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。 用法：
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。
８ 传感器与微系统（Ｔｒａｎｓｄｕｃｅｒ ａｎｄ Ｍｉｃｒｏｓｙｓｔｅｍ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓ） ２００８年第２７卷第５期
压电传感测试技术的应用研究进展
宋颖 ，王志臣 ，杜彦良
（１．北京交通大学机械与电子控制工程学院，北京１０００４４；
２．石家庄铁道学院交通工程分院，河北石家庄０５００４３；
３．石家庄铁道学院大型结构健康监测与控制研究所，河北石家庄０５００４３）
摘要：压电传感器以其独特的性能在减振降噪、健康监测、形状自适应控制、损伤监测等方面发挥着重
要作用，综述了压电传感测试技术在航空航天、土木、机械、交通工程、铁路行车安全监测等领域的研究进
展，并指出了今后有待进一步研究的问题。
关键词：压电传感测试；健康监测；应用
中图分类号：ＴＢ３８１；ＴＰ２１２．９ 文献标识码：Ａ 文章编号：１０００－－９７８７（２００８）０５－０００８一ｏ４
ＲｅｓｅａｒＣ１１ ｏｒｏｇｒｅｓｓ ０ｔ ＤｌｅＺ０ｅｌｅＣｔｒｌＣ ＳｅｎＳｌｎｇ １■～ ｌ ｎ ■ ｌ ■ ■ ■
ｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔ ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ
ＳＯＮＧ Ｙｉｎｇ ，ＷＡＮＧ Ｚｈｉ—ｃｈｅｎ ，ＤＵ Ｙａｎ．１ｉａｎｇ３
（１．Ｓｃｈｏｏｌ ｏｆ Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ，Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ ａｎｄ Ｃｏｎｔｒｏｌ Ｖ￣ｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，Ｂｅｉｊｉｎｇ Ｊｉａｏｔｏｎｇ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，ｎｅＧｉｎｇ １０００４４，Ｃｈｉｎａ；
２．Ｓｃｈｏｏｌ ｏｆ Ｔｒａｆｆｉｃ ａｎｄ Ｔｒａｎｓｐｏｒｔａｔｉｏｎ，Ｓｈｉｊｉａｚｈｕａｎｇ Ｒａｉｌｗａｙ Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ，Ｓｈｉｊｉａｚｈｕａｎｇ ０５００４３，Ｃｈｉｎａ；
３．Ｓｔｒｕｃｔｕｒａｌ Ｈｅａｌｔｈ Ｍｏｎｉｔｏｒｉｎｇ ａｎｄ Ｃｏｎｔｒｏｌ ｌｎｓｔｉｔｕｅ，Ｓｈｉｊｉａｚｈｕａｎｇ Ｒａｉｌｗａｙ Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ，Ｓｈｉｊｉａｚｈｕａｎｇ ０５００４３，Ｃｈｉｎａ）
航天飞行器中的测控仪表传感器技术
宋宗炎, 邹江波
(北京遥测技术研究所 北京 100076)
收修改稿日期:2007-09-15摘 要:
文中对我国航天飞行器测控用传感器近四十余年的发展历程进行了回顾与总结,在此基础上对航天飞行器测控用传感器的未来需求作了分析,根据国外现代传感器技术发展的新趋势与我国航天传感器技术发展的实际需求,提出对我国航天飞行器测控用的仪表传感器技术未来几年的发展设想。关键词:测控仪表传感器技术; 微机电系统; 智能传感器中图分类号:V24 文献标识码:A 文章编号:CN11-1780(2007)Z-0001-10
1 航天测控仪表传感器技术(不包括惯导与生物医药传感器)发展的历史回顾
1.1 应用情况国内、外航天飞行器测控用传感器的应用情况,大体上可以分为以下几个方面:(1)监视飞行器各分系统与部件在飞行过程中的工作状态。运载火箭的箭上系统有动力系统(固、液体发动机、燃料贮箱、泵、活门、增压系统、管路等)、控制系
统、附加系统、推进剂利用系统、遥测系统等。在载人飞行器中(航天飞机、飞船)则有故障检测与诊断系
统、舱内环境控制与生命保障系统、逃逸救生系统、飞船舱外活动(EVA)与再入・登陆系统(陆地或水面)。
在所有系统中,都离不开仪表传感器对其工作状态进行检测。
(2)监视飞行器自身的工作状态与相对位置等运动信息,向飞行器上的测控系统提供有用信息;(3)向载人飞行器的测、控系统中的故障检测、环境控制逃逸救生、飞船舱外活动与再入登陆等系统提供有用信息(含生物医学、化学量等)。
在国外,航天飞行器的各大系统均使用了大量传感器,例如美国的航天飞机一次发射飞行过程中所
用的传感器的总量达到3500只(运载火箭的用量为2500只,航天飞机上为1000只
[1]),俄罗斯的“能源”号(Energia)运载火箭在发射“暴风雪”号(Buran)飞船时用了39种类型的传感器,箭、船总用量同样达到了
3500只[2]。再如欧空局发射的“阿里安娜-5”(Ariane5)火箭[3],在研制初期,不同的阶段选用不同种类的传感器总量多少也不相同。如全箭试车时用了压力、温度、冲击、振动、位移、液位、扭矩等类的传感器总
压电式加速度传感器及其应用
一、 压电式加速度传感器原理
压电式加速度传感器又称压电加速度计。它也属于惯性式传感器。它是利用某些物质如石英晶体的压电效应，在加速度计受振时，质量块加在压电元件上的力也随之变化。当被测振动频率远低于加速度计的固有频率时，则力的变化与被测加速度成正比。
加速度传感器是一种惯性传感器,它能感受加速度并转换成可用输出信号，被广泛用于航空航天、武器系统、汽车、消费电子等。
实际电路图如下：
二、压电式加速度传感器构成元件
预压弹簧压电元件外壳质量块基座
常用的压电式加速度计的结构形式如图所示，是由预压弹簧，质量块，基座，压电元件和外壳组成。图中为环形剪切型，结构简单，能做成极小型、高共振频率的加速度计，环形质量块粘到装在中心支柱上的环形压电元件上。由于粘结剂会随温度增高而变软，因此最高工作温度受到限制。
三、压电式加速度传感器的实际应用
加速度传感器应用范围广泛，一般来讲它有六种检测感应功能：倾斜度检测、运动检测、定位检测、震动检测、振动检测和自由落下检测。
(一) 倾斜度检测
加速度传感器水平放置时，在重力作用下经激励有一定幅度的输出，当与重力方向有倾角时，传感器信号输出幅度会有所变化，对两种状态下信号输出进行比较计算可推算出倾斜角的大小，应用双轴、三轴加速度传感器就可测出任意倾斜角的大小和方向。利用加速度传感器测量倾斜度的这种检测感应功能，加速度传感器可应用于倾斜仪、倾斜度侦测电子罗盘、图像旋转、文本滚动浏览／用户界面、LCD投影和物理治疗法等方面。 飞思卡尔半导体公司推出的MMA7260Q三轴加速度传感器是用于倾角测量的典型应用之一，它以重力为输入矢量来决定物体在空间的姿态。把加速度传感器固定于物体的水平面上，当物体姿态改变时，加速度传感器的敏感轴随之转动一定角度，由于重力的作用，传感器敏感轴上的加速度会发生改变，因此可通过测量加速度的变化来反映物体姿态的变化。
