《现代传感技术与系统》第7章
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传感器与现代检测技术课程设计
一、课程设计目的
本课程设计旨在通过系统的学习,使学生:
1.掌握传感器的基本原理和分类;
2.熟悉现代检测技术的应用和发展;
3.学会使用相关软件和设备进行传感器的参数测试和实验设计。
二、课程设计内容
1. 传感器基础知识
•传感器的定义
•传感器的分类和工作原理
•传感器的典型应用
2. 传感器参数测试
•传感器的主要参数测试
•传感器的灵敏度测试
•传感器的准确度测试
3. 现代检测技术
•现代检测技术的应用及发展
•智能化检测技术的应用
•检测仪器的性能指标和选择
4. 传感器实验设计
•传感器性能测试实验设计
•传感器应用实验设计
•传感器的系统设计
三、课程设计要求
1. 学生自主学习
本课程设计要求学生在课程中结合教师的讲解进行学习,同时要求学生积极主
动地进行自主学习和实验设计。
2. 课程设计实验报告
学生需要根据实验的结果编写实验报告。
实验报告不仅需要涵盖实验过程中的
方法、数据、实验结果等方面,还需要吸取实验过程中的问题和经验教训,具有反思性质。
3. 课程设计考核
学生需要根据自身实验成果和实验报告进行考核,成绩将结合日常作业、实验
报告以及成果展示等方面进行综合评定。
四、参考书目
1.现代传感技术及应用,万家琦著,清华大学出版社,2019年6月第
二版;
2.传感器与测量技术,冯瑜著,机械工业出版社,2018年7月第五版;
3.现代检测技术及应用,陈景润著,清华大学出版社,2019年12月
第二版。
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。
5)多级变换型2.参比补偿型特点:(1) 采用两个(或两个以上)性能完全相同的敏感元件。
其中一个感受被测量和环境量,另一个只感受环境量作补偿用。
(2) 两个敏感元件同时接到电桥的相邻两臂或反串。
起重机结构应力在线监测与诊断系统研究专业班:控制工程101班姓名:钱凯学号:104972103556 任课教师:刘红丽指导教师:徐沪萍目录第1章绪论 (3)第2章应力在线检测设计 (4)2.1电阻应变计结构 (4)2.2基于应变电测法的应力在线监测方法 (6)第3章无线局域网络通信技术及检测应用 (1)3.1无线局域网络通信协议标准 (1)3.2无线局域网通信技术在起重设备监测中的应用 (3)第4章监测系统硬件设计 (1)4.1测点应力数据处理单元 (1)4.1.1STC12C5410AD单片机结构 (1)4.1.2模数转换程序模块 (2)4.1.3串口转发数据程序模块 (4)4.2无线数据收发单元 (5)4.3硬件抗干扰分析 (6)第5章监测系统上位机软件设计 (7)5.1软件开发平台 (7)5.2系统软件流程设计 (7)结论 (1)参考文献 (2)摘要起重机作为一种装卸设备,广泛应用于工厂、货场、港口等场所,而且也朝着大型化、重型化和高速化发展,在货运行业发挥着重要的作用。
作为起重机械的金属结构承受着机构传动部分的自重及外载荷,其工作状态直接关系到整机的工作性能、安全性和可靠性,一旦发生故障会带来巨大的直接和间接损失。
状态监测和故障诊断自上世纪60年代问世以来,其迅速的发展速度和研究规模取得了令人鼓舞的成果,目前在各行业中都有着广泛的应用,大型机械设备的结构状态监测与故障诊断愈来愈引起重视。
但起重机结构应力在线监测的研究方面发展较为缓慢,因此对起重机结构应力进行在线监测的研究具有广阔的前景和巨大的潜力。
本文就是在此背景下展开研究的。
本文从起重机金属结构的特点出发,结合起重机的具体工作条件,对起重机结构应力在线的监测进行研究,以现代机械测试与试验技术为研究手段,利用传感元件和无线数据传输原理及相关知识,来设计起重机结构应力在线监测与诊断系统。
关键词:起重机电阻应变式传感器在线监测无线局域网可视化程序语言AbstractCrane as a handling equipment, widely used in factories, the freight yard, ports and other places, and it becoming larger, heavier and faster accordingly; plays an important role in the cargo industry. As a frame of crane machinery, metal structure is enduring the weight of transmission mechanism itself and other load. Metal structure’s working condition relates directly to the whole machine’s operation perfor mance, safety and reliability. Malfunctions could cause great direct and indirect loss.Condition monitoring and fault diagnosis since the advent of the last century since the 60's, the rapid pace of development and study of the size of the encouraging res ults, the current in the industry have a wide range of applications, the structure of large-scale machinery and equipment condition monitoring and fault diagnosis more and more attention. However, the mechanical structure of online monitoring of crane stress research in the development of relatively slow, so the stress on the mechanical structure of crane-line monitoring of the research carried out there are broad prospects and great potential. This article is in this context of the study.This article from crane characteristics of the metal structure, combined with the specific crane working conditions, stress on the mechanical structure of the crane to monitor the online study to investigate the mechanical testing of modern technology for research and experimental means, the use of sensors and wireless data transfer theory and related knowledge to design the structure of online monitoring and diagnosis system of crane stress.Key words:Crane Resistance strain gauge sensor Online monitor Wireless LAN Visual Basic第1章绪论调研和文献检索显示,目前国内外对大型机械设备,特别是起重机金属结构应力在线监测与诊断的实验研究比较少,本课题以起重机为研究对象,针对金属结构应力监测中动态数据采集、无线数据传输、专家诊断系统等理论与应用进行系统而深入的研究。
现代测试技术《传感器》复习题一、选择题1.下列器件不能够检测温度的是()。
A. 红外探测器B. 热电偶C.热电阻D.CCD2.下列传感器不能测量位移的是()。
A.迈克尔逊干涉仪B.电阻应变式传感器C.差动变压器式传感器D.催化传感器3.下列属于物性型传感器的是()。
A. 热电偶B. 电容式传感器C.直线位移变阻器传感器D.磁电式速度传感器4.下列适合用作加速度传感器的是()。
A. 压电晶体传感器B. 电容式传感器C.差动变压器式传感器D.电涡流传感器5.下列适合用作生物传感器的是()。
A. 压电晶体传感器B. 电容式传感器C.应变电阻式传感器D.酶传感器二、判断题1.无论采用何种测量仪器和方法,都不能测量出被测对象的真值。
()2.由于测量肯定存在误差,所以粗大误差不能消除。
()3.任何信号都可以用数学关系式来描述。
()4.测量仪器经过正确严格的标定后可以得到与标定系统相同的精度。
()5.应变片式位移传感器不适合直接测量大位移。
()6.电涡流传感器可以实现非接触距离测量。
()7.一型系统能够消除速度误差。
()8.磁电式速度计可以实现非接触式振动测量。
()9.声波在空气中传播时,随着温度降低,速度升高。
()10.设备表面粗糙程度不影响涡流位移传感器测量其振动幅值。
()11.分贝数相同的噪声,人耳感觉到的响度也是一样的。
()12.桥式电路能够提高测量灵敏度。
()13.压电式传感器是能量控制型传感器。
()14.电容式气体压力传感器可以用来间接测量流量。
()15.虚拟仪器测量系统除了计算机,可以完全不依赖于其它硬件。
()三、名词解释1.灵敏度:传感器在稳定工作条件下,输出微小变化增量与引起此变化的输入微小变量的比值。
2.线性度:是表征实际特性与拟合直线不吻合的参数。
3.结构型传感器:是利用物理学中的场的定律和运动规律等构成的,其被测参数变化引起传感器结构变化,从而使输出电量变化。
如:光栅式,电容式,电感式等。
《传感器技术与应用》课程教学大纲一、课程简介本课程旨在介绍传感器的原理、分类和应用场景,培养学生对传感器的理论和实践能力,开发学生对现代传感器技术的应用潜力的认识。
二、教学目标- 理解传感器的基本原理和分类- 掌握传感器的工作原理、特性和参数- 熟悉不同领域的传感器应用案例- 能够设计和实现简单的传感器应用系统三、教学内容1. 传感器的基本原理和分类- 传感器的定义和作用- 传感器的基本工作原理- 传感器的分类及其特点2. 传感器的工作原理、特性和参数- 传感器的工作原理和传感机制- 传感器的特性与性能参数- 传感器的灵敏度、分辨率和稳定性等参数的含义和评价方法3. 传感器应用案例- 温度传感器在农业领域的应用案例- 压力传感器在工业自动化领域的应用案例- 光学传感器在环境监测领域的应用案例4. 传感器应用系统设计与实现- 传感器应用系统的设计流程- 传感器接口与信号处理- 传感器应用系统的实现与调试四、教学方法本课程采用以下教学方法:- 讲授传统课堂教学,介绍传感器的理论知识- 实验教学,让学生亲自操作传感器进行实验,加深理解- 讨论与案例分析,分析传感器在各个领域的应用案例- 设计与实现小组项目,锻炼学生的综合运用能力五、考核方式- 平时成绩占60%,包括课堂表现、实验报告等- 期末考试占40%,考查学生对传感器原理和应用的理解六、教材及参考资料主教材- 《传感器技术基础》刘振山著,清华大学出版社,2020年参考资料- 《传感器与检测技术》裴庆荣著,电子工业出版社,2018年- 《传感器原理与技术》张守巡著,浙江大学出版社,2019年七、备注本课程要求学生具备电子电路、信号与系统等相关基础知识,建议学生预先学习相关课程,以更好地理解和掌握传感器技术及其应用。
《装备制造技术>2020年第12期《现代传感器技术及应用》课堂教学改革慕丽,王欣威,付晓云(沈阳理工大学,沈阳110159)摘要:《现代传感器技术及应用》是机械大类专业研究生的一门专业课程,主要研究工程机械中常见各类常用传感器以及典型量测试系统的构建方法。
为了培养研究生的实践能力,对课程进行了基于项目的工程案例课堂教学改革,设计了虚拟仿真案例和在工程实践案例,提高了学生的工程应用能力、科学研究能力,培养了学生的专业素养,激发了学生的创新思维。
关键词:现代传感器技术及应用;教学改革;专业课程中图分类号:G420文献标识码:B文章编号:1672-545X(2020)12-0235-03《现代传感器技术及应用》是机械大类专业研究生的一门基础课程,主要研究工程机械中常见各类常用传感器,以及典型量测试系统的构建方法。
传感器技术是发展较快的前沿科技,课程内容更新速度快、理论知识繁多。
目前,《现代传感器技术及应用》课程内容与学术研究的前沿性、热点性知识联系紧密,但与工程实际联系不紧密。
研究生的实,课程基目的工程课堂学改革,根据课程内容设计了虚仿课的工程实c学生的工程应用、科学研究c学生的专业c 发了学生的新。
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1《现代传感器技术及应用》课程教学现状分析《现代传感技术及应用》是机械设计制造及专业研究生的一门主要专业基础课。
《现代传感器技术及应用》课程学内容、与理、测试系统的基性、工程中常用传感器理及典型理量测量、现代测系统构及技术。
课程主要是学生用现代传感器技术、技术生实中测试系统建、与理的叫学生能及新,研究生应用实的目标。
传感器技术是发展较快的前沿科技,课程内容更新速度快、理论知识繁多、实要。
目前,课程以理论学主、设基础实的传统学。
实、设、制,目前的课程实主要是实中,法学生设计、实的。
课程一些画或视频的工程,使学生理论知识的实际应用有感性认识。
但这种的工程不让学生完实践训练,法实现应用。
现代传感技术与系统在当今科技飞速发展的时代,现代传感技术与系统正以惊人的速度改变着我们的生活和工作方式。
从智能手机中的各种传感器,到工业生产中的自动化检测设备,再到医疗领域的精准诊断工具,传感技术无处不在,为我们提供了丰富的数据和信息,使得我们能够更加智能、高效地应对各种挑战。
那么,什么是现代传感技术呢?简单来说,它是一种能够感知和检测物理世界中各种参数的技术手段。
这些参数可以包括温度、湿度、压力、光线强度、声音、位置、速度、加速度等等。
通过使用各种类型的传感器,将这些物理量转换为电信号或其他可测量的信号,然后经过处理和分析,我们就能够获得有关周围环境和对象的有用信息。
现代传感技术的核心在于传感器的设计和制造。
传感器的种类繁多,常见的有电阻式传感器、电容式传感器、电感式传感器、光电传感器、压电传感器、磁电传感器等等。
每种传感器都有其独特的工作原理和适用范围。
例如,电阻式传感器通常用于测量温度和压力,电容式传感器常用于检测位移和湿度,光电传感器则在检测光线和物体位置方面表现出色。
为了提高传感器的性能和精度,现代传感技术不断创新和发展。
一方面,材料科学的进步为传感器的制造提供了更好的选择。
新型的敏感材料,如纳米材料、高分子材料等,具有更高的灵敏度和稳定性,能够显著提升传感器的检测能力。
另一方面,微纳加工技术的应用使得传感器的尺寸越来越小,集成度越来越高。
微机电系统(MEMS)技术就是一个典型的例子,它可以将机械结构和电子元件集成在一个微小的芯片上,实现了传感器的微型化和智能化。
除了传感器本身,传感系统也是现代传感技术的重要组成部分。
一个完整的传感系统通常包括传感器、信号调理电路、数据采集与处理单元以及通信接口等部分。
信号调理电路的作用是对传感器输出的微弱信号进行放大、滤波和转换,使其能够被后续的处理单元所识别和处理。
数据采集与处理单元则负责对调理后的信号进行采集、分析和计算,提取出有用的信息。
通信接口则用于将处理后的信息传输到其他设备或系统,实现数据的共享和交互。
火警总数:动作总数:故障总数:<F1>=帮助 <F2>=确定 <F3>=退出主显示界面操作提示栏标题栏状态与时间显示栏***系统主菜单***1.消音2.查看火警信息3.查看故障信息4.查看联动信息5.系统管理6.系统设置7.演示*.退出菜单联动状态:手动 2003/09/28 13:03:32液晶显示界面风格***系统主菜单***1.消音2.查看火警信息3.查看故障信息4.查看联动信息5.系统管理6.系统设置7.演示*.退出菜单**系统管理菜单**1.复位2.自检3.直接启停模块4.屏蔽及解除5.手/自动设置6.手动打印7.查看历史事件0.回到上一级*.退出菜单***系统设置***1.密码设置2.打印设置3.高级查看4.现场编程5.高级设置6.清除历史事件7.修改时间0.回到上一级*.退出菜单***高级查看***1.查看地址2.查看脉宽3.查看阈值4.查看历史事件5.查看设备状态6.查看回路信息7.查看版本8.回到上一级*.退出菜单******屏蔽菜单****.屏蔽/解除回路2.屏蔽/解除探头3.屏蔽/解除模块0.回到上一级*.退出菜单***现场编程***1.探测器模块编址2.显示关系设置3.联动关系设置4.显示盘设置5.发送回路信息6.调试信息7.IC卡操作.回到上一级*.退出菜单***高级设置***.设备名称设置2.阈值和灵敏度设置3.闪灯设置4.模块延时设置5.外设设置6.其他设置.回到上一级*.退出菜单主菜单一级子菜单二级子菜单系统菜单和子菜单一览表6-5 使用6-5-1接线根据AFN5050接线端子板上高低端子标牌的指示,选择所使用的回路,按下图连接被控设备和反馈输入接线:ZD和ZK为无源常开触点,接被控设备J,触点容量为1.0A/24VDC或0.5A/125V AC。
FK为动作反馈输入端,接受无源触点输入(另一端接本机24V地HGND)。
图中K为被控设备动作成功后输出的无源触点。
现代传感考题(2、3、8重点)第一章一、单项选择题1、下列不属于按传感器的工作原理进行分类的传感器是( B )。
A. 应变式传感器B. 化学型传感器C. 压电式传感器D. 热电式传感器2、通常意义上的传感器包含了敏感元件和( C )两个组成部分。
A. 放大电路B. 数据采集电路C. 转换元件D. 滤波元件3、自动控制技术、通信技术、连同计算机技术和(C ),构成信息技术的完整信息链。
A. 汽车制造技术B. 建筑技术C. 传感技术D.监测技术4、传感器按其敏感的工作原理,可以分为物理型、化学型和( A )三大类。
A. 生物型B. 电子型C. 材料型D. 薄膜型5、随着人们对各项产品技术含量的要求的不断提高,传感器也朝向智能化方面发展,其中,典型的传感器智能化结构模式是(B )。
A. 传感器+通信技术B. 传感器+微处理器C. 传感器+多媒体技术D. 传感器+计算机6、近年来,仿生传感器的研究越来越热,其主要就是模仿人的(D )的传感器。
A. 视觉器官B. 听觉器官C. 嗅觉器官D. 感觉器官7、若将计算机比喻成人的大脑,那么传感器则可以比喻为(B )。
A.眼睛 B. 感觉器官 C. 手 D. 皮肤8、传感器主要完成两个方面的功能:检测和(D )。
A. 测量B. 感知C. 信号调节D. 转换9、传感技术与信息学科紧密相连,是(C )和自动转换技术的总称。
A. 自动调节B. 自动测量C. 自动检测D. 信息获取10、以下传感器中属于按传感器的工作原理命名的是( A )A.应变式传感器B.速度传感器C.化学型传感器D.能量控制型传感器二、填空题1、传感技术与信息学科紧密相关,是自动检测和自动转换的总称。
2、传感技术是以研究自动检测系统中的信息获取、信息转换和信息处理的理论和技术为主要内容的一门技术性学科。
3、传感器要完成的两个方面的功能是检测和转换。
4、传感器按构成原理,可分为物性型和结构型两大类。
5、传感器一般由敏感元件、转换元件和基本转换电路等三部分组成。