手机终端相关传感器的调研
20117801212 林东自动化4班
首先我们来定义下传感器，国标GB7665-87对传感器的定义是：“能感受规定的被测量件并按照一定的规律(数学函数法则)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”，而手机自身就是一个将声音信号转换为电电信号的传感器。下面主要介绍手机上面的传感器的种类和原理应用。
一、磁控传感器
1.霍尔元件
.在手机中磁控传感器主要包括干簧管和霍尔元件，干簧管和霍尔元件都是通过磁信号来控制线路通断的传感器，主要用在翻盖、滑盖手机的控制电路中。由于干簧管易碎等原因，现在手机中很少见到干簧管传感器，使用最多的是霍尔传感器（也叫霍尔元件）。霍尔传感器的作用与干簧管传感器一样，工作原理非常相似的，都是在磁场作用下直接产生通与断的动作。霍尔传感器是一种电子元件，其外型封装很似三极管。以下是霍尔传感器的外形：
手机中霍尔传感器的外形
霍尔效应，是指磁场作用于载流金属导体、半导体中的载流子时，产生横向电差的物理现象。利用霍尔效应可以设计制成多种传感器。利用霍尔效应做成的半导体元件就是霍尔元件（霍尔传感器）。
霍尔传感器可用多种半导体材料制作，如Ge、Si、InSb、GaAs、InAs、InAsP以及多层半导体异质结构量子阱材料等等。
霍尔传感器具有许多优点，它们的结构牢固，体积小，重量轻，寿命长，安装方便，功耗小，频率高（可达1MHZ），耐震动，不怕灰尘、油污、水汽及盐雾等的污染或腐蚀。
2.霍尔传感器分类
霍尔传感器分为线性型霍尔传感器件和开关型霍尔传感器两种。
（1）线性霍尔传感器
线性型霍尔传感器由霍尔元件、线性放大器和射极跟随器组成，它输出模拟量。
（2）开关型霍尔传感器
开关型霍尔传感器由稳压器、霍尔元件、差分放大器，斯密特触发器和输出级组成，它输出数字量。
手机中使用的霍尔传感器是微功耗开关型霍尔传感器。
3.手机霍尔传感器电路详解
下图是NOKIA N73滑盖手机的霍尔传感器电路，当磁场作用于霍尔元件时产生一微小的电压，经放大器放大及施密特电路后使三极管导通输出低电平；当无磁场作用时三极管截止，输出为高电平。
在滑盖手机中，霍尔传感器件在上盖对应的方向有一个磁铁，用磁铁来控制霍尔传感器传感信号的输出，当合上滑盖的时候，霍尔传感器输出低电平做为中断信号到CPU，强制手机退出正在运行的程序（例如正在通话的电话），并且锁定键盘、关闭LCD背景灯，当打开滑盖的时候，霍尔传感器输出1.8V高电平，手机解锁、背景灯发光、接通正在打入的电话。
在翻盖或滑盖手机中霍尔传感器也比较容易找，它的位置一般在磁铁对应的主板的正面或反面，只要找到磁铁就一定能找到霍尔传感器。直板手机中没有这个电路。
当磁铁靠近霍尔传感
器的时候输出低电平
0V，当磁铁离开的时
候输出高电平1.8V。
NOKIA N73滑盖手机的霍尔传感器电路
二、光线传感器
在手机中使用的光线传感器件一般是光敏三极管，也叫光电三极管，光敏三极管有电流放大作用，所以比光敏电阻和光敏二极管应用更广泛。
1.光敏三极管的外形及符号
光敏三极管有2个PN结，其基本原理与光敏二极管相同，但是它把光信号变成电信号的同时，还放大了信号电流，因此具有更高的灵敏度，一般光敏三极管的基极已在管内连接，只有C和E两根引线引出（也有将基极引出的）。
在使用光敏三极管时，不能从外形来区分是光敏二极管还是光敏三极管，只能从型号来进行区分。光敏三极管的外形及符号如图所示，一般只有两个引脚引出，样子非常像普通的发光二极管。
手机中的光敏三极管及符号
2.光敏三极管的工作原理
光敏三极管与普通半导体三极管一样，是采用半导体制作工艺制成的具有NPN 或PNP 结构的半导体管。它在结构上与半导体三极管相似，它的引出电极通常只有两个，也有三个的。为适应光电转换的要求，它的基区面积做得较大，发射区面积做得较小，入射光主要被基区吸收。和光敏二极管一样，管子的芯片被装在带有玻璃透镜金属管壳内，当光照射时，光线通过透镜集中照射在芯片上。
3.三手机光线传感器电路详解
NOKIA N73手机的光线传感器电路如图所示，光敏三极管V6501将感应到的光线变成电信号送到电源管理/音频IC中的检测电路中，然后输出控制信号，控制LCD背光灯，使之能够随环境光线的强弱变换亮度，以达到节省电量满足视觉需要的目的。
NOKIA N73手机的光线传感器电路
光敏三极管位于前摄像头旁边，如果在光线充足的情况下（室外或者是灯光充足的室内），大概在2-3秒之后，键盘灯会自动熄灭，即使你再操作手机，键盘灯也不会亮，除非到了光线比较暗的地方，键盘灯才会自动的亮起来；如果在光线充足的情况下，你试着用手将光线感应器遮上2-3秒之后，键盘灯会自动亮起来，这个就是光线感应器的作用。
三、触摸传感器
手机中使用的触摸传感器（touch sensor）就是平时我们俗称的触摸屏（Touch panel）,又称为触控面板，在手机中使用的触摸传感器分为两类，第一类是电阻式触摸传感器，其代表就是国产大部分手机采用；第二类是电容式触摸传感器，其代表就是iphone手机等采用。
一.电阻式触摸屏
电阻式触摸屏是一种传感器，它将矩形区域中触摸点(X,Y)的物理位置转换为代表X坐标和Y坐标的电压。
很多LCD模块都采用了电阻式触摸屏，这种屏幕可以用四线、五线、七线或八线来产生屏幕偏置电压，同时读回触摸点的电压。
电阻式触摸屏基本上是薄膜加上玻璃的结构，薄膜和玻璃相邻的一面上均涂有ITO(纳米铟锡金属氧化物)涂层，ITO具有很好的导电性和透明性。当触摸操作时，薄膜下层的ITO 会接触到玻璃上层的ITO，经由感应器传出相应的电信号，经过转换电路送到处理器，通过运算转化为屏幕上的X、Y值，而完成点选的动作，并呈现在屏幕上。
1.电阻式触摸屏的工作原理
触摸屏包含上下叠合的两个透明层，四线和八线触摸屏由两层具有相同表面电阻的透明阻性材料组成，五线和七线触摸屏由一个阻性层和一个导电层组成，通常还要用一种弹性材料来将两层隔开。
触摸屏的结构如图所示。
触摸屏的结构
当触摸屏表面受到的压力(如通过笔尖或手指进行按压)足够大时，顶层与底层之间会产生接触。所有的电阻式触摸屏都采用分压器原理来产生代表X坐标和Y坐标的电压。如图3，分压器是通过将两个电阻进行串联来实现的。上面的电阻(R1)连接正参考电压(VREF)，下面的电阻(R2)接地。两个电阻连接点处的电压测量值与下面那个电阻的阻值成正比。
触摸屏的分压原理
为了在电阻式触摸屏上的特定方向测量一个坐标，需要对一个阻性层进行偏置：将它的一边接VREF，另一边接地。同时，将未偏置的那一层连接到一个ADC的高阻抗输入端。当触摸屏上的压力足够大，使两层之间发生接触时，电阻性表面被分隔为两个电阻。它们的阻值与触摸点到偏置边缘的距离成正比。触摸点与接地边之间的电阻相当于分压器中下面的那个电阻。因此，在未偏置层上测得的电压与触摸点到接地边之间的距离成正比。
2.四线电阻式触摸屏
在手机中使用电阻式触摸屏几乎全部都是四线触摸屏。
四线触摸屏包含两个阻性层。其中一层在屏幕的左右边缘各有一条垂直总线，另一层在屏幕的底部和顶部各有一条水平总线，如图所示。
四线电阻式触摸屏工作原理
在触摸屏幕后，起到电压计作用的触摸管理芯片首先在X+点上施加电压梯度VDD ，在X-点上施加接地电压GND 。然后，检测Y 轴电阻上的模拟电压，并把模拟电压转化成数值，用模数转换器计算X 坐标。在这种情况下，Y-轴变成感应线。同样地，在Y+和Y-点分施加电压梯度，可以测量Y 轴坐标。
3.电阻式触摸屏的外观及结构
电阻式触摸屏是覆盖在LCD 上面一层玻璃结构的透明的材料，它与LCD 是可以分离的，可以单独进行更换，有些手机的触摸屏和LCD 做在一起，如果触摸屏损坏的时候只能一起更换。
部分手机会在触摸屏上面加一个屏幕面板，用来保护触摸屏和LCD 。触摸屏的外形结构如图所示。
触摸屏
触摸屏管
理芯片
电阻式触摸屏外形结构
4、电阻式触摸屏电路详解
下图是是一款手机的电阻式触摸屏电路，电路由触摸检测部件、触摸屏控制芯片、CPU 组成，触摸屏安装在LCD的前面，用户检测用户的触摸位置，当手指触摸图标或菜单位置时，触摸屏将检测的信息送入触摸屏控制芯片，触摸屏控制器的主要作用是从触摸点检测装置上接收触摸信息，并将它转换成触点坐标，再送给CPU，它同时能接收CPU发来的命令并加以执行。
触摸屏及触摸屏接口触摸屏控制芯片将检测信息送入CPU，并执行。
手机的电阻式触摸屏电路
二、电容式触摸屏
电容式触摸屏是在玻璃表面贴上一层透明的特殊金属导电物质。当手指触摸在金属层上时，触点的电容就会发生变化，使得与之相连的振荡器频率发生变化，通过测量频率变化可以确定触摸位置获得信息。
1、电容式触摸屏工作原理
电容式触摸屏的构造主要是在玻璃屏幕上镀一层透明的薄膜体层，再在导体层外加上一块保护玻璃，双玻璃设计能彻底保护导体层及感应器。
电容式触摸屏在触摸屏四边均镀上狭长的电极，在导电体内形成一个低电压交流电场。在触摸屏幕时，由于人体电场，手指与导体层间会形成一个耦合电容，四边电极发出的电流会流向触点，而电流强弱与手指到电极的距离成正比，位于触摸屏幕后的控制器便会计算电流的比例及强弱，准确算出触摸点的位置。电容触摸屏的双玻璃不但能保护导体及感应器，更有效地防止外在环境因素对触摸屏造成影响，就算屏幕沾有污秽、尘埃或油渍，电容式触摸屏依然能准确算出触摸位置。
电容式触摸屏
电容式触摸屏工作原理
2、电容式触摸屏的特性
电容式触摸屏的感应屏是一块四层复合玻璃屏，玻璃屏的内表面和夹层各涂有一层导电层，最外层是一薄层矽土玻璃保护层。当我们用手指触摸在感应屏上的时候，人体的电场让手指和和触摸屏表面形成一个耦合电容，对于高频电流来说，电容是直接导体，于是手指从
接触点吸走一个很小的电流。这个电流分从触摸屏的四角上的电极中流出，并且流经这四个电极的电流与手指到四角的距离成正比，控制器通过对这四个电流比例的精确计算，得出触摸点的位置。
相比传统的电阻式触摸屏，电容式触摸屏的优势主要有以下几个方面：
（1）操作新奇。电容式触摸屏支持多点触控，操作更加直观、更具趣味性。而电阻式触摸屏只支持单点触控。
（2）不易误触。由于电容式触摸屏需要感应到人体的电流，只有人体才能对其进行操作，用其他物体触碰时并不会有所相应，所以基本避免了误触的可能。
（3）耐用度高。比起电阻式触摸屏，电容式触摸屏在防尘、防水、耐磨等方面有更好的表现。
作为目前正当红的触摸屏技术，电容式触摸屏虽然具有界面华丽、多点触控、只对人体感应等优势，但与此同时，它也有以下几个缺点：
（1）精度不高。由于技术原因，电容式触摸屏的精度比起电阻式触摸屏还有所欠缺。而且只能使用手指进行输入，在小屏幕上还很难实现辨识比较复杂的手写输入。
（2）易受环境影响。温度和湿度等环境因素发生改变时，也会引起电容式触摸屏的不稳定甚至漂移。例如用户在使用的同时将身体靠近屏幕就可能引起漂移，甚至在拥挤的人群中操作也会引起漂移。这主要是由于电容式触摸屏技术的工作原理所致，虽然用户的手指距离屏幕更近，但屏幕附近还有很多体积远大于手指的电场同时作用，这样就会影响到触摸位置的判断。
（3）成本偏高。此外，当前电容式触控屏在触控板贴附到LCD面板的步骤中还存在一定的技术困难，所以无形中也增加了电容式触控屏的成本。
3、电容式触摸屏外观结构
下图是iphone手机的纯平触摸屏（touch lens，中文俗称有“镜面式触摸屏”、“纯屏触摸屏”）的外观，iphone手机使用的电容式触摸屏，屏幕面板和触摸屏合二为一，透光率高，使用寿命长，适合手机的超薄化设计，加上可以多点触摸功能，深受iphone用户的喜爱。
Iphone 手机的电容式触摸屏
四、重力传感器
重力传感器，新型属传感器技术，它采用弹性敏感元件制成悬臂式位移器，与采用弹性敏感元件制成的储能弹簧来驱动电触点，完成从重力变化到电信号的转换。目前绝大多数中高端智能手机和平板电脑内置了重力传感器，如苹果的系列产品iphone 和iPad ，Android 系列的手机等。重力传感器在手机横竖的时候屏幕会自动转，在玩游戏可以代替上下左右，比如说玩赛车游戏，可以不通过按键，将手机平放，左右摇摆就可以代替模拟机游戏的方向左右移动了。
重力传感器是根据压电效应的原理来工作的。所谓的压电效应就是 “对于不存在对称中心的异极晶体加在晶体上的外力除了使晶体发生形变以外，还将改变晶体的极化状态，在晶体内部建立电场，这种由于机械力作用使介质发生极化的现象称为正压电效应”。
电容式触摸屏 使用电容式
触摸屏的手
机
重力传感器就是利用了其内部的由于加速度造成的晶体变形这个特性。由于这个变形会产生电压，只要计算出产生电压和所施加的加速度之间的关系，就可以将加速度转化成电压输出。当然，还有很多其它方法来制作加速度传感器，比如电容效应，热气泡效应，光效应，但是其最基本的原理都是由于加速度产生某个介质产生变形，通过测量其变形量并用相关电路转化成电压输出。手机重力感应指的是手机内置重力摇杆芯片，支持摇晃切换所需的界面和功能，甩歌甩屏，翻转静音，甩动切换视频等，是一种非常具有使用乐趣的功能。
五、加速传感器
三轴陀螺仪
陀螺仪(Gyroscope)，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。陀螺仪一旦开始旋转，由于轮子的角动量，陀螺仪有抗拒方向改变的趋向。
陀螺仪有单轴陀螺仪和三轴陀螺仪，单轴的只能测量一个方向的量，也就是一个系统需要三个陀螺仪。而三轴陀螺仪可同时测定6个方向的位置，移动轨迹，加速。所以一个三轴陀螺仪就能替代三个单轴陀螺仪。三轴陀螺仪多用于航海、航天等导航、定位系统，能够精确地确定运动物体的方位。如今也多用于智能手机当中。
六、图像传感器
图像传感器，是组成数字摄像头的重要组成部分。根据元件的不同，可分为CCD（Charge Coupled Device，电荷耦合元件）和CMOS（Complementary Metal-Oxide Semiconductor，金属氧化物半导体元件）两大类
1、CCD
CCD(Charge Coupled Device)，即“电荷耦合器件”，以百万像素为单位。数码相机规格中的多少百万像素，指的就是CCD的分辨率。CCD是一种感光半导体芯片，用于捕捉图形，广泛运用于扫描仪、复印机以及无胶片相机等设备。与胶卷的原理相似，光线穿过一个镜头，将图形信息投射到CCD上。但与胶卷不同的是，CCD既没有能力记录图形数据，也没有能力永久保存下来，甚至不具备“曝光”能力。所有图形数据都会不停留地送入一个“模-数”转换器，一个信号处理器以及一个存储设备(比如内存芯片或内存卡)。CCD有各式各样的尺寸和形状，最大的有2×2平方英寸。
2、CMOS
CMOS(Complementary Metal Oxide Semiconductor)，即“互补金属氧化物半导体”。CMOS传感器便于大规模生产，且速度快，成本较低，是数码相机关键器件的发展方向之一。
互补性氧化金属半导体CMOS（Complementary Metal-Oxide Semiconductor）和CCD一样同为在数码相机中可记录光线变化的半导体。CMOS的制造技术和一般计算机芯片没什么差别，主要是利用硅和锗这两种元素所做成的半导体，使其在CMOS上共存着带N（带–电）和P（带+电）级的半导体，这两个互补效应所产生的电流即可被处理芯片纪录和解读成影像。然而，CMOS的缺点就是太容易出现杂点, 这主要是因为早期的设计使CMOS 在处理快速变化的影像时，由于电流变化过于频繁而会产生过热的现象。
七、电子罗盘
电子罗盘是一种重要的导航工具，能实时提供移动物体的航向和姿态。随着半导体工艺的进步和手机操作系统的发展，集成了越来越多传感器的智能手机变得功能强大，很多手机上都实现了电子指南针的功能。而基于电子指南针的应用（如Android的Skymap）在各个软件平台上也流行起来。要实现电子指南针功能，需要一个检测磁场的三轴磁力传感器和一个三轴加速度传感器。随着微机械工艺的成熟，意法半导体推出将三轴磁力计和三轴加速计集成在一个封装里的二合一传感器模块LSM303DLH，这是一款成本低、性能高的电子指南针模块。
KJT-FJ18GW型光电传感器 传感器——一种能够探测、感受外界的信号、物理条件（如光、热、湿度）或化学组成，并将探知的信息传递给其他装置或器官的物理装置或生物器官。它早已因它的强大的功能而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。咨询公司INTECHNOCONSULTING的传感器市场报告显示，2008年全球传感器市场容量为506亿美元，预计2010年全球传感器市场可达600亿美元以上。调查显示，东欧、亚太区和加拿大成为传感器市场增长最快的地区，而美国、德国、日本依旧是传感器市场分布最大的地区。由此可见，传感器发展之快速。相信在我们的生活中无时无刻都能见到它的身影。 传感器按人体的五大感觉器官来划分的话，其又可分为：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——触觉等。 光电传感器，传感器中的视觉，其因检测方法具有精度高、反应快、非接触等优点，而且可测参数多，传感器的结构简单，形式灵活多样，因此光电传感器在检测和控制中应用非常广泛。它的种类繁多，主要有：光电管、光电倍增管、光敏电阻、光敏三极管、太阳能电池、红外线传感器、紫外线传感器、光纤式光电传感器、色彩传感器、CCD和CMOS图像传感器等。它的敏感波长在可见光波长附近，包括红外线波长和紫外线波长。光传感器不只局限于对光的探测，它还可以作为探测元件组成其他传感器，对许多非电量进行检测，只要将这些非电量转换为光信号的变化即可。光传感器是目前产量最多、应用最广的传感器之一，它在自动控制和非电量电测技术引中占有非常重要的地位。最简单的光敏传感器是光敏电阻，当光子冲击接合处就会产生电流。而我今天要介绍KJT-FJ18GW型光电传感器亦属于其中。 工作原理： 光电传感器是采用光电元件作为检测元件的传感器。它首先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。光电传感器一般由光源、光学通路和光电元件三部分组成。由光通量对光电元件的作用原理不同所制成的光学测控系统是多种多样的,按光电元件(光学测控系统)输出量性质可分二类,即模拟式光电传感器和脉冲(开关)式光电传感器.模拟式光电传感器是将被测量转换成连续变化的光电流,它与被测量间呈单值关系.模拟式光电传感器按被测量(检测目标物体)方法可分为透射(吸收)式,漫反射式,遮光式(光束阻档)三大类.所谓透射式是指被测物体放在光路中,恒光源发出的光能量穿过被测物,部份被吸收后,透射光投射到光电元件上;所谓漫反射式是指恒光源发出的光投射到被测物上,再从被测物体表面反射后投射到光电元件上;所谓遮光式是指当光源发出的光通量经被测物光遮其中一部份,使投射刭光电元件上的光通量改变,改变的程度与被测物体在光路位置有关.而我们的KJT-FJ18GW型光电传感器就采用了漫反射式.反射板式.对射式三种工作方式。 物理量范围： 工作温度：-40~140℃；工作电压：交直流通用24-250VAC/DC ； 工作环境照度：工作环境照度<=3000，太阳光(受光面照度)<=10000 ；
1 绪论 1.1 课题背景和研究意义 无线传感器网络综合了传感器技术、嵌入式计算技术、现代网络及无线通信技术等多种先进技术。其主体是集成化微型传感器，这些微型传感器具有无线通信、数据采集和处理、协同合作的功能。无线传感器网络就是由成千上万的传感器节点通过自组织方式构成的网络，它通过这些传感器协作地实时监测、感知和采集各种环境或监测对象的信息，通过嵌入式系统对信息进行处理，并通过随机自组织无线通信网络以多跳中继方式将所感知信息传送到用户终端，使用户完全掌握监测区域的情况并做出反应[1]。 无线传感器网络的自组织性和容错能力使其不会因为某些节点在恶意攻击中的损坏而导致整个系统的崩溃，所以传感器网络非常适合应用于恶劣的战场环境，包括监控我军兵力、装备和物资状态；监视冲突区域，侦察敌方地形和布防，定位攻击目标；评估损失，侦察和探测核、生物及化学攻击等。在战场上，铺设的传感器将采集相应的信息，并通过汇聚节点将数据送至数据处理中心，再转发到指挥部，最后融合来自各战场的数据，形成我军完备的战区态势图。也可以更隐蔽的方式近距离地观察敌方的布防，或直接将传感器节点撒向敌方阵地，在敌方还未来得及反应时迅速收集有利于作战的信息。在生物和化学战中，利用传感器网络，可及时、准确地探测爆炸中心，这会为我军提供宝贵的反应时间，从而最大可能地减小伤亡。 无线传感器网络是继因特网之后，将对21世纪人类生活方式产生重大影响的IT 热点技术。如果说因特网改变了人与人之间交流、沟通的方式，那么无线传感器网络则将逻辑上的信息世界与真实物理世界融合在一起，将改变人与自然交互的方式[2][3]。无线传感器网络是新兴的下一代传感器网络，最早的代表性论述出现在1999年，题为“传感器走向无线时代”。随后在美国的移动计算和网络国际会议上，提出了无线传感器网络是下一个世纪面临的发展机遇。2003年，美国《技术评论》杂志论述未来新兴十大技术时，无线传感器网络被列为第一项未来新兴技术。同年，美国《商业周刊》又在其“未来技术专版”中发表文章指出，传感器网络是全球未来四大高技术产业之一，将掀起新的的产业浪潮。美国《今日防务》杂志更认为无线传感器网络的应用和发展，将引起一场划时代的军事技术革命和未来战争的变
压力传感器的温控系统的研究 班级：学号: 姓名: 摘要:针对压力传感器易受温度影响,产生零点漂移、测量误差增大,从而产生测量误差等问题,本文设计了一种温度控制系统,根据科恩-库恩公式建立了系统的数学模型,采用参数自整定PID控制算法,克服了纯 PID 控制有较大超调量的缺点,从而减少了温度漂移对于测量值的影响，实现了一个温度控制系统。同时利用仿真软件建立系统的仿真模型,通过仿真和测试验证系统满足设计要求。很大程度上补偿了温度所应起的温漂对于测量值影响产生的误差，是压力传感器在高温工作情况下的稳定性的得到极大的提高。 关键字：温度传感器，温漂腔体仿真操作 0 引言 针对我国当对于压力传感器材料的研究的现进成果以及压力传感器技术在我国生产技术，社会生活，军事医学等方面的广泛运用，对于传感器各方面的研究就有极大的意义，同时也为我们研究传感器提供了有力的基础。sic的耐高温,抗腐蚀,抗辐射性能,因而使用SiC 来制作压力传感器,能够克服Si器件高温下电学、机械、化学性能下降的缺陷,稳定工作于高温环境,具有光明的应用前景。 但是界温度较大时,压力传感器受温度影响精度不高,会产生零点漂移等问题,从而增大测量误差。于是尝试加工一个腔体,把压力传感器和温度传感器放置在里面形成一个小的封闭腔体,在外界温度较高或较低的情况下,用加热装置先升温到几十度并维持这一温度,给压力传感器做零点补偿,提高压力传感器的测量精度。这样就克服了在大温度范围难以补偿的问题。本文对这个温度控制系统提出了解决方案,采用了PID参数自整定控制,模糊控制属于智能控制方法,它与 PID 控制结合,具有适应温控系统非线性、干扰多、时变等特点[1-3]。 1 硬件系统 用放置在腔体内的温度传感器测量恒温箱内的温度,产生的信号经过放大后输出反馈信号,再用单片机进行采样,由液晶显示恒温箱内的温度,并通过温度控制算法控制加热装置。所使用的单片机为STC125408AD,自带A/D转换、EPROM功能,内部集成MAX810专用复位电路(外部晶振20 MHz以下时,可省外部复位电路),ISP(在系统可编程)/IAP(在应用可编程),无需专用编程器可通过串口(P3.0/ P3.1) 直接下载用户程序,数秒即可完成一片。 2 系统的控制模型 电加热装置是一个具有自平衡能力的对象,可用 一阶 惯性环节描述温控对象的数学模型[5-8] 。 G(S)=K/(t′S+1) (1) 式中: K为对象的静增益;t′为对象的时间常数。 目前工程上常用的方法是对过程对象施加阶跃输入信号,测取过程对象的阶跃响应,然后由阶跃响应曲线确定过程的近似传递函数。具体用科恩-库恩(cohen-coon)公式确定近似传递函数。 cohn-coon 公式如下: K= Δ C/ Δ M
传感器论文传感器的论文 无线传感器网络故障检测研究 摘要：针对无线传感器网络资源受限特点，研究了故障管理相关内容，比较说明故障检测的几种常见方法，对无线传感器网络应用具有一定指导意义。 关键词：无线传感器；资源受限；故障管理；故障检测 无线传感器网络是由大量低成本且具传感、数据处理和无线通信能力传感器节点通过自组织方式形成的网络。它独立于基站或移动路由器等基础通信设施，通过特定分布式协议组织起来形成网络。它能协作实时监测、感知和采集网络分布区域内各种环境或监测对象信息，并对信息进行处理，使需要信息用户在任何时间、地点和环境条件下获取大量详实可靠信息。 随着无线传感器网络应用范围扩展，常被部署在极端环境来收集外部环境数据。由于传感器节点电源、存储和计算能力有限，且应用环境恶劣，使得传感器节点比传统网络节点更易失效。因此，对无线传感器网络故障管理非常重要。 1．无线传感器网络故障管理。 当网络或系统出现故障时，网络故障管理便成管理员首选手段。因此，故障管理事实上是整个网络管理重中之重。但由于网络故障涉及不同厂商和类型设备，涉及复杂网络拓扑结构，涉及不同组织对故障类型的不同定位规则。
对用户来说，希望日常工作和生活中网络运营畅通，信息传输不受任何网络故障干扰。对网络管理者来说，他们希望在网络运营过程中，能很快得到故障发生原因。这些方面因素使对无线传感器网络故障管理研究在近年来发展缓慢。下面参照传统网络故障管理，将无线传感器网络故障管理分三阶段：故障检测、故障诊断和故障恢复来分别说明。 （1）故障检测。 为确定故障存在，需收集与网络状态相关数据。一般来说，网络发生故障后，网络设备将处于不正常状态。通过获取设备状态信息，可及时发现网络故障。收集网络状态信息有两种方法：设备向管理系统报告关键网络事件；由网络管理系统定期查询网络设备状态，即主动轮询。 一般网络管理系统将两种方法结合使用。当对网络组成部件状态进行检测后，简单故障通常被记录在错误日志中，不作特别处理。而严重故障则需通过网络管理器，即所谓“告警”。 网络设备一般都具感知异常情况能力，当设备发现自身或网络严重异常时，它采用告警方式报告给网管中心，因此，故障检测一般由网络中设备完成。 （2）故障诊断。 故障会在网络中传播，所有感知到故障的网络对象（包括物理和逻辑对象）都会发生告警，在大型网络中，一个故障可能会引起大量
浅析无线传感器网络跨层优化和控制 摘要:目前,无线传感器网络(WSN)跨层优化和控制理论已经成为热点。与传统的网络设计比较 ,现在大多数的网络设计是使用互联网的模式来进行无线网络设计的。然而,无线传感器网络存在能量限制的特点,使得传统有线网络设计面临严峻的挑战。本文主要介绍了跨层优化的无线传感器网络(WSN)技术及其主要设计。最后,阐述了跨层设计中的技术问题和挑战。 关键词:无线传感器；网络跨层设计；优化 前言 目前,无线传感器网络(WSN)主要用于军事和医疗领域,，除此以外，还涉及到其他的领域。但是在无线传感器网络技术领域有一些问题需要解决。主要包括功能薄弱、造价高、网络生命周期短等。复杂无线传感器网络(WSN) 的实现是非常困难的。因此,为了解决现有的问题,研究跨层优化和控制的无线传感器网络(WSN)是非常重要的,也是迫切需要解决的问题。 1、无线传感器网络跨层设计的背景 1.1分层设计方法 目前,通信系统主要是基于开放标准的层次模型,因此,无线网络协议分为物理层、数据链路层、网络层、传输层和应用层五个层次。层次模型的特点是,每一层都能独立设计和操作,交流只有在相邻层的位置执行，同是还收到协议的限制。层次结构还具有非最优性和非灵活性的特点。非最优性是指共享层次间的信息,分层接口对于应用和个体网络约束是静态的、独立的。非灵活性意味着新的开发人员必须分在一个较低层次作用。虽然现在是很多新技术能够有效地提高无线网络的网络性能,但无线网络的物理层仍无法向高一层提供一个稳定的宽带协议,这种缺点一直找不到一种好的方法改善。所以上层协议不得不受到物理层的影响,为了提高无线网络的性能，必须要求上层协议可以与物理层进行交互。因此,产生了无线网络跨层设计的思想。 1.2跨层设计方法 无线网络跨层设计是基于特定的层次结构来说的,主要用于通信协议不符合分层结构的体系而设计的。跨层设计的主要目标是结合不同区域的资源构建网络,使每一层的信息都可共享,从而提高使用网络的效率和稳定性。对于大多数网络,设计的主要目的是传递信息。然而,无线传感器网络具有综合处理多种信息信号的能力,并且可以能够通过自身网络中各传感控制器,组成了能够处理综合能力的传感器网络。无线传感器网络(WSN)也有自己的局限性,特别是很多新型应用在网络设计中提出了新的要求和新的挑战。自适应是一种机制,是协议层通过观察网络的条件做出反应的机制。自适应不仅包括协议层上对下的适应,但也包括下层对上层适应上的变化。总体而言,通信系统必须考虑协议层之间的交互,促进优化性能,保证系统网络性能的稳定性。 2无线传感器网络(WSN)跨层设计的主要技术 2.1基于能效的跨层设计技术管理 无线传感器网络跨层设计基于能效管理指的是传感器的设计节能、抗干扰性能需求,节能、抗干扰等关键指标结合具体要求,与现代先网络和信息处理技术有一定的相似性。现阶段已有了无线传感器网络的节能管理优化设计阶段研究成果。这些结果的核心是使用MAC 层和网络层之间的跨层信息共享,以提高整个网络系统的性能。因此,有必要进一步研究节能的跨层设计的无线传感器网络(WSN)发展前景。
机器人传感器 正文： 传感器是机器人完成感觉的必要手段，通过传感器的感觉作用，将机器人自身的相关特性或相关物体的特性转化为机器人执行某项功能时所需要的信息。根据传感器在机器人上应用的目的和使用范围不同，可分为内部传感器和外部传感器。 内部传感器用于检测机器人自身状态（如手臂间角度、机器人运动工程中的位置、速度和加速度等）；外部传感器用于检测机器人所处的外部环境和对象状况等，如抓取对象的形状、空间位置、有没有障碍、物体是否滑落等。 机器人传感器的要求和选择 机器人传感器的选择取决于机器人工作需要和应用特点，对机器人感觉系统的要求时选择传感器的基本依据。 机器人传感器的选择的一般要求： 精度高、重复性好； 稳定性和可靠性好； 抗干扰能力强； 重量轻、体积小、安装方便。 内部传感器 位移传感器 按照位移的特征，可分为线位移和角位移。 线位移是指机构沿着某一条直线运动的距离，角位移是指机构沿某一定点转动的角度。 （1）电位器式位移传感器 电位器式位移传感器由一个线绕电阻（或薄膜电阻）和一个滑动触点组成。其中滑动触点通过机械装置受被检测量的控制。当被检测的位置量发生变化时，滑动触点也发生位移，从而改变了滑动触点与电位器各端之间的电阻值和输出电压值，根据这种输出电压值的变化，可以检测出机器人各关节的位置和位移量。 （2）直线型感应同步器 直线感应同步器的组成是由定尺和滑尺组成。定尺和滑尺间保证与一定的间隙，一般为左右。在定尺上用铜箔制成单项均匀分布的平面连续绕组，滑尺上用铜箔制成平面分段绕组。绕组和基板之间有一厚度为的绝缘层，在绕组的外面也有一层绝缘层，为了防止静电感应，在滑尺的外边还粘贴一层铝箔。定尺固定在设备上不动，滑尺则可以再定尺表面来回移动。 （3）圆形感应同步器 圆形感应同步器主要用于测量角位移。它由钉子和转子两部分组成。在转子上分布着连续绕组，绕组的导片是沿圆周的径向分布的。在定子上分布着两相扇形分段绕组。定子和转子的截面构造与直线型同步器是一样的，为了防止静电感应，在转子绕组的表面粘贴一层铝箔 绝对速度传感器 绝对速度传感器，图4-11为国产CD-1型绝对速度传感器的结构图。途中磁钢6借铝架5固定在壳体4内，并通过壳体形成磁回路。线圈2和阻尼环3安装在芯杆2上，芯杆用弹簧1和8支承在壳体内，构成传感器的活动部分。当传感器的壳体与振动物体一起振动时，如振动的频率较高，由于芯杆组件的质量很大，故产生的惯性力也大，可以阻止芯杆随壳体一起运动。当振动频率高到一定程度时，可以认为芯杆组件基本不动，只是壳体随被测物体振动。这时，线圈以物体的振动速度切割磁力线而在线圈两端产生感应电压。并且线圈输出的电压与线圈相对可替代运动速度成正比。当振动速度高到一定程度时，线圈与壳体的相对速度就是被测振动物体的绝对速度。
传感器的应用 高二（11）陈远杰 指导老师： 【关键字】传感器原理应用 【摘要】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”。 1传感器及其工作原理 1.1什么是传感器 1.1.1传感器的定义 英文名称：transducer / sensor 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”。 1.2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 1.2.1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）。 1.2.2常见的元件 光敏电阻 光敏电阻又称光导管，常用的制作材料为硫化镉，另外还有硒、硫化铝、硫化铅和硫化铋等材料。这些制作材料具有在特定波长的光照射下，其阻值迅速减小的特性。这是由于光照产生的载流子都参与导电，在外加电场的作用下作漂移运动，电子奔向电源的正极，空穴奔向电源的负极，从而使光敏电阻器的阻值迅速下降。 热敏电阻和金属热电阻 除了光照以外，温度也能明显地影响金属导体和半导体材料的导电性能。 金属的电阻率随温度的升高而增大。用金属丝可以制作温度传感器，称为热电阻。常用的一种热电阻是用铂制作的。与金属不同，有些半导体在温度上升时导电能力增强，因此可以用半导体材料制作热敏电阻。有一种热敏电阻是用氧化锰等金属氧化物烧结而成的，它的电阻随温度的变化非常明显。与热敏电阻相比，金属热电阻的化学稳定性好，测温范围大，但灵敏度较差。 霍尔元件 详见人教版高中物理选修3-2 2传感器的应用 传感器输出的电信号相当微弱，难以带动执行机构去控制动作，因此要把这个电信号放大。如果需要远距离传送，可能还要把它转换成其他电信号一抵御外界干扰。 从传感器获得信号后，可以用指针式电表或液晶板等显示测量的数据；也可以用来驱动继电器或其他元件，来执行诸如打开管道的阀门，开通或关闭电动机等动作；还可以由计算机对获得的数据进行处理，发出更复杂的指令。 2.1 常见传感器的应用 2.1.1 力传感器的应用——电子称 我们经常见到的电子称，小的用来称量食物的重量，大的可以称量汽车、火车的重量。它所使用的测力装置是力传感器。常用的一种力传感器是由金属梁
《传感器与检测技术》大作业 课程名称：传感器与检测技术 设计题目：传感器网络在智能家居系统中的应用学院：计算机科学与信息工程学院 姓名：方鹏飞 学号：14031310115 专业班级：物联网工程14 -1 指导教师：魏胜利 2016年6月20 日
无线传感器网络在智能家居系统中的应用研究 摘要 微电子技术、计算机技术和无线通信等技术的进步，推动了低功耗多功能传感器的快速发展，使其在微小体积内能够集成信息采集、数据处理和无线通信等多种功能。无线传感器网络就是由部署在监测区域内大量的廉价微型传感器节点组成，通过无线通信方式形成的一个多跳的自组织的网络系统，其目的是协作地感知、采集和处理网络覆盖区域中感知对象的信息，并发送给观察者。传感器、感知对象和观察者构成了传感器网络的三个要素。 本论文以智能家居系统为背景，研究将无线传感器网络技术应用在智能家居中来实现室内温度和人体热释红外信息的检测。首先介绍了无线传感器网络和智能家居的起源与发展，具体分析了目前智能家居系统的不足和智能家居与无线传感器网络技术结合的难点。接着根据无线传感器网络节点的定义，本文对其四个组成部分的硬件进行设计，详细介绍了各部分器件的特点及相应的电路原理图。随后介绍了通信协议的设计，主要包括MAC层协议和路由协议的设计。本文在比较几种流行的拓扑结构的基础上设计了最适合智能家居网络的拓扑结构，同时设计了节点的硬件驱动程序以及实现通信协议的程序，接着组建了一个小型的网络来实现室内温度和人体红外信息的采集及多跳传输。最后总结了本论文的设计工作并展望了基于无线传感器网络的智能家居系统的美好前景。 关键词： 无线传感器网络，智能家居，温度，人体热释红外 引言： 无线传感器网络是由大量无处不在的，具有通信与计算能力的微小传感器节点密集布设在无人值守的监控区域而构成的能够根据环境自主完成指定任务的“智能”自治测控网络系统。无线传感器网络是一种超大规模、无人值守、资源严格受限的全分布系统，采用多跳对等的通信方式，其网络拓扑动态变化，具有自组织、自治、自适应等智能属性。 无线传感器网络的应用前景非常广阔，能够广泛应用于军事、环境监测和预报、健康护理、智能家居、建筑物状态监控、复杂机械监控、城市交通、空间探
传感器 摘要：随着计算机技术的不断发展，信息处理技术也在不断发展完善。但作为提供信息的传感器，它的发展相对于计算机的信息处理功能来说就落后了。这使得自动检测技术受到影响，而检测技术是人类认识世界和改造科技不可少的重要手段。基于上述因素，越来越多的科技工作者对传感器技术予以了高度的重视，促使传感器技术加速发展，以适应信息处理技术的需要。突破是以测试技术的水平为基础的压阻型扩散硅压力传感器以其低价格得到广泛应用，基于单片机技术的智能压力传感器以其使用方便，测量精确而得以推广。压力传感器的核心是扩散硅电阻桥，智能压力传感器应用单片机技术采集数据、信号的处理并输出显示结果。扩散硅的压阻系数是温度的函数，所以存在灵敏度温漂，而影响温度的因素是多方面的：测量环境的变化，测量电路产生的热量的影响等等，所以要想得到比较精确的压力值，必须对压力传感器进行校正。压力传感器的零点存在热漂移、电漂移和时间漂移，减小压力传感器的热零点漂移的措施是各力敏电阻的电阻值及其温度系数的相等性。 关键字：光电效应光电元件光电特性传感器分类传感器应用
引言 传感器技术在当代科技领域中占有十分重要的地位，是21世纪人们在高新技术发展方面争夺的一个制高点，在国外各发达国家都将传感器技术视为现代高新技术发展的关键。从20世纪80年代起，日本就将传感器技术列为优先发展的高打捞技术之首，美国等西方国家也将传感器的基本知识列为国家科技和国防技术发展的重点内容。当前，世界上正面临着一场新的技术革命，这场革命的主要基础就是信息技术。信息技术的发展给人类社会和国民经济的各个部门及各个领域都带来了巨大的、广泛的、深刻的变化，是当今人类社会发展的强大动力。并且正在改变着传统工业的生产方式，带动着传统工业和其他新兴产业的更新和变革。在军事国防、航空航天、海洋开发、生物工程、医疗保健、商检质检、环境保护、安全范围、家用电器等方面，几乎每一个现代化项目也都离不开传感器技。信息的采集是指从自然界中、以及生产过程中或科学实验中获取人们需要的信息。信息的采集是通过传感器技术实现的，因此传感器检测技术实质上也就是信息采集技术。显而易见，在现代信息技术的三大环节中，“采集”是首要的基础的一环，没有“采集”到的信息，通信“传输”就是“无源之水”，计算机“处理”更是“无米之炊”。然而随着计算机技术的飞速发展，信息处理技术也在不断更新完善。但作为提供信息的元件传感器，它的发展相对于计算机的信息处理功能来说就落后了。这使得自动检测技术受到影响，也直接影响到多种技术的进一步发展。基于上述因素，越来越多的科技工作者对传感器技术予以了高度的重视，促使传感器技术加速发展，以适应信息处理技术的需要。 本设计研究的智能压力传感器，就是将压力传感器输出的电信号进行信息处理后将压力显示出来，并通过键盘控制使智能化更趋于完善。
传感器的发展及应用 【摘要】传感器技术作为信息技术的三大基础之一，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。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。本文展望了现代传感器技术的发展和应用前景。总结了传感器技术的发展方向。 【关键词】传感器技术；传感器发展方向；传感器网络 一．传感器技术 传感器是指能感受规定的被测量，通常被测量是非电物理量,输出信号一般为电量。并按照一定的规律转换成可用输出信号的器件或装置。我国国家标准（GB7665-2005）对传感器的定义是：“能感受被测量并按照一定的规律转换成可用输出信号的器件或装置”。 （一）传感器的发展历史 传感技术大体可分3代,第1代是结构型传感器。它利用结构参量变化来感受和转化信号。例如:电阻应变式传感器,它是利用金属材料发生弹性形变时电阻的变化来转化电信号的。 第2代传感器是70年代开始发展起来的固体传感器,这种传感器由半导体、电介质、磁性材料等固体元件构成,是利用材料某些特性制成的。如:利用热电效应、霍尔效应、光敏效应,分别制成热电偶传感器、霍尔传感器、光敏传感器等。 7 0年代后期,随着集成技术、分子合成技术、微电子技术及计算机技术的发展,出现集成传感器。集成传感器包括2种类型:传感器本身的集成化和传感器与后续电路的集成化。例如:电荷耦合器件(CCD),集成温度传感器AD590,集成霍尔传感器UGN3501等。这类传感器主要具有成本低、可靠性高、性能好、接口灵活等特点。集成传感器发展非常迅速,现已占传感器市场的2/3左右,它正向着低价格、多功能和系列化方向发展。 第3代传感器是80年代刚刚发展起来的智能传感器。所谓智能传感器是指其对外界信息具有一定检测、自诊断、数据处理以及自适应能力,是微型计算机技术与检测技术相结合的产物。80年代智能化测量主要以微处理器为核心,把传感器信号调节电路、微计算机、存贮器及接口集成到一块芯片上,使传感器具有一定的人工智能。90年代智能化测量技术有了进一步的提高,在传感器一级水平实现智能化,使其具有自诊断功能、记忆功能、多参量测量功能以及联网通信功能等。 （二）传感器的发展现状 当今世界正面临一场新的技术革命,这场革命的主要基础是信息技术,而传感器技术被认为是信息技术三大支柱之一。一些发达国家都把传感器技术列为与通信技术和计算机技术同等位置。随着现代科学发展,传感技术作为一种与现代科学密切相关的新兴学科也得到迅速的发展,并且在工业自动化、测量和检测技术、航天技术、军事工程、医疗诊断等学科被越来越广泛地利用,同时对各学科发展还有促进作用。目前在全世界有6 000多家公司生产传感器,品种多达上万种。美国把80年代看作是传感器时代,日本把传感器列为80年代到2000 年重大科技开发项目。我国把传感器列为“十五”计划重点科技研究发展项目之一。 近年来，随着各种新型光电器件的不断涌现，特别是激光技术和图像技术的迅猛发展，光电传感器已成为各种光电检测系统中实现光电转换的关键元件，在传感器领域的扮演着重要角色，在非接触测量领域占据绝对统治地位。目前，光电式传感器已在国民经济和科学技术各个领域得到广泛的应用，并发挥着越来越重要的作用。国内外研究现状与应用实例：光电传感器在当前科研领域的运用范围很广，影响力巨大。尤其是基于光电传感器技术原理研发和制造出的新型光电传感器已成为当今传感器市场的主流。 二．传感器技术的主要发展方向
论文题目：红外线传感器的发展与应用专业：电子信息工程系 姓名：胡松烨 ___ 学号：10731113 指导老师：钱月花
一．摘要 红外线传感器是利用物体产生红外辐射的特性，实现自动检测的传感器。在物理学中，我们已经知道可见光、不可见光、红外光及无线电等都是电磁波，它们之间的差别只是波长(或频率)的不同而已。下面是将各种不同的电磁波按照波长(或频率)排成的波谱图，称之为电磁波谱。红外技术发展到现在，已经为大家所熟知，这种技术已经在现代科技、国防和工农业等领域获得了广泛的应用。红外线传感器是利用物体产生红外辐射的特性，实现自动检测的传感器。本文所介绍的热释电红外传感器，是一种非常有应用潜力的传感器。它能检测人或某些动物发射的红外线并转换成电信号输出。本文先介绍热释电传感器的原理，然后再描述被动式热释电红外传感器相关的专用集成电路处理技术以及针对其缺陷作出的改进措施。 二．关键词 传感器定义，红外辐射，电磁波波普图 三. 正文 （1）红外线传感器的定义 红外线传感器【infrared transducer】是用红外线的物理性质来进行测量的传感器。红外线又称红外光，它具有反射、折射、散射、干涉、吸收等性质。它是一种不可见光，其光谱位于可见光中红色以外，所以称红外线。工程上把红外线占据在电磁波谱中的位置（波段）分为：近红外、中红外、远红外、极远红外四个波段。任何物质，只要它本身具有一定的温度（高于绝对零度），都能辐射红外线。 （2）特点 红外线传感器测量时不与被测物体直接接触，因而不存在摩擦，并且有灵敏度高，响应快等优点。 （3）应用及其可测量的物理量 红外线传感器常用于无接触温度测量，气体成分分析和无损探伤，在医学、军事、空间技术和环境工程等领域得到广泛应用。例如采用红外线传感器远距离测量人体表面温度的热像图，可以发现温度异常的部位，及时对疾病进行诊断治疗（见热像仪）；利用人造卫星上的红外线传感器对地球云层进行监视，可实现大范围的天气预报；采用红外线传感器可检测飞机上正在运行的发动机的过热情况等。 （4）原理 红外线传感器是利用物体产生红外辐射的特性，实现自动检测的传感器。在物理学中，我们已经知道可见光、不可见光、红外光及无线电等都是电磁波，它们之间的差别只是波长(或频率)的不同而已。下面是将各种不同的电磁波按照波长(或频率)排成如下图所示的波谱图，称之为电磁波谱。
上海大学2016～2017学年冬季学期研究生课程考试 小论文 课程名称：传感器技术课程编号： 09Z118003 论文题目: 电动助力方向盘角度传感器 研究生姓名: 石成章学号: 16721828 论文评语: 成绩: 任课教师: 评阅日期:
电动助力方向盘角度传感器 石成章 （上海大学机电工程与自动化学院，上海200072） 摘要：论文通过研究角度传感器的应用现状，对目前市场上主要应用的角度传感器进行了介绍，并对各种角度传感器的优缺点作了对比分析。在把握当前传感器集成化和智能化发展趋势的前提下，提出了基于磁电效应的非接触式绝对角度传感器系统设计方案。文章给出了角度传感器系统的主要机械部件的设计方案，对传感器系统中行星齿轮的齿数和磁钢的选型以及安装位置进行了设计确定。 关键词：绝对角度传感器，集成化和智能化，磁电效应，磁性角度编码器 Electric power steering wheel angle sensor SHI Cheng-zhang (School of Mechanical and Electrical Engineering and Automation, Shanghai University, Shanghai 200072, China) Abstract: In this paper, the angle sensor of the main application on the market is introduced by studying the application status of the angle sensor, and the advantages and disadvantages of the various angle sensors are compared and analyzed. Based on the current sensor integrated and intelligent development trend, the design scheme of non - contact absolute angle sensor system based on magnetoelectric effect is proposed. The design scheme of the main mechanical parts of the angle sensor system is given, and the number of teeth of the planetary gear and the selection and installation position of the magnet are determined. Key words:absolute angle sensor；integrated and intelligent；magnetoelectric effect；magnetic angle encoder 1前言 在国内，汽车传感器的研发和生产还没有形成独立的配套产业链，大多数都是依附于汽车仪表企业，因此还不能满足国内整车企业对汽车传感器的配套需求。方向盘转角传感器作为近几年刚刚兴起的汽车电动助力转向系统的主要传感器之一，国内对于它的研发也就少之又少，目前主要采取国外进口或者中外合作的方式。目前，对于一些更高性能的汽车传感器主要采取进口的方式，光传感器的进口数大约每年在100万套左右，因此研究和开发各类先进的高性能的车用传感器，尤其是对于新型汽车方向盘转角传感器开发和研究刻不容缓，这也是促使国内汽车传感器形成产业化的重要措施之一。 2角度传感器的敏感元件 2.1方向盘角度传感器概述 方向盘转角传感器，既是汽车电动助力转向系统（的重要组成部分又是汽车动力学车身稳定控制的重要组成部分。 方向盘旋转角度传感器是电动助力转向系统控制器的重要输入信号之一，它承担着实时检测方向盘转动角度的重任，它的作用是向电动助力转向系统的电子控制单元提供方向盘转动的绝对角度信号，系统的控制器根据转角传感器的方向盘角度信号和系统中其他的传感器信号（如车速信号和转矩信号）控制助力电机产生相应的助力，为驾驶员的转向提供相应的
光电式传感器应用 专业：计算机控制 学号： 0415090328 姓名：田利春
摘要 在科学技术高速发展的现代社会中，人类已经入瞬息万变的信息时代，人们在日常生活，生产过程中，主要依靠检测技术对信息经获取、筛选和传输，来实现制动控制，自动调节，目前我国已将检测技术列入优先发展的科学技术之一。由于微电子技术，光电半导体技术，光导纤维技术以及光栅技术的发展，使得光电传感器的应用与日俱增。这种传感器具有结构简单、非接触、高可靠性、高精度、可测参数多、反应快以及结构简单,形式灵活多样等优点，在自动检测技术中得到了广泛应用，它一种是以光电效应为理论基础，由光电材料构成的器件。 关键词: 光电效应光电元件光电特性传感器分类传感器应用
目录 1.引言 (1) 2.物理特性 (2) 2.1 外光电效应 (2) 2.1.1 光子假设 (2) 2.2 内光电效应 (2) 2.2.1 光电导效应 (2) 2.2.2 光电转换元件 (3) 3.光电式传感器 (4) 3.1 工作原理 (4) 3.2 光电传感器分类 (5) 4.光电传感器应用 (5) 4.1 光电传感器优点 (5) 4.1.1 光电式带材跑偏检测器 (6) 4.1.2 包装充填物高度检测 (6) 4.1.3 光电色质检测 (7) 4.1.4 烟尘浊度监测仪 (7) 4.1.5 其他方面的应用 (7) 5.光纤传感器 (8) 5.1 基本工作原理 (8) 5.2 光纤的种类与特性 (8) 5.3 光纤传感器的应用 (8) 结论 (9) 参考文献 (10)
引言 光电传感器是采用光电元件作为检测元件的传感器。它首先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。光电传感器一般由光源、光学通路和光电元件三部分组成。光电检测方法具有精度高、反应快、非接触等优点，而且可测参数多，传感器的结构简单，形式灵活多样，因此,光电式传感器在检测和控制中应用非常广泛。光电传感器是各种光电检测系统中实现光电转换的关键元件，它是把光信号（红外、可见及紫外光辐射）转变成为电信号的器件。 光电式传感器是以光电器件作为转换元件的传感器。它可用于检测直接引起光量变化的非电量，如光强、光照度、辐射测温、气体成分分析等；也可用来检测能转换成光量变化的其他非电量，如零件直径、表面粗糙度、应变、位移、振动、速度、加速度，以及物体的形状、工作状态的识别等。光电式传感器具有非接触、响应快、性能可靠等特点，因此在工业自动化装置和机器人中获得广泛应用。近年来，新的光电器件不断涌现，特别是CCD图像传感器的诞生，为光电传感器的进一步应用开创了新的一页。
论文关键词：单晶材料多晶材料非晶材料非晶硅非晶磁性材料非晶传感器 论文摘要：摘要：对敏感功能材料研究开发所呈现的主要趋势之一就是从单晶材料向多晶材料和非晶材料方向过渡发展。由于非晶材料具有光吸收系数高、基片材料的限制性小、性能易于扩展、制作工艺简单等优点，因而受到多方面青睐。本文侧重介绍非晶材料的现状、基本特性及其在传感器中的应用与展望。 一、引言 最近，对敏感功能材料的研制开发所呈现的主要趋势之一就是从单晶材料向多晶材料和非晶材料的方向过渡发展。到目前为止，传感器中应用的敏感功能材料多为单晶材料，特别是物理类传感器更是如此。例如，光敏传感器一直就是用Si、GaAs 之类的单晶半导体。另一方面，气敏传感器主要由多晶材料或多孔陶瓷构成。陶瓷由粉末混合物经模压、烧结而形成。采用理想特性的原材料并对烧结工艺严加管制，便可制成一种精细陶瓷，使之应用于传感器，从而开辟了陶瓷拓宽应用的新天地。单晶传感器仅利用了晶体的体性能，而多晶传感器和陶瓷传感器则利用了多孔性和晶粒边界特性，从而开辟了拓宽应用于气敏传感器和热敏传感器的新途径。 非晶材料大致分为非晶磁性材料和非晶半导体材料。引人注目的非晶合金现已步入实用阶段，特别是近年来又在基础和应用方面作了深入研究，从而了解非晶金属在结晶状态所具有的独特物性，使之拓宽应用于传感器，颇具实用价值。 二、背景材料以及非晶材料的应用现状 随着人类认识的发展和技术的进步,从20 世纪50 年代涌现了若干新型非晶态材料,包括非晶合金、非晶半导体、非晶超导体、非晶离子导体和有机高分子玻璃等。其中非晶合金中原子的混乱排列情况类似于玻璃,故又称为金属玻璃。金属玻璃可由多种工艺制备，所有工艺都涉及将合金从液态或气态快速凝固，凝固过程非常快以致将原子的液体组态冻结下[1-3]。它们在热力学上处于亚稳状态,在晶化温度以上即可克服一定大小的能垒而转变成晶态。 研究表明,非晶态结构上与液体相似(见图1) ,原子排列是短程有序的;从总体上来说是长程无序的,宏观上可将其看作均匀、各向同性的。非晶态结构的另一个特点是热力学的不稳定性,存在向晶态转化的趋势,即原子趋于规则排列。为了进一步了解非晶态的结构,通常在理论上把非晶态材料中原子的排列情况模型化,其模型归纳起来可分为两大类。一类是不连续模型,如微晶模型、聚集团模型等;另一类是连续模型,如连续无规则网格模型、硬球无规密堆模型等。虽然所建立的种种模型[4]于描述非晶态材料的真实结构还不够精确。但在解释非晶态材料的某些特性如弹性、磁性上,还是取得了一定的成功。非晶态合金的长程无序、短短有序的特性导致非晶态金属有着良好的机械性能、优良的化学性能以及优异的软磁性能。
1.水电厂常用实验仪器 项目名称仪器设备试验规程 转速光电转速传感器GB120786\GB120887 2. 光电传感器简介 光电传感器是采用光电元件作为检测元件的传感器。它首先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。光电传感器一般由光源、光学通路和光电元件三部分组成。光电检测方法具有精度高、反应快、非接触等优点，而且可测参数多，传感器的结构简单，形式灵活多样，因此，光电式传感器在检测和控制中应用非常广泛。 由光通量对光电元件的作用原理不同所制成的光学测控系统是多种多样的，按光电元件(光学测控系统)输出量性质可分二类，即模拟式光电传感器和脉冲(开关)式光电传感器。模拟式光电传感器是将被测量转换成连续变化的光电流，它与被测量间呈单值关系。模拟式光电传感器按被测量(检测目标物体)方法可分为透射(吸收)式、漫反射式、遮光式(光束阻档)三大类。所谓透射式是指被测物体放在光路中，恒光源发出的光能量穿过被测物，部份被吸收后，透射光投射到光电元件上；所谓漫反射式是指恒光源发出的光投射到被测物上，再从被测物体表面反射后投射到光电元件上；所谓遮光式是指当光源发出的光通量经被测物光遮其中一部份，使投射刭光电元件上的光通量改变，改变的程度与被测物体在光路位置有关。 光源是许多光电传感器的重要组成部分，要使光电传感器很好地工作，除了合理选用光电元件外，还必须配备合适的光源。 发光二极管是一种把电能转变成光能的半导体器件。它具有体积小、功耗低、寿命长、响应快、机械强度高等优点，并能和集成电路相匹配。因此，广泛地用于计算机、仪器仪表和自动控制设备中。 钨丝灯泡是一种最常用的光源，它具有丰富的红外线。如果选用的光电元件对红外光敏感，构成传感器时可加滤色片将钨丝灯泡的可见光滤除，而仅用它的红外线做光源，这样，可有效防止其他光线的干扰。 激光与普通光线相比具有能量高度集中，方向性好，频率单纯、相干性好等优点，是很理想的光源。 综上所述，各种光源各具优点，但从经济与使用便利方面考虑，并考虑到抗干扰性能，我们决定选用红外光二极管做系统测量的光源。
温度传感器论文 徐彬杰 （四川大学 物理学院 学号：1142021030） 摘要: 温度是表征物体冷热程度的物理量。温度只能通过物体随温度变化的某些特性来间接测量。测温传感器就是将温度信息转换成易于传递和处理的电信号的传感器。传感器属于信息技术的前沿尖端产品,尤其是温度传感器被广泛用于工农业生产、科学研究和生活等领域,数量高居各种传感器之首。半导体传感器是利用某些半导体的电阻随温度变化而变化的特性制成的。半导体具有很宽的温度反应特性,各种半导体的温度反应区段不同。本文主要论述了通过使用DH-SJ5温度传感器实验装置探究几种不同类型的温度传感器的原理和温度特性。本文主要讨论了DH-SJ5通过使用DH-SJ5温度传感器实验装置探索一些不同类型的温度传感器原理及温度特性。 关键词：温度传感器，DH-SJ5恒温装置，九孔板 一、温度传感器概述 温度是一个基本的物理量,自然界中的一切过程无不与温度密切相关。温度传感器是最早开发,应用最广的一类传感器。温度传感器的市场份额大大超过了其他的传感器。在半导体技术的支持下,相继开发了半导体热电偶传感器、PN 结温度传感器和集成温度传感器。 二 、温度传感器的类型 2.1电阻式传感器 热电阻式传感器是利用导电物体的电阻率随温度而变化的效应制成的传感器。热电阻是中低温区最常用的一种温度检测器。它的主要特点是测量精度高，性能稳定。它分为金属热电阻和半导体热电阻两大类。金属热电阻的电阻值和温度一般可以用以下的近似关系式表示，即 Rt=R t0[1+α (t -t 0)] 式中，R t 为温度t 时的阻值；R t0为温度t 0（通常t 0=0℃）时对应电阻值；α为温度系数。 半导体热敏电阻的阻值和温度关系为 t B t Ae R 式中R t 为温度为t 时的阻值；A 、B 取决于半导体材料的结构的常数。 常用的热电阻有铂热电阻、热敏电阻和铜热电阻。其中铂电阻的测量精确度是最高的，它不仅广泛应用于工业测温，而且被制成标准的基准仪。 金属铂具有电阻温度系数大，感应灵敏；电阻率高，元件尺寸小；电阻值随温度变化而变化基本呈线性关系；在测温范围内，物理、化学性能稳定，长期复现性好，测量精度高，是目前公认制造热电阻的最好材料。但铂在高温下，易受还原性介质的污染，使铂丝变脆并改变电阻与温度之间的线性关系，因此使用时应装在保护套管中。用铂的此种物理特性制成的传感器称为铂电阻温度传感器，利用铂的此种物理特性制成的传感器称为铂电阻温度传感器，通常使用的铂电阻温度传感器零度阻值为100Ω，电阻变化率为0.3851Ω/℃，TCR=(R 100-R 0)/(R 0×100) ，R 0为0℃的阻值，R 100为100℃的阻值，按IEC751国际标准，温度系数TCR=0.003851，Pt100（R 0=100Ω）、Pt1000（R 0=1000Ω）为统一设计型铂电阻。铂热电阻的特点是物理化学性能稳定。尤其是耐氧化能力强、测量精度高、应用温度范围广，有很好的重现性，是中低温区（-200℃～650℃）最常用的一种温度检测器。 热敏电阻(Thermally Sensitive Resistor,简称为Thermistor),是对温度