹以項目為導(dǎo)向?qū)W習(xí)傳感器轉(zhuǎn)變?yōu)榘幢粶y量（即功能）來實施傳感器的教學(xué)，以使學(xué)生在了解傳感器工作原理、特性的基礎(chǔ)上，容易根據(jù)測量對象來選擇傳感器；引入典型的實際工程應(yīng)用項目，指導(dǎo)學(xué)生應(yīng)用選擇的傳感器進行信號處理電路改革和應(yīng)用。
四、教學(xué)模式的設(shè)計
采用系統(tǒng)性知識教學(xué)與模塊化教學(xué)相結(jié)合的方式，真實產(chǎn)品作引導(dǎo)、任務(wù)驅(qū)動組織教學(xué)工作，以學(xué)生為中心，小組合作為基礎(chǔ)，在真實的環(huán)境下完成傳感器技術(shù)的學(xué)習(xí)性工作任務(wù)，培養(yǎng)學(xué)生適應(yīng)職業(yè)崗位的工作能力，實現(xiàn)與工作崗位零距離接觸。
五、多種教學(xué)方法的運用
在典型傳感器工程應(yīng)用學(xué)習(xí)項目中，每個都是一個完整的工作過程，學(xué)生都會經(jīng)歷“資訊（信息收集）→決策（擬定方案）→計劃（制定實施細則）→實施→檢查→評估總結(jié)分析提高）”六個階段，老師帶著學(xué)生完成六個階段的工作任務(wù)，手把手教學(xué)生怎樣做，讓學(xué)生體會每一階段具體工作任務(wù)，為走向工作崗位、參加工作積累經(jīng)驗。在具體的理論、實訓(xùn)教學(xué)中，引入多媒體教學(xué)手段，討論法、演講法和反思法等微觀教學(xué)法的交替使用，使教學(xué)過程豐富多彩，并且充分運用引導(dǎo)文等行動導(dǎo)向教學(xué)法，使得學(xué)生學(xué)習(xí)主動性、進取心大大增強。
六、結(jié)論
本課程改革秉承“以行業(yè)為先導(dǎo)、以能力為本位、以學(xué)生為中心、根據(jù)實際工作所需確定教學(xué)內(nèi)容”的理念，以服務(wù)為宗旨，以就業(yè)為導(dǎo)向，走產(chǎn)學(xué)結(jié)合發(fā)展道路，融“教、學(xué)、做”為一體，強化學(xué)生職業(yè)崗位能力的培養(yǎng)開發(fā)。整個課程以傳感器的典型技術(shù)、典型應(yīng)用為主線，建立了按被測量（即功能）介紹傳感器技術(shù)知識和以具體工程應(yīng)用項目為單元、以典型控制項目為載體的課程內(nèi)容相結(jié)合的結(jié)構(gòu)。理論教學(xué)方法與實訓(xùn)鍛煉相結(jié)合激發(fā)了學(xué)生學(xué)習(xí)的興趣，提高了教學(xué)效果，使學(xué)生掌握了傳感器技術(shù)的基本理論同時，學(xué)習(xí)鍛煉了根據(jù)要求實施傳感器選型、典型測量轉(zhuǎn)換電路設(shè)計制作、常見傳感器安裝、檢測和維護等能力。
傳感器的優(yōu)化設(shè)計論文 篇9
1煤礦安全中應(yīng)用多傳感器模糊信息融合的重要性
多傳感器模糊信息融合算法主要分為三種，分別是貝葉斯估計法、卡爾曼濾波法與模糊推理法等，由于煤礦企業(yè)的發(fā)展規(guī)模不斷擴大，使得煤礦安全管理難度不斷增大，將多傳感器模糊信息融合應(yīng)用到煤礦安全中，能夠幫助煤礦企業(yè)中的相關(guān)工作人員更加全面的了解煤炭開采進度，制定更加合理的煤礦風險控制對策，保證煤礦開采過程中出現(xiàn)的問題得到有效解決。除此之外，在煤礦安全中，通過應(yīng)用多傳感器模糊信息融合，能夠有效彌補傳統(tǒng)煤炭環(huán)境監(jiān)測方法的不足。多傳感器模糊信息融合能夠?qū)⑾冗M的信息技術(shù)與模糊理論進行有效融合，充分發(fā)揮信息技術(shù)的優(yōu)勢。與傳統(tǒng)的信息監(jiān)測方法相比，多傳感器模糊信息融合能夠有效提升煤礦開采信息的處理水平，拓寬煤礦開采信息的處理范圍，減少信息資源的浪費[1]。
2多傳感器模糊信息融合
2.1多傳感器模糊信息融合體系
多傳感器模糊信息融合主要以煤礦傳感器決策結(jié)果為依據(jù)，屬于煤礦安全決策等級融合范圍，為了保證多傳感器模糊信息融合在煤礦安全中得到更好的應(yīng)用，相關(guān)工作人員要做好變換處理工作，明確各個傳感器的安裝順序，并結(jié)合各個傳感器的運行情況，合理開展全局判決，保證多傳感器模糊信息融合體系更加穩(wěn)定。在多傳感器模糊信息融合體系當中，工作人員要結(jié)合各項檢測結(jié)果，對傳感器中的各項數(shù)據(jù)進行綜合分析，并做好相應(yīng)的判決工作，將準確的數(shù)據(jù)融入到數(shù)據(jù)融合中心，保證多傳感器模糊信息融合體系能夠更加可靠的運行[2]。
2.2多傳感器信息融合算法
在多傳感器模糊信息融合系統(tǒng)當中，由于傳感器數(shù)量比較多，在一定程度上增加了數(shù)據(jù)統(tǒng)計難度，因此，相關(guān)工作人員要對融合體系中的各項決策結(jié)果進行合理的等級劃分，最終得到?jīng)Q策集。對于相關(guān)工作人員來講，在融合過程中，需要注意以下問題：①認真遵守融合設(shè)計規(guī)則，并做好數(shù)據(jù)推廣工作，保證局部傳感器更加穩(wěn)定。②將各個子區(qū)域進行科學(xué)劃分，由于各個區(qū)域中的傳感器互不相容，如果各個區(qū)域傳感器分布不合理，會降低數(shù)據(jù)的利用率。將各個傳感器中的數(shù)據(jù)準確傳輸?shù)饺诤现行闹�，工作人員方可進行全局判決。根據(jù)融合結(jié)構(gòu)特點，相關(guān)工作人員可以結(jié)合傳感器的運行情況，做好相應(yīng)的調(diào)整工作，進一步提升煤礦安全等級。在融合中心，煤礦企業(yè)中的相關(guān)工作人員要準確計算下各項運算結(jié)果，并結(jié)合傳感器權(quán)重向量與決策矩陣特點，構(gòu)建合理的模糊子集。在全局判決時，工作人員要準確計算運算結(jié)果，并做好相應(yīng)的數(shù)據(jù)輸入工作，采用最大隸屬度法與重心法進行全局判決[3]。
3多傳感器模糊信息融合在煤礦安全中的應(yīng)用要點
3.1監(jiān)測
由于煤礦井下環(huán)境比較復(fù)雜，具有一定的模糊性，為了保證多傳感器模糊信息融合體系在煤礦安全中得到更好的應(yīng)用，相關(guān)工作人員要詳細了解煤礦環(huán)境，通常情況下，煤礦環(huán)境主要分為三種狀態(tài)，分別是正常狀態(tài)、輕微狀態(tài)與危險狀態(tài)等，由于這三種狀態(tài)之間并沒有明確的界定，辨別難度比較大，工作人員可以采用模糊分類法進行監(jiān)測，保證傳感器信息得到更好的融合[4]。除此之外，如果煤礦瓦斯?jié)舛容^高，很容易出現(xiàn)嚴重的爆炸事故，降低煤礦企業(yè)的總體效益。因此，煤礦企業(yè)中的相關(guān)工作人員在實際工作中，要對傳感器的狀態(tài)進行綜合評價，并將多余的信息資源進行充分利用，進一步提高多傳感器模糊信息融合系統(tǒng)的安全性，有效滿足礦井監(jiān)測要求。由于煤礦瓦斯監(jiān)測系統(tǒng)中的傳感器數(shù)量比較多，在監(jiān)測現(xiàn)場參數(shù)的過程中，工作人員要結(jié)合煤礦瓦斯?jié)舛扰c壓力，選擇合理的檢測參數(shù)，并將各項檢測數(shù)據(jù)進行集中處理，有效減少煤礦傳感器數(shù)據(jù)資源的浪費。在煤礦監(jiān)測系統(tǒng)當中，利用傳感器來檢測礦井信息，能夠保證煤礦瓦斯事故得到更好的防治。例如，在某煤礦企業(yè)中，工作人員通過在井下布置溫度、壓力與風速等傳感器，能夠保證傳感器中的各項環(huán)境信息更加準確，提高數(shù)據(jù)的真實性。想要保證傳感器監(jiān)測系統(tǒng)更加穩(wěn)定的運行，工作人員還要做好相應(yīng)的信息估算工作[5]。
3.2融合
想要保證多傳感器模糊信息得到更好的融合，相關(guān)工作人員要結(jié)合局部傳感器的運行狀態(tài)，做好局部判決工作，并根據(jù)子區(qū)域傳感器數(shù)據(jù)輸出情況，進行合理的調(diào)整，在各個子區(qū)域中設(shè)置多個數(shù)據(jù)判決設(shè)備，保證數(shù)據(jù)更加安全的輸送到融合中心。多傳感器模糊信息融合體系在運行過程中，工作人員要結(jié)合各個等級的可信度度量，合理調(diào)整傳感器的位置。
3.3結(jié)果分析
通過詳細融合中心提供的各項數(shù)據(jù)，能夠保證運算結(jié)果更加準確，在融合的過程中，相關(guān)工作人員需要詳細分析各項實驗數(shù)據(jù)，并根據(jù)傳感器的運行情況，對各項數(shù)據(jù)進行綜合處理。將多傳感器模糊信息融合應(yīng)用到煤礦安全中，能夠幫助相關(guān)工作人員更好的了解各個區(qū)域傳感器的運行情況，針對各個區(qū)域傳感器運行過程中可能出現(xiàn)的問題，制定更加科學(xué)的解決對策，在保證傳感器穩(wěn)定運行的基礎(chǔ)之上，提高煤礦資源的開采率[6]。
4結(jié)束語
綜上，通過進行合理的監(jiān)測與融合，能夠保證多傳感器模糊信息得到更好的利用，提升煤炭開采的安全性。對于煤礦企業(yè)中的相關(guān)工作人員來講，要根據(jù)各個傳感器的運行特點，對多傳感器模糊信息融合進行有效改進，從而保證傳感器輸出的各項數(shù)據(jù)更加準確。
參考文獻
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傳感器的優(yōu)化設(shè)計論文 篇10
一、生物傳感器的原理
待測物質(zhì)經(jīng)擴散作用進入生物活性材料，經(jīng)分子識別，發(fā)生生物學(xué)反應(yīng)，產(chǎn)生的信息繼而被相應(yīng)的物理或化學(xué)換能器轉(zhuǎn)變成可定量和可處理的電信號，再經(jīng)二次儀表放大并輸出，便可知道待測物濃度。
二、生物傳感器的種類
�。�1）按照其感受器中所采用的生命物質(zhì)分類，可分為：微生物傳感器、免疫傳感器、組織傳感器、細胞傳感器、酶傳感器、DNA傳感器等。
（2）按照傳感器器件檢測的原理分類，可分為：熱敏生物傳感器、場效應(yīng)管生物傳感器、壓電生物傳感器、光學(xué)生物傳感器、聲波道生物傳感器、酶電極生物傳感器、介體生物傳感器等。
�。�3）按照生物敏感物質(zhì)相互作用的類型分類，可分為親和型和代謝型兩種。
三、生物傳感器的特點
�。�1）采用固定化生物活性物質(zhì)作催化劑，價值昂貴的試劑可以重復(fù)多次使用，克服了過去酶法分析試劑費用高和化學(xué)分析繁瑣復(fù)雜的缺點。
�。�2）專一性強，只對特定的底物起反應(yīng)，而且不受顏色、濁度的影響。
�。�3）分析速度快，可以在一分鐘得到結(jié)果。
�。�4）準確度高，一般相對誤差可以達到1％
（5）操作系統(tǒng)比較簡單，容易實現(xiàn)自動分析
�。�6）成本低，在連續(xù)使用時，每例測定僅需要幾分錢人民幣。
（7）有的生物傳感器能夠可靠地指示微生物培養(yǎng)系統(tǒng)內(nèi)的供氧狀況和副產(chǎn)物的產(chǎn)生。
四、現(xiàn)今生物傳感器介紹
�。�1）SPR生物傳感器。藥物分析用生物傳感器其典型代表產(chǎn)品是SPR生物傳感器，這是一種表面膜共振分析，是實時測定生物分子結(jié)合的技術(shù),在九十年代初由發(fā)瑪西亞公司引入，以抗原抗體結(jié)合分析為例,將抗原(或抗體)通過表面化學(xué)方法固定在芯片的金箔表面,然后讓抗體(或抗原)流過抗原抗體的結(jié)合將改變膜表面液體性狀,從而影響金箔共振性質(zhì),這一改變可被實時檢測并記錄下來(這被稱之結(jié)合相)。如改讓緩沖液流過，結(jié)合的抗體(或抗原)將解離并被帶走,這同樣改變膜表面液體性狀,檢測并記錄下來的金箔共振性質(zhì)改變就是解離相。它主要用于部份新藥研發(fā)中藥物作用的分子活性基團的識別。
�。�2）固定化酶生物傳感分析儀。固定化酶生物傳感分析儀是最早出現(xiàn)且精度最高的生物傳感器。固定化酶生物傳感器最重要服務(wù)對象包括：臨床、食品分析、發(fā)酵工業(yè)控制、環(huán)境監(jiān)測、防衛(wèi)安全檢測等領(lǐng)域。例如在發(fā)酵工業(yè)的氨基酸工業(yè)(味精、天冬氨酸、丙氨酸、賴氨酸等)、抗生素工業(yè)(葡萄糖等的在線監(jiān)測和控制系統(tǒng))、酒類工業(yè)(酒精生物傳感器1min可得到結(jié)果)、酶制劑工業(yè)(糖化酶快速分析)、淀粉糖工業(yè)(葡萄糖、淀粉、糖化酶的分析)、生物細胞培養(yǎng)(葡萄糖、乳酸、谷氨酰胺分析)、石化工業(yè)中微生物脫硫細胞培養(yǎng)監(jiān)控、維生素C的生產(chǎn)、發(fā)酵甘油的生產(chǎn)等，生物傳感器檢測技術(shù)是生物加工類企業(yè)改造的重要途徑之一，在線生物傳感器分析是建立生產(chǎn)模擬系統(tǒng)和實時檢測的新工具。
（3）血糖—乳酸生物傳感自動分析儀。具有自動識別試管位置功能的樣品盤、自動定量吸入樣品的取樣系統(tǒng)和相應(yīng)的生物傳感敏感膜。組裝成整機，能實現(xiàn)微量取樣、快速響應(yīng)、高精度，操作完全自動化的有競爭力的新生物傳感器。
�。�4）高精度血糖分析儀。高精度血糖分析儀是采用固定化酶的生物傳感分析儀。其分精度可以達到0.5~2%，比家用保健類生物傳感器幾乎高一個數(shù)量級，比目前醫(yī)用生化分析儀的精度也高2~3個百分點。這在血糖分析領(lǐng)域是非常重要的，它們可以用作血糖分析的標準方法。尤其是在市場銷售的手掌型血糖分析儀出現(xiàn)質(zhì)量事故時，需要另一種有說服力的分析方法證明其分析結(jié)果時，固定化酶葡萄糖生物傳感分析儀可以作為一種理想的仲裁工具。它們既可作為醫(yī)用類型的分析儀，還可用作生物技術(shù)產(chǎn)業(yè)的過程監(jiān)控、食品分析、和科研工具。多種酶傳感器研究開發(fā)比較成熟，已形成商品。
五、家用醫(yī)療保健類生物傳感器
手掌型血糖分析器：糖尿病人可以自測的手掌型血糖分析器已經(jīng)達到大規(guī)模應(yīng)用的程度。在上世紀７０年代血糖自我監(jiān)測儀器就已問市，使血糖的檢驗由醫(yī)院延伸到家中。上個世紀８０年代，新一代血糖及操作技術(shù)簡單化，使得自我監(jiān)測血糖的準確度提高了。這是研究者最初沿著干化學(xué)試劑條測定尿糖濃度的思路，采用酶法葡萄糖分析技術(shù)，并結(jié)合絲網(wǎng)印刷和微電子技術(shù)制作的電極，以及智能化儀器的讀出裝置，三者完美地組合成微型化的血糖分析儀。
[摘要]傳感器作為可以感應(yīng)電量和非電量的電子元器件，已經(jīng)是普遍應(yīng)用于各個領(lǐng)域，從家庭應(yīng)用的聲控開關(guān)到壓電射流速率傳感器在遠程火箭偵察彈上的應(yīng)用，已經(jīng)成為不可缺少的部分。而今，對人類健康有著重大聯(lián)系的生物傳感器又在蓬勃發(fā)展。本文就生物傳感器的原理、種類及其特點作了介紹。
傳感器的優(yōu)化設(shè)計論文 篇11
1前言
傳感器與檢測技術(shù)在機電一體化系統(tǒng)中具有不可替代的作用。利用傳感器與檢測技術(shù)能夠及時檢測系統(tǒng)特征和系統(tǒng)狀態(tài)，同時也能夠為待測系統(tǒng)提供必要性信息。所謂機電一體化系統(tǒng)，實際上就是有效結(jié)合機械與電子，利用多學(xué)科的集成技術(shù)來設(shè)計出制造系統(tǒng)以及制造產(chǎn)品，提升產(chǎn)品更新?lián)Q代有效性，實現(xiàn)機電一體化系統(tǒng)智能化以及有效性，利用傳感器與檢測技術(shù)能夠有效轉(zhuǎn)化溫度、速度以及流量等物理量，轉(zhuǎn)換成為對應(yīng)電信號，做好點信號標度變化等工作，進而能夠有效滿足機電一體化系統(tǒng)對于信息快速化以及可靠性的需求，加大資金投入，提升傳感器與檢測技術(shù)控制效率。
2傳感器與檢測技術(shù)在機電一體化系統(tǒng)中的應(yīng)用
2.1傳感器與檢測技術(shù)在汽車行業(yè)機電一體化中的應(yīng)用
新型技術(shù)以及傳感技術(shù)日漸發(fā)展促使現(xiàn)代汽車工業(yè)進入到新型時代，汽車機電一體化發(fā)展取代了傳統(tǒng)機械化控制部件，實現(xiàn)了自動化控制。實際上，不僅汽車發(fā)動機中應(yīng)用了自動化控制技術(shù)，汽車其他部件也應(yīng)用了大量檢測技術(shù)以及控制技術(shù)。將傳感器應(yīng)用于汽車發(fā)動機中，能夠應(yīng)用多類別傳感器裝置，傳感器與檢測技術(shù)利用電子控制單元來有效掌握發(fā)動機實際工作狀況，進而精確控制發(fā)動機實際工作狀態(tài)，有效提升發(fā)動機實際工作性能。在汽車重點控制部分，主要應(yīng)用了溫度傳感器、曲軸位置傳感器以及壓力傳感器等等，對改善汽車性能具有非常重要的作用，為人們提供個性化服務(wù)，有效增強汽車行駛安全性。例如，目前汽車都配備了專業(yè)的導(dǎo)航系統(tǒng)，利用汽車導(dǎo)航系統(tǒng)能夠促使駕駛員掌握前方建筑物、車輛狀態(tài)，實際上，不僅應(yīng)用了GPRS的定位系統(tǒng)，還應(yīng)用了傳感器與檢測技術(shù)，利用傳感器能夠有效感知一定距離物質(zhì)運動的狀態(tài)，這樣能夠給予駕駛員更加準確的提示，促使駕駛員了解車輛行駛軌跡以及車輛行駛中的阻礙物，這樣能夠為汽車行駛安全提供有效保障。
2.2傳感器與檢測技術(shù)在機器人機電一體化系統(tǒng)中的應(yīng)用
在實際工作過程中，工業(yè)機器人之所以能夠準確運行，主要是由于機器人身上具備傳感器，這樣能夠有效感受自身狀態(tài)，同時還能夠有效掌握操作對象狀態(tài)、工作環(huán)境狀態(tài)等等，利用內(nèi)部傳感器來有效獲取位置信息、速度信息以及位移信息等等，利用外部傳感器能夠有效感知外部環(huán)境、操作對象，通過內(nèi)部傳感器與外部傳感器有效結(jié)合為機器人提供有效反饋信息，進而協(xié)助機器人能夠更加順利完成工作。由于機器人關(guān)節(jié)中安裝了大量光電開關(guān)、微動開關(guān)等多形式傳感器，利用傳感器與檢測技術(shù)能夠有效檢測機器人極限位置以及零位，進而有效保護機器人安全動作，為機器人軌跡精度、重復(fù)定位精度等提供保障。由于機器人關(guān)節(jié)安裝了位移性質(zhì)傳感器，對機器人位置移動、位置工作具有非常重要的作用。在機器人抓手位置、手腕位置等都安裝了觸覺傳感器，利用觸覺傳感器能夠促使機器人準確定位對象位置，進而利用抓手傳感器來抓取對象物體。
3傳感器與檢測技術(shù)在機械加工機電一體化系統(tǒng)中的應(yīng)用
機械加工機電一體化系統(tǒng)中，傳感器與檢測技術(shù)具有非常重要的作用。在開展機械加工工作之前，需要自動檢查加工設(shè)備以及配件，這樣能夠保證機械加工運行有效性，諸如，自動調(diào)整以及判斷配件夾持位置，同時確定上床之后裝夾夾緊力大小以及變形情況。在完成機械加工之后，還需要檢測工件是否合格，測量工件尺寸、工件粗糙度、工作形狀、工件位置公差等等。例如，完成螺紋、齒輪等工件加工，需要及時檢測工件齒距、工件節(jié)距半徑、工件螺距、工件導(dǎo)程等等，這樣能夠自動進行檢測工作，還能夠?qū)z測結(jié)果有效輸入到下一道工序。在機械加工過程中，為了能夠保證精密產(chǎn)品合格率，在實際加工過程中需要不斷收緊加工條件，有效工作工件加工切削速度、切削扭矩、工件壓力等等，有效調(diào)整和檢測各項數(shù)據(jù)，保證機械加工能夠達到最佳狀態(tài)。在機械切削工作過程中，傳感器與檢測技術(shù)在其中具有非常重要的作用，有利于優(yōu)化切削生產(chǎn)力以及材料切除率，進而優(yōu)化實際制造成本。此外，利用傳感器與檢測技術(shù)能夠有效確定切削力變化、顫振以及切削過程等等，保證加工精度，為機械加工設(shè)計以及切削工作提供精確切削數(shù)據(jù)，為刀架結(jié)構(gòu)以及刀架材料提供重要依據(jù)。
4結(jié)語
工業(yè)自動化日漸發(fā)展促使其不斷提升自動檢測系統(tǒng)要求，這就需要重視傳感器與檢測技術(shù)分析工作，實現(xiàn)瞬時檢測傳感器與連續(xù)檢測傳感器相兼容，實現(xiàn)傳感器與檢測技術(shù)智能化發(fā)展。在工業(yè)發(fā)展過程中，需要結(jié)合實際需求來重視新型傳感器開發(fā)工作，不斷擴大傳感器性能以及傳感器使用范圍，促進傳感器集成化、小型化發(fā)展，提升機電一體化系統(tǒng)工作效率，為機電一體化系統(tǒng)順利運行提供保障。為了促使機電一體化系統(tǒng)能夠獲取更加準確信息，需要積極引進先進傳感器與檢測技術(shù)，提升信息獲取與信息傳播的有效性。
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傳感器的優(yōu)化設(shè)計論文 篇12
一、傳感器的研究現(xiàn)狀與發(fā)展
傳感器是能感受規(guī)定的被測量并按一定規(guī)律轉(zhuǎn)換成可用輸出信號的器件或裝置,主要用于檢測機電一體化系統(tǒng)自身與操作對象、作業(yè)環(huán)境狀態(tài),為有效控制機電一體化系統(tǒng)的運作提供必須的相關(guān)信息。隨著人類探知領(lǐng)域和空間的拓展,電子信息種類日益繁多,信息傳遞速度日益加快,信息處理能力日益增強,相應(yīng)的信息采集——傳感技術(shù)也將日益發(fā)展,傳感器也將無所不在。
從20世紀80年代起,逐步在世界范圍內(nèi)掀起一股“傳感器熱”,各先進工業(yè)國都極為重視傳感技術(shù)和傳感器研究、開發(fā)和生產(chǎn)。傳感技術(shù)已成為重要的現(xiàn)代科技領(lǐng)域,傳感器及其系統(tǒng)生產(chǎn)已成為重要的新興行業(yè)。
二、傳感器在機電一體化系統(tǒng)中的應(yīng)用
傳感器是左右機電一體化系統(tǒng)(或產(chǎn)品)發(fā)展的重要技術(shù)之一,廣泛應(yīng)用于各種自動化產(chǎn)品之中:
1.機器人用傳感器。
工業(yè)機器人之所以能夠準確操作,是因為它能夠通過各種傳感器來準確感知自身、操作對象及作業(yè)環(huán)境的狀態(tài),包括:其自身狀態(tài)信息的獲取通過內(nèi)部傳感器(位置、位移、速度、加速度等)來完成,操作對象與外部環(huán)境的感知通過外部傳感器來實現(xiàn),這個過程非常重要,足以為機器人控制提供反饋信息。
2.機械加工過程的傳感檢測技術(shù)。
(1)切削過程和機床運行過程的傳感技術(shù)。切削過程傳感檢測的目的在于優(yōu)化切削過程的生產(chǎn)率、制造成本或(金屬)材料的切除率等。切削過程傳感檢測的目標有切削過程的切削力及其變化、切削過程顫震、刀具與工件的接觸和切削時切屑的狀態(tài)及切削過程辨識等,而最重要的傳感參數(shù)有切削力、切削過程振動、切削過程聲發(fā)射、切削過程電機的功率等。對于機床的運行來講,主要的傳感檢測目標有驅(qū)動系統(tǒng)、軸承與回轉(zhuǎn)系統(tǒng)、溫度的監(jiān)測與控制及安全性等,其傳感參數(shù)有機床的故障停機時間、被加工件的表面粗糙度和加工精度、功率、機床狀態(tài)與冷卻潤滑液的流量等。
(2)工件的過程傳感。與刀具和機床的過程監(jiān)視技術(shù)相比,工件的過程監(jiān)視是研究和應(yīng)用最早、最多的。它們多數(shù)以工件加工質(zhì)量控制為目標。20世紀80年代以來,工件識別和工件安裝位姿監(jiān)視要求也提到日程上來。粗略地講,工序識別是為辨識所執(zhí)行的加工工序是否是工(零)件加工要求的工序;工件識別是辨識送入機床待加工的工件或者毛坯是否是要求加工的工件或毛坯,同時還要求辨識工件安裝的位姿是否是工藝規(guī)程要求的位姿。此外,還可以利用工件識別和工件安裝監(jiān)視傳感待加工毛坯或工件的加工裕量和表面缺陷。完成這些識別與監(jiān)視將采用或開發(fā)許多傳感器,如基于TV或CCD的機器視覺傳感器、激光表面粗糙度傳感系統(tǒng)等。
(3)刀具(砂輪的檢測傳感。切削與磨削過程是重要的材料切除過程。刀具與砂輪磨損到一定限度(按磨鈍標準判定)或出現(xiàn)破損(破損、崩刃、燒傷、塑變或卷刀的總稱),使它們失去切(磨削能力或無法保證加工精度和加工表面完整性時,稱為刀具/砂輪失效。工業(yè)統(tǒng)計證明,刀具失效是引起機床故障停機的首要因素,由其引起的停機時間占NC類機床的總停機時間的1/5-1/3.此外,它還可能引發(fā)設(shè)備或人身安全事故,甚至是重大事故。
3.汽車自動控制系統(tǒng)中的傳感技術(shù)。
隨著傳感器技術(shù)和其它新技術(shù)的應(yīng)用,現(xiàn)代化汽車工業(yè)進入了全新時期。汽車的機電一體化要求用自動控制系統(tǒng)取代純機械式控制部件,這不僅體現(xiàn)在發(fā)動機上,為更全面地改善汽車性能,增加人性化服務(wù)功能,降低油耗,減少排氣污染,提高行駛安全性、可靠性、操作方便和舒適性,先進的檢測和控制技術(shù)已擴大到汽車全身。在其所有重點控制系統(tǒng)中,必不可少地使用曲軸位置傳感器、吸氣及冷卻水溫度傳感器、壓力傳感器、氣敏傳感器等各種傳感器。
三、我國傳感器技術(shù)發(fā)展的若干問題及發(fā)展方向
傳感器技術(shù)是實現(xiàn)自動控制、自動調(diào)節(jié)的關(guān)鍵環(huán)節(jié),也是機電一體化系統(tǒng)不可缺少的關(guān)鍵技術(shù)之一,其水平高低在很大程度上影響和決定著系統(tǒng)的功能;其水平越高,系統(tǒng)的自動化程度就越高。在一套完整的機電一體化系統(tǒng)中,如果不能利用傳感檢測技術(shù)對被控對象的各項參數(shù)進行及時準確地檢測出并轉(zhuǎn)換成易于傳送和處理的信號,我們所需要的用于系
統(tǒng)控制的信息就無法獲得,進而使整個系統(tǒng)就無法正常有效的工作。
我國傳感器的研究主要集中在專業(yè)研究所和大學(xué),始于20世紀80年代,與國外先進技術(shù)相比,我們還有較大差距,主要表現(xiàn)在:
(1)先進的計算、模擬和設(shè)計方法;
(2)先進的微機械加工技術(shù)與設(shè)備;
(3)先進的封裝技術(shù)與設(shè)備;
(4)可靠性技術(shù)研究等方面。因此,必須加強技術(shù)研究和引進先進設(shè)備,以提高整體水平。傳感器技術(shù)今后的發(fā)展方向可有幾方面:
1.加速開發(fā)新型敏感材料:通過微電子、光電子、生物化學(xué)、信息處理等各種學(xué)科,各種新技術(shù)的互相滲透和綜合利用,可望研制出一批基于新型敏感材料的先進傳感器。
2.向高精度發(fā)展:研制出靈敏度高、精確度高、響應(yīng)速度快、互換性好的新型傳感器以確保生產(chǎn)自動化的可靠性。
3.向微型化發(fā)展:通過發(fā)展新的材料及加工技術(shù)實現(xiàn)傳感器微型化將是近十年研究的熱點。
4.向微功耗及無源化發(fā)展:傳感器一般都是非電量向電量的轉(zhuǎn)化,工作時離不開電源,開發(fā)微功耗的傳感器及無源傳感器是必然的發(fā)展方向。
5.向智能化數(shù)字化發(fā)展:隨著現(xiàn)代化的發(fā)展,傳感器的功能已突破傳統(tǒng)的功能,其輸出不再是一個單一的模擬信號(如0-10mV),而是經(jīng)過微電腦處理好后的數(shù)字信號,有點甚至帶有控制功能,即智能傳感器。
參考文獻:
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傳感器的優(yōu)化設(shè)計論文 篇13
1 傳感器技術(shù)
1.1 傳感器的定義。在介紹傳感器的應(yīng)用之前，應(yīng)該首先了解什么是傳感器。
所謂的傳感器顧名思義就是傳播感覺的器官，傳感器最初的設(shè)計靈感就是來源于人類自身的感覺器官，也可以將傳感器稱作是機械的感覺器官。由于人類可以利用自身的感覺器官感知外界世界的相關(guān)刺激，而傳感器也是，將感知到的外界機械刺激傳入系統(tǒng)中進行機械檢測。傳感器是將檢測技術(shù)集中進行的一種檢測工具。能夠高效快速地檢測物理、化學(xué)、生物等方面的測量量，通過測量的結(jié)果再根據(jù)具體的要求對測量的信息做出處理，用要求的形式將該信息輸出，這就是傳感器的整個工作過程。
1.2 傳感器的分類及選擇。對于傳感器的具體分類有多種說法，簡單地說就是傳感器種類繁多，不能一概而論。利用同樣的原理方法可以對不同的物理量進行檢測，而同樣的物理量也可以利用不同的方式檢測，所以，傳感器的種類并沒有統(tǒng)一的分類方式。主要有三種途徑將傳感器進行分類，一方面是根據(jù)被測量量的性質(zhì)分；一方面是根據(jù)測量時的工作原理分；最后一方面就是根據(jù)輸出信號的性質(zhì)分。
不論是哪種分類，都應(yīng)該清楚的是對傳感器的選擇要準確，這樣檢測結(jié)果可以更加精準。
1.3 傳感器靜態(tài)特性的技術(shù)指標。對于描述傳感器靜態(tài)特性的技術(shù)指標有以下四個，只有滿足這四個指標，就能很好地將信息的輸入與輸出控制得當：
第一，靈敏度。所謂靈敏度就是指通過傳感器在穩(wěn)態(tài)標準下處理信息后輸出變化比上輸入變化的分數(shù)值，對于線性傳感器，其靈敏度就是常數(shù)。
第二，線性度。在靜態(tài)特性穩(wěn)態(tài)標準的基礎(chǔ)上，重復(fù)進行校準測試，用列表或是曲線的方式將輸出--輸入的特性表現(xiàn)出來。得出線性度的重要性在于可以簡化后來的工序。
第三，遲滯。所謂遲滯就是指傳感器對于相同信息輸出量值不同，這是在傳感器處于正確運行情況下對信息進行輸出操作，遲滯會說明間隙、軸承摩擦等出現(xiàn)問題，可以很好并且及時地找出問題根源，防止影響整體。
第四，重復(fù)性。重復(fù)性顧名思義就是在對同一對象進行多次測量時得到結(jié)果，可以繪制成特性曲線，這項技術(shù)指標重復(fù)率越高可以表明誤差越小，同時還能說明重復(fù)性強。
2 傳感器在測量中的應(yīng)用
2.1 傳感器在溫度測量中的應(yīng)用。傳感器在溫度中的測量主要有兩種方式，一種是接觸式，所謂接觸式就是指利用接觸傳熱的原理進行溫度測量，如果傳感器與被測對象進行接觸后由于熱傳遞從而達到熱平衡，此時顯示的溫度就是被測物體的溫度，這種方法比較簡便，同時能夠得到較高精確度的溫度，然而不足的是測量對象很局限，對于高溫或者有腐蝕性的測量對象來說就不能利用這種方式，同時，接觸式會破壞被測對象原有的溫度場，這會影響溫度的測量。另一種方式就是非接觸式，這種方式就是利用電磁破的輻射將被測對象的熱輻進行檢測，通過電磁波進行檢測得到的溫度顯示就是被測對象的溫度，經(jīng)過獲取溫度信息后的信息轉(zhuǎn)化，能夠很好地實現(xiàn)對物體的溫度的測量。
2.2 傳感器在壓力測定中的應(yīng)用以及在流量測量中的應(yīng)用。傳感器的功能多種多樣，對于流量的檢測也可以很好地被應(yīng)用自如，流量的檢測有兩種方式，具體介紹如下：一種是速度式流量傳感器，轉(zhuǎn)子傳感器、漩渦傳感器、電磁波就是屬于速度式流量傳感器，主要的應(yīng)用原理就是指在一定截面的管路中測定流速，再將測量結(jié)果轉(zhuǎn)化為位移。而另一種傳感器是容積式的流量傳感器，刮板、旋轉(zhuǎn)活塞式屬于這種傳感器，而對于這種傳感器的應(yīng)用原理是在一定的時間內(nèi)檢測流體的次數(shù)，要保證時間是單位時間而容室應(yīng)該是已知容積，主要檢測瞬時流量和總流量。最后還有一種就是質(zhì)量式的流量測量傳感器，角動量式、量熱式、微動式是直接進行流量測量，而間接式的是根據(jù)質(zhì)量與體積流量之間的關(guān)系進行檢測。
2.3 傳感器在物位測量中的應(yīng)用。對于傳感器在物位的測量中的應(yīng)用也有一定的分類，主要是根據(jù)工作原理的不同進行分類，直讀式傳感器的應(yīng)用原理是流體連通性原理測量物位；浮力式傳感器是根據(jù)浮力原理，也就是液體的高度變化對于整個浮力的影響；壓差式傳感器的工作原理是有關(guān)于高度的，詳細解釋就是指被測物體的高度影響某點的壓力，從而進行物位的測量；電學(xué)式傳感器受物位變化和點位變化之間關(guān)系的影響，從而對物位進行測量；核輻射式傳感器顧名思義就是與輻射有關(guān)的，測量過程是同位素射線的穿透力和測量物厚度之間的關(guān)系不同有不同的測量結(jié)果；聲學(xué)式傳感器的工作原理是聲學(xué)信號變化主要受物位變化的影響，因此可以測量出不同的物位結(jié)果。以上介紹了不同傳感器應(yīng)用領(lǐng)域以及應(yīng)用特點，對于不同傳感器的應(yīng)用，需要知道原理才能夠準確應(yīng)用，這樣才能很好地發(fā)揮傳感器的功能。
結(jié)語
目前為止，對于傳感器的開發(fā)已經(jīng)使整個一體化系統(tǒng)處在最好的應(yīng)用狀態(tài)，由于傳感器在工業(yè)施工中能精確快速地對一體化系統(tǒng)中的各種參數(shù)進行自動檢測，能夠給一體化系統(tǒng)的運行帶來極大的便利，同時對于一體化系統(tǒng)工作的項目也有一定的促進作用。隨著現(xiàn)代科學(xué)的不斷進步，傳感器結(jié)合檢測技術(shù)在一體化系統(tǒng)中的發(fā)展逐漸壯大，未來的發(fā)展前景也是不可估量的，能夠結(jié)合更加高科技的產(chǎn)品共同為人類社會創(chuàng)造更大的財富。
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