1、绪论
传感技术地位 发展趋势
开发新型传感器高精度、高分辨率微型化微功耗、无源化智能化、多向融合高可靠性网络化
2、集成式传感器
概述：硅传感器出现，敏感结构和调理电路集成在同一芯片，实现传感器系统的SOC
主要有硅压阻式和硅电容式
硅压阻式集成压力传感器：结构图如下，敏感元件圆平膜片采用单清硅
结构设计：圆平膜片半径R 、厚度H 、边界隔离部分H1、H2 法向位移最大量计算公式W R ，max =
3P max ?R 416EH 1?μ2
最大位移与厚度比值W R ，max =3P max ? 1?μ2
16E
(R H )4
表面应变最大绝对值εr,max =3P max ?R 24EH 1?μ2 表面盈利最大绝对值?r,max =
3P max ?R 2
4H 2
为保证良好输出特性，εr,max≤5×10?4【最大许用应变】，K s?r,max≤?b，否则过大会使被测压力与位移、应变或应力呈现非线性特性。
圆平膜片上压敏电阻位置设计
圆平膜片表半径r，平膜片工作半径R，则r<0.609R, 圆平膜片表面径向正压力为拉伸应力；r>0.609R, 圆平膜片表面径向正压力为压缩应力
压阻效应最好的方向是45135/225/315°，P型电阻条压阻效应为
ΔR
R r =?3p r21?μπ44
8H
;ΔR
Rθ
=3p r21?μπ44
8H
电桥输出电路
恒压源供电电桥：
假设4个手感电阻初始值一样均为R，当被测压力作用时两个敏感电阻增加，增量△R（p）；
两个敏感电阻减小△R（p），电桥输出：U out=?R(p)U in
R+?R(t),不考虑温度则U out=?R(p)U in
R
恒流源供电电桥:
两支路电阻相等，R ABC=R ADC=2[R+R(t)]
温度漂移补偿:
零位温度漂移【扩散电阻阻值随温度变换】——串联或并联电阻
灵敏度漂移——改变电压
硅压阻式集成加速度传感器
利用单晶硅制作为悬臂梁，当悬臂梁自由端质量块受到加速度作用时，悬臂梁受到弯矩作用，灿盛应力，使得压敏电阻发生变化。其根部正应力为6mLa
bh
，m围殴敏感块质量，bh为梁宽和厚度L为质量块中心至悬臂梁根部的距离，a为被测加速度。
沿悬臂梁长度，在110晶向设置P型硅压敏电阻压阻效应描述为：
ΔR
R110=πa?a+πn?n=πa?x，而纵向压阻系数πa=1
2
π44；110晶向ΔR
R110
= - ΔR
R110
。
结构参数设计：应变约束条件6mL
Ebh2
a max≤εb【取5×10^-4】
动态特性：固有频率f=0.162h
L2E ρ
硅电容式集成压力传感器
核心部件是一对压力敏感电容器，两个极板一个在玻璃上为固定基板；另一个置于硅膜片表面为活动极板。硅膜片由腐蚀硅片的正面和反面形成，当硅膜片和玻璃键合在一起形成有一定间隙的空气或真空的电容器，当硅膜片受到压力作用变形时，电容器两极间距离发生变化，导致电容变化。
敏感特性：
基于圆平膜片的电容敏感元件
C=2πρε
δ?ω（p,ρ）dρ
R0 0
ω=W1?ρ2
R 2
; W=
3p1?μ2
16E
·R4
H
基于矩形平膜片的电容敏感元件
C=2πε
δ?ω（P，x，y）dx
A1 A1dy
B1?B1
ω=W x2
A ?1
2y2
B
?1
2
; W=
3p1?μ2
16E
·R4
H
开关-电容接口电路
最适合硅电容式集成压力传感器的测量电路是新型的开关—电容电路，由差动积分器和循环运行的A/D转换器组成。
电容-频率接口变换电路
采用电容—频率C-F接口变换电容可将电容输出的电压变换为频率信号的输出。频率输出的硅电容集成压力传感器无需A/D交换，只用简单的数字电路即可编程微处理机易于接受的数字信号。
硅电容式集成加速度传感器
零位平衡式电容式加速度传感器
传感器芯片由玻璃-硅-玻璃结构著称，悬臂梁自由端设有敏感加速度的质量块，其上下两侧电极有金属电极，形成电容的活动极板，安装在两固定基板之间，组成一个差动电容。当有加速度（惯性力）施加在加速度传感器上，活动极板（质量块）将产生微小位移，引起电容
变化，电容变化量△C由开关—电容电路检测并放大。两路脉宽调制信号U E和U E；由脉宽调节器产生，并分别加在两对电极上。通过这两路脉宽调制信号产生的静电力去改变活动极板位置，对任何加速度值，只要检测合成电容△C和控制脉冲宽度，便能实现活动极板准确地保持在两固定电极之间的中间位置处。因静电力总是阻碍活动电极偏离零位，且与加速度正比，所以通过低通滤波器的脉宽信号U E，即为该加速度传感器输出的电压信号。
基于组合梁的电容式加速度传感器——硅电容式单轴加速度传感器
3轴加速度传感器——四个敏感质量块、四个独立信号读出电极和四个参考电极
3、谐振式传感器
利用被测量影响敏感结构自身固有震动特性的规律实现的传感器称为谐振式传感器。该类传感器自身为周期信号输出（准数字信号），只用简单的数字电路即可转换为微处理容易接受的数字信号。
谐振式传感器绝大多数是在闭环自激振动状态下工作的，结构如下：
R为谐振敏感元件，又称为谐振子，核心元件，工作时以自身固有频率振动模态持续振动。形式多种多样，如谐振梁、复合音叉、谐振筒、谐振膜、谐振半球壳和弹性弯管。
D、E分别为信号检测器和激励器，是实现机电、电机转换的必要部件，为组成谐振式传感器的闭环自己振动系统提供条件。常用激励方式为电磁效应、静电效应、逆压效应、电热效应、光热效应等。常用检测方式有磁电效应、电容效应、正压电效应、压阻效应、应变效应、光电效应等。
A为放大器，用于调节信号的幅值和相位，使得能可靠稳定工作于闭环自己振动状态。
O为系统洁厕输出装置，是实现对周期信号检测的部件，用于检测周期信号的频率、周期、幅值比或相位差。
C为补偿装置，主要对温度误差进行补偿，有时系统也对零位和测量环境的有关干扰静性补偿。
ERD构成电-机-电谐振子环节，是谐振式传感器核心；ERDA组成闭环自激振动环节；RDOC 组成信号检测、输出环节，是实现检测被测量的手段。
闭环自激系统的实现条件：闭环传递函数：G(s)=R(s)E(s)A(s)D(s)
自激频率丨G（ωV）丨≥1，∠G（ωV）=2nπ（n=0，±1，±2……）的幅频和相位条件时域分析：输入：u1（t）=A1sinωV t，输出：u1+（t）=A1sin（ωV t+φ）
品质因数Q=2πE s/E c,谐振子总能量与谐振子每个周期的阻尼消耗能量，Q越大越便于构成闭环自激振动系统，通过选材、工艺手段、边界结构及封装和工作环境改善可提高。
典型应用：
谐振筒压力传感器
测量敏感元件是一个由恒弹合金制成的带有顶盖的薄壁圆柱壳。激励和拾振元件均由铁芯和线圈组成，为尽可能减小他们之间的电磁耦合，在空间呈正交安置，由环氧树脂骨架固定；
圆柱壳与外壳形成真空腔，被测压力引入圆柱壳内腔。为减小温度引起的测量误差，在圆柱壳内腔安置了一个起补偿作用的温感元件。
谐振式角速率传感器
压电激励谐振式圆柱壳角速率传感器
顶端开口的圆柱壳为敏感元件，在开口端环向均布8个压电换能元件。
原理图
静电激励半球谐振式角速率传感器
敏感元件是熔凝石英制成的开口半球壳，实现测量的机理基于壳体振型的进动特性．如壳体转过ψ１角度时，振型在环向相对于与壳体移动ψ，ψ／ψ１置于结构有关。
谐振式直接质量流量传感器——基于科里奥利效应
结构：该传感器的谐振敏感结构为一对完全对称的Ｕ形管，其根部通过定距板固定连在底板上；悬臂端通过弹性支撑连在一起。设置于弹性支撑上的激励单元Ｅ使这对平行的Ｕ形管做一阶弯曲主振动，建立谐振式传感器的工作点。当管内流过质量流量时，柯氏效应使得Ｕ形
管产生关于中心对称轴的一阶扭转“副振动”。该一阶扭转“副振动”相当于Ｕ形管自身的二姐弯曲振动，直接与流量成比例。
基于以上理论分析,谐振式直接质量流量计输出信号检测的关键是对两路同频率周期信号的幅值比的测量.图4给出了设计的原理电路.其中ui1和ui2是质量流量计输出的两路信号.单片机通过对两路信号的幅值检测计算出幅值比,进而求出流体的Qm.图5给出了周期信号幅值检测的原理电路.利用二极管的正向导通、反向截止的特性对交流信号进行整流,利用电容的保持特性获取信号幅值.
对图4给出的电路,两路幅值检测部件的对称性越好,系统的精度就越高.但是由于器件的原因可能会产生不对称,所以在幅值测量及幅值比测量过程中,按以下步骤进行:①用幅值检测1检测输入信号ui1的幅值,记为A11,用幅值检测2检测输入信号ui2的幅值,记为A21;②用幅值检测2检测输入信号ui1的幅值,记为A12,用幅值检测1检测输入信号ui2的幅值,记为A22;③B1=A11+幅值比.
这样就抵消了部分因器件的原因引起的误差,这是靠牺牲时间来换取精度的.此外,根据前面的分析:传感器输出的两路正弦信号,其中一路是基准参考信号,在整个工作过程中会有微小的漂移,不会有大幅度的变化;另一路的输出和Qm存在着函数关系,所以利用这两路信号
的比值解算也可以消除某些环境因素引起的误差,如电源波动等.同时,对幅值比的检测具有较好的实时性和连续性,这是用幅值比检测方案的优点.图4中的单片机系统采用Intel 8052单片机,显示器采用64×128点阵的液晶显示器,串行口采用RS232接口,可方便的与微机进行连接;程序存贮器采用27C256(32 k),A/D转换采用Burr-Brown公司的ADS7805(16位,转换速率50kHz ).软件系统采用Franklin C51进行编程,采用中断方式对幅值进行检测,用数字滤波的方法对测得的幅值信号进行处理.由于流量属于缓变信号,所以采用该方法是可行的.
按上述原理电路,研制了相应的实际子系统.取两路正弦信号为模拟输入,实测结果表明:所研制的系统对幅值比检测的精度优于0.1%.
谐振式硅微结构传感器
微结构指利用微机械加工技术，将常规机械结构和巧妙的新结构以微型化的形式再现出来，具有经典谐振式传感器的优点，质量小、功耗低、响应快，集成化的特点。
4、光电传感器
基于光的二象性原理，光可视为粒子或电磁波组成。光电传感器可理解为将入射到被照物体的光源信号转换成电信号的光电O/I转换器，由光源光源I/O、光学系统和充电器件组成，最大特点是光源的直接检测和被照射物体的间接检测都能以非接触的方式高速进行。
光电原理：光的传播（能量）、PN结半导体光源
光电效应型探测器和光导效应型探测器
光电效应型：
硅光二极管、雪崩二极管和电荷耦合器件是常用的光电转换器元件，工作原理是利用PN结势垒使入射光子能量转换为电子能量。
PN结光电探测器原理图
当光入射到P硅层，光被吸收到PN结型区，当吸收的光子能量hν大于半导体禁带宽度（带隙能）Eg后，电子将从价带被激活至导带，在价带遗留下空穴，形成光电子—空穴对。在内电场（自建电场）作用下，N区空穴移向P区，P区电子移向N区，相向移动的结果，在N区聚集电子，在P区聚集正电的空穴，产生光电动势和光电流。
光导效应型：
当入射光子直接照到某物质上，至使物质内部的束缚态电子称为传导电子参与导电，因而电导率增加，称这种物理现象为光电导效应，简称光导效应。
设光导元件在光功率为P0的光直接照射下，电导率增加，在外加偏压下引起电流增加，增
加的电流与吸收的光子数成正比，有i0=P0λ
hc qη
G
光电传感器的主要性能参数：
1、灵敏度
S——流明灵敏度——光电流/光导通——单位：A/lm
Sx——勒克斯灵敏度——光电流/受光面照度——单位：A/lx
Rs——红外光波段或紫外光波段的辐射量表示的辐射灵敏度——光电流/辐射通量——A/W
2、检测限——描述传感器检测的微弱信号能小到何种程度的一个特征量。这个量表示法主要有噪声等效功率NEP和比检测率（比探测率）D*两种
假设用正弦波调制后的光照射传感器，并且传感器是输出的均方根值与传感器的噪声的均方根值相等（S/N=1）时，可用入射信号正弦波辐射通量的均方根来对NEP定义，NEP=PVn/Vs=Vn/Rs，其中P为辐射通量均方根、Vn为输出噪声均方根，Vs为输入信号均方根，每单位带宽换算后有NEP=P（Vn/Vs）/(△f)^1/2;NEP越小，噪声越小，性能越好。比检测率D*是NEP的倒数。
3、光谱灵敏度特性
一为包括光的入射窗透过特性在内的传感器综合特性；以为描述传感器元件材料的特性。4、时间响应特性
描述对光源辐射响应的快慢，测量时用阶跃响应和频率响应衡量。
5、内部阻抗——静态阻抗和动态阻抗
6、信噪比与动态范围——判断噪声大小，信噪比S/N=20lg(Is/In)
7、暗电流，指在既无光照，又无电注入的情况下的输出电流。
8、分辨率——评价摄像器件识别微小光像和再现光像能力的主要指标，MTF——空间频率（明暗光线条纹在空间出现频度）描述成像传感器CCD输入光像与输出信号比的一种函数。CCD阵列传感器
P型硅或N型硅衬底上先生长一层SiO2绝缘层，厚约100nm，再淀积一系列米拍的金属铝电极（栅极）。每个金属电极和他下面的绝缘层与半导体硅衬底构成一个MOS电容器，所以CCD基本上是由密排的MOS电容器组合的阵列。
MOS电容器
半导体用泊松方程描述
给栅极加负电压，将排斥电子而吸引空穴，导致表面电子能量增大，表面除能带上弯。CCD由密排的MOS构成，在闪电杨作用下，在硅衬底上形成众多相互独立的势阱。此时如果遭到光敏元上是一幅明暗起伏的景象，则光敏元感生出一幅光照强度相应的光生电荷图像，这就是摄像器件CCD的光电转换效应。为突出电子图像，依靠相脉冲驱动电压实现。常见的输出方案是浮置栅输出，包含两个结型场效应管，建有输出检测和前置放大的作用。
红外传感器
能够对红外辐射敏感并转换成电信号输出的探测器称为红外探测器（传感器）。二维阵列的红外探测器叫做焦平面阵列。主要分两类：热探测器和光子探测器。热探测器接受红外辐射后，自身温度发生变化，引起热敏元件和电学或力学性质发生变化，通过检测这种变化来感知红外光。
分为两类：热探测器和光子探测器，热探测器指接受红外辐射后，自身温度发生变化，从而引起热敏元件的电学或力学性质发生变化，通过检测这种变化来感知红外光，检测机理依赖于红外能量，故其相应时间要比光子探测器长，信噪比和探测灵敏度比光子探测器低，热探测其性能也差些。但其相应波段范围宽，无波段要求，最大优点是在室温下工作无须冷却。红外光子探测器接受红外辐射后利用半导体材料的光子效应，如光导效应、光电效应制成的探测器。在半导体材料中制备出PN结，利用PN结势垒把光能转换为电能，连接外电路即有电信号输出，材料主要有Hg1-x Cd x Te、InSb和PtSi等。
军用的红外焦平面阵列探测器——IRFEPA
现代红外系统成像系统的核心器件，广泛用于红外热成像、红外搜索和跟踪系统。
把红外敏感的面阵列器件和Si—CCD结合构成红外焦平面成像系统。
包括混合式IR-CCD成像仪、单片集成式IR-CCD。
5、纳米传感器
两个指标：纳米材料和纳米结构
纳米探针材料：金属氧化物、碳纤维、碳纳米管、多孔硅和金刚石等。
结构：能弯曲变形的微悬臂梁，梁根部多固定于硅支撑体上，纳米尖制作在梁的自由端。按扫描探针显微测试原理，分两种工作模式：一时基于量子隧道效应的扫描隧道显微传感器；二是基于被测物质表面与探针之间的相互作用原子力显微传感器。
（详细内容略）
6、智能传感器
smart sensor【智能处理器】——一种新型的紧密有机结合信息获取与信息处理功能的传感器，与专用微型处理器相结合。
具有自诊断功能、数字双向通信功能、自补偿功能、信息存储和记忆功能。
典型应用：
光电式智能化压力传感器；智能化差压传感器；智能化流量传感器系统。
（详细内容略）
7、无线传感器网络
无线传感器网络(Wireless Sensor Networks, WSN)是一种分布式传感网络，它的末梢是可以感知和检查外部世界的传感器。WSN中的传感器通过无线方式通信，因此网络设置灵活，设备位置可以随时更改，还可以跟互联网进行有线或无线方式的连接。通过无线通信方式形成的一个多跳自组织网络。
WSN的发展得益于微机电系统(Micro-Electro-Mechanism System, MEMS)、片上系统(System on Chip, SoC)、无线通信和低功耗嵌入式技术的飞速发展。
WSN广泛应用于军事、智能交通、环境监控、医疗卫生等多个领域。
特点：
1、传感器节点数目多、分布密度大、采用空间位置寻址
2、动态拓扑网络结构，传感器节点具有自组织能力和数据融合能力
3、网络带宽受限，节点能量有限
4、网络扩展性不强，需改进路由协议
5、安全性设计
（详细内容略）
8、现代传感技术应用
在油田测试系统的应用
在现代汽车的应用
在电子鼻技术的应用
在智能家居的应用
基于蓝牙技术的无线传感器网络
无线传感网络在环境监控的应用
工程机械机群状态的智能化状态检测中的应用
《软件技术基础》实验报告 实验名称：顺序表的操作 班级学号姓名 第9 周星期 2 、5，6 节成绩 一、实验目的： 1、掌握顺序表结构的实现方式； 2、掌握顺序表常用算法的实现； 3、熟悉利用顺序表解决问题的一般思路； 4、参照给定的顺序表的程序样例，验证给出的顺序表的常见算法，领会顺序表结构的优点和不足。 二、实验内容： 1、设计一个静态数组存储结构的顺序表，要求编程实现如下任务：（1）建立一个顺序表，首先依次输人整数数据元素（个数根据需要键盘给定）。 （2）删除指定位置的数据元素（指定元素位置通过键盘输入），再依次显示删除后的顺序表中的数据元素。 （3）查找指定数据的数据元素（指定数据由键盘输入），若找到则显示位置，若没有找到则显示0。 2、使用顺序表实现一个电话本的管理程序，电话本中的每条记录包括学号、姓名、手机号码和固定电话四项。要求实现菜单、初始化、添加、删除和显示等功能。 三、实验结果：
四、实验中遇到的问题及解决方法： 第一次编写C++，感觉力不从心，回去多看看PPT。
五、实验心得体会： 对顺序表的一些常用语句不熟悉，对顺序表的整体思路理解不深刻以后要加强练习 附：源程序（自行编写或修改的程序。若为修改程序请注明修改部分的功能，若为书上实例则可不附。） #include
现代传感器应用技术
（ 选修课结课作业 ---------现代传感器应用技术 学 号： 200820410034 学生姓名： 郭凯 学 院：材料科学与工程 系 别：材料物理 专 业：材料物理 班 级：材料物理08
2010 年 11 月 应变式加速度计 电阻式传感器是把位移、力、压力、加速度、扭矩等非电物理量转换为电阻值变化的传感器。它主要包括电阻应变式传感器、电位器式传感器和锰铜压阻传感器等。电阻式传感器与相应的测量电路组成的测力、测压、称重、测位移、加速度、扭矩等测量仪表是冶金、电力、交通、石化、商业、生物医学和国防等部门进行自动称重、过程检测和实现生产过程自动化不可缺少的工具之一。 电阻式传感器的结构：由电阻元件及电刷(活动触点)两个基本部分组成。电刷相对于电阻元件的运动可以是直线运动、转动和螺旋运动，因而可以将直线位移或角位移转换为与其成一定函数关系的电阻或电压输出。电阻应变式传感器中的电阻应变片具有金属的应变效应，即在外力作用下产生机械形变，从而使电阻值随之发生相应的变化。电阻应变片主要有金属和半导体两类，金属应变片有金属丝式、箔式、薄膜式之分。 常用的电阻应变式传感器有应变式测力传感器、应变式压力传感器、应变式扭矩传感器、应变式位移传感器、应变式加速度传感器和测温应变计等。电阻应变式传感器的优点是精度高，测量范围广,寿命长,结构简单，频响特性好，能在恶劣条件下工作，易于实现小型化、整体化和品种多样化等。它的缺点是对于大应变有较大的非线性、输出信号较弱，但可采取一定的补偿措施。因此它广泛应用于自动测试和控制技术中。
应变式加速度计是电阻式传感器的一种。 应变式加速度计根据电阻应变效应和振动系统惯性力的原理实现信号的转换，对于电阻应变效应，这里不再详述。惯性式测振传感器的原理：测量结构物某一点的振动，往往很难找到一个相对不动的基准点来安装仪器，因此就考虑设计这样一种仪器，其内部设置一个“质量弹性系统”。测振时，把它固定在被测物上，使仪器的外壳与结构物仪器振动，直接测量的是质量块相对于外壳的振动。应变式加速度计是将电阻应变效应与系统惯性力原理良好的组合，在实际的测试工作中具有很好的应用性。具有结构简单、低频特性好等优点，但灵敏度相对较低，适用量程为1g~2g，频率范围为0~100Hz。与动态应变仪配套使用。 电阻应变式加速度传感器如下图 1-质量块；2-应变粱；3-硅油阻尼液；4-应变片；5-温度补偿电阻；6-绝缘套管；7-接线柱；8-电缆；9-压线板；10-壳体；11-保护块 其原理： 由欧姆定律知，对于长为、截面积为、电阻率为的导体，其电阻 若、和均发生变化，则其电阻也变化，对上式全微分，有
多传感器信息融合技术论文多传感器信息融合技 术论文阐述了多传感器信息融合的定义、原理、分类和结构，分析了多传感器信息融合的特点及其研究方向多传感器信息融合技术论文【1】关键词：多传感器信息融合研究方向 1 、多传感器信息融合的定义多传感器信息融合也称为信息融合或数据融合，指的是对不同知识源和多个传感器所获得的信息进行综合处理，消除多传感器信息之间可能存在的冗余和矛盾，利用信息互补，降低不确定性，以形成对系统环境相对完整一致的理解，从而提高智能系统决策和规划的科学性、反应的快速性和正确性，进而降低决策风险的过程。 由其定义可见，多传感器信息融合避免了单一传感器的局限性，可以获取更多信息，得出更为准确、可靠的结论。 2 、多传感器信息融合的原理多传感器信息融合是人类和其他生物系统中普遍存在的一种基本功能。如果把单传感器信号处理或低层次的数据处理方式看作是对人脑信息处理的一种低水平模仿，那么多传感器信息融合就是对人脑信息处理的一种高水平模仿。 多传感器信息融合的基本原理就像人脑综合处理信息的过程一样，它充分利用多个传感器资源，通过对这些传感器及其观测信息的合理支配和使用，把多个传感器在时间或空间上的冗余或互补信息依据某种准 则来进行组合，以获得被测对象的一致性解释或描述[1] 。 3 、多传感器信息融合的分类 信息的数据融合是对多源数据进行多级处理，每一级处理都代表了
对原始数据的不同程度的抽象化，它包括对数据的检测、关联、估计和组合等处理。信息融合按其在传感器信息处理层次中的抽象程度，可以分为三个层次：像素层融合、特征层融合及决策层融合[2] 。 3.1 像素层融合它是最低层次的融合，是在采集到的传感器的原始信息层次上（未经处理或只做很少的处理）进行融合，在各种传感器的原始测报信息未经预处理之前就进行信息的综合和分析。其优点是保持了尽可能多的战场信息; 其缺点是处理的信息量大，所需时间长，实时性差。 3.2 特征层融合属于融合的中间层次，兼顾了数据层和决策层的优点。它利用从传感器的原始信息中提取的特征信息进行综合分析和处理。也就是说，每种传感器提供从观测数据中提取的有代表性的特征，这些特征融合成单一的特征向量，然后运用模式识别的方法进行处理。这种方法对通信带宽的要求较低，但由于数据的丢失使其准确性有所下降。 3.3 决策层融合指在每个传感器对目标做出识别后，将多个传感器的识别结果进行融合。这一层融合是在高层次上进行的，融合的结果为指挥控制决策提供依据。 决策层融合的优点是：具有很高的灵活性，系统对信息传输带宽要求较低; 能有效地融合反映环境或目标各个侧面的不同类型信息，具有很强的容错性;通信容量小，抗干扰能力强; 对传感器的依赖性小，传感器可以是异质的; 融合中心处理代价低。 4 、多传感器信息融合的融合结构多传感器信息融合通常是在一个
《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：
操作系统: 1.文件系统与数据库系统的区别,哪个效率更高,为什么。 2.进程上下文切换具体过程,就是什么实现的 3.BIOS的意思,程序的可移植性 4.、操作系统的基本概念 5.操作系统开机过程; 6.操作系统分哪些部分,进程管理包含什么内容; 7.操作系统我们所学的其她课程有什么关系,还就是操作系统就是个独立的课程 8.什么就是系统调用？它与库函数调用有什么区别？ 计算机网络: 1.数据链路层就是干什么的 2.输入数据在网络层叫什么 3.分组的生命期,为什么要设置这个生命期 4.dns的工作过程 5.点击一个链接的网络过程; 6.网络模型,网络层协议有哪些,应用层协议有哪些 7.两台计算机中的进程进行通信,需要解决什么问题？ 基础数学: 1.什么就是极限,什么就是趋近 2.极值的求法 3. 泰勒级数的展开式;为什么把一个简单的函数表示成那么麻烦的泰勒级数？ 4.信息与数据的区别？ 5.图形与图像有什么区别？ 6.概率的全概率公式,高数的傅立叶级数,现代秩的概念 7.一枚硬币抛三次,至少一次正面的概率 8.什么就是图的同构 9.说一下数理逻辑的定义 10.矩阵的用途 11.线性相关与无关 12.离散数学包含那些部分; 13.集合的势,无限集合的大小比较,偏序,良序,全序,划分,欧拉图,Hamilton图 14.什么就是群 15.谓词逻辑与命题逻辑的区别 16.什么就是等价关系,什么就是子句,什么就是合取范式 17.什么就是二元关系 数据结构与算法: 1.什么就是二叉树 2.已知病毒特征码一百万个与文件一个,问用什么查找算法能尽快的检测出该文件就是否有病毒？ 3.快排与插入排序那个更高效？ 4.简单描述九宫格算法 5.学数据结构的意义; 6.离散数学的图论与数据结构图论的相同点与不同点 7.堆栈与堆的区别
DICE-CX2型现代传感器与检测技术群体课程创新实验平台 图片供参考，以实物为准。 一、概述 1．实验平台能满足传感器与检测技术课程群的实验需求，并且具有占用空间小、挂箱设计规范、互换性强，从基本实验到构成完整系统在一台实验装置上便可以全部实现。避免了不同课程需要不同实验装置、占用空间大、难以构成完整系统、不方便实施综合性和设计型实验的麻烦。 2．能适应不同专业和不同层次的教学需要，可按不同需求选择不同的配置，并可根据用户的要求增添实验挂箱。 3．实验装置能完成传感器与检测技术相关课程实验，通过实验能掌握各种传感器原理、信号处理电路及检测方法。 4．传感器部分：包括压力、压电、应变、电容、霍尔、温度、光敏、气敏（酒、C0）、电涡流、光纤位移、长光栅位移、差动变压器、光电耦合等各种常见传感器。 5．检测部分：利用工业实际中广泛采用的成熟电路完成对各种传感器信号的拾取、转换、调理、采样、存储、解算、控制及显示等处理电路，实验装置充分考虑抗干扰及可靠性技术的应用，学生可以学以致用。 6．通过使用本实验平台，有利于广大学生对书本知识的理解和深化，在完成传感器与检测技术等一系列基本实验后，便能掌握传感器与检测技术课程群所要求的基本原理、操作技能和动手能力。若再完成一个或几个综合型实验，则对系统有一个较为全面的认识，形成基本的解决实践问题的知识体系。如果能进一步完成设计型乃至创新型实验，则将形成解决实践问题的能力和积累解决实践问题的经验，进而培养其创新精神和创新能力。 二、特点 1．模块化设计：采用标准的模块化设计，增强系统的结构性和互换性。 2．总线标准：建立统一的内总线和接口约定，以实现最灵活的个性化配置、扩展和系统管理。
北航计软实验报告一
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计算机软件基础上机实验报告（一) ＸXXXＸX班XXX １.实验目的 掌握线性表在顺序分配下的插入与删除运算；掌握线性表的链式存储结构;掌握插入排序的方法;并掌握一种产生随机数的方法。 2.实验内容 1．产生１000个0至999间的随机整数，并以产生的次序存入一个数据文件中。 2．编制一个程序,依次实现以下功能： （1)?定义一个有序(非递减）线性表,其最大容量为１0０0,初始时为空。 (2)?从由１产生的数据文件中依次取前N个随机整数，陆续插入到此线性表中，并要求在每次插入后保持线性表的有序性。最后将此有序线性表打印输出。 (３)?在由（2）产生的线性表中，依在1中产生的次序逐个将元素删除，直至表空为止。 3. 以N＝１0０及N＝400分别运行2的程序,并比较它们的运行时间。 ４. 编写一个程序，用插入排序依次将1中产生的１000个随机整数链接成有序链表(不改变原随机数在存储空间中的顺序）。 ３.源代码与运行结果 #incｌｕdｅ<ｓｔdｉo.h> #ｉnclude<ｓｔｄliｂ.h＞ ＃include
软件技术基础》教学大纲 课程编号： 23000840 适用专业：电子信息类（非计算机专业） 学时数： 40学分数： 2.5 开课学期：第4 学期 先修课程： 《C 语言》 考核方式：笔试（闭卷） 执笔者：沈晓峰编写日期：2015 年3月审核人（教学副院长）： 一、课程性质和目标授课对象：电子信息工程专业大学二年级本科生课程类别：学科拓展课程教学目标： 本课程是针对工科电子信息类本科生开设的一门学科拓展课程。着重培养学生在软件设计领域的基本素质，基本方法和设计理念。授课对象为大学二年级学生，课程任务是通过本课程的学习和相关实验的练习，使学生掌握数据结构、操作系统等软件技术的基本理论知识，具有一定的软件开发能力。 二、教学内容和要求 1、课堂理论教学要求和学时安排（32 学时） 1） C 程序设计（4 学时） （1）C 语言回顾，指针的基本概念、运算方法和使用（ 2 学时）。 （2）结构体的基本概念和使用方法（2 学时）。 2）数据结构（20 学时） （1）数据结构的基本概念（2 学时）：理解数据结构的基本概念；理解线性和非线性结构的概念。 （2）线性数据结构（9 学时）：理解表、栈、队列等线性数据结构的概念，存储方式及基于不同存储方式的相关操作的实现方法。 a. 理解表的概念及顺序表的存储特点，掌握其创建、插入、删除等实现方法（2 学时）； b. 掌握单链表、双链表、循环链表的创建、插入、删除方法（ 2 学时）； c. 理解栈的概念及结构特点，掌握顺序栈及链栈的出栈、入栈操作的实现方法 （2 学时）； d. 理解队列的概念及特点，掌握顺序、循环队列的创建、出队、入队、判空、判满等操作。掌握链 队列的创建及出队、入队（2 学时）； e. 理解数组的概念及二维数组的存放方式，掌握对称矩阵及稀疏矩阵的压缩存储方法 （1 学时）。
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。
计算机软件基础实验报告 姓名学号实验目的 1. 掌握C语言程序设计方法，并学会上机调试。 2. 熟悉Huffman编码源程序，并构造Huffman树。 实验内容 1.试设计一算法，从包括n个元素的数组中，求最大和最小元素，并使得当n 个元素为有序排列时，元素之间的比较次数仅为n-1次。 2.在给出的Huffman编码源程序基础上，要求画出Huffman树，求出与等长编 码相比时的压缩比。 实验要求 1.根据实验内容编写算法，并用 C 语言进行程序设计。 2. 将所编程序在计算机上调试通过，并全面测试。 实验结果 1．以一个含有8个元素的一维数组{1，2，3，5，7，8，9，12}为例,设计程序如下： #include
maxTemp = maxArray(array[i] , maxTemp); minTemp = minArray(array[i] , minTemp); } for(i=0;i<8;i++) { if (maxTemp == array[i]) { maxIndex = i; } if (minTemp == array[i]) { minIndex = i; } } printf; return 0; } 运行结果如下： 2.Huffman编码源程序 #include
《计算机软件技术基础》实验报告 专业_____________ 年级_____________ 学号_____________ 学生姓名_____________ 指导老师_____________ 南华大学计算机学院编
【实验报告】
I 实验要求 1．每次实验中有若干习题，每个学生至少应该完成其中的两道习题。 2．上机之前应作好充分的准备工作，预先编好程序，经过人工检查无误后，才能上机，以提高上机效率。 3．独立上机输入和调试自己所编的程序，切忌抄袭、拷贝他人程序。 4．上机结束后，应整理出实验报告。书写实验报告时，重点放在调试过程和小节部分，总结出本次实验中的得与失，以达到巩固课堂学习、提高动手能力的目的。 实验一线性表 【实验目的】 1．熟悉VC环境，学习如何使用C语言实现线性表的两种存储结构。 2．通过编程、上机调试，进一步理解线性表的基本概念,熟练运用C语言实现线性表基本操作。 3．熟练掌握线性表的综合应用问题。 【实验内容】 必做： 1．一个线性表有n个元素（n 信息融合技术 1引言 融合(Fusion)的概念开始出现于70年代初期,当时称之为多源相关、多源合成、多传感器混合或数据融合(Data Fusion),现在多称之为信息融合(Information Fusion)或数据融合。 融合就是指采集并集成各种信息源、多媒体与多格式信息,从而生成完整、准确、及时与有效的综合信息过程。数据融合技术结合多传感器的数据与辅助数据库的相关信息以 获得比单个传感器更精确、更明确的推理结果。经过融合的多传感器信息具有以下特征:信息的冗余性、互补性、协同性、实时性以及低成本性。 多传感器信息融合与经典信号处理方法之间存在本质 的区别,其关键在于信息融合所处理的多传感器信息具有更 为复杂的形式,而且可以在不同的信息层次上出现。 2信息融合的结构模型 由于信息融合研究内容的广泛性与多样性,目前还没有 统一的关于融合过程的分类。 2、1按照信息表征层次的分类系统的信息融合相对于信息表征的层次相应分为三类:数据层融合、特征层融合与决策层融合。 数据层融合通常用于多源图像复合、图像分折与理解等方面,采用经典的检测与估计方法。特征层融合可划分为两大 类:一类就是目标状态信息融合,目标跟踪领域的大体方法都可以修改为多传感器目标跟踪方法;另一类就是目标特性融合,它实质上就是模式识别问题,具体的融合方法仍就是模式识别的相应技术。 决策层融合就是指不同类型的传感器观测同一个目标,每个传感器在本地完成处理,其中包括顶处理、特征抽取、识别或判决,以建立对所观察目标的初步结论。然后通过关联处理、决策层触合判决,最终获得联合推断结果。 2、2JDL模型(Joint Directors of Laboratories, JDL)与λ-JDL模型该模型将融合过程分为四个阶段:信源处理,第一层处理(即目标提取)、第二层处理(即态势提取)、第三层提取(即威胁提取)与第四层提取(即过程提取)。模型中的每一个模块都可以有层次地进一步分割,并且可以采用不同的方法来实现它们。 λ-JDL模型为JDL模型的简化,把0层包含进了1层, 4层融入其她各层中。 2、3按照数据流融合的位置进行分类多传感器融合系统中的一个关键问题就是在何处对数据流进行融合。按照融合位置的不同可以将融合结构分为以下三种类型:集中式融合、分布式多传感器融合与无中心融合结构。对于特定的信息融合应用不可能找到一种最优的融合结构,结构的选择必须综合考虑计算资源、可用的通信带宽、精度要求、传感器能力 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 软件技术基础实验一单链表的各种基本运算的实现 单链表的各种基本运算的实现 一. 实验目的： 1. 熟悉c语言上机环境； 2. 实现单链表的创建； 3. 掌握单链表的基本操作：插入、删除、输出等运算； 二. 实验内容： 编写一个程序，实现单链表的各种基本操作，并在此基础上设计一个主程序完成如下功能： 1.初始化单链表： 2 .依次采用头插法插入从文件中读取的多个元素； 3. 输出单链表； 4. 在第四个元素位置上插入从文件中读取的单个元素； 5. 删除该单链表的从文件中指定序数的元素； 三. 完整的源程序 #include /*初始化单链表*/ initlink(link *L) ( L= NULL; L= ( link *)malloc(sizeof(link)); /* 建立表头结点*/ L->next = NULL; L->data = 0; } void hcreat(link *L) /*头插法插入从文件中读取的多个元素*/ ( link *s; L->next=NULL; s=(struct link*)malloc(sizeof(struct link)); int i=0; FILE *fp; if((fp=fopen("h:\\a.txt”,"r"))==NULL) printf("error!\n"); printf("文件中的数为：\n"); while(!feof(fp)&& i 传感器的目前现状与发展趋势 吴伟 1106032008 材控2班 摘要：传感器是高度自动化系统乃至现代尖端技术必不可少的一个关键组成部分。传感器技术是世界各国竞相发展的高新技术，也是进入21 世纪以来优先发展的十大顶尖技术之一。传感器技术所涉及的知识领域非常广泛，其研究和发展也越来越多地和其他学科技术的发展紧密联系。本文首先介绍了传感器的基本知识和传感器技术的发展历史。之后，综述了近几年高端前沿的光电传感器技术和生物传感器技术的主要研究状况。最后，展望了现代传感器技术的发展和应用前景。 关键词：传感器技术；传感器；研究现状；趋势 引言 当今社会的发展，是信息化社会的发展。在信息时代，人们的社会活动将主要依靠对信息资源的开发及获取、传输与处理。而传感器是获取自然领域中信息的主要途径与手段，是现代科学的中枢神经系统。它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的总称。传感器处于研究对象与测控系统的接口位置，一切科学研究和生产过程所要获取的信息都要通过它转换为容易传输和处理的电信号。如果把计算机比喻为处理和识别信息的“大脑”，把通信系统比喻为传递信息的“神经系统”，那么传感器就是感知和获取信息的“感觉器官”。 传感器技术是现代科技的前沿技术，发展迅猛，同计算机技术与通信技术一起被称为信息技术的三大支柱，许多国家已将传感器技术列为与通信技术和计算机技术同等重要的位置。现代传感器技术具有巨大的应用潜力，拥有广泛的开发空间，发展前景十分广阔。 1 传感器的基本知识 1.1 传感器的定义和组成 广义地说，传感器是指将被测量转化为可感知或定量认识的信号的传感器。从狭义方面讲，感受被测量，并按一定规律将其转化为同种或别种性质的输出信号的装置。传感器一般由敏感元件、转换元件、测量电路和辅助电源四部分组成，其中敏感元件和转换元件可能合二为一，而有的传感器不需要辅助电源。 1.2 传感器技术的基本特性 在测试过程中，要求传感器能感受到被测量的变化并将其不失真地转换成容易测量的量。被测量有两种形式：一种是稳定的，称为静态信号；一种是随着时间变化的，称为动态信号。由于输入量的状态不同，传感器的输入特性也不同，因此，传感器的基本特性一般用静态特性和动态特性来描述。衡量传感器的静态特性指标有线性度、灵敏度、迟滞、重复性、分辨率和漂移等。影响传感器的动态特性主要是传感器的固有因素，如温度传感器的热惯性等，动态特性还与传感器输入量的变化形式有关。 2 传感器技术的发展历史与回顾 传感器技术是在20世纪的中期才刚刚问世的。在那时，与计算机技术和数字控制技术相比，传感技术的发展都落后于它们，不少先进的成果仍停留在实验研究阶段，并没有投入到实际生产与广泛应用中，转化率比较低。在国外，传感器技术主要是在各国不断发展与提高的工业化浪潮下诞生的，并在早期多用于国家级项目的科研研发以及各国军事技术、航空航天领域的试验研究。然而，随着各国机械工业、电子、计算机、自动化等相关信息化产业的迅猛发展，以日本和欧美等西方国家为代表的传感器研发及其相关技术产业的发展已在国际市场中逐步占有了重要的份额。 我国从20世纪60年代开始传感技术的研究与开发，经过从“六五”到“九五”的国家攻关，在传感器研究开发、设计、制造、可靠性改进等方面获得长足的进步，初步形成了传感器研究、开发、生产和应用的体系，并在数控机床攻关中取得了一批可喜的、为世界瞩目的发明专利与工况监控系统或仪器的成果。但从总体上讲，它还不能适应我国经济与科技的迅速发展，我国不少传感器、信号 《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。 传感器简介 传感器技术发展趋势分析 传感器是高度自动化系统乃至现代尖端技术必不可少的一个关键组成部分。传感器技术是世界各国竞相发展的高新技术，也是进入21 世纪以来优先发展的十大顶尖技术之一。传感器技术所涉及的知识领域非常广泛，其研究和发展也越来越多地和其他学科技术的发展紧密联系。由于传感器的种类繁多，我重点介绍了其中一种传感器-----光电传感器。 当今社会的发展，是信息化社会的发展。在信息时代，人们的社会活动将主要依靠对信息资源的开发及获取、传输与处理。而传感器是获取自然领域中信息的主要途径与手段，是现代科学的中枢神经系统。它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的总称。传感器处于研究对象与测控系统的接口位置，一切科学研究和生产过程所要获取的信息都要通过它转换为容易传输和处理的电信号。如果把计算机比喻为处理和识别信息的“大脑”，把通信系统比喻为传递信息的“神经系统”，那么传感器就是感知和获取信息的“感觉器官”。传感器技术是现代科技的前沿技术，发展迅猛，同计算机技术与通信技术一起被称为信息技术的三大支柱，许多国家已将传感器技术列为与通信技术和计算机技术同等重要的位置。现代传感器技术具有巨大的应用潜力，拥有广泛的开发空间，发展前景十分广阔。 1.传感器的基本知识 1.1 传感器的定义 传感器的定义和组成广义地说，传感器是指将被测量转化为可感知或定量认识的信号的传感器。从狭义方面讲，感受被测量，并按一定规律将其转化为同种或别种性质的输出信号的装置。传感器一般由敏感元件、转换元件、测量电路和辅助电源四部分组成，其中敏感元件和转换元件可能合二为一，而有的传感器不需要辅助电源。 1.2 传感器技术的基本特性 在测试过程中，要求传感器能感受到被测量的变化并将其不失真地转换成容易测量的量。被测量有两种形式：一种是稳定的，称为静态信号；一种是随着时间变化的，称为动态信号。由于输入量的状态不同，传感器的输入特性也不同，因此，传感器的基本特性一般用静态特性和动态特性来描述。衡量传感器的静态特性指标有线性度、灵敏度、迟滞、重复性、分辨率和漂移等。影响传感器的动态特性主要是传感器的固有因素，如温度传感器的热惯性等，动态特性还与传感器输入量的变化形式有关。 2 .传感器技术的发展历史与回顾 传感器技术是在20世纪的中期才刚刚问世的。在那时，与计算机技术和数字控制技术相比，传感技术的发展都落后于它们，不少先进的成果仍停留在实验研究阶段，并没有投入到实际生产与广泛应用中，转化率比较低。在国外，传感器技术主要是在各国不断发展与提高的业化浪潮下诞生的，并在早期多用于国家级项目的科研研发以及各国军事技术、航空航天领域的试验研究。然而，随着各国机械工业、电子、计算机、自动化等相关信息化产业的迅猛发展，以日本和欧美等西方国家为代表的传感器研发及其相关技术产业的发展已 多传感器信息融合技术 【摘要】：多传感器的集成与融合技术已经成为智能机器与系统领域的一个重要的研究方向。它不仅可以描述同一环境特征的多个冗余的信息，而且可以描述不同的环境特征。多个传感器的使用还可以使信息采集和处理过程并行化，不仅可以得到更全面、更准确的信息，而且减少时间和成本，提高整个系统的性能。 【关键词】：信息融合；传感器功能；智能机器人；传感器 中国分类号：TN6 文献标识码：A 文章编号：1002-6908(2007)0120076-01 多传感器的集成与融合技术已经成为智能机器与系统领域的一个重要的研究方向。它涉及信息科学的多个领域，是新一代智能信息技术的核心基础之一。由于单传感器不可避免存在不确定或偶然不确定性，缺乏全面性，缺乏鲁棒性，所以偶然的故障就会导致系统失效。多传感器集成与融合技术正是解决这些问题的良方。多个传感器不仅可以描述同一环境特征的多个冗余的信息，而且可以描述不同的环境特征。多个传感器的使用还可以使信息采集和处理过程并行化，不仅可以得到更全面、更准确的信息，而且减少时间和成本，提高整个系统的性能。多传感器集成与融合的特点就是冗余性、互补性、及时性和低成本性。 1．信息融合的基本概念 “信息融合”就是对多传感器的数据进行多级别、多方面、多层次的处理，即组合或融合来自多个传感器或其他信息源的数据，以获得综合的、更好的估计。这个过程是对多源数据进行检测、结合、相关、估计和组合以达到精确的状态估计和身份估计，以及完整及时的态势评估和威胁估计。信息融合技术的优越性，主要表现在：容错性好；系统精度高；信息处理速度块；互补性强；信息获取成本低等方面。 2．多传感器信息融合技术的研究内容 多传感器集成与融合并不是简单的相加，是由5个方面的研究内容组成，即融合结构、控制结构、传感器选择策略、世界模型和融合方法。 （1）融合结构是指如何为多传感器融合建立一个通用的信息处理模式。常见的有分层相平面模式、神经网络、逻辑传感器、面向对象设计等。 （2）控制结构是指如何对多传感器集成与融合过程进行有效的控制。根据不同应用的特点，有NBS（National Bureau of Standards）传感与控制分层结构、分布式黑板和自适应学习三种方法。 （3）传感器选择是多传感器集成的一部分。它可以使多传感器系统从可用的传感器之中选择最合适的传感器组合。预选法和实时选择法是目前采用的两种 2、什么是零点残余电压？说明零点残余电压产生的原因以及消除的方法。 差动变压器在零点位置理论上两个次级线圈电压抵消，输出为零。实际上由于移动铁芯时的机械摩擦、间隙等原因要让铁芯完全处于零位，或检测出铁芯是否处于零位都有相当的难度，也没有必要。通常是在人为给出一个范围，只要输出在这个范围内就认为输出为零。这时实际输出并不一定是真正的零电压，这个电压就是零点残余电压。 1。由于两次级线圈结构上的不对称，因而两次级电压的幅值平衡点与相位平衡点两者不重合引起的。 2。由于铁芯材料B - H曲线的弯曲部分所引起的输出电压有高次谐波造成的。 3。由于激磁电压波形中的高次谐波引起的。 减小零点残余电压的方法有： (1)减小电源中的谐波成分，并控制铁芯的最大工作磁感应强度，使磁路工作在磁化曲线的线性段，减小高次谐波。 (2)减小激励电流，以使电感传感器工作在磁化曲线的线性段。 (3)在设计和制造工艺上．力求做到几何尺寸对称、传感器尺寸，对称发困对称，铁磁材料要均匀，要经过适当的热处理。以去除机械应力，改善磁性能。 (4)选用合适的测量电路．并采用补偿电路进行补偿。在差动变压器次级串、并联适当数值的电阻、电容元件、调整这些元件的参数，可使零泣输出减少。 补偿电路的形式较多，但基本原则是：采用串联电阻来减小零他输出的基波分量；并联电阻、电容来减小零位输出的谐波分量；加上反馈支路以减小基波和谐波分量。 1、试简述为何要对热电偶进行冷端温度补偿？常用冷端温度补偿方法有哪些？试简述其原理。 热电偶热电势的大小是热端温度和冷端的函数差，为保证输出热电势是被测温度的单值函数，必须使冷端温度保持恒定；热电偶分度表给出的热电势是以冷端温度0℃为依据，否则会产生误差。因此，常采用一些措施来消除冷锻温度变化所产生的影响，如冷端恒温法、冷端温度校正法、补偿导线法、补偿电桥法。 1．冷端恒温法 一般热电偶定标时冷端温度以0℃为标准。因此，常常将冷端置于冰水混合物中，使其温度保持为恒定的0℃。在实验室条件下，通常把冷端放在盛有绝缘油的试管中，然后再将其放入装满冰水混合物的保温容器中，是冷端保持0℃。 2．冷端温度校正法 由于热电偶的温度分度表是在冷端温度保持在0℃的情况下得到的，与它配套使用的测量电路或显示仪表又是根据这一关系曲线进行刻度的，因此冷端温度不等于0℃时，就需对仪表指示值加以修正。如冷端温度高于0℃，但恒定于t0℃,则测得的热电势要小于该热电偶的分度值，为求得真实温度，可利用中间温度法则，即用下式进行修正： E（t,0）= E（t,t1）+ E（t1,0） 3．补偿导线法 为了使热电偶冷端温度保持恒定（最好为0℃），可将热电偶做的很长，使冷端远离工作端，并连同测量仪表一起放置到恒温或温度波动比较小的地方。但这种方法使安装使用不方便，信息融合技术
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030242002-现代传感技术-赵延东
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