傳感器的優(yōu)化設計論文（通用13篇）
在學(xué)習和工作的日常里，大家都經(jīng)常接觸到論文吧，通過(guò)論文寫(xiě)作可以培養我們的科學(xué)研究能力。那么你知道一篇好的論文該怎么寫(xiě)嗎？下面是小編收集整理的傳感器的優(yōu)化設計論文，歡迎閱讀，希望大家能夠喜歡。
傳感器的優(yōu)化設計論文 篇1
研究型教學(xué)是與創(chuàng )新性教育相適應、以“學(xué)生為中心”的教學(xué)模式，是教師以課程內容和學(xué)生的學(xué)識積累為基礎，引導學(xué)生創(chuàng )造性地運用知識和能力，自主發(fā)現問(wèn)題、研究問(wèn)題和解決問(wèn)題，在研討中積累知識、培養能力和鍛煉思維的新型教學(xué)模式[1]。而建構主義學(xué)習理論提出學(xué)習是一個(gè)積極主動(dòng)的建構過(guò)程，強調學(xué)生對知識的主動(dòng)探求、主動(dòng)發(fā)現和對所學(xué)知識的主動(dòng)建構[2]。教學(xué)過(guò)程則是充分利用情境、協(xié)作、交流會(huì )話(huà)等環(huán)境要素，調動(dòng)學(xué)生的主動(dòng)性、積極性和創(chuàng )新精神，提高教學(xué)質(zhì)量和效率�？梢�(jiàn)將建構主義學(xué)習理論運用到研究型教學(xué)實(shí)踐中，會(huì )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(diǎn)：工程實(shí)踐性強;涉及的專(zhuān)業(yè)知識面廣、知識點(diǎn)多、綜合性強;傳感器和測試技術(shù)本身發(fā)展迅速。結合課程特點(diǎn)，深入闡述建構主義學(xué)習理論指導下的傳感器與測試技術(shù)課程的研究型教學(xué)實(shí)踐。
1 建構主義學(xué)習理論的知識觀(guān)和學(xué)習觀(guān)
建構主義學(xué)習理論最早是由認知發(fā)展領(lǐng)域最有影響力的瑞士著(zhù)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?chē)h(huán)境相互作用的過(guò)程中，逐步建構起關(guān)于外部世界的認識，從而使自身的認知結構得到發(fā)展。后來(lái)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)展了建構主義學(xué)習理論，從而形成較完整的理論，它對學(xué)生的學(xué)習方式、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(shí)施素質(zhì)教育的重要理論依據[2]。
1.1 知識觀(guān)
建構主義學(xué)習理論認為世界是客觀(guān)存在的，但每個(gè)人是以自己的經(jīng)驗為基礎來(lái)建構現實(shí)[2]。知識不是從外部輸入人內心的，而是在與外部作用的過(guò)程中在人的心靈內部建立起來(lái)的[3]。知識并不是對現實(shí)的準確表征，它是一種解釋、一種假設，而不是問(wèn)題的最終答案，會(huì )隨著(zhù)人類(lèi)的進(jìn)步而出現新的假設。另外，知識不可能以實(shí)體的形式存在于具體個(gè)體之外，盡管我們通過(guò)語(yǔ)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(zhù)學(xué)習者會(huì )對這些命題有同樣的理解。因為這些理解只能由個(gè)體學(xué)習者基于自己的經(jīng)驗背景建構起來(lái)，這取決于特定情境下的學(xué)習歷程。
1.2 學(xué)習觀(guān)
學(xué)習過(guò)程是學(xué)習者從外界選擇性地知覺(jué)新信息，然后進(jìn)行主動(dòng)構建并生成意義的過(guò)程[4]。學(xué)習者通過(guò)對外部信息的選擇和加工，通過(guò)新舊經(jīng)驗之間的相互作用，構建自己知識，為“理解而學(xué)習”是建構性學(xué)習的核心目標。學(xué)習者通過(guò)構建自己對各種問(wèn)題的理解形成自己的觀(guān)點(diǎn)，而不僅僅是記住別人已經(jīng)研究出來(lái)的結論[5]。學(xué)習者的知識構建過(guò)程受到教師指導、學(xué)生參與、周?chē)h(huán)境等因素的影響。教師與學(xué)生之間以教學(xué)內容為中介形成雙向互動(dòng)關(guān)系，可以更好地激發(fā)學(xué)生主體作用的發(fā)揮，促進(jìn)學(xué)生積極構建知識。學(xué)習活動(dòng)要發(fā)生則必須滿(mǎn)足兩個(gè)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)習活動(dòng)發(fā)生后，通過(guò)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上完成新知識的建構。
2 建構主義學(xué)習理論指導下的傳感器與測試技術(shù)研究型教學(xué)實(shí)踐
2.1 設計課程教學(xué)流程，規范課程教學(xué)六大要素
建構主義學(xué)習理論強調“教學(xué)情境”“協(xié)作”以及“知識主動(dòng)建構”，基于該理論指導，根據“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(shí)踐中學(xué)”的教學(xué)理念，以“知識、素質(zhì)、能力綜合培養”為課程目標，設計了傳感器與測試技術(shù)課程教學(xué)流程。規范了課程的講授、教材、作業(yè)、討論、實(shí)踐訓練、考核等課程教學(xué)六大要素，使每個(gè)環(huán)節都有實(shí)施依據和具體實(shí)施方法。
2.2 采取以點(diǎn)、線(xiàn)、面相結合的方式構建新的教學(xué)模式
解決傳感器與測試技術(shù)課程中理論與實(shí)踐相結合及學(xué)時(shí)少、內容多、要求高的問(wèn)題。突出專(zhuān)業(yè)基礎教學(xué)的綜合性、系統性，體現現代儀器及測試科學(xué)和技術(shù)的相互關(guān)聯(lián)和完整性。
“點(diǎn)”指以課程教學(xué)六大要素為單元，課程重點(diǎn)講授核心知識點(diǎn)，重點(diǎn)引導學(xué)生把握科學(xué)的思維方式和研究方法;講授內容寬而新，以?xún)x器學(xué)科的應用為大背景，引導學(xué)生了解傳感器基本原理、在工程中的應用�！熬�(xiàn)”指以理論課程體系、實(shí)踐課程體系、科研訓練體系為三條主線(xiàn)，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)單元構成，強調對傳感器基本原理的掌握;實(shí)踐課程體系由基礎型、綜合與研究型實(shí)驗構成，強調通過(guò)基本技能訓練、綜合能力培養、開(kāi)放研究實(shí)驗的鍛煉，培養創(chuàng )新意識;科研訓練體系由課程設計、學(xué)科競賽、課題研究等構成，鍛煉工程實(shí)踐能力，提高創(chuàng )新能力�！懊妗敝敢越虒W(xué)科研結合型的教師隊伍和學(xué)科的整體實(shí)力來(lái)鉸鏈點(diǎn)與線(xiàn)，建設立體化的應用型教學(xué)模式。課程內容注重先進(jìn)性和科學(xué)性，將最新軍事應用科研成果轉化為教學(xué)資源，使學(xué)生盡早參與科學(xué)研究訓練，接觸科學(xué)前沿。同時(shí)讓學(xué)生接受教師研究和教學(xué)文化的熏陶及嚴謹的學(xué)術(shù)作風(fēng)的浸潤。這是培養學(xué)生自主研究性學(xué)習能力的一個(gè)重要環(huán)節，也是培養學(xué)生創(chuàng )新思維的主渠道，同時(shí)對教學(xué)隊伍的建設提出了更高的要求。
2.3 實(shí)施“從單元構建系統，從系統細化到單元”的教學(xué)手段和方法
貫穿傳感器原理、結構及應用這一主線(xiàn)，設計了一套適合本課程的教學(xué)進(jìn)程，對不同的教學(xué)內容方法不同，在不同的教學(xué)階段方法不同，對不同傳感器的特點(diǎn)，具體的教學(xué)手段也不同。
2.3.1 按不同課程內容實(shí)施不同教學(xué)模式
該課程內容分為三大塊：基礎理論、典型傳感器原理與應用以及典型參量的測試。在學(xué)期開(kāi)始的基礎理論部分，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(shí)踐到理論、從工程實(shí)際到科學(xué)理論認識傳感器;再分門(mén)別類(lèi)講述傳感器原理及應用，采取“以問(wèn)題為核心”的方式，從科學(xué)到工程，引導學(xué)生對傳感器工作原理進(jìn)行探究，根據工程需要對科學(xué)問(wèn)題進(jìn)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，從單元構建系統，進(jìn)行設計學(xué)習。教學(xué)進(jìn)程表和教學(xué)模式。
2.3.2 針對不同傳感器設計不同的教學(xué)手段
不同傳感器具有不同的特性，在教學(xué)中設計了不同的教學(xué)手段。如電感式傳感器部分，差動(dòng)變壓器靈敏度特性是教學(xué)難點(diǎn)，教學(xué)思路是“先做實(shí)驗，主動(dòng)探究”。先講授差動(dòng)變壓器的工作原理，而對特性部分不予講解，接著(zhù)布置實(shí)驗內容，學(xué)生通過(guò)實(shí)驗得出“電壓頻率在一定范圍內時(shí)靈敏度不變”這一規律。學(xué)生在自問(wèn)為什么時(shí)，會(huì )主動(dòng)根據差動(dòng)變壓器的工作原理和公式作進(jìn)一步推導。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構和特性，所以?xún)煞N壓電式傳感器在穩定性、靈敏度、價(jià)格和抗干擾性方面有很大區別，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)生熟悉的測量轉速光電傳感器為例，提出是否可以用光電傳感器來(lái)測量位移。
(2)大家分組討論，提出設計方案。這時(shí)有學(xué)生提出，可以把光電傳感器中的開(kāi)孔圓盤(pán)拉直變成開(kāi)槽板，并拿出事先準備的一張均勻刻槽的紙，現場(chǎng)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(shí)際系統中光電接收元件的安裝等問(wèn)題。
(4)討論并改進(jìn)方案。學(xué)生的方案提高精度可以通過(guò)減小槽的距離，進(jìn)一步讓學(xué)生分析這種思路的技術(shù)可行性和難點(diǎn)。于是引出用2塊光柵交疊，并請大家伸出雙手演示著(zhù)名的“莫爾條紋效應”。至此，學(xué)生已經(jīng)基本明白了光柵數字位移傳感器測量位移的基本原理。
(5)配合演示動(dòng)畫(huà)，讓大家分析光柵的特點(diǎn)。
2.4 多元化、全過(guò)程的綜合評價(jià)體系研究
該課程涉及對基本原理的掌握、對測試系統的設計，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(jià)系統遵循學(xué)習過(guò)程評價(jià)和教學(xué)目標管理相結合的基本原則，以研究學(xué)習過(guò)程的知識獲取(如傳感器原理)、探索研究(如測試技術(shù)應用與最新發(fā)展)、思維創(chuàng )新(如測試系統設計)等要素為評價(jià)因子，以完成教學(xué)大綱要求的教學(xué)目標進(jìn)行評價(jià)，考核重點(diǎn)從獲取知識量向知識、能力、綜合素質(zhì)的評價(jià)轉移，形成多元化、全過(guò)程“合格+拔尖”的綜合評價(jià)系統。最后成績(jì)考核包括平時(shí)作業(yè)、卷面成績(jì)、課程設計綜合評估。作業(yè)包括課本習題/調研報告、資源檢索等，作業(yè)可以通過(guò)網(wǎng)絡(luò )提交。第一次課的作業(yè)是請學(xué)生跟蹤調研新型傳感器、測試技術(shù)或測試系統發(fā)展動(dòng)態(tài)，后續的課堂中，適當安排些調研比較充分的學(xué)生做匯報、研討，教師再進(jìn)行點(diǎn)評。課程中期布置了課程設計、自行車(chē)測速系統的設計，不限傳感器類(lèi)型。每個(gè)小組上交傳感器設計說(shuō)明書(shū)，并根據條件實(shí)現傳感器部分或全部環(huán)節的制作。各小組代表發(fā)言，時(shí)間不超過(guò)10分鐘，小組成員可隨時(shí)補充，其他組學(xué)生可隨時(shí)提問(wèn)，對相互間的不同觀(guān)點(diǎn)可據理力爭，甚至駁斥。最后，教師再逐一點(diǎn)評，和學(xué)生一起評價(jià)出最佳設計獎。這種研討課的教學(xué)效果超過(guò)了預期設想。每組選用了不同的傳感器進(jìn)行測速，設計方案五花八門(mén)，并從傳感器選型、電源、安裝、成本、誤差分析、實(shí)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(diǎn)的情況以及分工、合作、溝通的能力。
3 結束語(yǔ)
建構主義學(xué)習理論指導下的研究型教學(xué)，迎合了創(chuàng )新型人才培養的大方向，不僅提高了教師教學(xué)理論水平和教學(xué)科研能力，同時(shí)也促進(jìn)了學(xué)生的全面發(fā)展，參加各種科技創(chuàng )新的學(xué)生人數激增，并且作品質(zhì)量有很大提升。但建構主義學(xué)習理論在教學(xué)實(shí)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(shí)俱進(jìn)的情況下，探索更科學(xué)的教學(xué)模式，切實(shí)提高學(xué)生的創(chuàng )新意識和創(chuàng )新能力，還需繼續實(shí)踐和探索。
參考文獻
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傳感器的優(yōu)化設計論文 篇2
1 無(wú)線(xiàn)傳感器在智能家居中應用的重要性
科技時(shí)代的來(lái)臨，人們的生活質(zhì)量得到了更大程度的提高�，F在家居生活逐漸向智能化發(fā)展，各種系統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(shí)代背景下的必然趨勢。但是，在發(fā)展的過(guò)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(wèn)題。例如智能家居組網(wǎng)方式的選擇難，傳統的先組網(wǎng)方式已經(jīng)不能適應社會(huì )發(fā)展的需求，而傳統的無(wú)線(xiàn)組網(wǎng)方式造價(jià)比相對較高，更不易選擇�；蛘呤钦麄�(gè)系統因為節點(diǎn)、標準以及接口等問(wèn)題運行不穩定。只有解決這些存在的問(wèn)題，才能更好地實(shí)現智能家居的建設，才可進(jìn)一步為人們提供更高質(zhì)量的服務(wù)。而無(wú)線(xiàn)傳感器在智能家居上的應用剛好滿(mǎn)足這一要求，以無(wú)線(xiàn)傳感器存在的優(yōu)點(diǎn)來(lái)彌補傳統智能家居系統的不足，使得智能家居真正實(shí)現“智能”，將各種子系統聯(lián)系在一起，實(shí)現信息共享。無(wú)線(xiàn)傳感器在智能家居中的應用，主要是通過(guò)設置在區域環(huán)境中多個(gè)傳感器組節點(diǎn)形成一個(gè)無(wú)線(xiàn)多跳自組織的網(wǎng)絡(luò )系統，實(shí)現家居中安保系統、家電控制系統以及網(wǎng)絡(luò )應用系統等有效的整合，保證觀(guān)察者可以實(shí)現實(shí)時(shí)監控。
2 無(wú)線(xiàn)傳感器在智能家居上應用的難點(diǎn)
無(wú)線(xiàn)傳感器在智能家居中的應用在一定程度上已經(jīng)超出了傳統的網(wǎng)絡(luò )范圍。因為在智能家居中的應用中，節點(diǎn)的組成已發(fā)生了轉變，不再是與傳統系統中相同節點(diǎn)的組成，而是將功能單一與獨立工作的節點(diǎn)聯(lián)系起來(lái)，由傳統的網(wǎng)絡(luò )系統轉變?yōu)橐粋�(gè)異構的系統。同時(shí)，因為在智能家居中某些家電設備或者是辦公產(chǎn)品不是靜止不動(dòng)的，這就使系統內的節點(diǎn)具有了移動(dòng)性。網(wǎng)絡(luò )系統由傳統的靜止轉變?yōu)閯?dòng)態(tài)，同時(shí)拓撲結構也可能會(huì )發(fā)生轉變，這就要求整個(gè)無(wú)線(xiàn)傳感器網(wǎng)絡(luò )系統具有更強的適應性，保證本身具有動(dòng)態(tài)系統的可塑性。針對無(wú)線(xiàn)傳感器網(wǎng)絡(luò )系統中節點(diǎn)的異構性和動(dòng)態(tài)性，其在智能家居中的應用難點(diǎn)主要就是對動(dòng)態(tài)節點(diǎn)的控制。另外還有就是在工程應用上存在的問(wèn)題，也就是將來(lái)自不同廠(chǎng)家的家電以及傳感器執行器進(jìn)行有效互聯(lián)，進(jìn)行統一管理。家電設備生產(chǎn)規律決定了各種電器設備來(lái)源的多樣性。對于電器設備的生產(chǎn)，各個(gè)廠(chǎng)家是各有所長(cháng)，因此消費者在進(jìn)行選購時(shí)一般都是根據質(zhì)量而不是根據生產(chǎn)廠(chǎng)商進(jìn)行確定，造成了各個(gè)電器設備節點(diǎn)的不同，為如何將不同廠(chǎng)家不同類(lèi)型設備互聯(lián)提出了更高的要求，此問(wèn)題已經(jīng)成為無(wú)線(xiàn)傳感器網(wǎng)絡(luò )在智能家居上應用的難點(diǎn)。
3 無(wú)線(xiàn)傳感器在智能家居上應用設計
3.1 無(wú)線(xiàn)傳感器網(wǎng)絡(luò )節點(diǎn)硬件設計
無(wú)線(xiàn)傳感器網(wǎng)絡(luò )節點(diǎn)硬件設計主要包括傳感器單元設計、處理器單元設計、無(wú)線(xiàn)通信單元設計以及能量供應單元設計四部分。本文主要以溫度傳感器為例進(jìn)行設計，傳感節點(diǎn)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(wú)線(xiàn)收發(fā)芯片(NRF905)。
(1)傳感器單元設計。在此傳感器節點(diǎn)的選擇只有溫度傳感器和人體紅外傳感器兩個(gè)節點(diǎn)，其中溫度傳感器選擇的是DS18B20，具備體積小、電路簡(jiǎn)單、成本低以及精度高等特點(diǎn)，內置集成測溫傳感器和邏輯控制電路。人體紅外傳感器節點(diǎn)的設置主要是用來(lái)對家居環(huán)境內人物是否存在進(jìn)行檢測，其原理是根據溫度高于絕對溫度-273℃的任何物體都會(huì )具有紅外光譜，并根據光譜長(cháng)度對區域環(huán)境內的紅外波長(cháng)進(jìn)行確定。如果環(huán)境內有人物存在就會(huì )將自身存在的紅外線(xiàn)通過(guò)濾光片加強后作用到紅外感應器上，紅外感應器電荷平衡被打破，向電路釋放電荷，經(jīng)系統處理后就會(huì )引發(fā)報警系統。
(2)處理器單元設計。處理器單元選擇的是單片機MSP430F1232A，具有應用方便、時(shí)間長(cháng)等超低功耗的優(yōu)點(diǎn)。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位電路、晶振電路、電量監視電路以及編程接口組成，整個(gè)工作系統比較穩定。
(3)無(wú)線(xiàn)通信單元設計。無(wú)線(xiàn)通信設備選擇的主要是無(wú)線(xiàn)收發(fā)芯片NRF905，具有低消耗的特點(diǎn)。整個(gè)單元主要是由調節器、功率放大器、晶體振蕩器、自帶調節器的接收器以及完全集成的頻率調制器組成。另外，在沒(méi)有碰撞控制或者是有噪聲的區域環(huán)境中，數據包的重復發(fā)送是提升系統可靠性的一種有效方式，無(wú)線(xiàn)收發(fā)芯片NRF905在這一方面具有很大的優(yōu)勢，實(shí)施比較方便。
(4)能量供應單元設計。能量供應單元主要是由電池組和電量剩余監視電路組成，其中電池組可以選取節號電池來(lái)組成，監視電路主要構成為MAX836。能量供應單元設計相對簡(jiǎn)單，但是也最為重要，沒(méi)有電源一切皆為空談，因此要加強對此單元設計的重視。
3.2 通信協(xié)議設計
這里講的通信協(xié)議主要是路由協(xié)議，根據現在無(wú)線(xiàn)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(dòng)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(wú)線(xiàn)傳感器自組網(wǎng)中沒(méi)有必要去維護其他節點(diǎn)的路由，只有在沒(méi)有與目的路由進(jìn)行連接的時(shí)候才會(huì )“按需” 發(fā)現路由。其優(yōu)點(diǎn)是在對信息傳播時(shí)不需要周期性的路由，節省了大量的網(wǎng)絡(luò )資源。缺點(diǎn)是節點(diǎn)數據包發(fā)送時(shí)，沒(méi)有目的節點(diǎn)路由，會(huì )發(fā)生延時(shí)。按需路由協(xié)議一般主要包括發(fā)現和維護兩個(gè)過(guò)程，在源節點(diǎn)發(fā)現存在路由節點(diǎn)沒(méi)有去往目的節點(diǎn)時(shí)，就會(huì )引發(fā)路由發(fā)現過(guò)程。而路由維護過(guò)程只有通過(guò)鏈路失效檢測機制才能進(jìn)行觸發(fā)�，F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(dòng)路由協(xié)議。區別于按需路由協(xié)議，主動(dòng)路由協(xié)議是主動(dòng)去尋找路由，認為無(wú)線(xiàn)傳感器自組網(wǎng)節點(diǎn)應該對網(wǎng)絡(luò )中所有節點(diǎn)進(jìn)行維護。與按需路由協(xié)議相比其具有一定的優(yōu)點(diǎn)，在節點(diǎn)發(fā)送數據包時(shí)，如果存在目的節點(diǎn)，其中延時(shí)概率會(huì )大幅度降低。但是同時(shí)也具有缺點(diǎn)，主動(dòng)路由協(xié)議網(wǎng)絡(luò )開(kāi)銷(xiāo)比較大，同時(shí)原有路由更新會(huì )因為拓撲結構的動(dòng)態(tài)變化很快變成過(guò)時(shí)信息�，F在常用的主動(dòng)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 )拓撲結構設計
無(wú)線(xiàn)傳感器網(wǎng)絡(luò )在智能家居上的應用，實(shí)現的前提就是要選擇建立一個(gè)科學(xué)合理的拓撲結構。一個(gè)合理的網(wǎng)絡(luò )拓撲結構可以提升家居網(wǎng)絡(luò )的速度，將其具有的優(yōu)點(diǎn)進(jìn)行擴大，使網(wǎng)絡(luò )具有的整體功能更完美地發(fā)揮出來(lái)�，F在智能家居網(wǎng)絡(luò )拓撲結構一般采用的都是星狀網(wǎng)絡(luò )。具有的特點(diǎn)是網(wǎng)絡(luò )結構簡(jiǎn)單，連接方便，更重要的是管理時(shí)效性高。無(wú)線(xiàn)傳感器在智能家居上的應用，通過(guò)多個(gè)節點(diǎn)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(kāi)關(guān)控制和安防、環(huán)境監測數據傳輸兩種。與現在智能家居發(fā)展相結合，設計出以控制計算機為中心的星狀網(wǎng)絡(luò )拓撲圖，更簡(jiǎn)單實(shí)用。
傳感器的優(yōu)化設計論文 篇3
1傳感器的分類(lèi)
1.1根據能量轉換分類(lèi)
根據傳感器能量轉換的角度進(jìn)行分類(lèi)，可以分成能量控制型傳感器和能量轉換型傳感器兩種。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。能量轉化型傳感器則利用能量變化產(chǎn)生的物理效應產(chǎn)生信息，不需外加電源。
1.2根據被測參量分類(lèi)
根據傳感器的被測參量可以分成三類(lèi)，即物性參量、機械量參量、熱工參量。
1.3根據傳感器使用材料分類(lèi)
傳感器的應用材料受外界因素限制，會(huì )呈現出有對應性以及其獨特性的反應。所選用材料中最能體現功能特性的，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。根據傳感器的應用材料，可以分為以下幾類(lèi)：①依照晶體結構區分材料。非晶、單晶、材料、多晶等。②依照物理性質(zhì)區分材料。絕緣體、磁性材料、導體、半導體等。③依照其他類(lèi)別區分材料�；旌衔�、金屬聚合物、陶瓷等。
1.4根據傳感器工作原理分類(lèi)
從傳感器的工作機理進(jìn)行分類(lèi)，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(lái)的學(xué)科知識，廣泛地應用于食品工程、環(huán)境監測、臨床醫學(xué)、發(fā)酵工藝、軍事醫學(xué)等各個(gè)領(lǐng)域。②物理傳感器。又分為物性型傳感器和結構型傳感器，具有品種多樣、發(fā)展迅速、應用廣泛等特點(diǎn)。③化學(xué)傳感器。利用化學(xué)原理來(lái)識別檢測信息，最具有廣闊發(fā)展前景，多應用于醫療衛生、環(huán)境保護、家用電器、火災報警等方面。
2機電一體化中傳感器的作用效果
在機電一體化系統中，傳感器處于首要地位，它的作用特點(diǎn)與系統的感受器官一樣，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，在機電一體化系統中保證達到了高水平的要求。隨著(zhù)現代技術(shù)的不斷更新，作為信息采集系統的前端單元，傳感器的作用和地位越顯突出。
3機電一體化系統中傳感器的應用實(shí)踐
3.1在機器人中傳感器的應用
隨著(zhù)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(guò)各種傳感器準確無(wú)誤地感知周?chē)h(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(guò)內部傳感器來(lái)獲取自身狀態(tài)的信息，我們能夠通過(guò)控制的機器人獲得提供的反饋意見(jiàn)。
3.2傳感檢測技術(shù)在機械加工過(guò)程中的應用
�、僭跈C器的切割過(guò)程中的正常運轉過(guò)程中應用傳感器技術(shù)。在切割的過(guò)程當中，優(yōu)化生產(chǎn)結構是傳感器檢測的最終目的。而在切割過(guò)程中，提高金屬材料的利用率和節約生產(chǎn)成本的過(guò)程中去除率。軸承旋轉系統，驅動(dòng)系統，溫度監測和控制，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(guò)程包括了切削與磨削過(guò)程。當刀具和砂輪磨損到一定限度的時(shí)候，或者就會(huì )出現塑性變形，損壞，卷刀或燒傷的情況，他們可能會(huì )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(chēng)為工具砂輪失效。在大量的工業(yè)數據統計得出的結論，由于刀具失效從而導致機床故障停機為首要因素。另外，其存在著(zhù)設備故障事故的危險和人身安全隱患。
3.3在汽車(chē)中傳感技術(shù)自動(dòng)控制系統的應用
隨著(zhù)其它新型技術(shù)和傳感器技術(shù)的大量應用，如今的汽車(chē)產(chǎn)業(yè)步入了一個(gè)的全新時(shí)期。用自動(dòng)控制系統來(lái)代替純機械式控制部件是汽車(chē)機電一體化的要求。在其所有的重要控制系統中，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(jìn)行動(dòng)態(tài)特性的測量，利用傳感器來(lái)測量床身、刀架等有關(guān)部位的機械阻抗、振動(dòng)等參數來(lái)檢驗傳感器的動(dòng)態(tài)特性。在環(huán)境這方面，通過(guò)密集的節點(diǎn)布置可以詳細地觀(guān)察到微觀(guān)的環(huán)境因素，為環(huán)境監測和環(huán)境研究提供了一個(gè)嶄新的平臺和途徑。在內部傳感器如：尖端科技產(chǎn)業(yè)，限位開(kāi)關(guān)、角度、編碼器、加速度計傳感器等，觸覺(jué)傳感器、壓力傳感器、光電傳感器、視覺(jué)傳感器、接近開(kāi)關(guān)等，在如此多的外部傳感器的共同作用之下，造就了現今新時(shí)代的機器人。實(shí)現自動(dòng)調節、自動(dòng)控制的關(guān)鍵環(huán)節主要是依靠傳感器技術(shù)，同時(shí)在機電一體化系統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(zhù)其系統的功能。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(lái)越發(fā)揮著(zhù)極其重要的作用，并且得到了日益傳播，傳感器最終得到廣泛傳播。
4傳感器技術(shù)所存在的問(wèn)題
專(zhuān)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(jìn)的技術(shù)相比較，我們還存在著(zhù)非常之的大差距，主要表現為：先進(jìn)的計算、模擬技術(shù)和優(yōu)秀可行的設計方法；先進(jìn)的高端設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(shuō)，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(jìn)我國傳感器技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展。
5傳感器技術(shù)應用中問(wèn)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(dòng)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(gè)方面：
�、賯鞲衅骷夹g(shù)發(fā)展的動(dòng)力主要是來(lái)源于快速的開(kāi)發(fā)。比如說(shuō)，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(kāi)發(fā)新一批敏感材料的基礎上開(kāi)發(fā)生產(chǎn)先進(jìn)的傳感器。
�、谮呄蛴诟呔鹊陌l(fā)展。向精度高，響應速度快，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(dòng)化。
�、圳呄蛴谖⑿突l(fā)展。積極研發(fā)成熟的加工技術(shù)以及新型材料，是實(shí)現將傳感器微型化的重要途徑。
�、苴呄蛴诩苫l(fā)展。其具有穩定性高、可靠性高、體積小、重量輕、響應快等特點(diǎn)，而且便于批量生產(chǎn)，成本較低。
6結語(yǔ)
在機電一體化中通過(guò)運用傳感器技術(shù)，研究并解決系統中的信息傳遞問(wèn)題，從而能夠使系統中信息、能量的轉換和傳遞更加的流通順暢，使得系統各部分都能夠有機地相結合一起，并形成統一完整的整體。在近幾十多年來(lái)，智能化傳感器有了很大的發(fā)展，智能化的傳感器更加開(kāi)始與人工智能相結合，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用，相信在不久的將來(lái)，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(lái)講，機電一體化系統的設計，主要是根據功能要求和選擇后的傳感器的應用設計。傳感器的好壞與否將直接影響到機電一體化控制系統運行和系統性能的穩定性和可靠性。對于傳感器技術(shù)，機電一體化發(fā)揮著(zhù)極其重要的作用。
傳感器的優(yōu)化設計論文 篇4
1傳感器技術(shù)發(fā)展概述
現在在各個(gè)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定性、較輕的重量、較小的體積以及較高的可靠性等特點(diǎn)，同時(shí)還具有較低的生產(chǎn)成本，非常容易實(shí)現批量生產(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)當中的應用
由于傳感器的電磁兼容性能比較強，因此具有較高的數據存儲技術(shù)可行性，同時(shí)還不容易丟失其中的模塊參數。智能濾波算法以及A/D轉換技術(shù)等先進(jìn)的技術(shù)都在傳感器當中得到了應用，就算是滿(mǎn)量程的時(shí)候，傳感器仍然可以使穩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(jìn)行直接的連接，同時(shí)也可以連接標準的工業(yè)控制總線(xiàn)，具有十分靈活的使用方式。
2.1在機器人中傳感器技術(shù)的應用
作為典型的仿生裝置，機器人對傳感器技術(shù)進(jìn)行了充分的應用。通過(guò)將感知到的物理量向電量進(jìn)行轉化，機器人就可以實(shí)現信息輸出，在這個(gè)過(guò)程中對機器人傳感技術(shù)進(jìn)行了充分的利用，其中包括兩方面的內容，也就是外部傳感器以及內部傳感器。外部傳感器需要通過(guò)檢測外部信息，從而對工作環(huán)境進(jìn)行判別，為機器人提供必要的信息，使之能夠對操作對象進(jìn)行準確的控制。而實(shí)施系統的控制是內部傳感器的主要功能，其能夠對機器人的狀態(tài)進(jìn)行有效的檢測，保證機器人在工作的過(guò)程中能夠按照要求來(lái)進(jìn)行。內部傳感器可以將具有價(jià)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，并且將相應的動(dòng)作做出。與此同時(shí)，在科技生產(chǎn)的過(guò)程中，還可以利用對機器人的操作從而能夠對反饋的意見(jiàn)進(jìn)行獲取。
2.2在機械制造行業(yè)中傳感器技術(shù)的應用
由于在機械制造行業(yè)當中需要實(shí)施包括加工精度等在內的動(dòng)態(tài)特性測量，因此要利用傳感器針對機械阻抗以及振動(dòng)等相關(guān)部件當中的參數進(jìn)行測量，從而對其動(dòng)態(tài)特性進(jìn)行檢驗。如果需要在線(xiàn)監測與控制超精加工中的零件尺寸的時(shí)候，就要利用傳感器將相關(guān)的信息提供出來(lái)。比如利用傳感器針對數控車(chē)床中車(chē)刀的位置進(jìn)行檢測；由于工件的表面精度以及尺寸在很大程度上都會(huì )受到刀尖形狀的影響，可以采用在車(chē)刀上放置的振動(dòng)傳感器對其鋒銳的程度進(jìn)行檢驗。還可以利用液面傳感器針對液壓系統中的油量以及車(chē)床中的潤滑油進(jìn)行監測。
2.3在環(huán)境當中傳感技術(shù)的應用
傳感器網(wǎng)絡(luò )在環(huán)境監測當中通常具有一系列的優(yōu)點(diǎn)，其中包括無(wú)需專(zhuān)人現場(chǎng)維護、可以長(cháng)期不用對電池進(jìn)行更換、具有十分簡(jiǎn)單的布置等�？梢岳脤濣c(diǎn)進(jìn)行密集的布置，從而對微觀(guān)的環(huán)境因素進(jìn)行觀(guān)察。在環(huán)境監測領(lǐng)域當中對傳感器網(wǎng)絡(luò )具有非常廣泛的應用，其中包括微觀(guān)觀(guān)測生物群落、森林火災報警、觀(guān)察氣象現象、觀(guān)測海島鳥(niǎo)類(lèi)的生活規律等。
2.4在火災報警當中傳感器技術(shù)的應用
防災報警裝置是現代建筑必須要具備的，其中最為關(guān)鍵的就是火災報警系統。在發(fā)生火災的時(shí)候一般都會(huì )出現有害氣體、高溫、火光以及煙霧等。如果將傳感器運用到火災報警系統當中，就可以對異常的信號進(jìn)行轉化，使之變成容易進(jìn)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地點(diǎn)的報告。
3結語(yǔ)
傳感器技術(shù)在機電技術(shù)當中的應用，有效的將信息系統中的傳遞問(wèn)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(jìn)行能量轉換。機電系統中的各個(gè)部分在傳感器技術(shù)的作用下能夠有效的結合在一起，實(shí)現了可靠性以及完整性的提升。因此。我們有理由相信，隨著(zhù)科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，傳感器技術(shù)必然會(huì )在機電技術(shù)當中得到更進(jìn)一步的應用。
傳感器的優(yōu)化設計論文 篇5
�。眰鞲衅�、機電一體化定義
�。保﹤鞲衅�。傳感器指的是能夠直接對工程進(jìn)行測量、轉換輸出量的一種器件，需要按照規律完成相關(guān)的工作，轉換量值既可以是同種類(lèi)型也可以是不同類(lèi)型，通俗地來(lái)說(shuō)就好比是人體的感知器官和對應的延伸。
�。玻C電一體化。機電一體化即在機械當中引入微觀(guān)電子技術(shù)，從而更新系統的主功能、信息功能、動(dòng)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(shí)現融合的中間介質(zhì)。機電一體化包含微電子、機械制造、自動(dòng)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用主要是用來(lái)檢測系統、工作環(huán)境和操作對象等的狀態(tài)，并對系統的運行起到重要的輔助作用，幫助系統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(huì )對自動(dòng)化技術(shù)的形成情況產(chǎn)生影響，而傳感技術(shù)會(huì )對系統的自動(dòng)化程度產(chǎn)生影響。隨著(zhù)社會(huì )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(lái)具有很好的發(fā)展前景。
�。矙C電一體化系統中的傳感器技術(shù)
正如前文所述，傳感器對于機電一體化系統而言，就好像器官對于人體一樣，能夠獲得待測對象的實(shí)際情況和特征。對于典型機電一體化系統而言，重點(diǎn)內容就是測量模塊，其主要包含傳感器和測量電路等部分，主要負責收集系統的行為和運行狀態(tài)的信息，能夠輸入相關(guān)的參數，分別代表著(zhù)系統的機械結構模塊性能的物理參數，即力矩、強度等等。系統的輸出參數指的是待測量的特征參數，即電壓、頻率、電流等，測量模塊要將參數與時(shí)間之間的變化曲線(xiàn)展示出來(lái)，即分辨率和線(xiàn)性范圍等技術(shù)指標。實(shí)際上，大部分機電一體化系統難以滿(mǎn)足設計要求，這主要是因為實(shí)際當中檢測傳感技術(shù)會(huì )起到一定的限制作用，難以在高效獲取信息的同時(shí)對經(jīng)濟成本進(jìn)行有效地控制，因此，需要人們進(jìn)一步進(jìn)行改進(jìn)和提升。
�。硻C電一體化系統中傳感器技術(shù)的應用
�。常眰鞲屑夹g(shù)在機械加工中的應用。在開(kāi)展機械加工時(shí)，需要借助檢測工作確保機械加工的產(chǎn)品滿(mǎn)足要求。在開(kāi)始加工產(chǎn)品之前，需要對坯件以及設備進(jìn)行自動(dòng)檢查，從而確保后續工作的正常開(kāi)展。傳感技術(shù)在機械加工過(guò)程中的應用主要體現在以下幾個(gè)方面：
�、偻ㄟ^(guò)檢測能夠對坯件的夾持方位進(jìn)行自動(dòng)的判斷和調整，并預估上床之后產(chǎn)品裝夾的形變情況和夾力大��；
�、谕瓿杉庸ぶ�，對產(chǎn)品的合格情況進(jìn)行評估，在測量評估過(guò)程中需要掌握產(chǎn)品的形狀、尺寸和平面度等參數，部分特殊工件除了上述檢測內容之外，還需要對導程、齒距等進(jìn)行測量，機電一體化系統的實(shí)施，能夠使上述的工序都能夠自動(dòng)完成；
�、奂庸ぎa(chǎn)品時(shí)，要借助傳感檢測技術(shù)對加工條件進(jìn)行把控，即控制振動(dòng)、切削速度等，系統能夠自行監測從而使系統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(guò)程為例進(jìn)行詳細說(shuō)明，利用傳感檢測優(yōu)化系統的生產(chǎn)率，使得切除率實(shí)現最佳，準確掌控機床的動(dòng)態(tài)特征。同時(shí)還需要找到影響精度的因素，并對其進(jìn)行優(yōu)化處理，不但能夠輔助加工，還可以對刀架結構和材料進(jìn)行評估。
�。常矀鞲屑夹g(shù)在汽車(chē)行業(yè)的應用。隨著(zhù)科技的發(fā)展，汽車(chē)逐漸成為了人們出行的重要工具，因此，更多的技術(shù)被廣泛地應用在了汽車(chē)制造當中。近年來(lái)，汽車(chē)行業(yè)逐漸向著(zhù)輕型化和智能化發(fā)展，汽車(chē)行業(yè)使用的電子控制系統需要傳感技術(shù)的支撐，該技術(shù)的使用不但能夠提升汽車(chē)的使用舒適度，還能夠方便人們的出行。機電一體化系統中機械式控制部件被自動(dòng)控制系統取代，逐漸把控制和檢測技術(shù)應用在汽車(chē)生產(chǎn)當中，想要完全實(shí)現，需要引入可靠度和性能高的傳感器類(lèi)型，具體要求包含以下幾點(diǎn)：
�、龠m應性強：汽車(chē)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(chē)能夠正產(chǎn)運行；
�、诳垢蓴_性能好：傳感器一般應用在汽車(chē)發(fā)動(dòng)機艙當中，運行過(guò)程中需要抵抗強震、高溫、高壓和電磁波等的影響；
�、鄯�定、可靠性高：汽車(chē)一般具備較長(cháng)的使用年限，因此，汽車(chē)零部件需要耐用，各項指標需要滿(mǎn)足高頻率運行需求；
�、芙�(jīng)濟成本要合適：在生產(chǎn)汽車(chē)的過(guò)程中，不但需要滿(mǎn)足上述的要求，還需要對經(jīng)濟成本進(jìn)行控制。在開(kāi)始實(shí)現大批量生產(chǎn)之前，需要保持產(chǎn)品的一致性，這和自動(dòng)化生產(chǎn)要求是一致的。
�。常硞鞲屑夹g(shù)在數控機床上的應用。將傳感技術(shù)應用在機床當中，即采用數字信號對機床運動(dòng)加工進(jìn)行控制，實(shí)際上就是借助數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(dòng)軌跡，然后系統需要經(jīng)運算、譯碼等環(huán)節發(fā)出相應的指令信息，使機床工作，從而生產(chǎn)出滿(mǎn)足要求的產(chǎn)品。在數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)。傳統機床在使用過(guò)程中會(huì )受到技術(shù)的影響，從而出現軸轉動(dòng)過(guò)位問(wèn)題，這樣一來(lái)就很容易出現機床使用故障。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動(dòng)過(guò)位問(wèn)題，還能夠及時(shí)處理出現的問(wèn)題，這就有效地解決了常規機床生產(chǎn)過(guò)程中存在的人工檢測盲點(diǎn)，能夠有效地控制數控工作，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(cháng)遠發(fā)展而言是非常有利的。
�。窗l(fā)展趨勢
隨著(zhù)傳感技術(shù)的發(fā)展，其被廣泛地應用在了不同的行業(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(gè)過(guò)程都滿(mǎn)足物力定律以及相關(guān)物質(zhì)的物理性質(zhì)。近年來(lái)，科技進(jìn)步很快，人們研究出了越來(lái)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(jìn)行有機的結合，能夠促進(jìn)傳感技術(shù)的更新和完善。針對傳感技術(shù)的發(fā)展現狀，未來(lái)傳感技術(shù)可以朝著(zhù)以下各個(gè)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(shí)間，降低檢測所需的時(shí)間；
�、谝胄录夹g(shù)、新物理效應，研發(fā)新型的傳感器，將傳感器的應用領(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，還能夠對現有的傳感器進(jìn)行優(yōu)化，提高傳感器的應用范圍，完善各項功能，降低施工過(guò)程中的消耗；
�、厶岣邆鞲衅鞯木�，隨著(zhù)社會(huì )的發(fā)展，人們對傳感器的精度、靈敏度和反應速度等的要求都在提高，部分要求超精度檢測，因此，可以把數學(xué)計算方法和數學(xué)模型引入其中，從而降低傳感器出現故障的幾率；
�、芟蛑�(zhù)智能化和數字化的方向發(fā)展，現在使用的傳感器輸出的信號為微電腦處理之后的數字信號，未來(lái)會(huì )朝著(zhù)在線(xiàn)監測控制的方向發(fā)展。
�。到Y束語(yǔ)
隨著(zhù)科技的發(fā)展，機電一體化系統逐漸進(jìn)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的重要技術(shù)，被廣泛地應用在了各行各業(yè)當中，并且取得了廣泛的關(guān)注和重視，相信未來(lái)傳感器技術(shù)會(huì )向著(zhù)更好的方向發(fā)展，從而為人們的工作和生活帶來(lái)更多的幫助。
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傳感器的優(yōu)化設計論文 篇6
一、導電材料
導電材料按導電機理可分為電子導電材料和離子導電材料兩大類(lèi)
金屬材料，引線(xiàn)鍵合工藝中所用導電絲主要有金絲、銅絲和鋁絲。
通用高分子材料與各種導電性物質(zhì),如金屬粉、炭黑等通過(guò)填充復合、表面復合等方式可以制成:導電塑料、導電橡膠、導電纖維織物、導電涂料、導電膠粘劑及透明導電薄膜等。
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。
具有壓電效應的材料叫做壓電材料，通過(guò)壓電材料可以將機械能和電能相互轉換。
鐵電材料是一種特殊的介電材料，即具有電疇和電滯回線(xiàn)，通常稱(chēng)為鐵電體。
三、半導體材料
硅(Si)是當前微電子技術(shù)的基礎材料，預計其統治地位至少到21世紀中葉都不會(huì )改變。
一維量子線(xiàn)、零維量子點(diǎn)材料是一種人工構造(通過(guò)能帶工程實(shí)施)的新型半導體材料，是新一代量子器件的基礎。
半導瓷的半導化機理，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(PTC)和負溫度系數(NTC)兩大類(lèi)。
氧化鋅晶體具有纖鋅礦結構。室溫下滿(mǎn)足化學(xué)計量比的純凈氧化鋅應是絕緣體，但由于本征缺陷的存在，使之具有n型電導，而攙雜使電導率產(chǎn)生巨大變化 。
稀土催化材料種類(lèi)用途及其生產(chǎn)現狀與發(fā)展分析
稀土催化材料種類(lèi)用途及其生產(chǎn)現狀與發(fā)展分析
一、稀土催化材料的種類(lèi)
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(zhù)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)中等應用領(lǐng)域逐年擴大，國內市場(chǎng)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，導致我國稀土資源的開(kāi)采和應用之間存在著(zhù)嚴重的不平衡。
研究發(fā)現，輕稀土元素由于其獨特的4f電子層結構，使其在化學(xué)反應過(guò)程中表現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，且在反應前后自身不被消耗的物質(zhì)；加強稀土催化的基礎研究既提高生產(chǎn)效率，又節約資源和能源，減少環(huán)境污染，符合可持續發(fā)展的戰略方向。
到目前為止，能夠在工業(yè)中獲得應用的稀土催化材料主要有3類(lèi)，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(jiàn)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(lèi)，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(jiǎn)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等方面。目前已開(kāi)發(fā)并應用的主要有鈣鈦礦型稀土復合氧化物催化劑、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汽車(chē)尾氣凈化市場(chǎng)的需求發(fā)展起來(lái)的一種稀土催化材料。早期主要利用鈰的儲氧性能來(lái)調節汽車(chē)尾氣中的氧化還原反應。后來(lái)發(fā)現單一的鈰儲氧材料其持久性耐高溫性能并不能滿(mǎn)足日益發(fā)展的汽車(chē)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(guò)程，也廣泛用于汽車(chē)尾氣凈化、以及其它環(huán)保領(lǐng)域。
與傳統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(chē)尾氣凈化，還擴展到工業(yè)有機廢氣、室內空氣凈化、催化燃燒、以及燃料電池等領(lǐng)域。自20世紀90年代末以來(lái)，發(fā)達國家的環(huán)保催化劑市場(chǎng)一直以20%速度增長(cháng)。因此，稀土催化材料在環(huán)保催化劑產(chǎn)品市場(chǎng)，特別是在有毒、有害氣體的凈化方面，具有巨大的應用市場(chǎng)和發(fā)展潛力。
二、汽車(chē)尾氣凈化
近年來(lái)，隨著(zhù)我國汽車(chē)產(chǎn)量及保有量一直呈高速增長(cháng)勢態(tài)。自2002年10月以來(lái)，我國汽車(chē)產(chǎn)量平均增長(cháng)率超過(guò)37%。2002年產(chǎn)量為325萬(wàn)輛， 2003年已達440余萬(wàn)輛。預計2004年汽車(chē)產(chǎn)量將超過(guò)510萬(wàn)輛。繼美國、日本、德國之后，中國2003年汽車(chē)產(chǎn)量已超過(guò)法國，已成為世界第四大汽車(chē)制造國。
汽車(chē)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(dòng)車(chē)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，提高凈化效率和穩定性，在汽車(chē)尾氣凈化方面已獲得廣泛應用。在全球范圍內，僅汽車(chē)尾氣凈化方面的稀土年消耗量可達1.5萬(wàn)噸REO。
目前，稀土用于汽車(chē)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的高溫穩定性。在載體中主要用于改善機械強度和熱穩定性。另外，汽車(chē)的電子燃油噴射系統需要的氧傳感器也是由含稀土的陶瓷材料制造的。
除汽車(chē)外，我國自1999年以來(lái)，一直是世界最大的摩托車(chē)制造國，摩托車(chē)的年產(chǎn)量早已超過(guò)1000萬(wàn)輛。目前對發(fā)達國家出口的摩托車(chē)要求必須安裝尾氣凈化器，國內一些大中型城市已開(kāi)始要求治理摩托車(chē)的排氣污染，這是稀土催化材料應用的一個(gè)重要方面。
在柴油車(chē)的尾氣污染治理中，目前主要依靠安裝一個(gè)氧化凈化器來(lái)對柴油車(chē)排放的碳煙以及部分氣體污染物進(jìn)行氧化凈化治理。這是稀土催化材料應用的又一個(gè)方面
2002 年以來(lái)，我國固定式小型燃油發(fā)動(dòng)機的產(chǎn)量也快速增長(cháng)。目前主要用于家用發(fā)電機、庭院剪草機、小型灌溉設備、水上動(dòng)力設備、以及許多其它方面。2003年僅出口的小型燃油發(fā)動(dòng)機就達1500余萬(wàn)臺。其中部分廠(chǎng)商已要求安裝凈化器，這又開(kāi)拓了稀土催化材料的應用新領(lǐng)域。
從上述稀土催化材料的應用領(lǐng)域看，我國稀土催化材料的用量正逐年增大。2003年，我國國內生產(chǎn)的汽車(chē)尾氣凈化器產(chǎn)量已達320余萬(wàn)套。包括催化劑、載體、以及氧傳感器所消耗的各類(lèi)稀土，總稀土用量達910余噸。預計到2005年，我國汽車(chē)尾氣凈化器的市場(chǎng)需求將超過(guò) 550萬(wàn)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(lái)自機動(dòng)車(chē)排放的尾氣，以及工業(yè)過(guò)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(diǎn)，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(shí)，隨著(zhù)生活水平的提高，室內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)，以及室內空氣凈化是近年來(lái)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(guò)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?chē)乐�。國內外的�?shí)踐證明，治理工業(yè)廢氣和室內空氣凈化，催化氧化技術(shù)是最有效的技術(shù)措施。1997年以來(lái)，美國工業(yè)有機廢氣凈化用催化劑的銷(xiāo)售額一直以年平均20%～25%的速度增長(cháng)。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(lái)越優(yōu)越的開(kāi)發(fā)應用前景。其中稀土復合中孔催化材料具有大表面積、合適孔徑分布、結構穩定等特點(diǎn)，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(guò)納米水平的設計，開(kāi)發(fā)出先進(jìn)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。
稀土具有復雜的能級結構和光譜特性，對納米TiO2進(jìn)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(jiàn)光利用率的技術(shù)之一。研究表明，在可見(jiàn)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合，被認為是最有希望的、可大規模應用于人居環(huán)境凈化的有效方法。
四、催化燃燒
在20年之內，煤和石油在我國能源結構中仍將占主導地位。傳統的燃燒方式燃燒溫度高，超過(guò)1500℃，在這個(gè)溫度下燃燒很容易產(chǎn)生氮氧化物，增加全球溫室效應。另外，燃燒效率低，噪音高，且一些廉價(jià)燃料不能廣泛應用。
利用催化燃燒技術(shù)可改變燃燒方式，提高燃燒效率，降低燃燒溫度，減少NOx的形成，且燃燒過(guò)程中噪音低，廉價(jià)燃料也可大量應用，具有高效節能、環(huán)境友好等優(yōu)點(diǎn)，是燃燒技術(shù)的未來(lái)發(fā)展方向。據有關(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%，節能效果達15%以上。
我國現有近40套煉油裝置，年加工原油超過(guò)2億噸。另外，燃煤電廠(chǎng)，工業(yè)鍋爐、以及民用取暖等，年消耗能源超過(guò)14億噸標準煤。采用催化燃燒技術(shù)，其節能效果將相當可觀(guān)。另外，2002年我國燃氣式熱水器產(chǎn)量達7600萬(wàn)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)展潛力。
目前，用于催化燃燒的主要是稀土催化材料，具有價(jià)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定性，是促進(jìn)催化燃燒的發(fā)展方向。其中稀土基鈣鈦礦、六鋁酸鹽等稀土復合氧化物在天然氣高溫催化燃燒應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(guò)3000億美元的龐大市場(chǎng)。
稀土氧化物具有良好的離子和電子導電性，對改善固體氧化物燃料電池的性能有著(zhù)無(wú)法取代的作用。通過(guò)選擇合適的氧化物組成，可提高電極材料的離子導電率，降低氧還原的活化能。通過(guò)研究組成、結構與導電性的關(guān)系以及摻雜離子的形態(tài)，來(lái)設計、合成新型結構的復合稀土氧化物，獲得高電催化活性和高電導率的稀土電極材料，是固體氧化物燃料電池目前的研究熱點(diǎn)。
六、展望
1.針對能源和環(huán)保領(lǐng)域的特點(diǎn)，發(fā)展具有自主知識產(chǎn)權的高性能稀土催化材料，促進(jìn)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(chē)工業(yè)大發(fā)展時(shí)期，將稀土催化材料用于汽車(chē)尾氣凈化，既保護環(huán)境，又擴大稀土應用，是把稀土資源優(yōu)勢轉化為經(jīng)濟優(yōu)勢的一個(gè)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(dòng)稀土催化應用的動(dòng)力之一。
4.稀土催化燃燒既提高燃燒效率，節約能源，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(gè)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(gè)重要應用。
傳感器的優(yōu)化設計論文 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)等幾種結合并構建的一種屬于計算機網(wǎng)絡(luò )。數據量大且繁雜是當代大數據時(shí)代的特點(diǎn)，如果不對數據加以處理，人們要想快速、有效獲得自己需要的數據，無(wú)疑大海撈針的，因此為應對當前傳感器網(wǎng)絡(luò )存在的問(wèn)題，將設計好的網(wǎng)絡(luò )協(xié)議嵌入其中是當前研究的重點(diǎn)課題之一[2]。
�。ㄒ唬﹤鞲衅骶W(wǎng)絡(luò )協(xié)議層
為解決傳統傳感器網(wǎng)絡(luò )協(xié)議劃分不明確，導致數據混亂，不利于數據管理的問(wèn)題。本次研究的傳感器網(wǎng)絡(luò )協(xié)議明確劃分為4個(gè)層次，每個(gè)層次負責數據管理過(guò)程中的不同步驟，以規范數據流向。下圖1為是傳感器網(wǎng)絡(luò )協(xié)議結構圖。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(fǎng)問(wèn)控制層、網(wǎng)絡(luò )層以及應用層[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(fǎng)問(wèn)控制層之間的連接。簡(jiǎn)單的說(shuō)，就是接收或發(fā)送傳感器前端攝像頭采集到的數據，以及維護由以上數據構建的數據庫。
�。�2）訪(fǎng)問(wèn)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據的分類(lèi)管理和傳輸。分類(lèi)管理主要根據采集的數據類(lèi)型進(jìn)行分類(lèi)確認，而傳輸主要是將分類(lèi)結果進(jìn)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(gè)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(guān)察者之間的通信以及信息交流。在網(wǎng)絡(luò )層中可以實(shí)現多種異構數據的兼容、融合以及轉換、傳輸，為后續數據管理做好前期的工作準備，使得不必在后期進(jìn)行二次處理[4]。
�。�4）應用層。傳感器網(wǎng)絡(luò )協(xié)議網(wǎng)絡(luò )層是整個(gè)協(xié)議中的最后一個(gè)層次，主要負責與用戶(hù)之間的數據交互，也就是將以上幾層的數據分析結果按照用戶(hù)的`請求發(fā)送給用戶(hù)。
�。ǘ﹤鞲衅骶W(wǎng)絡(luò )協(xié)議棧
協(xié)議棧，又被稱(chēng)為協(xié)議堆疊，是上述介紹的4個(gè)層次的總和，其實(shí)質(zhì)反應了數據的往復傳輸過(guò)程。從下層協(xié)議的數據采集到數據傳輸再到上層協(xié)議的數據呈現，之后又從上層協(xié)議發(fā)出命令，命令下層傳感器進(jìn)行數據采集。傳感器網(wǎng)絡(luò )協(xié)議棧協(xié)調了不同層級之間的數據屬性，在協(xié)議體系中，數據按照規定的格式加入自己的信息，形成數據位流，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(diǎn)實(shí)現數據交流和管理，一般接入點(diǎn)有兩個(gè)，一個(gè)接入點(diǎn)負責數據傳輸，另一個(gè)接入點(diǎn)負責數據管理。在傳感器運行過(guò)程中，各種不同屬性的數據在不同層級上奉行不同命令。這樣做有利于數據的有效分類(lèi)，使得數據管理更為方便。
二、結束語(yǔ)
傳感器能夠監測外部環(huán)境信息并按一定規律變換成為電信號或其他所需形式的信息輸出，以滿(mǎn)足信息的傳輸、處理、存儲、顯示、記錄和控制等要求，廣泛應用工業(yè)生產(chǎn)、機械器件制造、災害監測、氣象預測等諸多領(lǐng)域。但是由于傳感器的監測是實(shí)時(shí)監測，所以數據量過(guò)于龐大，如果不加以管理，將會(huì )直接影響后期數據分析結果。本次研究針對上述問(wèn)題，將數據管理作為中心指導思想，進(jìn)行傳感器網(wǎng)絡(luò )協(xié)議研究，以期為數據管理做出技術(shù)支持。
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傳感器的優(yōu)化設計論文 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、半導體、信息處理等眾多學(xué)科領(lǐng)域，屬于交叉學(xué)科，是一門(mén)理論性強、與工程實(shí)踐緊密結合的課程。它在本專(zhuān)業(yè)的職業(yè)能力培養中起著(zhù)承前啟后的重要作用。在教學(xué)過(guò)程中，一方面要求學(xué)生具有扎實(shí)的基礎理論和專(zhuān)業(yè)知識，另一方面也要求教師引導學(xué)生從各種繁多的被測量和測量?jì)x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、靈活應用，培養學(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：一為傳統的按測量原理分類(lèi)介紹傳感器知識并基于理論假設項目教學(xué)，這種分類(lèi)方法側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(jìn)行教學(xué)，但是傳感器本身種類(lèi)繁多，單純的以項目為載體進(jìn)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，結合職業(yè)院校以行業(yè)為先導、以能力為本位以及工學(xué)結合等特點(diǎn)，本課程改革結合以上兩種方式的優(yōu)點(diǎn)和當前傳感器技術(shù)發(fā)展趨勢來(lái)調整課程體系架構和教學(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，根據我院自動(dòng)化系電氣自動(dòng)化專(zhuān)業(yè)職業(yè)崗位的能力要求來(lái)改革課程，突出電氣自動(dòng)化專(zhuān)業(yè)學(xué)生的傳感器選型與應用的職業(yè)能力培養。本課程的課程目標為培養學(xué)生傳感器選型能力、典型測量轉換電路設計制作能力、常見(jiàn)傳感器安裝、檢測和維護能力；根據傳感器技術(shù)的特點(diǎn)和發(fā)展趨勢調整課程知識體系架構；根據該專(zhuān)業(yè)職業(yè)崗位的工作內容改革課程內容和能力達成項目；根據該專(zhuān)業(yè)職業(yè)崗位的典型工作項目來(lái)改革課程教學(xué)方法和手段。
三、課程改革思路
根據我院自動(dòng)化系《電氣自動(dòng)化專(zhuān)業(yè)人才培養方案》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)結合的方式，注重學(xué)生素質(zhì)培養，主要作了以下幾方面的思考與改變：
�。ㄒ唬┱n程目標的改變。從傳統的著(zhù)重講解傳感器結構、原理與應用向培養選型、改革和制作具體傳感檢測電路的能力上轉變。
�。ǘ┱n程體系的改變。從傳統的通過(guò)按測量原理分類(lèi)介紹傳感器以及前些年的純粹以項目為導向學(xué)習傳感器轉變?yōu)榘幢粶y量（即功能）來(lái)實(shí)施傳感器的教學(xué)，以使學(xué)生在了解傳感器工作原理、特性的基礎上，容易根據測量對象來(lái)選擇傳感器；引入典型的實(shí)際工程應用項目，指導學(xué)生應用選擇的傳感器進(jìn)行信號處理電路改革和應用。
四、教學(xué)模式的設計
采用系統性知識教學(xué)與模塊化教學(xué)相結合的方式，真實(shí)產(chǎn)品作引導、任務(wù)驅動(dòng)組織教學(xué)工作，以學(xué)生為中心，小組合作為基礎，在真實(shí)的環(huán)境下完成傳感器技術(shù)的學(xué)習性工作任務(wù)，培養學(xué)生適應職業(yè)崗位的工作能力，實(shí)現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用學(xué)習項目中，每個(gè)都是一個(gè)完整的工作過(guò)程，學(xué)生都會(huì )經(jīng)歷“資訊（信息收集）→決策（擬定方案）→計劃（制定實(shí)施細則）→實(shí)施→檢查→評估總結分析提高）”六個(gè)階段，老師帶著(zhù)學(xué)生完成六個(gè)階段的工作任務(wù)，手把手教學(xué)生怎樣做，讓學(xué)生體會(huì )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(shí)訓教學(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(guān)教學(xué)法的交替使用，使教學(xué)過(guò)程豐富多彩，并且充分運用引導文等行動(dòng)導向教學(xué)法，使得學(xué)生學(xué)習主動(dòng)性、進(jìn)取心大大增強。
六、結論
本課程改革秉承“以行業(yè)為先導、以能力為本位、以學(xué)生為中心、根據實(shí)際工作所需確定教學(xué)內容”的理念，以服務(wù)為宗旨，以就業(yè)為導向，走產(chǎn)學(xué)結合發(fā)展道路，融“教、學(xué)、做”為一體，強化學(xué)生職業(yè)崗位能力的培養開(kāi)發(fā)。整個(gè)課程以傳感器的典型技術(shù)、典型應用為主線(xiàn)，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用項目為單元、以典型控制項目為載體的課程內容相結合的結構。理論教學(xué)方法與實(shí)訓鍛煉相結合激發(fā)了學(xué)生學(xué)習的興趣，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(shí)，學(xué)習鍛煉了根據要求實(shí)施傳感器選型、典型測量轉換電路設計制作、常見(jiàn)傳感器安裝、檢測和維護等能力。
傳感器的優(yōu)化設計論文 篇9
1煤礦安全中應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(kāi)采進(jìn)度，制定更加合理的煤礦風(fēng)險控制對策，保證煤礦開(kāi)采過(guò)程中出現的問(wèn)題得到有效解決。除此之外，在煤礦安全中，通過(guò)應用多傳感器模糊信息融合，能夠有效彌補傳統煤炭環(huán)境監測方法的不足。多傳感器模糊信息融合能夠將先進(jìn)的信息技術(shù)與模糊理論進(jìn)行有效融合，充分發(fā)揮信息技術(shù)的優(yōu)勢。與傳統的信息監測方法相比，多傳感器模糊信息融合能夠有效提升煤礦開(kāi)采信息的處理水平，拓寬煤礦開(kāi)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果為依據，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用，相關(guān)工作人員要做好變換處理工作，明確各個(gè)傳感器的安裝順序，并結合各個(gè)傳感器的運行情況，合理開(kāi)展全局判決，保證多傳感器模糊信息融合體系更加穩定。在多傳感器模糊信息融合體系當中，工作人員要結合各項檢測結果，對傳感器中的各項數據進(jìn)行綜合分析，并做好相應的判決工作，將準確的數據融入到數據融合中心，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當中，由于傳感器數量比較多，在一定程度上增加了數據統計難度，因此，相關(guān)工作人員要對融合體系中的各項決策結果進(jìn)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(lái)講，在融合過(guò)程中，需要注意以下問(wèn)題：①認真遵守融合設計規則，并做好數據推廣工作，保證局部傳感器更加穩定。②將各個(gè)子區域進(jìn)行科學(xué)劃分，由于各個(gè)區域中的傳感器互不相容，如果各個(gè)區域傳感器分布不合理，會(huì )降低數據的利用率。將各個(gè)傳感器中的數據準確傳輸到融合中心之后，工作人員方可進(jìn)行全局判決。根據融合結構特點(diǎn)，相關(guān)工作人員可以結合傳感器的運行情況，做好相應的調整工作，進(jìn)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果，并結合傳感器權重向量與決策矩陣特點(diǎn)，構建合理的模糊子集。在全局判決時(shí)，工作人員要準確計算運算結果，并做好相應的數據輸入工作，采用最大隸屬度法與重心法進(jìn)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用要點(diǎn)
3.1監測
由于煤礦井下環(huán)境比較復雜，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(méi)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(lèi)法進(jìn)行監測，保證傳感器信息得到更好的融合[4]。除此之外，如果煤礦瓦斯濃度較高，很容易出現嚴重的爆炸事故，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(shí)際工作中，要對傳感器的狀態(tài)進(jìn)行綜合評價(jià)，并將多余的信息資源進(jìn)行充分利用，進(jìn)一步提高多傳感器模糊信息融合系統的安全性，有效滿(mǎn)足礦井監測要求。由于煤礦瓦斯監測系統中的傳感器數量比較多，在監測現場(chǎng)參數的過(guò)程中，工作人員要結合煤礦瓦斯濃度與壓力，選擇合理的檢測參數，并將各項檢測數據進(jìn)行集中處理，有效減少煤礦傳感器數據資源的浪費。在煤礦監測系統當中，利用傳感器來(lái)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(guò)在井下布置溫度、壓力與風(fēng)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，提高數據的真實(shí)性。想要保證傳感器監測系統更加穩定的運行，工作人員還要做好相應的信息估算工作[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)工作人員要結合局部傳感器的運行狀態(tài)，做好局部判決工作，并根據子區域傳感器數據輸出情況，進(jìn)行合理的調整，在各個(gè)子區域中設置多個(gè)數據判決設備，保證數據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(guò)程中，工作人員要結合各個(gè)等級的可信度度量，合理調整傳感器的位置。
3.3結果分析
通過(guò)詳細融合中心提供的各項數據，能夠保證運算結果更加準確，在融合的過(guò)程中，相關(guān)工作人員需要詳細分析各項實(shí)驗數據，并根據傳感器的運行情況，對各項數據進(jìn)行綜合處理。將多傳感器模糊信息融合應用到煤礦安全中，能夠幫助相關(guān)工作人員更好的了解各個(gè)區域傳感器的運行情況，針對各個(gè)區域傳感器運行過(guò)程中可能出現的問(wèn)題，制定更加科學(xué)的解決對策，在保證傳感器穩定運行的基礎之上，提高煤礦資源的開(kāi)采率[6]。
4結束語(yǔ)
綜上，通過(guò)進(jìn)行合理的監測與融合，能夠保證多傳感器模糊信息得到更好的利用，提升煤炭開(kāi)采的安全性。對于煤礦企業(yè)中的相關(guān)工作人員來(lái)講，要根據各個(gè)傳感器的運行特點(diǎn)，對多傳感器模糊信息融合進(jìn)行有效改進(jìn)，從而保證傳感器輸出的各項數據更加準確。
參考文獻
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傳感器的優(yōu)化設計論文 篇10
一、生物傳感器的原理
待測物質(zhì)經(jīng)擴散作用進(jìn)入生物活性材料，經(jīng)分子識別，發(fā)生生物學(xué)反應，產(chǎn)生的信息繼而被相應的物理或化學(xué)換能器轉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(lèi)
�。�1）按照其感受器中所采用的生命物質(zhì)分類(lèi)，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(lèi)，可分為：熱敏生物傳感器、場(chǎng)效應管生物傳感器、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(lèi)型分類(lèi)，可分為親和型和代謝型兩種。
三、生物傳感器的特點(diǎn)
�。�1）采用固定化生物活性物質(zhì)作催化劑，價(jià)值昂貴的試劑可以重復多次使用，克服了過(guò)去酶法分析試劑費用高和化學(xué)分析繁瑣復雜的缺點(diǎn)。
�。�2）專(zhuān)一性強，只對特定的底物起反應，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果。
�。�4）準確度高，一般相對誤差可以達到1％
�。�5）操作系統比較簡(jiǎn)單，容易實(shí)現自動(dòng)分析
�。�6）成本低，在連續使用時(shí)，每例測定僅需要幾分錢(qián)人民幣。
�。�7）有的生物傳感器能夠可靠地指示微生物培養系統內的供氧狀況和副產(chǎn)物的產(chǎn)生。
四、現今生物傳感器介紹
�。�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(shí)時(shí)測定生物分子結合的技術(shù),在九十年代初由發(fā)瑪西亞公司引入，以抗原抗體結合分析為例,將抗原(或抗體)通過(guò)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(guò)抗原抗體的結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(shí)時(shí)檢測并記錄下來(lái)(這被稱(chēng)之結合相)。如改讓緩沖液流過(guò)，結合的抗體(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(lái)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)境監測、防衛安全檢測等領(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(lài)氨酸等)、抗生素工業(yè)(葡萄糖等的在線(xiàn)監測和控制系統)、酒類(lèi)工業(yè)(酒精生物傳感器1min可得到結果)、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(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監控、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(lèi)企業(yè)改造的重要途徑之一，在線(xiàn)生物傳感器分析是建立生產(chǎn)模擬系統和實(shí)時(shí)檢測的新工具。
�。�3）血糖—乳酸生物傳感自動(dòng)分析儀。具有自動(dòng)識別試管位置功能的樣品盤(pán)、自動(dòng)定量吸入樣品的取樣系統和相應的生物傳感敏感膜。組裝成整機，能實(shí)現微量取樣、快速響應、高精度，操作完全自動(dòng)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(lèi)生物傳感器幾乎高一個(gè)數量級，比目前醫用生化分析儀的精度也高2~3個(gè)百分點(diǎn)。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(chǎng)銷(xiāo)售的手掌型血糖分析儀出現質(zhì)量事故時(shí)，需要另一種有說(shuō)服力的分析方法證明其分析結果時(shí)，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。它們既可作為醫用類(lèi)型的分析儀，還可用作生物技術(shù)產(chǎn)業(yè)的過(guò)程監控、食品分析、和科研工具。多種酶傳感器研究開(kāi)發(fā)比較成熟，已形成商品。
五、家用醫療保健類(lèi)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)達到大規模應用的程度。在上世紀７０年代血糖自我監測儀器就已問(wèn)市，使血糖的檢驗由醫院延伸到家中。上個(gè)世紀８０年代，新一代血糖及操作技術(shù)簡(jiǎn)單化，使得自我監測血糖的準確度提高了。這是研究者最初沿著(zhù)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電量和非電量的電子元器件，已經(jīng)是普遍應用于各個(gè)領(lǐng)域，從家庭應用的聲控開(kāi)關(guān)到壓電射流速率傳感器在遠程火箭偵察彈上的應用，已經(jīng)成為不可缺少的部分。而今，對人類(lèi)健康有著(zhù)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(lèi)及其特點(diǎn)作了介紹。
傳感器的優(yōu)化設計論文 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(shí)檢測系統特征和系統狀態(tài)，同時(shí)也能夠為待測系統提供必要性信息。所謂機電一體化系統，實(shí)際上就是有效結合機械與電子，利用多學(xué)科的集成技術(shù)來(lái)設計出制造系統以及制造產(chǎn)品，提升產(chǎn)品更新?lián)Q代有效性，實(shí)現機電一體化系統智能化以及有效性，利用傳感器與檢測技術(shù)能夠有效轉化溫度、速度以及流量等物理量，轉換成為對應電信號，做好點(diǎn)信號標度變化等工作，進(jìn)而能夠有效滿(mǎn)足機電一體化系統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)在機電一體化系統中的應用
2.1傳感器與檢測技術(shù)在汽車(chē)行業(yè)機電一體化中的應用
新型技術(shù)以及傳感技術(shù)日漸發(fā)展促使現代汽車(chē)工業(yè)進(jìn)入到新型時(shí)代，汽車(chē)機電一體化發(fā)展取代了傳統機械化控制部件，實(shí)現了自動(dòng)化控制。實(shí)際上，不僅汽車(chē)發(fā)動(dòng)機中應用了自動(dòng)化控制技術(shù)，汽車(chē)其他部件也應用了大量檢測技術(shù)以及控制技術(shù)。將傳感器應用于汽車(chē)發(fā)動(dòng)機中，能夠應用多類(lèi)別傳感器裝置，傳感器與檢測技術(shù)利用電子控制單元來(lái)有效掌握發(fā)動(dòng)機實(shí)際工作狀況，進(jìn)而精確控制發(fā)動(dòng)機實(shí)際工作狀態(tài)，有效提升發(fā)動(dòng)機實(shí)際工作性能。在汽車(chē)重點(diǎn)控制部分，主要應用了溫度傳感器、曲軸位置傳感器以及壓力傳感器等等，對改善汽車(chē)性能具有非常重要的作用，為人們提供個(gè)性化服務(wù)，有效增強汽車(chē)行駛安全性。例如，目前汽車(chē)都配備了專(zhuān)業(yè)的導航系統，利用汽車(chē)導航系統能夠促使駕駛員掌握前方建筑物、車(chē)輛狀態(tài)，實(shí)際上，不僅應用了GPRS的定位系統，還應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(dòng)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(chē)輛行駛軌跡以及車(chē)輛行駛中的阻礙物，這樣能夠為汽車(chē)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中的應用
在實(shí)際工作過(guò)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(shí)還能夠有效掌握操作對象狀態(tài)、工作環(huán)境狀態(tài)等等，利用內部傳感器來(lái)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(guò)內部傳感器與外部傳感器有效結合為機器人提供有效反饋信息，進(jìn)而協(xié)助機器人能夠更加順利完成工作。由于機器人關(guān)節中安裝了大量光電開(kāi)關(guān)、微動(dòng)開(kāi)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(jìn)而有效保護機器人安全動(dòng)作，為機器人軌跡精度、重復定位精度等提供保障。由于機器人關(guān)節安裝了位移性質(zhì)傳感器，對機器人位置移動(dòng)、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(jué)傳感器，利用觸覺(jué)傳感器能夠促使機器人準確定位對象位置，進(jìn)而利用抓手傳感器來(lái)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中的應用
機械加工機電一體化系統中，傳感器與檢測技術(shù)具有非常重要的作用。在開(kāi)展機械加工工作之前，需要自動(dòng)檢查加工設備以及配件，這樣能夠保證機械加工運行有效性，諸如，自動(dòng)調整以及判斷配件夾持位置，同時(shí)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(shí)檢測工件齒距、工件節距半徑、工件螺距、工件導程等等，這樣能夠自動(dòng)進(jìn)行檢測工作，還能夠將檢測結果有效輸入到下一道工序。在機械加工過(guò)程中，為了能夠保證精密產(chǎn)品合格率，在實(shí)際加工過(guò)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，有效調整和檢測各項數據，保證機械加工能夠達到最佳狀態(tài)。在機械切削工作過(guò)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(jìn)而優(yōu)化實(shí)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(guò)程等等，保證加工精度，為機械加工設計以及切削工作提供精確切削數據，為刀架結構以及刀架材料提供重要依據。
4結語(yǔ)
工業(yè)自動(dòng)化日漸發(fā)展促使其不斷提升自動(dòng)檢測系統要求，這就需要重視傳感器與檢測技術(shù)分析工作，實(shí)現瞬時(shí)檢測傳感器與連續檢測傳感器相兼容，實(shí)現傳感器與檢測技術(shù)智能化發(fā)展。在工業(yè)發(fā)展過(guò)程中，需要結合實(shí)際需求來(lái)重視新型傳感器開(kāi)發(fā)工作，不斷擴大傳感器性能以及傳感器使用范圍，促進(jìn)傳感器集成化、小型化發(fā)展，提升機電一體化系統工作效率，為機電一體化系統順利運行提供保障。為了促使機電一體化系統能夠獲取更加準確信息，需要積極引進(jìn)先進(jìn)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)化設計論文 篇12
一、傳感器的研究現狀與發(fā)展
傳感器是能感受規定的被測量并按一定規律轉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的運作提供必須的相關(guān)信息。隨著(zhù)人類(lèi)探知領(lǐng)域和空間的拓展,電子信息種類(lèi)日益繁多,信息傳遞速度日益加快,信息處理能力日益增強,相應的信息采集——傳感技術(shù)也將日益發(fā)展,傳感器也將無(wú)所不在。
從20世紀80年代起,逐步在世界范圍內掀起一股“傳感器熱”,各先進(jìn)工業(yè)國都極為重視傳感技術(shù)和傳感器研究、開(kāi)發(fā)和生產(chǎn)。傳感技術(shù)已成為重要的現代科技領(lǐng)域,傳感器及其系統生產(chǎn)已成為重要的新興行業(yè)。
二、傳感器在機電一體化系統中的應用
傳感器是左右機電一體化系統(或產(chǎn)品)發(fā)展的重要技術(shù)之一,廣泛應用于各種自動(dòng)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(guò)各種傳感器來(lái)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(guò)內部傳感器(位置、位移、速度、加速度等)來(lái)完成,操作對象與外部環(huán)境的感知通過(guò)外部傳感器來(lái)實(shí)現,這個(gè)過(guò)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(guò)程的傳感檢測技術(shù)。
(1)切削過(guò)程和機床運行過(guò)程的傳感技術(shù)。切削過(guò)程傳感檢測的目的在于優(yōu)化切削過(guò)程的生產(chǎn)率、制造成本或(金屬)材料的切除率等。切削過(guò)程傳感檢測的目標有切削過(guò)程的切削力及其變化、切削過(guò)程顫震、刀具與工件的接觸和切削時(shí)切屑的狀態(tài)及切削過(guò)程辨識等,而最重要的傳感參數有切削力、切削過(guò)程振動(dòng)、切削過(guò)程聲發(fā)射、切削過(guò)程電機的功率等。對于機床的運行來(lái)講,主要的傳感檢測目標有驅動(dòng)系統、軸承與回轉系統、溫度的監測與控制及安全性等,其傳感參數有機床的故障停機時(shí)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(guò)程傳感。與刀具和機床的過(guò)程監視技術(shù)相比,工件的過(guò)程監視是研究和應用最早、最多的。它們多數以工件加工質(zhì)量控制為目標。20世紀80年代以來(lái),工件識別和工件安裝位姿監視要求也提到日程上來(lái)。粗略地講,工序識別是為辨識所執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(shí)還要求辨識工件安裝的位姿是否是工藝規程要求的位姿。此外,還可以利用工件識別和工件安裝監視傳感待加工毛坯或工件的加工裕量和表面缺陷。完成這些識別與監視將采用或開(kāi)發(fā)許多傳感器,如基于TV或CCD的機器視覺(jué)傳感器、激光表面粗糙度傳感系統等。
(3)刀具(砂輪的檢測傳感。切削與磨削過(guò)程是重要的材料切除過(guò)程。刀具與砂輪磨損到一定限度(按磨鈍標準判定)或出現破損(破損、崩刃、燒傷、塑變或卷刀的總稱(chēng)),使它們失去切(磨削能力或無(wú)法保證加工精度和加工表面完整性時(shí),稱(chēng)為刀具/砂輪失效。工業(yè)統計證明,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(shí)間占NC類(lèi)機床的總停機時(shí)間的1/5-1/3.此外,它還可能引發(fā)設備或人身安全事故,甚至是重大事故。
3.汽車(chē)自動(dòng)控制系統中的傳感技術(shù)。
隨著(zhù)傳感器技術(shù)和其它新技術(shù)的應用,現代化汽車(chē)工業(yè)進(jìn)入了全新時(shí)期。汽車(chē)的機電一體化要求用自動(dòng)控制系統取代純機械式控制部件,這不僅體現在發(fā)動(dòng)機上,為更全面地改善汽車(chē)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(jìn)的檢測和控制技術(shù)已擴大到汽車(chē)全身。在其所有重點(diǎn)控制系統中,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(wèn)題及發(fā)展方向
傳感器技術(shù)是實(shí)現自動(dòng)控制、自動(dòng)調節的關(guān)鍵環(huán)節,也是機電一體化系統不可缺少的關(guān)鍵技術(shù)之一,其水平高低在很大程度上影響和決定著(zhù)系統的功能;其水平越高,系統的自動(dòng)化程度就越高。在一套完整的機電一體化系統中,如果不能利用傳感檢測技術(shù)對被控對象的各項參數進(jìn)行及時(shí)準確地檢測出并轉換成易于傳送和處理的信號,我們所需要的用于系
統控制的信息就無(wú)法獲得,進(jìn)而使整個(gè)系統就無(wú)法正常有效的工作。
我國傳感器的研究主要集中在專(zhuān)業(yè)研究所和大學(xué),始于20世紀80年代,與國外先進(jìn)技術(shù)相比,我們還有較大差距,主要表現在:
(1)先進(jìn)的計算、模擬和設計方法;
(2)先進(jìn)的微機械加工技術(shù)與設備;
(3)先進(jìn)的封裝技術(shù)與設備;
(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(jìn)先進(jìn)設備,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(kāi)發(fā)新型敏感材料:通過(guò)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(jìn)傳感器。
2.向高精度發(fā)展:研制出靈敏度高、精確度高、響應速度快、互換性好的新型傳感器以確保生產(chǎn)自動(dòng)化的可靠性。
3.向微型化發(fā)展:通過(guò)發(fā)展新的材料及加工技術(shù)實(shí)現傳感器微型化將是近十年研究的熱點(diǎn)。
4.向微功耗及無(wú)源化發(fā)展:傳感器一般都是非電量向電量的轉化,工作時(shí)離不開(kāi)電源,開(kāi)發(fā)微功耗的傳感器及無(wú)源傳感器是必然的發(fā)展方向。
5.向智能化數字化發(fā)展:隨著(zhù)現代化的發(fā)展,傳感器的功能已突破傳統的功能,其輸出不再是一個(gè)單一的模擬信號(如0-10mV),而是經(jīng)過(guò)微電腦處理好后的數字信號,有點(diǎn)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。在介紹傳感器的應用之前，應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(jué)的器官，傳感器最初的設計靈感就是來(lái)源于人類(lèi)自身的感覺(jué)器官，也可以將傳感器稱(chēng)作是機械的感覺(jué)器官。由于人類(lèi)可以利用自身的感覺(jué)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中進(jìn)行機械檢測。傳感器是將檢測技術(shù)集中進(jìn)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(guò)測量的結果再根據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(gè)工作過(guò)程。
1.2 傳感器的分類(lèi)及選擇。對于傳感器的具體分類(lèi)有多種說(shuō)法，簡(jiǎn)單地說(shuō)就是傳感器種類(lèi)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(jìn)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(lèi)并沒(méi)有統一的分類(lèi)方式。主要有三種途徑將傳感器進(jìn)行分類(lèi)，一方面是根據被測量量的性質(zhì)分；一方面是根據測量時(shí)的工作原理分；最后一方面就是根據輸出信號的性質(zhì)分。
不論是哪種分類(lèi)，都應該清楚的是對傳感器的選擇要準確，這樣檢測結果可以更加精準。
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(gè)，只有滿(mǎn)足這四個(gè)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(guò)傳感器在穩態(tài)標準下處理信息后輸出變化比上輸入變化的分數值，對于線(xiàn)性傳感器，其靈敏度就是常數。
第二，線(xiàn)性度。在靜態(tài)特性穩態(tài)標準的基礎上，重復進(jìn)行校準測試，用列表或是曲線(xiàn)的方式將輸出--輸入的特性表現出來(lái)。得出線(xiàn)性度的重要性在于可以簡(jiǎn)化后來(lái)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(jìn)行輸出操作，遲滯會(huì )說(shuō)明間隙、軸承摩擦等出現問(wèn)題，可以很好并且及時(shí)地找出問(wèn)題根源，防止影響整體。
第四，重復性。重復性顧名思義就是在對同一對象進(jìn)行多次測量時(shí)得到結果，可以繪制成特性曲線(xiàn)，這項技術(shù)指標重復率越高可以表明誤差越小，同時(shí)還能說(shuō)明重復性強。
2 傳感器在測量中的應用
2.1 傳感器在溫度測量中的應用。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(jìn)行溫度測量，如果傳感器與被測對象進(jìn)行接觸后由于熱傳遞從而達到熱平衡，此時(shí)顯示的溫度就是被測物體的溫度，這種方法比較簡(jiǎn)便，同時(shí)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(lái)說(shuō)就不能利用這種方式，同時(shí)，接觸式會(huì )破壞被測對象原有的溫度場(chǎng)，這會(huì )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(jìn)行檢測，通過(guò)電磁波進(jìn)行檢測得到的溫度顯示就是被測對象的溫度，經(jīng)過(guò)獲取溫度信息后的信息轉化，能夠很好地實(shí)現對物體的溫度的測量。
2.2 傳感器在壓力測定中的應用以及在流量測量中的應用。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，主要的應用原理就是指在一定截面的管路中測定流速，再將測量結果轉化為位移。而另一種傳感器是容積式的流量傳感器，刮板、旋轉活塞式屬于這種傳感器，而對于這種傳感器的應用原理是在一定的時(shí)間內檢測流體的次數，要保證時(shí)間是單位時(shí)間而容室應該是已知容積，主要檢測瞬時(shí)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(dòng)量式、量熱式、微動(dòng)式是直接進(jìn)行流量測量，而間接式的是根據質(zhì)量與體積流量之間的關(guān)系進(jìn)行檢測。
2.3 傳感器在物位測量中的應用。對于傳感器在物位的測量中的應用也有一定的分類(lèi)，主要是根據工作原理的不同進(jìn)行分類(lèi)，直讀式傳感器的應用原理是流體連通性原理測量物位；浮力式傳感器是根據浮力原理，也就是液體的高度變化對于整個(gè)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(diǎn)的壓力，從而進(jìn)行物位的測量；電學(xué)式傳感器受物位變化和點(diǎn)位變化之間關(guān)系的影響，從而對物位進(jìn)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(guò)程是同位素射線(xiàn)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果。以上介紹了不同傳感器應用領(lǐng)域以及應用特點(diǎn)，對于不同傳感器的應用，需要知道原理才能夠準確應用，這樣才能很好地發(fā)揮傳感器的功能。
結語(yǔ)
目前為止，對于傳感器的開(kāi)發(fā)已經(jīng)使整個(gè)一體化系統處在最好的應用狀態(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中的各種參數進(jìn)行自動(dòng)檢測，能夠給一體化系統的運行帶來(lái)極大的便利，同時(shí)對于一體化系統工作的項目也有一定的促進(jìn)作用。隨著(zhù)現代科學(xué)的不斷進(jìn)步，傳感器結合檢測技術(shù)在一體化系統中的發(fā)展逐漸壯大，未來(lái)的發(fā)展前景也是不可估量的，能夠結合更加高科技的產(chǎn)品共同為人類(lèi)社會(huì )創(chuàng )造更大的財富。
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