传感器论文范文1
1．1工作原理
本研究以病原菌为检测对象，通过蛋白A将病原菌抗体固定于金叉指阵列微电极表面，制备了一种阻抗型传感器。以Fe(CN)3－/4－6作为氧化还原对，经过化学电阻抗谱表征电极表面修饰及抗原捕获过程，采用等效电路阐述其阻抗谱的变化。实验结果表明，待测溶液中病原菌浓度的对数值与叉指阵列微电极的电子传递阻抗的变化值呈线性关系。传感器系统将上面的输出信号进行电压放大、A/D转换等处理，然后由已知的定量检测模型得出表征被测物含量的数值，并通过LCD装置进行显示，且可在超过安全值时进行报警。
1．2基本结构
实现定量检测和自动报警等功能，单片机是核心部件。本设计选用STC89C52单片机，它是一种低功耗、高性能CMOS8位微控制器，可满足系统工作的要求。该系统以STC89C52单片机为核心，包括阻抗测试模块、阻抗电压转换模块、电压放大电路模块、A/D转换模块和显示及报警模块。此系统采用模块化设计不仅便于扩充不同测量单元，而且可防止各模块间相互干扰，利于仪器稳定。
2硬件选型及电路设计
2．1集成放大器选择
A/D转换电路所需的电压幅值一般为2V，而叉指微电极输出的电压信号比较小，所以需要对叉指微电极输出的电压信号进行放大。主放大电路采用放大器ICL7650，其电路具有电源电压范围宽、静态功耗小、可单电源使用及价格低廉等优点，广泛应用在各种电路中。
2．2A/D转换模块设计
经放大电路输出的电压值是模拟信号，不能直接送入单片机进行处理，还必须进行A/D转换后送入单片机进行处理。本设计选择ADC0809芯片作为AD转换装置，此芯片功能简单，能稳定实现本设计的要求。
2．3显示及报警模块设计
2．3．1显示电路设计
传感器需要输出液晶显示结果，主要包括检测物名及物质浓度等。本系统选用LCD1602液晶显示屏，它是一种专门用来显示字母、数字、符号等的点阵型液晶模块，能够同时显示16×2(16列2行，即32个)字符，可满足显示检测物名称和浓度的要求。
2．3．2报警电路设计
为了实现超限自动报警的功能，需要蜂鸣器接受单片机发出的超限报警信号发出警报，警示微生物的数量已经超标。要实现自动报警的功能，可采用实现单频音报警。其接口电路较简单，发音元件为压电蜂鸣器，当在蜂鸣器两引脚上加3～15V直流工作电压时，可产生3kHz左右的蜂鸣振荡音响。压电式蜂鸣器结构简单、耗电少，更适于在单片机系统中应用。压电式蜂鸣器约需10mA的驱动电流，可在单片机一端口接一只三极管和电阻组成的驱动电路来驱动。浓度超标时，单片机P3．6输出高电平，驱动蜂鸣器报警，提醒检测者被测物超标，并做相应处理。
3软件设计
为了便于程序修改和升级，软件系统采用模块化设计方法，主要程序包括:主程序、键盘处理子程序、数据处理子程序、液晶显示子程序及报警子程序。系统工作流程为:检测人员通过键盘输入被测物种类，MCU通过判断处理之后，阻抗测试仪测量获得多个阻抗值，经阻抗电压转换电路和放大电路，A/D转换器处理，将得到的数字信号送入MCU;MCU对数字进行计算、比较等处理，得到被测物浓度，判断出浓度是否超限;接着，MCU将浓度送入LCD进行显示，判断比较结果是否需要进行报警，需要时则控制报警器报警。
4结论
传感器论文范文2
知识与技能：通过实验探究，知道磁敏传感器的工作原理及应用；能分析、设计、制作简单的磁敏传感器．过程与方法：学生组装和调试磁敏传感器，经历科学探究过程，学习科学研究方法，培养学生的实践能力、团队合作能力和创新思维能力．情感态度与价值观：通过自己设计、制作简单的磁敏传感器，体验科技创新的乐趣，体会到传感器在生活、生产和科技中的理论意义和实践意义，激发学习兴趣．
2学习任务
任务1：制作防盗报警器．任务2：制作位置传感器．任务3：制作模拟电梯关门控制电路。
3问题与方案
通过阅读教材与实验探究完成以下问题：（1）什么是霍尔效应及应用？（2）单、双干簧管的检测方法有哪些？（3）磁敏元件在控制电路中起什么作用？（4）用干簧管与霍尔开关设计、制作简易的磁敏传感器．能画出方案图并说出工作过程．
4探究过程
4.1熟悉器材
具体器材如下：磁敏元件，稳压电源，负载［电位器、定值电阻、12V或6V直流电动机、蜂鸣器、小灯泡、SRD－05V或JZC－23F（12V）的直流电磁继电器］，MF－47型万用表，DT830B型数字万用表，逻辑非门74LS14或74LS04，三极管（S9013，S9018，S8050等），面包板等．
4.2实验探究
4.2.1制作防盗报警器
利用干簧管、电磁继电器、霍尔开关、非门的特点进行设计．所做的作品和市场销售的“门磁”相同，灵敏度高，简单实用，形象、直观地演示了磁敏传感器工作原理及磁控开关的应用．（1）干簧管与继电器制作的防盗报警器，小灯泡为“6．3V，0．15A”，根据负载选取电源电压，J和Ja是5V继电器，J为线圈，Ja为常闭触点．将小磁铁嵌入在活动门的上方边缘上，将常开干簧管嵌入在门框内，让两者相对靠近，即门处于关闭状态，此时干簧管内两簧片闭合．接通电路，继电器线圈得电，常闭触点Ja动作断开，工作电路不接通；当有人开门时，磁铁与干簧管远离，两簧片断开，线圈失电，Ja触点释放复位闭合，工作电路接通，蜂鸣器发声报警，红灯亮．（2）干簧管与非门制作的防盗报警器，采用74LS04非门，R为2．2kΩ电位器或电阻箱，首先按图将元件接插在面包板上，接上5V电压，再调试电位器R，当其阻值在1～2kΩ时，蜂鸣器发声报警，然后用小磁体靠近干簧管，报警声停止．本电路工作过程为：当门关闭时，永磁体使干簧管接通，非门输入端A与电源负极相接，处于低电平，则输出端Y为高电平，蜂鸣器不发声；当开门时，没有磁场作用，干簧管不通，非门输入端A高电平，则输出端Y低电平，蜂鸣器通电发声报警．（3）制作霍尔防盗报警器，R为5kΩ电位器（或电阻箱），采用74LS04非门，首先按图将元件接插在面包板上，接通5V电源，调试电位器，当R为2～4kΩ时，蜂鸣器发出报警声，再将小磁铁靠近霍尔开关平面，报警声立刻停止．本作品在生活中应用是：将小磁铁固定在门的上方边缘上，将霍尔开关固定在门框的边缘上，让两者靠近，即门处于关闭状态，霍尔开关输出为低电平，非门输出端Y为高电平，蜂鸣器达不到工作电压不报警；当门被撬开时，霍尔开关输出为高电平，非门输出端Y为低电平，蜂鸣器接通发出报警声．
4.2.2制作干簧管位置传感器（自动停车的磁力自动控制电路）
用于玩具车接近磁铁时自动切断电源的自动控制电路，电源电压3～4．5V，R为200～500Ω电阻，M为6V直流电动机，VT为三极管9013，8050，9012等．开启电源开关S，三极管VT基极有偏置电流，VT处于饱和导通状态，玩具直流电动机M转动．当磁铁靠近H时，触点闭合，将基极偏置电流旁路，VT截止，电动机停止转动，保护了电动机及避免了大电流放电．
4.2.3制作模拟电梯关门控制电路
参考电路，VT为三极管9012，9014，9013等，J为12V电磁继电器，小灯泡为6．3V，接6～11V电源，按图接插电路元件，调试电位器，当R2阻值达到8～10kΩ，R1达到2．2kΩ，电流达到45mA时，用磁铁靠近霍尔开关，电流达到50mA时再微调R2与R1，电流稍高于50mA时，线圈得电，触点动作，电动机转动，绿灯亮；磁铁离开时，电动机停转，绿灯熄灭，同时红灯亮，蜂鸣器发声报警．模拟了电梯门关闭时，电梯才能运行，不关闭时红灯亮，蜂鸣器报警，此电路灵敏度高、可操作性强。
5探究结果
传感器论文范文3
1无线传感器网络安全经常性出现的问题
无线传感器网络，一般是指通过在所要监测的区域内进行微型传感器节点的部署，进而实现以无线通信的形式在相关区域内形成一个具有多跳自组织的网络。然而，由于无线传感器网络具有通信的特点，因此出于通信工作的敏感性，无线传感器网络在日常的运行上经常性的出现的安全问题，下面进行简要的列举。
1.1自组织性与节点组织具有随机性
目前，无线传感器网络在组成上一般是由相关的传感器通过大批量而组成的，其在运行工作上并没有进行系统化与规范化的制度制定，因此在日常的运行上具有自发性的特点，并不能对网络体系在稳定与安全上提供技术性的保障。与此同时，节点的组织也具有随机性，在对其进行位置的安置工作之前并不能掌控它们之间的位置关系，因此也就导致了在相关工作层面不能很好实现保护工作。
1.2通信具有不可靠性
目前，我国在无线网络通信通道技术的运用上还不能实现稳定，经常性的伴有多跳路由在工作上具有延迟性，而两者所出现的问题都在损害着网络通信的安全工作，进而导致部分的重要信息被某些有心之人拦截并泄露，造成网络通信的不安全与相关企业信息的流失，最后让相关企业蒙受巨大的经济损失。
1.3能量具有有限性
目前，无线传感器的节点在部署上，一旦工作人员进行安装工作后将不再进行更换，同时相对于可充电性的无线网络设备来说，不可充电性的设备用完电能后将失去效用。与此同时，无线传感器网络在组成上一般为高损耗的设备，进而导致无线传感器的电能并不能长时间的提供，而此方面的劣势则直接关系到网络通信技术的发展与提高，因此，我国相关技术人员要提高对低损耗设备研发的力度，加强无线传感器网络在运行电能上的保障。
1.4安全机制不健全
目前，无线传感器网络在安全机制方面还得不到健全。一方面主要是受到通信不可靠性、组织随机性与节点能量有限性等三方面的限制，从而导致全方位的成熟系统化的安全保护技术得不到应用。另一方面，则是由于在设计工作上，物理安全的保护工作没有得到有效地的保证，较为容易发生安全隐患扩散的现象，从而导致无线传感器网络系统较容易受到外来的攻击。
2无线传感器安全性能受到破坏的因素
近几年以来，我国在无线传感器网络上的危险因素一般有防御手段与攻击方法两种，下面进行图示列举，以达到更容易直观理解的效果。本图在绘制上主要是出于直观性理解的作用，下面对相关技术进行详细的描写。在攻击方法中，拥塞攻击与碰撞攻击是最有效也是最常见的两种手段，下面对拥塞攻击、碰撞攻击以及泛洪攻击进行简要的解读与防御手法的建议。
1)拥塞攻击，主要是当破坏方了解与熟读使用方在网络通信上所使用的中心频率后，利用无线电波发射器在此频点的附近进行干扰与侵入。而在防御手段上，使用方可以及时把网络的节点统一转化成不一样的频率来进行通信工作。
2)碰撞攻击，一般是指破坏方在进行正常节点发包工作的过程中附带一个隐藏的数据包，让使用方的数据信息由于数据具有叠加的现象，进而不能完全的进行分离工作，最后进一步阻碍了网络通信的正常工作，从而达到破坏网络通信的安全。而在防御方法的选择上，可以通过建立健全监听系统，运用其在纠错层面的功能来查找具有叠加的数据包并进行及时的清理工作，从而使数据在安全传输上得到保障。
3)泛洪攻击，一般是破坏方通过相关手段攻击使用方的节点，使无线传感器网络节点被耗尽，进而达到阻断其他使用用户利用该节点进行利用与连接。而对于防御手法的选择，一般都可以利用客户端所具有的谜题技术，为节点在数据的传输上提供有效范围内传播使用的保障。
3提高无线传感器网络安全技术的相关建议
3.1密码技术
在无线传感器的运用上设定密码，通过利用先进的与难以破解性的密码技术来提高网络通信安全。在具体的工作上，相关企业可以在密码的设定工作上加大代码的长度或数据的长度，保障通信信息与数据的安全。目前，由于不对称性的密钥算法与对称性的密钥算法具有保护力度强、密码设置工作较为简单等特点，已经得到广泛的使用。而在密码的设定上，我们还要根据不同通信设备的特点与使用要求来进行不同密码技术的运用。例如，对于节点性能较差的通信设备来说，MISTY1技术已经占据了巨大的优越性，而对于节点性能相对较好的通信设备来说，AuraT等技术算法则最为符合其实际情况。
3.2安全数据融合
无线传感器网络技术在通俗的说法上，就是通过利用相关信息数据进行组合而成，一般是把相关数据进行融合与剔除工作后再传送到使用者的手上，因此，在进行传输工作时要做好数据在安全层面的融合。而融合的节点一般是附和在安全的节点上，在进行融合工作后，将相关数据传输到供基站中进行检测与评价，进而达到为融合的结果在真实性、安全性与合理性上提供保障。
3.3密钥管理技术
近几年以来，我国在密钥管理技术的运用上主要是对称性密钥，目前主要有确定性与概率性的分配模式、预共享式与非预共享式的密钥模式。其中，分配模式一般是在密钥共享有效时才能进行可计算概率的模式，而确定性的分配模式，则需要两个进行交换的数据在节点间有共享的密钥，而这两种模式在工作的过程中都具有严谨性，因此可以提高无线传感器网络节点的安全。
3.4安全路由技术
路由技术在研发工作上的出发点，主要是出于节省无线传感器网络节点的损耗层面进行考量。但是在实际的运行上，由于其传播的范围宽广而较为容易收到攻击，因此要提高对安全技术得到运用。
4结论
综上所述，无线传感器网络由于在通信信息方面有着严格的要求，对相关企业在商业信息与日常交流上具有重要的作用，因此，我们要不断的提高研究与探讨力度，通过技术创新来提高我国在无线传感器网络方面的技术运用，进而为我国社会主义社会谋取更大的福利。
作者：王桂凤 李涛 单位：郑州旅游职业学院
第二篇
1无线传感器网络的安全问题分析
1.1节点组织以及自组织的随机性
无线传感器的网络体系是由大规模的传感器而构成的，会缺失规范系统化的保障制度，所以会带有自发性。不可以将网络体系的安全和稳定有所保障，并且在节点的组织方面也会存在随机性，在他们之间所存在的位置中，在位置确定之前不能够得到确定，所以不可以将保护工作有所实现。
1.2通信中的不可靠性
在通道问题方面不够稳定，同时很多条路由存在较强的延迟性，不可以将网络通信中的安全性有所保证，一些较为重要的信息，很有可能受到拦截，也就是会对其泄漏，不安全的网络通信，不能够将信息安全中的传输有效保证。
2对无线传感器安全性能有所破坏的相关因素
拥塞攻击所指的是，破坏的一方当了解到被破坏一方的网络通信频率后，利用所得知的频点附近的区域，对无线电波进行发射，在一定程度上会造成加大的干扰。发生这样的状态时，需要应用的防御手段需要对网络的节点进行另一个频率的转换，然后才可以开展正常的通信。碰撞攻击所指的就是破坏方将发包作用在正常节点中时，会对另外一个数据包进行同时的附带发送，促使被破坏的数据信息，会由于叠加数据的产生而不可以被有效的分离，对正常意义下的网络通信造成一定的阻碍，对人们进行的网络通信安全带来破坏。防御的方法就是对监听系统的建立，通过纠错的系统对数据包的叠加情况进行查找，同时对其及时的清除，能够让数据的安全传输形式得到保证。
3对无线传感器网络安全技术的措施分析
3.1安全路由的技术
提出路由技术的原有具体是想要将无线传感网节点中，所具备的能量有所节省，要让无线传感网络系统以最大化的形式体现。可是，因为在传播范围中较大，所以传输网络数据的阶段，就会时常的遭到严重的攻击，例如DD路由的基本协议，利用泛洪的攻击方法对相关的消息恶意的截获，同时通过以网络为途径将hello数据包寄发的方式，对信息正常形式下的传输造成阻碍，促使网络不可以开展正常意义下的通信流程。利用把TESLA协议以及SNEP协议，所共同组成的SPINS协议提出之后，可以让信息外漏的情况缓解，在攻击的防御能力方面获得不断的加强，对无线传感器网络体系的整体安全性有所保证。
3.2密钥管理的具体技术
管理密钥的过程中，具体处理的是密钥在生成直到完毕的全部周期中，所体现出的不同问题，是加密系统的整个过程中，最为薄弱的环节，会将信息泄露问题频繁产生。当下，我国密钥的管理技术方面，具体是对称密钥机制的管理，具体包含预共享、非预共享的密钥模式；确定性的分配模式以及概率性的分配模式。所谓概率性的分配模式所具备的原则为，若成功地展现了密钥的共享，需要按照一个能够计算的概率，来将分配模式合理提出。然而确定性的分配模式则是一个共享形式的密钥，存在于两个必须要交换的数据节点之间，并且是非常确定的方式。
3.3密码技术
在无线传感器网络技术中存在着一定的不安全特性，需要利用密码的设定，以及较为科学的密码技术，对网络通信的安全进行明确保障。利用对密码中数据长度的加大，或者代码长度的加大，信息就会不那么容易被外泄出去，能够对通信数据中的安全有所保障。可是，其中会存在不对称的密钥算法，因为具备较大的保护力度和设置密码简便的特征，被广泛地利用到了人们的日常生活当中。在不同的通信设备被应用的当下，有必要使用相应的密码技术。例如，节点通信设备会存在较差的性能，然而拥有较大优越性的则是Mistyi技术；在通信设备中体现出较好性能的，则是AuraT等技术，所类似的技术算法中会拥有较大的优势。虽然密钥技术拥有着较强的节能性和安全性，可是因为有着较为昂贵的价格，所以密钥技术在WCC中的应用不是特别广泛。此外，机密性的实现不但只拥有加密的功能，还会拥有语义安全性。其中，采用CBC（密码分组链）加密模式能够将语义安全特性充分实现。CTR（计数器模式）也能够将语义安全性实现。加密的主要公式为：E=｛D｝（Kenc，C），其中的E所表示的是密文，C所表示的是计数器，Kenc所表示的是加密密钥，D所表示的是明文。
3.4安全数据的融合
利用较多复杂的数据所构成的网络，就是无限传感器网络，数据会通过剔除或者融合之后，针对使用者有所传送。所以在数据进行传输的阶段，需要严格的关注其数据中的安全融合问题。在融合的节点中，要通过安全节点开展数据的具体融合，同时要将融合之后的有效数据，在一定程度上针对供基站进行传送，然后才能够开展监测评价，合理的对融合结果中的安全性和真实性有所保障。
4结束语
传感器论文范文4
关键词:石化危险品;北斗卫星通信;多传感;数据融合
近年来，由于中国的国民经济不断发展，其在石化危险品上的产量以及运量不断上升。我国的石化危险品运输量超过了30%公路货物运输的年货运总量，而超过95%的石化危险品运输量与异地运输有关。就目前而言，我国石化危险品的道路运输普遍存在的状况是：大吨位和长距离。为了能够实现高效的跟踪、监测和提升石化危险品监管效率，本文了设计基于北斗和传感器的石化危险品监控管理系统。通过在危险品运输车辆上安装多传感器监测装置和北斗定位、通信装置，实现对危险品运输状态的实时监控，将实时传感数据传输到危险品监控指挥中心，以便监管人员实时掌握车辆运输状态。
1系统总体设计
整个系统分为车载端和监控端两个部分。车载端通过选择姿态、压力、液位、加速度、温度等多种传感器，设计相应的嵌入式硬件系统对各类传感器进行集成。系统应用群智能算法将多传感器信号进行处理和融合，应用北斗卫星定位技术实现对石化危险品运输车辆的实时定位，应用北斗短报文通信技术实现传感数据的无线远程传输。监控端根据石化危险品运输的监管要求，开发出针对危险品运输车的实施定位监控GIS系统，设定出各类传感指标的阈值，当接收到的传感数据超过阈值范围时，实现车载终端和指挥中心的实时报警。整个系统的技术路线如图1所示。
2系统功能设计
2.1管理员功能设计
管理员帐号负责车辆信息录入，车辆传感数据的显示。该系统通过管理员登录进入后台，录入车辆信息、传感数据、报警数据，供相关用户查询。管理员操作的主要功能包括以下几点：（1）管理员管理，管理员管理个人信息和用户信息；（2）车辆管理：录入车辆信息，并对车辆进行管理；（3）传感数据管理：实时接收传感数据，并对传感数据进行管理；（4）报警数据管理：报警数据，并对报警数据进行管理。
2.2移动客户端功能设计
前端普通用户注册，通过手机微信登录，可以查看车辆信息和传感数据。普通用户操作的主要功能如下：（1）帐号信息，普通用户个人信息查阅，修改；（2）车辆信息查看，查看每个危险品运输车辆的基本信息；（3）传感数据查看，查看每个运输车辆的传感器实时采集的监测数据；（4）报警数据查看，查看每个运输车辆的传感报警数据。
3功能实现
3.1管理员操作
管理员通登录界面输入账号密码进行登录，从而进入管理员界面，如图2所示。管理员登录成功后进入后台管理首页。后台首页包含的操作菜单项有“管理员管理”、“传感数据管理”、“车辆管理”、“报警信息管理”和“退出系统”。点击"管理员管理"菜单，出现该菜单下拉二级子菜单，包括“管理员列表”、“用户列表”、“个人信息修改”，如图3所示。
3.2移动客户端操作
用户通过微信登录操作界面，输入账号密码进行登录，用户微信端界面图4所示。首页底端的一栏操作栏，包含的操作菜单项有“车辆信息查看”、“传感数据查看”和“报警数据查看”、“我的”，如图5所示。在图5中，页面底端的一栏操作栏有“传感数据查看”菜单，点击进入传感数据查看页面，选择车辆所属公司名称以及车辆车牌号，即可查看车辆采集到的实时的传感数据。
4总结
本文通过设计与开发了一种基于北斗和传感器的石化危险品监控管理系统，针对目前石化危险品在货物运输中可能存在的各种隐患或者造成事故的发生，以及在事故发生后，可以进行及时并有效的救援，通过在运输危险品的车辆上安装多个传感器监测装置、通信装置以及北斗定位，可有效的实时监控危险品的运输状态，并将传感器的实时数据传输到危险品监控指挥中心，以便监管人员能够实时掌握车辆的运输状态。对我国在石化危险品运输中的安全性提高，或者在运输过程中事故发生后，尽可能降低事故危害具有非常重要作用。
参考文献
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[3]王淑炜,汪文明,黄晨,易航.基于北斗短报文通信的移动信息监控系统研究[J].卫星应用,2015:65-68.
传感器论文范文5
结合铁路基础设施健康监测的特点，从硬件和软件两个方面设计数据采集子系统；首先，分析振动传感器的选用原则和输出信号的特点，在此基础上进行数据采集系统的硬件设计；然后，提出利用软件进行数据采集的模拟，详细论述各个模拟模块的建立过程；最后利用所属方法建立用于铁路基础设施检测的数据采集子系统，系统的建立为铁路基础设施监测理论研究提供了方法，为同类型数据采集系统设计提供参考。
关键词：
铁路基础设施；监测；振动传感器；数据采集
0.引言
进入21世纪以来，我国铁路建设发展迅猛，取得了良好的经济与社会效益。随着铁路运输速度的迅速提升，再加上其相对方便舒适的环境和价格上的优势，势必能吸引越来越多的人选择铁路作为他们旅行的交通工具，然而，伴随着铁路运输的飞速发展给人们带来的交通上的快捷与方便，车体与铁轨的振动故障对公共财产及人身安全构成了前所未有的威胁。伴随着我国铁路立体跨越式的迅猛发展，轮轨间激扰力与激扰频率随着车辆行驶速度的不断提高，逐渐增大，变宽，结果会造成电机等吊挂设备和车内设备的高频高幅振动，引起车体设备振动能量的急速加剧。如果超过了铁路各设备所允许的振动强度范围，未来的工作性能指标及使用寿命将会受到过大的动态载荷和噪声的严重影响，情况越发严重会导致零部件的早期失效。当前大量事实表明，在长期作用的情况下，铁路振动故障可能会导致货物破损，轨道破坏，列车脱轨等危险情况。为确保铁路“安全、经济、快捷、舒适”的特点和优势，铁路建设要不断发展完善其各项功能，才能在越发激烈的市场竞争中取得优势，因此，各国都加强了对铁路振动的检测及分析，也增加了对其的投入力度。今年我国对铁路振动检测领域的人力物力投入有明显增加，并且研究范围扩展到众多方面。以往铁路振动检测系统只配备在一些重要单位或者要害部门，而在2000年以后，各个铁路站段及各个振动检测站点基本都已经涉及发展应用到。铁路振动检测系统的重要性越来越被人们所认可，近些年又不断完善各项相应的标准和规范。为了保证铁路的运输安全、高效舒适的科学发展及以人为本的发展要求，确保铁路的优势和特点，如何准确检测高速铁路的振动并判断故障是摆在铁路工作者面前不容缓的实际问题。
1.数据采集系统设计方案
本论文用于铁路基础设施监测的振动传感器数据采集系统主要由下位机系统和上位机节点两个大的部分组成。系统设计方案的结构框图下位机系统里包含了振动传感器数据采集模块、IIC实时数据传输模块、微处理器模块和电源模块五个单元。振动传感器把接收到的振动信号数字化，通过IIC数字传输方式，将数据发送给微处理器STM32F103ZET6。微处理器作为控制单元，用于接收振动传感器数据并进行数据处理分析计算，通过RS-232串口通信，运用MAX3232电平转换芯片及CH340RS-232串口转USB芯片，实现了XYZ三轴振动数值发送到上位机进行控制显示。因为目前个人电脑上已很少有串口，所以我们使用RS-232串口转USB口芯片CH340G，数据可以从USB口进入PC上位机。由于每一个节点的检测范围有限，使用多个这样的节点共同检测则可以扩大系统的监测范围，提高系统的整体工作性能。整个铁路振动检测系统是由多个下位机节点互相协作共同完成系统功能的。
2.系统硬件设计
2.1系统硬件设计思想
本论文的铁路振动检测系统是由振动传感器数据采集模块，IIC实时数据传输模块，微处理器模块以及RS-232有线通信模块和电源模块组成。振动传感器数据采集模块对铁路振动的振动数据信号进行实时采集，将采集到的数据数字化，并通过IIC实时数据传输方式与单片机处理器通信，接着单片机处理器模块将采集的数据进行数据处理分析，通过有线通信模块上传到上位机进行实时显示及存储，为铁路振动故障的判断提供合理依据。微处理器中有数据处理分析算法的设计，完成对采集到的实时振动信号进行数据处理分析，判断当前得到的振动数据是否在铁路设备所能产生的振动范围之内并对数据进行干扰点剔除，去直流及多项式趋势项和平滑处理，计算出与自然坐标系夹角的角度，使整个铁路振动检测系统的性能与数据准确性得到大幅度提高，很大程度上降低了系统的错误上报率。
2.2系统介绍
系统硬件部分可以分为五个部分：振动传感器数据采集模块、IIC实时数据传输模块、微处理器模块、RS-232有线通信模块和电源模块。数据采集模块：由单片机处理器模块发出相应的控制指令配置振动传感器的控制寄存器，内部控制寄存器来决定信号的采集速度、通信方式、数据输出格式与带宽，振动传感器根据内部控制寄存器的值按要求采集振动信号。实时数据传输模块：振动传感器采集的实时数据通过IIC传输方式，将数据发送给处理器，为之后的数据处理分析奠定了基础。微处理器模块：主要工作是通过系统软件控制数据采集模块完成振动数据信号的采集，并对数据进行处理分析，然后控制RS-232有线通信模块将处理完成的数据上传至PC上位机进行显示及存储。该模块是振动传感器数据采集模块和RS-232有线通信模块进行联系的核心部分。RS-232有线通信模块：将微处理器模块处理完毕的数据，通过RS-232串口通信的方式传递给上位机，上位机会自动显示及存储数据，供振动故障的判断使用。电源模块：通过该模块，将5V外部直流电源转换成系统所使用的3.3V电源。
结论
本论文设计了一套铁路振动检测系统，该系统采用下位机整体检测模块PC上位机整体控制数据流向，并对上传的检测数据进行显示保存。从与传统检测方法的比较来看，它能够更加高效、深入、细致的对铁路振动信号进行检测、处理分析及显示存储，并为铁路振动故障的判断提供可靠依据。
作者：鲁楠 唐岚 廖若冰 朱加豪 单位：西华大学汽车与交通学院 西华大学西华学院
参考文献
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传感器论文范文6
教材的选择应符合我院专业培养的要求并且应具有光电工程的专业特色，针对后续专业课程如“光电检测技术”、“光学测量”、“自动控制原理”等要求学生具备一定的检测技术方面的知识，再加上我院学生整体上电路方面的知识相对薄弱的特点，经过更换几次教材，最后我们选定的是自编的《传感与检测原理》。根据教学大纲32个课时的要求，我们对教学内容做了如下调整：适当控制光电传感器的学时，避免与光电检测技术课程重复的内容（如光电导、光生伏特器件等），结合专业特色，增加一些新型的传感器的介绍比如红外探测器、图像传感器、智能传感器等。一方面使光电学院的学生能够及时了解当下热门传感器的发展动态，其能达到的性能指标，以及一些新型的传感器的发展，紧跟时展，为学生在以后的毕业设计奠定一定的检测技术方面的基础，对专业知识的完善起到一定的辅助作用。结合专业特点，突出知识体系的重点和难点，特别是针对光电学院的学生以后做毕业论文或工作中可能会遇到的传感器（如光纤传感器、霍尔传感器等）做重点详细的介绍。
二、教学方法的改革探索
按照课程大纲的要求，在讲授过程中，分别介绍了应变式、电容式、电感式、压电式、霍尔式、光纤、CCD、温度传感器等一些经典传感器的基本原理、特性、测量电路及其应用。各种传感器章节相对独立，可以适当地调整讲授的顺序。传感器的讲授基本遵循从组成结构、工作原理、分类、等效电路、特性参数到应用这一思路。另外结合较常见的被测量，教师适当地总结归纳常用的传感器的使用要点及其选择依据，如都是测量位移的传感器，应变式传感器、电容式传感器或电感式传感器在使用的时候区别在哪；又比如都是做开关，电容式传感器和电感式传感器在原理上是否有区别，等等。以前我校的教学模式是以课堂讲授为主，根据教学内容开设少量的验证性试验。这种教学模式过于注重原理的分析，学生只是机械化地记住了传感器的一些基本概念和工作原理，但是当要解决实际问题时却感觉无从下手，缺乏对传感器的直观认识，甚至有学生体会不到传感器的实际应用价值。鉴于此，我们有必要对传统的教学模式进行探讨，通过教学方法、教学模式的改革让学生切身感受到将“传感与检测技术”的知识学以致用的快乐，实现传统教学方法所未能达到的效果。
1.调动学生的积极性，激发学生学习的兴趣。
教学方法改革的一个关键问题就是如何吸引学生的注意力，培养学生对课程的学习兴趣。在《传感器与检测原理》课程的教学过程中，我们通过平时生活中比较常见的现象来引出相应的教学内容，如通过对吊扇和空调的对比，举出温度传感器的作用；又如教室里的自动感应灯、审讯室的监听设备、家用的电磁炉都是怎样工作的；又如医学上的进步：X照影技术、内窥镜手术等如何实施；机器人如何识别周围环境；最新研制的无人驾驶汽车怎么实现在高速路上的行驶；等等。通过分析吊扇和空调工作原理的区别，引出传感器的重要性。这些实例大大激发了学生的学习兴趣，使学生认识到了学习该课程的重要性，为学生学习该课程后续内容作了准备。
2.充分运用现代教学手段合理使用教具。
传感与检测技术课程的特点是原理多，公式复杂，推理较多。在传统以往的教学中，教师在黑板画原理图或组成图时，一方面图形较为复杂占用很多时间，另一方面图形缺乏立体感，无法形象地描述检测过程，无法激发学生的学习热情。因此在教学过程中，我们通过运用多媒体，让传感器参与的控制/检测系统的过程和结果比较形象化、立体化，让学生对其工作原理有了感性的认识；通过PPT，学生了解了各种不同类型传感器的形状，对传感器有了比较直观的印象。多媒体课件的引入充分激发了学生的学习兴趣，活跃了课堂气氛，使学生对检测系统有了比较全面的认识。
3.教学与实验相结合。
为加强学生的动手能力、创新意识并促进学生对课堂知识的消化吸收，我们设置了相应的实验环节。通过实验学生自己动手接触各种不同类型传感器并搭建其相应的检测系统，一方面通过实验来验证原理，加强对基本定义的理解，另一方面增强了学生的测试技能、动手能力及实际问题的分析能力。
4.教学与科研相结合。
重视教学和科研的结合提高了学生的学习兴趣并拓展了学生的知识面，比如在讲霍尔传感器时，结合实际科研，采用霍尔传感器来定位，通过实际检测系统，对霍尔传感器的应用，包括霍尔元件的电路处理等进行介绍说明，加深学生对霍尔效应和对霍尔传感器工作原理的理解。又比方说，要设计一个测温系统，我们根据不同的测量温度和精度要求会选用不同的温度传感器。又比方结合我校光学工程的特色，在他们比较熟悉的光学类的科研项目中，通过具体的项目介绍各种不同光电类传感器的选取依据，包括不同类型的光源的选取。通过传感与检测原理知识在实际科研中的应用，学生可以更了解传感与检测原理课程学习的重要性。这种模式使学生认识到了传感与检测技术在科研中的重要性，并激发了学生学习的热情。
5.教学与生活、社会需求相结合。
目前，部分同学缺乏对课程学习的兴趣，不了解对本课程学习的意思，光学工程专业部分同学甚至认为跟他们以后的工作、研究方向没有关系，缺乏上课的积极性，不能很好地集中注意力。再加上枯燥理论的学习让他们很难集中精神听课，因此，在课程的讲授中最为重要的就是如何培养学生的学习兴趣，激发他们对本课程的学习热情。在知识点的讲授过程中，根据专业方向的不同，要有侧重点，通过一些热门的话题或他们比较感兴趣的话题引出知识点，如在介绍一种传感器的时候，通过列举一些现实生活中较常见的现象或者仪器，比如在介绍应变式传感器的时候，首先向学生介绍他们较为熟悉的电子秤重计的工作原理等，在介绍电感式传感器时可以先给大家介绍窃听器、拾音器等他们比较感兴趣的设备和比较感兴趣的话题。让学生比较直观地了解不同传感器的工作原理以及它的应用，让学生认识到，传感器在我们平时生活中随处可见，提高其学习的积极性。
三、结语
传感器论文范文7
关键词：工程教育专业认证；传感器原理及应用；课程教学改革
一、引言
1989年，美国、英国等6个国家发起并签署了工程教育专业认证标准，即《华盛顿协议》，主要针对国际上本科工程学历的资格互认[1]。工程教育专业认证的目的，是为相关工程技术人才进入工业界从业提供预备教育质量保证。工程教育专业认证的理念为“以人为本，以学生为中心”，持续改进学生培养体制，关注学生的学习产出，是基于学生学习结果的教育。国际方面，诸多发达国家的高校积极开展工程教育专业认证工作，在此以美国、英国和日本为例。美国的工程教育专业认证主要由美国工程与技术鉴定委员会（Ac-creditationBoardforEngineeringandTechnology）负责，该机构为独立的民间组织，主要工作是相关政策的制定与认证工作的开展[2]。在英国，专业认证工作由皇家特许的权力机构英国工程委员会（EngineeringCouncilofUnitedKingdom）负责，该机构的主要工作是为工程师、工艺师和技术员制定专业能力和职业道德的国际性标准[3]。日本的工程教育认证工作在2001年正式开展，由日本工程教育认证委员会（JapanAccreditationBoardforEngineeringEducation）主要负责。该机构同美国一样，是非政府机构。目前，该认证已经成为日本工程教育进行质量管理的重要评估手段。国内方面，自我国在2013年6月19日成为《华盛顿协议》预备成员以来，众多高校以此为契机，积极加大工程教育的改革发展，努力推动我国工程教育的发展[5]。目前，我国专业认证的通用标准共有七部分内容，即学生、培养目标、毕业要求、持续改进、课程体系、师资队伍、支持条件。其中，毕业要求覆盖12个方面的内容：工程知识、问题分析、设计/开发解决方案、研究、使用现代工具、工程与社会、环境和可持续发展、职业规范、个人和团队、沟通、项目管理、终身学习。由此可见，专业认证致力于对学生综合能力的提高，而并非传统的考试能力。然而，在现阶段，传统的“教师台上讲，学生台下听”、期末一纸试卷进行考核的课程形式，显然已经不能满足专业认证的要求。本文将基于教学实践，针对何种教学模式能够在专业认证背景下提高学生综合素质，以达到毕业要求展开讨论。
二、教学模式的讨论
《传感器原理及应用》涉及的学科范围广，包括机械工程学、物理学、自动控制学、电子技术等，主要上课内容有电阻应变式传感器、电感式传感器、电容式传感器、压电式传感器、电磁式传感器、光电式传感器等。由于各章节内容相对独立，知识点多且分散，学生上课经常感觉思维跟不上。很多学生认为，这门课的知识内容表面看来浅显易懂，但仔细琢磨又很难理解透彻，出现对知识认知程度不够深入等问题，尤其不知道如何学以致用。此外，目前的课程形式以教师讲解为主，很难达到工程教育专业认证中的“职业规范”、“个人和团队”、“沟通”、“项目管理”、“终身学习”等毕业要求。因此，只有对现有课程教学模式进行改革，才能更好地提高学生综合素质，达到工程教育专业认证的毕业要求。本文将以《传感器原理及应用》课程为例，在我校电气工程及其自动化专业正在进行工程教育专业认证的背景下，从课程形式、课程内容、评价体系三个方面进行教学模式讨论。
1.课程形式。传统的上课形式以教师讲解为主，学生参与度不高，综合能力得不到锻炼。因此，我们需要探索合适的课程形式，充分利用现代化教学设备和教学手段，扩展学生视野，提高学生参与度，提升学生综合能力，以达到毕业后适应社会发展与行业需求的目的。具体实施方法为：授课人员多元化，采用教师、学生、嘉宾结合的人员配备模式；淡化教师讲解作用，突出指导作用，提高学生参与度，培养学生自主学习的能力与意识；参考“翻转课堂”形式，提前给学生分组并布置讲解内容，课下给学生指导和答疑；每名学生讲解后，设置问答环节，学生根据自己的理解，提出问题，进行讨论。目前，翻转课堂已经得到广泛应用，本文参考了翻转课堂的形式。这种上课形式，可以将学习的决定权从教师转移给学生，提高学生的自主学习能力。此外，进行分组分工讲解，可以提高学生的团队意识，增强沟通能力。课堂增设问答、讨论环节，可以活跃课堂气氛，丰富学习内容。授课过程中，充分利用现代化工具，对学生的多方面能力进行提升。例如，利用多媒体工具，播放先进机器人视频，并讲解传感器在机器人领域的应用。此外，课程进行中，会针对教学内容邀请有工程经验的嘉宾给学生授课，突出知识的应用。嘉宾根据工程实践经验，讲述遇到问题、解决问题的思路。学生在此过程中，体会到课本知识的重要性，增加学习兴趣。
2.课程内容。传统的上课内容以教材和教师知识储备为主，内容有限，更新速度慢。而传感器的发展日新月异，知识点多且相对独立。因此，需要摸索合适的课程内容，符合工程教育专业认证与培养高水平应用型人才的要求，紧密联系实际，突出应用。具体实施方法为：以教材内容为基础，与实际相联系，增加前沿科技，突出知识的应用性。课上，教师讲述前沿科技，如高铁工程等，引导学生思考所学知识的实际应用性。讲解过程要图、文、影并茂，以问题为引导，让学生在观看过程中有所思考，有所体会。
3.评价体系。传统的评价体系以考试为主，不足以体现学生的综合素质，引导作用不足。以往的考核方式大多仅仅强调平时作业与期末试卷成绩，忽略了对学生综合能力的考查，很多学生在毕业设计时表现出缺乏团队合作、表达等能力。因此，需要探索合适的评价体系，引导学生培养自主学习意识，而不是期末考试时的死记硬背。重点考核学生的综合能力、问题分析与解决能力、系统设计能力。具体实施方法为：综合考查学生能力，淡化试卷影响。学生成绩分为两部分：课上成绩与期末成绩，各占50%。课上成绩主要由学生课堂表现决定，包括讲演、问题回答和讨论。其中，讲演能力为主要考核指标，每次问题回答或讨论观点优秀，可在课上成绩内增加适当分数。期末成绩由课程期末论文决定，论文题目在课程进行过半时给出，以便学生提前有针对性地准备，教师在接下来的课程中应持续进行期末论文的指导。论文题目注重提升学生发现问题，并利用所学知识解决问题的能力。在解决问题过程中，教师应教会学生收集资料等科研技能。
三、总结
本文提出的教学模式，在许昌学院2017—2018学年度的《传感器原理及应用》课程中进行了实施，通过学生反馈，该教学法一定程度上提升学生的综合能力，针对工程教育专业认证达到毕业要求，适应社会发展与行业需求。具体为以下四点：第一，增强了学生的工程知识，具备一定的问题分析、设计/开发解决方案的能力；第二，提高了学生研究、使用现代工具的能力；第三，使学生了解了工程与社会、环境的可持续发展及职业规范；第四，培养学生具备个人和团队的沟通、项目管理、终身学习的能力。工程教育专业认证是工程教育改革的必然趋势和内在要求，其提出的毕业要求强调毕业生的综合能力。
参考文献：
[1]陈益林,何小其,马修水.应用型大学特色工程教育专业认证体系的探索与实践[J].现代教育科学:高教研究,2011,(2):105-107.
[2]王贵成,蔡锦超,夏玉颜.我国高等工程教育的现状,问题及对策研究———基于国际高等工程教育专业认证的视角[J].内蒙古师范大学学报:教育科学版,2010,23(3):4-7.
传感器论文范文8
关键词：寻光小车；蓝牙控制；智能车；智能控制；单片机；传感器
0引言
近年来，随着时代的快速发展与科技水平的日益腾飞，现代仪器正朝着微小化、集成化的方向发展，这一现象促使单片机的应用场景愈加全面与广泛，单片机仪器与传感器在现代工业生产与生活中随处可见[1-4]。特别是随着物联网技术的飞速发展和逐渐成熟，以单片机为主的智能小车在巡查、仓储、探险及国防等领域得到广泛应用[5-8]。论文设计了一种基于单片机的智能寻光小车。设计以单片机为核心，由寻光模块、超声波传感器模块、显示模块、蓝牙控制模块组成，可以根据光敏传感器所传输的信号进行光源感知，从而采取相应运动，实现对光源的追寻。若前方遇到障碍物将自动避障，同时通过LCD1602显示间距。小车也可以通过蓝牙控制。该小车是一套以智能控制和自动化为主题、多种学科相交融的集成化产品，在方便生产生活的同时还为自动驾驶等领域的研究提供思路与理论支持。因此，此设计对改进生产方式、促进智能控制领域研究具有一定的意义。
1智能寻光小车的设计方案
智能寻光小车寻光时，由于光源外各个位置光照强度不同，使得所采用的光敏传感器对不同位置光照强度的反应不同[9]。此时光敏传感器会产生不同的电信号，并将所采集的信号发送至单片机进行处理，从而达到寻光的目标。在寻光的同时如遇障碍则触发避障功能，超声波传感器对遇障返回的信号进行分析，再将信号传入单片机内；通过单片机操控进行转向等操作达到避障要求，在避障的同时由单片机将信号传入显示模块，由液晶显示器显示与障碍物之间的距离；也可以使用蓝牙进行连接[10]，通过手动操控使得小车抵达所需位置。图1为系统的总体设计框图。
2系统硬件电路设计
2.1单片机最小系统模块
单片机最小系统如图2所示。单片机最小系统模块以STC89C52为核心，包含电源、复位、时钟电路。电源为5V直流供电，完成对最小系统所有模块的供电。
2.2寻光模块
寻光模块采用GY-30数字光模块芯片。该芯片采用ROHM原装BH1750FVI芯片，使用5V电压进行供电，芯片集成度高，无需额外元件，受到的干扰小，并且光谱范围广，与人眼相近。电路如图3所示。模块2、3引脚分别为I2C总线时钟和I2C总线数据线。
2.3避障模块
HY-SRF05超声波测距模块为避障功能实现的核心。图4为HY-SRF05芯片电路原理。超声波传感器发现障碍测距后，将信号反馈给单片机，然后由单片机控制电机实现避障。图5为设计所用电机电路原理。
2.4蓝牙控制模块
蓝牙控制由HC-05芯片完成。该芯片采用集成封装模式，可以完成双向（全双工）无线功能，用于两个具有串行功能的微控制器之间的通信。图6为芯片电路原理。2.5显示模块显示模块使用LCD1602液晶显示器实现功能。图7为LCD1602显示电路原理。
2.6电源模块
对于整个系统设计而言，电源模块为整个系统提供稳定电压，从而保证系统有稳定供电，确保小车可以正常运转。本系统采用直流稳压电源模块为小车提供整体的供给电压。电源模块原理如图8所示。
3软件系统设计
系统的主程序是单片机系统程序的核心，通过程序控制单片机运行。在上电后运行系统对其进行初始化。通过设置单片机的特殊寄存器、定时器，对每个端口的操作完成初始化设置。系统启动后，智能寻光、自动避障及避障显示等任务通过不同的子程序控制所对应的外部硬件，从而达到设计要求。程序在Keil环境下采用C语言编程实现，图9为主程序设计流程。
4系统测试
小车设计完成后需要对各部分模块进行测试。表1给出了需要测试的模块及要求。表2为模块测试时遇到的问题及解决方案，其中避障模块在测试时顺利实现避障功能。最后通过最终调试及测试，设计基本实现了预设功能。
5结语
