030242002-现代传感技术-赵延东

《现代传感技术》课程教学大纲

课程代码：030242002

课程英文名称：Principles and Applications of New Type sensor

课程总学时：32 讲课：32 实验：0 上机：0

适用专业：测控技术与仪器

大纲编写（修订）时间：2011.7

一、大纲使用说明

（一）课程的地位及教学目标

《现代传感技术》是测控技术与仪器专业的选修课，教授学生掌握有代表性的现代传感技术，了解传感器发展的新动态，明确传感技术发展的方向，将来在测试领域有所作为。同时还承担着素质教育和工程教育的基本职责。针对基本任务，该课程的知识系统结构应围绕有代表性的现代传感技术所涉及的技术要点和技术难点的理解与掌握来展开。

（二）知识、能力及技能方面的基本要求

本课程要求学生了解新型传感效应，新型敏感材料及新加工工艺。掌握新型固态光电传感器，电荷耦合器件，光纤传感器，化学传感起，机器人传感器等新型传感器，对新型传感器的原理要有较深的理解，对相应的外围电路有一些了解。

（三）实施说明

素质教育要求在本课程教学过程中，站在培养人才的整体高度上，去看待本课程所应承担的职责。在讲授具体内容时，也要求分清每一部分内容在课程整体中所处的地位，对不同内容采用相应的处理方法，只有这样才能在大纲的具体实施中事半功倍，取得好的教学效果。

（四）对先修课的要求

电路（A）、模拟电子技术（A）、数字电子技术（A）、自动控制原理、电子测量技术。

（五）对习题课、实验环节的要求

要提高学生的基本素质，必须合理选取教材，启发和引导学生从被动吸收知识的状态下，转化到主动索取知识的状态中来。要注重方法的传授和能力的培养，而不纠缠细节，这样就可以将学生的注意力引导到教学的主题上来，在明确学习的目的后，学生就有能力去索取和掌握自己需要的知识，便于充分的调动学生的内在潜力，培养出高质量的技术人才。

（六）课程考核方式

1.考核方式:考查

2.考核目标:在掌握新型传感器基本原理的基础上，注重对具体应用问题的分析，理解。

3.成绩构成:本课程的总成绩主要由两部分组成：平时成绩（包括作业情况、出勤情况等）占30%，期末考试成绩占70%。

（七）参考书目

《现代传感器技术基础》,相宝清编,中国铁道出版社,2001

《现代新型传感器原理与应用》,刘迎春,国防工业出版社,1998

《新型传感器原理及应用》,王元庆,机械工业出版社，2002

二、中文摘要

本课程是测控技术与仪器专业的选修课,主要介绍新型传感器的工作原理、结构、特性等基本知识，并进一步介绍了各类传感器的典型外围电路，传感器信号的引出、放大、补偿等应用知识。本课程理论与实践相结合，具有很强的实用性。

三、课程学时分配表

四、教学内容及基本要求

第01部分综述

总学时(单位：学时):4 讲课:4 实验:0 上机:0

具体内容:

1、新型传感效应

2、新型敏感材料

3、新加工工艺

重点:

1、光效应、磁效应、

2、半导体敏感材料、光导纤维、高分子材料、石英晶体

3、薄膜加工工艺、光学曝光微加工工艺

难点:

各种效应的原理

习题:

1.新型传感效应和敏感材料有那些?

2.光电导和光伏效应的原理.

3.光纤制造工艺,传输原理,全反射条件.

4.薄膜加工工艺有那些?何谓淀(沉)积?

第02部分新型固态光电传感器

总学时(单位：学时):3 讲课:3 实验:0 上机:0

具体内容:

1、普通光敏器件阵列

2、自扫描光电二极管阵列

3、光电位置传感器

4、输液过程中的光点传感器

重点:

各种光电传感器的工作原理、特性及应用

难点:

工作条件对各种光电传感器的影响

习题:

阅读光电传感器的应用资料。

第03部分电荷耦合器件（CCD）

总学时(单位：学时):3 讲课:3 实验:0 上机:0 具体内容:

1、CCD的物理基础

2、CCD的工作原理

3、CCD器件

重点:

1、CCD的物理基础

2、CCD的工作原理

3、CCD器件

难点:

CCD的工作原理

习题:

1.电荷存储的3个过程

2.线阵和面阵的SSPD特点.

3.一维PSD的原理及转换电路

4.由图2-25分析说明X1的求解条件和结果(2-22) 第04部分光纤传感器

总学时(单位：学时):4 讲课:4 实验:0 上机:0 具体内容:

1、光纤传感原理

2、常见光纤传感器

3、光纤传感器应用

重点:

1、光纤传感原理

2、常见光纤传感器

难点:

光纤传感原理

习题:

1.光纤传感器的类型、特点及调制方法。

2.分析说明图4-10的温度传感器各部分原理.

3.简述光纤传感器在混凝土主体测量领域的应用. 第05部分集成传感器

总学时(单位：学时):4 讲课:4 实验:0 上机:0 具体内容:

1、集成压敏传感器

2、集成温敏传感器

3、集成磁敏传感器

4、集成传感器应用

重点:

各种集成传感器的结构、工作原理、特性及应用。难点:

各种集成传感器的工作原理及应用

习题:

1.参见图5-3集成压敏传感器测量电路，根据式5-8计算当

Up=2V,Ua=0.6V,Cp=3pF,C0=1.7pF,一个大气压（1.33X10-3Pa）下，Cx=3.1pF,则U0=？

2.见图5-10b,用两点校正法，若测温范围为-50~+150℃；对应输出电压为0~10V,则输出温度系数为多少？

3.开关型集成磁敏传感器的滞环特性是如何形成的?有什么好处?

4.结合书中图5-19和5-20说明CCFL的温度控制原理和风扇监测原理

第06部分化学传感器

总学时(单位：学时):2 讲课:2 实验:0 上机:0

具体内容:

1、离子敏传感器

2、气敏传感器

3、湿敏传感器

4、工业废水排放的自动监测

重点:

1、各种化学传感器的原理和应用

2、工业废水排放的自动监测

难点:

各种化学传感器的工作原理。

习题:

1.离子敏场效应管、气敏MOS晶体管与普通MOS管在结构上有何区别？

2.电阻式气敏传感器的原理,结构和特点.

3.说明湿敏传感器的种类,陶瓷传感器的原理和特点.

4.说明图6-23PH值测量电路的测量过程,并说明使用3个传感器的原因.

第07部分机器人传感器

总学时(单位：学时):4 讲课:4 实验:0 上机:0

具体内容:

1、功能和分类

2、机器人视觉传感器

3、机器人触觉传感器

4、机器人接近觉传感器

重点:

1、机器人视觉传感器

2、机器人触觉传感器

3、机器人接近觉传感器

难点:

1、机器人视觉传感器

2、机器人触觉传感器

3、机器人接近觉传感器

习题:

1.机器人传感器的种类和特点.

2.机器人视觉图像处理分哪两个过程?如何确定二值化阈值?

3.触觉传感器的种类和作用.

4.简述3种接近觉传感器的原理及特点

第08部分薄膜传感器

总学时(单位：学时):4 讲课:4 实验:0 上机:0

具体内容:

1、薄膜热传感器

2、薄膜应变片原理

3、薄膜气敏传感器

4、薄膜传感器应用

重点:

各种薄膜传感器原理

难点:

各种薄膜传感器原理

习题:

1.薄膜传感器的特点及制造工艺

2.薄膜热传感器种类

3.影响薄膜应变片稳定性的两个主要因素.

4.影响薄膜气敏传感器特性的两个主要因素.

第09部分新型传感器在几何测量中的应用

总学时(单位：学时):4 讲课:4 实验:0 上机:0

具体内容:

1、光学表面疵病度的测量

2、光电系统结构

重点:

1、光学表面疵病度的测量

2、光电系统结构

难点:

1、光学表面疵病度的测量

2、光电系统结构

习题:

总复习考试

编写人：赵延东

审核人：陈亮

批准人：张焕君

车载无线传感器网络监测系统设计(外文原文+中文翻译)

Wireless sensor network monitoring system design Kang yi-mei,Zhao lei,Hu jiang,Yang en-bo (Study on Beijing University of Aeronautics and Astronautics) Summary: A car wireless sensor network monitoring system based on IEEE 802.15.4 and ZigBee standards. With universal wireless sensor networks, expansion of the scope of monitoring and monitoring functions for in-car system, car data acquisition and condition monitoring of equipment status and the necessary equipment control, topology control, topology query functions. Keywords: wireless sensor networks; monitoring system Introduction In order to satisfy the people to car safety, handling and comfort requirements, vehicle integrated with more and more electronic system .At present, car electronic equipment is widely used 16 or 32-bit microprocessor control. Creating in-vehicle monitoring system based on IEEE 802.15.4 and ZigBee standard for wireless sensor networks, designed to achieve a more optimized wireless sensor networks, the progressive realization of the network of automotive systems, intelligent and controllable to provide high-Car System security. System design In this paper, the existing vehicle system, the data transmission mode is extended to the wireless transmission mode, the realization of a star network data acquisition system. And can place each data acquisition node of the acquired data is transmitted to the gateway, the gateway through the serial port to upload data to the host computer, in the host data real-time waveform display, and method of database to preserve, for the follow-up data processing. The application of system object is composed of a temperature sensor, pressure sensor, speed sensor, speed sensor, a current sensor, pressure sensor, sensor subsystem. The purpose of this design is to use a monitoring host machine end to the detection of multiple target environment, taking into account the access data throughput and software system complexity, using time-division multiplexing way, one by one on the net terminal collecting point of control and data acquisition. As shown in Figure 1, the system is divided into 3 parts: Vehicle Monitoring Center, gateway and mobile sensor node. Gateway is the whole vehicle system core, and all vehicular sensor node communication. Vehicle monitoring center to the gateway sends a control command by the gateway, the control command is converted to an RF signal and sent to the vehicle sensor node. When the vehicle sensor nodes to transmit data, gateway into the data reception state, and upload data to the monitoring center for further processing. In addition, car between sensor nodes cannot communicate with each other. The monitoring center of the monitoring software and gateway in RS232standard interface for communication. Vehicle sensor node life cycle is active and dormant periods. Nodes in the active phase of the completion of data acquisition, data sent to the gateway, receiving and

《现代传感技术》复习要点

4.1 应变效应和应变式传感器 何为电阻应变效应？电阻丝阻值公式，由哪些参数决定？ 电阻丝灵敏度系数由哪两部分构成？与电阻丝材质的关系？ 温度如何影响应力传感器的输出电阻？

应力传感器的温度补偿方法有哪些？ 常用的温度补偿方法有三种： 1) 桥路补偿法，它主要是通过贴片和接桥方法消除温度的影响，补偿原理和方法将在后文中详细介绍； 2) 应变片的自补偿，它是从电阻应变片的敏感栅材料及制造工艺上采取措施，使应变片在一定的温度范围内满足的0)(21=++ββα S 关系； 3) 热敏电阻法，利用热敏电阻的特性和选择合适的分流电阻达到温度补偿的目的。 电阻应变式传感器在设计过程中，应该考虑哪些问题？ 1） 结构简单。 2） 有很好的刚性。 3） 结构的整体性。 4） 对作用力位置的变化和干扰力的影响不敏感。 5） 弹性元件有效工作区应有良好的线性。 6） 弹性元件有效工作区应具有最大应变值。 7） 工作区的最佳额定应变值。 8） 弹性元件工作区的工艺性能好。 9） 弹性元件自身具有过载保护能力或便于设置过载保护装置。 10） 安装方便，互换性好。 常用应变式传感器的工作原理。 在测力传感器中有一个弹性元件，利用它可把被测力的变化转换成应变量的变化，由于弹性元件上粘贴有应变片，因此可把应变量的变化转换成应变片电阻的变化。 4.2 电容、电感式传感器 电容式传感器的工作原理。电容的公式，由哪些参数决定？ 电容式传感器是将被测量(如位移、压力等)的变化转换成电容量变化的一种传感器。 电容式传感器实质上就是一个可变参数的电容器。由物理学可知，两平行极板组成的电容器，如果不考虑边缘效应，其电容量为： A C εδ= 若A 、δ或ε任一参数发生变化，电容C 也随之变化。在交流电路中， 电容C 的变化改变了容抗X C ，从而使输出电流或电压发生变化。 常见电容式传感器的类型及其工作原理。 变极距式：动极板因测量值变化极板间距改变 变面积式：受到外力作用相对面积改变 差动结构的优点有哪些？

传感器技术在汽车智能中的应用

商丘科技职业学院毕业论文（设计） 题目传感器技术在汽车智能中的应用 系别机电工程系 专业汽车检测与维修 学生姓名 成绩 指导教师 2011年4月

目录 1汽车传感器的发展情况 (4) 1.1汽车传感器的发展历程 (4) 1.2国际发展现状 (4) 1.3国内发展现状 (5) 1.4汽车传感器的发展趋势 (6) 2汽车传感器的应用现状 (7) 2.1汽车传感器的特点 (7) 2.1.1适应性强、耐恶劣环境 (7) 2.1.2抗干扰能力强 (8) 2.1.3稳定性和可靠性高 (8) 2.1.4价格低廉 (8) 2.2汽车发动机控制系统用传感器 (8) 2.2.1温度传感器 (9) 2.2.2压力传感器 (9) 2.2.3流量传感器 (10) 2.2.4位置和转速传感器 (10) 2.2.5气体浓度传感器 (10) 2.2.6爆震传感器 (11) 2.3底盘控制用传感器 (11) 2.3.1变速器控制用传感器 (12) 2.3.2悬架系统控制用传感器: (12) 2.3.3动力转向系统用传感器 (12) 2.3.4防抱制动传感器 (12) 2.4车身控制用传感器 (12) 2.5导航系统用传感器 (13) 2.6车用雷达控制用传感器 (13) 2.7车载计算机系统中的职能监控用传感器 (13)

摘要 随着电子技术的发展，汽车电子化程度不断提高，传统的机械系统已经难以解决某些与汽车功能要求有关的问题，因而将逐步被电子控制系统代替。汽车传感器作为汽车电子控制系统的信息源，是汽车电子控制系统的关键部件，也是汽车电子技术领域研究的核心内容之一。目前，一辆普通家用轿车上大约安装几十到近百只传感器，而豪华轿车上的传感器数量可多达两百余只。预计2012年全球汽车传感器市场将从2007年的80亿美元上升到135亿美元，复合年增长率为10.8％。 汽车传感器在汽车上主要用于发动机控制系统、底盘控制系统、车身控制系统和导航系统。它的应用大大提高了汽车电子化程度，增加了汽车驾驶的安全系数。 关键词: 传感器；汽车；发展；应用

现代传感器应用技术论文

《检测与转换技术》结课论文 班级：电力系统8班 学号：13230801 姓名：白智扬

现代传感器应用技术 传感器技术是现代科技的前沿技术，是现代信息技术的三大支柱之一，其水平高低是衡量一个国家科技发展水平的重要标志之一。传感器产业也是国内外公认的具有发展前途的高技术产业，它以其技术含量高、经济效益好、渗透能力强、市场前景广等特点为世人瞩目。改革开放20多年来，我国的传感器技术及其产业取得了长足进步，主要表现在：一是建立了“传感技术国家重点实验室”、“微米/纳米国家重点实验室”、“国家传感技术工程中心”等研究开发基地；二是MEMS、MOEMS等研究项目列入了国家高新技术发展重点；三是在“九五”国家重点科技攻关项目中，传感器技术研究取得了51个品种86个规格的新产品；四是初步建立了敏感元件与传感器产业，2000年总产量超过13亿只，品种规格已有近6000种，并已在国民经济各部门和国防建设中得到一定应用。因为传感器所涉及的内容很多，而我所学的知识有有限，所以本文仅就电感式传感器的原理及应用做一下简单的介绍。电感式传感器（inductance type transducer）是利用电磁感应把被测的物理量如位移，压力，流量，振动等转换成线圈的自感系数和互感系数的变化，再由电路转换为电压或电流的变化量输出，实现非电量到电量的转换。 电感式传感器具有以下优缺点： （1）结构简单，传感器无活动电触点，因此工作可靠寿命长。 （2）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。 （3）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。 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。因为知识水平有限，本文主要对自感式和电感式传感器做一个详细的介绍。 1.1自感式传感器的工作原理：

车载车流量监控系统方案

车载车流量监控系统使用说明书

1. 车载车流量监控系统 随着现代社会人民生活水平的提高，经济的快速发展，交通拥挤、道路阻塞频繁发生，为了阻止交通拥堵现象的进一步恶化，各国政府启动智能交通计划。 智能交通系统的关键在于交通信息的采集，开发成本低、可大量布设到各个路口的基于无线传感器网络的车流量监控系统，通过控制交叉口合适的信号参数，使不同方向的车流在时间上隔离，控制车流的运行秩序，实现交叉口车辆运行的安全、有序，是解决交通拥挤的一种基本手段。 2．车载车流量监控系统编写背景、目的及意义 2.1编写背景 在汽车内安装无线通信模块，使汽车通过自身安装的传感器节点或道路基础设施上安装的无线传感器节点感知行驶途中的各种信息，已经成为提高行驶安全和城市的交通性能的一种重要手段。[1]大量的车辆传感器节点通过车上以及道路基础设施上安装的无线通信设备，可构成车载无线传感器网络[2],通过车辆之间的中继传输得到全面的城市交通信息。 车载无线网络可以让行驶者或交管部门得到车辆的状态数据和城市的交通数据。车辆状态数据包括行驶时的各种内在状态、比如位置或快慢等；交通数据包括交通流量或路面状况等。除了车上安装的传感装置外，驾驶员也可以通过对道路和交通的观察，获知复杂事件，如发生的交通事故、比较危险的路段等即时事件。 世界各国的研究机构在近年来对车载无线传感器网络持续关注，美国联邦通信委员会(FCC)1999年在5.9GHz的频谱上为智能交通通信分配了75MHz的带宽[3]，并制定了DSRC协议。这个75MHz的频带包括了7个10MHz的信道，另外还提供了1个信道用于传递控制信息和6个信道传递服务信息。DSRC协议是一个

现代传感技术复习思考题

现代传感技术复习思考题 1.传感器的基本概念是什么？一般情况下由哪几部分组成？ 答：能够感受规定的被测量并按照一定规律转换成可用输出信号的器件或装置。通常由敏感元件，转换元件和转换电路组成。 2.传感器有几种分类形式，各种分类之间有什么不同？ 答：根据传感器的工作机理（包括物理，化学，生物传感器等）；根据传感器的构成原理（结构型，物性型传感器）；根据传感器的能量转换情况（能量控制，能量转换传感器）。 3.举例说明结构型传感器与物性型传感器的区别。 答：结构型传感器是利用物理学中场的定律构成的，包括动力场的运动定律，电磁场的电磁定律等。物理学中的定律一般是以方程式给出的。特点是传感器的工作原理是以传感器中元件相对位置变化引起场的变化为基础，而不是以材料特性变化为基础。 物性型传感器是利用物质定律构成的,如虎克定律、欧姆定律等。定律、法则大多数是以物质本身的常数形式给出。这些常数的大小，决定了传感器的主要性能。 4.电阻传感器（应变式（电位器式）、热电式、光电式）工作原 理、测量电路及应用。 答：基本原理是将被测物理量的变化转换成电阻值的变化，再经相应的测量电路而最后显示被测量值的变化。 电位器式（应变式）：工作原理是将物体的位移转换为电阻的变化。测量电路即为桥式电路。主要用于测量压力、高度、加速度、航面角

等各种参数。 热电式：通过温度的变化转换为电压的变化，接入测量电路。主要用于测温装置。 光电式：通过被测量的变化转换为光信号的变化最后转换为电信号的变化。应用：能转换成光量变化的其他非电量。 5.电容传感器、电感传感器工作原理、测量电路及应用。（差动 机构）。 6.压电式传感器工作原理、测量电路及应用。 7.磁电式传感器（霍尔传感器、变磁阻式传感器）工作原理、测 量电路及应用。 8.热电偶工作原理、测量电路及应用。 9.光电传感器工作原理、测量电路及应用。 10.光栅的工作原理、测量电路及应用。 11.传感器与传感技术概念有什么不同？ 答：传感器是获取信息的工具。传感器技术是关于传感器设计、制造及应用的综合技术。

现代传感技术第三章课后习题答案

思考题 1.传感器一般包括哪些部分，各部分的作用是什么？ 答：1、敏感元件：直接感受被测量，以确定的关系输出某一物理量（包括电学量）。 2、转换元件：将敏感元件输出的非电量物理量转换为电学量（包括电路参数量）。 3、转换电路：将电路参数（如电阻、电容、电感）量转换成便于测量的电学量（如电压、电流、频率等）。 2.从传感器的结构形式来划分，可将传感器按其构成方法分为哪几类？各类型的特点是什么？并画出各类型的结构简图。 答:1.通用型、2.参比型、3.差动型、4.反馈型。 1.通用型根据组成可分为：能量变换基本型、能量控制基本型、能量变换特殊型（辅助能源型）、电路参数型和多级变换型。 （1）能量变换基本型 特点：（1）只由敏感元件构成。（2）不需外 加电源，敏感元件就是能量变换元件，能量从被测对象获得，输出能量较弱。（3）利用热平衡现象或传输现象中的一次效应制成是可逆的。（4）对被测对象有负荷效应（因输出逆效应而影响输入）。（5）输出能量不可能大于被测对象的能量。 （2）能量控制基本型特点： （1）也由敏感元件组成，但需外加电源才能将被测非电量转换成电量输出。（2）输出能量可大于被测对象具有的能量。（3）无需变换电路即可有较大的电量输出。 （3）能量变换特殊型（辅助能源型）特点：（1）只由敏感元件构成。（2）能量从被测对象获得，属能量变换型。（3）辅助能源是为了增加抗干扰能力或提高稳定性，或取出信号，或为原理所需要而使用固定磁场。 （4）电路参数型特点：(1) 敏感元件对输入非电信号进行阻抗变换。(2) 转换电路含有该敏感元件。(3) 电源向转换电路提供能量从而输出电量，属于能量控制型。(4) 输出能量远大于输入能量。(5) 利用传输现象中的二次效应都属于此类传感器。

现代传感技术传感器选型实例(FSR压力传感器)

现代传感技术 1.传感器的现场选型，以及例子说明 需求分析：用于二足机器人的脚底，主要研究行走或受外力干扰时，通过动态平衡控制使行走更趋于稳定，并增强站立时稳定性。二足机器人站立高为320mm，宽为230mm，重量约为1.5kg。 选型：FSR共有四种类型传感器分别为400、402、406、408。他们的区别在于接触面积，和厚度不同。 400有效面积为0.2，层最厚部分为0.012。 402有效面积为0.5，层最厚部分为0.018。 406有效面积为1.5×1.5，层最厚部分为0.018。 408有效面积为24×0.25，层最厚部分为0.135。 由于二足机器人重量较轻，需要在脚底安置多个进行精密测量，我选择的是压力传感器FRS400。 压力感应电阻是弯曲压力传感器的一种，简称FSR，FSR是一种随着有效表面上压力增大而输出阻值减小的高分子薄膜（PVDF薄膜），FSR并不是测压元件或形变测量仪，尽管他们有着相似的性能。而且这类压力感测电阻不适用于精密测量，但是FSR却是一款灵敏度较高的传感器。下图为FRS400的性能曲线 量程：0~10kg 灵敏度：〈100g to 〉10kg 精度：±5% to ±25% 力分辨率：充分利用力的±0.5% 延时时间：1~2ms 温度范围：-30℃ to +70℃ 价格：76/个 根据以上参数，FRS400适用于二足机器人的动态平衡控制，可进行实验。

FSR400的接法： 应用在二足机器人上的主要四个方面： 目的：当机器人运行时，经传感器取值并通过控制器补偿机器人重心稳定位置，分析比较不同控制器的性能差异，让机器人不论在静态、动态都具有抗干扰性，使机器人在姿态及运作效能上得以改善。 硬件架构：该二足机器人是由双足十个自由度、头部一个自由度、伺服机驱动模块、无线模块、超生波传感器、电子罗盘、加速度计以及8颗压力传感器构成。脚底是A/D转换电路及8颗压力传感器组成，大小为6cm×9cm。主要是借由脚底压力传感器的取值并运算出实际重心位置之后，并控制伺服机以达到行走平衡的目的。由于压力传感器输出的是模拟信号，为了使实验板取得压力值、节省空间，故在脚底板设计A/D 转换电路。 下图为传感器位置 软件构架:为了能够方便测试与监控机器人状态，适用VC6.0开发环境，并用MFC构建监视画面。 平衡架构：机器人步行时，平衡重心的便宜分为单脚与双脚两种情况，下图为脚底坐标系统。 ①平衡架构分为：压力传感器初始化、压力传感器取得压力值、压力值滤波、重心误差、平衡控制及伺服机补偿等6个构架。下图为控制流程图

武汉理工大学-现代检测理论与技术网课题目和答案

第一讲： 1、传感器是一种将特定的被测信号按照一定的规律转换为可用输出信号的装置，它主要由敏感元件和转换元件组成。 2、基本型现代检测系统一般包括传感器、信号处理、数据采集、计算机、输出显示等五部分。 3、传感器技术发展趋势及重点研究开发主要体现在高精确度、小型化、集成化、多功能化、智能化等方面。 4、检测技术的发展主要体现在①不断拓展测量范围，努力提高检测精度和可靠性②传感器逐渐向集成化、组合式、数字化方向发展③重视非接触式检测技术研究④检测系统智能化等方面。 5、一个完整的检测过程包括信息数据采集、信号处理、信号传输、信号记录、信号显示等方面。 6、现代检测系统的基本结构大致可分为智能仪器、个人仪器和自动测试系统等三类。 7、传感器按能量关系可分为能量变换型和能量控制型两类。 8、传感器按输出量可分为模拟式和数字式两类。 9、智能传感器一般具有①自校零、自标定、自矫正②自动补偿③自动采集数据。并对数据进行预处理④自动进行检测、自选量程、自寻故障⑤数据存储、记忆与信息处理功能⑥双向通讯、标准化数字输出或符号输出等功能。 第二讲： 1．仪表的精度等级是指仪表的（） A．绝对误差 B．最大误差C．相对误差D．最大引用误差 2.属于传感器动态特性指标的是( ) A.重复性 B.线性度 C.灵敏度 D.固有频率 3.按照分类，阈值指标属于( ) A.灵敏度 B.静态指标 C.过载能力 D.量程 4.与价格成反比的指标是( ) A.可靠性 B.经济性 C.精度 D.灵敏度 5.属于传感器静态指标的是( ) A.固有频率 B.临界频率 C.阻尼比 D.重复性 6. 属于传感器动态特性指标的是( ) A.量程 B.过冲量 C.稳定性 D.线性度 7.传感器能感知的输入变化量越小，表示传感器的( ) A.线性度越好 B.迟滞越小 C.重复性越好 D.灵敏度越高 8.传感器的灵敏度越高，表示传感器( ) A.线性度越好 B.能感知的输入变化量越小 C.重复性越好 D.迟滞越小 9.传感器的标定是在明确传感器的输入与输出关系的前提下，利用某种( )对传感器进行标定。 A.标准元件 B.正规器件 C.标准器具 D.精度器件 10.传感器的静态指标标定是给传感器输入已知不变的( )，测量其输出。 A.标准电量 B.正规电量 C.标准非电量 D.正规非电量 11.传感器的动态标定是检验传感器的( ) A.静态性能指标 B.频率响应指标 C.动态性能指标 D.相位误差指标

车载视频监控及系统方案

车载视频监控管理及 解决方案 2020年01月

一、需求分析 运输车辆信息GPS/北斗监控管理系统集GPS/北斗双模定位技术、4G通信网络技术、GIS地理信息技术、网络技术、图形图像传输技术、超声波油耗技术等高科技技术，通过对道路运输车辆的动态位置信息的采集、对前面路面和邮箱位置实时视频数据采集、油耗数据的采集等信息收集，通过各类信息的发布等手段，实现道路运输车辆的实时监控和调度、车内实时图像传输、油料监控等功能，同时监控中心可对与正处于超速等不良驾驶行为情况的车辆实施报警功能，从而降低交通事故的发生率，提高道路运输安全生产，达到运营的高效性、智能化、安全性。提高对管理部门监督驾驶员超速行车、疲劳驾驶、油耗监测等管理方法提高道路运输生产组织水平等具有积极的辅助管理作用。 二、系统概述 运输车辆管理需求分析，并结合现在比较成熟的GPS/北斗技术、无线通信技术、视频处理技术、互联网技术和计算机技术等，为道路运输车辆量身定制的管理系统——道路运输车辆信息GPS/北斗监控管理系统和车辆油耗监测两套系统，将对贵单位道路运输车辆管理发挥积极影响。系统拓扑结构如下：

三、视频监控系统 3.1车载视频主机 车载视频监控终端（汽车行驶记录仪）采用符合标准单DIN结构设计。功能集行业最全，支持音视频录像、行驶数据记录、IC卡登签、数据打印、实时监控等功能。车载视频监控终端符合部标北斗协议（JT/T 794-2011、JT/T 808-2011）、国标协议（GB/T 19056-2012）、部标视频协议（JT/T 1076-2016、JT/T 1078-2016）等国家相关政策标准，支持与第三方平台无缝对接。可适用于两客一危、货运车、出租车、网约车、校车、押运车等车辆行业监管需求。 3.2主机功能 3.2.1 符合国家相关政策标准：部标北斗协议（JT/T 794-2011、JT/T 808-2011）、国标协议（GB/T 19056-2012）、部标视频协议（JT/T 1076-2016、JT/T 1078-2016） 3.2.2 可支持8路720P或4路1080P高清视频实时存储与上传。 3.2.3 可支持内置打印机。 3.2.4 可支持远程对讲。 3.2.5 可同时支持1块2.5寸硬盘（固态/机械）和2张SD卡循环存储 3.2.6内置行驶记录仪，即汽车“黑匣子”。对事故责任判定提供重要依据。

现代检测技术样本

现代检测技术 姓名: 周慧慧 学号: 124056 任课老师: 冯晓明 现代检测技术 一、概述

随着现代科学技术的不断发展、社会的日益进步, 现代化生产的规模越来越大, 管理的形式和方式趋于多样性, 管理也更加科学, 人们对产品的产量和质量的要求也越来越高, 这就导致常规的检测参数、检测手段、检测仪表难以满足现代生产和生活的需求。从一般的单参数测量到相关多参数的综合自动检测, 从一般的参数量值测量到参数的状态估计, 从确定性测量到模糊的判断等, 已成为当前检测领域中的发展趋势, 正受到越来越广泛的关注, 从而形成了各种新的检测技术和新的检测方法, 这些技术和方法统称为现代检测技术。 二、传感器的基本原理及检测技术的特点 利用某种转换功能, 将物理的、化学的、生物的等外界信号变成可直接测量的信号的器件称为传感器。由于电信号易于放大、反馈、滤波、微分、存储和远距离传输, 加上计算机只能处理电信号, 因此, 从狭义上说, 传感器又能够定义为可唯一而重视性好的将外界信号转换成电信号的元器件; 从广义上讲, 传感器就是能感知外界信息并能按一定规律将这些信息转换成可用信号的装置; 简单说传感器是将外界信号转换为电信号的装置。因此它由敏感元器件( 感知元件) 和转换器件两部分组成, 有的半导体敏感元器件能够直接输出电信号, 本身就构成传感器。敏感元器件品种繁多, 就其感知外界信息的原理来讲, 可分为: ①物理类, 基于力、热、光、电、磁和声等物理效应。②化学类, 基于化学反应的原理。③生物类, 基于酶、抗体、和激素等分子识别功能。一般据其基本感知功能可分为热敏元件、光敏元件、气敏元件、力敏元件、磁敏元件、湿敏元件、声敏元件、放射线敏感元件、色敏元件和味敏元件等十大类。 检测技术的特点能够归纳为: (1)从待测参数的性质看, 现代检测技术主要用于非常见的参数的测量, 对于这些参数的测量当前还没有合适的传感器对应, 难以实现常规意义的”一一对

现代传感技术

2010年春季学期研究生课程考试试题 Q1 填空题（共10分，每空1分） a)现代信息技术的三大支柱是传感技术、通讯技术和计算机技术，它们分别构成信息系统 的“( ①感觉器官)”、“神经”和“（大脑②）”。 b)往往一种量值在传感或检测技术上的突破，会带来对另外一种量值的突破。例如，约瑟 夫森效应器件的出现，不仅解决了对于10-13T超弱（磁场③）的检测，同时还解决了对微弱（电压④）量的检测。 c)汽车气囊安全系统的启动，应该依据汽车安装的（压力⑤）和（加速度⑥）等 传感器输出的信号值。 d)传感技术的发展主要体现在以下几个方面，如集成化智能化、无线化（网络⑦）化、 微机械微（电子⑧）化。 e)传感器结构设计采用反馈形式，可以使传感器的延迟时间常数（变小⑨）；采用双 敏感元件差动方式，不仅可以改善传感器的非线性问题，还可以抑制例如（温度⑩）等变量参数的干扰。 Q2 简答题（共10分，每小题2分） a)如果使用霍尔传感器测量小电流，请简述原理或给出测量示意图。 是霍尔元件在聚集磁路中检测到与原边电流成比例关系的磁通量后输出霍尔电压信号，经放大电路放大后输送到仪表显示或计算机采集来直观反映电流的大小。 b)比较说明热电阻和热敏电阻的测温特点。 热电阻是金属材料，热敏电阻是半导体材料。热电阻比热敏电阻测温范围大（如铂热电阻-200~960℃，热敏电阻只有-50~300℃左右）。热电阻线性好，热敏电阻非线性严重,且热敏电阻互换性较差。热电阻比热敏电阻灵敏度低。(因热电阻温度系数较小，＜1%/℃；热敏电阻－2%/℃至－6%/℃)。热电阻都是正温度系数（即阻值随温度的上升而上升），而热敏电阻

汽车传感器的应用现状及发展趋势

生活中的传感器 院系：物理与电气工程系 专业：11级电气工程及其自动化姓名：郭晓青 学号：211

汽车传感器的应用现状及发展趋势传感器定义： 国家标准GB7665-87对传感器下的定义是：“能感受规定的被测量件并按照一定的规律转换成可用信号的器件或装置，通常由敏感元件和转换元件组成”。传感器是一种检测装置，能感受到被测量的信息，并能将检测感受到的信息，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。它是实现自动检测和自动控制的首要环节。 传感器早已渗透到诸如工业生产、宇宙开发、海洋探测、环境保护、资源调查、医学诊断、生物工程、甚至文物保护等等极其之泛的领域。可以毫不夸张地说，从茫茫的太空，到浩瀚的海洋，以至各种复杂的工程系统，几乎每一个现代化项目，都离不开各种各样的传感器。 传感器技术在发展经济、推动社会进步方面的重要作用，是十分明显的。世界各国都十分重视这一领域的发展。相信不久的将来，传感器技术将会出现一个飞跃，达到与其重要地位相称的新水平。 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 敏感元件的分类： ①物理类，基于力、热、光、电、磁和声等物理效应。 ②化学类，基于化学反应的原理。 ③生物类，基于酶、抗体、和激素等分子识别功能。 通常据其基本感知功能可分为热敏元件、光敏元件、气敏元件、力敏元件、磁敏元件、湿敏元件、声敏元件、放射线敏感元件、色敏元件和味敏元件等十大类（还有人曾将敏感元件分46类）。 新型传感器的特点包括：微型化、数字化、智能化、多功能化、系统化、网络化，它不仅促进了传统产业的改造和更新换代，而且还可能建立新型工业，从而成为21世纪新的经济增长点。微型化是建立在微电子机械系统(MEMS)技术基础上的，目前已成功应用在硅器件上做成硅压力传感器。 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：

现代检测技术大作业

2015年—2016年度第1学期 课程名称：现代检测技术 专业：控制工程 研究生姓名：陈俊亚 学号：2016232011 任课教师姓名：冯晓明

第一部分：现代检测技术的内容 一、概述 随着现代科学技术的不断发展、社会的日益进步，现代化生产的规模越来越大，管理的形式和方式趋于多样性，管理也更加科学，人们对产品的产量和质量的要求也越来越高，这就导致常规的检测参数、检测手段、检测仪表难以满足现代生产和生活的需求。从一般的单参数测量到相关多参数的综合自动检测，从一般的参数量值测量到参数的状态估计，从确定性测量到模糊的判断等，已成为当前检测领域中的发展趋势，正受到越来越广泛的关注，从而形成了各种新的检测技术和新的检测方法，这些技术和方法统称为现代检测技术。 二、传感器的基本原理及检测技术的特点 利用某种转换功能，将物理的、化学的、生物的等外界信号变成可直接测量的信号的器件称为传感器。由于电信号易于放大、反馈、滤波、微分、存储和远距离传输，加上计算机只能处理电信号，所以，从狭义上说，传感器又可以定义为可唯一而重视性好的将外界信号转换成电信号的元器件；从广义上讲，传感器就是能感知外界信息并能按一定规律将这些信息转换成可用信号的装置；简单说传感器是将外界信号转换为电信号的装置。所以它由敏感元器件（感知元件）和转换器件两部分组成，有的半导体敏感元器件可以直接输出电信号，本身就构成传感器。敏感元器件品种繁多，就其感知外界信息的原理来讲，可分为：①物理类，基于力、热、光、电、磁和声等物理效应。②化学类，基于化学反应的原理。③生物类，基于酶、抗体、和激素等分子识别功能。通常据其基本感知功能可分为热敏元件、光敏元件、气敏元件、力敏元件、磁敏元件、湿敏元件、声敏元件、放射线敏感元件、色敏元件和味敏元件等十大类。检测技术的特点可以归纳为： (1)从待测参数的性质看，现代检测技术主要用于非常见的参数的测量，对于这些参数的测量目前还没有合适的传感器对应，难以实现常规意义的“一一对应”的测量；另一种情况是待测参数虽已有传感器，但测量误差比较大，受各种因素的影响比较大，不能满足测量要求。 (2)从应用的领域看，现代检测技术主要用于复杂设备、复杂过程的影响性

车载通信系统——物联网和下一代ITS中的关键技术

车载通信系统——物联网和下一代ITS中的关键技术 摘要：交通由人、车、路三者所组成，车载通信通过ITS技术、传感器网络技术手段，将物联网与道路交通有机地结合，实现人车路三者的互联互通。开展对车载通信系统的研究和开发，是ITS领域研究的前沿热点，是物联网和下一代ITS中的关键技术，将促进ITS的发展，对改善交通和提高行车安全、实现节能减排、带动产业发展都有着重大的推动作用。 关键词：ITS 车载通信无线通信网络物联网 1.前言 智能交通以交通需求为导向，以信息技术为手段，通过全面提升交通安全、效率和服务品质为目的，充分利用交通的、空间的、时间的和移动的资源，形成人车路协同发展的新交通系统。 在“九五”、“十五”、“十一五”国家科技攻关计划关于智能交通项目实施基础上，在城市道路交通方面，北京实施了‘科技奥运’智能交通应用试点示范工程，广州、中山、深圳、上海、天津、重庆、济南、青岛、杭州等作为智能交通系统示范城市也各自进行了有益的尝试；在高速公路方面，我国内地大多数省区实现了省区内不同范围的收费系统联网。同时，一批涉及城市和城间道路交通管理的智能交通关键技术及共性技术研究以及车载信息装置、交通信息采集设备、车辆安全辅助驾驶、专用短程通讯设备以及RFID技术等都进行了不同程度的开发和应用。 尽管我国的ITS研发和应用取得了很大的进展，但是目前仍有不少改进的空间。例如，大部分系统都是单一的系统，在实际运行中总是各自为政，彼此缺乏沟通意识和协作机制，造成了大量功能和数据被闲置，导致了ITS的智能化程度无法进一步深入。另外，交通系统作为一个由人、车、路三者共同组成的大系统，三者之间的沟通发挥着越来越重要的作用。随着信息技术尤其是无线通信技术的发展，如何利用信息技术和ITS的研究成果，形成以人为本、车路互通的交通传感网络，进一步改善城市交通的管理和服务水平是目前一个迫切需要研究的问题。 在如何进一步发展ITS应用的问题上，世界各国不约而同的将注意力集中在车载通信系统上。所谓车载通信系统，是在智能交通系统、传感器网络技术发展基础上，在车辆上应用先进的无线通信技术，实现交通高度信息化、智能化的手段。通过发展车载通信系统，可以有效的填补交通系统中车辆缺乏沟通能力的空白，从而实现车辆对道路环境的感知，以及行人和控制中心对车辆运行状态的感知，这个发展方向与目前炙手可热的物联网概念不谋而合，正是物联网与道路交通结合的具体表现。开展车载通信系统的研究和开发，是当前ITS 领域研究的前沿热点，将促进下一代ITS的发展，对改善交通和提高行车安全、实现节能减排、带动产业发展都有着重大的推动作用。 2.国内外研究现状 近几年来，欧美、日本等发达国家陆续将大量人力物力投入到车载通信和下一代ITS

现代检测技术

《现代检测技术》综述 前言: 随着现代科学技术的不断发展、社会的日益进步，现代化生产的规模越来越大，管理的形式和方式趋于多样性，管理也更加科学，人们对产品的产量和质量的要求也越来越高，这就导致常规的检测参数、检测手段、检测仪表难以满足现代生产和生活的需求。从一般的单参数测量到相关多参数的综合自动检测，从一般的参数的量值测量到参数的状态估计，从确定性的测量到模糊的判断等等，已成为当前检测领域中的发展趋势，正受到越来越广泛的关注，从而形成了各种新的检测技术和新的检测方法，这些技术和方法统称为现代检测技术。 检测的发展和现代检测技术： 检测是指在各类生产、科研、试验及服务等各个领域，为及时获得被测、被控对象的有关信息而实时或非实时地对一些参量进行定性检查和定量测量，而工业化的发展则对传统的检测提出了更高的要求，为了保证生产过过程能正常、高效、经济的运行，严格控制生产过程中某些重要的工艺参数（如温度、压力、流量等）进行严格的控制，基于这样的理念现代检测呼之欲出。 1 检测的发展： 检测技术是20世纪六十年代发展起来的一门具有广泛应运价值的交叉学科，发展过程经历了三个阶段。 (1)第一阶段是依靠人工为主。通过专家现场获取设备运行时的感观状态，感知异常的震动、噪声、温度等信息，凭经验确定可能存在何种故障或故障隐患。 (2)第二阶段是信号分析监测与诊断阶段。随着传感器技术、测量技术以及分析技术的发展，状态监测逐步发展为依靠传感器和测量仪器获取设备的工作参数(如频率、振幅、速度、加速度、温度等参数)，通过与正常工作状态下的参数进行对比，确定故障点或故障隐患点。 (3)第三阶段是现代化状态监测与故障诊断阶段。随着信号处理技术、软测量技术、计算机技术和网络技术的发展，状态监测与故障诊断技术也发展到计算机时代，数据采集工作站采集现场的各种传感器信号，通过计算机网络将数据发送到远程的监测与诊断工作站，利用各种信号处理技术和分析软件对设备状态进行监测。 2 现代检测 2.1现代检测技术 现代测试技术是一门交叉性学科，是自动化、电子信息工程、电气自动化、机电一体化等专业的专业基础课程。 尽管现代检测仪器和检测系统的种类、型号繁多，用途、性能千差万别，但它们的作用都是用于各种物理或化学成分等参量的检测，其组成单元按信号传输的流程来区分：通常由各种传感器（变送器）将非电被测物理或化学成分参量转化成电信号，然后经信号调理、数据采集、信号处理后显示并输出，由以上设备以及系统所需要的交、直流稳压电源盒必要的输入设备便组成了一个完整的检测系统，涉及内容主要包括传感器原理与技术、信号调理、数据采集、信号处理、

现代传感技术第四章课后习题答案

思考题 1.传感器与测量系统有什么关系？ 答：传感器属于测量系统的第一级，即测量信息传感级。其主要功能是检测和敏感被测量。 2.什么叫测量？什么叫计量？它们之间有什么异同？ 答：测量是将被测量同已知量相比较，以确定被测量与选定单位的比值。 计量是规范测量的测量。 异同：工作对象不同；测量的直接目的是得到测得值，计量的目的是保证测量的准确； “测量”就是为获取量值信息的活动；“计量”不仅要获取量值信息，而且要实现量值信息的传递或溯源；“测量”可是以孤立的，“计量”则存在于量值传递或溯源的系统中；“测量”作为一类操作，其对象很广泛，“计量”作为一类操作，其对象就是测量仪器。 3.什么叫量值传递和量值溯源？ 答：将国家计量基准所复现的计量单位量量值，通过检定（或其它传递方式）传递给下一等级的计量标准，并依次逐级传递到工作计量器具，以保证被计量的对象的量值准确一致，称为量值传递。通过一条具有规定不确定度的不间断的比较链，使测量结果或测量标准的值能够与规定的参考标准（通常是国家计量标准或国际计量标准）联系起来的特性，称为量值溯源性。 4.传感器的误差主要有哪些？产生的原因是什么？ 答：原理性误差，动态误差，环境噪声干扰误差，测量定标误差，接入系统时的负载误差，人员操作误差等。由环境，原理，噪声干扰，人员等造成。 系统误差，随机误差，(也称偶然误差)和粗大误差三类 在同一条件下,多次测量同一量值时,绝对值和符号保持不变,或在条件改变时,按一定规律变化的误差称为系统误差；在同一条件下,多次测量同一量值时,绝对值和符号以不可预定方式变化着的误差称为随机误差；超出在规定条件下预期的误差称为粗大误差,或称“寄生误差”。（绝对误差，相对误差和引用误差三类标准量具的误差；仪器误差；附件误差；环境误差；方法误差；人员误差） 5.简述传感器线性化的主要方法及其原理。 答： 6.说明差动技术的原理及技术环节。 答：采用两个（或两个以上）性能完全相同的敏感元件，同时感受相同的环境影响量和方向相反的被测量。 测量时输入信号同时加到原理相同，性能一致的两个敏感元件上的，但对于输入信号，两个敏感元件的参数变化是成相反方向的；而对于环境变化，两个敏感元件的变化是成相同方向的，通过变换电路，使有用输出量增加，干扰量相减便可以消除环境变动的影响。 7.举例说明误差平均效应的原理。 答：误差平均效应原理是利用n个相同的传感器单元同时感受被测量，因而其输出将是这n 个单元输出的总和。 8.相对于开环测量系统，说明闭环技术的原理和特点。 答：通过输出与输入的比较，其差值去控制系统的输出，来消除输入与输出的偏差进而提高系统的稳定性与精度。 由于各环节之间相互串联，所以系统总的灵敏度为各环节灵敏度之积，系统总的相对误差为各环节相对误差之和。 特点：精度高、稳定性好，动态特性好 9.说明传感器标定与校准的概念及标定的基本方法。 答：利用标准器具对传感器性能进行定度的过程，称为标定。