传感器论文(优质18篇)

时间:2024-02-22 20:49:13 作者:笔砚 毕业论文

范文范本是对学生写作能力的一种评价和检验,它可以帮助我们了解自己的优点和不足。接下来是小编为大家准备的一些总结写作范本,希望对大家有所启发和帮助。

如何选用各类传感器和变送器论文

(2)传感器的性能。

选用传感器时,要考虑传感器的下述性能,即精度,稳定性,响应速度,模拟信号或者数字信号,输出量及其电平,被测对象特性的影响,校准周期,过输人保护。

(3)传感器的使用条件。

传感器的使用条件即为设置的场所,环境(湿度、温度、振动等),测量的时间,与显示器之间的信号传输距离,与外设的连接方式,供电电源容量。

测力传感器设计的应力集中论文

摘要:文中介绍了在测力传感器的设计过程中经常运用的两种应力集中的设计原则。按照这两种应力集中的原则,对弹性体进行结构设计,能够收到提高测力传感器的测力精度和测力灵敏度的良好效果。

一、概述。

对于电阻应变片式测力传感器(以下简称“测力传感器”)来说,弹性体的结构形状与相关尺寸对测力传感器性能的影响极大。可以说,测力传感器的性能主要取决于其弹性体的形状及相关尺寸。如果测力传感器的弹性体设计不合理,无论弹性体的加工精度多高、粘贴的电阻应变片的品质多好,测力传感器都难以达到较高的测力性能。因此,在测力传感器的设计过程中,对弹性体进行合理的设计至关重要。

弹性体的设计基本属于机械结构设计的范围,但因测力性能的需要,其结构上与普通的机械零件和构件有所不同。一般说来,普通的机械零件和构件只须满足在足够大的安全系数下的强度和刚度即可,对在受力条件下零件或构件上的应力分布情况不必严格要求。然而,对于弹性体来说,除了需要满足机械强度和刚度要求以外,必须保证弹性体上粘贴电阻应变片部位(以下简称“贴片部位”)的应力(应变)与弹性体承受的载荷(被测力)保持严格的对应关系;同时,为了提高测力传感器测力的灵敏度,还应使贴片部位达到较高的应力(应变)水平。

由此可见,在弹性体的设计过程中必须满足以下两项要求:

(1)贴片部位的应力(应变)应与被测力保持严格的对应关系;

(2)贴片部位应具有较高的应力(应变)水平。

为了满足上述两项要求,在测力传感器的弹性体设计方面,经常应用“应力集中”的设计原则,确保贴片部位的应力(应变)水平较高,并与被测力保持严格的对应关系,以提高所设计测力传感器的测力灵敏度和测力精度。

二、改善应力(应变)不规则分布的“应力集中”原则。

在机械零件或构件的设计过程中,通常认为应力(应变)在零件或构件上是规则分布的,如果零件或构件的截面形状不发生变化,不必考虑应力(应变)分布不规则的问题。其实,在机械零件或构件的设计中,对于应力(应变)不规则分布的问题并非不予考虑,而是通过强度计算中的.安全系数将其包容在内了。

对于测力传感器来说,它是通过电阻应变片测量弹性体上贴片部位的应变来测量被测力的大小。若要保证贴片部位的应力(应变)与被测力保持严格的对应关系,实际上就是保证在测力传感器受力时,弹性体上贴片部位的应力(应变)要按照某一规律分布。在实际应用中,对于弹性体贴片部位应力(应变)分布影响较大的因素主要是弹性体受力条件的变化。

[1][2][3][4]。

压阻传感器在真空度控制的应用论文

摘要:当代社会,电气自动化控制中最不可或缺的一项技术就是plc技术,它的应用十分广泛。传统的电气自动化控制系统有着很大的缺陷,而且消耗大量的人力物力,最大的缺陷是不能保证质量。所以,现在我们把plc应用到了电气自动化控制中。plc技术在电气自动化控制中的应用,是在微软处理器的基础上,再加上当今的计算机技术以及自动控制技术等先进的科学技术。。本文主要探究在电气自动化控制中plc的应用。

1plc的原理及特点。

plc组成结构如下,其原理可以大致的分为三个阶段:首先是输入采样阶段。在这一阶段,plc通过扫描的方式依次的读取输入数据及状态,并将其存储与i/o映像区的相应单元。输入完毕就可以进入后续的用户程序执行阶段,这一阶段plc通过由上而下的顺序对用户的程序进行扫描,对于每一条梯形图,扫描的顺序总是遵循着先左后右以及先上后下的顺序进行逻辑运算,并根据运算的结果刷新逻辑线圈在系统中的对应状态。最后是输出刷新阶段,在这一阶段,cpu会按照i/o映像区中的数据及状态刷新所有的输出锁存电路并输出到电路驱动的相关外圆设备。

plc具有以下明显的特点:可靠性强。plc具有极强的抗干扰能力,相比传统继电器技术更加适合于复杂的工业环境;反应快。由于plc中将传统的机械触电继电器替换为内部自定义的辅助继电器,同时也取消了连接导线,而使用内部逻辑关系代替,为此就可以忽略其节点变位时间,不必考虑传统继电器的返回系数;操作简单。此项控制技术通过使用简单的指令形式、直观的简单程序实现现场的操作,避免了由于操作人员参差不齐的电气技术带来的问题。

2plc在电力系统中的主要应用。

2.1开关量控制。

(1)断路器控制与plc的应用。传统的电力系统中主要的使用电磁继电器作为主要的控制器,但是由于这种器件中大量的使用电磁原件,而其自身存在的大量触点就直接的降低了所构成系统的可靠性,同时也由于接线的复杂性以及后续维修的困难性,致使近年来开始大量的使用plc。

(2)自动切换。供电质量的重要指标是供电的可靠性,很早之前的供电企业为了加强供电的可靠性就设置了备用电源。只是最初进行的供回电线路的操作是由手动实现的,但这间隔的几秒钟时间就可以使得供电要求较高的用户蒙受很大的损失。为此,基于提升供电可靠到性的要求,plc构成的备用电源自动投入装置开始应用于实际。这一装置通过编程来使用各种运行方式,并将采集到的一次设备的正常运行信号作为后备电源关闭或者启动的根据。由于这一系统具备逻辑判断以及数据处理功能,为此不仅可以实现备用电源的自动投切,同时可以在综合考虑系统运行状况以及其它操作。

2.2顺序控制。

在火力发电系统内部,作为辅助系统的工艺流程一般可以分为开关量的控制与顺序控制两大类。随着近年来我国资源的紧张以及环境问题的恶化,传统的继电控制系统逐渐地被plc控制系统所控制,以达到提升企业辅助车间的自动化水平。尤其是最新的plc系统不仅可以实现单独工艺的流程控制,而且还可以通过通信总线与信息模块的连接实现全厂工作的控制。

上面概述了plc的主要功能后,这里主要针对于plc在矿井提升机中的具体应用进行论述。

矿井提升机作为一种大型的绞车,是煤矿开采行业的重要设备。plc在矿井提升机的应用极大的'提升了提升机的工作效率,而提升机的主要调速控制是通过变频plc进行的。其具体的应用如下:当操作人员听到开车信号时按下开车按钮,此时plc控制将ac380v电流接入变频器。当提升机开始运行时,首先要对电机施加直流制动,然后再松开机械抱闸,以达到防止溜车的目的。提升机在运行过程中的速度变化曲线可以通过对plc变成进行产生,然后将经过a/d转换的信号由模拟量输出口输出以实现对于变频器的控制。实际的使用也可以根据实际工况选择人工控制提升机速度。

同时在旋转编码器的辅助下,极大的方便了检测提升机的速度以及位置。首先编码器将检测到的电机转速信号传递给plc,然后plc就可以根据得到的这一信号累计计算提升机的速度及行走距离,此时监视器上就会相应的显示出提升机的速度以及位置。井口还设置了液压站,其作用类似于电磁抱闸,可用于重车静止时的制动。重车制动是在plc以及变频器的控制下实现的,先通过液压站给卷筒施加机械制动力,然后取消直流制动力。

变/工频切换和声光报警电路。这种辅助电路的设计方案是将报警装置设置在变频器端:当plc的q3.1,q3.2的输出开关量为“1”时,相应的q3.3的输出开关量为“0”,此时接触器km2就会发生动作,将电动机接到变频器的输出端。当km2发生动作后,相应的km1也发生动作,即将工频电源与变频器的输出端连接以启动电机。与此同时,与接触器km3线圈控制电路连接的接触器km2的常闭触点断开,以达到接触器km3不接通的状态,以保证整个系统处于工频运行状态。

当变频器在运行的过程中发生故障而跳闸,此时的变频器的“nc-com”触点就会断开,导致km1以及km2线圈均失电,其主触点就会切断变频器与电机、电源之间的连接。与此同时“no-com”触点也会相应的闭合,从而导致警报扬声器ha以及报警等hl进行声光报警。plc内部的时间继电器也会得电,并在一定的延时后闭合,从而使得q3.3的输出为“1”并保持,使得电机的运行状态进入工频运行状态。

此外plc在中央空调、公交系统、数控系统以及在泵类电机中都有着广泛的应用。

3plc发展趋势。

不断加强plc的抗干扰能力。尽管plc控制系统具有很好的抗干扰能力,但是对于一些电磁干扰过于强烈或者是生产环境极为恶劣的情况也会致使plc控制系统的控制失误或者运算失误,从而导致正常的生产运行受到干扰。为此,在今后的一段时间内,不断研发具备更高抗干扰能力的plc系统,不断的提升其在设计、安装以及使用中的性能。

网络化以及数字化。目前在火电系统中,dcs技术逐渐的普及并逐步成熟,只是近几年的发展较为缓慢,而plc作为发展迅速的技术,使得二者在发展的过程中相互吸收、利用,并逐渐发展成为新的控制系统—fcs系统。这一系统即有原来系统的优势,同时也具备了工业自动化的、智能化、数字化的特点,因此在近年来的火电厂发展中得到广泛的应用。

结语。

鉴于未来多种行业的生产过程具有不同的控制需要,为此plc控制系统需要不断开发新的产品,使得产品的规格更为齐全、性能更加优异,不断促进自动化控制网络、国际通用网络以及人类电气化的发展。我们相信在未来的几年,plc会有更大的发展,不仅产品种类更加丰富、规格更加齐全,并且全新的人机界面也会使得这一技术更好的适应工业控制场合的需要。

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传感器的应用论文范文

传感器(英文名称:transducer/sensor)是直接作用于被测量、并能按一定规律将其转化为同种或别种量值输出的器件。目前,传感器转换后的信号大多是电信号,因而从狭义上讲,传感器是把外界输入的非电信号转换为电信号的装置。

1前言。

传感器是测试系统的一部分,其作用类似于人类的感觉器官,也可以认为是人类感官的延伸。人们借助传感器可以去探测那些人们无法用或不便用感官直接感知的事物,如用热电偶可以测量炽热物体的温度;用超声波换能器可以测海水深度;用红外遥感器可从高空探测地面形貌、河流状态及植被的分布等。因此,可以说传感器是人们认识自然界事物的有力工具,是测量仪器与被测量物体之间的接口。通常情况下,传感器处于测试装置的输入端,是测试系统的第一个环节,其性能直接影响着整个测试系统,对测试精度有很大影响。

按被测物理量的不同,可以分为位移、力、温度、流量传感器等;按工作的基础不同,可以分为机械式传感器、电气式传感器、光学式传感器、流体式传感器等;按信号变换特征可以分为物性型传感器和结构型传感器;根据敏感元件与被测对象直接的能量关系,可以分为能量转换型传感器与能量控制型传感器。

3常见传感器介绍。

3.1电阻应变式传感器。

电阻应变式传感器又叫电阻应变计,其敏感元件是电阻应变。应变片是在用苯酚,环氧树脂等绝缘材料浸泡过的玻璃基板上,粘贴直径为0.025mm左右的金属丝或金属箔制成。敏感元件也叫敏感栅。其具有体积小、动态响应快、测量精度高、使用简单等优点。在航空、机械、建筑等各行业获得了广泛应用。电阻应变片的工作原理是基于金属的应变效应,即金属导体在外力作用下产生机械形变,其电阻值随机械变形的变化而变化。其可以分为:金属电阻应变片和半导体应变片式两类。金属应变片有金属丝式、箔式、薄膜式之分。半导体应变片具有灵敏度高(通常是丝式、箔式的几十倍)、横向效应小等优点。它们的主要区别在于:金属电阻应变片式是利用导体形变引起电阻变化,而半导体应变片式则是利用电阻率变化引起电阻的变化。

3.2电容式传感器。

电容式传感器是将被测物理量转换成电容量变化的装置,它实质是一个具有可变参数的电容器。由于电容与极距成反比,与正对面积和介质成正比,因此其可以分为极距变化型、面积变化型和介质变化型三类。极距变化型电容传感器的优点是可进行动态非接触式测量,对被测系统的影响小,灵敏度高,适用于较小位移的测量,但这种传感器有非线性特性,因此使用范围受到一定限制。面积变化型传感器的优点是输出与输入成线性关系,但与极距型传感器相比,灵敏度较低,适用于较大的直线或角位移的测量。介质变化型则多用于测量液体的高度等场合。

3.3电感式传感器。

电感式传感器是将被测物理量,如力、位移等,转换为电感量变换的一种装置,其变换是基于电磁感应原理。电感式传感器种类很多,常见的有自感式,互感式和涡流式三种。

电感式传感器具有以下特点:结构简单,传感器无活动电触点,因此工作可靠寿命长。灵敏度和分辨力高,能测出0.01微米的位移变化。传感器的输出信号强,电压灵敏度一般每毫米的位移可达数百毫伏的输出。线性度和重复性都比较好,在一定位移范围(几十微米至数毫米)内,传感器非线性误差可达0.05%~0.1%。同时,这种传感器能实现信息的远距离传输、记录、显示和控制,它在工业自动控制系统中广泛被采用。但不足的是,它有频率响应较低,不宜快速动态测控等缺点。

3.4磁电式传感器。

磁电式传感器是把被测物理量转换为感应电动势的一种传感器,又称电磁感应式或电动力式传感器。其工作原理是一个匝数为n的线圈,当穿过它的磁通量变化时,线圈产生了感应电动势。磁通量的变化可通过多种方式来实现,如磁铁与线圈做切割磁力线运动、磁路的磁阻变化、恒定磁场中线圈面积的变化,因此可制造出不同类型的传感器用于测量速度、扭矩等。

3.5压电式传感器。

压电式传感器是一种可逆传感器,是利用某些物质的压电效应进行工作的器件。最简单的压电式传感器是在压电晶片的两个工作面上进行金属蒸镀,形成金属膜,构成两个电极。当晶片受压力时,两个极板上聚集数量相等而极性相反的电荷,形成电场。因此压电传感器可以看成是电荷发生器,又可以看作电容器。

4新型传感器。

4.1生物传感器。

生物传感器是用生物活性材料(酶、蛋白质、dna、抗体、抗原、生物膜等)与物理化学换能器有机结合的一门交叉学科,是发展生物技术必不可少的一种先进的检测方法与监控方法,也是物质分子水平的快速、微量分析方法。各种生物传感器有以下共同的结构:包括一种或数种相关生物活性材料(生物膜)及能把生物活性表达的信号转换为电信号的物理或化学换能器(传感器),二者组合在一起,用现代微电子和自动化仪表技术进行生物信号的再加工,构成各种可以使用的生物传感器分析装置、仪器和系统。生物传感器的原理:待测物质经扩散作用进入生物活性材料,经分子识别,发生生物学反应,产生的信息继而被相应的物理或化学换能器转变成可定量和可处理的电信号,再经二次仪表放大并输出,便可知道待测物浓度。

4.2激光传感器。

激光传感器:利用激光技术进行测量的传感器。它由激光器、激光检测器和测量电路组成。激光传感器是新型测量仪表,它的优点是能实现无接触远距离测量,速度快,精度高,量程大,抗光、电干扰能力强等。激光传感器原理:激光传感器工作时,先由激光发射二极管对准目标发射激光脉冲。经目标反射后激光向各方向散射。部分散射光返回到传感器接收器,被光学系统接收后成像到雪崩光电二极管上。雪崩光电二极管是一种内部具有放大功能的光学传感器,因此它能检测极其微弱的光信号,并将其转化为相应的电信号。

5结束语。

随着科技的飞速发展,人们不断提高着自身认知世界的能力。传感器在获取自然和生产领域中发挥着巨大上的作用。目前,传感器技术在发展经济、推动社会进步方面起到重要的推动作用。相信未来,传感器技术将会出现一个飞跃。

作者简介。

杨天娟(1991-),女,河北省邯郸市人。现为郑州大学本科生,主要研究方向为机械工程及自动化。

作者单位。

郑州大学机械工程学院河南省郑州市450001。

压阻传感器在真空度控制的应用论文

摘要:国家的繁荣富强离不开公路的建设,经济越发展质量控制越重要,公路施工中的检测工作是控制质量的有效保证。文章概述了公路工程试验检测工作的重要意义,探讨了公路工程检测在公路工程质量控制中的具体应用,提出了加强公路工程检测工作的建议。

关键词:公路工程;工程检测;质量控制。

公路工程施工技术管理中的一个重要环节是工程试验检测工作,也是公路工程竣工验收评定和质量控制工作中不可缺少的组成部分。试验检测的数据不真实、不可靠。公路工程试验检测机构虽然在我国已初具规模,但还存在有认识、管理上的诸多问题。只有强化行业管理手段,弥补试验检测机构中存在的不足,切实建立检测行业诚信体系,才能促进我国公路检测市场健康有序地发展。

1公路工程试验检测工作的重要意义。

(1)公路工程试验检测工作有利于推广新技术,加强新工艺和新材料的应用。对于某种新工艺、新技术、新材料进行及时有效的检测,还可以对其适用性、可行性、先进性和有效性进行鉴别和了解,从而积累公路工程的施工经验,为推动整个行业的技术进步,提高公程工程试验检测工作质量作出积极的贡献。(2)公路工程试验检测工作有利于充分利用当地出产的材料,可有效降低施工成本。例如:通过对施工地点的砂石、填料等的检测。可以确定这些材料是否符合施工要求,如果符合,则可进行就地取材。(3)公路工程试验检测工作有利于对施工所用到的各种原材料的质量好坏进行科学的鉴定。通过这套合理有效的测试手段,施工所用材料的各种性能是否符合规定就变得更加明了,对于合理应用材料,提高工程质量具有重要作用。

传感器测试技术论文

摘要:建构主义学习理论强调学习是主动的知识建构过程。结合传感器与测试技术课程特点,从设计教学流程、规范教学六大要素、构建“点、线、面”相结合的教学模式、实施多种教学方法和手段以及多元化、全过程的综合评价体系等方面,详细介绍了用建构主义学习理论指导课程研究型教学的实践活动。

关键词:建构主义学习理论研究型教学教学模式评价体系。

研究型教学是与创新性教育相适应、以“学生为中心”的教学模式,是教师以课程内容和学生的学识积累为基础,引导学生创造性地运用知识和能力,自主发现问题、研究问题和解决问题,在研讨中积累知识、培养能力和锻炼思维的新型教学模式[1]。而建构主义学习理论提出学习是一个积极主动的建构过程,强调学生对知识的主动探求、主动发现和对所学知识的主动建构[2]。教学过程则是充分利用情境、协作、交流会话等环境要素,调动学生的主动性、积极性和创新精神,提高教学质量和效率。可见将建构主义学习理论运用到研究型教学实践中,会起到事半功倍的效果。传感器与测试技术课程具有以下的特点:工程实践性强;涉及的专业知识面广、知识点多、综合性强;传感器和测试技术本身发展迅速。结合课程特点,深入阐述建构主义学习理论指导下的传感器与测试技术课程的研究型教学实践。

1建构主义学习理论的知识观和学习观。

建构主义学习理论最早是由认知发展领域最有影响力的瑞士著名心理学家皮亚杰在20世纪60年代提出的,他认为儿童是在与周围环境相互作用的过程中,逐步建构起关于外部世界的认识,从而使自身的认知结构得到发展。后来又有许多心理学家和教育学家,如维果茨基、奥苏贝尔、布鲁诺等发展了建构主义学习理论,从而形成较完整的理论,它对学生的学习方式、教师的教学方式以及师生间的关系都产生了重要的影响,并逐渐成为研究与实施素质教育的重要理论依据[2]。

1.1知识观。

建构主义学习理论认为世界是客观存在的,但每个人是以自己的经验为基础来建构现实[2]。知识不是从外部输入人内心的,而是在与外部作用的过程中在人的心灵内部建立起来的[3]。知识并不是对现实的准确表征,它是一种解释、一种假设,而不是问题的最终答案,会随着人类的进步而出现新的假设。另外,知识不可能以实体的形式存在于具体个体之外,尽管我们通过语言符号赋予知识一定的外在形式,甚至这些命题还得到了较普遍的认可,但这并不意味着学习者会对这些命题有同样的理解。因为这些理解只能由个体学习者基于自己的经验背景建构起来,这取决于特定情境下的学习历程。

1.2学习观。

学习过程是学习者从外界选择性地知觉新信息,然后进行主动构建并生成意义的过程[4]。学习者通过对外部信息的选择和加工,通过新旧经验之间的相互作用,构建自己知识,为“理解而学习”是建构性学习的核心目标。学习者通过构建自己对各种问题的理解形成自己的观点,而不仅仅是记住别人已经研究出来的结论[5]。学习者的知识构建过程受到教师指导、学生参与、周围环境等因素的影响。教师与学生之间以教学内容为中介形成双向互动关系,可以更好地激发学生主体作用的发挥,促进学生积极构建知识。学习活动要发生则必须满足两个条件:学生的背景知识与新知识有一定的相关度、新知识的潜在意义能引起学生情感的变化。学习活动发生后,通过与其他学生和教师的不断交流和沟通,在自己原有知识的基础上完成新知识的建构。

2.1设计课程教学流程,规范课程教学六大要素。

建构主义学习理论强调“教学情境”“协作”以及“知识主动建构”,基于该理论指导,根据“科学引领工程、工程引入教堂、教员在研究中教、学员在实践中学”的教学理念,以“知识、素质、能力综合培养”为课程目标,设计了传感器与测试技术课程教学流程(如图1所示)。规范了课程的讲授、教材、作业、讨论、实践训练、考核等课程教学六大要素,使每个环节都有实施依据和具体实施方法。

2.2采取以点、线、面相结合的方式构建新的教学模式。

解决传感器与测试技术课程中理论与实践相结合及学时少、内容多、要求高的问题。突出专业基础教学的综合性、系统性,体现现代仪器及测试科学和技术的相互关联和完整性。

“点”指以课程教学六大要素为单元,课程重点讲授核心知识点,重点引导学生把握科学的思维方式和研究方法;讲授内容宽而新,以仪器学科的应用为大背景,引导学生了解传感器基本原理、在工程中的应用。“线”指以理论课程体系、实践课程体系、科研训练体系为三条主线,探索研究型教学体系。理论课程体系由理论型课程教学单元构成,强调对传感器基本原理的掌握;实践课程体系由基础型、综合与研究型实验构成,强调通过基本技能训练、综合能力培养、开放研究实验的锻炼,培养创新意识;科研训练体系由课程设计、学科竞赛、课题研究等构成,锻炼工程实践能力,提高创新能力。“面”指以教学科研结合型的教师队伍和学科的整体实力来铰链点与线,建设立体化的应用型教学模式。课程内容注重先进性和科学性,将最新军事应用科研成果转化为教学资源,使学生尽早参与科学研究训练,接触科学前沿。同时让学生接受教师研究和教学文化的熏陶及严谨的学术作风的浸润。这是培养学生自主研究性学习能力的一个重要环节,也是培养学生创新思维的主渠道,同时对教学队伍的建设提出了更高的要求。

2.3实施“从单元构建系统,从系统细化到单元”的教学手段和方法。

贯穿传感器原理、结构及应用这一主线,设计了一套适合本课程的教学进程,对不同的教学内容方法不同,在不同的教学阶段方法不同,对不同传感器的特点,具体的教学手段也不同。

2.3.1按不同课程内容实施不同教学模式。

不同传感器具有不同的特性,在教学中设计了不同的教学手段。如电感式传感器部分,差动变压器灵敏度特性是教学难点,教学思路是“先做实验,主动探究”。先讲授差动变压器的工作原理,而对特性部分不予讲解,接着布置实验内容,学生通过实验得出“电压频率在一定范围内时灵敏度不变”这一规律。学生在自问为什么时,会主动根据差动变压器的工作原理和公式作进一步推导。压电式传感器的教学思路是“搭建支架,分析比较”。两种典型的压电材料石英晶体和压电陶瓷,由于其具有不同的结构和特性,所以两种压电式传感器在稳定性、灵敏度、价格和抗干扰性方面有很大区别,学生只要掌握了压电材料的基本特性,即可自己分析得出两种压电传感器的特性。如计量光栅,教学思路是“创造情境,丝丝入扣”,包括以下几步:(1)以学生熟悉的测量转速光电传感器为例,提出是否可以用光电传感器来测量位移。(2)大家分组讨论,提出设计方案。这时有学生提出,可以把光电传感器中的开孔圆盘拉直变成开槽板,并拿出事先准备的一张均匀刻槽的纸,现场演示了学生的思想—这是光栅的雏形。(3)分析方案的可行性。即测量的精度、实际系统中光电接收元件的安装等问题。(4)讨论并改进方案。学生的方案提高精度可以通过减小槽的距离,进一步让学生分析这种思路的技术可行性和难点。于是引出用2块光栅交叠,并请大家伸出双手演示著名的“莫尔条纹效应”。至此,学生已经基本明白了光栅数字位移传感器测量位移的基本原理。(5)配合演示动画,让大家分析光栅的特点。

2.4多元化、全过程的综合评价体系研究。

该课程涉及对基本原理的掌握、对测试系统的设计,评估学生的能力需要建立更加科学合理的评估模式。教学评价系统遵循学习过程评价和教学目标管理相结合的基本原则,以研究学习过程的知识获取(如传感器原理)、探索研究(如测试技术应用与最新发展)、思维创新(如测试系统设计)等要素为评价因子,以完成教学大纲要求的教学目标进行评价,考核重点从获取知识量向知识、能力、综合素质的评价转移,形成多元化、全过程“合格+拔尖”的综合评价系统。最后成绩考核包括平时作业、卷面成绩、课程设计综合评估。作业包括课本习题/调研报告、资源检索等,作业可以通过网络提交。第一次课的作业是请学生跟踪调研新型传感器、测试技术或测试系统发展动态,后续的课堂中,适当安排些调研比较充分的学生做汇报、研讨,教师再进行点评。课程中期布置了课程设计、自行车测速系统的设计,不限传感器类型。每个小组上交传感器设计说明书,并根据条件实现传感器部分或全部环节的制作。各小组代表发言,时间不超过10分钟,小组成员可随时补充,其他组学生可随时提问,对相互间的不同观点可据理力争,甚至驳斥。最后,教师再逐一点评,和学生一起评价出最佳设计奖。这种研讨课的教学效果超过了预期设想。每组选用了不同的传感器进行测速,设计方案五花八门,并从传感器选型、电源、安装、成本、误差分析、实用性等方面全面分析,考查学生全面掌握课程核心知识点的情况以及分工、合作、沟通的能力。

3结束语。

建构主义学习理论指导下的研究型教学,迎合了创新型人才培养的大方向,不仅提高了教师教学理论水平和教学科研能力,同时也促进了学生的全面发展,参加各种科技创新的学生人数激增,并且作品质量有很大提升。但建构主义学习理论在教学实践中的运用并不是生搬硬套,如何在传感器与测试技术迅速发展、教学理念不断与时俱进的情况下,探索更科学的教学模式,切实提高学生的创新意识和创新能力,还需继续实践和探索。

参考文献。

[4]张大均。教育心理学[m]。北京:人民教育出版社,1999.

[5]顾琳。建构主义热的冷思考[j]。当代教育科学,2007(1):7-10.

压阻传感器在真空度控制的应用论文

摘要:在我国经济总量不断提升,社会经济发展速度稳定增长时代背景下,工程机械领域技术进展突飞猛进,从传统工程机械控制方式转变为与智能控制技术相结合,具有高效、集约、环保等优势,是工程机械领域现有主体发展方向之一。本文探讨工程机械控制中智能化控制技术的发展进程,分析智能控制技术在工程机械控制领域中的应用情况。

关键词:智能控制技术;工程机械;应用情况;发展进程。

前些年,我国在工程机械领域中,跟西方发达国家的技术储备上还存在着较大差距,而近年来,随着经济水平和科学技术的不断发展,在工程机械控制领域中总体技术水平也得到了长足长进,取得了喜人成绩。在智能化领域蓬勃发展之余,工业产业中也对智能化技术与工程机械领域相结合工作进行了不断尝试,随着结合技术的逐渐成熟,智能控制技术在工程机械领域也开始发挥重要显著作用。现今,在工程机械领域整体行业中,主流观点为工程机械控制技术的未来发展方向是智能控制技术与工程机械相结合,提高机械设备自适应能力。在智能控制技术与工程机械控制技术结合后,将会构建一个完整、科学的工程机械控制体系,使得工程机械设备中各部位之间建立信息沟通渠道,相互之间灵活配合,提高工程机械设备的施工精度。智能控制技术和工程机械控制技术相结合,不但在提高机械使用效率、环保问题上有着显著作用,更有利于工程机械控制领域的智能化、精细化发展不断前进,提高我国整体工程机械控制领域水平,从而更好促进我国整体工业水平的发展。

1工程机械控制技术智能化的发展与起源。

1.1工程机械控制技术智能化的发展。

工程机械控制技术的特点为安全性高、机械精细化程度高和性能可靠程度强。在工程机械控制领域中,自动化控制系统是整体控制领域中的重要组成部分。自动化控制系统在机械设备控制过程中,起着重要作用,有效提高了机械设备的使用效率和精准度。但在前些年我国的整体技术水平偏低,由于整体时代背景因素,自动化控制系统技术还被西方先进国家的公司所管控,在我国工程机械控制领域中自动化控制系统没有得到推广。在工程机械控制技术智能化发展过程中,逐渐显露出智能控制技术的一些特点,如控制系统人性化、网络化等特点,而这些特点都是传统工程机械控制技术所不具备的。机械控制技术智能化发展的主要目的为便捷工程机械操作控制流程、提高机械设备运行效率、对机械设备严格控制,而达到以上目的首要前提为构建工程机械智能化远程网络实时通讯系统。在控制工程机械实际操作施工时,通过远距离网络通讯系统,实时下达机械设备操作指令,对机械设备运行严格控制,实现智能控制系统与工程机械设备之间的无缝对接。目前,在我国工程机械控制领域中,智能化控制技术的总体发展水平还处于起步阶段,但在具体技术发展中已经取得一些喜人成绩。例如,在三一重工中,对道路施工设备的智能化控制技术的相关技术研究工作中不断突破现有技术,实现了装载机等工程机械设备的智能化控制,有效提升了这些设备的施工效率和安全性作业操作。但是,在整体工程机械控制智能化发展过程中,还需要相关研发人员不断论证、深入分析研究,以期在整体工程机械领域中,实现智能化系统控制。

1.2工程机械设备智能控制技术的起源。

在十八世纪六十年代,蒸汽机的诞生,开创了以机械设备代替手工生产的时代,从那以后,人类社会的生产力提高方向便从扩大生产范围逐渐转为提高科技技术。而在上世纪早期,科学界开始形成一种主流观点,认为智能是可以计算的,科学界针对此观点不断研发、尝试,在1946年2月15日,在美国宾夕法尼亚大学诞生了人类历史上第一台通用电子计算机eniac。在eniac诞生二十余年后,工程机械设备的智能控制化观点在dartmouth大学的研讨会上被首次提出,直到现今,科学界对工程机械设备的智能控制系统不断深入研究、开发、创新。时至今日,工程机械设备智能控制系统在部分设备中的已经推广、实践,极大提高了人类社会的总体社会生产力。

光电传感器原理及应用的探讨论文

在科学技术高度发展的现代社会中,我们主要依靠检测技术获取、筛选和传输信息来实现自动控制。光电传感器本身具有反应快、精度高、可靠性高等优点,而且其在测量速度方面较快,所以在自动测量领域中得到了广泛的应用。本文主要针对光电传感器的原理以及其应用等相关问题进行简要探讨。

在社会和经济快速发展的背景下,信息技术获得了广泛的应用,并在现代社会中发挥着重要的作用。很多人在得到资料后通过一系列科学的分析,加工,处理,才能正确认识和把握规律,促进科技工艺的发展。通过对信息的自动采集和过滤,获取有效的控制信息,可以提升企业的竞争力。

光电子和微电子技术的有效结合,形成了新的光电传感信息技术,这一技术的应用,使精度更高,响应速度更快,是具有高可靠性和高精确度的光电传感器,并且能对表格进行更灵活的测量,在自动检测技术当中得到了非常广泛的应用。光电传感器的应用可以实现对光学部件的有效检测。

光电效应分为外部和内部光电效应光电效应。外部光电效应指的是表面电子的某些对象的光照射发生逃逸的现象,也称为电光效应以外光电子效应。基于在光电元件上具有光电管,光电倍增管等光学效应的外部光电效应是指光对下一个对象造成影响时,原子的内部电子被释放,但这些电子不会发生表面的逃逸现象,而是仍保持在所述主体的内部,从而使所述被摄体的变化的电阻率或产生电动势。主要包括光敏电阻器,光电二极管,光电池等光电元件。在光电材料的光,电子材料吸收能量,如果电子的表面能吸收足够的,电子将克服逃逸的束缚到空间,这是光电效应以外的外表面。

因此,如果光电子逃逸面中,w不同的材料具有不同的功函数,入射光具有一定的频率限制,并且仅当入射光的频率大于该频率的限制,将已光电子,否则力度不大,也不会有光电子,这个频率所具有的上限我们一般把它称为“红色极限”。而光在电效应当中,价带与正常情况下的那些半导体材料之间所具有的带隙能量间隔在导带之间,价带电子不会自发如果通过转换到导带,使得导电半导体材料少得多的导电,但是,以某种方式与价带电子提供能量,它可以被激发到导带,形成一个载体,增加的方式的导电性时,光对于入射光的能量的激励。例如,价带电子将吸收这些具有很高能量的光子,并将其过渡到导带之中,从而留下一个介质孔当中的价带,这样也可以形成一对可以用来导电的电子――空穴对。虽然没有相关的逃逸电子或光电子形成,但是显然有电气效应是由于被光电效应中所产生的光。

房间。

光电传感器可以检测已被广泛应用于光的变化量而引起的检测技术,工业自动化和智能控制等领域。在这里,我们来说明这种传感器中的应用生产和生活。

所谓光隔离器一般是由一个发光的二极管或者光电晶体管在同一封套的组合物进行安装而成的。发光二极管的光敏电阻器,发光二极管光电晶体管。其中发光二极管的光电晶体管是被最广泛使用的,经常在隔离一般信号中使用;发光的光敏可控硅电源隔离的驾驶情况下使用二极管;发光二极管或在直接驱动低功率负荷的场合中使用的达林顿复合管。

当扫描条形码笔尖上移动,如果遇到黑线,所述发光二极管的光就会由黑线被吸收,光电晶体管不接收反射的光,高阻抗电流干旱,在横截面中比状态由于当由发光二极管发出的光,被反射到光电晶体管的基极的颜色空间满足,光电晶体管导通,整个条码扫描之后,条形码到光电晶体管的电脉冲信号,将信号放大,脉冲列的形成后成形,然后通过计算机处理,以完成的条形码信息的识别。

2

光电探测器在纬纱织机用检测器,以确定是否断裂时在喷射纬纱效果的进步,红外发射红外光,经纬线反射的接收到的光电池,如果没有接收到电池中的光的反射信号,则纬纱已破裂,因此光电池的输出信号,经过随后的电路放大,脉冲整形,并控制机器的正常操作是打开还是关闭报警。

因为纬纱非常薄,并向前摆动,漫射光的生成,减弱了反射光的强度,并伴有背景的杂散光,因此要求塞具有高的灵敏度和分辨率,为此,利用红外线led高电流小电源脉冲占空比,它将确保发光管的寿命,而且在瞬间射的光,以提高检测灵敏度。

一些广泛运用的光电传感器仍等着我们去研究,去探索,如在太阳下,还不能很好看清手机和电脑的显示,那么我们就可以用它来更改手机的感光器件和屏幕亮度,同样的,空调调节,可以红外线检测自动调整到舒适的温度的身体,当温度过高或过低时,打开空调即可调整到人的舒适范围温度,由此可见,光电传感器将会使我们的生活更方便。

[1]张梦欣.自动检测与传感器应用[m].中国劳动社会保障出版社.

测力传感器设计的应力集中论文

摘要:文中介绍了在测力传感器的设计过程中经常运用的两种应力集中的设计原则。按照这两种应力集中的原则,对弹性体进行结构设计,能够收到提高测力传感器的测力精度和测力灵敏度的良好效果。

一、概述。

对于电阻应变片式测力传感器(以下简称“测力传感器”)来说,弹性体的结构形状与相关尺寸对测力传感器性能的影响极大。可以说,测力传感器的性能主要取决于其弹性体的形状及相关尺寸。如果测力传感器的弹性体设计不合理,无论弹性体的加工精度多高、粘贴的电阻应变片的品质多好,测力传感器都难以达到较高的测力性能。因此,在测力传感器的设计过程中,对弹性体进行合理的设计至关重要。

弹性体的设计基本属于机械结构设计的范围,但因测力性能的需要,其结构上与普通的机械零件和构件有所不同。一般说来,普通的机械零件和构件只须满足在足够大的安全系数下的强度和刚度即可,对在受力条件下零件或构件上的应力分布情况不必严格要求。然而,对于弹性体来说,除了需要满足机械强度和刚度要求以外,必须保证弹性体上粘贴电阻应变片部位(以下简称“贴片部位”)的应力(应变)与弹性体承受的载荷(被测力)保持严格的对应关系;同时,为了提高测力传感器测力的灵敏度,还应使贴片部位达到较高的应力(应变)水平。

由此可见,在弹性体的设计过程中必须满足以下两项要求:

(1)贴片部位的应力(应变)应与被测力保持严格的对应关系;

(2)贴片部位应具有较高的应力(应变)水平。

为了满足上述两项要求,在测力传感器的弹性体设计方面,经常应用“应力集中”的设计原则,确保贴片部位的应力(应变)水平较高,并与被测力保持严格的对应关系,以提高所设计测力传感器的测力灵敏度和测力精度。

二、改善应力(应变)不规则分布的“应力集中”原则。

在机械零件或构件的设计过程中,通常认为应力(应变)在零件或构件上是规则分布的,如果零件或构件的截面形状不发生变化,不必考虑应力(应变)分布不规则的问题。其实,在机械零件或构件的设计中,对于应力(应变)不规则分布的问题并非不予考虑,而是通过强度计算中的安全系数将其包容在内了。

对于测力传感器来说,它是通过电阻应变片测量弹性体上贴片部位的应变来测量被测力的大小。若要保证贴片部位的应力(应变)与被测力保持严格的对应关系,实际上就是保证在测力传感器受力时,弹性体上贴片部位的应力(应变)要按照某一规律分布。在实际应用中,对于弹性体贴片部位应力(应变)分布影响较大的因素主要是弹性体受力条件的.变化。

弹性体受力条件的变化是指当弹性体受力的大小不变时,力的作用点发生变化或弹性体与其相邻的加载构件和承载构件的接触条件发生变化。如果在弹性体结构设计时,未能考虑这一情况,就可能造成弹性体上应力(应变)分布的不规则变化。这方面最典型的实例是筒式测力传感器(见图1)。当筒式测力传感器上、下端面均匀受力时,在弹性体贴片部位的整个圆周上应力(应变)的分布是均匀的。当上、下两个端面上受力情况发生变化后,力在两个端面的作用情况不再是均匀分布的,这时弹性体贴片部位圆周上应力(应变)的分布情况就难以预料了。如果筒式测力传感器弹性体的高度与直径之比足够大,弹性体贴片部位圆周上的应力(应变)基本上还是均匀分布。但是,在实际应用中,通常很少能为测力传感器提供较大的安装空间位置,因而筒式测力传感器弹性体的高度与直径之比很难做到足够大,弹性体贴片部位圆周上应力(应变)将不均匀分布,而且不均匀分布的情况随弹性体受力情况的变化而改变。在这样的条件下,弹性体贴片部位的应力(应变)与被测力不能保持严格的对应关系,将造成明显的测力误差。

为了减小由于弹性体受力条件的变化引起的测力误差,有些传感器设计者采取在筒式测力传感器弹性体上增加贴片数量的方法,尽可能将弹性体上贴片部位圆周上应力(应变)分布不均匀的情况测量出来。这样的处理方法有一定的效果,可以减小弹性体受力条件的变化引起的测力误差。但这种方法毕竟是一种被动的方法,增加的贴片数量总是有限的,还是很难把弹性体上贴片部位圆周上应力(应变)分布不均匀的情况全部测量出来,测力误差减小的程度不够显著。

由于弹性体受力条件的变化引起的测力误差的实质是弹性体贴片部位圆周上的应力(应变)的不规则分布,如果能使弹性体贴片部位圆周上的应力(应变)分布受到一定条件的约束,迫使贴片部位的应力(应变)按照某一规律分布,因而使得弹性体贴片部位的应力(应变)与被测力基本保持严格的对应关系,由此来减小因弹性体受力条件的变化引起的测力误差。

对于筒式测力传感器来说,在承载强度足够的条件下,如果将弹性体贴片部位圆周上不贴片的部位挖空(见图2),使得应力只能在未挖空的部位分布,大大改善了应力(应变)不规则分布的情况。或者说,应力(应变)的不规则分布仅仅限于未挖空的部位,并且其不规则分布的程度不会很大。因此,在未挖空的部位粘贴电阻应变片,就能使测得的应力(应变)与被测力基本保持严格的对应关系。

上述处理方法实际上出于这样一个原理:通过某种措施,使弹性体上的应力(应变)集中分布在便于贴片检测的部位,实现测得的应力(应变)与被测力基本保持严格的对应关系,以保证传感器的测力精度。

作者曾用上述方法对筒式测力传感器进行改进。改进前的普通筒式传感器测力误差大于1%f.s.,改进后(局部挖空)的筒式传感器测力误差为0.1~0.3%f.s.,测力精度明显提高。

若要测力传感器达到较高的灵敏度,通常应该使电阻应变片有较高的应变水平,即在弹性体上贴片部位应该有较高的应力(应变)水平。

实现弹性体上贴片部位达到较高应力(应变)水平有两种常用的方法:

(1)整体减小弹性体的尺寸,全面提高弹性体上的应力(应变)水平;

(2)在贴片部位附近对弹性体进行局部削弱,使贴片部位局部应力(应变)水平提高,而弹性体其它部位的应力(应变)水平基本不变。

以上两种方法都可以提高贴片部位的应力(应变)水平,但对弹性体整体性能而言,局部削弱弹性体的效果要远好于整体减小弹性体尺寸。因为局部削弱弹性体既能提高贴片部位的应力(应变)水平,又使得弹性体整体保持较高的强度和刚度,有利于提高传感器的性能和使用效果。

局部削弱弹性体提高贴片部位应力(应变)水平的原理是:通过局部削弱弹性体,造成局部的应力集中,使得应力集中部位的应力(应变)水平明显高于弹性体其它部位的应力水平,将电阻应变片粘贴于应力集中部位,就可以测得较高的应变水平。

局部应力(应变)集中的方法在测力传感器的设计中经常被采用,尤其在梁式测力传感器(如弯曲梁式和剪切梁式测力传感器)的弹性体设计中被广泛应用。局部应力(应变)集中方法应用较为成功的当数剪切梁式测力传感器。剪切梁式测力传感器是通过检测梁式弹性体上的剪应力(剪应变)实现测力的,其弹性体的结构如图3所示(为了便于说明问题,这里仅以一简支梁式的弹性体为例)。

由材料力学中有关梁的应力分布知识可知,当梁承受横向(弯曲)载荷时,在梁的中性层处剪应力(剪应变)最大。如果要检测梁上的剪应变,应该在梁的中性层处贴片。为了提高贴片处的剪应力(剪应变)水平,可将弹性体两侧各挖一个盲孔(见图3的2处),盲孔的中心应在中性层处。电阻应变片应该粘贴在盲孔的底面上,即图3中工字形断面(a-a剖面)的腹板上。

对于梁形构件来说,其弯曲强度是主要矛盾。在一个梁满足弯曲强度的情况下,剪切强度一般裕量较大。当在中性层附近挖盲孔后,该截面上腹板上的剪应力(剪应变)明显提高,然而该截面上的弯曲应力提高很小。因此,剪切梁式弹性体应用局部应力集中方案后,被检测的剪应变大大提高,使该测力传感器的灵敏度显著提高,而对整个梁的弯曲强度影响很小,使整个梁保持了良好的强度和刚度。

四、小结。

在测力传感器的设计过程中,如能自觉地按照上述两种应力集中的原则,对弹性体进行结构设计,就能够收到提高测力传感器的测力精度和测力灵敏度的良好效果。灵活、恰当地运用应力集中的原则,对于设计和生产高性能的测力传感器具有重要的实用意义。

参考文献。

[1].刘鸿文主编,《材料力学》,高等教育出版社,1979年。

abstract:thispaperintroducestwoprinciplesofconcentratingstress,whichareusuallyusedinthedesignofloadcells.accordingtotheprinciplestheelasticbodiesofloadcellsaredesignedandthefineaccuracyandsensitivityofmeasurementcanbeobtained.

作者简介。

朱超甫:北京科技大学机械工程学院,

陈虎平:马鞍山钢铁股份有限公司港务原料厂。

刘哲:石家庄钢铁公司。

传感器的应用论文范文

姓名:安班级:学号:滨。

2013级本科三班。

201315110101。

论文分析:

意义:光纤传感技术是一门新兴的应用物理技术,它在石油、通信、化工检测以及各种参量测量方面具有许多独特的优点,有广阔的应用前景。近年来,光纤技术已逐渐渗透到各研究领域,其应用范围日渐广泛。随着光纤传感系统在国防军事、航空航天、工矿企业、土木建筑、能源环保、生物医学、计算测量、自动控制等各领域的应用,对光纤传感系统的性能也不断提出新的要求。光纤温度传感器特别适用于易燃易爆的工作环境,从而弥补了传统的点温度传感器的不足。主要内容及研究思路:本文从光纤的基础入手,首先介绍了光纤的基础知识,然后结合传感器引入了光纤温度传感器的定义,分类及工作原理。本课题研究的是一种非功能性光纤温度传感器,它是利用高度敏感的双金属片作为感温元件,金属片的变化改变了光纤的通光强度。

目标:光纤温度传感器可以达到不但测温对象广,从监测相对低温的生物过程到监测高温的发动机零件,而且测量准确度、灵敏度高,抗电磁能力强,传输距离远,使用寿命长,价格相对低廉,使用更加经济。今后光纤温度传感器研究方向将会进一步提高传感器的精度、可靠性;提高抗干扰能力、稳定性,并简化器件结构,降低成本。

目录。

第1章前言。

2.4纤端光场的光强分布函数选取。

3.2实验主要设备和材料3.3实验搭建与调试第4章实验结果分析。

5.1实验结论。

5.2光纤温度传感器存在的不足和展望参考文献致谢。

第1章前言。

1.1选题背景及研究意义。

1.2光纤传感器国内外研究现状。

1.2.1国外研究现状。

1.2.2国内研究现状。

1.3光纤传感器及其组成与分类。

1.4本论文的主要内容。

本文所采用的温度变换器为u型双金属片,依据双金属片的位置随温度的变化而变化的原理,利用双金属片的纵向位置改变来调制光纤探头接收到的光强,从而实现温度对光强的间接调制。与传统的指针式双金属片温度计相比,本传感器具有快速、灵敏、便于实现与计算机接口连接等优点。研究从基本的概念入手。

第2章光纤温度传感器理论。

2.1光纤基础知识介绍。

2.1.1光纤的结构和分类。

2.1.2光纤的传输原理。

2.2热敏元件双金属片工作原理。

2.2.1双金属片弯曲机理及其选取。

2.2.2双金属片得到选取及其补偿和调制机理。

2.2.3双金属片温度变换对位移的补偿机理及其位移的计算。

2.3光纤探头的原理。

2.3.1光纤反射式调制原理及与光强分布的关系。

2.3.2光纤传输信号准共路理论。

2.4纤端光场的光强分布函数选取。

第3章光纤温度传感器系统组成与实验步骤。

3.1实验原理。

3.2实验主要设备和材料。

3.3实验搭建与调试。

3.3.1led光源i-p特性曲线测试。

3.3.2反射式光纤位移传感实验。

3.3.3光纤温度传感器实验。

第4章实验结果分析。

4.1位移光强曲线的测定及其与理论曲线的对比。

4.2温度光强曲线的测定及出现的问题和解决办法。

4.3测温曲线的选取及传感器测温范围的确定。

第5章结论与展望。

5.1实验结论。

5.2光纤温度传感器存在的不足和展望。

参考文献。

致谢。

压阻传感器在真空度控制的应用论文

工程机械根据具体用途、使用方向以及运行质量等具体方面共划分为两大类别,两类工程机械都有着具体优缺点,不同类别的工程机械设备与智能控制技术的结合方式也不一致。第一类工程机械设备的主要用途为各类对精细化程度要求低的工程作业,这类工程机械设备对操作控制系统的要求较低,这类工程机械设备的首要要求是设备运行动力充足。具体缺点为施工作业中的精细程度低,施工介质不均衡。第二类工程机械设备的主要用途为各类高精尖工程作业,这类机械设备的优势相对第一类工程机械设备较为明显,如工程作业的介质均匀,机械运行时各部件之间稳定,缺点是这类工程机械设备造价相对较高。针对上述两种工程机械设备类别进行详细研究,分析智能控制技术在两类工程机械设备中的具体应用。

2.1智能控制技术在压路机中的具体应用。

早在上世纪后期,瑞士一家公司就研发出了一款智能控制技术,具体技术内容为,将机械设备中各项数据的显示器、加速度传感器以及电子指令单元三个部位相结合的智能控制技术。这项智能控制技术在工程作业中的主要作用以及内容为:在工程机械设备施工中,根据土地的软硬、干燥具体程度来对工程机械设备的振动轮速度智能控制,已达到与施工路况相较符合的振动轮运转速度,实时针对不同路况的土地坚硬程度切换相符速度。在压路机智能控制技术操纵过程中,会智能切换适合操作模式,在压路机出现问题时,在显示器中显示出现问题的具体部分,有利于操作人员对压路机进行针对性维修、保养工作。例如,在压路机实际工程作业中,某一区域的操作指标出现异常现象,超过了具体部位的参数上限,这时,智能控制系统自主切换工作模式,避免压路机出现更大损失,同时,在显示器中显示出现问题部位的具体构造图和详细参数,有效协助操作人员发现、解决压路机出现的实际问题。智能控制技术在压路机上的实际应用,提高了压路机的作业效率和作业质量,在作业过程中作业介质变得更加均匀,设备运行更加精细化,降低了操作人员的工作强度,缓解了其工作压力。

2.2智能控制技术在挖掘机中的具体应用。

智能控制技术在挖掘机的实际应用中具体分为两种控制形式:对挖掘机负荷功能的控制和对挖掘机动能的控制。在智能技术控制下的挖掘机,各个组成部分之间存在着相互影响的特点,如挖掘机的发动机的负载系统和动力输出系统之间就存在着相互影响的关系,只有在挖掘机动力输出系统保持不变的情况下,智能控制系统才能对挖掘机的负载系统进行有效的控制。在挖掘机实际施工作业过程中,在智能技术控制下,挖掘机的动力输出系统会根据不同施工作业的实际动力需求量供应,这也节省了挖掘机的运行能耗成本,最大程度减少了挖掘机的寿命损耗,提高了挖掘机的工作效率。智能控制技术操作下的挖掘机相较于传统操作模式下的挖掘机,极大提高了作业工作效率。在智能控制技术应用于挖掘机之前,传统挖掘机操作模式中存在着很多问题。例如,在挖掘机施工作业中,由于挖掘机发电机部位的功效低,很难满足施工过程中的实际需求。针对此问题,挖掘机操作人员将主泵操控系统部分和挖掘机发动机部分都安装于挖掘机上,对挖掘工程实际作业中,造成了极大的.困惑。随着近年来智能控制技术的推广,在智能控制技术与挖掘机的专业操作人员深入研究下,提出了摒弃挖掘机传统控制技术,采用智能控制技术与挖掘机相结合的有效策略和发展方向,提高了挖掘机的作业效率。在智能控制技术下,挖掘机在实际施工作业过程中,根据施工实际内容对挖掘机的具体要求,智能控制系统针对实际需求量进行动力系统供应,这有效控制了挖掘机的输出功率,提高了能源使用效率,降低了能源消耗量。在挖掘机使用智能控制技术进行控制操作过程中,也应注意控制技术实际操作中的具体要求。例如,在挖掘机施工作业过程中,充分利用挖掘机发动机系统的油门分档,载符合要求的具体操作下,有助于控制挖掘机的平稳运行,优化挖掘机发动系统的液压燃油配置。

压阻传感器在真空度控制的应用论文

摘要:本文探讨压阻式传感器mpx10在制笔机械真空度控制的应用,给出了mpx10的技术数据,检测转换电路,及传感器在塑料笔杆成型时真空度控制设计与系统调试实际应用,对其他类似压差控制具有一定参考意义。

关键词:mpx10;真空度检测;真空度控制系统。

1控制要求。

塑料笔杆生产工艺需要经挤出机模芯挤出成管、牵引冷却定型、切断成长管,再经切断机切断平口成笔管长度,最后经自动攻丝机双头攻丝成为成品。经挤出机模芯初步成形后的笔管,进入水槽冷却固化定型,为保证同心度、壁厚、内径、外径尺寸,需在冷却水槽前部设置一部分真空段,使笔管扩张到规定要求。笔杆型号各样、材料不同、挤出速度变化、牵引速度变化、水槽前后风量变化等很多因素影响着真空段的真空度。在实际生产中,要求真空度稳定。

2设计方案。

本文的设计方案是:冷却水槽抽真空由1台三相交流电动机驱动的排风机完成,电机由变频器控制,水槽相对密封,只有前后笔杆进出有空气进入。水槽真空冷却段上方开孔2个,安装压差传感器检测真空度、指针式负压表指示实际负压。变频器给定需要的真空度,压力传感器和变频器构成闭环控制。压力检测:mpx10压阻式压差传感器。p1孔外置于大气,p2孔检测水槽内负压,压差代表真空度。排风机控制:排风电机用变频器控制速度,采用变频器内置pid控制器,变频器面板给定作为真空度给定值,由传感器mpx10检测的实际真空度作为反馈量,完成真空度闭环控制,使各种影响真空度的干扰源包括在内,自动完成真空度稳定。真空度:本文指相对于大气压的.负压程度,以百分比(%)表示。

3方案实施。

控制系统由压力检测与转换、变频器闭环控制组成。3.1压差检测与转换如图2所示,压差检测采用motorola压阻型集成芯片mpx10,体积小,集成度高,线性度好,内带电桥平衡电路,实现温度自动补偿。技术数据:压力范围为0~10kpa,最大承压范围75kpa,灵敏度3.5mv/kpa,零压偏差典型值20mv,工作电压+5v(典型值3v)。p1孔外置于空气,p2孔检测水槽内负压,压差代表真空度,经mpx10转换成差分电压。mpx10的1、3脚为电源,2、4脚输出差分电压。转换电路:采用差分式仪表放大器,3个电位器分别调整芯片工作点、放大比例、零位。零位调整使p1、p2都置于大气时放大器输出电压为零。转换电路把工作所需最大负压转换成+10v输出。运算放大器为集成电路四运放lm324。3.2变频器闭环控制系统使用变频器内置pid,给定真空度范围1%~100%,由操作面板直接以数字设定;反馈0-+10v信号接入变频器电压模拟量输入端,10v对应最大负压,量化为给定值100%。由于系统较简单,变频器内置pid完全能够达到要求,不必制作pid控制电路板。

4调试结果。

本文取材于对无锡信立文具用品公司橡塑笔杆制笔设备改造。(1)电路板调试:当p1、p2均置于大气压时,调节rp1使mpx10差分输出电压为0;短接仪表放大器输入端,调节rp3使仪表放大器输出为0;电路板正常接线,变频器开环控制,使真空度达到需要的最大时,调节rp2使电路板输出为10v。(2)变频器参数设置:设定为pid控制,面板百分比给定,模拟电压输入为反馈信号;v/f控制模式,负载为风机水泵;pid参数,d参数设定为0,p参数影响超调量设置中等,i参数影响真空度稳定性,适当大些则稳定度更好。按照上述设计,适当调整变频器pid参数,达到真空度控制要求,实际效果很好。由于使用内置pid,真空度数字化更直观。经过改造的设备,调试与使用简单直观,真空度稳定性好。

参考文献:

传感器论文

传感器应用极其广泛,而且种类繁多,涉及的学科也很多,通过对传感器的学习让我基本了解了传感器的基本概念及传感器的静、动态特性电阻式、电容式、电感式、压电式、热电式、磁敏式、光电式传感器与光纤传感器的结构、工作原理及应用。传感器的特性主要是指输出入输入之间的关系。当输入量为常量或变化很慢时,其关系为静态特性。当输入量随时间变换较快时,其关系为动态特性。

前者就能推定后者。最常用的标准输入信号有阶跃信号和正弦信号两种,所以传感器的动态特性也常用阶跃响应和频率响应来表示。

传感器的作用主要是感受和响应规定的被测量,并按一定规律将其转换成有用输出,特别是完成非电量到电量的转换。传感器的组成并无严格的规定。一般说来,可以把传感器看做由敏感元件(有时又称为预变换器)和变换元件(有时又称为变换器)两部分组成,。

敏感元件。

在具体实现非电量到电量的变换时,并非所有的非电量都能利用现有的技术手段直接变换为电量,有些必须进行预变换,即先将待测的非电量变为易于转换成电量的另一种非电量。这种能完成预变换的器件称为敏感元件。

变换器。

能将感受到的非电量变换为电量的器件称为变换器,例如,可以将位移量直接变换为电容、电阻及电感的电容变换器、电阻变换器及电感变换器,能直接把温度变换为电势的热电偶变换器。显然,变换器是传感器不可缺少的重要组成部分。

在实际情况中,由于有一些敏感元件直接就可以输出变换后的电信号,而一些传感器又不包括敏感元件在内,因此常常无法将敏感元件与变换器加以严格区别。

通过本学期的学习让我了解在实际使用中对传感器的选择的要。

求如下:1、根据测量对象与测量环境确定传感器的类型。

要进行—个具体的测量工作,首先要考虑采用何种原理的传感器,这需要分析多方面的因素之后才能确定.因为,即使是测量同一物理量,也有多种原理的传感器可供选用,哪一种原理的传感器更为合适,则需要根据被测量的特点和传感器的使用条件考虑以下一些具体问题:量程的大小;被测位置对传感器体积的要求;测量方式为接触式还是非接触式;信号的引出方法,有线或是非接触测量;传感器的来源,国产还是进口,价格能否承受,还是自行研制.

在考虑上述问题之后就能确定选用何种类型的传感器,然后再考虑传感器的具体性能指针.

2、灵敏度的选择。

量变化对应的输出信号的值才比较大,有利于信号处理.但要注意的是,传感器的灵敏度高,与被测量无关的外界噪声也容易混入,也会被放大系统放大,影响测量精度.因此,要求传感器本身应具有较高的信噪比,尽员减少从外界引入的厂扰信号.

传感器的灵敏度是有方向性的.当被测量是单向量,而且对其方向性要求较高,则应选择其它方向灵敏度小的传感器;如果被测量是多维向量,则要求传感器的交叉灵敏度越小越好.

3、频率响应特性。

传感器的频率响应特性决定了被测量的频率范围,必须在允许频率范围内保持不失真的测量条件,实际上传感器的响应总有—定延迟,希望延迟时间越短越好.

传感器的频率响应高,可测的信号频率范围就宽,而由于受到结构特性的影响,机械系统的惯性较大,因有频率低的传感器可测信号的频率较低.

在动态测量中,应根据信号的特点(稳态、瞬态、随机等)响应特性,以免产生过火的误差.

4、线性范围。

文档为doc格式。

传感器技术教学方式革新的论文

多校区大学集权式教学组织运行模式,其优点是管理职责分明、教学组织安排和规范统一、管理流程和标准一致;分权式教学组织运行模式的优点是学院内部组织运行灵活,学院内部效率相对高;混合式教学组织运行模式的优点是两者优点兼有。基于多校区大学的特点,三种模式的缺点是各校区因地域较远,易导致教学组织运行配合不协调、管理效率不高、教学资源重复配置、共享困难、教学管理效益差。由于其管理的复杂性,可能会有主校区和分校区学院在教学运行的某些环节上有差异,形成不同标准的两套体系。

多校区大学的教学组织运行与单一校区大学相比较,实现资源共享,保证全校教学工作有序、同步、高效运行是面临的最大挑战。尤其是校区间距离较远的多校区大学,这些问题直接影响学校的教学管理效率和办学效益。因此,结合教学管理理念搭建管理信息化平台,通过信息化技术解决多校区大学管理中存在的问题显得尤为重要。其必要性主要体现在四个方面:有利于减弱分割校区地域因素对学校的不利影响,实现教学管理工作通知及时、开展有序、同步;有利于规范多校区教学管理,在学校教学管理部门的统一要求下保证高质量地运转,使各项管理工作走向标准化、程序化、制度化;[2]有利于学校教学资源有效管理,更大限度地实现教学资源共享和利用,提高办学效益;[3]有利于适应高等教育现代化,更好地实施高校学分制等教学改革,切实促进多校区大学的人才培养质量。

北京联合大学的教学组织运行模式改革。

北京联合大学是北京市市属综合性大学,其前身是1978年建立的北京大学、清华大学等30多所大学的分校。经过30多年的建设与发展,学校目前拥有13个校区、14所学院(其中6个法人学院),分布在北京的6个城区,形成了以小营校区为中心、集中与分散相结合的办学布局,是研究多校区大学管理的典型案例。学校通过调整组织运行模式、再造教学管理流程、优化教学管理团队和建立组织运行机制等措施促进了教学组织运行的改革与创新。

1.调整组织运行模式。

组织结构是静态的流程,是研究组织运行模式的切入点。在学校进行本科教学工作水平评估以前,教学组织运行模式偏向于分权式管理模式。法人学院的部分业务可以直接以学院的身份和上级教育管理部门进行开展,教学进程、教学管理过程文件等与学校有一定的差异;非法人学院也在很多业务进程上不一致。调整后的教学组织运行模式偏重于集权、分权混合式管理模式,组织结构发生了一定的变化(见图1)。通过明确管理职责,控制权限,各校区学院的教学组织运行工作在学校的统一管理之下教学组织安排和规范统一,在组织上保证了教学组织运行工作有序、同步。

2.再造教学管理流程。

多校区大学教学管理流程比单一校区要繁琐和复杂,制约着管理效率,迫切需要对教学组织运行管理模式进行改革与创新,进行管理流程再造。借此充分发挥管理者的效能,提高组织的执行力和创造力,使组织系统中各个环节间的运行变得协调流畅。

(1)流程变革。根据教学组织运行业务模块功能定位,学校组织专门人员考察了优秀多校区大学教学的组织管理流程;对本校各校区教学管理部门的组织结构和工作流程进行深入梳理,考虑并协调相关横向业务流程,对原工作流程进行诊断,提出满足学校统一规范要求又体现各校区个性化特征的教学管理流程。

(2)组织变革。以实现有序、高效管理为目的,以流程为依据,对现有教学管理组织进行功能分析,适时合并或增减组织部门。[4]组织设置既考虑一项工作在本部门的贯彻情况,又考虑如何协助相关部门顺利实施这项工作,并注意减少各中间层次,从而减少流程混乱导致的工作需要反复协调、管理成本加大的问题。

3.优化教学管理团队。

(1)统一服务的思想。用管理育人、服务育人的管理理念武装教学管理部门工作人员,通过考察、培训等多种渠道,端正多校区各教学管理部门人员的工作态度、统一工作价值期望,提高其工作的积极性和主动性。

(2)建设信息化团队。对各校区教学管理部门的人员开展多方位的业务培训,保证管理人员的业务素质和水平。各校区选一名具有信息技术知识背景的人员为信息管理员,学校对其进行培训和训练,让其负责各校区教学信息化工作的推广,并和学校信息化建设工作保持同步,保证各校区管理人员可以顺利通过信息化手段开展工作。

4.建立组织运行机制。

学校通过调整组织运行模式、再造教学管理流程和优化教学管理团队等工作的'不断总结,建立既适应多校区教学管理需要又体现实施学分制要求,同时兼顾信息化技术可实现的教学管理制度。通过制订统一的教学运行管理、课程管理、学籍管理、教学质量评价、毕业生管理、跨校区教学资源使用的绩效评价机制和奖惩办法等相关制度文件,建立教学组织运行机制。

测力传感器设计的应力集中论文

为了实现不同会议室、不同会议终端之间的视音频信号自由交互、不同品牌视频终端和会议摄像机、多会议室设备集中控制、不同会议室的视频画面和音频集中监看、监听等功能,通过会议集中控制系统进行统一管理。本次会议集中控制系统设计包括:视频会议室5个,视频集中控制室1个,视频会议终端品牌2种。

1总体目标。

视频系统:各个会议室建设高分辨率(不低于1920*1280)的大屏显示系统及摄像系统,各会议室可同时参与远程视频会议,显示内容平滑切换。集中控制系统:每个会议室都集中到中央控制室集中控制,包括视频信号的切换、音频集中控制、摄像系统集中控制;将2个不同品牌的视频终端软件的通过pc机进行衔接,实现终端设备的视音频信号相互传递;各视频会议室达到高清视频会议标准;实现各视频会议室之间的视音频信号交互,信号同步通讯;实现由集控室统一控制各会议室会议操作工作,可自由切换各会议室的视频传输信号,音频传输信号;实现会议室房间的音频在本会场扩音效果的同步;视音频信号、网络信号的互联互通以及集中控制;各视频会议室都可以召开主会场高清视频会议,也可作为分会场参加召开的视频会议;集控室可以对各视频会议室的视音频信号进行监看、监听。

2实现方案。

2.1频系统。

在中央控制室配置一台32x32的ypbpr的矩阵,各个会议室都配备一台8x16的ypbpr的矩阵,以控制室为核心,采用树型结构,接收各会议室视频信号,并且能把任意信号发送到指定会议室。各个会议室会场内前后各有一个摄像机,通过各会议室8x16的ypbpr的矩阵把视频信号传送到控制室32x32矩阵,考虑ypbpr信号传输距离过远会有所衰减的问题,远距离的ypbpr信号均采用双绞线传输的方式,通过信号转换来解决信号衰减问题。

2.2音频系统。

音频处理部分采用智能数字音频处理器,每个会议室各放一台,中央控制室放一台,需通过一根超六类屏蔽双绞线来传输音频信号,减少信号衰减及资源浪费。各个会议室和中央控制室的连接方式为环状。只要设备加电运行,中央控制室就能接收到各个会议室的`信号,并且能把音频信号输送到各个会议室。在音频信号切换方面,中央控制室配备一台24路模拟调音台,满足把8台视频终端的音频输入到调音台,并且把音频处理器传输过来的本地会场声音通过控制室音频处理器输出到终端。另外还有本地的dvd,机顶盒,pc的音频都输入到调音台,完成所有音频信号的汇聚以及发送。

2.3摄像机控制系统。

视频控制方面:根据各个会议室的摄像机品牌比较繁多的问题,采用一台多协议的摄像机控制器,能针对不同摄像机设定不同的控制协议,实现一个控制器能控制多个不同品牌摄像机的需求,例如对rs232和rs485的控制协议的摄像机进行控制。视频切换:各个会议室8x16的ypbpr视频矩阵都具备rs232控制功能,在中央控制室配备一台中央控制器,具备多个rs232,rs485,红外及io等端口。中央控制器直接与控制室一台专用pc机同属一个网段,通过在pc机上运行专门定制的高度集成控制软件,来实现各个会议室及控制室视频信号的无缝切换。视频显示:各个会议室都配备视频显示设备,dlp大屏的显示模式及信号的选择都由控制软件实现。dlp大屏及电视都是通过红外控制开关,投影仪是通过rs232控制开关。音频控制:各个会议室的数字音频处理器都可以远程网络访问,可以实时的监测各个会场的声音大小有无。

通过控制室的调音台可以实现各个会议室之间以及会议室与远端的音频切换。其它设备控制:各个会议室都有设备间,配备标准19寸机柜,为解决设备开关问题,各个会议室机柜内部都配备针对220v强电的远程控制开关。中央控制室配备一台可远程控制的电源时序器,通过控制软件就可以控制各个会议室设备以及灯光的开关。按照设定的不同模式,根据会场是否是主会场或者分会场来一键开启会场,设定好灯光效果,所使用的摄像机,是否开启显示设备。通过该会议集中控制系统实现了一键开会,一键闭会,5个会议室任意一个为主会场,其他会议室都可作为分会场参加会议。5个会议室也可以同时召开主会场会议互不影响。其它会议集中控制系统可以参考该方案,根据实际情况灵活配置音频和视频矩阵等设备,实现会议的集中控制。

传感器论文

根据上面的原理可知,基于stewart结构的六维力传感每一个支路如果只受到拉压方向的力,则测量的结果将比较准确,如果有耦合力进入该支路传感器,则由于耦合的影响,传感器的精度会降低,并且耦合因素是降低传感器精度的一个重要原因,因此,就需要设计合理的结构将耦合应力影响降到最小,从而提高测量精度。本文在结构解耦设计上,主要在2个方面进行改进:一是尽量减少耦合力的引入;另一方面是尽量提高结构的抗耦合能力。

1.1支路去耦结构优化设计。

传感器维间耦合的产生是在主测量载荷作用时会伴随着非测量方向载荷的干扰影响。根据stewart六维力传感器的特点与工作原理,传感器耦合形式主要是各支路传感器会受到额外的弯曲和沿轴线的扭转作用。对此,本文设计了一种支路传感器去耦结构可以很好地减小耦合扭曲、弯曲的影响。它由球头球窝组件、十字槽链接杆部件等部分构成,如图2所示。设计思路如下:1)将传统的球铰面接触改为锥头球窝的点接触,连接杆一端为锥状半球型,套入在半球形的窝中,基本实现点接触,这样,在对传感器施加力时,力比较集中,大大减小了杂散力的影响,提高了载荷传递的稳定性,并且通过接触面的减小降低了耦合影响。2)在连接杆上加工可等效为弹性铰链的正交十字槽结构,当有弯曲力矩施加到支路传感器上时,由于有弹性铰链效应,弯曲力矩的影响将会大大减小,使得力传递基本上按照设计的方向进行,力的传递越集中,传感器的精度就越高。

传感器论文

1微型化(micro)。

为了能够与信息时代信息量激增、要求捕获和处理信息的能力日益增强的技术发展趋势保持一致,对于传感器性能指标(包括精确性、可靠性、灵敏性等)的要求越来越严格;与此同时,传感器系统的操作友好性亦被提上了议事日程,因此还要求传感器必须配有标准的输出模式;而传统的大体积弱功能传感器往往很难满足上述要求,所以它们已逐步被各种不同类型的高性能微型传感器所取代;后者主要由硅材料构成,具有体积小、重量轻、反应快、灵敏度高以及成本低等优点。

目前,几乎所有的传感器都在由传统的结构化生产设计向基于计算机辅助设计(cad)的模拟式工程化设计转变,从而使设计者们能够在较短的时间内设计出低成本、高性能的新型系统,这种设计手段的巨大转变在很大程度上推动着传感器系统以更快的速度向着能够满足科技发展需求的微型化的方向发展。

对于微机电系统(mems)的研究工作始于20世纪60年代,其研究范畴涉及材料科学、机械控制、加工与封装工艺、电子技术以及传感器和执行器等多种学科,是一个极具前景的新兴研究领域。mems的核心技术是研究微电子与微机械加工与封装技术的巧妙结合,期望能够由此而制造出体积小巧但功能强大的新型系统。经过几十年的发展,尤其最近十多年的研究与发展,mems技术已经显示出了巨大的生命力,此项技术的有效采用将信息系统的微型化、智能化、多功能化和可靠性水平提高到了一个新的高度。在当前技术水平下,微切削加工技术已经可以生产出来具有不同层次的3d微型结构,从而可以生产出体积非常微小的微型传感器敏感元件,象毒气传感器、离子传感器、光电探测器这样的以硅为主要构成材料的传感/探测器都装有极好的敏感元件[1],[2]。目前,这一类元器件已作为微型传感器的主要敏感元件被广泛应用于不同的研究领域中。

2智能化(smart)。

智能化传感器(smartsensor)是20世纪80年代末出现的另外一种涉及多种学科的新型传感器系统。此类传感器系统一经问世即刻受到科研界的普遍重视,尤其在探测器应用领域,如分布式实时探测、网络探测和多信号探测方面一直颇受欢迎,产生的影响较大。

2.1智能化传感器的特点。

智能化传感器是指那些装有微处理器的,不但能够执行信息处理和信息存储,而且还能够进行逻辑思考和结论判断的传感器系统。这一类传感器就相当于是微型机与传感器的综合体一样,其主要组成部分包括主传感器、辅助传感器及微型机的硬件设备。如智能化压力传感器,主传感器为压力传感器,用来探测压力参数,辅助传感器通常为温度传感器和环境压力传感器。采用这种技术时可以方便地调节和校正由于温度的变化而导致的测量误差,而环境压力传感器测量工作环境的压力变化并对测定结果进行校正;而硬件系统除了能够对传感器的弱输出信号进行放大、处理和存储外,还执行与计算机之间的通信联络。

通常情况下,一个通用的检测仪器只能用来探测一种物理量,其信号调节是由那些与主探测部件相连接着的模拟电路来完成的;但智能化传感器却能够实现所有的功能,而且其精度更高、价格更便宜、处理质量也更好。与传统的传感器相比,智能化传感器具有以下优点:

1.智能化传感器不但能够对信息进行处理、分析和调节,能够对所测的数值及其误差进行补偿,而且还能够进行逻辑思考和结论判断,能够借助于一览表对非线性信号进行线性化处理,借助于软件滤波器滤波数字信号。此外,还能够利用软件实现非线性补偿或其它更复杂的环境补偿,以改进测量精度。

2.智能化传感器具有自诊断和自校准功能,可以用来检测工作环境。当工作环境临近其极限条件时,它将发出告警信号,并根据其分析器的输入信号给出相关的诊断信息。当智能化传感器由于某些内部故障而不能正常工作时,它能够借助其内部检测链路找出异常现象或出了故障的部件。

3.智能化传感器能够完成多传感器多参数混合测量,从而进一步拓宽了其探测与应用领域,而微处理器的介入使得智能化传感器能够更加方便地对多种信号进行实时处理。此外,其灵活的配置功能既能够使相同类型的传感器实现最佳的工作性能,也能够使它们适合于各不相同的工作环境。

5.智能化传感器备有一个数字式通信接口,通过此接口可以直接与其所属计算机进行通信联络和交换信息。此外,智能化传感器的信息管理程序也非常简单方便,譬如,可以对探测系统进行远距离控制或者在锁定方式下工作,也可以将所测的数据发送给远程用户等。

2.2智能化传感器的发展与应用现状。

目前,智能化传感器技术正处于蓬勃发展时期,具有代表意义的典型产品是美国霍尼韦尔公司的st-3000系列智能变送器和德国斯特曼公司的二维加速度传感器,以及另外一些含有微处理器(mcu)的单片集成压力传感器、具有多维检测能力的智能传感器和固体图像传感器(ssis)等。与此同时,基于模糊理论的新型智能传感器和神经网络技术在智能化传感器系统的研究和发展中的重要作用也日益受到了相关研究人员的极大重视。

指出的一点是:目前的智能化传感器系统本身尽管全都是数字式的,但其通信协议却仍需借助于4~20ma的标准模拟信号来实现。一些国际性标准化研究机构目前正在积极研究推出相关的通用现场总线数字信号传输标准;不过,在眼下过渡阶段仍大多采用远距离总线寻址传感器(hart)协议,即highwayaddressableremotetransducer。这是一种适用于智能化传感器的通信协议,与目前使用4~20ma模拟信号的系统完全兼容,模拟信号和数字信号可以同时进行通信,从而使不同生产厂家的产品具有通用性。

能化传感器多用于压力、力、振动冲击加速度、流量、温湿度的测量,如美国霍尼韦尔公司的st3000系列全智能变送器和德国斯特曼公司的二维加速度传感器就属于这一类传感器。另外,智能化传感器在空间技术研究领域亦有比较成功的应用实例[6]。

发展中,智能化传感器无疑将会进一步扩展到化学、电磁、光学和核物理等研究领域。可以预见,新兴的智能化传感器将会在关系到全人类国民生的各个领域发挥越来越大作用。

3多功能传感器(multifunction)。

如前所述,通常情况下一个传感器只能用来探测一种物理量,但在许多应用领域中,为了能够完美而准确地反映客观事物和环境,往往需要同时测量大量的物理量。由若干种敏感元件组成的多功能传感器则是一种体积小巧而多种功能兼备的新一代探测系统,它可以借助于敏感元件中不同的物理结构或化学物质及其各不相同的表征方式,用单独一个传感器系统来同时实现多种传感器的功能。随着传感器技术和微机技术的飞速发展,目前已经可以生产出来将若干种敏感元件综装在同一种材料或单独一块芯片上的一体化多功能传感器。

3.1多功能传感器的执行规则和结构模式。

概括来讲,多功能传感器系统主要的执行规则和结构模式包括:

(1)多功能传感器系统由若干种各不相同的敏感元件组成,可以用来同时测量多种参数。譬如,可以将一个温度探测器和一个湿度探测器配置在一起(即将热敏元件和湿敏元件分别配置在同一个传感器承载体上)制造成一种新的传感器,这样,这种新的传感器就能够同时测量温度和湿度。

(2)将若干种不同的敏感元件精巧地制作在单独的一块硅片中,从而构成一种高度综合化和小型化的多功能传感器。由于这些敏感元件是被综装在同一块硅片中的,它们无论何时都工作在同一种条件下,所以很容易对系统误差进行补偿和校正。

(3)借助于同一个传感器的不同效应可以获得不同的信息。以线圈为例,它所表现出来的电容和电感是各不相同的。

(4)在不同的激励条件下,同一个敏感元件将表现出来不同的特征。而在电压、电流或温度等激励条件均不相同的情况下,由若干种敏感元件组成的一个多功能传感器的特征可想而知将会是多么的`千差万别!有时候简直就相当于是若干个不同的传感器一样,其多功能特征可谓名副其实。

3.2多功能传感器的研制与应用现状。

多功能传感器无疑是当前传感器技术发展中一个全新的研究方向,日前有许多学者正在积极从事于该领域的研究工作。如将某些类型的传感器进行适当组合而使之成为新的传感器,如用来测量流体压力和互异压力的组合传感器。又如,为了能够以较高的灵敏度和较小的粒度同时探测多种信号,微型数字式三端口传感器可以同时采用热敏元件、光敏元件和磁敏元件;这种组配方式的传感器不但能够输出模拟信号,而且还能够输出频率信号和数字信号.

从目前的发展现状来看,最热门的研究领域也许是各种类型的仿生传感器了,而且在感触、刺激以及视听辨别等方面已有最新研究成果问世。从实用的角度考虑,多功能传感器中应用较多的是各种类型的多功能触觉传感器,譬如人造皮肤触觉传感器就是其中之一,这种传感器系统由pvdf材料、无触点皮肤敏感系统以及具有压力敏感传导功能的橡胶触觉传感器等组成。据悉,美国merritt公司研制开发的无触点皮肤敏感系统获得了较大的成功,其无触点超声波传感器、红外辐射引导传感器、薄膜式电容传感器、以及温度、气体传感器等在美国本土应用甚广。

与其它方面的研究成果相比,目前在人工嗅觉方面的研究还似乎远远不尽人意。由于嗅觉元件接收到的判别信号是非常复杂的,其中总是混合着成千上万种化学物质,这就使得嗅觉系统处理起这些信号来异常错综复杂。

人工嗅觉传感系统的典型产品是功能各异的electronicnose(电子鼻),近10多年来,该技术的发展很快,目前已有数种商品化的产品在国际市场流通,美、法、德、英等国家均有比较先进的电子鼻产品问世。

“电子鼻”系统通常由一个交叉选择式气体传感器阵列和相关的数据处理技术组成,并配以恰当的模式识别系统,具有识别简单和复杂气味的能力,主要用来解决一般情况下的气味探测问题。根据应用对象的不同,“电子鼻”系统传感器阵列中传感器的构成材料及配置数量亦有所不同,其中,构成材料包括金属氧化物半导体、导电聚合物、石英晶振等,配置数量则从几个到数十个不等。总之,“电子鼻”系统是气体传感器技术和信息处理技术进行有效结合的高科技产物,其气体传感器的体积很小,功耗也很低,能够方便地捕获并处理气味信号。气流经过气体传感器阵列进入到“电子鼻”系统的信号预处理元件中,最后由阵列响应模式来确定其所测气体的特征。阵列响应模式采用关联法、最小二乘法、群集法以及主要元素分析法等方法对所测气体进行定性和定量鉴别。美国cyranosciences公司生产的cyranose320电子鼻是目前技术较为先进、适用范围也比较广的嗅觉传感系统之一,该系统主要由传感器阵列和数据分析算法两部分组成,其基本技术是将若干个独特的薄膜式碳-黑聚合物复合材料化学电阻器配置成一个传感器阵列,然后采用标准的数据分析技术,通过分析由此传感器阵列所收集到的输出值的办法来识别未知分析物。据称,cyranose320电子鼻的适用范围包括食品与饮料的生产与保鲜、环境保护、化学品分析与鉴定、疾病诊断与医药分析以及工业生产过程控制与消费品的监控与管理等。

4无线网络化(wirelessnetworked)。

无线网络对我们来说并不陌生,比如手机,无线上网,电视机。传感器对我们来说也不陌生,比如温度传感器、压力传感器,还有比较新颖的气味传感器。但是,把二者结合在起来,提出无线传感器网络(wirelesssensornetworks)这个概念,却是近几年才发生的事情。

传感器网络是当前国际上备受关注的、由多学科高度交叉的新兴前沿研究热点领域。传感器网络综合了传感器技术、嵌入式计算技术、现代网络及无线通信技术、分布式信息处理技术等,能够通过各类集成化的微型传感器协作地实时监测、感知和采集各种环境或监测对象的信息,通过嵌入式系统对信息进行处理,并通过随机自组织无线通信网络以多跳中继方式将所感知信息传送到用户终端。从而真正实现“无处不在的计算”理念。传感器网络的研究采用系统发展模式,因而必须将现代的先进微电子技术、微细加工技术、系统soc(system-on-chip)芯片设计技术、纳米材料与技术、现代信息通讯技术、计算机网络技术等融合,以实现其微型化、集成化、多功能化及系统化、网络化,特别是实现传感器网络特有的超低功耗系统设计。传感器网络具有十分广阔的应用前景,在军事国防、工农业、城市管理、生物医疗、环境监测、抢险救灾、防恐反恐、危险区域远程控制等许多领域都有重要的科研价值和巨大实用价值,已经引起了世界许多国家军界、学术界和工业界的高度重视,并成为进入年以来公认的新兴前沿热点研究领域,被认为是将对二十一世纪产生巨大影响力的技术之一。

4.2传感器网络研究热点问题和关键技术。

传感器网络以应用为目标,其构建是一个庞大的系统工程,涉及到的研究工作和需要解决的问题在每一个层面上都很多。对无线传感器网络系统结构及界面接口技术的研究意义重大。如果我们把传感器网络按其功能抽象成五个层次的话,将会包括基础层(传感器集合)、网络层(通信网络)、中间件层、数据处理和管理层以及应用开发层。

其中,基础层以研究新型传感器和传感系统为核心,包括应用新的传感原理、使用新的材料以及采用新的结构设计等,以降低能耗、提高敏感性、选择性、响应速度、动态范围、准确度、稳定性以及在恶劣环境条件下工作的能力。

传感器网络有着巨大的应用前景,被认为是将对21世纪产生巨大影响力的技术之一。已有和潜在的传感器应用领域包括:军事侦察、环境监测、医疗、建筑物监测等等。随着传感器技术、无线通信技术、计算技术的不断发展和完善,各种传感器网络将遍布我们生活环境,从而真正实现“无处不在的计算”。以下简要介绍传感器网络的一些应用。

(1)军事应用。

传感器网络研究最早起源于军事领域,实验系统有海洋声纳监测的大规模传感器网络,也有监测地面物体的小型传感器网络。现代传感器网络应用中,通过飞机撒播、特种炮弹发射等手段,可以将大量便宜的传感器密集地撒布于人员不便于到达的观察区域如敌方阵地内,收集到有用的微观数据;在一部分传感器因为遭破坏等原因失效时,传感器网络作为整传感器网络体仍能完成观察任务。传感器网络的上述特点使得它具有重大军事价值,可以应用于如下一些场景中:

监测人员、装备等情况以及单兵系统:通过在人员、装备上附带各种传感器,可以让各级指挥员比较准确、及时地掌握己方的保存状态。通过在敌方阵地部署各种传感器,可以了解敌方武器部署情况,为己方确定进攻目标和进攻路线提供依据。

监测敌军进攻:在敌军驻地和可能的进攻路线上部署大量传感器,从而及时发现敌军的进攻行动、争取宝贵的应对时间。并可根据战况快速调整和部署新的传感器网络。

评估战果:在进攻前后,在攻击目标附近部署传感器网络,从而收集目标被破坏程度的数据。

核能、生物、化学攻击的侦察:借助于传感器网络可以及早发现己方阵地上的生、化污染,提供快速反应时间从而减少损失。不派人员就可以获取一些核、生、化爆炸现场的详细数据。

(2)环境应用。

洪灾的预警:通过在水坝、山区中关键地点合理地布置一些水压、土壤湿度等传感器,可以在洪灾到来之前发布预警信息,从而及时排除险情或者减少损失。

农田管理:通过在农田部署一定密度的空气温度、土壤湿度、土壤肥料含量、光照强度、风速等传感器,可以更好地对农田管理微观调控,促进农作物生长。

(3)家庭应用。

建筑及城市管理各种无线传感器可以灵活方便地布置于建筑物内,获取室内环境参数,从而为居室环境控制和危险报警提供依据。

智能家居:通过布置于房间内的温度、湿度、光照、空气成分等无线传感器,感知居室不同部分的微观状况,从而对空调、门窗以及其他家电进行自动控制,提供给人们智能、舒适的居住环境[16]。

建筑安全:通过布置于建筑物内的图像、声音、气体检测、温度、压力、辐射等传感器,发现异常事件及时报警,自动启动应急措施。

智能交通:通过布置于道路上的速度、识别传感器,监测交通流量等信息,为出行者提供信息服务,发现违章能及时报警和记录[17]。反恐和公共安全通过特殊用途的传感器,特别是生物化学传感器监测有害物、危险物的信息,最大限度地减少其对人民群众生命安全造成的伤害。

(4)结论。

无线传感器网络有着十分广泛的应用前景,它不仅在工业、农业、军事、环境、医疗等传统领域有具有巨大的运用价值,在未来还将在许多新兴领域体现其优越性,如家用、保健、交通等领域。我们可以大胆的预见,将来无线传感器网络将无处不在,将完全融入我们的生活。比如微型传感器网最终可能将家用电器、个人电脑和其他日常用品同互联网相连,实现远距离跟踪,家庭采用无线传感器网络负责安全调控、节电等。无线传感器网络将是未来的一个无孔不入的十分庞大的网络,其应用可以涉及到人类日常生活和社会生产活动的所有领域。但是,我们还应该清楚的认识到,无线传感器网络才刚刚开始发展,它的技术、应用都还还远谈不上成熟,国内企业应该抓住商机,加大投入力度,推动整个行业的发展。

无线传感器网络是新兴的通信应用网络,其应用可以涉及到人类生活和社会活动的所有领域。因此,无线传感器网络将是未来的一个无孔不入的十分庞大的网络,需要各种技术支撑。目前,成熟的通信技术都可能经过适当的改进和进一步发展,应用到无线传感器网络中,形成新的市场增长点,创造无线通信的新天地。

5结语。

当前技术水平下的传感器系统正向着微小型化、智能化、多功能化和网络化的方向发展。今后,随着cad技术、mems技术、信息理论及数据分析算法的继续向前发展,未来的传感器系统必将变得更加微型化、综合化、多功能化、智能化和系统化。在各种新兴科学技术呈辐射状广泛渗透的当今社会,作为现代科学“耳目”的传感器系统,作为人们快速获取、分析和利用有效信息的基础,必将进一步得到社会各界的普遍关注。

微波传感器依靠微波的很多优点,将广泛地用于微波通讯、卫星发送等无线通讯,和雷达、导弹诱导、遥感、射电望远镜中。并且在一些非接触式的监测和控制中也有很好的应用。

传感器论文

[4]许荣荣.光纤环形腔光谱技术与传感应用的研究[d].华中科技大学。

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