第2课智能楼道灯——红外线传感器
【教学目的与要求】
1、知识与技能：
(1)认识红外线传感器及其作用； (2)了解红外线传感器的应用范围；
2、过程与方法
通过实地观察、调查等途径，了解周边红外线传感器的应用；
3、情感态度与价值观 (1)让学生养成观察、调查的良好习惯；
(2)培养学生探索红外线传感器的兴趣和意识；
【课时安排】 1 课时。
【教学重点与难点】 1、重点：认识红外线传感器。 2、难点：认识红外线传感器的应用。【教学准备】多媒体教学课件、因特网。
【教学过程】
1、导入
（1）大家是否还记得晚上回家，为什么刚走到你家门口，灯就自动亮了？（2）大家知道或者了解红外线么？（3）什么东西可以发出红外线呢，人体可以么？ 1-?msea 苏教版小学六年级信息技术教学设计学生思考、讨论、交流。
2、新授
教师：介绍红外线的知识和概念。
（1）生介绍红外线知识。
①教师提出任务：生自读概念：任何物体都在发出红外线，红外线是一种肉眼看不见的光线，正常人体能发出特定波长的红外线。
②红外线感应楼道灯又是如何工作的呢？（课件动画演示）红外线探测范围红外感应灯开关实验示意图
③生自读课本了解相关原理和知识。经验交流：把自己的亲身经历与大家分享。
（2）认识红外线传感器
①自读课本，说说什么是红外线传感器。
②指名学生说出红外线传感器的优点和缺点。（优点：无需直接接触、灵敏度高、反应快）（缺点：探测范围有一定的距离和角度）
③红外线感应开关用于什么地方？适合在何处安装？
④课件演示介绍，加深学生印象，使学生对物联网的应用有更加深入的了解。
（4）红外线传感器的应用
①课件演示红外线传感器的应用，使学生了解其应用范围非常广泛。
②讨论：楼道灯自动点亮后，为什么需要延迟一段时间再自动
熄灭？学生思考、讨论、交流。
③分组按要求完成探究屋的内容。填写表格，教师巡视指导、交流。
3、课堂小结
教师：本节课同学们学习了红外线传感器，认识红外线传感器以及其在实际生活中的应用。课后希望大家通过自己的观察、调查等相关的途径，更加客观清楚的认识红外线传感器，了解红外线传感器的技术应用，在生活实践中体验到红外线传感器带给我们的方便和巨大作用。
4、布置作业。课后完成实践园。通过实地观察、调查或网络搜索等途径，了解周边楼道开关的控制方式，完成成果篮。
第二章光电式传感器 一、学习本课程所需的预备知识。 物理、电工基础、电子测量技术、电子线路。 二、教学提要（重难点）、课程内容、教学要求、实验指导。 重点掌握光敏电阻、光敏二极管、光敏三极管以及光电池的原理和应用。 光电式传感器的核心部件是光电器件，它是将光能转换为电能的一种传感器件。光电器件的理论基础是光电效应，即金属、半导体等材料在光照下释放出电子的现象。根据释放出的电子的分布的不同，光电效应可分为以下三种情况： 利用外光电效应工作的器件有光电管、光电倍增管等。 利用内光电效应（光电导效应）工作的器件有光敏电阻等。 利用光生伏特效应（阻挡层光电效应）工作的器件有光电晶体管、光电池等。 光纤传感器以及CCD可以作为了解内容。授课时可以拿鼠标作为一个光敏二极管、三极管的应用实例，有实验设备的应开设本实验。 三、教学建议。 由于光电元件在日常生活中用的较多，所以授课时可以拿身边的一些设备来讲解，比如照相机、摄像机、光控照明等。 四、典型例题 1、磁栅式传感器由哪几部分组成？简述工作原理？ 答：磁栅式传感器由磁栅、磁头和检测电路组成。磁栅是检测位置的基准尺，尺身的磁性薄膜上预先录有相同间距的栅状磁信号，此偷渡去磁信号。当磁栅与磁头的相对位置发生变化时，磁头的输出发生相应变化，将位移量转换为电信号，然后通过检测电路转换成脉冲，并以数字形式显示出来。磁栅传感器有长磁栅式和圆磁栅式两种，分别用来测量线位移和角位移。 2、光电式传感器的原理是什么？ 答：光电式传感器是以光电效应为基础，将光信号转换成电信号的传感器。 3、光码盘的工作原理是什么？ 答：码盘式传感器是建立在编码器的基础上的，它能够将角度转换为数字编码，是一种数字式的传感器。码盘按结构可以分为接触式、光电式和电磁式三种，后两种为非接触式测量。光电式编码器由光源、光学系统、码盘、光电接收元件、处理电路等组成。由光源发出的光线经透镜变成一束平行光照射在码盘上，通过透光部分的光线经狭缝照射到光电元件上，光电元件的排列与码道一一对应，这样几个光电元件输出的电信号组合就反映了角度信息，经
密级： NANCHANG UNIVERSITY 学士学位论文 THESIS OF BACHELOR （2009—2013年） 题目智能化压力传感器的设计 学院：环化学院系测控系 专业班级：测控技术与仪器093班 学生姓名：钟刚学号： 5801209114 指导教师：刘诚职称：讲师 起讫日期： 2013.3.15—2013.6.6 南昌大学 学士学位论文原创性申明 本人郑重申明：所呈交的论文是本人在导师的指导下独立进行研究所取得的研究成果。除了文中特别加以标注引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写的成果作品。对本文的研究作出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式表明。本人完全意识到本申明的法律后果由本人承担。
作者签名：日期： 学位论文版权使用授权书 本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，同意学校保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。本人授权南昌大学可以将本论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。 保密□，在年解密后适用本授权书。 本学位论文属于 不保密□。 （请在以上相应方框内打“√”） 作者签名：日期： 导师签名：日期：
传感器及转换器形成系统的“前端”，没有它，许多现代化的电子系统都无法正常工作。传感器已广泛的应用于工业控制系统和能源工业装置当中（如石油和天然气的生产、配电工业）。它们也是制造录音机和录像机这些原始设备产品的重要内在组成部分。大多数这些数字电子系统之所以具有普遍性和强大优势是得益于传感器广泛应用于这些电子电路中。 本课题将深入研究智能压力传感器系统理论及其在压力测试方面的应用，对新型智能压力传感器系统的智能化功能、智能化软件和硬件配置进行全面的设计。提出了一种差动电容式传感器的前置电路,基于电容/ 电压转换的原理,对微小电容变化量进行测量。电路输出的直流电压与差动电容变化量成线性关系,且能对偏差电容和电路的漂移进行自动补偿。 完善智能化软件，实现温度补偿、自动校准、总线数字通讯、自动增益控制等多种智能化特性，使智能化程度尽可能的提高。 关键词：传感器；压力；智能化。
智能传感器的原理组成及应用 自动化领域所取得的一项最大进展就是智能传感器的发展与广泛使用。但究竟什么是“智能”传感器？下面，来自6个传感器厂家的专家对这一术语进行了定义。 据H oneywell工业测量与控制部产品经理Tom Gri ffiths的定义：“一个良好的…智能传感器?是由微处理器驱动的传感器与仪表套装，并且具有通信与板载诊断等功能，为监控系统和/或操作员提供相关信息，以提高工作效率及减少维护成本。” 图1：智能传感器，像这种带有A S接口通信的感应式位置传感器，可减少系统中的传感器数量。内部诊断功能使传感器能提供故障的预指示。 图2：根据IEEE1451，传感器被分为两部分：带传感元件、适当的信号调理电路以及A/D转换器的智能传感器接口模块（STIM），和传感器电子数据表（TED S）
——一块标明传感器类型、组成与型号、校准参数及比例系数等内容的存储器芯片。STIM与具有联网能力的应用处理器（N CAP）相连，而NCA P为通信网络提供接口。 无故障通信：“智能传感器的优势，”GE Fanu c自动化公司控制器产品经理Bill Black说，“是能从过程中收集大量的信息以减少宕机时间及提高质量。”M TS 传感器公司Tem posoni cs（磁致伸缩位移传感器）产品经理DavidE deal对此补充说：“分布式智能的基本前提是，在适当位置和时间拥有有关系统、子系统或组件的状态的全部知识，以进行…最优的?过程控制决策。” Cognex公司Che cker机器视觉部产品营销经理J ohnKeating继续补充说，“对于一种真正的…智能?（机器视觉）传感器，它应该不需要使用者懂得机器视觉。” 智能传感器必须具备通信功能。“最起码，除了满足最基本应用的反馈信号，…智能?传感器必须能传输其它信息。”E deal表示。这可以是叠加在标准4-20mA 过程输出、总线系统或无线安排上的HART（可寻址远程传感器高速通道的开放通信协议）信号。该领域正在增长的因素是IEEE1451——一系列旨在为不同厂家生产的传感器提供即插即用能力的智能传感器接口标准。 诊断与程序 智能传感器可对其运行的各个方面进行自监控，包括“摄像头的污浊，超容忍限或不能开关等，”GE Fanu c自动化公司的Bl ack说。Pe pperl+Fu ch s公司智能系统经理Hel geHorni s补充说，“（除此之外），还有线圈监控功能，目标超出范围或太近。”它也可以对工况的变化进行补偿。“…智能?传感器，”Omr on电子有限公司战略创意总监DanArmentr out表示，“必须首先能监视自身及周围的环境，然后再决定是否对变化进行自动补偿或对相关人员发出警告。”
传感器技术发展现状及趋势 桂林航天工业学院 课程论文 题目：传感器技术发展现状及趋势 专业：工商企业管理（生产运作与质量管理） 姓名：罗并 学号：20190820Z00102 指导教师：陈少航 2019年 6月12日 传感器技术发展现状及趋势 在信息化社会，几乎没有任何一种科学技术的发展和应用能够离得开传感器和信号探 测技术的支持。生活在信息时代的人们，绝大部分的日常生活与信息资源的开发，采集， 传送和处理息息相关。分析当前信息与技术发展状态，21世纪的先进传感器必须具备小型化，智能化，多功能化和网络化等优良特征。 为了能够与信息时代信息量激增，要求捕获和处理信息的能力日益增强的技术发展趋 势保持一致，对于传感器性能指标(包括精确性，可靠性，灵敏性等)的要求越来越严格； 与此同时，传感器系统的操作友好性亦被提上了议事日程，因此还要求传感器必须配有标 准的输出模式；而传统的大体积弱功能传感器往往很难满足上述要求，所以它们已逐步被 各种不同类型的高性能微型传感器所取代；后者主要由硅材料构成，具有体积小，重量轻，反应快，灵敏度高以及成本低等优点。 目前，几乎所有的传感器都在由传统的结构化生产设计向基于计算机辅助设计(CAD) 的模拟式工程化设计转变，从而使设计者们能够在较短的时间内设计出低成本，高性能的 新型系统，这种设计手段的巨大转变在很大程度上推动着传感器系统以更快的速度向着能 够满足科技发展需求的微型化的方向发展。 智能化传感器(Smart Sensor)是20世纪80年代末出现的另外一种涉及多种学科的新 型传感器系统。此类传感器系统一经问世即刻受到科研界的普遍重视，尤其在探测器应用 领域，如分布式实时探测，网络探测和多信号探测方面一直颇受欢迎，产生的影响较大。，智能化传感器具有以下优点: (1)智能化传感器不但能够对信息进行处理，分析和调节，能够对所测的数值及其误 差进行补偿，而且还能够进行逻辑思考和结论判断，能够借助于一览表对非线性信号进行
智能传感器原理及应用 电子与通信工程 2013级在职研究生 杨 娜 一、（10分）简述压阻式压力传感器的工作原理。 答：压阻式压力传感器组成框图如下： 图中第一部分可等效为质量-弹簧-阻尼机械力学系统的弹性敏感元件，它将输入的被测压力P 转换为中间变量即应力δ及其对应的应变ε。常用的弹性敏感元件有周边固定的膜片，在压力P 的作用下，膜片上的应力分布不同，确定处的应力与压力成正比。 图中第二部分是膜片相应部位采用半导体工艺制作的电阻条——电阻式变换器，由于压阻相应则有相应的电阻变化量?R 输出，电阻变化量与相应部位膜片应力δ成正比。 二、（10分）简述智能传感器系统的基本组成。 答：智能传感器系统主要由传感器、调理电路、数据采集与转换、计算机及I/O 接口设备组成。如下图所示。 三、（15分）设计一个巴特沃斯低通数字滤波，要求：该低通数字滤波器等效模拟滤波器()Hd s 幅频特性过渡段特征是：对信号频率 1100f Hz =的衰减率 10.3δ≤；对信号频率2400f Hz =的衰减率20.8δ≥；写出巴特沃斯低通数 字滤波器()Hd z 的实现过程。 答：1、等效模拟低通滤波器传递函数H(s)的确定。 (1)需求出阶次n 及截至频率()c ω即可确定H(s)。阶次n 应满足
幅值比A1 A2 ， ω。 (2)确定等效模拟低通滤波器H(s)的截至角频率() c (3)求模拟滤波器的传递函数H（s） 2、等效滤波器的H d(Z)确定 四、（15分）用窗口法设计一个线性相位低通FIR滤波器，要求：截止频率为c f，采样频率是8c f；通带范围内，衰减度不超过5.8dB。
不确定知识处理 13.1 根据基本原理证明：1)|(=∧a b a P 。 参考解答：此处“基本原理”是指条件概率的定义，)(/)()|(Y P Y X P Y X P ∧=，以及逻辑“与”的定义。因此认为给定了A B ∧成立，则A 必定为真是不足以完成证明的。应从上述两个定义出发，由A A A ?∧，且满足交换律和结合率，则有： 1) ()()())(()|(=∧∧=∧∧∧=∧A B P A B P A B P A B A P A B A P 得证。 a.)(toothache P b.)(Cavity P c.)|(Cavity Toothache P d.)|(catch toothache Cavity P ∨ 参考解答：本习题的主要目的在于熟练掌握一个基本的机理，即任何对该领域内的问题的答案都可以通 过全联合概率分布的某些项相加得到。此外，通过练习可以理解变量符号P 和P (即课本中的粗体P)、大写和小写开头(如Cavity 和cavity )的具体含义和区别。 a. 即询问e Toothocahc 为真的概率. 2.0064.0016.0012.0108.0)(=+++=toothache P b. 即询问随即变量Cavity 的概率值向量(即该随即变量取不同的值的概率)。对于Cavity ，有两个值，按照??false true ,的顺序给出。通过以下4项相加得到2.0008.0072.0012.0108.0=+++，因此有： ??=8.0,2.0)(Cavity P c. 即询问在给定Cavity 为真的条件下，Toothache 的概率值向量。 4.0,6.02.0/)008.0072.0(,2.0/)012.0108.0()|(=?++?=cavity Toothache P
第二章光电传感器控制技术与系统 光电传感器是以光敏器件作为检测元件，将光信号转换为电信号的装置。用这种传感器进行测控时，只需将其它的非电量转换为光信号即可。广泛用于物位、速度、位移、温度、白度、压力，以及一些机械量、几何量的测量与自动控制、电子计算机、智能机器人等，是目前应用最广泛的传感器之一。 光敏器件是利用物质的光电效应，将光量转换为电量的一种变换器件。它的发展迅速，品种繁多，常见的有光敏电阻、光电二级管、光电三级管、光电耦合器、硅光电池和光控晶闸管等。 §1 光敏电阻控制技术与系统 一、光敏电阻 1．光电导效应 半导体材料受光照射时，载流子数目增加，电阻率减少，这种现象称为光电导效应。 当一束光照射到半导体时，如果光的频率足够高，光子的能量hf(h = 6.626×10-34 E，就能产生出自由电子和(J·S)为普朗克常数，f为频率)大于半导体材料的禁带宽度 g “空穴”，使半导体的载流子数目增加，电阻率减小。入射光的强度越大，激发出来的自由电子和空穴越多，半导体的电阻率减小得就越厉害。 如果半导体是掺杂的，因为从杂质上释放一个电子（或空穴）所需的能量比本征半导体价电子所需的能量小，所以较长波长的光也能产生光电导。 具有光电导效应的材料称为光导材料。大多数的半导体和绝缘体都具有光电导效应。但能利用于制作光敏器件的却不多。从目前的光敏电阻来看，可分为三种类型：第一类为可见光光敏电阻，如硫化镉，硒化镉，硫—硒化镉，硫化镉—硫化锰光敏电阻等；第二类为红外光光敏电阻，如硫化铅，硒化铅，锑化铅，砷化铅，碲镉汞，碲化铅等光敏电阻；第三类
为紫外光光敏电阻，如硫化铅，硫化锌镉，硫化锗镉，硒碲锑三元素化合物等光敏电阻。 2．光敏电阻的结构 光敏电阻是根据半导体光电导效应，用光导材料制成的光电元件，又称作光导管。其典型结构如图2–1所示。管芯是一块装于绝缘衬底上，带有两个欧姆接触电极的光电导体，半导体吸收光子而产生的光电导效应只限于光照的表面薄层，虽然产生的载流子也有少数扩散到内部去，但深入的厚度有限，因此，光电导体一般都作成薄层。为了提高灵敏度，光敏电阻的电极一般采用梳状图案，如图2–2所示。壳体具有良好的密封性能，以保证光敏电阻灵敏度不受潮湿等影响。光敏电阻没有极性，是一个纯电阻元件。两极间既可加直流电压，也可加交流电压。光敏电阻在电路中的符号见图2–3。 3．光敏电阻的特性 （1）灵敏度 a ：电阻灵敏度 光敏电阻在室温环境，处于全暗条件下，经过一定时间具有的电阻值称为暗电阻d R ， d R 一般在M Ω数量级，常用“olx ”表示；受到一定光照时的电阻值称为亮电阻R l ，R l 一 般为K Ω数量级，常用“100 lx ”表示。暗电阻与亮电阻阻值之差R d –R l 与亮电阻R l 之比，称为光敏电阻的电阻灵敏度。即 L L d r R R K K -= （1） b ．积分灵敏度 光敏电阻加上一定电压并受光照时所产生的电流称为亮电流，无光照射时流过光敏电 阻上的电流称为暗电流。在同一电压下，亮电流与暗电流之差称为光电流I Ф，光电流I Ф 和照在光敏电阻上的光通量之比称为光敏电阻的积分灵敏度。即 图2-1 光敏电阻的典型结构 1–光电导体 2–玻璃 3–电极 4–绝缘衬底 5–金属壳 6–引线 图2-2 光敏电阻的芯片结构 1–电极 2–光电导体 图2-3 光敏电阻的符号
智能传感器项目 可行性研究报告 规划设计 / 投资分析
智能传感器项目可行性研究报告目录 第一章项目概述 第二章背景、必要性分析 第三章市场前景分析 第四章项目建设规模 第五章项目建设地方案 第六章土建工程分析 第七章工艺可行性 第八章环保和清洁生产说明 第九章安全管理 第十章投资风险分析 第十一章项目节能 第十二章项目实施进度计划 第十三章投资计划 第十四章经济效益评估 第十五章招标方案 第十六章评价及建议
第一章项目概述 一、项目承办单位基本情况 （一）公司名称 xxx科技发展公司 （二）公司简介 公司坚持诚信为本、铸就品牌，优质服务、赢得市场的经营理念，秉承以人为本，宾客至上服务理念，将一整套针对用户使用过程中完善的服务方案。 企业“以客户为中心”的服务理念，基于特征对用户群进行划分，从而有针对性地打造满足不同用户群多样化用能需求的客户服务体系。 为实现公司的战略目标，公司在未来三年将进一步坚持技术创新，加大研发投入，提升研发设计能力，优化工艺制造流程；扩大产能，提升自动化水平，提高产品品质；在巩固现有业务的同时，积极开拓新客户，不断提升产品的市场占有率和公司市场地位；健全人才引进和培养体系，完善绩效考核机制和人才激励政策，激发员工潜能；优化组织结构，提升管理效率，为公司稳定、快速、健康发展奠定坚实基础。 （三）公司经济效益分析
上一年度，xxx有限公司实现营业收入22934.04万元，同比增长 17.10%（3349.51万元）。其中，主营业业务智能传感器生产及销售收入为20351.28万元，占营业总收入的88.74%。 根据初步统计测算，公司实现利润总额6481.20万元，较去年同期相比增长1501.72万元，增长率30.16%；实现净利润4860.90万元，较去年同期相比增长686.52万元，增长率16.45%。 上年度主要经济指标
智能传感器概述 ——以智能温度传感器为例 摘要：智能传感器（Intelligent Sensor）是具有信息处理功能的传感器。智能传感器带有微处理机，具有采集、处理、交换信息的能力，是传感器集成化与微处理机相结合的产物。与一般传感器相比，智能传感器具有以下三个优点：通过软件技术可实现高精度的信息采集，而且成本低；具有一定的编程自动化能力；功能多样化。本文以智能温度传感器为例，来说明智能传感器的发展历程、用途与发展前景。温度传感器的发展大致经历了以下三个阶段：（1）传统的分立式温度传感器；（2）模拟集成温度传感器/控制器；（3）智能温度传感器。目前，国际上新型温度传感器正从模拟式向数字式、由集成化向智能化、网络化的方向发展。 关键字: 智能温度传感器集成网络 正文： 现代信息技术的三大基础是传感器技术、通信技术和计算机技术。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。温度传感器的发展大致经历了以下三个阶段;(1)传统的分立式温度传感器;(2)模拟集成温度传感器/控制器;(3)智能温度传感器。目前，国际上新型温度传感器正从模拟式向数字式、由集成化向智能化、网络化的方向发展。 1．集成温度传感器的产品分类 1.1模拟集成温度传感器 集成传感器是采用硅半导体集成工艺而制成的，因此亦称硅传感器或单片集成温度传感器。模拟集成温度传感器是在20世纪80年代问世的，它是将温度传感器集成在一个芯片上、可完成温度测量及模拟信号输出功能的专用IC。模拟集成温度传感器的主要特点是功能单一(仅测量温度)、测温误差小、价格低、响应速度快、传输距离远、体积小、微功耗等，适合远距离测温、控温，不需要进行非线性校准，外围电路简单。它是目前在国内外应用最为普遍的一种集成传感器，典型产品有AD590、AD592、TMP17、LM135等。 1.2模拟集成温度控制器 模拟集成温度控制器主要包括温控开关、可编程温度控制器，典型产品有LM56、AD22105和MAX6509。某些增强型集成温度控制器(例如TC652/653)中还包含了A/D转换器以及固化好的程序，这与智能温度传感器有某些相似之处。但它自成系统，工作时并不受微处理器的控制，这是二者的主要区别。 1.3智能温度传感器 智能温度传感器(亦称数字温度传感器)是在20世纪90年代中期问世的。它是微电子技术、计算机技术和自动测试技术(ATE)的结晶。目前，国际上已开发出多种智能温度传感器系列产品。智能温度传感器内部都包含温度传感器、A/D
复习资料二：传感器技术基础复习题 一、填空题 1、传感器通常由敏感元件和转换元件组成。 2、传感器的分类方法有两种，一种是按被测物理量来分，一种是按传感器的工作原理来分。 3、传感器的静态特性主要由线性度、灵敏度、重复性三种性能来描述。 4、传感器的动态特性主要是最大超调量δp和响应时间ts 5、温度的测量方法，通常按感温元件是否与被测物接触而分为接触式测量和非接触式测量两大类。 6、传感器是实现自动检测和自动控制的首要环节。 7、接近开关是一种无需与运动部件进行机械接触就可以进行检测的位置开关。 8、按工作原理来分，用于检测各种金属的接近开关是高频振荡型 9、按工作原理来分，用于检测各种导电或不导电的液体或固体的接近开关是电容型 10、按工作原理来分，用于检测所有不透光物质的接近开关是光电型 11、按工作原理来分，用于检测不透过超声波物质的接近开关是超声波型 12、按工作原理来分，用于检测导磁金属的接近开关是霍尔型 二、选择题 1、电阻应变片传感器是利用金属和半导体材料的（ B ）而制成的。 A、光电效应 B、应变效应 C、热敏效应 D、电磁效应 2、热电偶传感器是利用（ C ）的原理而制成的 A、光电效应 B、应变效应 C、热电效应 D、电磁效应 3、传感器是将各种( B )转换成电信号的元件。 A)数字量B)非电量C)直流电量D)交流脉冲量 4、下列传感器中属于模拟量传感器的是( B )。 (A)脉冲编码器(B)热电偶、（C)压力开关(D)温度开关 5、检测各种非金属制品，应选用( A )型的接近开关。 (A)电容(B)永磁型及磁敏元件(C)高频振荡(D)霍尔 6、传感器按信号形式划分有( ABDE )． A、开关量输出 B、模拟量输出c、电阻输出D、数字量输出E、脉冲量输出 7、在恒压供水系统中，安装在出水管上的压力传感器的作用是检测（C ）水压力。 A地下水池 B 天面水池 C 管网D市政进水的 8、有一物体距离20cm不透光，检测选用（B ）传感器 A、电容型 B、光电型 C、霍尔型 D、超声波型 三、判断题 （×）1、力传感器一般由热敏元件、放大器和显示器等组成。 （×）2、传感器的静态特性主要由力学量、电学量和热学量来描述。 （×）3、传感器的的动态特性主要由力学量、电学量和热学量来描述。 （√）4、传感器的静态特性主要由线性度、灵敏度和重复性来描述。 （√）5、传感器是实现自动检测和自动控制的首要环节。 （√）6、传感器的动态特性主要是最大超调量бp 和响应时间ts (√) 7、接近开关是一种无需与运动部件进行机械接触就可以进行检测的位置开关。 ( ×) 8、热电偶传感器是利用金属导体的阻值随温度变化而变化的原理进行测温的。 ( √) 9、接近开关的用途除行程控制和限位保护外，还可检测金属物品的存在、定位、变换运动方向、液面控制等。 ( √) 10、热电偶主要是利用两种导体的接触电动势来工作的。 三、问答题 1、简述传感器的定义。 传感器的定义是：能感受规定的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。
2018智能传感器的研究现状及展望 物联网已成为信息科技发展趋势，各种智能设备将作为传感器的载体，实现人、机、云端无缝的交互，让智能设备与人工智能（AI）结合从而拥有“智慧”，使得人体感知能力得到拓展和延伸。目前我国从事传感器的研制、生产和应用的企业超过1700家，产业门类基本齐全，传感器产品达到10大类、42小类、6000多个品种，无论是在健康医疗、城市规划，还是城市交通方面，传感器正在发挥着核心作用。 此前，国家工业和信息化部下发意见函，中国工程院组织遴选的MEMS传感器产业化等16个项目，拟作为《中国制造2025》2017年重大标志性项目。随着更多的设备通过传感器焕发了第二春，而且提升了效率，那么下一代的工程师、创新者和艺术家的使命是，发掘由数据构成的世界所给予的几乎无限的机会。 1.智能传感器简介 1.1智能传感器的概念 智能传感器概念最早由美国宇航局在研发宇宙飞船过程中提出来，并于1979年形成产品。IEEE协会将能提供受控量或待感知量大小且能典型简化其应用于网络环境的集成的传感器称为智能传感器。《现代新型传感器原理与应用》一书中认为智能传感器是带微处理机的，兼有信息检测、信息记忆以及逻辑思维与判断功能的传感器。 智能传感器是正在高速发展的高新技术，至今还未形成统一的规范化的定义，人们普遍认为智能传感器是具有对外界环境等信息进行自动收集、数据处理以及自诊断与自适应能力的传感器。 1.2智能传感器的功能 (1)自补偿与自诊断功能：通过微处理器中的诊断算法能够检验传感器的输出，并能够直接呈现诊断信息，使传感器具有自诊断的功能。 (2)信息存储与记忆功能：利用自带空间对历史数据和各种必需的参数等的数据存储，极大地提升了控制器的性能。 (3)自学习与自适应功能：通过内嵌的具有高级编程功能的微处理器可以实现自学习功能，同时在工作过程中，智能传感器还能根据一定的行为准则重构结构和参数，具有自适应的功能。 (4)数字输出功能：智能传感器内部集成了模数转换电路，能够直接输出数字信号，缓解了控制器的信号处理压力。
智能传感器的五大领域应用 近年来，我国的物联网产业发展迅速，据相关数据统计和预测，2014年产业规模达到了6320亿元人民币，同比增长22.6%；2015年产业规模达到7500亿元人民币，同比增长29.3%；2017年产业规模突破9300亿元，同比增长9.31%。预计2018年我国的物联网整体规模将突破万亿元。 传感器在物联网产业中的作用 物联网是将各种信息传感设备和互联网结合起来形成的一个巨大网络，它是互联网的升级，也是信息化时代的核心。物联网的发展需要智能感知、识别和通讯等技术支撑，而感知的关键就是传感器及相关技术，可以毫不夸张的说，没有传感器的进步，就没有物联网的繁荣。随着物联网的发展，传感器产业也将迎来爆发，传感器是物联网采集数据的关键组件，扮演着不可或缺的角色。 随着全球开始步入高速发展的信息时代，在获取和处理信息过程中，首先要解决的就是要获取可靠并准确的信息，而传感器是获取信息的主要手段和途径。例如在工业4.0时代，要用传感器来监视和控制生产过程中的参数，使设备保持正常的工作状态；在智能家居领域，传感器是实现用户和家居单品（灯光、电视、冰箱、音响等）互动的基础；在无人驾驶中，需要通过传感器对交通和环境数据的采集和处理，这样才能保证汽车在道路上的安全行驶……可以毫不夸张的说，未来物联网有多大的市场，传感器就能有多大的作为。 物联网时代，智能传感器将大有可为 中国的传感器产业相对落后，但随着物联网需求的增加，目前国内传感器呈现一种高速增长的态势。据统计，2017年中国的传感器市场规模为2070亿元，预计到2021年将增至5937亿元，未来五年中国传感器产业年均复合增长率约30%，远高于全球平均水平。我国的传感器发展大致分为三个阶段，以利用结构变化感知信号的结构型传感器；以半导体和材料组成的固体型传感器；以具有信息交换、处理能力的智能传感器，这也是物联网时代最有前景的传感器类型。 智能传感器具有高精度、成本低、功能多样化、自动化强等特点，它是一种具有信息处理功能的传感器，是传感器集成化与微处理机相结合的产物。在很多物联网场景下的传感器都具有智能传感器得特点，未来得物联网时代，智能传感器将是市场主流。 传感器的类型有上万种，智能传感器亦是如此，一个良好的智能传感器是由微处理器驱动的传感器与仪表套装等组成，智能传感器能将检测到的信息储存起来并处理这些数据，从而创造出新数据。智能传感器实现物联网的关键技术之一，它在工业、农业、医疗、交通等领域将发挥巨大作用，在未来的传感器市场上，智能传感器的比重会越来越大。近期云里物里也将发布光传感器，红外线传感器，压力传感器等新品。 五大领域对智能传感器的需求暴涨 近日，某国内知名研究机构发布了未来最有前景的几大物联网场景，其中智能工业、智能家
第14章数字式传感器 一、单项选择题 1、循环码0110对应的二进制码是（）。 A. 0110 B. 0100 C. 0101 D. 1001 2、当两块光栅的夹角很小时，光栅莫尔条纹的间距（） A．与栅线的宽度成正比 B.与栅线间宽成正比 C．与夹角近似成正比 D.与栅距近似成正比 3、现有一个采用4位循环码码盘的光电式编码器，码盘的起始位置对应的编码是0011，终止位置对应的编码是0101，则该码盘转动的角度可能会是（） A．45° B.60° C.90° D.120° 4、现有一个采用4位循环码码盘的光电式编码器，码盘的起始位置对应的编码是0011，终止位置对应的编码是1111，则该码盘转动的角度可能会是（） A．60° B.90° C.180° D.270° 5、一个6位的二进制光电式编码器，其测量精度约为（） A．5.6° B. 0.17°C．0.016° D. 60° 6、（）属于脉冲盘式编码器。 A．接触式编码器 B．光电式编码器 C．增量编码器 D．电磁式编码器 7、采用50线/mm的计量光栅测量线位移,若指示光栅上的莫尔条纹移动了12条,则被测线位移为（）mm A．0.02 B. 0.12 C． 0.24 D. 0.48 二、多项选择题 1、以下传感器中属非接触式的有：（） A.电磁式编码器 B.光电式编码器 C.脉冲盘式编码器 D.计量光栅 2、计量光栅的特点是（）。 A．测量精度高 B．成本低 C．非接触式 D．对环境要求不高
三、填空题 1、循环码1101对应的二进制码是。 2、采用4位二进制码盘能分辨的角度为。 3、计量光栅是利用光栅的现象进行测量的。 4、光栅测量原理是以移过的莫尔条纹的数量来确定位移量，其分辨率为。 5、莫尔条纹有、和这三个重要特点。 6、当两块光栅的夹角很小时，光栅莫尔条纹的间距与近似成反比。 7、目前为止，数字式传感器最主要的两种类型是和。 8、直线式编码器用于测量，用于测量角位移。 9、计量光栅主要由和两部分组成。 10、计量光栅中的光电转换装置包括主光栅、、和光电元件。 11、为了提高光栅的分辨率，测量比栅距更小的位移量，光栅采用细分技术，常有的细分技术有直接细分、和。 12、数字式传感器是能够直接将转换为的传感器。与模拟式传感器相比，具有测量精度和分辨率高、、抗干扰能力强、便于与微机接口和适宜的优点。 13、数字式传感器主要有和两种类型，可用于和 测量。 14、编码器按结构形式可分为和两大类，分别用于测量 和。 15、计量光栅利用光栅的现象，以线位移和为基本测试内容，应用于高精度加工机床、光学坐标镗床、制造大规模集成电路的设备及检测仪器等。 16、计量光栅按应用范围不同可分为和；按用途不同有测量线位移的和；按光栅结构不同，又可分为 和。 四、简答题 1、什么是数字式传感器？它有何特点？ 2、利用某循环码盘测得的结果为“0110”，其实际转过的角度是多少？ 3、透射式光栅传感器的莫尔条纹是怎样产生的？条纹间距、栅距和夹角的关系是什么？ d f d f d 光栅2光栅1 d f d f d
第三章 智能传感器模块硬件结构设计 3.1硬件系统结构 智能传感器模块（STIM）原理框图如图3-1所示，主要包括：变送器阵列模块、信号调理模块、多通道数据采集模块、TEDS模块及TII智能接口等部分。为了增强系统的集成度，设计采用了集成式的片上数据采集系统ADuC812。传感器的输出信号经调理模块放大调理，输入至 ADuC812片内的多通道ADC， ADC对相应通道模数转换后，存储于RAM中，然后通过TII智能接口将数据读入NCAP。为了方便TEDS内容的升级与更新，系统采用异步串行口来下载电子数据表格至ADuC812的片内Flash。此外，异步串行口还可用来下载和调试用户程序，方便系统开发。 图3-1智能传感器模块原理框图 STIM模块的传感器单元以温度传感器AD590为核心，从传感器出来的信号通过信号调理通道输入至ADuC812内部的多路ADC。系统硬件电路图如图3-2所示。
图3-2系统硬件电路图 3.2 片上系统ADuC812 3.2.1 ADuC812一般说明 ADuC812是全集成的高性能的12位数据采集系统，它在单个芯片内集成了高性能的自校准多通道ADC，两个12位ADC以及可编程的8位(与805l兼容)MCU。 片内8KB的闪速／电擦除(F1ash／EE)程序存储器，640字节的闪速／电擦除数据存储器以及256字节数据RAM，均由可编程内核控制。 另外MCU具有包括看门狗定时器、电源监视器和ADC DMA功能，为多处理器接口和I／O扩展提供了32条可编程的I／O线、I2C兼容的SPI和标准UART串行口I／O等。 MCU内核和模拟转换器二者均有正常、空闲和掉电工作模式，有适合于低功率应用的灵活电源管理方案。在工业温度范围内，有3V和5V两种规格电压工作器件可供选择。它有52条引脚，用扁平塑料四方形封装。ADuC812数据采集系统芯片功能框图见图3-3。
第2.1章 思考题与习题 1、何为金属的电阻应变效应？怎样利用这种效应制成应变片？ 答：（1）当金属丝在外力作用下发生机械变形时，其电阻值将发生变化，这种现象称为金属的电阻应变效应。（2）应变片是利用金属的电阻应变效应，将金属丝绕成栅形，称为敏感栅。并将其粘贴在绝缘基片上制成。把金属丝绕成栅形相当于多段金属丝的串联是为增大应变片电阻，提高灵敏度， 2、什么是应变片的灵敏系数？它与电阻丝的灵敏系数有何不同？为什么？ 答：（1）应变片的灵敏系数是指应变片安装于试件表面，在其轴线方向的单向应力作用下，应变片的阻值相对变化与试件表面上安装应变片区域的轴向应变之比。 ε R R k /?= （2）实验表明，电阻应变片的灵敏系数恒小于电阻丝的灵敏系数其原因除了粘贴层传递变形失真外，还存在有恒向效应。 3、对于箔式应变片，为什么增加两端各电阻条的截面积便能减小横向灵敏度？ 答：对于箔式应变片，增加两端圆弧部分尺寸较栅丝尺寸大得多（圆弧部分截面积大），其电阻值较小，因而电阻变化量也较小。所以其横向灵敏度便减小。 4、用应变片测量时，为什么必须采用温度补偿措施？ 答：用应变片测量时，由于环境温度变化所引起的电阻变化与试件应变所造成的电阻变化几乎有相同的数量级，从而产生很大的测量误差，所以必须采用温度补偿措施。 5、一应变片的电阻 R=120Ω， k=2.05。用作应变为800μm/m 的传感元件。 ①求△R 和△R/R ；②若电源电压U=3V ，求初始平衡时惠斯登电桥的输出电压U 0。 已知：R=120Ω， k =2.05，ε=800μm/m ； 求：①△R=？，△R/R=？②U=3V 时，U 0=？ 解①： ∵ ε R R k /?= ∴ Ω =??==??=?==?-1968.012080005.21064.180005.2/3 R k R k R R εε 解②：初始时电桥平衡（等臂电桥） ∵ U R R U ???= 410 ∴ mV U R R U 23.131064.14 14130=???=???= - 6、在材料为钢的实心圆柱形试件上，沿轴线和圆周方向各贴一片电阻为120Ω的金属应变 片R 1和R 2，把这两应变片接入差动电桥（参看图2-9a ）。若钢的泊松系数μ=0.285，应变片的灵敏系数k =2，电桥电源电压U=2V ，当试件受轴向拉伸时，测得应变片R 1的电阻变化值△R =0.48Ω,试求电桥的输出电压U 0。
红色为重点，最低要求概念要理解，背下来 ●智能传感器与传感系统介绍（构成，特点） ●传感器系统的基本特性与技术指标 ●非线性自校正 ●自校准 ●自补偿 ●增益的自适应控制 ●传感器系统的自检 ●自诊断 ●噪声抑制与弱信号检测 ●多传感器信息融合 ●模糊技术 ●人工神经网络技术 ●总线技术概述 ●IEEE 1451标准 ●无线传感器网络概述 ●WSN支撑技术（时间同步，定位，安全，容错设计，操作系统） ●蓝牙技术 ●ZigBee技术 ?蓝牙与zigbee的对比优缺点 1、智能传感系统的概念： 传感器与微处理器赋予智能的集合，兼有信息检测与信息处理功能的传感器(系统) 2、传统传感器的缺点 （1）结构尺寸大，时间频率响应特性差； （2）输入输出存在非线性，且随时间漂移； （3）参数易受环境条件变化的影响而漂移； （4）信噪比低，易受噪声干扰； （5）存在交叉灵敏度，选择性、分辨性不高。 3、传统传感器由三部分组成： ①敏感元件 ②信号调理模块 ③传感器接口 4、Smart传感器整机内的硬件结构可以概括为： 传感器+微处理器+无线（网络）接口。 5、智能传感器的功能 ?自我完善能力方面：（1）改善静态性能（2）提高系统响应速度（3）抑制交叉敏感?自我管理和自适应能力方面： （1）具有自检验、自判断、自寻故障、自恢复功能； （2）具有判断、决策、自动量程切换与控制功能。 ?自我辨识与运算处理能力方面 （1）具有从噪声中辨识微弱信号与消噪的功能 （2）具有多为空间的图像辨别与模式识别功能 （3）具有数据自动采集、存储、记忆与信息处理功能。 ?交互信息能力方面
（1）双向通信 （2）标准化数字接口 （3）以及拟人类语言符号等多种输出功能。 6、智能传感器的特点 （1）精度高（2）高可靠性与高稳定性（3）高信噪比与高分辨率 （4）强自适应性（5）较高的性价比 7、目前智能传感器实现沿着3条途径： （1）非集成化实现 将传统的经典传感器、信号调理电路、带数字总线接口的微处理器组合为一整体而构成的一个智能传感器系统。 （2）集成化实现 集成化实现智能传感系统的两个基础： a、大规模集成电路工艺技术 将由硅材料制作的敏感元件、信号调理电路、微处理单元集成在一块芯片上。 b、现代传感器技术 1）现代传感器特征：以具有优良电性能、机械性能极好的硅材料为基础；极高精度的加工技术。 2）集成/固态传感器特点：微型化、结构一体化、精度高、多功能、阵列式。 （3）混合式实现 根据不同的要求，将系统各个环节以不同的组合方式集成在两块或者三块芯片上，并装在一个外壳里，实现混合集成。 8、现场总线仪表的主要特点 （1）具有多种基本的智能化功能，可以用于改善静态、动态特性，提高精度和稳定性。 （2）具有控制与基本参数存储功能，可实现自我管理并提高自适应能力。 （3）开放性与互换性。 （4）带有数字总线接口，实现通讯功能。 第二章 1、静态特性与静态技术指标 1）静态参数：零位；量程；灵敏度；分辨率 2）静态性能指标：迟滞；重复性；线性度；准确度和温度系数与温度附加误差。 2、动态特性与动态技术指标 1)动态特性：时域中的微分方程、复频域中的传递函数H(s)、频率域中的频率特性H(jw)。 2动态技术指标：时间常数τ（一阶系统），无阻尼固有角频率ω0（二阶系统） 非线性自校正 3、概念：智能化非线性自动校正技术是通过软件来实现的。前提是传感器的输入—输出特性具有重复性。 4、采用方法: 查表法就是对非线性校正曲线（传感器输入—输出特性的逆函数）进行分段线性插值的方法。 曲线拟合法:核心思想是利用次多项式来实现非线性校正曲线，多项式的系数由最小二乘法确定。 自校准 5、通过与微处理器的结合，实现了零位漂移和灵敏度的自动校正。 6、（1）实现自校准功能的方法一
智能传感器论文Newly compiled on November 23, 2020
浅析智能传感器摘要：随着科学技术的发展，人们要求获得的信息不断增多，因此对传感器的要求越来越高。目前在不断提高传感器性能和可靠性的同时，还谋求多种信号的同时检测和处理，这就推动了传感器的集成化和智能化不断发展。本文简单介绍了智能传感器的结构、功能、实现途径及其应用前景。 关键词：智能传感器、结构、功能、实现途径、应用前景 Abstract:Withthedevelopmentofscienceandtechnology,moreinformationisneeded,whilepeoplep lacehigherstandardsonsensors.Atpresent,wenotonlyimprovethereliabilityandqualityofsensors,bu talsoresearchintheconcurrentdetectionandprocessingofvarioussignals,whichinturnpromotesthec ontinuousdevelopmentoftheintegrationandintelligenceofsensors.Thisarticlesimplyintroducesthe structure,function,accomplishingmeansandapplicationprospectsofintelligentsensors. Keywords: intelligentsensor, structure, function, accomplishingmeans, applicationprospects 1. 引言 智能传感器概念最早由美国宇航局在研发宇宙飞船过程中提出来,并于1979年形成产品。宇宙飞船上需要大量的传感器不断向地面或飞船上的处理器发送温度、位置、速度和姿态等数据信息,即便使用一台大型计算机也很难同时处理如此庞大的数据。何况飞船又限制计算机体积和重量,因此希望传感器本身具有信息处理功能，于是将传感器与微处理器结合，就出现了智能传感器。[1] 智能传感器是一种能够对被测对象的某一信息具有感受、检出的功能；能学习、推理判断处理信号；并具有通信及管理功能的一类新型传感器。智能传感器有自动校零、标定、补偿、采集数据等能力。其能力决定了智能化传感器还具有较高的精度和分辨率，较高的稳定性及可靠性，较好的适应性，相比于传统传感器还具有非常高的性价比。[2]
第14章智能传感器 人类智能的根本特征是能从已知去得出新知、从事发明创造。个人的知识来源有三：亲身感知、他人告知、逻辑推知；然而对全人类来说，获取知识的途径却只有一、三两种，因为并无“他类告知”这一途径。作为人类获取知识的重要途径逻辑推知就是在头脑中进行的从已知得出新知这种智能活动，这是作为其物质原型的客观世界中从已有事件必然过渡到新事件的正确反映、如实摹写。 第一代传感器被称为哑传感器（Dumb sensor），其功能特征是着重于测量物理参数，无智能，扁平结构。第二代传感器为计算机化传感器（Computerized sensor）、聪明传感器（Smart sensor）和智能传感器(Intelligent sensor)，其功能特征是着重于应用，就地处理，分级结构。这三个层次的简易判别方法：第一层次，计算机化的传感器——具有信号与信息处理能力；第二层次，聪明传感器——具有学习能力的计算机化的传感器；第三层次，智能传感器——具有创新思维能力的聪明传感器。第三代传感器是网络传感器，其功能特征是着重于目标，动态结构，网络智能。 14.1 智能传感器 目前国内外学者普遍认为，智能传感器是由传统的传感器和微处理器（或微计算机）相结合而构成的，它充分利用微处理器的计算和存储能力，对传感器的数据进行处理，并能对它的内部行为进行调节，使采集的数据最佳。 智能传感器相对于传统传感器具有如下特点: ⒈自补偿能力。通过软件对传感器的非线性、温度漂移、时间漂移、响应时间等进行自动补偿。 ⒉自校准功能。操作者输入零值或某一标准量值后,自校准软件可以自动地对传感器进行在线校准。 ⒊自诊断功能。接通电源后,可对传感器进行自检,检查传感器各部分是否正常,并可诊断发生故障的部件。 ⒋数值处理功能。可以根据智能传感器内部的程序,自动处理数据,如进行统计处理,剔除异常值等。 ⒌双向通信功能。微处理器和基本传感器之间构成闭环,微处理机不但接收、处理传感器的数据,还可将信息反馈至传感器,对测量过程进行调节和控制。 ⒍信息存储和记忆功能。 ⒎数字量输出功能。输出数字信号,可方便地和计算机或接口总线相连。