傳感器的優(yōu)化設(shè)計(jì)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(guò)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(jì)論文，歡迎閱讀，希望大家能夠喜歡。
傳感器的優(yōu)化設(shè)計(jì)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(shí)積累為基礎(chǔ)，引導(dǎo)學(xué)生創(chuàng)造性地運(yùn)用知識(shí)和能力，自主發(fā)現(xiàn)問(wèn)題、研究問(wèn)題和解決問(wèn)題，在研討中積累知識(shí)、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(gè)積極主動(dòng)的建構(gòu)過(guò)程，強(qiáng)調(diào)學(xué)生對(duì)知識(shí)的主動(dòng)探求、主動(dòng)發(fā)現(xiàn)和對(duì)所學(xué)知識(shí)的主動(dòng)建構(gòu)[2]。教學(xué)過(guò)程則是充分利用情境、協(xié)作、交流會(huì)話等環(huán)境要素，調(diào)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。可見(jiàn)將建構(gòu)主義學(xué)習(xí)理論運(yùn)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(cè)試技術(shù)課程具有以下的特點(diǎn)：工程實(shí)踐性強(qiáng);涉及的專業(yè)知識(shí)面廣、知識(shí)點(diǎn)多、綜合性強(qiáng);傳感器和測(cè)試技術(shù)本身發(fā)展迅速。結(jié)合課程特點(diǎn)，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(cè)試技術(shù)課程的研究型教學(xué)實(shí)踐。
1 建構(gòu)主義學(xué)習(xí)理論的知識(shí)觀和學(xué)習(xí)觀
建構(gòu)主義學(xué)習(xí)理論最早是由認(rèn)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(jì)60年代提出的，他認(rèn)為兒童是在與周圍環(huán)境相互作用的過(guò)程中，逐步建構(gòu)起關(guān)于外部世界的認(rèn)識(shí)，從而使自身的認(rèn)知結(jié)構(gòu)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(gòu)主義學(xué)習(xí)理論，從而形成較完整的理論，它對(duì)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(shí)施素質(zhì)教育的重要理論依據(jù)[2]。
1.1 知識(shí)觀
建構(gòu)主義學(xué)習(xí)理論認(rèn)為世界是客觀存在的，但每個(gè)人是以自己的經(jīng)驗(yàn)為基礎(chǔ)來(lái)建構(gòu)現(xiàn)實(shí)[2]。知識(shí)不是從外部輸入人內(nèi)心的，而是在與外部作用的過(guò)程中在人的心靈內(nèi)部建立起來(lái)的[3]。知識(shí)并不是對(duì)現(xiàn)實(shí)的準(zhǔn)確表征，它是一種解釋、一種假設(shè)，而不是問(wèn)題的最終答案，會(huì)隨著人類的進(jìn)步而出現(xiàn)新的假設(shè)。另外，知識(shí)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(hào)賦予知識(shí)一定的外在形式，甚至這些命題還得到了較普遍的認(rèn)可，但這并不意味著學(xué)習(xí)者會(huì)對(duì)這些命題有同樣的理解。因?yàn)檫@些理解只能由個(gè)體學(xué)習(xí)者基于自己的經(jīng)驗(yàn)背景建構(gòu)起來(lái)，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(guò)程是學(xué)習(xí)者從外界選擇性地知覺(jué)新信息，然后進(jìn)行主動(dòng)構(gòu)建并生成意義的過(guò)程[4]。學(xué)習(xí)者通過(guò)對(duì)外部信息的選擇和加工，通過(guò)新舊經(jīng)驗(yàn)之間的相互作用，構(gòu)建自己知識(shí)，為“理解而學(xué)習(xí)”是建構(gòu)性學(xué)習(xí)的核心目標(biāo)。學(xué)習(xí)者通過(guò)構(gòu)建自己對(duì)各種問(wèn)題的理解形成自己的觀點(diǎn)，而不僅僅是記住別人已經(jīng)研究出來(lái)的結(jié)論[5]。學(xué)習(xí)者的知識(shí)構(gòu)建過(guò)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(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(gòu)建知識(shí)。學(xué)習(xí)活動(dòng)要發(fā)生則必須滿足兩個(gè)條件：學(xué)生的背景知識(shí)與新知識(shí)有一定的相關(guān)度、新知識(shí)的潛在意義能引起學(xué)生情感的變化。學(xué)習(xí)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(shí)的基礎(chǔ)上完成新知識(shí)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(cè)試技術(shù)研究型教學(xué)實(shí)踐
2.1 設(shè)計(jì)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(qiáng)調(diào)“教學(xué)情境”“協(xié)作”以及“知識(shí)主動(dòng)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(shí)踐中學(xué)”的教學(xué)理念，以“知識(shí)、素質(zhì)、能力綜合培養(yǎng)”為課程目標(biāo)，設(shè)計(jì)了傳感器與測(cè)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(shí)踐訓(xùn)練、考核等課程教學(xué)六大要素，使每個(gè)環(huán)節(jié)都有實(shí)施依據(jù)和具體實(shí)施方法。
2.2 采取以點(diǎn)、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(cè)試技術(shù)課程中理論與實(shí)踐相結(jié)合及學(xué)時(shí)少、內(nèi)容多、要求高的問(wèn)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(cè)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(shí)點(diǎn)，重點(diǎn)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。“線”指以理論課程體系、實(shí)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(qiáng)調(diào)對(duì)傳感器基本原理的掌握;實(shí)踐課程體系由基礎(chǔ)型、綜合與研究型實(shí)驗(yàn)構(gòu)成，強(qiáng)調(diào)通過(guò)基本技能訓(xùn)練、綜合能力培養(yǎng)、開(kāi)放研究實(shí)驗(yàn)的鍛煉，培養(yǎng)創(chuàng)新意識(shí);科研訓(xùn)練體系由課程設(shè)計(jì)、學(xué)科競(jìng)賽、課題研究等構(gòu)成，鍛煉工程實(shí)踐能力，提高創(chuàng)新能力。“面”指以教學(xué)科研結(jié)合型的教師隊(duì)伍和學(xué)科的整體實(shí)力來(lái)鉸鏈點(diǎn)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(jìn)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(shí)讓學(xué)生接受教師研究和教學(xué)文化的熏陶及嚴(yán)謹(jǐn)?shù)膶W(xué)術(shù)作風(fēng)的浸潤(rùn)。這是培養(yǎng)學(xué)生自主研究性學(xué)習(xí)能力的一個(gè)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(shí)對(duì)教學(xué)隊(duì)伍的建設(shè)提出了更高的要求。
2.3 實(shí)施“從單元構(gòu)建系統(tǒng)，從系統(tǒng)細(xì)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(jì)了一套適合本課程的教學(xué)進(jìn)程，對(duì)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(duì)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(nèi)容實(shí)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(cè)試。在學(xué)期開(kāi)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(shí)踐到理論、從工程實(shí)際到科學(xué)理論認(rèn)識(shí)傳感器;再分門別類講述傳感器原理及應(yīng)用，采取“以問(wèn)題為核心”的方式，從科學(xué)到工程，引導(dǎo)學(xué)生對(duì)傳感器工作原理進(jìn)行探究，根據(jù)工程需要對(duì)科學(xué)問(wèn)題進(jìn)行提煉;課程后期，典型參量測(cè)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(jìn)行設(shè)計(jì)學(xué)習(xí)。教學(xué)進(jìn)程表和教學(xué)模式。
2.3.2 針對(duì)不同傳感器設(shè)計(jì)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(jì)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(yàn)，主動(dòng)探究”。先講授差動(dòng)變壓器的工作原理，而對(duì)特性部分不予講解，接著布置實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，學(xué)生通過(guò)實(shí)驗(yàn)得出“電壓頻率在一定范圍內(nèi)時(shí)靈敏度不變”這一規(guī)律。學(xué)生在自問(wèn)為什么時(shí)，會(huì)主動(dòng)根據(jù)差動(dòng)變壓器的工作原理和公式作進(jìn)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(jià)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(jì)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(cè)量轉(zhuǎn)速光電傳感器為例，提出是否可以用光電傳感器來(lái)測(cè)量位移。
(2)大家分組討論，提出設(shè)計(jì)方案。這時(shí)有學(xué)生提出，可以把光電傳感器中的開(kāi)孔圓盤拉直變成開(kāi)槽板，并拿出事先準(zhǔn)備的一張均勻刻槽的紙，現(xiàn)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(cè)量的精度、實(shí)際系統(tǒng)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(qǐng)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(cè)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(píng)價(jià)體系研究
該課程涉及對(duì)基本原理的掌握、對(duì)測(cè)試系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，評(píng)估學(xué)生的能力需要建立更加科學(xué)合理的評(píng)估模式。教學(xué)評(píng)價(jià)系統(tǒng)遵循學(xué)習(xí)過(guò)程評(píng)價(jià)和教學(xué)目標(biāo)管理相結(jié)合的基本原則，以研究學(xué)習(xí)過(guò)程的知識(shí)獲取(如傳感器原理)、探索研究(如測(cè)試技術(shù)應(yīng)用與最新發(fā)展)、思維創(chuàng)新(如測(cè)試系統(tǒng)設(shè)計(jì))等要素為評(píng)價(jià)因子，以完成教學(xué)大綱要求的教學(xué)目標(biāo)進(jìn)行評(píng)價(jià)，考核重點(diǎn)從獲取知識(shí)量向知識(shí)、能力、綜合素質(zhì)的評(píng)價(jià)轉(zhuǎn)移，形成多元化、全過(guò)程“合格+拔尖”的綜合評(píng)價(jià)系統(tǒng)。最后成績(jī)考核包括平時(shí)作業(yè)、卷面成績(jī)、課程設(shè)計(jì)綜合評(píng)估。作業(yè)包括課本習(xí)題/調(diào)研報(bào)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(qǐng)學(xué)生跟蹤調(diào)研新型傳感器、測(cè)試技術(shù)或測(cè)試系統(tǒng)發(fā)展動(dòng)態(tài)，后續(xù)的課堂中，適當(dāng)安排些調(diào)研比較充分的學(xué)生做匯報(bào)、研討，教師再進(jìn)行點(diǎn)評(píng)。課程中期布置了課程設(shè)計(jì)、自行車測(cè)速系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，不限傳感器類型。每個(gè)小組上交傳感器設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)，并根據(jù)條件實(shí)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(shí)間不超過(guò)10分鐘，小組成員可隨時(shí)補(bǔ)充，其他組學(xué)生可隨時(shí)提問(wèn)，對(duì)相互間的不同觀點(diǎn)可據(jù)理力爭(zhēng)，甚至駁斥。最后，教師再逐一點(diǎn)評(píng)，和學(xué)生一起評(píng)價(jià)出最佳設(shè)計(jì)獎(jiǎng)。這種研討課的教學(xué)效果超過(guò)了預(yù)期設(shè)想。每組選用了不同的傳感器進(jìn)行測(cè)速，設(shè)計(jì)方案五花八門，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(shí)點(diǎn)的情況以及分工、合作、溝通的能力。
3 結(jié)束語(yǔ)
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(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(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(shí)踐中的運(yùn)用并不是生搬硬套，如何在傳感器與測(cè)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(shí)和創(chuàng)新能力，還需繼續(xù)實(shí)踐和探索。
參考文獻(xiàn)
[1]周文成.研究型本科教學(xué)探析：衍進(jìn)、內(nèi)涵、措施[J].南京郵電大學(xué)學(xué)報(bào)：社會(huì)科學(xué)版，2008，10(3)：64-68.
[2]張建偉，陳琦.從認(rèn)知主義到建構(gòu)主義[J].北京師范大學(xué)學(xué)報(bào)：社會(huì)科學(xué)版，1996(4)：76-80.
[3]王曉鑫.試論基礎(chǔ)教育新課改的心理學(xué)取向：建構(gòu)主義心理學(xué)對(duì)新課程改革的影響[J].科教文匯，2008(1)：35-36.
[4]張大均.教育心理學(xué)[M].北京：人民教育出版社，1999.
[5]顧琳.建構(gòu)主義熱的冷思考[J].當(dāng)代教育科學(xué)，2007(1)：7-10.
傳感器的優(yōu)化設(shè)計(jì)論文 篇2
1 無(wú)線傳感器在智能家居中應(yīng)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。現(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(shí)代背景下的必然趨勢(shì)。但是，在發(fā)展的過(guò)程中要正視，因?yàn)槲覈?guó)家居智能化起步比較晚，與國(guó)外發(fā)達(dá)國(guó)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(tǒng)的先組網(wǎng)方式已經(jīng)不能適應(yīng)社會(huì)發(fā)展的需求，而傳統(tǒng)的無(wú)線組網(wǎng)方式造價(jià)比相對(duì)較高，更不易選擇。或者是整個(gè)系統(tǒng)因?yàn)楣?jié)點(diǎn)、標(biāo)準(zhǔn)以及接口等問(wèn)題運(yùn)行不穩(wěn)定。只有解決這些存在的問(wèn)題，才能更好地實(shí)現(xiàn)智能家居的建設(shè)，才可進(jìn)一步為人們提供更高質(zhì)量的服務(wù)。而無(wú)線傳感器在智能家居上的應(yīng)用剛好滿足這一要求，以無(wú)線傳感器存在的優(yōu)點(diǎn)來(lái)彌補(bǔ)傳統(tǒng)智能家居系統(tǒng)的不足，使得智能家居真正實(shí)現(xiàn)“智能”，將各種子系統(tǒng)聯(lián)系在一起，實(shí)現(xiàn)信息共享。無(wú)線傳感器在智能家居中的應(yīng)用，主要是通過(guò)設(shè)置在區(qū)域環(huán)境中多個(gè)傳感器組節(jié)點(diǎn)形成一個(gè)無(wú)線多跳自組織的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，實(shí)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(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)監(jiān)控。
2 無(wú)線傳感器在智能家居上應(yīng)用的難點(diǎn)
無(wú)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?yàn)樵谥悄芗揖又械膽?yīng)用中，節(jié)點(diǎn)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(diǎn)的組成，而是將功能單一與獨(dú)立工作的節(jié)點(diǎn)聯(lián)系起來(lái)，由傳統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)轉(zhuǎn)變?yōu)橐粋�(gè)異構(gòu)的系統(tǒng)。同時(shí)，因?yàn)樵谥悄芗揖又心承┘译娫O(shè)備或者是辦公產(chǎn)品不是靜止不動(dòng)的，這就使系統(tǒng)內(nèi)的節(jié)點(diǎn)具有了移動(dòng)性。網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)由傳統(tǒng)的靜止轉(zhuǎn)變?yōu)閯?dòng)態(tài)，同時(shí)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)也可能會(huì)發(fā)生轉(zhuǎn)變，這就要求整個(gè)無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)具有更強(qiáng)的適應(yīng)性，保證本身具有動(dòng)態(tài)系統(tǒng)的可塑性。針對(duì)無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)中節(jié)點(diǎn)的異構(gòu)性和動(dòng)態(tài)性，其在智能家居中的應(yīng)用難點(diǎn)主要就是對(duì)動(dòng)態(tài)節(jié)點(diǎn)的控制。另外還有就是在工程應(yīng)用上存在的問(wèn)題，也就是將來(lái)自不同廠家的家電以及傳感器執(zhí)行器進(jìn)行有效互聯(lián)，進(jìn)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(lái)源的多樣性。對(duì)于電器設(shè)備的生產(chǎn)，各個(gè)廠家是各有所長(zhǎng)，因此消費(fèi)者在進(jìn)行選購(gòu)時(shí)一般都是根據(jù)質(zhì)量而不是根據(jù)生產(chǎn)廠商進(jìn)行確定，造成了各個(gè)電器設(shè)備節(jié)點(diǎn)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(wèn)題已經(jīng)成為無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)在智能家居上應(yīng)用的難點(diǎn)。
3 無(wú)線傳感器在智能家居上應(yīng)用設(shè)計(jì)
3.1 無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)硬件設(shè)計(jì)
無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)硬件設(shè)計(jì)主要包括傳感器單元設(shè)計(jì)、處理器單元設(shè)計(jì)、無(wú)線通信單元設(shè)計(jì)以及能量供應(yīng)單元設(shè)計(jì)四部分。本文主要以溫度傳感器為例進(jìn)行設(shè)計(jì)，傳感節(jié)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(jī)(MSP430F1232A)、無(wú)線收發(fā)芯片(NRF905)。
(1)傳感器單元設(shè)計(jì)。在此傳感器節(jié)點(diǎn)的選擇只有溫度傳感器和人體紅外傳感器兩個(gè)節(jié)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(nèi)置集成測(cè)溫傳感器和邏輯控制電路。人體紅外傳感器節(jié)點(diǎn)的設(shè)置主要是用來(lái)對(duì)家居環(huán)境內(nèi)人物是否存在進(jìn)行檢測(cè)，其原理是根據(jù)溫度高于絕對(duì)溫度-273℃的任何物體都會(huì)具有紅外光譜，并根據(jù)光譜長(zhǎng)度對(duì)區(qū)域環(huán)境內(nèi)的紅外波長(zhǎng)進(jìn)行確定。如果環(huán)境內(nèi)有人物存在就會(huì)將自身存在的紅外線通過(guò)濾光片加強(qiáng)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(huì)引發(fā)報(bào)警系統(tǒng)。
(2)處理器單元設(shè)計(jì)。處理器單元選擇的是單片機(jī)MSP430F1232A，具有應(yīng)用方便、時(shí)間長(zhǎng)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(qiáng)的處理功能，所以在控制單元選擇這種單片機(jī)比較具有優(yōu)勢(shì)。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(gè)工作系統(tǒng)比較穩(wěn)定。
(3)無(wú)線通信單元設(shè)計(jì)。無(wú)線通信設(shè)備選擇的主要是無(wú)線收發(fā)芯片NRF905，具有低消耗的特點(diǎn)。整個(gè)單元主要是由調(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(méi)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(wú)線收發(fā)芯片NRF905在這一方面具有很大的優(yōu)勢(shì)，實(shí)施比較方便。
(4)能量供應(yīng)單元設(shè)計(jì)。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(hào)電池來(lái)組成，監(jiān)視電路主要構(gòu)成為MAX836。能量供應(yīng)單元設(shè)計(jì)相對(duì)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(qiáng)對(duì)此單元設(shè)計(jì)的重視。
3.2 通信協(xié)議設(shè)計(jì)
這里講的通信協(xié)議主要是路由協(xié)議，根據(jù)現(xiàn)在無(wú)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(dòng)路由協(xié)議兩種。
(1)按需路由協(xié)議。按需路由協(xié)議認(rèn)為在無(wú)線傳感器自組網(wǎng)中沒(méi)有必要去維護(hù)其他節(jié)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(xiàn)路由。其優(yōu)點(diǎn)是在對(duì)信息傳播時(shí)不需要周期性的路由，節(jié)省了大量的網(wǎng)絡(luò)資源。缺點(diǎn)是節(jié)點(diǎn)數(shù)據(jù)包發(fā)送時(shí)，沒(méi)有目的節(jié)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(xiàn)和維護(hù)兩個(gè)過(guò)程，在源節(jié)點(diǎn)發(fā)現(xiàn)存在路由節(jié)點(diǎn)沒(méi)有去往目的節(jié)點(diǎn)時(shí)，就會(huì)引發(fā)路由發(fā)現(xiàn)過(guò)程。而路由維護(hù)過(guò)程只有通過(guò)鏈路失效檢測(cè)機(jī)制才能進(jìn)行觸發(fā)。現(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(dòng)路由協(xié)議。區(qū)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(rèn)為無(wú)線傳感器自組網(wǎng)節(jié)點(diǎn)應(yīng)該對(duì)網(wǎng)絡(luò)中所有節(jié)點(diǎn)進(jìn)行維護(hù)。與按需路由協(xié)議相比其具有一定的優(yōu)點(diǎn)，在節(jié)點(diǎn)發(fā)送數(shù)據(jù)包時(shí)，如果存在目的節(jié)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)銷比較大，同時(shí)原有路由更新會(huì)因?yàn)橥負(fù)浣Y(jié)構(gòu)的動(dòng)態(tài)變化很快變成過(guò)時(shí)信息。現(xiàn)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?fù)浣Y(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)在智能家居上的應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)的前提就是要選擇建立一個(gè)科學(xué)合理的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。一個(gè)合理的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)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(kuò)大，使網(wǎng)絡(luò)具有的整體功能更完美地發(fā)揮出來(lái)。現(xiàn)在智能家居網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)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(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，連接方便，更重要的是管理時(shí)效性高。無(wú)線傳感器在智能家居上的應(yīng)用，通過(guò)多個(gè)節(jié)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(jiān)測(cè)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(jì)出以控制計(jì)算機(jī)為中心的星狀網(wǎng)絡(luò)拓?fù)鋱D，更簡(jiǎn)單實(shí)用。
傳感器的優(yōu)化設(shè)計(jì)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(jìn)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(cè)參量分類
根據(jù)傳感器的被測(cè)參量可以分成三類，即物性參量、機(jī)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(huì)呈現(xiàn)出有對(duì)應(yīng)性以及其獨(dú)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。混合物、金屬聚合物、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(jī)理進(jìn)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(lái)的學(xué)科知識(shí)，廣泛地應(yīng)用于食品工程、環(huán)境監(jiān)測(cè)、臨床醫(yī)學(xué)、發(fā)酵工藝、軍事醫(yī)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(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(diǎn)。③化學(xué)傳感器。利用化學(xué)原理來(lái)識(shí)別檢測(cè)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(hù)、家用電器、火災(zāi)報(bào)警等方面。
2機(jī)電一體化中傳感器的作用效果
在機(jī)電一體化系統(tǒng)中，傳感器處于首要地位，它的作用特點(diǎn)與系統(tǒng)的感受器官一樣，不僅能夠快速并且準(zhǔn)確地獲取對(duì)我們有用信息，并且還能接受在惡劣環(huán)境之下的嚴(yán)酷考驗(yàn)，在機(jī)電一體化系統(tǒng)中保證達(dá)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(jī)電一體化系統(tǒng)中傳感器的應(yīng)用實(shí)踐
3.1在機(jī)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(jī)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(zhǔn)確無(wú)誤地感知周圍環(huán)境本身并且可以自如地操作對(duì)象，運(yùn)作身體。外部傳感器獲得的操作對(duì)象和認(rèn)知的外部環(huán)境，它是通過(guò)內(nèi)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(jī)器人獲得提供的反饋意見(jiàn)。
3.2傳感檢測(cè)技術(shù)在機(jī)械加工過(guò)程中的應(yīng)用
①在機(jī)器的切割過(guò)程中的正常運(yùn)轉(zhuǎn)過(guò)程中應(yīng)用傳感器技術(shù)。在切割的過(guò)程當(dāng)中，優(yōu)化生產(chǎn)結(jié)構(gòu)是傳感器檢測(cè)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(jié)約生產(chǎn)成本的過(guò)程中去除率。軸承旋轉(zhuǎn)系統(tǒng)，驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，溫度監(jiān)測(cè)和控制，這機(jī)器的性能和安全運(yùn)行，這種傳感器的主要目標(biāo)是檢測(cè)傳感參數(shù)包括由于故障的表面的粗糙度和加工機(jī)器停機(jī)精度，使用的電源，機(jī)器狀態(tài)和冷卻水流量。
②砂輪刀具的檢測(cè)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(dāng)?shù)毒吆蜕拜喣p到一定限度的時(shí)候，或者就會(huì)出現(xiàn)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，這樣的情況稱為工具砂輪失效。在大量的工業(yè)數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)得出的結(jié)論，由于刀具失效從而導(dǎo)致機(jī)床故障停機(jī)為首要因素。另外，其存在著設(shè)備故障事故的危險(xiǎn)和人身安全隱患。
3.3在汽車中傳感技術(shù)自動(dòng)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(gè)的全新時(shí)期。用自動(dòng)控制系統(tǒng)來(lái)代替純機(jī)械式控制部件是汽車機(jī)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(jī)械制造業(yè)中，我們要需要進(jìn)行動(dòng)態(tài)特性的測(cè)量，利用傳感器來(lái)測(cè)量床身、刀架等有關(guān)部位的機(jī)械阻抗、振動(dòng)等參數(shù)來(lái)檢驗(yàn)傳感器的動(dòng)態(tài)特性。在環(huán)境這方面，通過(guò)密集的節(jié)點(diǎn)布置可以詳細(xì)地觀察到微觀的環(huán)境因素，為環(huán)境監(jiān)測(cè)和環(huán)境研究提供了一個(gè)嶄新的平臺(tái)和途徑。在內(nèi)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(jì)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(xiàn)今新時(shí)代的機(jī)器人。實(shí)現(xiàn)自動(dòng)調(diào)節(jié)、自動(dòng)控制的關(guān)鍵環(huán)節(jié)主要是依靠傳感器技術(shù)，同時(shí)在機(jī)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(lái)越發(fā)揮著極其重要的作用，并且得到了日益?zhèn)鞑ィ瑐鞲衅髯罱K得到廣泛傳播。
4傳感器技術(shù)所存在的問(wèn)題
專業(yè)研究所和大學(xué)各高校是我國(guó)傳感器的研究主要集中的地方，發(fā)源于20世紀(jì)80年代，與國(guó)外先進(jìn)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(jìn)的計(jì)算、模擬技術(shù)和優(yōu)秀可行的設(shè)計(jì)方法；先進(jìn)的高端設(shè)備與微機(jī)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(qiáng)對(duì)技術(shù)的探討以及深入的研究，以便促進(jìn)我國(guó)傳感器技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展。
5傳感器技術(shù)應(yīng)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：
①傳感器技術(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(chǔ)上開(kāi)發(fā)生產(chǎn)先進(jìn)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(dòng)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(shí)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(diǎn)，而且便于批量生產(chǎn)，成本較低。
6結(jié)語(yǔ)
在機(jī)電一體化中通過(guò)運(yùn)用傳感器技術(shù)，研究并解決系統(tǒng)中的信息傳遞問(wèn)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(jī)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(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(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(lái)，這項(xiàng)技術(shù)能夠更加的成熟，而且這項(xiàng)技術(shù)能夠向更多方向發(fā)展。從某種意義上來(lái)講，機(jī)電一體化系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，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(jì)。傳感器的好壞與否將直接影響到機(jī)電一體化控制系統(tǒng)運(yùn)行和系統(tǒng)性能的穩(wěn)定性和可靠性。對(duì)于傳感器技術(shù)，機(jī)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(jì)論文 篇4
1傳感器技術(shù)發(fā)展概述
現(xiàn)在在各個(gè)領(lǐng)域當(dāng)中都普遍的運(yùn)用到了傳感器技術(shù)，集成化方向已經(jīng)成為機(jī)電系統(tǒng)當(dāng)中的傳感器技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)，集成化傳感器具有較強(qiáng)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(diǎn)，同時(shí)還具有較低的生產(chǎn)成本，非常容易實(shí)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(jī)電技術(shù)當(dāng)中的應(yīng)用
由于傳感器的電磁兼容性能比較強(qiáng)，因此具有較高的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)技術(shù)可行性，同時(shí)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(jìn)的技術(shù)都在傳感器當(dāng)中得到了應(yīng)用，就算是滿量程的時(shí)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(biāo)準(zhǔn)的接口，其能夠與計(jì)算機(jī)進(jìn)行直接的連接，同時(shí)也可以連接標(biāo)準(zhǔn)的工業(yè)控制總線，具有十分靈活的使用方式。
2.1在機(jī)器人中傳感器技術(shù)的應(yīng)用
作為典型的仿生裝置，機(jī)器人對(duì)傳感器技術(shù)進(jìn)行了充分的應(yīng)用。通過(guò)將感知到的物理量向電量進(jìn)行轉(zhuǎn)化，機(jī)器人就可以實(shí)現(xiàn)信息輸出，在這個(gè)過(guò)程中對(duì)機(jī)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(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(guò)檢測(cè)外部信息，從而對(duì)工作環(huán)境進(jìn)行判別，為機(jī)器人提供必要的信息，使之能夠?qū)Σ僮鲗?duì)象進(jìn)行準(zhǔn)確的控制。而實(shí)施系統(tǒng)的控制是內(nèi)部傳感器的主要功能，其能夠?qū)C(jī)器人的狀態(tài)進(jìn)行有效的檢測(cè)，保證機(jī)器人在工作的過(guò)程中能夠按照要求來(lái)進(jìn)行。內(nèi)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(jī)器人對(duì)外部的環(huán)境產(chǎn)生有效的感知，并且將相應(yīng)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(duì)機(jī)器人的操作從而能夠?qū)Ψ答伒囊庖?jiàn)進(jìn)行獲取。
2.2在機(jī)械制造行業(yè)中傳感器技術(shù)的應(yīng)用
由于在機(jī)械制造行業(yè)當(dāng)中需要實(shí)施包括加工精度等在內(nèi)的動(dòng)態(tài)特性測(cè)量，因此要利用傳感器針對(duì)機(jī)械阻抗以及振動(dòng)等相關(guān)部件當(dāng)中的參數(shù)進(jìn)行測(cè)量，從而對(duì)其動(dòng)態(tài)特性進(jìn)行檢驗(yàn)。如果需要在線監(jiān)測(cè)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(duì)數(shù)控車床中車刀的位置進(jìn)行檢測(cè)；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，可以采用在車刀上放置的振動(dòng)傳感器對(duì)其鋒銳的程度進(jìn)行檢驗(yàn)。還可以利用液面?zhèn)鞲衅麽槍?duì)液壓系統(tǒng)中的油量以及車床中的潤(rùn)滑油進(jìn)行監(jiān)測(cè)。
2.3在環(huán)境當(dāng)中傳感技術(shù)的應(yīng)用
傳感器網(wǎng)絡(luò)在環(huán)境監(jiān)測(cè)當(dāng)中通常具有一系列的優(yōu)點(diǎn)，其中包括無(wú)需專人現(xiàn)場(chǎng)維護(hù)、可以長(zhǎng)期不用對(duì)電池進(jìn)行更換、具有十分簡(jiǎn)單的布置等。可以利用對(duì)節(jié)點(diǎn)進(jìn)行密集的布置，從而對(duì)微觀的環(huán)境因素進(jìn)行觀察。在環(huán)境監(jiān)測(cè)領(lǐng)域當(dāng)中對(duì)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(cè)生物群落、森林火災(zāi)報(bào)警、觀察氣象現(xiàn)象、觀測(cè)海島鳥(niǎo)類的生活規(guī)律等。
2.4在火災(zāi)報(bào)警當(dāng)中傳感器技術(shù)的應(yīng)用
防災(zāi)報(bào)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(bào)警系統(tǒng)。在發(fā)生火災(zāi)的時(shí)候一般都會(huì)出現(xiàn)有害氣體、高溫、火光以及煙霧等。如果將傳感器運(yùn)用到火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)當(dāng)中，就可以對(duì)異常的信號(hào)進(jìn)行轉(zhuǎn)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(zāi)地點(diǎn)的報(bào)告。
3結(jié)語(yǔ)
傳感器技術(shù)在機(jī)電技術(shù)當(dāng)中的應(yīng)用，有效的將信息系統(tǒng)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(zhuǎn)換。機(jī)電系統(tǒng)中的各個(gè)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(shí)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(huì)在機(jī)電技術(shù)當(dāng)中得到更進(jìn)一步的應(yīng)用。
傳感器的優(yōu)化設(shè)計(jì)論文 篇5
１傳感器、機(jī)電一體化定義
１）傳感器。傳感器指的是能夠直接對(duì)工程進(jìn)行測(cè)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(lái)說(shuō)就好比是人體的感知器官和對(duì)應(yīng)的延伸。
２）機(jī)電一體化。機(jī)電一體化即在機(jī)械當(dāng)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(dòng)力功能以及控制功能，因此，機(jī)電一體化屬于機(jī)械裝置和電子裝置之間實(shí)現(xiàn)融合的中間介質(zhì)。機(jī)電一體化包含微電子、機(jī)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(jī)電一體化的基本技術(shù)。傳感技術(shù)在機(jī)電一體化當(dāng)中的應(yīng)用主要是用來(lái)檢測(cè)系統(tǒng)、工作環(huán)境和操作對(duì)象等的狀態(tài)，并對(duì)系統(tǒng)的運(yùn)行起到重要的輔助作用，幫助系統(tǒng)在相對(duì)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(rèn)為機(jī)電一體化會(huì)對(duì)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(duì)系統(tǒng)的自動(dòng)化程度產(chǎn)生影響。隨著社會(huì)的快速發(fā)展，人們對(duì)信息的需求逐漸增大，對(duì)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。
２機(jī)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(duì)于機(jī)電一體化系統(tǒng)而言，就好像器官對(duì)于人體一樣，能夠獲得待測(cè)對(duì)象的實(shí)際情況和特征。對(duì)于典型機(jī)電一體化系統(tǒng)而言，重點(diǎn)內(nèi)容就是測(cè)量模塊，其主要包含傳感器和測(cè)量電路等部分，主要負(fù)責(zé)收集系統(tǒng)的行為和運(yùn)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(jī)械結(jié)構(gòu)模塊性能的物理參數(shù)，即力矩、強(qiáng)度等等。系統(tǒng)的輸出參數(shù)指的是待測(cè)量的特征參數(shù)，即電壓、頻率、電流等，測(cè)量模塊要將參數(shù)與時(shí)間之間的變化曲線展示出來(lái)，即分辨率和線性范圍等技術(shù)指標(biāo)。實(shí)際上，大部分機(jī)電一體化系統(tǒng)難以滿足設(shè)計(jì)要求，這主要是因?yàn)閷?shí)際當(dāng)中檢測(cè)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(duì)經(jīng)濟(jì)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。
３機(jī)電一體化系統(tǒng)中傳感器技術(shù)的應(yīng)用
３．１傳感技術(shù)在機(jī)械加工中的應(yīng)用。在開(kāi)展機(jī)械加工時(shí)，需要借助檢測(cè)工作確保機(jī)械加工的產(chǎn)品滿足要求。在開(kāi)始加工產(chǎn)品之前，需要對(duì)坯件以及設(shè)備進(jìn)行自動(dòng)檢查，從而確保后續(xù)工作的正常開(kāi)展。傳感技術(shù)在機(jī)械加工過(guò)程中的應(yīng)用主要體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：
①通過(guò)檢測(cè)能夠?qū)ε骷膴A持方位進(jìn)行自動(dòng)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小；
②完成加工之后，對(duì)產(chǎn)品的合格情況進(jìn)行評(píng)估，在測(cè)量評(píng)估過(guò)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(cè)內(nèi)容之外，還需要對(duì)導(dǎo)程、齒距等進(jìn)行測(cè)量，機(jī)電一體化系統(tǒng)的實(shí)施，能夠使上述的工序都能夠自動(dòng)完成；
③加工產(chǎn)品時(shí)，要借助傳感檢測(cè)技術(shù)對(duì)加工條件進(jìn)行把控，即控制振動(dòng)、切削速度等，系統(tǒng)能夠自行監(jiān)測(cè)從而使系統(tǒng)達(dá)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(xì)說(shuō)明，利用傳感檢測(cè)優(yōu)化系統(tǒng)的生產(chǎn)率，使得切除率實(shí)現(xiàn)最佳，準(zhǔn)確掌控機(jī)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(duì)其進(jìn)行優(yōu)化處理，不但能夠輔助加工，還可以對(duì)刀架結(jié)構(gòu)和材料進(jìn)行評(píng)估。
３．２傳感技術(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(dāng)中。近年來(lái)，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(jī)電一體化系統(tǒng)中機(jī)械式控制部件被自動(dòng)控制系統(tǒng)取代，逐漸把控制和檢測(cè)技術(shù)應(yīng)用在汽車生產(chǎn)當(dāng)中，想要完全實(shí)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(diǎn)：
①適應(yīng)性強(qiáng)：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(yùn)行；
②抗干擾性能好：傳感器一般應(yīng)用在汽車發(fā)動(dòng)機(jī)艙當(dāng)中，運(yùn)行過(guò)程中需要抵抗強(qiáng)震、高溫、高壓和電磁波等的影響；
③穩(wěn)定、可靠性高：汽車一般具備較長(zhǎng)的使用年限，因此，汽車零部件需要耐用，各項(xiàng)指標(biāo)需要滿足高頻率運(yùn)行需求；
④經(jīng)濟(jì)成本要合適：在生產(chǎn)汽車的過(guò)程中，不但需要滿足上述的要求，還需要對(duì)經(jīng)濟(jì)成本進(jìn)行控制。在開(kāi)始實(shí)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(dòng)化生產(chǎn)要求是一致的。
３．３傳感技術(shù)在數(shù)控機(jī)床上的應(yīng)用。將傳感技術(shù)應(yīng)用在機(jī)床當(dāng)中，即采用數(shù)字信號(hào)對(duì)機(jī)床運(yùn)動(dòng)加工進(jìn)行控制，實(shí)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(dāng)中，其中包含移動(dòng)軌跡，然后系統(tǒng)需要經(jīng)運(yùn)算、譯碼等環(huán)節(jié)發(fā)出相應(yīng)的指令信息，使機(jī)床工作，從而生產(chǎn)出滿足要求的產(chǎn)品。在數(shù)控機(jī)床當(dāng)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(cè)，掌握機(jī)床的運(yùn)行狀態(tài)。傳統(tǒng)機(jī)床在使用過(guò)程中會(huì)受到技術(shù)的影響，從而出現(xiàn)軸轉(zhuǎn)動(dòng)過(guò)位問(wèn)題，這樣一來(lái)就很容易出現(xiàn)機(jī)床使用故障。若把紅外、超聲波等傳感器運(yùn)用在機(jī)床當(dāng)中，不但能夠有效地檢測(cè)機(jī)床是否存在軸轉(zhuǎn)動(dòng)過(guò)位問(wèn)題，還能夠及時(shí)處理出現(xiàn)的問(wèn)題，這就有效地解決了常規(guī)機(jī)床生產(chǎn)過(guò)程中存在的人工檢測(cè)盲點(diǎn)，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(xiàng)成本，這對(duì)于企業(yè)的長(zhǎng)遠(yuǎn)發(fā)展而言是非常有利的。
４發(fā)展趨勢(shì)
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(gè)過(guò)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(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(jī)的結(jié)合，能夠促進(jìn)傳感技術(shù)的更新和完善。針對(duì)傳感技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀，未來(lái)傳感技術(shù)可以朝著以下各個(gè)方面發(fā)展：
①研發(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(shí)間，降低檢測(cè)所需的時(shí)間；
②引入新技術(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(jìn)行優(yōu)化，提高傳感器的應(yīng)用范圍，完善各項(xiàng)功能，降低施工過(guò)程中的消耗；
③提高傳感器的精度，隨著社會(huì)的發(fā)展，人們對(duì)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(cè)，因此，可以把數(shù)學(xué)計(jì)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；
④向著智能化和數(shù)字化的方向發(fā)展，現(xiàn)在使用的傳感器輸出的信號(hào)為微電腦處理之后的數(shù)字信號(hào)，未來(lái)會(huì)朝著在線監(jiān)測(cè)控制的方向發(fā)展。
５結(jié)束語(yǔ)
隨著科技的發(fā)展，機(jī)電一體化系統(tǒng)逐漸進(jìn)入了人們的生產(chǎn)和生活。傳感器技術(shù)作為機(jī)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(dāng)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。
參考文獻(xiàn)：
［１］吳凱．機(jī)電一體化系統(tǒng)中傳感器和檢測(cè)技術(shù)的應(yīng)用［Ｊ］．中國(guó)高新區(qū)，２０１７，２２（９）：１０３．
［２］起紅忠．機(jī)電一體化系統(tǒng)中傳感器與檢測(cè)技術(shù)的應(yīng)用［Ｊ］．現(xiàn)代經(jīng)濟(jì)信息，２０１６，４（８）：３５３．
［３］王曉鵬．試析傳感器技術(shù)在機(jī)電一體化中的應(yīng)用［Ｊ］．?dāng)?shù)字技術(shù)與應(yīng)用，２０１６，３４（８）：２２６．
傳感器的優(yōu)化設(shè)計(jì)論文 篇6
一、導(dǎo)電材料
導(dǎo)電材料按導(dǎo)電機(jī)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(guò)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(guò)壓電材料可以將機(jī)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(dāng)前微電子技術(shù)的基礎(chǔ)材料，預(yù)計(jì)其統(tǒng)治地位至少到21世紀(jì)中葉都不會(huì)改變。
一維量子線、零維量子點(diǎn)材料是一種人工構(gòu)造(通過(guò)能帶工程實(shí)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(jī)理，在于陶瓷材料成分中化學(xué)計(jì)量比的偏離或雜質(zhì)缺陷對(duì)晶粒的影響，以及施主和受主在晶界形成的界面勢(shì)壘。
熱敏電阻可分為正溫度系數(shù)(PTC)和負(fù)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(jì)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(guó)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(guó)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(kuò)大，國(guó)內(nèi)市場(chǎng)對(duì)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(guó)稀土資源的開(kāi)采和應(yīng)用之間存在著嚴(yán)重的不平衡。
研究發(fā)現(xiàn)，輕稀土元素由于其獨(dú)特的4f電子層結(jié)構(gòu)，使其在化學(xué)反應(yīng)過(guò)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(qiáng)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(jiàn)表1所示。其中分子篩稀土催化材料又可細(xì)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(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?xì)浠衔镏卣磻?yīng)等方面。目前已開(kāi)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(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(chǔ)氧性能來(lái)調(diào)節(jié)汽車尾氣中的氧化還原反應(yīng)。后來(lái)發(fā)現(xiàn)單一的鈰儲(chǔ)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(chǔ)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(qiáng)的優(yōu)勢(shì)。目前不僅大量用于汽車尾氣凈化，還擴(kuò)展到工業(yè)有機(jī)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(jì)90年代末以來(lái)，發(fā)達(dá)國(guó)家的環(huán)保催化劑市場(chǎng)一直以20%速度增長(zhǎng)。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(yīng)用市場(chǎng)和發(fā)展?jié)摿Α?/p>
二、汽車尾氣凈化
近年來(lái)，隨著我國(guó)汽車產(chǎn)量及保有量一直呈高速增長(zhǎng)勢(shì)態(tài)。自2002年10月以來(lái)，我國(guó)汽車產(chǎn)量平均增長(zhǎng)率超過(guò)37%。2002年產(chǎn)量為325萬(wàn)輛， 2003年已達(dá)440余萬(wàn)輛。預(yù)計(jì)2004年汽車產(chǎn)量將超過(guò)510萬(wàn)輛。繼美國(guó)、日本、德國(guó)之后，中國(guó)2003年汽車產(chǎn)量已超過(guò)法國(guó)，已成為世界第四大汽車制造國(guó)。
汽車的大量使用，使我國(guó)許多城市產(chǎn)生了嚴(yán)重的大氣污染。治理機(jī)動(dòng)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(kuò)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(dá)1.5萬(wàn)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(chǔ)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(jī)械強(qiáng)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(guó)自1999年以來(lái)，一直是世界最大的摩托車制造國(guó)，摩托車的年產(chǎn)量早已超過(guò)1000萬(wàn)輛。目前對(duì)發(fā)達(dá)國(guó)家出口的摩托車要求必須安裝尾氣凈化器，國(guó)內(nèi)一些大中型城市已開(kāi)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(gè)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(gè)氧化凈化器來(lái)對(duì)柴油車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(yīng)用的又一個(gè)方面
2002 年以來(lái)，我國(guó)固定式小型燃油發(fā)動(dòng)機(jī)的產(chǎn)量也快速增長(zhǎng)。目前主要用于家用發(fā)電機(jī)、庭院剪草機(jī)、小型灌溉設(shè)備、水上動(dòng)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(dòng)機(jī)就達(dá)1500余萬(wàn)臺(tái)。其中部分廠商已要求安裝凈化器，這又開(kāi)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(guó)稀土催化材料的用量正逐年增大。2003年，我國(guó)國(guó)內(nèi)生產(chǎn)的汽車尾氣凈化器產(chǎn)量已達(dá)320余萬(wàn)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(dá)910余噸。預(yù)計(jì)到2005年，我國(guó)汽車尾氣凈化器的市場(chǎng)需求將超過(guò) 550萬(wàn)套，總稀土消耗量將達(dá)1560余噸。
三、工業(yè)有機(jī)廢氣治理
目前的大氣污染物主要來(lái)自機(jī)動(dòng)車排放的尾氣，以及工業(yè)過(guò)程排放的有機(jī)廢氣等。如何針對(duì)這幾種污染氣體的成分特點(diǎn)，研究有效的催化材料是當(dāng)前污染治理的關(guān)鍵所在。與此同時(shí)，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(dān)心的關(guān)鍵。因此，工業(yè)有機(jī)廢氣的催化治理技術(shù)，以及室內(nèi)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(jī)廢氣的工作主要集中在揮發(fā)性有機(jī)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(jī)涂料、工業(yè)溶劑、粘合劑、制衣、制鞋、以及許多與有機(jī)溶液生產(chǎn)與使用的行業(yè)，工業(yè)有機(jī)廢氣的污染很嚴(yán)重。國(guó)內(nèi)外的實(shí)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(lái)，美國(guó)工業(yè)有機(jī)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(zhǎng)。我國(guó)是化學(xué)品生產(chǎn)的大國(guó)，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(dú)特的低溫活性，優(yōu)越的抗中毒能力，在有機(jī)廢氣治理方面已顯示出越來(lái)越優(yōu)越的開(kāi)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(diǎn)，已經(jīng)成為工業(yè)有機(jī)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(shè)計(jì)，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(fù)雜的能級(jí)結(jié)構(gòu)和光譜特性，對(duì)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(fù)合，被認(rèn)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(guó)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(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(yīng)。另外，燃燒效率低，噪音高，且一些廉價(jià)燃料不能廣泛應(yīng)用。
利用催化燃燒技術(shù)可改變?nèi)紵绞剑岣呷紵剩档腿紵郎囟龋瑴p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(yīng)用，具有高效節(jié)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(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(dá)99.5%，節(jié)能效果達(dá)15%以上。
我國(guó)現(xiàn)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，工業(yè)鍋爐、以及民用取暖等，年消耗能源超過(guò)14億噸標(biāo)準(zhǔn)煤。采用催化燃燒技術(shù)，其節(jié)能效果將相當(dāng)可觀。另外，2002年我國(guó)燃?xì)馐綗崴鳟a(chǎn)量達(dá)7600萬(wàn)臺(tái)，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(jià)格便宜、原料易得、耐高溫性能好等優(yōu)勢(shì)。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(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(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(jì)高效、低污染的綠色能源。預(yù)計(jì)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(dǎo)電性，對(duì)改善固體氧化物燃料電池的性能有著無(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(dǎo)電率，降低氧還原的活化能。通過(guò)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(lái)設(shè)計(jì)、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(diǎn)。
六、展望
1.針對(duì)能源和環(huán)保領(lǐng)域的特點(diǎn)，發(fā)展具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)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(guó)正處于汽車工業(yè)大發(fā)展時(shí)期，將稀土催化材料用于汽車尾氣凈化，既保護(hù)環(huán)境，又?jǐn)U大稀土應(yīng)用，是把稀土資源優(yōu)勢(shì)轉(zhuǎn)化為經(jīng)濟(jì)優(yōu)勢(shì)的一個(gè)重要途經(jīng)。
3.將稀土催化材料用于工業(yè)有機(jī)廢氣污染治理和人居環(huán)境凈化，是推動(dòng)稀土催化應(yīng)用的動(dòng)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(hù)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(yīng)用。
傳感器的優(yōu)化設(shè)計(jì)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(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)。數(shù)據(jù)量大且繁雜是當(dāng)代大數(shù)據(jù)時(shí)代的特點(diǎn)，如果不對(duì)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(wú)疑大海撈針的，因此為應(yīng)對(duì)當(dāng)前傳感器網(wǎng)絡(luò)存在的問(wèn)題，將設(shè)計(jì)好的網(wǎng)絡(luò)協(xié)議嵌入其中是當(dāng)前研究的重點(diǎn)課題之一[2]。
（一）傳感器網(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(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(fù)責(zé)數(shù)據(jù)管理過(guò)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(wèn)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(fù)責(zé)定義物理通信信道和與訪問(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(shù)據(jù)，以及維護(hù)由以上數(shù)據(jù)構(gòu)建的數(shù)據(jù)庫(kù)。
（2）訪問(wèn)控制層。傳感器網(wǎng)絡(luò)協(xié)議物理層主要負(fù)責(zé)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(jìn)行分類確認(rèn)，而傳輸主要是將分類結(jié)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(fù)責(zé)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(shí)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(zhǔn)備，使得不必在后期進(jìn)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(gè)協(xié)議中的最后一個(gè)層次，主要負(fù)責(zé)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(qǐng)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(gè)層次的總和，其實(shí)質(zhì)反應(yīng)了數(shù)據(jù)的往復(fù)傳輸過(guò)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(jìn)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(jí)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(jí)之間傳遞[5]。傳感器網(wǎng)絡(luò)協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)采用了IEEE802.15.4標(biāo)準(zhǔn)，各層級(jí)之間利用接入點(diǎn)實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)交流和管理，一般接入點(diǎn)有兩個(gè)，一個(gè)接入點(diǎn)負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)傳輸，另一個(gè)接入點(diǎn)負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)管理。在傳感器運(yùn)行過(guò)程中，各種不同屬性的數(shù)據(jù)在不同層級(jí)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(yǔ)
傳感器能夠監(jiān)測(cè)外部環(huán)境信息并按一定規(guī)律變換成為電信號(hào)或其他所需形式的信息輸出，以滿足信息的傳輸、處理、存儲(chǔ)、顯示、記錄和控制等要求，廣泛應(yīng)用工業(yè)生產(chǎn)、機(jī)械器件制造、災(zāi)害監(jiān)測(cè)、氣象預(yù)測(cè)等諸多領(lǐng)域。但是由于傳感器的監(jiān)測(cè)是實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，所以數(shù)據(jù)量過(guò)于龐大，如果不加以管理，將會(huì)直接影響后期數(shù)據(jù)分析結(jié)果。本次研究針對(duì)上述問(wèn)題，將數(shù)據(jù)管理作為中心指導(dǎo)思想，進(jìn)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。
參考文獻(xiàn)
[1]劉佳,楊潔明.基于機(jī)會(huì)主義的并發(fā)無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)傳輸協(xié)議[J].太原理工大學(xué)學(xué)報(bào),2017,48(4):642-646.
[2]李洋,趙蘊(yùn)龍,宋洪濤等.基于SunSPOT平臺(tái)的無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)多跳路由協(xié)議設(shè)計(jì)[J].計(jì)算機(jī)科學(xué),2016,43(10):43-46.
[3]劉龍軍,丁洪偉,柳虔林等.基于FPGAWSN輪詢接入控制協(xié)議的研究[J].通信學(xué)報(bào),2016,37(10):181-187.
[4]馮建平,李華.隨機(jī)虛擬骨干樹(shù)結(jié)合改進(jìn)BDCP的無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)多級(jí)路由算法[J].計(jì)算機(jī)應(yīng)用研究,2016,33(8):2454-2457.
[5]馬禮,高洪磊,馬東超等.一種由接收端發(fā)起的無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)MAC協(xié)議[J].數(shù)據(jù)采集與處理,2016,31(4):719-727.
傳感器的優(yōu)化設(shè)計(jì)論文 篇8
一、引言
《傳感器技術(shù)》課程涉及機(jī)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(qiáng)、與工程實(shí)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(guò)程中，一方面要求學(xué)生具有扎實(shí)的基礎(chǔ)理論和專業(yè)知識(shí)，另一方面也要求教師引導(dǎo)學(xué)生從各種繁多的被測(cè)量和測(cè)量?jī)x器中歸納出檢測(cè)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(yùn)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(cè)量原理分類介紹傳感器知識(shí)并基于理論假設(shè)項(xiàng)目教學(xué)，這種分類方法側(cè)重于傳感器的原理性知識(shí)掌握和傳感器改革，這跟學(xué)生走上工作崗位后對(duì)傳感器技術(shù)的應(yīng)用需求不一致，且跟當(dāng)前傳感器的集成化、智能化等發(fā)展趨勢(shì)相矛盾；二為以項(xiàng)目為載體進(jìn)行教學(xué)，但是傳感器本身種類繁多，單純的以項(xiàng)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(shí)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(shí)。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(diǎn)，本課程改革結(jié)合以上兩種方式的優(yōu)點(diǎn)和當(dāng)前傳感器技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)來(lái)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(hào)文件精神為基準(zhǔn)，根據(jù)我院自動(dòng)化系電氣自動(dòng)化專業(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(biāo)為培養(yǎng)學(xué)生傳感器選型能力、典型測(cè)量轉(zhuǎn)換電路設(shè)計(jì)制作能力、常見(jiàn)傳感器安裝、檢測(cè)和維護(hù)能力；根據(jù)傳感器技術(shù)的特點(diǎn)和發(fā)展趨勢(shì)調(diào)整課程知識(shí)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(dá)成項(xiàng)目；根據(jù)該專業(yè)職業(yè)崗位的典型工作項(xiàng)目來(lái)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(dòng)化系《電氣自動(dòng)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：
（一）課程目標(biāo)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(cè)電路的能力上轉(zhuǎn)變。
（二）課程體系的改變。從傳統(tǒng)的通過(guò)按測(cè)量原理分類介紹傳感器以及前些年的純粹以項(xiàng)目為導(dǎo)向?qū)W習(xí)傳感器轉(zhuǎn)變?yōu)榘幢粶y(cè)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(chǔ)上，容易根據(jù)測(cè)量對(duì)象來(lái)選擇傳感器；引入典型的實(shí)際工程應(yīng)用項(xiàng)目，指導(dǎo)學(xué)生應(yīng)用選擇的傳感器進(jìn)行信號(hào)處理電路改革和應(yīng)用。
四、教學(xué)模式的設(shè)計(jì)
采用系統(tǒng)性知識(shí)教學(xué)與模塊化教學(xué)相結(jié)合的方式，真實(shí)產(chǎn)品作引導(dǎo)、任務(wù)驅(qū)動(dòng)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(shí)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(shí)現(xiàn)與工作崗位零距離接觸。
五、多種教學(xué)方法的運(yùn)用
在典型傳感器工程應(yīng)用學(xué)習(xí)項(xiàng)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(jì)劃（制定實(shí)施細(xì)則）→實(shí)施→檢查→評(píng)估總結(jié)分析提高）”六個(gè)階段，老師帶著學(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(yàn)。在具體的理論、實(shí)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(guò)程豐富多彩，并且充分運(yùn)用引導(dǎo)文等行動(dòng)導(dǎo)向教學(xué)法，使得學(xué)生學(xué)習(xí)主動(dòng)性、進(jìn)取心大大增強(qiáng)。
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(shí)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(qiáng)化學(xué)生職業(yè)崗位能力的培養(yǎng)開(kāi)發(fā)。整個(gè)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(cè)量（即功能）介紹傳感器技術(shù)知識(shí)和以具體工程應(yīng)用項(xiàng)目為單元、以典型控制項(xiàng)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(shí)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(shí)，學(xué)習(xí)鍛煉了根據(jù)要求實(shí)施傳感器選型、典型測(cè)量轉(zhuǎn)換電路設(shè)計(jì)制作、常見(jiàn)傳感器安裝、檢測(cè)和維護(hù)等能力。
傳感器的優(yōu)化設(shè)計(jì)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(jì)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(kuò)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(kāi)采進(jìn)度，制定更加合理的煤礦風(fēng)險(xiǎn)控制對(duì)策，保證煤礦開(kāi)采過(guò)程中出現(xiàn)的問(wèn)題得到有效解決。除此之外，在煤礦安全中，通過(guò)應(yīng)用多傳感器模糊信息融合，能夠有效彌補(bǔ)傳統(tǒng)煤炭環(huán)境監(jiān)測(cè)方法的不足。多傳感器模糊信息融合能夠?qū)⑾冗M(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(shì)。與傳統(tǒng)的信息監(jiān)測(cè)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(fèi)[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(jí)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(gè)傳感器的安裝順序，并結(jié)合各個(gè)傳感器的運(yùn)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(wěn)定。在多傳感器模糊信息融合體系當(dāng)中，工作人員要結(jié)合各項(xiàng)檢測(cè)結(jié)果，對(duì)傳感器中的各項(xiàng)數(shù)據(jù)進(jìn)行綜合分析，并做好相應(yīng)的判決工作，將準(zhǔn)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(yùn)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(dāng)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(jì)難度，因此，相關(guān)工作人員要對(duì)融合體系中的各項(xiàng)決策結(jié)果進(jìn)行合理的等級(jí)劃分，最終得到?jīng)Q策集。對(duì)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(rèn)真遵守融合設(shè)計(jì)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(gè)子區(qū)域進(jìn)行科學(xué)劃分，由于各個(gè)區(qū)域中的傳感器互不相容，如果各個(gè)區(qū)域傳感器分布不合理，會(huì)降低數(shù)據(jù)的利用率。將各個(gè)傳感器中的數(shù)據(jù)準(zhǔn)確傳輸?shù)饺诤现行闹螅ぷ魅藛T方可進(jìn)行全局判決。根據(jù)融合結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，相關(guān)工作人員可以結(jié)合傳感器的運(yùn)行情況，做好相應(yīng)的調(diào)整工作，進(jìn)一步提升煤礦安全等級(jí)。在融合中心，煤礦企業(yè)中的相關(guān)工作人員要準(zhǔn)確計(jì)算下各項(xiàng)運(yùn)算結(jié)果，并結(jié)合傳感器權(quán)重向量與決策矩陣特點(diǎn)，構(gòu)建合理的模糊子集。在全局判決時(shí)，工作人員要準(zhǔn)確計(jì)算運(yùn)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(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(yīng)用要點(diǎn)
3.1監(jiān)測(cè)
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(xì)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(xiǎn)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法進(jìn)行監(jiān)測(cè)，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(yán)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(duì)傳感器的狀態(tài)進(jìn)行綜合評(píng)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(tǒng)的安全性，有效滿足礦井監(jiān)測(cè)要求。由于煤礦瓦斯監(jiān)測(cè)系統(tǒng)中的傳感器數(shù)量比較多，在監(jiān)測(cè)現(xiàn)場(chǎng)參數(shù)的過(guò)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(cè)參數(shù)，并將各項(xiàng)檢測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行集中處理，有效減少煤礦傳感器數(shù)據(jù)資源的浪費(fèi)。在煤礦監(jiān)測(cè)系統(tǒng)當(dāng)中，利用傳感器來(lái)檢測(cè)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(xiàng)環(huán)境信息更加準(zhǔn)確，提高數(shù)據(jù)的真實(shí)性。想要保證傳感器監(jiān)測(cè)系統(tǒng)更加穩(wěn)定的運(yùn)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(yùn)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(jìn)行合理的調(diào)整，在各個(gè)子區(qū)域中設(shè)置多個(gè)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(yùn)行過(guò)程中，工作人員要結(jié)合各個(gè)等級(jí)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(guò)詳細(xì)融合中心提供的各項(xiàng)數(shù)據(jù)，能夠保證運(yùn)算結(jié)果更加準(zhǔn)確，在融合的過(guò)程中，相關(guān)工作人員需要詳細(xì)分析各項(xiàng)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，并根據(jù)傳感器的運(yùn)行情況，對(duì)各項(xiàng)數(shù)據(jù)進(jìn)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(gè)區(qū)域傳感器的運(yùn)行情況，針對(duì)各個(gè)區(qū)域傳感器運(yùn)行過(guò)程中可能出現(xiàn)的問(wèn)題，制定更加科學(xué)的解決對(duì)策，在保證傳感器穩(wěn)定運(yùn)行的基礎(chǔ)之上，提高煤礦資源的開(kāi)采率[6]。
4結(jié)束語(yǔ)
綜上，通過(guò)進(jìn)行合理的監(jiān)測(cè)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(duì)于煤礦企業(yè)中的相關(guān)工作人員來(lái)講，要根據(jù)各個(gè)傳感器的運(yùn)行特點(diǎn)，對(duì)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(xiàng)數(shù)據(jù)更加準(zhǔn)確。
參考文獻(xiàn)
[1]劉海波，王福忠，董玉杰.模糊數(shù)據(jù)融合在煤礦采掘工作面瓦斯突出預(yù)測(cè)中的應(yīng)用[J].自動(dòng)化儀表，2018，39（05）：89~91+95.
[2]王世剛.基于多傳感器信息融合技術(shù)的瓦斯監(jiān)測(cè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)[J].煤炭技術(shù)，2018，37（03）：287~289.
[3]宋宇，徐江洋.基于多傳感器二級(jí)信息融合模型的煤礦安全監(jiān)測(cè)系統(tǒng)研究[J].煤炭技術(shù)，2018，37（02）：288~290.
[4]劉智聰，龐錦彪.基于多傳感器融合技術(shù)的煤礦安全監(jiān)控系統(tǒng)研究[J].能源與環(huán)保，2017，39（08）：182~185.
[5]易瑜.基于多傳感器數(shù)據(jù)融合的煤礦采空區(qū)火災(zāi)預(yù)警系統(tǒng)[J].電子測(cè)試，2016，（21）：115~116.
[6]張利朋，江濤，楊開(kāi)平，王安玉，吳煟李宏奎，吳啟坤.長(zhǎng)坡露天煤礦邊坡監(jiān)測(cè)技術(shù)[J].煤礦安全，2016，47（06）：119~122.
傳感器的優(yōu)化設(shè)計(jì)論文 篇10
一、生物傳感器的原理
待測(cè)物質(zhì)經(jīng)擴(kuò)散作用進(jìn)入生物活性材料，經(jīng)分子識(shí)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(hào)，再經(jīng)二次儀表放大并輸出，便可知道待測(cè)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(xì)胞傳感器、酶?jìng)鞲衅鳌NA傳感器等。
（2）按照傳感器器件檢測(cè)的原理分類，可分為：熱敏生物傳感器、場(chǎng)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(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(fù)多次使用，克服了過(guò)去酶法分析試劑費(fèi)用高和化學(xué)分析繁瑣復(fù)雜的缺點(diǎn)。
（2）專一性強(qiáng)，只對(duì)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(zhǔn)確度高，一般相對(duì)誤差可以達(dá)到1％
（5）操作系統(tǒng)比較簡(jiǎn)單，容易實(shí)現(xiàn)自動(dòng)分析
（6）成本低，在連續(xù)使用時(shí)，每例測(cè)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(shí)時(shí)測(cè)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(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(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(shí)時(shí)檢測(cè)并記錄下來(lái)(這被稱之結(jié)合相)。如改讓緩沖液流過(guò)，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(cè)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(tuán)的識(shí)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(duì)象包括：臨床、食品分析、發(fā)酵工業(yè)控制、環(huán)境監(jiān)測(cè)、防衛(wèi)安全檢測(cè)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(cè)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(xì)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(xì)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(cè)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(shí)時(shí)檢測(cè)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(shí)別試管位置功能的樣品盤、自動(dòng)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(jī)，能實(shí)現(xiàn)微量取樣、快速響應(yīng)、高精度，操作完全自動(dòng)化的有競(jìng)爭(zhēng)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(dá)到0.5~2%，比家用保健類生物傳感器幾乎高一個(gè)數(shù)量級(jí)，比目前醫(yī)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(biāo)準(zhǔn)方法。尤其是在市場(chǎng)銷售的手掌型血糖分析儀出現(xiàn)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(jié)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(yī)用類型的分析儀，還可用作生物技術(shù)產(chǎn)業(yè)的過(guò)程監(jiān)控、食品分析、和科研工具。多種酶?jìng)鞲衅餮芯块_(kāi)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(cè)的手掌型血糖分析器已經(jīng)達(dá)到大規(guī)模應(yīng)用的程度。在上世紀(jì)７０年代血糖自我監(jiān)測(cè)儀器就已問(wèn)市，使血糖的檢驗(yàn)由醫(yī)院延伸到家中。上個(gè)世紀(jì)８０年代，新一代血糖及操作技術(shù)簡(jiǎn)單化，使得自我監(jiān)測(cè)血糖的準(zhǔn)確度提高了。這是研究者最初沿著干化學(xué)試劑條測(cè)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(gè)領(lǐng)域，從家庭應(yīng)用的聲控開(kāi)關(guān)到壓電射流速率傳感器在遠(yuǎn)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(duì)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(diǎn)作了介紹。
傳感器的優(yōu)化設(shè)計(jì)論文 篇11
1前言
傳感器與檢測(cè)技術(shù)在機(jī)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(cè)技術(shù)能夠及時(shí)檢測(cè)系統(tǒng)特征和系統(tǒng)狀態(tài)，同時(shí)也能夠?yàn)榇郎y(cè)系統(tǒng)提供必要性信息。所謂機(jī)電一體化系統(tǒng)，實(shí)際上就是有效結(jié)合機(jī)械與電子，利用多學(xué)科的集成技術(shù)來(lái)設(shè)計(jì)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(shí)現(xiàn)機(jī)電一體化系統(tǒng)智能化以及有效性，利用傳感器與檢測(cè)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(duì)應(yīng)電信號(hào)，做好點(diǎn)信號(hào)標(biāo)度變化等工作，進(jìn)而能夠有效滿足機(jī)電一體化系統(tǒng)對(duì)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(cè)技術(shù)控制效率。
2傳感器與檢測(cè)技術(shù)在機(jī)電一體化系統(tǒng)中的應(yīng)用
2.1傳感器與檢測(cè)技術(shù)在汽車行業(yè)機(jī)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(jìn)入到新型時(shí)代，汽車機(jī)電一體化發(fā)展取代了傳統(tǒng)機(jī)械化控制部件，實(shí)現(xiàn)了自動(dòng)化控制。實(shí)際上，不僅汽車發(fā)動(dòng)機(jī)中應(yīng)用了自動(dòng)化控制技術(shù)，汽車其他部件也應(yīng)用了大量檢測(cè)技術(shù)以及控制技術(shù)。將傳感器應(yīng)用于汽車發(fā)動(dòng)機(jī)中，能夠應(yīng)用多類別傳感器裝置，傳感器與檢測(cè)技術(shù)利用電子控制單元來(lái)有效掌握發(fā)動(dòng)機(jī)實(shí)際工作狀況，進(jìn)而精確控制發(fā)動(dòng)機(jī)實(shí)際工作狀態(tài)，有效提升發(fā)動(dòng)機(jī)實(shí)際工作性能。在汽車重點(diǎn)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(duì)改善汽車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(qiáng)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(shí)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(cè)技術(shù)，利用傳感器能夠有效感知一定距離物質(zhì)運(yùn)動(dòng)的狀態(tài)，這樣能夠給予駕駛員更加準(zhǔn)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?yàn)槠囆旭偘踩峁┯行ПＵ稀?/p>
2.2傳感器與檢測(cè)技術(shù)在機(jī)器人機(jī)電一體化系統(tǒng)中的應(yīng)用
在實(shí)際工作過(guò)程中，工業(yè)機(jī)器人之所以能夠準(zhǔn)確運(yùn)行，主要是由于機(jī)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(duì)象狀態(tài)、工作環(huán)境狀態(tài)等等，利用內(nèi)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(duì)象，通過(guò)內(nèi)部傳感器與外部傳感器有效結(jié)合為機(jī)器人提供有效反饋信息，進(jìn)而協(xié)助機(jī)器人能夠更加順利完成工作。由于機(jī)器人關(guān)節(jié)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(cè)技術(shù)能夠有效檢測(cè)機(jī)器人極限位置以及零位，進(jìn)而有效保護(hù)機(jī)器人安全動(dòng)作，為機(jī)器人軌跡精度、重復(fù)定位精度等提供保障。由于機(jī)器人關(guān)節(jié)安裝了位移性質(zhì)傳感器，對(duì)機(jī)器人位置移動(dòng)、位置工作具有非常重要的作用。在機(jī)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(jī)器人準(zhǔn)確定位對(duì)象位置，進(jìn)而利用抓手傳感器來(lái)抓取對(duì)象物體。
3傳感器與檢測(cè)技術(shù)在機(jī)械加工機(jī)電一體化系統(tǒng)中的應(yīng)用
機(jī)械加工機(jī)電一體化系統(tǒng)中，傳感器與檢測(cè)技術(shù)具有非常重要的作用。在開(kāi)展機(jī)械加工工作之前，需要自動(dòng)檢查加工設(shè)備以及配件，這樣能夠保證機(jī)械加工運(yùn)行有效性，諸如，自動(dòng)調(diào)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(jī)械加工之后，還需要檢測(cè)工件是否合格，測(cè)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(cè)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(dòng)進(jìn)行檢測(cè)工作，還能夠?qū)z測(cè)結(jié)果有效輸入到下一道工序。在機(jī)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(diào)整和檢測(cè)各項(xiàng)數(shù)據(jù)，保證機(jī)械加工能夠達(dá)到最佳狀態(tài)。在機(jī)械切削工作過(guò)程中，傳感器與檢測(cè)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(cè)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(jī)械加工設(shè)計(jì)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(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(cè)系統(tǒng)要求，這就需要重視傳感器與檢測(cè)技術(shù)分析工作，實(shí)現(xiàn)瞬時(shí)檢測(cè)傳感器與連續(xù)檢測(cè)傳感器相兼容，實(shí)現(xiàn)傳感器與檢測(cè)技術(shù)智能化發(fā)展。在工業(yè)發(fā)展過(guò)程中，需要結(jié)合實(shí)際需求來(lái)重視新型傳感器開(kāi)發(fā)工作，不斷擴(kuò)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(jī)電一體化系統(tǒng)工作效率，為機(jī)電一體化系統(tǒng)順利運(yùn)行提供保障。為了促使機(jī)電一體化系統(tǒng)能夠獲取更加準(zhǔn)確信息，需要積極引進(jìn)先進(jìn)傳感器與檢測(cè)技術(shù)，提升信息獲取與信息傳播的有效性。
參考文獻(xiàn)：
[1]俞曉春.傳感器與檢測(cè)技術(shù)在機(jī)電一體化系統(tǒng)中的應(yīng)用分析[J].電工技術(shù):理論與實(shí)踐,2015(4):159-160.
[2]馮占營(yíng).對(duì)機(jī)電一體化系統(tǒng)中的傳感器與檢測(cè)技術(shù)研究[J].消費(fèi)電子,2013(6):100-100.
[3]劉崢.關(guān)于機(jī)電一體化系統(tǒng)中的傳感器與檢測(cè)技術(shù)探究[J].信息系統(tǒng)工程,2013(2):71-72.
傳感器的優(yōu)化設(shè)計(jì)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(cè)量并按一定規(guī)律轉(zhuǎn)換成可用輸出信號(hào)的器件或裝置,主要用于檢測(cè)機(jī)電一體化系統(tǒng)自身與操作對(duì)象、作業(yè)環(huán)境狀態(tài),為有效控制機(jī)電一體化系統(tǒng)的運(yùn)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(qiáng),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(wú)所不在。
從20世紀(jì)80年代起,逐步在世界范圍內(nèi)掀起一股“傳感器熱”,各先進(jìn)工業(yè)國(guó)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(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(jī)電一體化系統(tǒng)中的應(yīng)用
傳感器是左右機(jī)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(dòng)化產(chǎn)品之中:
1.機(jī)器人用傳感器。
工業(yè)機(jī)器人之所以能夠準(zhǔn)確操作,是因?yàn)樗軌蛲ㄟ^(guò)各種傳感器來(lái)準(zhǔn)確感知自身、操作對(duì)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(nèi)部傳感器(位置、位移、速度、加速度等)來(lái)完成,操作對(duì)象與外部環(huán)境的感知通過(guò)外部傳感器來(lái)實(shí)現(xiàn),這個(gè)過(guò)程非常重要,足以為機(jī)器人控制提供反饋信息。
2.機(jī)械加工過(guò)程的傳感檢測(cè)技術(shù)。
(1)切削過(guò)程和機(jī)床運(yùn)行過(guò)程的傳感技術(shù)。切削過(guò)程傳感檢測(cè)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(cè)的目標(biāo)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(shí)等,而最重要的傳感參數(shù)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(jī)的功率等。對(duì)于機(jī)床的運(yùn)行來(lái)講,主要的傳感檢測(cè)目標(biāo)有驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)、軸承與回轉(zhuǎn)系統(tǒng)、溫度的監(jiān)測(cè)與控制及安全性等,其傳感參數(shù)有機(jī)床的故障停機(jī)時(shí)間、被加工件的表面粗糙度和加工精度、功率、機(jī)床狀態(tài)與冷卻潤(rùn)滑液的流量等。
(2)工件的過(guò)程傳感。與刀具和機(jī)床的過(guò)程監(jiān)視技術(shù)相比,工件的過(guò)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(biāo)。20世紀(jì)80年代以來(lái),工件識(shí)別和工件安裝位姿監(jiān)視要求也提到日程上來(lái)。粗略地講,工序識(shí)別是為辨識(shí)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(shí)別是辨識(shí)送入機(jī)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(shí)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(shí)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(shí)別與監(jiān)視將采用或開(kāi)發(fā)許多傳感器,如基于TV或CCD的機(jī)器視覺(jué)傳感器、激光表面粗糙度傳感系統(tǒng)等。
(3)刀具(砂輪的檢測(cè)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(biāo)準(zhǔn)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(wú)法保證加工精度和加工表面完整性時(shí),稱為刀具/砂輪失效。工業(yè)統(tǒng)計(jì)證明,刀具失效是引起機(jī)床故障停機(jī)的首要因素,由其引起的停機(jī)時(shí)間占NC類機(jī)床的總停機(jī)時(shí)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(dòng)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(jìn)入了全新時(shí)期。汽車的機(jī)電一體化要求用自動(dòng)控制系統(tǒng)取代純機(jī)械式控制部件,這不僅體現(xiàn)在發(fā)動(dòng)機(jī)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(jìn)的檢測(cè)和控制技術(shù)已擴(kuò)大到汽車全身。在其所有重點(diǎn)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(guó)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(xiàn)自動(dòng)控制、自動(dòng)調(diào)節(jié)的關(guān)鍵環(huán)節(jié),也是機(jī)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(dòng)化程度就越高。在一套完整的機(jī)電一體化系統(tǒng)中,如果不能利用傳感檢測(cè)技術(shù)對(duì)被控對(duì)象的各項(xiàng)參數(shù)進(jìn)行及時(shí)準(zhǔn)確地檢測(cè)出并轉(zhuǎn)換成易于傳送和處理的信號(hào),我們所需要的用于系
統(tǒng)控制的信息就無(wú)法獲得,進(jìn)而使整個(gè)系統(tǒng)就無(wú)法正常有效的工作。
我國(guó)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(jì)80年代,與國(guó)外先進(jìn)技術(shù)相比,我們還有較大差距,主要表現(xiàn)在:
(1)先進(jìn)的計(jì)算、模擬和設(shè)計(jì)方法;
(2)先進(jìn)的微機(jī)械加工技術(shù)與設(shè)備;
(3)先進(jìn)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(qiáng)技術(shù)研究和引進(jìn)先進(jìn)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(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(yīng)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(xiàn)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(zhuǎn)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(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(gè)單一的模擬信號(hào)(如0-10mV),而是經(jīng)過(guò)微電腦處理好后的數(shù)字信號(hào),有點(diǎn)甚至帶有控制功能,即智能傳感器。
參考文獻(xiàn):
[1]韓連英,王曉紅。光纖傳感器在機(jī)械設(shè)備檢測(cè)中的應(yīng)用[J].光機(jī)電信息。2006(3)
[2]張開(kāi)遜。現(xiàn)代傳感技術(shù)在信息科學(xué)中的地位[J].工業(yè)計(jì)量。2006(1)
傳感器的優(yōu)化設(shè)計(jì)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(jué)的器官，傳感器最初的設(shè)計(jì)靈感就是來(lái)源于人類自身的感覺(jué)器官，也可以將傳感器稱作是機(jī)械的感覺(jué)器官。由于人類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(jī)械刺激傳入系統(tǒng)中進(jìn)行機(jī)械檢測(cè)。傳感器是將檢測(cè)技術(shù)集中進(jìn)行的一種檢測(cè)工具。能夠高效快速地檢測(cè)物理、化學(xué)、生物等方面的測(cè)量量，通過(guò)測(cè)量的結(jié)果再根據(jù)具體的要求對(duì)測(cè)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 傳感器的分類及選擇。對(duì)于傳感器的具體分類有多種說(shuō)法，簡(jiǎn)單地說(shuō)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(duì)不同的物理量進(jìn)行檢測(cè)，而同樣的物理量也可以利用不同的方式檢測(cè)，所以，傳感器的種類并沒(méi)有統(tǒng)一的分類方式。主要有三種途徑將傳感器進(jìn)行分類，一方面是根據(jù)被測(cè)量量的性質(zhì)分；一方面是根據(jù)測(cè)量時(shí)的工作原理分；最后一方面就是根據(jù)輸出信號(hào)的性質(zhì)分。
不論是哪種分類，都應(yīng)該清楚的是對(duì)傳感器的選擇要準(zhǔn)確，這樣檢測(cè)結(jié)果可以更加精準(zhǔn)。
1.3 傳感器靜態(tài)特性的技術(shù)指標(biāo)。對(duì)于描述傳感器靜態(tài)特性的技術(shù)指標(biāo)有以下四個(gè)，只有滿足這四個(gè)指標(biāo)，就能很好地將信息的輸入與輸出控制得當(dāng)：
第一，靈敏度。所謂靈敏度就是指通過(guò)傳感器在穩(wěn)態(tài)標(biāo)準(zhǔn)下處理信息后輸出變化比上輸入變化的分?jǐn)?shù)值，對(duì)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(biāo)準(zhǔn)的基礎(chǔ)上，重復(fù)進(jìn)行校準(zhǔn)測(cè)試，用列表或是曲線的方式將輸出--輸入的特性表現(xiàn)出來(lái)。得出線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?jìng)鞲衅鲗?duì)于相同信息輸出量值不同，這是在傳感器處于正確運(yùn)行情況下對(duì)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(xiàn)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(fù)性。重復(fù)性顧名思義就是在對(duì)同一對(duì)象進(jìn)行多次測(cè)量時(shí)得到結(jié)果，可以繪制成特性曲線，這項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)重復(fù)率越高可以表明誤差越小，同時(shí)還能說(shuō)明重復(fù)性強(qiáng)。
2 傳感器在測(cè)量中的應(yīng)用
2.1 傳感器在溫度測(cè)量中的應(yīng)用。傳感器在溫度中的測(cè)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(cè)量，如果傳感器與被測(cè)對(duì)象進(jìn)行接觸后由于熱傳遞從而達(dá)到熱平衡，此時(shí)顯示的溫度就是被測(cè)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(cè)量對(duì)象很局限，對(duì)于高溫或者有腐蝕性的測(cè)量對(duì)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(cè)對(duì)象原有的溫度場(chǎng)，這會(huì)影響溫度的測(cè)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(cè)對(duì)象的熱輻進(jìn)行檢測(cè)，通過(guò)電磁波進(jìn)行檢測(cè)得到的溫度顯示就是被測(cè)對(duì)象的溫度，經(jīng)過(guò)獲取溫度信息后的信息轉(zhuǎn)化，能夠很好地實(shí)現(xiàn)對(duì)物體的溫度的測(cè)量。
2.2 傳感器在壓力測(cè)定中的應(yīng)用以及在流量測(cè)量中的應(yīng)用。傳感器的功能多種多樣，對(duì)于流量的檢測(cè)也可以很好地被應(yīng)用自如，流量的檢測(cè)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(cè)定流速，再將測(cè)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(duì)于這種傳感器的應(yīng)用原理是在一定的時(shí)間內(nèi)檢測(cè)流體的次數(shù)，要保證時(shí)間是單位時(shí)間而容室應(yīng)該是已知容積，主要檢測(cè)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(cè)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(cè)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(jìn)行檢測(cè)。
2.3 傳感器在物位測(cè)量中的應(yīng)用。對(duì)于傳感器在物位的測(cè)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(jìn)行分類，直讀式傳感器的應(yīng)用原理是流體連通性原理測(cè)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(duì)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(xì)解釋就是指被測(cè)物體的高度影響某點(diǎn)的壓力，從而進(jìn)行物位的測(cè)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(duì)物位進(jìn)行測(cè)量；核輻射式傳感器顧名思義就是與輻射有關(guān)的，測(cè)量過(guò)程是同位素射線的穿透力和測(cè)量物厚度之間的關(guān)系不同有不同的測(cè)量結(jié)果；聲學(xué)式傳感器的工作原理是聲學(xué)信號(hào)變化主要受物位變化的影響，因此可以測(cè)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(diǎn)，對(duì)于不同傳感器的應(yīng)用，需要知道原理才能夠準(zhǔn)確應(yīng)用，這樣才能很好地發(fā)揮傳感器的功能。
結(jié)語(yǔ)
目前為止，對(duì)于傳感器的開(kāi)發(fā)已經(jīng)使整個(gè)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(duì)一體化系統(tǒng)中的各種參數(shù)進(jìn)行自動(dòng)檢測(cè)，能夠給一體化系統(tǒng)的運(yùn)行帶來(lái)極大的便利，同時(shí)對(duì)于一體化系統(tǒng)工作的項(xiàng)目也有一定的促進(jìn)作用。隨著現(xiàn)代科學(xué)的不斷進(jìn)步，傳感器結(jié)合檢測(cè)技術(shù)在一體化系統(tǒng)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(jié)合更加高科技的產(chǎn)品共同為人類社會(huì)創(chuàng)造更大的財(cái)富。
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