传感器技术作为信息科学的一个重要分支,与计算机技术、自动控制技术和通信技术等一起构成了信息技术的完整学科。在人类进入信息时代的今天,人们的一切社会活动都是以信息获取与信息转换为中心,传感器作为信息获取与信息转换的重要手段,是信息科学最前端的一个阵地,是实现信息化的基础技术之一。 “没有传感器就没有现代科学技术”的观点已为全世界所公认。以传感器为核心的检测系统就像神经和感官一样,源源不断地向人类提供宏观与微观世界的种种信息,成为人们认识自然、改造自然的有力工具。 传感器原理及应用全书分为十个章结: 1、传感器的基本特性 2、各类传统与新型传感器的工作原理与应用 (1)应变式传感器 (2)电感式传感器 (3)电容式传感器 (4)压电式传感器 (5)磁电式传感器 (6)光电式传感器 (7)半导体式传感器 (8)波与辐射式传感器 (9)数字式传感器(自学) (10)智能式传感器(自学) 课程教材 1.郁有文等编著,传感器原理及工程应用,西安科技大学出版社,2008 2.沈跃、杨喜峰编,物理实验教程—智能检测技术实验,中国石油大学出版社,2010 课程参考书 1. 传感器与检测技术,胡向东等编著,机械工业出版社,2009 2. 传感器原理及应用,王化祥编著,天津大学出版社,2007 3. 传感技术与应用教程,张洪润等编著,清华大学出版社,2009 4. 传感器原理及应用(项目式教学),于彤编著,机械工业出版社,2008 5. 传感器与测试技术,叶湘滨等编著,国防工业出版社,2007 6. 传感器与检测技术,陈杰、黄鸿编著,高等教育出版社,2003 7. Handbook of Modern Sensors(3rd Edition),Jacob Fraden,Springer-Verlag,Inc.,2004 课程性质 课程属于专业基础课,在专业人才培养中具有提高学生相关专业基础理论的认知能力、增强学生从事传感与检测技术研究与应用工作的适应能力和开发创新能力的作用。 研究对象 传感器技术的基本概念和理论、常用传感器的工作原理和应用技术。 学习目的与要求 (1)建立传感器技术的整体概念; (2)掌握传感器技术的基本理论、常用传感器的工作原理和应用技术; (3)获得应用传感器设计、组建测控系统的基本技能; (4)培养学生进一步学习、研究和应用传感器技术的兴趣; (5)为学习后续课程和独力解决实际问题打下必要的基础。 主要考核目标(包括重点及难点) (1)掌握传感器的基本概念和基本特性; (2)掌握常用传感器的工作原理(实验方法); (3)掌握常用传感器的基本应用(实验技术); (4)了解应用传感器设计、组建测控系统的基本方法; (5)了解传感器技术的发展前沿和趋势。 重点:传感器的工作原理 难点:传感器的应用技术; 内容涉及知识面广,理论性、综合性和实践性强。
上传时间: 2013-11-13
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倾角度传感器,应用于水利闸门自动控制系统 ——目前,翻板式水闸门控制系统前端设备一般是由翻板水闸、油缸以及固定在油缸上的钢索式闸门开度仪组成。油缸与闸门上端通过转轴连接,油缸的伸缩带动闸门的开闭。在油缸的伸缩过程中带动钢索伸缩,它们之间成一种函数关系,只要测量出钢索的长度就能算出闸门的角度。 这种钢索式开度仪运行的问题是: 1.由于传感钢索外置于油缸伸缩杆上,当水流中有漂浮物体经过闸门时,如树枝、木板等,冲击某侧钢索出现变形,大大影响测量精度。当有较大的漂浮物体冲击时,钢索有可能被冲断。 2.外置钢索 长时间浸泡在水质恶劣的水里,钢索被锈蚀,经过一段时间,发生钢索断线,不能测量闸门油缸伸缩杆长度导致闸门自动控制系统不能正常工作,只能用手动控制,易因左右油缸阻力差异和目测误差损坏闸门闸板。 3.钢索在有腐蚀气体的环境里,钢索产生锈蚀影响测量精度且特别是北方地区冬夏温差而增大传感器误差。 鉴于远控制系统中的闸门开度仪的不足之处,采用新型非接触测控制技术,可以弥补原闸门开度仪的不足。系统原理是当闸门在开闭运动过程中,闸门扫过的角度与油缸转动的角度有一定的函数关系,测量出油缸的角度即可算出闸门的开闭角度,正是基于此中关系,可以采用测量油缸角度而远离闸门的非接触方法。 采用的传感器为倾角传感器,应用于电子数字水平仪,医疗,机械调平,角度测量和监视,汽车,起重机械的角度测量,轮船横滚纵倾测量,轨道尺,电子罗盘倾斜补偿,人体姿态测量等领域。 我们提供的倾角传感器产品包括: 1、单轴、双轴(前后和左右的倾斜角度测量) 2、测量范围:0~±15°~±45°~±90°等 3、电源电压:9~36VDC(可直接与车上蓄电池直接连接) 4、输出信号:0~5V、4~20mA、RS232/485、CAN总线、开关量
上传时间: 2013-11-01
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一、传感器的定义信息处理技术取得的进展以及微处理器和计算机技术的高速发展,都需要在传感器的开发方面有相应的进展。微处理器现在已经在测量和控制系统中得到了广泛的应用。随着这些系统能力的增强,作为信息采集系统的前端单元,传感器的作用越来越重要。传感器已成为自动化系统和机器人技术中的关键部件,作为系统中的一个结构组成,其重要性变得越来越明显。最广义地来说,传感器是一种能把物理量或化学量转变成便于利用的电信号的器件。国际电工委员会(IEC:International Electrotechnical Committee)的定义为:“传感器是测量系统中的一种前置部件,它将输入变量转换成可供测量的信号”。按照Gopel等的说法是:“传感器是包括承载体和电路连接的敏感元件”,而“传感器系统则是组合有某种信息处理(模拟或数字)能力的传感器”。传感器是传感器系统的一个组成部分,它是被测量信号输入的第一道关口。传感器系统的原则框图示于图1-1,进入传感器的信号幅度是很小的,而且混杂有干扰信号和噪声。为了方便随后的处理过程,首先要将信号整形成具有最佳特性的波形,有时还需要将信号线性化,该工作是由放大器、滤波器以及其他一些模拟电路完成的。在某些情况下,这些电路的一部分是和传感器部件直接相邻的。成形后的信号随后转换成数字信号,并输入到微处理器。德国和俄罗斯学者认为传感器应是由二部分组成的,即直接感知被测量信号的敏感元件部分和初始处理信号的电路部分。按这种理解,传感器还包含了信号成形器的电路部分。传感器系统的性能主要取决于传感器,传感器把某种形式的能量转换成另一种形式的能量。有两类传感器:有源的和无源的。有源传感器能将一种能量形式直接转变成另一种,不需要外接的能源或激励源(参阅图1-2(a))。有源(a)和无源(b)传感器的信号流程无源传感器不能直接转换能量形式,但它能控制从另一输入端输入的能量或激励能传感器承担将某个对象或过程的特定特性转换成数量的工作。其“对象”可以是固体、液体或气体,而它们的状态可以是静态的,也可以是动态(即过程)的。对象特性被转换量化后可以通过多种方式检测。对象的特性可以是物理性质的,也可以是化学性质的。按照其工作原理,传感器将对象特性或状态参数转换成可测定的电学量,然后将此电信号分离出来,送入传感器系统加以评测或标示。各种物理效应和工作机理被用于制作不同功能的传感器。传感器可以直接接触被测量对象,也可以不接触。用于传感器的工作机制和效应类型不断增加,其包含的处理过程日益完善。常将传感器的功能与人类5大感觉器官相比拟: 光敏传感器——视觉;声敏传感器——听觉;气敏传感器——嗅觉;化学传感器——味觉;压敏、温敏、流体传感器——触觉。与当代的传感器相比,人类的感觉能力好得多,但也有一些传感器比人的感觉功能优越,例如人类没有能力感知紫外或红外线辐射,感觉不到电磁场、无色无味的气体等。对传感器设定了许多技术要求,有一些是对所有类型传感器都适用的,也有只对特定类型传感器适用的特殊要求。针对传感器的工作原理和结构在不同场合均需要的基本要求是: 高灵敏度,抗干扰的稳定性(对噪声不敏感),线性,容易调节(校准简易),高精度,高可靠性,无迟滞性,工作寿命长(耐用性) ,可重复性,抗老化,高响应速率,抗环境影响(热、振动、酸、碱、空气、水、尘埃)的能力 ,选择性,安全性(传感器应是无污染的),互换性 低成本 ,宽测量范围,小尺寸、重量轻和高强度,宽工作温度范围 。二、传感器的分类可以用不同的观点对传感器进行分类:它们的转换原理(传感器工作的基本物理或化学效应);它们的用途;它们的输出信号类型以及制作它们的材料和工艺等。根据传感器工作原理,可分为物理传感器和化学传感器二大类:传感器工作原理的分类物理传感器应用的是物理效应,诸如压电效应,磁致伸缩现象,离化、极化、热电、光电、磁电等效应。被测信号量的微小变化都将转换成电信号。化学传感器包括那些以化学吸附、电化学反应等现象为因果关系的传感器,被测信号量的微小变化也将转换成电信号。有些传感器既不能划分到物理类,也不能划分为化学类。大多数传感器是以物理原理为基础运作的。化学传感器技术问题较多,例如可靠性问题,规模生产的可能性,价格问题等,解决了这类难题,化学传感器的应用将会有巨大增长。常见传感器的应用领域和工作原理列于表1.1。按照其用途,传感器可分类为: 压力敏和力敏传感器 ,位置传感器 , 液面传感器 能耗传感器 ,速度传感器 ,热敏传感器,加速度传感器,射线辐射传感器 ,振动传感器,湿敏传感器 ,磁敏传感器,气敏传感器,真空度传感器,生物传感器等。以其输出信号为标准可将传感器分为: 模拟传感器——将被测量的非电学量转换成模拟电信号。数字传感器——将被测量的非电学量转换成数字输出信号(包括直接和间接转换)。膺数字传感器——将被测量的信号量转换成频率信号或短周期信号的输出(包括直接或间接转换)。开关传感器——当一个被测量的信号达到某个特定的阈值时,传感器相应地输出一个设定的低电平或高电平信号。
上传时间: 2013-10-11
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利用NiosII多核处理器,提出了基于Internet的实时路况查询系统和智能车载终端。通过配置双NiosII软核,改善了MCU处理速度不高、外设资源有限、接口配置繁琐、硬件设计和软件设计编程复杂等问题,将大量控制以及对多种外设访问的工作进行了合理分配。既具有普通导航设备的方便实用性,又能通过无线通讯及Internet与后台服务器连接,获取道路拥堵情况、停车场车位情况等动态实时信息,同时可作为智能交通的车载前端。
上传时间: 2014-12-30
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概要2 个对称的600MHz 高性能Blackfin 内核328K Bytes 片内存储器每个 Blackfin 内核包括:2 个16 位MAC,2 个40 位ALU,4 个8 位视频ALU,以及1 个40 位移位器RISC 式寄存器和指令模型,编程简单,编译环境友好先进的调试、跟踪和性能监视内核电压 0.8V-1.2V,片内调压器可调兼容 3.3V 及2.5V I/O256 引脚Mini-BGA 和297 引脚PBGA 两种封装外设两个并行输入/输出外围接口单元,支持ITU-R 656 视频数据格式,可与ADI 的模拟前端ADC 无缝连接2 个双通道全双工同步串行接口,支持8 个立体声I2S 通道2 个16 通道DMA 控制器和1 个内部存储器DMA 控制器SPI 兼容端口12 个通用32-bit 定时/计数器,支持PWMSPI 兼容端口支持 IrDA 的UART2 个“看门狗”定时器48 个可编程标志引脚1x-63x 倍频的片内PLL
上传时间: 2013-11-06
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NewStar210A中频信号采样器是东方联星针对GPS/GNSS接收机前端工作过程设计研发的产品,具有体积小,功耗低,易于使用等优点。特有的GPS中频数据回放功能,为GPS接收机开发、调试提供稳定、可靠、可重复使用的信号源,起到了GPS信号发生器的部分作用。
上传时间: 2013-10-30
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针对传统方法在监测野生动物时存在的一些问题,设计了一套野生动物的远程监测系统。该系统主要包括野生动物相关参数前端采集、处理及GPRS远程传输。主要介绍了系统的软硬件实现方案,并在软件部分阐述了前端微处理器中体温数据纠错功能,通过对环境温度和动物体温这两组温度数据的对比,实现了对动物偷猎行为的预警作用。
上传时间: 2013-11-22
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选用噪声系数较低的Agilent E-PHEMT ATF-54143晶体管,采用集总元件网络匹配方法,设计实现了一种GPS接收机前端低噪声放大器。通过运用Agilent公司的微波软件ADS进行设计、仿真和优化,在PTFE基板上制作实现了该放大器。
上传时间: 2013-10-09
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在研究传统家用燃气报警器的基础上,以ZigBee协议为平台,构建mesh网状网络实现网络化的智能语音报警系统。由于传感器本身的温度和实际环境温度的影响,传感器标定后采用软件补偿方法。为了减少系统费用,前端节点采用半功能节点设备,路由器和协调器采用全功能节点设备,构建mesh网络所形成的家庭内部报警系统,通过通用的电话接口连接到外部的公用电话网络,启动语音模块进行报警。实验结果表明,在2.4 GHz频率下传输,有墙等障碍物的情况下,节点的传输距离大约为35 m,能够满足家庭需要,且系统工作稳定,但在功耗方面仍需进一步改善。 Abstract: On the basis of studying traditional household gas alarm system, this paper proposed the platform for the ZigBee protocol,and constructed mesh network to achieve network-based intelligent voice alarm system. Because of the sensor temperature and the actual environment temperature, this system design used software compensation after calibrating sensor. In order to reduce system cost, semi-functional node devices were used as front-end node, however, full-function devices were used as routers and coordinator,constructed alarm system within the family by building mesh network,connected to the external public telephone network through the common telephone interface, started the voice alarm module. The results indicate that nodes transmit about 35m in the distance in case of walls and other obstacles by 2.4GHz frequency transmission, this is able to meet family needs and work steadily, but still needs further improvement in power consumption.
上传时间: 2013-10-30
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设计了一套集音视频采集、环境数据采集于一体的机场导航站综合监控系统的前端采集装置。采用ARM处理器S3C2410和GO7007SB芯片设计了嵌入式音视频压缩主板,可将音视频数据采集、压缩、打包为MPEG4码流后,通过以太网上传到监控中心管理软件。环境采集卡采集的数据可以通过音视频采集主板实现透明传输,采用GM8125实现串口扩展后可接入5条RS485总线,同时采集上百个底层监测设备,具有较强灵活性和负载能力。
上传时间: 2013-10-26
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