传感器在机械中的应用
（机设0802班李帅北序号：13 学号：0812103818）
摘要介绍了光电传感器在播种、喷雾和移栽等方面的应用情况指出了光电传
感器在我国农业机械中具有广阔的应用前景。光纤传感器在国内外桥梁检测及其他领域中的应用状况,并论述了光纤传感器在诸多重要领域中可发挥的独特优势。此外,还对光纤传感器的基本组成、原理、分类及工作特点进行了介绍。由于在大型机械设备的检测中,不能破坏检测对象,因而重点介绍了光纤传感器在大型机械设备检测中的应用。根据光纤传感器的诸多特点及在桥梁检测中的应用,光纤传感器能够满足机械设备的检测要求,实现对机械设备的无损检测。
关键词光电传感器激光转角传感器农业机械机械设备无损检测
一光电传感器在机械中的应用
光电传感器由于反应速度快,能实现非接触测量,而且精度高、分辨力高、可靠性好,加之半导体光敏器件具有体积小、质量小、功耗低、便于集成等优点,因而被广泛应用于军事、检测与农业机械等多种领域中。
1 光电传感器
光电传感器一般由光源、光学通路、光电元件等三个部分组成。其基本原理是以光电效应为基础,把被测量的变化转换成光信号的变化,然后借助光电元件进一步将光信号转换成电信号。光电效应是指用光照射某一物体,可以看作是一连串带有一定能量的光子轰击在这个物体上,此时光子能量就传递给电子,并且是个光子的全部能量一次性地被 1个电子所吸收,电子得到光子传递的能量后其状态就会发生变化,从而使受光照射的物体产生相应的电效应。通常把光电效应分为3类: ①在光线作用下能使电子逸出物体表面的现象称为外光电
效应; ②在光线作用下能使物体的电阻率改变的现象称为内光电效应; ③在光线作用下,物体产生一定方向电动势的现象称为光生伏特效应。
2 光电传感器在播种机械中的应用
播种是农业增收的第一环,播种机性能检验是为了达到高效、高质量的播种效果。快速、可靠、高自动化的播种装备检测系统是我国农业检测装备中急需解决的关键问题之一。目前,国内外的种子粒距检测均以光电传感器检测手段为主,属于间接测量,不能直接反映播种机运行情况及播种精度。李伟教授研制的“非接触式种子粒距测量系统”是集CCD计算机、光电、图像处理、机械、控制为一体的综合技术手段,具有检测准确、可靠,检测数据具有可溯源性。史智兴等借鉴感光材料行业的感光测定方法,将标准光楔作为光电传感器抗尘性能的量化测量工具,把光学密度值作为光电传感器抗尘性能的量化指标。分析了直射光、漫射光的差异,设计了具体测量方案,提出了抗尘指数的概念。量化方案的提出填补了长期以来无法对光电传感器在田间尘土环境工作性能进行评价的空白。杨景芝等在基于光电传感器的精密播种机排种监测报警系统中充分考虑到田间作业条件,开发了基于的PIC16F873 8行精密播种机排种监测报警系统,当缺种、堵塞时产生声光报警,并且显示出故障及故障位置,从电路功能及软件上解决了报警逻辑、监测行设置等问题。设计了光电传感器在排种通路的安装结构以及整个系统
的供电方案,田间使用结果表明,该装置能够适应田间工作环境,可取代农机手实现可靠监测报警。该设计监测传感器分别监测种子箱有无种子,排种管仅为种通过,开沟器是否堵塞。由于发光器件 LED的直径只有￠3～5mm,受光器件光敏二极管或光敏三极管受光面直径为￠5 mm或￠8mm等几种。用上述器件构成的光电传感器,发光面直径￠3～5mm, 受光面直径￠3～8mm,而播种机排种管的直径通常为￠25～30mm,大豆、玉米等种子的直径基本在￠10 mm以下,高粱、小麦种子则更小。因此,对于排种器和开沟器的检测,如果只简单地安装一支发光器件LED 和光电传感器,其检测范围无法覆盖整个排种管的截面,明显存在检测不到的“盲区”。排种管、开沟器的光电传感器结构见图。
3 光电传感器在喷雾机械中的应用
随着工业化技术水平的全面提高,在大型喷雾设备上,采用液压机构控制喷杆的工作姿态、平衡与稳定,采用电子技术对作业速度、作业面积、喷雾压力、喷雾量等进行监测和自动调整,改善了机手的劳动条件,提高了作业效率和准确性。王庆中等在“光电传感器在水库测量中的应用研究”中指出,红外光电传感器具有灵敏度高、体积小、环境适应能力强等优点,适合在特殊环境中应用。根据光电传感器原理和泥沙颗可有效探测水库浑水层深度和厚度。
4 光电传感器在移栽机械中的应用
在日本,广泛采用软的乙烯盆800～1000棵,但连续工作会使人疲劳,很难长久保持高效率。现在研制出来的移栽机器人有 2条传送带,一条用于传送插盘,另一条用于传送盆状容器。其他的主要部件是插入式拔苗器,杯状容器传送带,漏插分选器和插入式栽培器。在开发该系统时,采用光电传感器、发射机和接收机。当杯中的植物从发射器与接收器之间经过时,如果光线被茎或叶子挡住,就可以断定真实的苗在杯中。传感器可以上下调整以改变拒绝低于标准的劣苗的阀门,通过杯传送带的转动将劣苗抛在废料箱中。由于他能在不停止运动的情况
下进行探测,所以这是最为简单、快速和经济的方法。
5 展望
随着技术进步,要求传感器准确度高、可靠性高、稳定性好,而且有一定的数据处理能力,并能够自检、自校、自补偿,传统的光电传感器已不能满足这样的要求了,而智能光电传感器是当今国际科技界研究的热点。总之,当光电传感器技术产生较快的发展时,必将为农业、工业等领域的新发展、新进步带来新的动力与活力。
参考文献：(华中农业大学理学院王贤锋文献标志码TP212.1 A)
二光纤传感器在机械中的应用
众所周知,描述光波特征的参量很多,如光强、波长、振幅、相位、偏振态和模式分布等。这些参量在光纤传输中都可能会受外界影响而发生改,特别如温度、压力、加速度、电压、电流、位移、振动、转动、弯曲、应力、应变以及化学量生物化学量等对光路产生影响时,都会使这些参量发生相应变化。光纤传感器就是根据这些参量随外界因素的变化关系来检测各相应物理量的大小。,经光纤进入调制光源发出的光耦合进入光纤测量区 ,在调制区内外界被测参数作用于进入(调制区)区内的光信号,使其光学性质如光强、波长、频率、相位偏振态等发生变化成为被调制的信号;再经过光纤送入光检测器,光检测器对进来的光信号进行转换后输出电信号;最后对电信号进行信号处理而得到可用信号,从而获得被测参数。光纤传感器可以测量的环境参量主要有应力、位移、振动、转动、压力、弯曲、应力、应变、加速度、电流、磁场、电压、温度、声场、流量、浓度、pH值等。光纤传感器是用光在不同的物理状态下,在光纤中传播光的干涉、衍射、偏振、反射等物理,进行各种物理量的测量装置。来自光源的光线通过接口进入光纤,然后将检测的参数调制成幅度、相位、色彩或偏振信息特征的变化,最后利用微处理器进行信息处理。简言之,光纤传感器的原理就是用被测量的变化调制传输光光波的某一参数,使其随之变化,然后对已调制的光信号进行检测,从而得到被测参量,即将被测参量转换为光信号参数的变化。
三激光传感器在工程机械中的应用
激光传感器一般是由激光发生器、光学零件和光电器件所构成的，它能把被
测物理量（如距离、流量、速度等）转换成光信号，然后应用光电转换器把光信号变成电信号，通过相应电路的过滤、放大和整流得到输出信号，从而算出被测量。借助于激光所具有的优点（如方向性好、亮度高、单色性好、相干性好等），激光传感器通常具有结构简单可靠、抗干扰能力强、非机械接触、分辨率较高、精度高（在测量长度时能达到几个纳米）、示值误差小、稳定性好、宜用于快速测量等优点。
1 激光传感器在摊铺机找平系统中的使用
摊铺机自动找平系统的性能高低集中体现在能否在动态检测过程中具有优良的平滑、过滤功能，从而获得平稳变化的探测值，使得系统的调整动作也是平稳、顺畅的，最终反映为高指标的摊铺平整度。RSS自动找平系统采用 LMS200 型激光扫描器作为其传感元件，其扫描范围为180度，用于摊铺机时理论扫描长度为无限大，实际上可在1-18米内任选，激光射线分度为1度，扫描范围半径可达80米。每一条射线与路基的交点就是一个测点，即该扫描器工作时可形成如图所示由相隔D的激光射线组成的密集扫描范围。
系统将各个测点的高度平均计算后，得到当前高度测量值，与初始高度值（虚拟基准）比较后输出控制信号。正是由于激光扫描器能够对于路基、路面进行多点密集探测，在相同的探测长度上获得的数据量比其他类型的自动找平系统大得多，因此，系统计算得到的平均值能更真实地反映路基、路面的实际状况，从而大大提高系统的准确性。
图所示为 RSS系统在 10m区域内对梯形凸起区域的平滑处理过程，平滑处理过程见式
数据处理过程利用面积相等的原则，将不平区域截面积等效成长方区域截面积，平滑处理后得到的实际探测基准与初始基准之间的偏差可用
式计算：
式中 S为不平区域纵向截面面积；l为不平区域长
度；h 为不平区域高度；H 为探测长度。可见，偏差值H的大小与不平区域的截面积S成正比，与探测长度L 成反比（参见图2），使得该系统的平滑作用非常显著。
另外，该系统利用空间域平滑过滤技术，采用简单平均算法对路基局部缺陷（凸包、凹坑）探测数据进行平滑处理。由于激光扫描的多点密集性以及扫描范围较大，即邻域较大，使路基上的局部缺陷对探测平均值的影响程度减小，从而大大提高了系统的过滤效果。根据路面纵向断面在探测范围内的平均高度计算定义:
假设扫描区域内路基的缺陷（凸包、凹坑）使得n根探测激光线中的 ( 个探测值发生变化，则必然引起平均值的变化，参见图3。
设该变化为：
可见，对于同样的路基条件，激光扫描器的总扫描点数越多即n 值越大，探测值的变化量越小。若考虑扫描到路基的局部缺陷激光线数量m的大小，则探测值的变化量大小取决于m/n 的比值。由于激光扫描器的扫描范围大、扫描点数量多，比值 m/n要比其他形式的找平系统小，参见图4。表明该系统对于路基上的局部缺陷具有很好的过滤功能。
四微型传感器在汽车机械中的应用
发动机的电子控制一直被认为是技术在汽车中的主要应用领域之一发动机控制系统用传感器是整个汽车传感器的核心种类很多包括温度传感器压力传感器位置和转速传感器流量传感器气体浓度传感器和爆震传感器等这些传感器向发动机的电子控制单元提供发动机的工作状况信息供电子控制单元对发动机工作状况进行精确控制以提高发动机的动力性降低油耗减少废气排放和进行故
障检测。
1 温度传感器
汽车用温度传感器主要用于检测发动机温度吸入气体温度、冷却水温度、燃油温度以及催化温度；温度传感器有热敏电阻式线绕电阻式和热偶电等阻式三种主要类型这三种类型传感器各有特点其中通用型的测温范围为—50- +30度，其精度为15%，响应时间为10ms, 高温型为精度为:600—1000摄氏度。精度：5%.响应时间为10ms.线绕电阻式温度传感器的精度高但响应特性差热偶电阻式温度传感器的精度高测量温度范围宽但需要配合放大器和冷端处理一起使用,其他已实用化的产品有铁氧体式温度传感器，或半导体膜空气温度传感器。
2 爆震传感器
爆震传感器用于检测发动机的振动通过调整点火提前角控制和避免发动机发生爆震，为了最大限度地发挥发动机功率而不产生爆燃点火提前角应控制在爆燃产生的临界值当发动机产生爆燃时，传感器将爆燃引起的震动转变成电信号并传给电子控制单元检测爆震有检测气缸压力发动机机体振动和燃烧噪声等三种方法爆震传感器有磁致伸缩式和压电式磁致伸缩式爆震传感器的使用温度频率范围为压电式在一定范围内具有良好线性度。
五传感器在机械制造中的应用
在机械制造中，传感器技术是实现测试与自动控制的重要环节。在机械制造测试系统中，被作为一次仪表定位，其主要特征是能准确传递和检测出某一形态的信息，并将其转换成另一形态的信息。具体地说，传感器是指那些对被测对象的某一确定的信息具有感受（或响应）与检出功能，并使之按照一定规律转换成与之对应的可输出信号的元器件或装置。如果没有传感器对被测的原始信息进行准确可靠的捕获和转换，一切准确的测试与控制都将无法实现；即使最现代化的电子计算机，没有准确的信息（或转换可靠的数据）、不失真的输入，也将无法充分发挥其应有的作用。
在机械制造中的应用，高品质传感器的主要特性体现为：
*寿命长，可靠性高，抗干扰能力强；
*满足精度和速度要求；
*使用维护方便，适合机床运行环境；
*成本低；
*便于与计算机联接。
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。
Android手机中的智能传 感器及其应用 随着技术的进步，手机已经不再是一个简单的通信工具，而是具有综合功能的便携式电子设备。手机的虚拟功能，比如交互、游戏、都是通过处理器强大的计算能力来实现的，但与现实结合的功能，则是通过传感器来实现。本文介绍了几种手机中常见的传感器的原理和用途。 Android智能手机自推出以来，其内置传感器逐渐增多，传感器所能实现的功能也日益多样化，极大的满足了用户对智能手机功能的需求，从依赖于重力传感器的各种游戏，到依靠距离传感器实现的通话灭屏，再到指南针功能下的电子罗盘等等，小小的一个Android智能手机以各种传感器为依托实现了许多有趣的功能。 1.距离传感器 这个传感器在手机上的应用是当我们打电话时，手机屏幕会自动熄灭，同时触摸屏无效，能够防止误操作。当脸离开屏幕时屏幕灯会自动开启，并且自动解锁,因此距离传感器位于手机屏幕上方。这个对于待机手机较短的智能手机来说是相当实用的,现在很多智能手机都装备的这个传感器。距离传感器和光线传感器位置如图.1
图1.距离和光线传感器 距离传感器原理：红外LED灯发射红外线，被近距离物体反射后，红外探测器通过接收到红外线的强度，并测量光脉冲从发射到被物体反射回来的时间，测定距离，一般有效距离在10cm内。距离传感器同时拥有发射和接受装置，一般体积较大。 2.光线传感器 光线传感器，也就是感光器，是能够根据周围光亮明暗程度来调节屏幕明暗的装置。光线传感器可以使用光敏三极管作为感光元件，接受外界光线时，会产生强弱不等的电流，从而感知环境光亮度。在光线强的地方手机屏幕会变暗，达到节电并更好观看屏幕的效果，在光线暗的地方自动将屏幕变亮。可以在工具设置中设置自动调节屏幕亮度。这个传感器也主要起到节省手机电力的作用，自动调节屏幕亮度也能起到保护眼睛的作用。光线传感器位置如图1 光线传感器和距离传感器一般都是放在一起的，位于手机正面听筒周围，这样就存在一个问题，手机的额头上开了太多洞或黑色长条不太好看，所以一些厂商为了减少开孔、或者隐藏开孔，将两个传感器集成到一个窗口下，或者使用黑色面板，黑色面板的手机可以轻易隐藏这两个传感器。 3.方向传感器 方向传感器就是陀螺仪，陀螺仪的测量物理量是偏转，倾斜时的转动角度。陀螺仪传感器最早应用于航空、航天和航海等领域。随着陀螺仪传感器成本的下降，现在很多智能手机都集成有陀螺。陀螺仪是一种用来传感与维持方向的装置，基于角动量守恒的理论设计出来的。陀螺仪主要是由一个位于轴心且可旋转的轮子构成，一旦开始旋转，由于轮子的角动量，陀螺仪就具有了抗拒方向改变的能
传感器在生活中的应用 班级：09电信2班学号：00 姓名：夏善来 传感器是一种物理装置或生物器官，能够探测、感受外界的信号、物理条件（如光、热、湿度）或化学组成（如烟雾），并将探知的信息传递给其他装置或器官。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”在新韦式大词典中定义为： “从一个系统接受功率，通常以另一种形式将功率送到第二个系统中的器件”。根据这个定义，传感器的作用是将一种能量转换成另一种能量形式，所以不少学者也用“换能器－Transducer”来称谓“传感器－Sensor”。功能 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 而随着科学技术的飞速发展，特别是微电子加工技术、计算机技术及信息处理技术的发展，人们对信息资源的需要日益增长，于是，作为提供信息的传感技术及传感器就越来越引起人们的重视。而综合各种先进技术的传感器技术也进入到一个飞速发展的阶段。 动车追尾事件发生后，传感器作为各种机械、设备装置中的一个不起眼小小原器件，成为了人们议论的热点话题，引起了人们的重点关注。传感器除了在交通、国防、科技和工农业生产中应用外，传感器还贴进了我们的日常生活的方方面面，下面就来介绍在我们生活周围的一些关于传感器方面的应用。 一. 传感器在自动门中的应用： 当人们接近门的时候，传感器识别人体的红外微波传递给驱动系统将门开启，在人离开后再将门自动关闭。传感器是自动门控制系统的眼睛，通过传感器感应天线到行人或活动物体。将此信号转换成无源干触点短路信号传输给自动门
光纤传感技术的应用 在机械、电子仪器仪表、航天航空、石油、化工、生物医学、环保、电力、冶金、交通运输、轻纺、食品等国民经济各领域的生产过程自动控制、在线检测、故障诊断、安全报警以及军事等方面有着广泛的应用。 1 光纤传感器的特征 光纤传感器系统按照在传感器中的作用分为两种类型：功能型和非功能型。功能型光纤传感器光纤不仅起传光作用，而且是敏感元件，非功能型光学传感器中，光纤不是敏感元件。描述光波特征的参量很多（如光强、波长、相位、振幅态和模式分布等），这些参量在光纤传输中都可能受外界影响而发生变化。如当温度、压力、加速度、电压、电流、位移、振动、转动、弯曲、应变以及化学量和物理量等对光路产生影响时，均使这些参量发生相应变化，光纤传感器就是根据这些参量随外界因素的变化关系来检测各相应物理量的大小。光纤传感器由光源、传输光纤、光电元件等部分组成。其中光源是光纤传感器的重要组成部件，目前常用的有白炽灯，激光器和发光二极管。光电元件多用半导体光电二极管。 与其它常规传感器相比，光纤传感器有如下特点： （1）高灵敏度，抗电磁干扰。由于光纤传感器检测系统不传送电信号，因此，光信号在中不会与电磁波发生作用，也不受任何电噪声的影响，由于这一特征，光纤传感器在电力系统的检测中得到了广泛应用。 （2）频带宽、动态范围大。 （3）可根据实际需要做成各种形状。 （4）可以用很近似的技术基础构成传感不同物理量的传感器，这些物理量包括声场、磁场、压力、温度、加速度、位移、液位、流量、电流、辐射等； （5）便于与计算机和光纤系统相连，易于实现系统的遥测和控制。 （6）结构简单、体积小、质量轻、耗能小。正由于它的这些优点，其应用领域非常广阔市场前景也比较广。 2 国内外光纤传感器的发展情况 美国是最早研制光纤传感器并投资最大的国家并且取得很大成就。从1977开始由美国海军研究所主持的光纤传感器系统共有5个公司参加，主要研究方向是水声器、磁强计和其它水下检测有关设备。1980年开始研究，1984年进行飞行实验的现代数字光纤控制系统（ADOSS），采用光纤译码的光纤传感器系统代替直升飞机驾驶员的控制，最终将实现用光纤液压传动系统代替电源。另外，光纤陀螺（FOG）计划、核辐射监控（NRM）计划、飞机发动机监控（AEM）计划、民用研究计划（CRP）使光纤传感器技术迅猛发展，在军事、民用、电力、监控、桥梁、医学生物检测等方面得到广泛应用。 3 光纤传感器的应用 光纤传感器的应用非常广泛，几乎涉及国民经济的所有重要领域和人们的日常生活。在现代信息社会中，传感器技术迅猛发展，其中光纤传感器以其独特的优点应用非常广泛，包括工业、军事、医疗、通讯、过程控制以及恶劣环境下物理量的测量，如光纤传感器在石油领域中的应用、光纤传感器在军事领域的应用、光纤传感器在医学中的应用、光纤传感器在土木工程中的应用、光纤传感器在环境监控中的应用、光纤传感器在飞机上的应用、在电力系统上的应用、光纤传感器的发展动态与研究方面等。“中国2010年远景规划”已将传感器列为重点发展的产业之一，随着我国加入世界贸易组织，传感器的市场需求和发展空间的潜力是非常大的。可以预见，随着制作技术的日益成熟和器件性能的不断提高，不久的将来光纤传感器必将在海洋、化工、水利电力等各个领域显示其应用活力。
手机中的传感器 如今，智能手机在生活中已经是必不可少的了，人人都能使用手机，但我们对手机中的传感器又了解了多少呢？ 手机传感器是手机上通过芯片来感应的元器件，如温度值、亮度值和压力值等。 随着技术的进步，手机已经不再是一个简单的通信工具，而是具有综合功能的便携式电子设备。手机的虚拟功能，比如交互、游戏、都是通过处理器强大的计算能力来实现的，但与现实结合的功能，则是通过传感器来实现。 一、光线传感器 光线感应器也叫做亮度感应器，英文名称为Light-Sensor ，很多平板电脑和手机都配备了该感应器。一般位于手持设备屏幕上方，它能根据手持设备目前所处的光线亮度，自动调节手持设备屏幕亮度，给使用者带来最佳的视觉效果。例如在黑暗的环境下，手持设备屏幕背光灯就会自动变暗，否则很刺眼。 原理：光线感应器是由两个组件即投光器及受光器所组成，利用投光器将光线由透镜将之聚焦，经传输而至受光器之透镜，再至接收感应器，接收感应器将收到之光线讯号转变成电信号，此电信讯号更可进一步作各种不同的开关及控制动作，其基本原理即对投光器受光器间之光线做遮蔽之动作所获得的信号加以运用以完成各种自动化控制。 用途：通常用于调节屏幕自动背光的亮度，白天提高屏幕亮度，夜晚降低屏幕亮度，使得屏幕看得更清楚，并且不刺眼。也可用于拍照时自动白平衡。还可以配合下面的位移传感器检测手机是否在口袋里防止误触。 二、位移传感器 位移传感器又称为线性传感器，是一种属于金属感应的线性器件，传感器的作用是把各种被测物理量转换为电量。在生产过程中，位移的测量一般分为测量 实物尺寸和机械位移两种。按被测变量变换的形式不同，位移传感器可分为模拟 式和数字式两种。模拟式又可分为物性型和结构型两种。常用位移传感器以模拟 式结构型居多，包括电位器式位移传感器、电感式位移传感器、自整角机、电容式位移传感器、电涡流式位移传感器、霍尔式位移传感器等。数字式位移传感器的一个重要优点是便于将信号直接送入计算机系统。这种传感器发展迅速，应用日益广泛。
多媒体教学在传感器技术课程中的应用 发表时间：2018-05-25T16:13:12.260Z 来源：《知识-力量》2018年4月上作者：马宇丽[导读] 传感器与检测技术属于自动化专业、电气工程及其自动化专业及电子专业的技术基础课程，对学生综合运用所专业学知识有着关键的作用，多媒体是当今教学过程中的一大趋势， （衡阳技师学院，湖南衡阳 421001） 摘要：传感器与检测技术属于自动化专业、电气工程及其自动化专业及电子专业的技术基础课程，对学生综合运用所专业学知识有着关键的作用，多媒体是当今教学过程中的一大趋势，本文重点介绍了其在传感器课程中的运用。关键词：多媒体；传感器技术；应用 前言： 传感器与检测技术课程是自动化、电气工程及其自动化以及电子信息等专业学生的一门实践性非常强的专业基础课。本课程是以研究自动检测系统中的信息提取、信息转换和信息处理的理论和技术为主要内容的一门应用性技术学科,课程内容众多且离散,知识密集且复杂,从而导致学生主动学习的积极性较差,教学效果不甚理想。因此，我们尝试用多媒体教学的方法，在实践中可以取得比较好的效果。 1 多媒体教学可以最大限度地激发学生学习的兴趣。 兴趣是最好的老师，如果学生开始接触一门新的课程，能够听进去，觉得有意思，那么就是很大的成功了。要做到这一点，就必须激发学生对这门课的兴趣。我在传感器技术的教学中，首先播放了一段视频，从柴火做饭满屋烟，满脸黑仍然吃的锅巴饭。到用电饭锅放米加水，轻松按键等饭熟。所有同学看到视频里诙谐的画面，都笑起来。这是再及时抛出问题，为什么电饭锅能自动跳闸呢？它怎么知道饭熟了呢？引导大家关注生活中与电饭锅有相似自动功能的电气设备，使大家对传感器有了初步了解。通过这样图文并茂的讲解，切入到后面关于传感器的介绍就很顺理成章了。而且学生有了学习兴趣后，再介绍传感器的概念及特性等内容学生就能有比较深入的理解。 2 多媒体能够更形象地反映当今传感器的发展 针对传感器这门特殊的学科的特殊问题，多媒体技术正好是一个完美的切入点。大部分教材中的传感器都是千篇一律的，而对于市面上一些新的传感器的应用，很多教材都没有介绍，说明教材和实际应用中有很大的差距，这一点可以很好地用多媒体来补充。在实际教学中，观看视频也是一个很好的手段，而且学生都很喜欢。比如，我们看过网球比赛中用的鹰眼的原理、作弊传感器、模拟人类舌头的风味传感器等，给学生留下了很深的印象。有的学生也对某些视频表现出浓厚的兴趣，提出了不少有趣的观点和问题，学生能提出问题，整理出自己的思想，这对一门课程的学习来说是至关重要的。当然，并不是说我们要制备出这些传感器，而是通过观看这些视频，使得学生跳出课本的框框，进而拓宽学生的知识面，打开学生的思路。 3用多媒体技术，使用现代化的教学手段来提升教学效果和教学质量采用多媒体课件教学，一方面可以省去教师用于黑板板书的大量时间，克服课时减少的问题；另一方面，以动画的形式生动形象的演示传感器的工作原理，展示所学传感器的各种照片、复杂检测系统的原理图或线路图，使学生能够直观地认识传感器，更容易理解传感器的工作原理和应用。例如，学习光栅传感器时，使用传统的教学手段，很难使同学们理解莫尔条文的形成及其移动过程，使用对媒体课件就可以以动画的形式使同学们直观的明暗相间的莫尔条纹是什么样子，还可以以不同的速度使指示光栅在标尺光栅上进行移动，清晰的看出条纹移动的方向与光栅夹角及指示光栅移动方向的关系，使同学们更高效的学习该传感器的工作原理及应用方法。 4 利用多媒体教学应该注意的问题 第一，教师在教学过程中起到主导作用，而多媒体只是一种教学手段。多媒体比纯粹板书的方法灵活，但也只是灵活而已。教师的主导地位是不能够动摇的。教师在授课的过程中，一定要做好指导和引导工作，做好课本和课件之间的衔接，不能一味地讲课件上的内容而忽略了课本上的知识。师生之间的交流非常重要，教师要吸引学生的注意力，让学生思考从图片中能看到什么，从视频中可以学到什么，多媒体只是起到辅助作用，上课并不是教师点点鼠标按按键盘就行了。所以，我们在课后要及时与学生沟通和交流，听取学生反馈的问题，积极改进教学方法，达到更好的教学效果。第二，注意多媒体内容之间的有机衔接。多媒体里的图片、视频、音频等内容，确实可以使课堂内容生动活泼，但是要注意他们之间的比例问题。视频、音频要以短小精悍为主，直接反映重点内容，除了可以及时使学生注集中意力，还节约了时间，有利于学生对所授课内容的了解和掌握。第三，制作多媒体课件不是“依葫芦画瓢”。多媒体课件的内容和课本的内容差不多，也就是说，用了多媒体以后，只不过是把课本搬到了多媒体上，这样讲解起来，仍然是很古板的照本宣科，当然不会激起学生学习的兴趣，甚至会使学生厌恶老师，厌恶这门课，达到相反的效果。所以，多媒体教学可以提高学生的学习兴趣，但是这需要老师提前充分准备。 结语： 信息技术的日新月异带动了传感器技术的迅速发展，也不断地给传感器技术的教学提出了新的目标和要求。教学的目的之一是培养出能够适应市场需要、实践能力强的人才。教师在教学过程中帮助并指导学生利用多媒体教学，为学生营造一个积极、主动的学习氛围，有助于学生理解所学的知识并发现他们所学知识的意义。 参考文献 [1]杨春明.浅谈多媒体教学[J].辽宁行政学院学报，2009，10，（11）. [2]刘丽芬.对多媒体教学的认识[J].科学之友，2010，5. [3]周祥才,孟飞.检测技术课程教学改革研究\[J\].常州工学院学报,2010,(12):91-92.
传感器在日常生产和生活中的应用 传感器是一种把非电学物理量转变成便于利用的电信号的器件，它是现代信息技术的“感觉器官”。与人的感觉器官相比它具有非常大的优势，正因如此，它被广泛应用在了我们生产生活的各个领域，发挥着非常重要的作用。 标签：传感器；优势；应用 1 传感器的定义 传感器是一种把非电学物理量（如温度、速度、湿度、高度、质量、光照、声音、压力等信号）通过对这种物理量敏感的元件（如热敏电阻、光敏电阻、力敏元件、磁敏元件、味敏元件等）转变成便于利用的电信号（如电流、电压、电阻等）的器件。它是通过感受被测量的变化或者接收输入的物理或化学变量信息，把它按照一定规律或要求转化成所需的电信号输出，以满足信息的传输、显示、记录、处理、存储和控制等要求，是将一种能量转换成另一种能量形式，被测信号的微小变化都会被转化成电信号。它是现代信息技术的“感觉器官”，是人类感观的延伸，是实现自动检测和自动控制的首要环节。 2 传感器的种类 传感器的种类很多，原理各异，分类标准也各不相同。有按其输出信号进行分类的（如模拟传感器、数字传感器等），有按照制造工艺进行分类的（如集成传感器、厚膜传感器等），有按照制作材料来划分的（如金属传感器、陶瓷传感器等），有按照工作原理进行分类的（如电阻式传感器、电感式传感器、光电式传感器、超声波传感器等）。按照其用途来划分，传感器大致可分为：温度传感器、湿敏传感器、压力传感器、光敏传感器、速度传感器、振动传感器、以液面传感器、辐射传感器、能耗传感器等。 3 传感器的应用 传感器是把一种能量转换成另一种能力的装置，把被测信号转化成电信号的装置，它在我们生产、生活和科研方面都有着非常广泛的用途，大到军事、天文方面的应用，小到我们日常生活的煮饭、洗衣等自动化方面的应用。可以说，传感器的应用已经深入到了整个社会生活的方方面面。 （1）传感器在生产中的应用。 在工业自动化生产中，随着现代技术的发展，对安全生产的要求越来越高，对在生产过程中各种量的检测和控制的自动化水平也越来越强，传感器在钢铁、造纸、石化、医药、食品等企业中得到了广泛的应用。如差压传感器在医药方面的應用，光纤传感器在智能复合材料中和热加工生产中的应用，红外传感器在皮带运输机安全警示系统中应用，电涡流传感器在印刷品厚度检测中的应用。距离
一文深度了解光纤传感器的应用场景 文| 传感器技术（WW_CGQJS）光纤传感器与测量技术是当今传感器技术领域新的发展引应用，其测量用的光纤传感器有很多种类，有很多种工作方式。国内市场上光纤传感器应用主要在以下四种：光纤陀螺、光纤光栅传感器、光纤电流传感器和光纤水听器。下面对这四种产品分别介绍一下。光纤传感器应用种类一、光纤陀螺。 光纤陀螺按原理可分为干涉型、谐振型和布里渊型，这是三代光纤陀螺的代表。第一代干涉型光纤陀螺，目前该项技术已经成熟，适合进行批量生产和商品化；第二代谐振型光纤陀螺，暂时还处于实验室研究向实用化推进的发展阶段；第三代布里渊型，它还处于理论研究阶段。 光纤陀螺结构根据所采用的光学元件有三种实现方法：小型分立元件系统、全光纤系统和集成光学元件系统。目前分立光学元件技术已经基本退出，全光纤系统用在开环低精度、低成本的光纤陀螺中，集成光学器件陀螺由于其工艺简单、总体重复性好、成本低，所以在高精度光纤陀螺很受欢迎，是其主要实现方法。 二、光纤光栅传感器 目前国内外传感器领域的研究热点之一光纤布拉格光栅传感器。传统光纤传感器基本上可分为两种类型：光强型和干
涉型。光强型传感器的缺点在于光源不稳定，而且光纤损耗和探测器容易老化；干涉型传感器由于要求两路干涉光的光强同等，所以需要固定参考点而导致应用不方便。 目前开发的以光纤布拉格光栅为主的光纤光栅传感器可以避免出现上面两种情况，其传感信号为波长调制、复用能力强。在建筑健康检测、冲击检测、形状控制和振动阻尼检测等应用中，光纤光栅传感器是最理想的灵敏元件。光纤光栅传感器在地球动力学、航天器、电力工业和化学传感中有广泛的应用。三、光纤电流传感器 电力工业的迅猛发展带动电力传输系统容量不断增加，运行电压等级也越来越高，电流也越来越大，这样测量起来就非常困难，这就显现出光纤电流传感器的优点了。在电力系统中，传统的用来测量电流的传感器是以电磁感应为基础，这就存在以下缺点：它容易爆炸以至引起灾难性事故；大故障电流会造成铁芯磁饱和；铁芯发生共振效应；频率响应慢；测量精度低；信号易受干扰；体积重量大、价格昂贵等等，已经很难满足新一代数字电力网的发展需要。这个时候光纤电流传感器应运而生。 四、光纤水听器 光纤水听器主要用来测量水下声信号，它通过高灵敏度的光纤相干检测，将水声信号转换为光信号，并通过光纤传至信号处理系统进行识别。与传统水听器相比，光纤水听器具有
传感器及应用教学大纲 一、课程说明 课程性质：专业核心课 课程描述： “传感器技术”是电子、机电与自动控制类专业的专业核心课，是必修课。通过本课程的学习，学生能了解传感器的基本概念、传感器的构成、传感器工作的有关定律、传感器的作用、传感器和现代检测技术发展的趋势。其作用是通过本课程的学习，培养学生利用现代电子技术、传感器技术和计算机技术解决生产实际中信息采集与处理问题的能力，为工业测控系统的设计与开发奠定基础。知识目标：掌握主要传感器的原理、特性，各种应用条件下传感器的选用原则和应用电路设计。 技能目标：独立分析、解决传感器方面问题的能力；利用网络、数据手册、厂商名录等获取和查阅传感器技术资料的能力。 素质目标：具有较强的专业素质，不断进行创新。 教学重点与难点： 课程重点：电阻式、电感式传感器的原理与应用，霍尔式传感器，电流、电压传感器。 课程难点：各种传感器的温度误差与补偿，电容式传感器的屏蔽技术，光纤传感器的原理。 适用专业：机电一体化、电气自动化专业 学时数：80学时 二、教学目的与内容 1 传感器技术基础（2学时） 教学目的与要求： 明确“传感器技术”在专业培养计划中的地位，课程的性质、任务和大体内容，传感器在现代生产、生活中的作用。了解检测技术与传感器的定义、组成、作用和分类，了解传感器的静、动态特性，掌握传感器常用的技术指标。 教学重点与难点： 教学重点：传感器的定义、组成和作用 教学难点：传感器的技术指标 教学内容： 1）传感器简介 （1）传感器的定义
（2）传感器的组成与作用 2）传感器的分类 （1）按工作原理分 （2）按被测量分 （3）按输出信号性质分 3）传感器的特性及主要技术指标 （1）静态特性和动态特性 （2）主要技术指标 2 电阻式传感器（6学时） 教学目的与要求： 理解电阻式传感器的组成和基本原理，了解电阻式传感器的常用类型。掌握应变片式传感器的形式、特点、应用方法和转换电路。 教学重点与难点： 教学重点：电阻式传感器的组成和基本原理 教学难点：电阻应变片的工作原理 教学内容： 1）电位器式传感器（2学时） （1）电位器式传感器的基本工作原理 （2）电位器式传感器的输出特性 （3）电位器式传感器的特性 （4）电位器式位移传感器 2）应变式传感器（2学时） （1）电阻应变片的结构和工作原理 （2）电阻应变片的特性 （3）测量电路 （4）温度误差与补偿 3）压阻式传感器（2学时） （1）压阻效应 （2）结构与特性 （3）固态压阻传感器测量电路 （4）温度补偿 3 变磁阻式传感器（4学时） 教学目的与要求： 掌握三种变磁阻式传感器（电感式传感器、差分变压器式传感器、电涡流式传感器）的基本结构和工作原理，了解上述传感器将非电量信号转换成电信号的过程，了解三种变磁阻式传感器的特点、
传感器在生活中的应用 引言 传感器就是能感受外界信号刺激，将被测量信息传出的装置，一般由敏感元件和转换元件组成。随着社会日益进步，机械制造类传感器行业也有了很大发展，随着各行各业发展传感器行业也迎来了新的机遇。 传感器产品的门类品种繁多，用于流程工业的主要有：温度传感器、压力传感器、重量传感器、流量传感器、液位传感器、氧敏传感器,各种力敏传感器、气敏传感器、分析仪表等，用于机械工业的还有：开关类的接近/定位传感器、安全门开关等安全传感器、旋转编码器、视觉传感器、速度传感器、加速度传感器等。 目前国内传感器共分10大类，24小类，6000个品种。而国内品种更多，如美国约有17000种传感器，所以我国发展传感器品种的领域很宽广。 中国传感器的市场近几年一直持续增长，增长速度超过15%，2003年销售额为186亿元，同比增长32.9%；而世界非军用传感器市场1998年为325亿美元，平均增长率为9%，预计2008年将增加到506亿美元。2003年中国传感器应用四大领域为工业及汽车电子产品、通信电子产品、消费电子产品专用设备，其中工业和汽车电子产品占市场份额的33.5%。由于改革开放，我国巨大的市场，引来了各国厂商如西门子、横河、霍尼韦尔、欧姆龙、邦纳等公司，这为最终用户和工业设备制造厂带来了很大的便利，而国内传感器和检测仪表生产虽有发展，但这远不能跟上形势的要求。各国传感器生产和研发的规模在不断扩大，美国约有1300家生产和开发传感器的厂家，100多个研究院所和院校，日本有800家厂商。我国近年建立了传感器技术国家重点实验室、微米/纳米国家重点实验室等研发基地，初步建立了敏感元件和传感器产业，2000年总产量超过13亿只，目前我国已有1688家从事传感器的生产和研发的企业，其中从事MEMS研制生产的已有50多家，到“十五”末期，敏感元件和传感器年总产量已达到20亿只。 我国在参与国际传感器市场竞争方面也走出了新路子，如沈阳仪表科学研究院的“传感器国家研究中心”，已向美国出口力敏传感器芯片40万只。 传感器技术包括敏感机理、敏感材料、工艺设备和计测技术四个方面，约有30多种技术。随着微电子技术的发展，传感器技术发展很快，我国研发的力量尚需大量
浅谈“传感器”在物理教学中的作用 提起传感器,很多人都会说没见过,很陌生。其实不然,在我们现实的生活中,处处可以见到传感器的应用:当你在超市购物结账的时候,收银员用光电传感器对准条形码,就把商品的名称、价格记录到计算机内。台秤其实就是一个力传感器。货物放在秤上,传感器接收到压力(或者拉力)的变化,将它转换成电信号输入到计算机中,最后在荧光屏上显示货物的重量和金额。 传感器则是将各种物理量转换成电信号,人们对电信号作出进一步的分析和处理。随着信息技术的飞速发展,原来仅仅用于高精尖领域的传感器,走入了寻常百姓家。例如电子表就是把时间的测量最终转换成电信号,用液晶屏显示出来。传感器进入中学物理实验室,成为信息技术与物理课程整合、教育手段现代化的一个新的突破口。过去实验测量工具器材是水银温度计、打点器、天平,现在则是用力的传感器、温度传感器、电磁传感器来探测物理量,显示物理实验数据,运用计算机强大的计算功能探索物理规律。学生在这样的环境下体验“做科学”的探究过程,来实现科学素质的培养。 一、借助先进技术改进原来做不出的实验 借助数字化实验室提供的先进技术手段突破传统实验手段的限制,大幅度改进原来做不出、做不好的实验,变“不可见”为“可见”,由“抓不住”到“抓得住”,将“不好做的”转变为“好做的”。 二、变“不可见”为“可见” 超重失重是生活中的常见现象,电梯升降、神舟号在太空中遨游时航天员失重现象学生们都能一一列举出来。然而如何从物理学的规律出发来认识超重、失重的根由,却是一个“剪不断理还乱”的教学难点。原因是学生看不到超重、失重的过程中压力的变化。超重、失重现象发生在物体变速运动的过程中,按照传统的实验装备只能用弹簧测力计测量压力的变化。而且在课堂中演示超重失重所经历的时间又很短暂,学生根本就看不清弹簧测力计示数,更谈不上记录下数据,提供给学生作为分析的依据。而引入力的传感器,便解决了这个问题。 利用力的传感器和位移传感器设计实验,直接测量出了物体运动过程受到的外力和加速度的数值,并利用计算机绘制出了力和加速度一一对应关系的图线,提
电磁感应现象及电磁在生活中的应用 摘要：电磁感应，也称为磁电感应现象是指放在变化磁通量中的导体，会产生电动势。此电动势称为感应电动势或感生电动势，若将此导体闭合成一回路，则该电动势会驱使电子流动，形成感应电流。 电磁反应是一个复杂的过程，其运用到现实生活中的技术（例如：电磁炉、微波炉、蓝牙技术、磁悬浮列车等等）。是经过很多人的探索和努力一步一步走到现在的。 正文： 电磁感应的定义：闭合电路的一部分导体在磁场中做切割磁感线的运动时，导体中就会产生电流，这种现象叫电磁感应现象。本质是闭合电路中磁通量的变化。由电磁感应现象产生的电流叫做感应电流。 电磁感应的发现：1831年8月，法拉第把两个线圈绕在一个铁环上，线圈A 接直流电源，线圈B接电流表，他发现，当线圈A的电路接通或断开的瞬间，线圈B中产生瞬时电流。法拉第发现，铁环并不是必须的。拿走铁环，再做这个实验，上述现象仍然发生。只是线圈B中的电流弱些。为了透彻研究电磁感应现象，法拉第做了许多实验。1831年11月24日，法拉第向皇家学会提交的一个报告中，把这种现象定名为“电磁感应现象”，并概括了可以产生感应电流的五种类型：变化的电流、变化的磁场、运动的恒定电流、运动的磁铁、在磁场中运动的导体。法拉第之所以能够取得这一卓越成就，是同他关于各种自然力的统一和转化的思想密切相关的。正是这种对于自然界各种现象普遍联系的坚强信念，支持着法拉第始终不渝地为从实验上证实磁向电的转化而探索不已。这一发现进一步揭示了电与磁的内在联系，为建立完整的电磁理论奠定了坚实的基础。 电磁感应是指因磁通量变化产生感应电动势的现象。电磁感应现象的发现，乃是电磁学中伟大的成就之一。它不仅让我们知道电与磁之间的联系，而且为电与磁之间的转化奠定了基础，为人类获取巨大而廉价的电能开辟了道路，在实用上有重大意义。电磁感应现象的发现，标志着一场重大的工业和技术革命的到来。事实证明，电磁感应在电工、电子技术、电气化、自动化方面的广泛应用对推动社会生产力和科学技术的发展发挥了重要的作用。 若闭合电路为一个n匝的线圈，则又可表示为：式中n为线圈匝数，ΔΦ为磁通量变化量，单位Wb ，Δt为发生变化所用时间，单位为s.ε为产生的感应电动势，单位为V。 磁通量：设在匀强磁场中有一个与磁场方向垂直的平面，磁场的磁感应强度为B，平面的面积为S。(1)定义：在匀强磁场中，磁感应强B与垂直磁场方向的面积S的乘积，叫做穿过这个面的磁通量。 (2)公式：Φ＝BS 当平面与磁场方向不垂直时： Φ＝BS⊥＝BScosθ（θ为两个平面的二面角） (3)物理意义
文章编号:10044736(2004)02006304 光纤传感器的应用及发展 杨春曦,胡中功3,戴克中 (武汉化工学院电气信息工程学院,湖北武汉430073) 摘 要:简要介绍了光纤传感器的特点,综述了光纤传感器的发展以及近期国际上光纤传感器的研究和应用情况,最后描述了其前景和主要研究方向. 关键词:光纤传感器;应用;光纤布拉格光栅;温度测量中图分类号:TQ 174.75+9 文献标识码:A 收稿日期:20031013 作者简介:杨春曦(1976),男,贵州铜仁人,硕士研究生.3通讯联系人. 0 引 言 光纤传感器的历史可追溯到上世纪70年代, 那时,人们开始意识到光纤不仅具有传光特性,且其本身就可以构成一种新的直接交换信息的基础,无需任何中间级就能把待测的量与光纤内的导光联系起来.1977年,美国海军研究所(N RL )开始执行由查尔斯?M ?戴维斯(Charles M .D avis )博士主持的Fo ss (光纤传感器系统)计划[1],这被认为是光纤传感器问世的日子.从这以后,光纤传感器在世界的许多实验室里出现.由于其具有常规传感器所无法比拟的优点和广阔的发展前景,很多国家不遗余力地加大对光纤传感器的研究力度,也涌现出许多成果[2].但它仍存在诸如价格昂贵、技术不够成熟等瓶颈,这使得它在工程上的应用较少.最近涌现的很多成果无论是在价位上还是技术上都有了新的突破.随着新方法、新工艺不断被引入,大量低价位高性能光纤传感器面世,而光纤与其他学科理论相结合,不仅使光纤传感器在信号检测精度、传输减损、信号处理方面有了很大的提高,而且其应用领域也越加广阔.本文简要地介绍了光纤传感器的特点,并对光纤传感器近期的发展动态进行简要地概述. 1 光纤传感器的特点 光纤传感器由光源、传输光纤、传感元件或调制区、光检测等部分组成.众所周知,描述光波特征的参量很多(如光强、波长、振幅、相位、偏振态和模式分布等),这些参量在光纤传输中都可能会受外界影响而发生改变.如当温度、压力、加速度、电压、电流、位移、振动、转动、弯曲、应变以及化学量和生物化学量等对光路产生影响时,均会使这 些参量发生相应变化.光纤传感器就是根据这些参量随外界因素的变化关系来检测各相应物理量的大小.一般光纤传感器按其作用不同可分为两种类型:传光型和敏感型.而按其检测方法不同主要又可分为两种类型:强度型和相位型.图1是光纤传感器的结构框图 . 图1 光纤传感器的结构框图 F ig .1 Structu ral diagram of fiber op tic sen so r 与传统的传感器相比,光纤传感器具有抗电磁干扰、灵敏度高、耐腐蚀、本质安全及测量对象广泛等特点,而且在一定条件下可任意弯曲,可根据被测对象的情况选择不同的检测方法,再加上它对被测介质影响小,非常有利于在医药卫生等具有复杂环境的领域中应用. 2 光纤传感器在研究和工程中的应 用近况 2.1 光纤传感器的工程应用 光纤的优点和具体学科理论相结合,产生一大批应用范围更广、性能更好、价格相对低廉的各具特色的光纤传感器,在传统领域和新兴领域都得到很好的应用. 2.1.1 光纤传感器在化学和生物学中的应用 当前,在国外研究得比较多的化学和生物光纤传感器主要有光吸收型传感器,荧光型传感器和衰减波形光纤传感器三种. a .光吸收型传感器的工作原理是根据测定被测物对特定波长的光产生吸收以及吸收的强度来确 第26卷第2期 武 汉 化 工 学 院 学 报 V o l .26 N o.22004年6月 J. W uhan In st . Chem. T ech . Jun. 2004
手机中的传感器在科学教学中的应用 发表时间：2018-02-26T16:13:49.067Z 来源：《中学课程辅导●教学研究》2017年10月下作者：毛学辉[导读] 本文主要介绍几种基于手机传感器设计的APP软件在科学教学中应用。 摘要：随着智能手机的不断更新换代和手机移动智能客户端的大量开发，APP软件越来越多地走进人们的生活中。同时，随着手机硬件功能的升级换代，手机中包含了很多种传感器，利用这些传感器设计的APP软件能直观地展示手机传感器的巨大作用。本文主要介绍几种基于手机传感器设计的APP软件在科学教学中应用。 关键词：手机； APP；科学教学 智能手机的不断更新升级和手机移动智能客户端的大量开发，生活的各个方面都有相关的APP软件为人们提供方便。学习类的ＡＰＰ软件也如雨后春笋般大量地诞生，其中有很多优秀的资源可以在学科教学中起到很多积极作用。因此，我们应该重视和挖掘这个资源宝库，为学科教学添砖加瓦。 一、常见传感器类APP以及其功能 手机中的传感器有十几种，有光线传感器、距离传感器、重力传感器、声音传感器、加速度传感器、磁场传感器、陀螺仪、GPS、指纹传感器、霍尔传感器、气压传感器、心率传感器、血氧传感器、紫外线传感器等。一些传感器APP软件专门从这些手机传感器中读取数据，以可视化的界面给用户提供各种信息。苹果APP STORE上可以下载的APP软件MY sensors中有加速度传感器，陀螺仪，磁力仪，气压计等，还有其他相关的APP也含有各类传感器功能。 科学教材中很多实验中都没有直接测量各种物理量，这其中与很多物理量测量所需要的仪器缺乏或者使用难度大有一定关系。很多时候更多地是用转换法来表示一些物理量。例如：用吸引大头针的数量来表示磁场强度的大小。虽然用转换法能反应出物理量大致的大小或强弱，但是如果能用仪器和工具测量出具体的数值对学生理解相关的科学规律有更有益处。 手机中有磁场传感器，很多手机的指南针APP都是读取这个传感器的数据来实现指南针的功能。APP软件My sensors磁场传感器不仅可以显示磁场方向，也能显示磁场强度。在浙教版教材科学八年级下第一章中，个别实验中磁场强弱变化不明显，用小磁针或者回形针等来展现出来比较困难，可以利用磁场传感器来直接读取一些实验中磁场的强弱和磁场的方向。APP软件My sensors中的气压计可以准确量大气压的读数,相对实验室的水银气压计和空盒气压计都要准确。在不同海拔和不同天气情况下，手机内的气压计都会显示不同的大气压值。 光线传感器是手机内的测量光照强度的工具。传感器工具箱，这个APP软件就是可以读取光照强度的软件。在初中科学实验中，涉及到光学部分的内容，例如凹透镜和凸透镜在光的会聚和发散方面的区别就可以通过测量光照强度来实现。 声音传感器能准确测量传到手机位置的声音的响度。在科学实验中声学实验的部分，涉及声音的响度部分往往都是靠学生自己的耳朵来感觉响度大小，很多时候往往都存在判断不准确的情况。 二、传感器类APP资源在科学教学应用的模式 1.利用APP软件在课堂上直接演示 探究声音的传播需要介质的实验装置中需要抽取玻璃罩中的空气。在实际操作过程中，玻璃罩的气密性往往不好很好，空气抽取的实际效果往往不好。声音最后是否变轻，在这个实验中也是需要学生去感觉的。如果实验效果不明显，往往是听不怎么出声音的变化。笔者利用APP软件分贝仪定量测量声音响度，微小的响度变化也能测量出来，使得实验结果更加有说服力。同样在探究声音响度与物体振动幅度关系时，可以用敲击鼓的鼓面轻重来让鼓面的振动幅度不同。不过，声音的响度没有使用仪器测量的话，只能用人耳朵来判断。人耳朵在响度差别不大时，判断并不灵敏，实验结果不是靠仪器和工具而是靠人的感觉，体现不出科学严谨性。因此，这个实验也可以引进分贝仪进行准确测量，也体现科学探究的严谨性。 很多涉及磁性强弱的实验都是用到转换法，并没有真正测量具体的磁场强度。个别实验中磁场强弱变化不明显，用小磁针或者回形针等来展现出来比较困难。APP软件Metal detetor读取手机中磁场传感器数据的软件，能测量磁场强度，并用单位μT表示。在通电导体周围存在磁场这个实验中，通电导体产生的磁场强度往往比较小。如果用手机的磁场传感器就能准确测量出未通电和通电情况下磁场强度。在探究电磁铁的磁性强弱与什么因素有关问题时，也能测量不同条件下磁场强度，让学生进行直观的分析。 2.利用APP软件上截取的素材在教学内容中展示 APP软件上有很多大量有助于科学教学的资源，可有些合适直接在课堂教学中展示，有些可能需要适当处理和加工后，再在课堂教学中进行使用，也往往有事半功倍的作用。如何从APP软件中截取有效的素材，在课堂教学合理使用，也是需要摸索的方面。 在学习天气和气压相关知识时，很多学生对雨天气压比较低，这个规律难以理解。于是笔者让学生利用能实时测量大气压数值的APP 晴雨表，记录晴天和雨天大气压的变化情况，在课堂上展示采集的数值和图片资料，学生对大气压和天气之间的联系就有了相对深刻印象。同样展示在学校所在山区和市区所在平原，这者不同海拔位置上所获取的大气数值。 学生能深刻体会到海拔越高，大气压越小的规律。这些通过传感器类APP软件截取的资源让学生在学习时，不只是空洞地接受知识，而是有事实的证据去说明，同时培养了学生对科学事实敢于验证乐于的精神。 三、APP软件资源对学生学习兴趣培养和课后拓展的积极意义 手机其实在学生中已经是很普及的物品。其实任何事物都有两面性，手机也是如此。如何正确引导孩子使用手机和手机内的各种APP 应该是教师和家长要思考的问题。 手机内与科学相关的APP软件不仅在科学教学中有一些应用，更多地可以让学生在课后使用。学生在这些APP中可以找到很多学习科学的乐趣，这也是现在教育最缺乏的。学生更乐意在玩中学，学中玩。同样地，传感器类的APP在课后拓展中有很多其他的用途，让学生感受到科学不仅仅在课本里，而是无处不在的。
光纤传感器的应用研 究
光纤传感器的应用研究 孙义才 2011301510103 电科三班 摘要：光纤传感技术是一门新的科学技术，也是信息社会的一个重要技术基础，在当代高科技中占有十分重要的位置。该技术是测量技术、半导体技术、计算机技术、信息处理技术、微电子学、光学、声学、精密机械、仿生学、材料科学等众多学科相互交叉的综合性高新技术和密集型前沿技术。本课题主要了解光纤导光的基本原理及其在传感技术上应用的物理基础，重点研究光纤传感器敏感的物理量、光纤传感器的基本类型及其相关应用。 关键词：传感器；光纤通信；禁带宽度；光纤传感温度计；光纤传感压强计。 1.序言 光纤传感技术是二十世纪七十年代左右随着光纤通信技术的萌芽而迅速建立起来的，通过以光波这一载体并光纤这一媒质，起到具有感知与信号传输的新型传感技术。作为被测量信号载体的光波和作为光波传播媒质的光纤，具有一系列独特的、其他载体和媒质难以相比的优点。传感技术是近几年热门的应用技术，传感器在朝着灵敏、精确、适应性强、小巧和智慧化的方向发展。在这一过程中，光纤传感器这个传感器家族的新成员倍受青睐。光纤具有很多优异的性能，例如：抗电磁干扰和原子辐射的性能，径细、质软、重量轻的机械性能，绝缘、无感应的电气性能，耐水、耐高温、耐腐蚀的化学性能等，它能够在人达不到的地方（如高温区），或者对人有害的地区（如核辐射区），起到人的耳目的作用，而且还能超越人的生理界限，接收人的感官所感受不到的外界信息。 现阶段，光纤传感领域在世界中的发展大致分为两大方面：应用开发与相关原理性研究。 2.1光纤传感器的结构原理 以电为基础的传统传感器是一种把测量的状态转变为可测的电信号的装置。它的电源、敏感元件、信号接收和处理系统以及信息传输均用金属导线连接，见图(a)。光纤传感器则是一种把被测量的状态转变为可测的光信号的装置。由光发送器、敏感元件(光纤或非光纤的)、光接收器、信号处理系统以及光纤构成由光发送器发出的光经源光纤引导至敏感元件。这时，光的某一性质受到被测量的调制，已调光经接收光纤耦合到光接收器，使光信号变为电信号，最后经信号处理得到所期待的被测量。 可见,光纤传感器与以电为基础的传统传感器相比较，在测量原理上有本质的差别。传统传感器是以机—电测量为基础，而光纤传感器则以光学测量为基础。
电容式传感器的应用实例 ——电容式传感器在手机上的应用 制作人：
摘要：随着传感器不断的发展与成熟，电容式传感器广泛应用于压力、液位、位移等各种检测中，在农业、工业等领域的发展作出突出贡献。电容式传感器作为一项前途广阔的新型技术，日益受到人们的重视。 电容式感测技术在手机触摸屏中的应用 引言 电容传感技术投入应用已长达一个世纪，它具有结构简单、动态响应快、易实现非接触测量等突出的优点，具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。 电容式感测用户界面正作为手机中机械按键的一种实用的创新替代方案脱颖而出。虽然电容式传感器可被视作传统按键的简易替代方案，但该技术不仅仅是半球型开关的一种升级。当手机采用触摸式传感器来实现时，手机制造商在设计中可获得一种令人激动的崭新的外观感觉选择。 利用电容式传感器，手机按键，即键垫（key mat），无需移动式元件就可以实现，这样会形成平顺光滑的接触表面。此外，设计人员还可在机械按键顶端选用电容式感测，轻按会触发电容式传感器，重按则激活机械开关。 整合了这种技术的手机不仅能感测手指的位置，还能感测到手指对按键施加压力的轻重。轻按可能与电话号码簿翻页有关，重按则可能是往选定号码拨打电话。 近年来手机设计中出现的最引人注目的趋势之一是电容式传感器和透明导体的结合。这种透明键垫为设计人员提供了许多具创造性的选择。 手指电容 所有电容式触摸传感系统的核心部分都是一组与电场相互作用的导体。在皮肤下面，人体组织中充满了传导电解质(一种有损电介质)。正是手指的这种导电特性，使得电容式触摸传感成为可能。