传感器的优化设计论文（通用13篇）
在学习和工作的日常里，大家都经常接触到论文吧，通过论文写作可以培养我们的科学研究能力。那么你知道一篇好的论文该怎么写吗？下面是小编收集整理的传感器的优化设计论文，欢迎阅读，希望大家能够喜欢。
传感器的优化设计论文 篇1
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 建构主义学习理论指导下的传感器与测试技术研究型教学实践
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。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
该课程内容分为三大块：基础理论、典型传感器原理与应用以及典型参量的测试。在学期开始的基础理论部分，采取“以兴趣为核心”的方式，让学生在感兴趣和亲身感知的事件中由实践到理论、从工程实际到科学理论认识传感器;再分门别类讲述传感器原理及应用，采取“以问题为核心”的方式，从科学到工程，引导学生对传感器工作原理进行探究，根据工程需要对科学问题进行提炼;课程后期，典型参量测试部分，采取“以案例或课题为核心”的方式，从科学到工程，从单元构建系统，进行设计学习。教学进程表和教学模式。
2.3.2 针对不同传感器设计不同的教学手段
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
[1]周文成.研究型本科教学探析：衍进、内涵、措施[J].南京邮电大学学报：社会科学版，2008，10(3)：64-68.
[2]张建伟，陈琦.从认知主义到建构主义[J].北京师范大学学报：社会科学版，1996(4)：76-80.
[3]王晓鑫.试论基础教育新课改的心理学取向：建构主义心理学对新课程改革的影响[J].科教文汇，2008(1)：35-36.
[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.
传感器的优化设计论文 篇2
1 无线传感器在智能家居中应用的重要性
科技时代的来临，人们的生活质量得到了更大程度的提高。现在家居生活逐渐向智能化发展，各种系统的智能化使生活更加轻松、有序、高效，智能化家居逐渐成为科技时代背景下的必然趋势。但是，在发展的过程中要正视，因为我国家居智能化起步比较晚，与国外发达国家相比还存在很多不足，逐渐凸显出一些问题。例如智能家居组网方式的选择难，传统的先组网方式已经不能适应社会发展的需求，而传统的无线组网方式造价比相对较高，更不易选择。或者是整个系统因为节点、标准以及接口等问题运行不稳定。只有解决这些存在的问题，才能更好地实现智能家居的建设，才可进一步为人们提供更高质量的服务。而无线传感器在智能家居上的应用刚好满足这一要求，以无线传感器存在的优点来弥补传统智能家居系统的不足，使得智能家居真正实现“智能”，将各种子系统联系在一起，实现信息共享。无线传感器在智能家居中的应用，主要是通过设置在区域环境中多个传感器组节点形成一个无线多跳自组织的网络系统，实现家居中安保系统、家电控制系统以及网络应用系统等有效的整合，保证观察者可以实现实时监控。
2 无线传感器在智能家居上应用的难点
无线传感器在智能家居中的应用在一定程度上已经超出了传统的网络范围。因为在智能家居中的应用中，节点的组成已发生了转变，不再是与传统系统中相同节点的组成，而是将功能单一与独立工作的节点联系起来，由传统的网络系统转变为一个异构的系统。同时，因为在智能家居中某些家电设备或者是办公产品不是静止不动的，这就使系统内的节点具有了移动性。网络系统由传统的静止转变为动态，同时拓扑结构也可能会发生转变，这就要求整个无线传感器网络系统具有更强的适应性，保证本身具有动态系统的可塑性。针对无线传感器网络系统中节点的异构性和动态性，其在智能家居中的应用难点主要就是对动态节点的控制。另外还有就是在工程应用上存在的问题，也就是将来自不同厂家的家电以及传感器执行器进行有效互联，进行统一管理。家电设备生产规律决定了各种电器设备来源的多样性。对于电器设备的生产，各个厂家是各有所长，因此消费者在进行选购时一般都是根据质量而不是根据生产厂商进行确定，造成了各个电器设备节点的不同，为如何将不同厂家不同类型设备互联提出了更高的要求，此问题已经成为无线传感器网络在智能家居上应用的难点。
3 无线传感器在智能家居上应用设计
3.1 无线传感器网络节点硬件设计
无线传感器网络节点硬件设计主要包括传感器单元设计、处理器单元设计、无线通信单元设计以及能量供应单元设计四部分。本文主要以温度传感器为例进行设计，传感节点主要包括电源(电池组)人体红外传感器、温度传感器(18B20)、接口、单片机(MSP430F1232A)、无线收发芯片(NRF905)。
(1)传感器单元设计。在此传感器节点的选择只有温度传感器和人体红外传感器两个节点，其中温度传感器选择的是DS18B20，具备体积小、电路简单、成本低以及精度高等特点，内置集成测温传感器和逻辑控制电路。人体红外传感器节点的设置主要是用来对家居环境内人物是否存在进行检测，其原理是根据温度高于绝对温度-273℃的任何物体都会具有红外光谱，并根据光谱长度对区域环境内的红外波长进行确定。如果环境内有人物存在就会将自身存在的红外线通过滤光片加强后作用到红外感应器上，红外感应器电荷平衡被打破，向电路释放电荷，经系统处理后就会引发报警系统。
(2)处理器单元设计。处理器单元选择的是单片机MSP430F1232A，具有应用方便、时间长等超低功耗的优点。并且具有丰富的寻址方式以及大量的模拟指令，具有较强的处理功能，所以在控制单元选择这种单片机比较具有优势。另外的外围电路主要由复位电路、晶振电路、电量监视电路以及编程接口组成，整个工作系统比较稳定。
(3)无线通信单元设计。无线通信设备选择的主要是无线收发芯片NRF905，具有低消耗的特点。整个单元主要是由调节器、功率放大器、晶体振荡器、自带调节器的接收器以及完全集成的频率调制器组成。另外，在没有碰撞控制或者是有噪声的区域环境中，数据包的重复发送是提升系统可靠性的一种有效方式，无线收发芯片NRF905在这一方面具有很大的优势，实施比较方便。
(4)能量供应单元设计。能量供应单元主要是由电池组和电量剩余监视电路组成，其中电池组可以选取节号电池来组成，监视电路主要构成为MAX836。能量供应单元设计相对简单，但是也最为重要，没有电源一切皆为空谈，因此要加强对此单元设计的重视。
3.2 通信协议设计
这里讲的通信协议主要是路由协议，根据现在无线路由器自组网中的平面路由协议可以分为按需路由协议和主动路由协议两种。
(1)按需路由协议。按需路由协议认为在无线传感器自组网中没有必要去维护其他节点的路由，只有在没有与目的路由进行连接的时候才会“按需” 发现路由。其优点是在对信息传播时不需要周期性的路由，节省了大量的网络资源。缺点是节点数据包发送时，没有目的节点路由，会发生延时。按需路由协议一般主要包括发现和维护两个过程，在源节点发现存在路由节点没有去往目的节点时，就会引发路由发现过程。而路由维护过程只有通过链路失效检测机制才能进行触发。现在经常用的按需路由协议主要有DSR协议和AODV协议。
(2)主动路由协议。区别于按需路由协议，主动路由协议是主动去寻找路由，认为无线传感器自组网节点应该对网络中所有节点进行维护。与按需路由协议相比其具有一定的优点，在节点发送数据包时，如果存在目的节点，其中延时概率会大幅度降低。但是同时也具有缺点，主动路由协议网络开销比较大，同时原有路由更新会因为拓扑结构的动态变化很快变成过时信息。现在常用的主动路由协议主要有DSDV协议和WRP协议。
3.3 智能家居网络拓扑结构设计
无线传感器网络在智能家居上的应用，实现的前提就是要选择建立一个科学合理的拓扑结构。一个合理的网络拓扑结构可以提升家居网络的速度，将其具有的优点进行扩大，使网络具有的整体功能更完美地发挥出来。现在智能家居网络拓扑结构一般采用的都是星状网络。具有的特点是网络结构简单，连接方便，更重要的是管理时效性高。无线传感器在智能家居上的应用，通过多个节点形成自足网络，其中智能家居网络控制主要分为家用电器开关控制和安防、环境监测数据传输两种。与现在智能家居发展相结合，设计出以控制计算机为中心的星状网络拓扑图，更简单实用。
传感器的优化设计论文 篇3
1传感器的分类
1.1根据能量转换分类
根据传感器能量转换的角度进行分类，可以分成能量控制型传感器和能量转换型传感器两种。能量控制型传感器需要如电容传感器、霍尔传感器等提供电源。能量转化型传感器则利用能量变化产生的物理效应产生信息，不需外加电源。
1.2根据被测参量分类
根据传感器的被测参量可以分成三类，即物性参量、机械量参量、热工参量。
1.3根据传感器使用材料分类
传感器的应用材料受外界因素限制，会呈现出有对应性以及其独特性的反应。所选用材料中最能体现功能特性的，也是在外界环境中最有敏感性的材料，因此也是作为制作传感器敏感元件的最佳选择。根据传感器的应用材料，可以分为以下几类：①依照晶体结构区分材料。非晶、单晶、材料、多晶等。②依照物理性质区分材料。绝缘体、磁性材料、导体、半导体等。③依照其他类别区分材料。混合物、金属聚合物、陶瓷等。
1.4根据传感器工作原理分类
从传感器的工作机理进行分类，可以将其分成生物传感器、物理传感器、化学传感器三种，逐一分析如下：①生物传感器。利用信息科学与生命科学一起交织发展起来的学科知识，广泛地应用于食品工程、环境监测、临床医学、发酵工艺、军事医学等各个领域。②物理传感器。又分为物性型传感器和结构型传感器，具有品种多样、发展迅速、应用广泛等特点。③化学传感器。利用化学原理来识别检测信息，最具有广阔发展前景，多应用于医疗卫生、环境保护、家用电器、火灾报警等方面。
2机电一体化中传感器的作用效果
在机电一体化系统中，传感器处于首要地位，它的作用特点与系统的感受器官一样，不仅能够快速并且准确地获取对我们有用信息，并且还能接受在恶劣环境之下的严酷考验，在机电一体化系统中保证达到了高水平的要求。随着现代技术的不断更新，作为信息采集系统的前端单元，传感器的作用和地位越显突出。
3机电一体化系统中传感器的应用实践
3.1在机器人中传感器的应用
随着高科技的不断发展，工业机器人作为高科技的产物，已经能够通过各种传感器准确无误地感知周围环境本身并且可以自如地操作对象，运作身体。外部传感器获得的操作对象和认知的外部环境，它是通过内部传感器来获取自身状态的信息，我们能够通过控制的机器人获得提供的反馈意见。
3.2传感检测技术在机械加工过程中的应用
①在机器的切割过程中的正常运转过程中应用传感器技术。在切割的过程当中，优化生产结构是传感器检测的最终目的。而在切割过程中，提高金属材料的利用率和节约生产成本的过程中去除率。轴承旋转系统，驱动系统，温度监测和控制，这机器的性能和安全运行，这种传感器的主要目标是检测传感参数包括由于故障的表面的粗糙度和加工机器停机精度，使用的电源，机器状态和冷却水流量。
②砂轮刀具的检测传感技术。重要的材料切除过程包括了切削与磨削过程。当刀具和砂轮磨损到一定限度的时候，或者就会出现塑性变形，损坏，卷刀或烧伤的情况，他们可能会失去切削的能力，使之更加不能保证加工表面的完整性和加工精密度，这样的情况称为工具砂轮失效。在大量的工业数据统计得出的结论，由于刀具失效从而导致机床故障停机为首要因素。另外，其存在着设备故障事故的危险和人身安全隐患。
3.3在汽车中传感技术自动控制系统的应用
随着其它新型技术和传感器技术的大量应用，如今的汽车产业步入了一个的全新时期。用自动控制系统来代替纯机械式控制部件是汽车机电一体化的要求。在其所有的重要控制系统中，不可少地使用了压力传感器、吸气及冷却水温传感器、曲轴位置传感器、气敏传感器等各种传感器。在机械制造业中，我们要需要进行动态特性的测量，利用传感器来测量床身、刀架等有关部位的机械阻抗、振动等参数来检验传感器的动态特性。在环境这方面，通过密集的节点布置可以详细地观察到微观的环境因素，为环境监测和环境研究提供了一个崭新的平台和途径。在内部传感器如：尖端科技产业，限位开关、角度、编码器、加速度计传感器等，触觉传感器、压力传感器、光电传感器、视觉传感器、接近开关等，在如此多的外部传感器的共同作用之下，造就了现今新时代的机器人。实现自动调节、自动控制的关键环节主要是依靠传感器技术，同时在机电一体化系统中这也是不可或缺的关键技术，它的技术水平高低在很大程度上决定和影响着其系统的功能。在各行各业的技术领域和科学领域以及日常生活中，传感器越来越发挥着极其重要的作用，并且得到了日益传播，传感器最终得到广泛传播。
4传感器技术所存在的问题
专业研究所和大学各高校是我国传感器的研究主要集中的地方，发源于20世纪80年代，与国外先进的技术相比较，我们还存在着非常之的大差距，主要表现为：先进的计算、模拟技术和优秀可行的设计方法；先进的高端设备与微机械加工技术；娴熟于心的封装技术；具有可靠性技术的研究。所以说，在传感器技术方面，我们更加要提高和加强对技术的探讨以及深入的研究，以便促进我国传感器技术的进一步发展。
5传感器技术应用中问题的解决方法与其发展方向
传感器的不断发展为自动化水平的提高提供了条件。因此，传感器技术能够又快又好的发展，其今后的发展方向可能有如下几个方面：
①传感器技术发展的动力主要是来源于快速的开发。比如说，研究新型敏感材料和新型的技术：信息处理，生物化学，光电子，微电子等多种学科。各种新技术的综合利用和相互渗透，这样双管齐下，就能够在积极开发新一批敏感材料的基础上开发生产先进的传感器。
②趋向于高精度的发展。向精度高，响应速度快，灵敏度高，互换性好的有利方向发展，新型传感器的可靠性确保了生产自动化。
③趋向于微型化发展。积极研发成熟的加工技术以及新型材料，是实现将传感器微型化的重要途径。
④趋向于集成化发展。其具有稳定性高、可靠性高、体积小、重量轻、响应快等特点，而且便于批量生产，成本较低。
6结语
在机电一体化中通过运用传感器技术，研究并解决系统中的信息传递问题，从而能够使系统中信息、能量的转换和传递更加的流通顺畅，使得系统各部分都能够有机地相结合一起，并形成统一完整的整体。在近几十多年来，智能化传感器有了很大的发展，智能化的传感器更加开始与人工智能相结合，创造出了各种高度智能的传感器，并且已经在家用电器方面得到了应用，相信在不久的将来，这项技术能够更加的成熟，而且这项技术能够向更多方向发展。从某种意义上来讲，机电一体化系统的设计，主要是根据功能要求和选择后的传感器的应用设计。传感器的好坏与否将直接影响到机电一体化控制系统运行和系统性能的稳定性和可靠性。对于传感器技术，机电一体化发挥着极其重要的作用。
传感器的优化设计论文 篇4
1传感器技术发展概述
现在在各个领域当中都普遍的运用到了传感器技术，集成化方向已经成为机电系统当中的传感器技术的发展趋势，集成化传感器具有较强的稳定性、较轻的重量、较小的体积以及较高的可靠性等特点，同时还具有较低的生产成本，非常容易实现批量生产，因此具有非常广阔的发展前景。
2传感器技术在机电技术当中的应用
由于传感器的电磁兼容性能比较强，因此具有较高的数据存储技术可行性，同时还不容易丢失其中的模块参数。智能滤波算法以及A/D转换技术等先进的技术都在传感器当中得到了应用，就算是满量程的时候，传感器仍然可以使稳定的输出码得到保证。传感器的通讯接口属于标准的接口，其能够与计算机进行直接的连接，同时也可以连接标准的工业控制总线，具有十分灵活的使用方式。
2.1在机器人中传感器技术的应用
作为典型的仿生装置，机器人对传感器技术进行了充分的应用。通过将感知到的物理量向电量进行转化，机器人就可以实现信息输出，在这个过程中对机器人传感技术进行了充分的利用，其中包括两方面的内容，也就是外部传感器以及内部传感器。外部传感器需要通过检测外部信息，从而对工作环境进行判别，为机器人提供必要的信息，使之能够对操作对象进行准确的控制。而实施系统的控制是内部传感器的主要功能，其能够对机器人的状态进行有效的检测，保证机器人在工作的过程中能够按照要求来进行。内部传感器可以将具有价值的信息提供给外部传感器，从而能够使机器人对外部的环境产生有效的感知，并且将相应的动作做出。与此同时，在科技生产的过程中，还可以利用对机器人的操作从而能够对反馈的意见进行获取。
2.2在机械制造行业中传感器技术的应用
由于在机械制造行业当中需要实施包括加工精度等在内的动态特性测量，因此要利用传感器针对机械阻抗以及振动等相关部件当中的参数进行测量，从而对其动态特性进行检验。如果需要在线监测与控制超精加工中的零件尺寸的时候，就要利用传感器将相关的信息提供出来。比如利用传感器针对数控车床中车刀的位置进行检测；由于工件的表面精度以及尺寸在很大程度上都会受到刀尖形状的影响，可以采用在车刀上放置的振动传感器对其锋锐的程度进行检验。还可以利用液面传感器针对液压系统中的油量以及车床中的润滑油进行监测。
2.3在环境当中传感技术的应用
传感器网络在环境监测当中通常具有一系列的优点，其中包括无需专人现场维护、可以长期不用对电池进行更换、具有十分简单的布置等。可以利用对节点进行密集的布置，从而对微观的环境因素进行观察。在环境监测领域当中对传感器网络具有非常广泛的应用，其中包括微观观测生物群落、森林火灾报警、观察气象现象、观测海岛鸟类的生活规律等。
2.4在火灾报警当中传感器技术的应用
防灾报警装置是现代建筑必须要具备的，其中最为关键的就是火灾报警系统。在发生火灾的时候一般都会出现有害气体、高温、火光以及烟雾等。如果将传感器运用到火灾报警系统当中，就可以对异常的信号进行转化，使之变成容易进行传送的形式，然后就可以利用消防网络向指挥中心提供火灾地点的报告。
3结语
传感器技术在机电技术当中的应用，有效的将信息系统中的传递问题解决了，并且能够保证非常流畅的信息传递，还能够顺利的进行能量转换。机电系统中的各个部分在传感器技术的作用下能够有效的结合在一起，实现了可靠性以及完整性的提升。因此。我们有理由相信，随着科学技术的不断发展，传感器技术必然会在机电技术当中得到更进一步的应用。
传感器的优化设计论文 篇5
１传感器、机电一体化定义
１）传感器。传感器指的是能够直接对工程进行测量、转换输出量的一种器件，需要按照规律完成相关的工作，转换量值既可以是同种类型也可以是不同类型，通俗地来说就好比是人体的感知器官和对应的延伸。
２）机电一体化。机电一体化即在机械当中引入微观电子技术，从而更新系统的主功能、信息功能、动力功能以及控制功能，因此，机电一体化属于机械装置和电子装置之间实现融合的中间介质。机电一体化包含微电子、机械制造、自动控制以及人工智能等技术，其中传感技术属于机电一体化的基本技术。传感技术在机电一体化当中的应用主要是用来检测系统、工作环境和操作对象等的状态，并对系统的运行起到重要的辅助作用，帮助系统在相对恶劣的条件下能够快速、高效地得到信息工作，因此，我们可以认为机电一体化会对自动化技术的形成情况产生影响，而传感技术会对系统的自动化程度产生影响。随着社会的快速发展，人们对信息的需求逐渐增大，对此需要不断提升信息处理能力，所以传感技术在未来具有很好的发展前景。
２机电一体化系统中的传感器技术
正如前文所述，传感器对于机电一体化系统而言，就好像器官对于人体一样，能够获得待测对象的实际情况和特征。对于典型机电一体化系统而言，重点内容就是测量模块，其主要包含传感器和测量电路等部分，主要负责收集系统的行为和运行状态的信息，能够输入相关的参数，分别代表着系统的机械结构模块性能的物理参数，即力矩、强度等等。系统的输出参数指的是待测量的特征参数，即电压、频率、电流等，测量模块要将参数与时间之间的变化曲线展示出来，即分辨率和线性范围等技术指标。实际上，大部分机电一体化系统难以满足设计要求，这主要是因为实际当中检测传感技术会起到一定的限制作用，难以在高效获取信息的同时对经济成本进行有效地控制，因此，需要人们进一步进行改进和提升。
３机电一体化系统中传感器技术的应用
３．１传感技术在机械加工中的应用。在开展机械加工时，需要借助检测工作确保机械加工的产品满足要求。在开始加工产品之前，需要对坯件以及设备进行自动检查，从而确保后续工作的正常开展。传感技术在机械加工过程中的应用主要体现在以下几个方面：
①通过检测能够对坯件的夹持方位进行自动的判断和调整，并预估上床之后产品装夹的形变情况和夹力大小；
②完成加工之后，对产品的合格情况进行评估，在测量评估过程中需要掌握产品的形状、尺寸和平面度等参数，部分特殊工件除了上述检测内容之外，还需要对导程、齿距等进行测量，机电一体化系统的实施，能够使上述的工序都能够自动完成；
③加工产品时，要借助传感检测技术对加工条件进行把控，即控制振动、切削速度等，系统能够自行监测从而使系统达到最佳的加工状态，从而提高产品的合格率。以切削过程为例进行详细说明，利用传感检测优化系统的生产率，使得切除率实现最佳，准确掌控机床的动态特征。同时还需要找到影响精度的因素，并对其进行优化处理，不但能够辅助加工，还可以对刀架结构和材料进行评估。
３．２传感技术在汽车行业的应用。随着科技的发展，汽车逐渐成为了人们出行的重要工具，因此，更多的技术被广泛地应用在了汽车制造当中。近年来，汽车行业逐渐向着轻型化和智能化发展，汽车行业使用的电子控制系统需要传感技术的支撑，该技术的使用不但能够提升汽车的使用舒适度，还能够方便人们的出行。机电一体化系统中机械式控制部件被自动控制系统取代，逐渐把控制和检测技术应用在汽车生产当中，想要完全实现，需要引入可靠度和性能高的传感器类型，具体要求包含以下几点：
①适应性强：汽车需要在恶劣环境下行驶，因此，传感器需要具备密封性，能够抵抗潮湿、易腐蚀的环境，保证汽车能够正产运行；
②抗干扰性能好：传感器一般应用在汽车发动机舱当中，运行过程中需要抵抗强震、高温、高压和电磁波等的影响；
③稳定、可靠性高：汽车一般具备较长的使用年限，因此，汽车零部件需要耐用，各项指标需要满足高频率运行需求；
④经济成本要合适：在生产汽车的过程中，不但需要满足上述的要求，还需要对经济成本进行控制。在开始实现大批量生产之前，需要保持产品的一致性，这和自动化生产要求是一致的。
３．３传感技术在数控机床上的应用。将传感技术应用在机床当中，即采用数字信号对机床运动加工进行控制，实际上就是借助数字代码的形式把加工信息记录在程序介质当中，其中包含移动轨迹，然后系统需要经运算、译码等环节发出相应的指令信息，使机床工作，从而生产出满足要求的产品。在数控机床当中使用的传感器主要有电压传感器、光电编码器等，主要用于位置检测，掌握机床的运行状态。传统机床在使用过程中会受到技术的影响，从而出现轴转动过位问题，这样一来就很容易出现机床使用故障。若把红外、超声波等传感器运用在机床当中，不但能够有效地检测机床是否存在轴转动过位问题，还能够及时处理出现的问题，这就有效地解决了常规机床生产过程中存在的人工检测盲点，能够有效地控制数控工作，提高产品的质量和精度，还能够有效地降低各项成本，这对于企业的长远发展而言是非常有利的。
４发展趋势
随着传感技术的发展，其被广泛地应用在了不同的行业和领域，并受到了广泛的关注。传感技术能够把非电量变成电量，整个过程都满足物力定律以及相关物质的物理性质。近年来，科技进步很快，人们研究出了越来越多的新材料和技术，将这些新的研究成果和传感技术进行有机的结合，能够促进传感技术的更新和完善。针对传感技术的发展现状，未来传感技术可以朝着以下各个方面发展：
①研发新型材料，并将光电子和微电子等技术逐渐应用在传感技术上，从而提高传感器的整体性能，增加传感器的工作时间，降低检测所需的时间；
②引入新技术、新物理效应，研发新型的传感器，将传感器的应用领域拓展到更大的范围，新技术和新材料的使用不但有助于新型传感器的研究，还能够对现有的传感器进行优化，提高传感器的应用范围，完善各项功能，降低施工过程中的消耗；
③提高传感器的精度，随着社会的发展，人们对传感器的精度、灵敏度和反应速度等的要求都在提高，部分要求超精度检测，因此，可以把数学计算方法和数学模型引入其中，从而降低传感器出现故障的几率；
④向着智能化和数字化的方向发展，现在使用的传感器输出的信号为微电脑处理之后的数字信号，未来会朝着在线监测控制的方向发展。
５结束语
随着科技的发展，机电一体化系统逐渐进入了人们的生产和生活。传感器技术作为机电一体化系统的重要技术，被广泛地应用在了各行各业当中，并且取得了广泛的关注和重视，相信未来传感器技术会向着更好的方向发展，从而为人们的工作和生活带来更多的帮助。
参考文献：
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［２］起红忠．机电一体化系统中传感器与检测技术的应用［Ｊ］．现代经济信息，２０１６，４（８）：３５３．
［３］王晓鹏．试析传感器技术在机电一体化中的应用［Ｊ］．数字技术与应用，２０１６，３４（８）：２２６．
传感器的优化设计论文 篇6
一、导电材料
导电材料按导电机理可分为电子导电材料和离子导电材料两大类
金属材料，引线键合工艺中所用导电丝主要有金丝、铜丝和铝丝。
通用高分子材料与各种导电性物质,如金属粉、炭黑等通过填充复合、表面复合等方式可以制成:导电塑料、导电橡胶、导电纤维织物、导电涂料、导电胶粘剂及透明导电薄膜等。
二、绝缘材料
介电材料又叫电介质，是以电极化为特征的材料。
具有压电效应的材料叫做压电材料，通过压电材料可以将机械能和电能相互转换。
铁电材料是一种特殊的介电材料，即具有电畴和电滞回线，通常称为铁电体。
三、半导体材料
硅(Si)是当前微电子技术的基础材料，预计其统治地位至少到21世纪中叶都不会改变。
一维量子线、零维量子点材料是一种人工构造(通过能带工程实施)的新型半导体材料，是新一代量子器件的基础。
半导瓷的半导化机理，在于陶瓷材料成分中化学计量比的偏离或杂质缺陷对晶粒的影响，以及施主和受主在晶界形成的界面势垒。
热敏电阻可分为正温度系数(PTC)和负温度系数(NTC)两大类。
氧化锌晶体具有纤锌矿结构。室温下满足化学计量比的纯净氧化锌应是绝缘体，但由于本征缺陷的存在，使之具有n型电导，而搀杂使电导率产生巨大变化 。
稀土催化材料种类用途及其生产现状与发展分析
稀土催化材料种类用途及其生产现状与发展分析
一、稀土催化材料的种类
众所周知，我国稀土矿以轻稀土组分为主，其中镧、铈等组分约占60%以上。随着我国稀土永磁材料、稀土发光材料、稀土抛光粉、稀土在冶金工业中等应用领域逐年扩大，国内市场对中重稀土的需求量也快速增加。造成了高丰度的铈、镧、镨等轻稀土的大量积压，导致我国稀土资源的开采和应用之间存在着严重的不平衡。
研究发现，轻稀土元素由于其独特的4f电子层结构，使其在化学反应过程中表现出良好的助催化性能与功效。因此，将轻稀土用作催化材料是一条很好的稀土资源综合利用出路。
催化剂是一种能够加速化学反应，且在反应前后自身不被消耗的物质；加强稀土催化的基础研究既提高生产效率，又节约资源和能源，减少环境污染，符合可持续发展的战略方向。
到目前为止，能够在工业中获得应用的稀土催化材料主要有3类，包括分子筛稀土催化材料、稀土钙钛矿催化材料、以及铈锆固溶体催化材料等，见表1所示。其中分子筛稀土催化材料又可细分为中孔、微孔、介孔、以及纳孔稀土催化材料等几大类，且目前主要用于炼油催化剂。
稀土钙钛矿催化材料由于其制备简单、耐高温、抗中毒等性能优越，目前主要用作环保催化剂，也广泛用于光催化分解水制氢、以及石油化工行业的碳氢化合物重整反应等方面。目前已开发并应用的主要有钙钛矿型稀土复合氧化物催化剂、以及掺杂微量贵金属的稀土钙钛矿型催化剂等。
铈锆固溶体催化材料是应汽车尾气净化市场的需求发展起来的一种稀土催化材料。早期主要利用铈的储氧性能来调节汽车尾气中的氧化还原反应。后来发现单一的铈储氧材料其持久性耐高温性能并不能满足日益发展的汽车尾气催化剂的寿命要求，而添加一些锆可明显改善储氧材料的抗高温性能，从而改善催化剂的耐久性。目前，铈锆固溶体催化材料不仅用于石油化工领域的各种催化过程，也广泛用于汽车尾气净化、以及其它环保领域。
与传统的贵金属催化剂相比，稀土催化材料在资源丰度、成本、制备工艺、以及性能等方面都具有较强的优势。目前不仅大量用于汽车尾气净化，还扩展到工业有机废气、室内空气净化、催化燃烧、以及燃料电池等领域。自20世纪90年代末以来，发达国家的环保催化剂市场一直以20%速度增长。因此，稀土催化材料在环保催化剂产品市场，特别是在有毒、有害气体的净化方面，具有巨大的应用市场和发展潜力。
二、汽车尾气净化
近年来，随着我国汽车产量及保有量一直呈高速增长势态。自2002年10月以来，我国汽车产量平均增长率超过37%。2002年产量为325万辆， 2003年已达440余万辆。预计2004年汽车产量将超过510万辆。继美国、日本、德国之后，中国2003年汽车产量已超过法国，已成为世界第四大汽车制造国。
汽车的大量使用，使我国许多城市产生了严重的大气污染。治理机动车的排气污染，主要依靠安装含催化剂的三元净化器。由于稀土催化材料可以扩大三效催化剂的操作窗口，提高净化效率和稳定性，在汽车尾气净化方面已获得广泛应用。在全球范围内，仅汽车尾气净化方面的稀土年消耗量可达1.5万吨REO。
目前，稀土用于汽车尾气净化方面包括在活性层中主要用作储氧材料、替代部分主催化剂、以及作为催化助剂等。在分散层中主要用作改善γ-Al2O3的高温稳定性。在载体中主要用于改善机械强度和热稳定性。另外，汽车的电子燃油喷射系统需要的氧传感器也是由含稀土的陶瓷材料制造的。
除汽车外，我国自1999年以来，一直是世界最大的摩托车制造国，摩托车的年产量早已超过1000万辆。目前对发达国家出口的摩托车要求必须安装尾气净化器，国内一些大中型城市已开始要求治理摩托车的排气污染，这是稀土催化材料应用的一个重要方面。
在柴油车的尾气污染治理中，目前主要依靠安装一个氧化净化器来对柴油车排放的碳烟以及部分气体污染物进行氧化净化治理。这是稀土催化材料应用的又一个方面
2002 年以来，我国固定式小型燃油发动机的产量也快速增长。目前主要用于家用发电机、庭院剪草机、小型灌溉设备、水上动力设备、以及许多其它方面。2003年仅出口的小型燃油发动机就达1500余万台。其中部分厂商已要求安装净化器，这又开拓了稀土催化材料的应用新领域。
从上述稀土催化材料的应用领域看，我国稀土催化材料的用量正逐年增大。2003年，我国国内生产的汽车尾气净化器产量已达320余万套。包括催化剂、载体、以及氧传感器所消耗的各类稀土，总稀土用量达910余吨。预计到2005年，我国汽车尾气净化器的市场需求将超过 550万套，总稀土消耗量将达1560余吨。
三、工业有机废气治理
目前的大气污染物主要来自机动车排放的尾气，以及工业过程排放的有机废气等。如何针对这几种污染气体的成分特点，研究有效的催化材料是当前污染治理的关键所在。与此同时，随着生活水平的提高，室内空气污染也已成为都市居民所担心的关键。因此，工业有机废气的催化治理技术，以及室内空气净化是近年来稀土催化研究最为活跃的领域之一。目前，利用稀土催化技术治理工业有机废气的工作主要集中在挥发性有机废气治理、烟气脱硫、燃烧过程脱氮、纳米TiO2光催化稀土改性、以及焦化污水催化净化等方面。
目前，在有机涂料、工业溶剂、粘合剂、制衣、制鞋、以及许多与有机溶液生产与使用的行业，工业有机废气的污染很严重。国内外的实践证明，治理工业废气和室内空气净化，催化氧化技术是最有效的技术措施。1997年以来，美国工业有机废气净化用催化剂的销售额一直以年平均20%～25%的速度增长。我国是化学品生产的大国，其中95%以上的废气尚未治理。稀土催化材料由于其良好的催化性能，独特的低温活性，优越的抗中毒能力，在有机废气治理方面已显示出越来越优越的开发应用前景。其中稀土复合中孔催化材料具有大表面积、合适孔径分布、结构稳定等特点，已经成为工业有机废气净化中最有前景的催化材料之一。此外，通过纳米水平的设计，开发出先进的稀土催化材料，可以在降低90%贵金属用量的情况下仍能保证催化净化效率提高1倍。
稀土具有复杂的能级结构和光谱特性，对纳米TiO2进行掺杂改性，可有效提高光催化的效率，是最具希望解决可见光利用率的技术之一。研究表明，在可见光下利用纳米TiO2的光催化与稀土催化材料的低温催化氧化复合，被认为是最有希望的、可大规模应用于人居环境净化的有效方法。
四、催化燃烧
在20年之内，煤和石油在我国能源结构中仍将占主导地位。传统的燃烧方式燃烧温度高，超过1500℃，在这个温度下燃烧很容易产生氮氧化物，增加全球温室效应。另外，燃烧效率低，噪音高，且一些廉价燃料不能广泛应用。
利用催化燃烧技术可改变燃烧方式，提高燃烧效率，降低燃烧温度，减少NOx的形成，且燃烧过程中噪音低，廉价燃料也可大量应用，具有高效节能、环境友好等优点，是燃烧技术的未来发展方向。据有关资料介绍，利用催化燃烧技术可提高热效率64%，燃烧效率可达99.5%，节能效果达15%以上。
我国现有近40套炼油装置，年加工原油超过2亿吨。另外，燃煤电厂，工业锅炉、以及民用取暖等，年消耗能源超过14亿吨标准煤。采用催化燃烧技术，其节能效果将相当可观。另外，2002年我国燃气式热水器产量达7600万台，利用催化燃烧技术，也可提高民用燃料的燃烧效率。因此，催化燃烧技术在天然气发电、工业热源和民用等方面有巨大的发展潜力。
目前，用于催化燃烧的主要是稀土催化材料，具有价格便宜、原料易得、耐高温性能好等优势。特别是利用分子组装技术制备稀土催化材料，使稀土及其活性组分在高温下具有较好的稳定性，是促进催化燃烧的发展方向。其中稀土基钙钛矿、六铝酸盐等稀土复合氧化物在天然气高温催化燃烧应用方面更具有良好的发展前景。
五、燃料电池
燃料电池能量转化效率高，污染物超低或零排放，是21世纪高效、低污染的绿色能源。预计到2010年，燃料电池技术可在大型电站、新型分布式电站等方面形成超过3000亿美元的庞大市场。
稀土氧化物具有良好的离子和电子导电性，对改善固体氧化物燃料电池的性能有着无法取代的作用。通过选择合适的氧化物组成，可提高电极材料的离子导电率，降低氧还原的活化能。通过研究组成、结构与导电性的关系以及掺杂离子的形态，来设计、合成新型结构的复合稀土氧化物，获得高电催化活性和高电导率的稀土电极材料，是固体氧化物燃料电池目前的研究热点。
六、展望
1.针对能源和环保领域的特点，发展具有自主知识产权的高性能稀土催化材料，促进稀土资源的高效利用，是解决稀土资源平衡利用的关键。
2.我国正处于汽车工业大发展时期，将稀土催化材料用于汽车尾气净化，既保护环境，又扩大稀土应用，是把稀土资源优势转化为经济优势的一个重要途经。
3.将稀土催化材料用于工业有机废气污染治理和人居环境净化，是推动稀土催化应用的动力之一。
4.稀土催化燃烧既提高燃烧效率，节约能源，又减少氮氧化物排放，保护环境，必将成为稀土催化的一个新兴领域。
5.稀土催化材料用于固体氧化物燃料电池是稀土在能源领域中的一个重要应用。
传感器的优化设计论文 篇7
一、传感器网络协议研究
传感器网络是微电子技术、嵌入式信息处理技术、传感器技术等几种结合并构建的一种属于计算机网络。数据量大且繁杂是当代大数据时代的特点，如果不对数据加以处理，人们要想快速、有效获得自己需要的数据，无疑大海捞针的，因此为应对当前传感器网络存在的问题，将设计好的网络协议嵌入其中是当前研究的重点课题之一[2]。
（一）传感器网络协议层
为解决传统传感器网络协议划分不明确，导致数据混乱，不利于数据管理的问题。本次研究的传感器网络协议明确划分为4个层次，每个层次负责数据管理过程中的不同步骤，以规范数据流向。下图1为是传感器网络协议结构图。从图1中可以看出，本次研究的传感器网络协议一共分为4层：物理层、访问控制层、网络层以及应用层[3]。
（1）物理层。传感器网络协议物理层主要负责定义物理通信信道和与访问控制层之间的连接。简单的说，就是接收或发送传感器前端摄像头采集到的数据，以及维护由以上数据构建的数据库。
（2）访问控制层。传感器网络协议物理层主要负责物理层中数据的分类管理和传输。分类管理主要根据采集的数据类型进行分类确认，而传输主要是将分类结果进行传输。
（3）网络层。传感器网络协议网络层是整个协议中的核心层次，主要负责传感器与传感器、传感器与观察者之间的通信以及信息交流。在网络层中可以实现多种异构数据的兼容、融合以及转换、传输，为后续数据管理做好前期的工作准备，使得不必在后期进行二次处理[4]。
（4）应用层。传感器网络协议网络层是整个协议中的最后一个层次，主要负责与用户之间的数据交互，也就是将以上几层的数据分析结果按照用户的`请求发送给用户。
（二）传感器网络协议栈
协议栈，又被称为协议堆叠，是上述介绍的4个层次的总和，其实质反应了数据的往复传输过程。从下层协议的数据采集到数据传输再到上层协议的数据呈现，之后又从上层协议发出命令，命令下层传感器进行数据采集。传感器网络协议栈协调了不同层级之间的数据属性，在协议体系中，数据按照规定的格式加入自己的信息，形成数据位流，在各层级之间传递[5]。传感器网络协议标准采用了IEEE802.15.4标准，各层级之间利用接入点实现数据交流和管理，一般接入点有两个，一个接入点负责数据传输，另一个接入点负责数据管理。在传感器运行过程中，各种不同属性的数据在不同层级上奉行不同命令。这样做有利于数据的有效分类，使得数据管理更为方便。
二、结束语
传感器能够监测外部环境信息并按一定规律变换成为电信号或其他所需形式的信息输出，以满足信息的传输、处理、存储、显示、记录和控制等要求，广泛应用工业生产、机械器件制造、灾害监测、气象预测等诸多领域。但是由于传感器的监测是实时监测，所以数据量过于庞大，如果不加以管理，将会直接影响后期数据分析结果。本次研究针对上述问题，将数据管理作为中心指导思想，进行传感器网络协议研究，以期为数据管理做出技术支持。
参考文献
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传感器的优化设计论文 篇8
一、引言
《传感器技术》课程涉及机械、物理、化学，光学、材料、电子、生物、半导体、信息处理等众多学科领域，属于交叉学科，是一门理论性强、与工程实践紧密结合的课程。它在本专业的职业能力培养中起着承前启后的重要作用。在教学过程中，一方面要求学生具有扎实的基础理论和专业知识，另一方面也要求教师引导学生从各种繁多的被测量和测量仪器中归纳出检测技术的一些基本原理和特性，以便举一反三、灵活应用，培养学生的综合运用能力。目前传感器技术课程的教学主要有两种方式：一为传统的按测量原理分类介绍传感器知识并基于理论假设项目教学，这种分类方法侧重于传感器的原理性知识掌握和传感器改革，这跟学生走上工作岗位后对传感器技术的应用需求不一致，且跟当前传感器的集成化、智能化等发展趋势相矛盾；二为以项目为载体进行教学，但是传感器本身种类繁多，单纯的以项目为载体进行教学涉及到的传感器太少，不足以涵盖传感器的整体状况，缺乏知识的系统性，不利于学生从整体上理解和掌握传感器技术知识。因此，结合职业院校以行业为先导、以能力为本位以及工学结合等特点，本课程改革结合以上两种方式的优点和当前传感器技术发展趋势来调整课程体系架构和教学方式。
二、课程改革理念
以教育部2006年16号文件精神为基准，根据我院自动化系电气自动化专业职业岗位的能力要求来改革课程，突出电气自动化专业学生的传感器选型与应用的职业能力培养。本课程的课程目标为培养学生传感器选型能力、典型测量转换电路设计制作能力、常见传感器安装、检测和维护能力；根据传感器技术的特点和发展趋势调整课程知识体系架构；根据该专业职业岗位的工作内容改革课程内容和能力达成项目；根据该专业职业岗位的典型工作项目来改革课程教学方法和手段。
三、课程改革思路
根据我院自动化系《电气自动化专业人才培养方案》确定的职业岗位群，面向西部电气电子电器产业，本课程改革采用工学结合的方式，注重学生素质培养，主要作了以下几方面的思考与改变：
（一）课程目标的改变。从传统的着重讲解传感器结构、原理与应用向培养选型、改革和制作具体传感检测电路的能力上转变。
（二）课程体系的改变。从传统的通过按测量原理分类介绍传感器以及前些年的纯粹以项目为导向学习传感器转变为按被测量（即功能）来实施传感器的教学，以使学生在了解传感器工作原理、特性的基础上，容易根据测量对象来选择传感器；引入典型的实际工程应用项目，指导学生应用选择的传感器进行信号处理电路改革和应用。
四、教学模式的设计
采用系统性知识教学与模块化教学相结合的方式，真实产品作引导、任务驱动组织教学工作，以学生为中心，小组合作为基础，在真实的环境下完成传感器技术的学习性工作任务，培养学生适应职业岗位的工作能力，实现与工作岗位零距离接触。
五、多种教学方法的运用
在典型传感器工程应用学习项目中，每个都是一个完整的工作过程，学生都会经历“资讯（信息收集）→决策（拟定方案）→计划（制定实施细则）→实施→检查→评估总结分析提高）”六个阶段，老师带着学生完成六个阶段的工作任务，手把手教学生怎样做，让学生体会每一阶段具体工作任务，为走向工作岗位、参加工作积累经验。在具体的理论、实训教学中，引入多媒体教学手段，讨论法、演讲法和反思法等微观教学法的交替使用，使教学过程丰富多彩，并且充分运用引导文等行动导向教学法，使得学生学习主动性、进取心大大增强。
六、结论
本课程改革秉承“以行业为先导、以能力为本位、以学生为中心、根据实际工作所需确定教学内容”的理念，以服务为宗旨，以就业为导向，走产学结合发展道路，融“教、学、做”为一体，强化学生职业岗位能力的培养开发。整个课程以传感器的典型技术、典型应用为主线，建立了按被测量（即功能）介绍传感器技术知识和以具体工程应用项目为单元、以典型控制项目为载体的课程内容相结合的结构。理论教学方法与实训锻炼相结合激发了学生学习的兴趣，提高了教学效果，使学生掌握了传感器技术的基本理论同时，学习锻炼了根据要求实施传感器选型、典型测量转换电路设计制作、常见传感器安装、检测和维护等能力。
传感器的优化设计论文 篇9
1煤矿安全中应用多传感器模糊信息融合的重要性
多传感器模糊信息融合算法主要分为三种，分别是贝叶斯估计法、卡尔曼滤波法与模糊推理法等，由于煤矿企业的发展规模不断扩大，使得煤矿安全管理难度不断增大，将多传感器模糊信息融合应用到煤矿安全中，能够帮助煤矿企业中的相关工作人员更加全面的了解煤炭开采进度，制定更加合理的煤矿风险控制对策，保证煤矿开采过程中出现的问题得到有效解决。除此之外，在煤矿安全中，通过应用多传感器模糊信息融合，能够有效弥补传统煤炭环境监测方法的不足。多传感器模糊信息融合能够将先进的信息技术与模糊理论进行有效融合，充分发挥信息技术的优势。与传统的信息监测方法相比，多传感器模糊信息融合能够有效提升煤矿开采信息的处理水平，拓宽煤矿开采信息的处理范围，减少信息资源的浪费[1]。
2多传感器模糊信息融合
2.1多传感器模糊信息融合体系
多传感器模糊信息融合主要以煤矿传感器决策结果为依据，属于煤矿安全决策等级融合范围，为了保证多传感器模糊信息融合在煤矿安全中得到更好的应用，相关工作人员要做好变换处理工作，明确各个传感器的安装顺序，并结合各个传感器的运行情况，合理开展全局判决，保证多传感器模糊信息融合体系更加稳定。在多传感器模糊信息融合体系当中，工作人员要结合各项检测结果，对传感器中的各项数据进行综合分析，并做好相应的判决工作，将准确的数据融入到数据融合中心，保证多传感器模糊信息融合体系能够更加可靠的运行[2]。
2.2多传感器信息融合算法
在多传感器模糊信息融合系统当中，由于传感器数量比较多，在一定程度上增加了数据统计难度，因此，相关工作人员要对融合体系中的各项决策结果进行合理的等级划分，最终得到决策集。对于相关工作人员来讲，在融合过程中，需要注意以下问题：①认真遵守融合设计规则，并做好数据推广工作，保证局部传感器更加稳定。②将各个子区域进行科学划分，由于各个区域中的传感器互不相容，如果各个区域传感器分布不合理，会降低数据的利用率。将各个传感器中的数据准确传输到融合中心之后，工作人员方可进行全局判决。根据融合结构特点，相关工作人员可以结合传感器的运行情况，做好相应的调整工作，进一步提升煤矿安全等级。在融合中心，煤矿企业中的相关工作人员要准确计算下各项运算结果，并结合传感器权重向量与决策矩阵特点，构建合理的模糊子集。在全局判决时，工作人员要准确计算运算结果，并做好相应的数据输入工作，采用最大隶属度法与重心法进行全局判决[3]。
3多传感器模糊信息融合在煤矿安全中的应用要点
3.1监测
由于煤矿井下环境比较复杂，具有一定的模糊性，为了保证多传感器模糊信息融合体系在煤矿安全中得到更好的应用，相关工作人员要详细了解煤矿环境，通常情况下，煤矿环境主要分为三种状态，分别是正常状态、轻微状态与危险状态等，由于这三种状态之间并没有明确的界定，辨别难度比较大，工作人员可以采用模糊分类法进行监测，保证传感器信息得到更好的融合[4]。除此之外，如果煤矿瓦斯浓度较高，很容易出现严重的爆炸事故，降低煤矿企业的总体效益。因此，煤矿企业中的相关工作人员在实际工作中，要对传感器的状态进行综合评价，并将多余的信息资源进行充分利用，进一步提高多传感器模糊信息融合系统的安全性，有效满足矿井监测要求。由于煤矿瓦斯监测系统中的传感器数量比较多，在监测现场参数的过程中，工作人员要结合煤矿瓦斯浓度与压力，选择合理的检测参数，并将各项检测数据进行集中处理，有效减少煤矿传感器数据资源的浪费。在煤矿监测系统当中，利用传感器来检测矿井信息，能够保证煤矿瓦斯事故得到更好的防治。例如，在某煤矿企业中，工作人员通过在井下布置温度、压力与风速等传感器，能够保证传感器中的各项环境信息更加准确，提高数据的真实性。想要保证传感器监测系统更加稳定的运行，工作人员还要做好相应的信息估算工作[5]。
3.2融合
想要保证多传感器模糊信息得到更好的融合，相关工作人员要结合局部传感器的运行状态，做好局部判决工作，并根据子区域传感器数据输出情况，进行合理的调整，在各个子区域中设置多个数据判决设备，保证数据更加安全的输送到融合中心。多传感器模糊信息融合体系在运行过程中，工作人员要结合各个等级的可信度度量，合理调整传感器的位置。
3.3结果分析
通过详细融合中心提供的各项数据，能够保证运算结果更加准确，在融合的过程中，相关工作人员需要详细分析各项实验数据，并根据传感器的运行情况，对各项数据进行综合处理。将多传感器模糊信息融合应用到煤矿安全中，能够帮助相关工作人员更好的了解各个区域传感器的运行情况，针对各个区域传感器运行过程中可能出现的问题，制定更加科学的解决对策，在保证传感器稳定运行的基础之上，提高煤矿资源的开采率[6]。
4结束语
综上，通过进行合理的监测与融合，能够保证多传感器模糊信息得到更好的利用，提升煤炭开采的安全性。对于煤矿企业中的相关工作人员来讲，要根据各个传感器的运行特点，对多传感器模糊信息融合进行有效改进，从而保证传感器输出的各项数据更加准确。
参考文献
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传感器的优化设计论文 篇10
一、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。
二、生物传感器的种类
（1）按照其感受器中所采用的生命物质分类，可分为：微生物传感器、免疫传感器、组织传感器、细胞传感器、酶传感器、DNA传感器等。
（2）按照传感器器件检测的原理分类，可分为：热敏生物传感器、场效应管生物传感器、压电生物传感器、光学生物传感器、声波道生物传感器、酶电极生物传感器、介体生物传感器等。
（3）按照生物敏感物质相互作用的类型分类，可分为亲和型和代谢型两种。
三、生物传感器的特点
（1）采用固定化生物活性物质作催化剂，价值昂贵的试剂可以重复多次使用，克服了过去酶法分析试剂费用高和化学分析繁琐复杂的缺点。
（2）专一性强，只对特定的底物起反应，而且不受颜色、浊度的影响。
（3）分析速度快，可以在一分钟得到结果。
（4）准确度高，一般相对误差可以达到1％
（5）操作系统比较简单，容易实现自动分析
（6）成本低，在连续使用时，每例测定仅需要几分钱人民币。
（7）有的生物传感器能够可靠地指示微生物培养系统内的供氧状况和副产物的产生。
四、现今生物传感器介绍
（1）SPR生物传感器。药物分析用生物传感器其典型代表产品是SPR生物传感器，这是一种表面膜共振分析，是实时测定生物分子结合的技术,在九十年代初由发玛西亚公司引入，以抗原抗体结合分析为例,将抗原(或抗体)通过表面化学方法固定在芯片的金箔表面,然后让抗体(或抗原)流过抗原抗体的结合将改变膜表面液体性状,从而影响金箔共振性质,这一改变可被实时检测并记录下来(这被称之结合相)。如改让缓冲液流过，结合的抗体(或抗原)将解离并被带走,这同样改变膜表面液体性状,检测并记录下来的金箔共振性质改变就是解离相。它主要用于部份新药研发中药物作用的分子活性基团的识别。
（2）固定化酶生物传感分析仪。固定化酶生物传感分析仪是最早出现且精度最高的生物传感器。固定化酶生物传感器最重要服务对象包括：临床、食品分析、发酵工业控制、环境监测、防卫安全检测等领域。例如在发酵工业的氨基酸工业(味精、天冬氨酸、丙氨酸、赖氨酸等)、抗生素工业(葡萄糖等的在线监测和控制系统)、酒类工业(酒精生物传感器1min可得到结果)、酶制剂工业(糖化酶快速分析)、淀粉糖工业(葡萄糖、淀粉、糖化酶的分析)、生物细胞培养(葡萄糖、乳酸、谷氨酰胺分析)、石化工业中微生物脱硫细胞培养监控、维生素C的生产、发酵甘油的生产等，生物传感器检测技术是生物加工类企业改造的重要途径之一，在线生物传感器分析是建立生产模拟系统和实时检测的新工具。
（3）血糖—乳酸生物传感自动分析仪。具有自动识别试管位置功能的样品盘、自动定量吸入样品的取样系统和相应的生物传感敏感膜。组装成整机，能实现微量取样、快速响应、高精度，操作完全自动化的有竞争力的新生物传感器。
（4）高精度血糖分析仪。高精度血糖分析仪是采用固定化酶的生物传感分析仪。其分精度可以达到0.5~2%，比家用保健类生物传感器几乎高一个数量级，比目前医用生化分析仪的精度也高2~3个百分点。这在血糖分析领域是非常重要的，它们可以用作血糖分析的标准方法。尤其是在市场销售的手掌型血糖分析仪出现质量事故时，需要另一种有说服力的分析方法证明其分析结果时，固定化酶葡萄糖生物传感分析仪可以作为一种理想的仲裁工具。它们既可作为医用类型的分析仪，还可用作生物技术产业的过程监控、食品分析、和科研工具。多种酶传感器研究开发比较成熟，已形成商品。
五、家用医疗保健类生物传感器
手掌型血糖分析器：糖尿病人可以自测的手掌型血糖分析器已经达到大规模应用的程度。在上世纪７０年代血糖自我监测仪器就已问市，使血糖的检验由医院延伸到家中。上个世纪８０年代，新一代血糖及操作技术简单化，使得自我监测血糖的准确度提高了。这是研究者最初沿着干化学试剂条测定尿糖浓度的思路，采用酶法葡萄糖分析技术，并结合丝网印刷和微电子技术制作的电极，以及智能化仪器的读出装置，三者完美地组合成微型化的血糖分析仪。
[摘要]传感器作为可以感应电量和非电量的电子元器件，已经是普遍应用于各个领域，从家庭应用的声控开关到压电射流速率传感器在远程火箭侦察弹上的应用，已经成为不可缺少的部分。而今，对人类健康有着重大联系的生物传感器又在蓬勃发展。本文就生物传感器的原理、种类及其特点作了介绍。
传感器的优化设计论文 篇11
1前言
传感器与检测技术在机电一体化系统中具有不可替代的作用。利用传感器与检测技术能够及时检测系统特征和系统状态，同时也能够为待测系统提供必要性信息。所谓机电一体化系统，实际上就是有效结合机械与电子，利用多学科的集成技术来设计出制造系统以及制造产品，提升产品更新换代有效性，实现机电一体化系统智能化以及有效性，利用传感器与检测技术能够有效转化温度、速度以及流量等物理量，转换成为对应电信号，做好点信号标度变化等工作，进而能够有效满足机电一体化系统对于信息快速化以及可靠性的需求，加大资金投入，提升传感器与检测技术控制效率。
2传感器与检测技术在机电一体化系统中的应用
2.1传感器与检测技术在汽车行业机电一体化中的应用
新型技术以及传感技术日渐发展促使现代汽车工业进入到新型时代，汽车机电一体化发展取代了传统机械化控制部件，实现了自动化控制。实际上，不仅汽车发动机中应用了自动化控制技术，汽车其他部件也应用了大量检测技术以及控制技术。将传感器应用于汽车发动机中，能够应用多类别传感器装置，传感器与检测技术利用电子控制单元来有效掌握发动机实际工作状况，进而精确控制发动机实际工作状态，有效提升发动机实际工作性能。在汽车重点控制部分，主要应用了温度传感器、曲轴位置传感器以及压力传感器等等，对改善汽车性能具有非常重要的作用，为人们提供个性化服务，有效增强汽车行驶安全性。例如，目前汽车都配备了专业的导航系统，利用汽车导航系统能够促使驾驶员掌握前方建筑物、车辆状态，实际上，不仅应用了GPRS的定位系统，还应用了传感器与检测技术，利用传感器能够有效感知一定距离物质运动的状态，这样能够给予驾驶员更加准确的提示，促使驾驶员了解车辆行驶轨迹以及车辆行驶中的阻碍物，这样能够为汽车行驶安全提供有效保障。
2.2传感器与检测技术在机器人机电一体化系统中的应用
在实际工作过程中，工业机器人之所以能够准确运行，主要是由于机器人身上具备传感器，这样能够有效感受自身状态，同时还能够有效掌握操作对象状态、工作环境状态等等，利用内部传感器来有效获取位置信息、速度信息以及位移信息等等，利用外部传感器能够有效感知外部环境、操作对象，通过内部传感器与外部传感器有效结合为机器人提供有效反馈信息，进而协助机器人能够更加顺利完成工作。由于机器人关节中安装了大量光电开关、微动开关等多形式传感器，利用传感器与检测技术能够有效检测机器人极限位置以及零位，进而有效保护机器人安全动作，为机器人轨迹精度、重复定位精度等提供保障。由于机器人关节安装了位移性质传感器，对机器人位置移动、位置工作具有非常重要的作用。在机器人抓手位置、手腕位置等都安装了触觉传感器，利用触觉传感器能够促使机器人准确定位对象位置，进而利用抓手传感器来抓取对象物体。
3传感器与检测技术在机械加工机电一体化系统中的应用
机械加工机电一体化系统中，传感器与检测技术具有非常重要的作用。在开展机械加工工作之前，需要自动检查加工设备以及配件，这样能够保证机械加工运行有效性，诸如，自动调整以及判断配件夹持位置，同时确定上床之后装夹夹紧力大小以及变形情况。在完成机械加工之后，还需要检测工件是否合格，测量工件尺寸、工件粗糙度、工作形状、工件位置公差等等。例如，完成螺纹、齿轮等工件加工，需要及时检测工件齿距、工件节距半径、工件螺距、工件导程等等，这样能够自动进行检测工作，还能够将检测结果有效输入到下一道工序。在机械加工过程中，为了能够保证精密产品合格率，在实际加工过程中需要不断收紧加工条件，有效工作工件加工切削速度、切削扭矩、工件压力等等，有效调整和检测各项数据，保证机械加工能够达到最佳状态。在机械切削工作过程中，传感器与检测技术在其中具有非常重要的作用，有利于优化切削生产力以及材料切除率，进而优化实际制造成本。此外，利用传感器与检测技术能够有效确定切削力变化、颤振以及切削过程等等，保证加工精度，为机械加工设计以及切削工作提供精确切削数据，为刀架结构以及刀架材料提供重要依据。
4结语
工业自动化日渐发展促使其不断提升自动检测系统要求，这就需要重视传感器与检测技术分析工作，实现瞬时检测传感器与连续检测传感器相兼容，实现传感器与检测技术智能化发展。在工业发展过程中，需要结合实际需求来重视新型传感器开发工作，不断扩大传感器性能以及传感器使用范围，促进传感器集成化、小型化发展，提升机电一体化系统工作效率，为机电一体化系统顺利运行提供保障。为了促使机电一体化系统能够获取更加准确信息，需要积极引进先进传感器与检测技术，提升信息获取与信息传播的有效性。
参考文献：
[1]俞晓春.传感器与检测技术在机电一体化系统中的应用分析[J].电工技术:理论与实践,2015(4):159-160.
[2]冯占营.对机电一体化系统中的传感器与检测技术研究[J].消费电子,2013(6):100-100.
[3]刘峥.关于机电一体化系统中的传感器与检测技术探究[J].信息系统工程,2013(2):71-72.
传感器的优化设计论文 篇12
一、传感器的研究现状与发展
传感器是能感受规定的被测量并按一定规律转换成可用输出信号的器件或装置,主要用于检测机电一体化系统自身与操作对象、作业环境状态,为有效控制机电一体化系统的运作提供必须的相关信息。随着人类探知领域和空间的拓展,电子信息种类日益繁多,信息传递速度日益加快,信息处理能力日益增强,相应的信息采集——传感技术也将日益发展,传感器也将无所不在。
从20世纪80年代起,逐步在世界范围内掀起一股“传感器热”,各先进工业国都极为重视传感技术和传感器研究、开发和生产。传感技术已成为重要的现代科技领域,传感器及其系统生产已成为重要的新兴行业。
二、传感器在机电一体化系统中的应用
传感器是左右机电一体化系统(或产品)发展的重要技术之一,广泛应用于各种自动化产品之中:
1.机器人用传感器。
工业机器人之所以能够准确操作,是因为它能够通过各种传感器来准确感知自身、操作对象及作业环境的状态,包括:其自身状态信息的获取通过内部传感器(位置、位移、速度、加速度等)来完成,操作对象与外部环境的感知通过外部传感器来实现,这个过程非常重要,足以为机器人控制提供反馈信息。
2.机械加工过程的传感检测技术。
(1)切削过程和机床运行过程的传感技术。切削过程传感检测的目的在于优化切削过程的生产率、制造成本或(金属)材料的切除率等。切削过程传感检测的目标有切削过程的切削力及其变化、切削过程颤震、刀具与工件的接触和切削时切屑的状态及切削过程辨识等,而最重要的传感参数有切削力、切削过程振动、切削过程声发射、切削过程电机的功率等。对于机床的运行来讲,主要的传感检测目标有驱动系统、轴承与回转系统、温度的监测与控制及安全性等,其传感参数有机床的故障停机时间、被加工件的表面粗糙度和加工精度、功率、机床状态与冷却润滑液的流量等。
(2)工件的过程传感。与刀具和机床的过程监视技术相比,工件的过程监视是研究和应用最早、最多的。它们多数以工件加工质量控制为目标。20世纪80年代以来,工件识别和工件安装位姿监视要求也提到日程上来。粗略地讲,工序识别是为辨识所执行的加工工序是否是工(零)件加工要求的工序;工件识别是辨识送入机床待加工的工件或者毛坯是否是要求加工的工件或毛坯,同时还要求辨识工件安装的位姿是否是工艺规程要求的位姿。此外,还可以利用工件识别和工件安装监视传感待加工毛坯或工件的加工裕量和表面缺陷。完成这些识别与监视将采用或开发许多传感器,如基于TV或CCD的机器视觉传感器、激光表面粗糙度传感系统等。
(3)刀具(砂轮的检测传感。切削与磨削过程是重要的材料切除过程。刀具与砂轮磨损到一定限度(按磨钝标准判定)或出现破损(破损、崩刃、烧伤、塑变或卷刀的总称),使它们失去切(磨削能力或无法保证加工精度和加工表面完整性时,称为刀具/砂轮失效。工业统计证明,刀具失效是引起机床故障停机的首要因素,由其引起的停机时间占NC类机床的总停机时间的1/5-1/3.此外,它还可能引发设备或人身安全事故,甚至是重大事故。
3.汽车自动控制系统中的传感技术。
随着传感器技术和其它新技术的应用,现代化汽车工业进入了全新时期。汽车的机电一体化要求用自动控制系统取代纯机械式控制部件,这不仅体现在发动机上,为更全面地改善汽车性能,增加人性化服务功能,降低油耗,减少排气污染,提高行驶安全性、可靠性、操作方便和舒适性,先进的检测和控制技术已扩大到汽车全身。在其所有重点控制系统中,必不可少地使用曲轴位置传感器、吸气及冷却水温度传感器、压力传感器、气敏传感器等各种传感器。
三、我国传感器技术发展的若干问题及发展方向
传感器技术是实现自动控制、自动调节的关键环节,也是机电一体化系统不可缺少的关键技术之一,其水平高低在很大程度上影响和决定着系统的功能;其水平越高,系统的自动化程度就越高。在一套完整的机电一体化系统中,如果不能利用传感检测技术对被控对象的各项参数进行及时准确地检测出并转换成易于传送和处理的信号,我们所需要的用于系
统控制的信息就无法获得,进而使整个系统就无法正常有效的工作。
我国传感器的研究主要集中在专业研究所和大学,始于20世纪80年代,与国外先进技术相比,我们还有较大差距,主要表现在:
(1)先进的计算、模拟和设计方法;
(2)先进的微机械加工技术与设备;
(3)先进的封装技术与设备;
(4)可靠性技术研究等方面。因此,必须加强技术研究和引进先进设备,以提高整体水平。传感器技术今后的发展方向可有几方面:
1.加速开发新型敏感材料:通过微电子、光电子、生物化学、信息处理等各种学科,各种新技术的互相渗透和综合利用,可望研制出一批基于新型敏感材料的先进传感器。
2.向高精度发展:研制出灵敏度高、精确度高、响应速度快、互换性好的新型传感器以确保生产自动化的可靠性。
3.向微型化发展:通过发展新的材料及加工技术实现传感器微型化将是近十年研究的热点。
4.向微功耗及无源化发展:传感器一般都是非电量向电量的转化,工作时离不开电源,开发微功耗的传感器及无源传感器是必然的发展方向。
5.向智能化数字化发展:随着现代化的发展,传感器的功能已突破传统的功能,其输出不再是一个单一的模拟信号(如0-10mV),而是经过微电脑处理好后的数字信号,有点甚至带有控制功能,即智能传感器。
参考文献:
[1]韩连英,王晓红。光纤传感器在机械设备检测中的应用[J].光机电信息。2006(3)
[2]张开逊。现代传感技术在信息科学中的地位[J].工业计量。2006(1)
传感器的优化设计论文 篇13
1 传感器技术
1.1 传感器的定义。在介绍传感器的应用之前，应该首先了解什么是传感器。
所谓的传感器顾名思义就是传播感觉的器官，传感器最初的设计灵感就是来源于人类自身的感觉器官，也可以将传感器称作是机械的感觉器官。由于人类可以利用自身的感觉器官感知外界世界的相关刺激，而传感器也是，将感知到的外界机械刺激传入系统中进行机械检测。传感器是将检测技术集中进行的一种检测工具。能够高效快速地检测物理、化学、生物等方面的测量量，通过测量的结果再根据具体的要求对测量的信息做出处理，用要求的形式将该信息输出，这就是传感器的整个工作过程。
1.2 传感器的分类及选择。对于传感器的具体分类有多种说法，简单地说就是传感器种类繁多，不能一概而论。利用同样的原理方法可以对不同的物理量进行检测，而同样的物理量也可以利用不同的方式检测，所以，传感器的种类并没有统一的分类方式。主要有三种途径将传感器进行分类，一方面是根据被测量量的性质分；一方面是根据测量时的工作原理分；最后一方面就是根据输出信号的性质分。
不论是哪种分类，都应该清楚的是对传感器的选择要准确，这样检测结果可以更加精准。
1.3 传感器静态特性的技术指标。对于描述传感器静态特性的技术指标有以下四个，只有满足这四个指标，就能很好地将信息的输入与输出控制得当：
第一，灵敏度。所谓灵敏度就是指通过传感器在稳态标准下处理信息后输出变化比上输入变化的分数值，对于线性传感器，其灵敏度就是常数。
第二，线性度。在静态特性稳态标准的基础上，重复进行校准测试，用列表或是曲线的方式将输出--输入的特性表现出来。得出线性度的重要性在于可以简化后来的工序。
第三，迟滞。所谓迟滞就是指传感器对于相同信息输出量值不同，这是在传感器处于正确运行情况下对信息进行输出操作，迟滞会说明间隙、轴承摩擦等出现问题，可以很好并且及时地找出问题根源，防止影响整体。
第四，重复性。重复性顾名思义就是在对同一对象进行多次测量时得到结果，可以绘制成特性曲线，这项技术指标重复率越高可以表明误差越小，同时还能说明重复性强。
2 传感器在测量中的应用
2.1 传感器在温度测量中的应用。传感器在温度中的测量主要有两种方式，一种是接触式，所谓接触式就是指利用接触传热的原理进行温度测量，如果传感器与被测对象进行接触后由于热传递从而达到热平衡，此时显示的温度就是被测物体的温度，这种方法比较简便，同时能够得到较高精确度的温度，然而不足的是测量对象很局限，对于高温或者有腐蚀性的测量对象来说就不能利用这种方式，同时，接触式会破坏被测对象原有的温度场，这会影响温度的测量。另一种方式就是非接触式，这种方式就是利用电磁破的辐射将被测对象的热辐进行检测，通过电磁波进行检测得到的温度显示就是被测对象的温度，经过获取温度信息后的信息转化，能够很好地实现对物体的温度的测量。
2.2 传感器在压力测定中的应用以及在流量测量中的应用。传感器的功能多种多样，对于流量的检测也可以很好地被应用自如，流量的检测有两种方式，具体介绍如下：一种是速度式流量传感器，转子传感器、漩涡传感器、电磁波就是属于速度式流量传感器，主要的应用原理就是指在一定截面的管路中测定流速，再将测量结果转化为位移。而另一种传感器是容积式的流量传感器，刮板、旋转活塞式属于这种传感器，而对于这种传感器的应用原理是在一定的时间内检测流体的次数，要保证时间是单位时间而容室应该是已知容积，主要检测瞬时流量和总流量。最后还有一种就是质量式的流量测量传感器，角动量式、量热式、微动式是直接进行流量测量，而间接式的是根据质量与体积流量之间的关系进行检测。
2.3 传感器在物位测量中的应用。对于传感器在物位的测量中的应用也有一定的分类，主要是根据工作原理的不同进行分类，直读式传感器的应用原理是流体连通性原理测量物位；浮力式传感器是根据浮力原理，也就是液体的高度变化对于整个浮力的影响；压差式传感器的工作原理是有关于高度的，详细解释就是指被测物体的高度影响某点的压力，从而进行物位的测量；电学式传感器受物位变化和点位变化之间关系的影响，从而对物位进行测量；核辐射式传感器顾名思义就是与辐射有关的，测量过程是同位素射线的穿透力和测量物厚度之间的关系不同有不同的测量结果；声学式传感器的工作原理是声学信号变化主要受物位变化的影响，因此可以测量出不同的物位结果。以上介绍了不同传感器应用领域以及应用特点，对于不同传感器的应用，需要知道原理才能够准确应用，这样才能很好地发挥传感器的功能。
结语
目前为止，对于传感器的开发已经使整个一体化系统处在最好的应用状态，由于传感器在工业施工中能精确快速地对一体化系统中的各种参数进行自动检测，能够给一体化系统的运行带来极大的便利，同时对于一体化系统工作的项目也有一定的促进作用。随着现代科学的不断进步，传感器结合检测技术在一体化系统中的发展逐渐壮大，未来的发展前景也是不可估量的，能够结合更加高科技的产品共同为人类社会创造更大的财富。
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