传感器技术论文范文1
本文所设计传感器节点无线传感网络实时监测系统可以分为3个部分：无线传感器网络部分，广域网（移动网络或Internet）部分，远端用户部分。无线传感器网络的各个节点被安置在每个冷藏箱内，并组成通讯网络。每个节点上集成了温湿度、二氧化碳、乙烯、震荡检测器等传感器。温度是冷链运输过程中最重要的参数，直接影响食物的保鲜时间，湿度能体现出食物的失水程度，二氧化碳能表现出食物内部的代谢情况，乙烯能反映运输过程中的果实成熟过程，震荡检测则能体现一些突况。各个传感器受嵌入式CPU控制并将信息交给CPU处理，同时嵌入式CPU与Zigbee协议处理芯片通信已实现协议层面的各种操作。以此方式实现对传感器采样周期、工作状态等的设置和调控。各节点将各种传感器采集的数据进行存储、压缩并发送给上一级路由器，再由路由器发送到协调器。在协调器上，安装有GPRS和WiFi空中接口，能够根据具体环境选择一种方式将各路由器发送到协调器的食品所处环境信息发送到广域网中。
广域网部分在本文系统中指移动服务器或者Internet。协调器将监测到的环境信息发送到广域网中，而广域网则提供中转的功能，便于物流管理者在远端获取这些环境信息。远端用户部分指物流管理者通过在PC上开发的用户界面或者在手机上开发的相关应用程序从广域网获取实时的冷鲜食品信息，并根据这些信息对出现的异常情况及时地做出判断和调整。
由于终端节点是通过电池供电的，而在一次长途运送过程中无法更换电池，所以终端节点的功耗是在设计中需要考虑的重要问题。合理利用Zigbee协议栈中提供的节点睡眠功能将有效地优化终端节点的能量利用效率。因为传感器采集的环境信息将按照一定周期上传给路由节点或协调器，所以在不需要发送信息时，可以将发送模块以及嵌入式CPU中与发送有关的功能置于睡眠状态，在需要发送数据时再由设置好的系统时钟进行唤醒。这样通过软件的编写，控制各个模块的工作时间，对能量进行分时合理利用将大幅提高终端节点的电能使用时间，使整个传感器节点网络更加适用于实际的冷鲜食品物流监控应用。
2结语
传感器技术论文范文2
[关键词]传感器技术：科学教育：教学研究
[中图分类号]G436 [文献标识码]A [文章编号]1672-0008（2012）05—0050—06
一、引言
随着传感器技术的不断发展，它们在科学教学中的应用也逐渐广泛。传感器技术具有科学数据的实时收集、多种类型的数据呈现方式以及变化过程回放等功能，为传统手段所无法实现的实验设计提供了诸多可能。传感器技术应用于教学。可以使微观现象宏观化、抽象概念和理论具体化，从而为学生科学概念的深度理解提供了有力的支持。近几年来。随着传感器技术的不断推广及其在沿海发达城市的广泛使用，与之相关的教学要素也正悄然地发生了变化，如教学模式、实验内容、教学理念、教材开发等，均给传感器技术的教学应用带来了一定的影响。其中关于基础传感器技术实验内容的开发成为重点，教学应用的探讨也引起了一定的关注。
国内曾有学者对近几年来传感器应用于我国教学的研究现状和特点进行了多方面的讨论，为相关研究提供了参考。而对有关国外传感器应用的教学研究内容及特点的讨论较少。为弥补这方面的缺失，本文在文献研究的基础上，从学生概念学习、教学模式、教师使用情况和教师培训模式等方面进行分析，试图就国外传感器技术的教学研究内容及其特点做些梳理，并结合国内情况加以讨论，提出一些建议，为我国相关领域的研究提供有益的启示和借鉴。
二、相关术语及其概念的界定
国内大多数文献提及的手持技术fHandheld Technologyl与传感器技术的概念等同，属于狭义范围，而非广义上的手持技术。广义上的手持技术泛指一些与掌上移动设备（软件或硬件），如掌上电脑、掌上学习软件、数据采集器、图形计算器等有关的学习技术。在国外教育类文献中，与传感器技术直接相关的术语主要有：Microcomputer Based Labs MBLI，probeware，data logging，data logger，Calculator Based Labs（CBL）。因此。传感器技术和手持技术概念的使用需结合不同情境加以区别。关键术语的界定，有助于基于传感器技术教学应用的文献研究。
在教育领域，传感器技术是一种面向科学教育的教学技术，是一种用于实时数据获取、显示和分析的软件和硬件集成系统。基于传感器技术的实验系统如图1所示，该系统主要由用于检测变量的传感器（探头）、用于数据收集和存储的数据采集器（如，图形计算器）以及用于数据管理和分析的配套软件构成（配套软件一般安装于电脑、掌上电脑等）。因此。传感器技术的发展主要体现于对传感器技术的实验系统各要素进行种类的开发和性能的更新等。
三、教育领域中传感器技术的发展
随着技术的更新，数据采集器和软件系统逐渐融合，形成了掌上电脑式数据采集器与传感器的组合，使得传感器技术的使用变得更为灵活，功能更为强大。如图2a为国内常见传统传感器技术系统。主要由传感器、数据采集器和配套的分析软件组成。配套的分析软件中提供了多套实验数据的分析模板。利用不同探头及其组合可以进行大量的实验设计，如，用二氧化碳探头进行二氧化碳引起温室的模拟实验，用氧气探头进行水中溶解氧的探究实验等。此类实验还有很多。常见于小学至高中阶段的探究实验开发和常规实验的改进。图2b为PASCO公司的彩屏触摸式传感器系统，其数据采集器安装有SPARK科学学习系统，以探究式教学模式引导学生开展基于传感器技术的科学实验活动，并且鼓励学生合作学习。利用该系统。PASCO研究团队开发了多种形式的课程，如，包含60多个探究式实验的SPARKlabs，针对化学和生物知识学习的加利福尼亚SPARKlabs，为小学和中学提供科学知识学习的探究式科学（Science through Inquiry）等。目前，世界上约有100多个国家在使用该公司开发的各种基于手持技术的学习系统。图2c为NOVA5000数据采集器，该采集器除了提供诸多科学实验模板，具备数据存储、分析和处理的功能外，还安装有windows CE系统，支持学生上网和查询信息。且配备oMce办公软件来编辑相关内容等。该系统主要应用于初中和高中生物、化学、物理以及环境科学等学科领域的科学实验。与传统数据采集器相比，最新的数据采集器在硬件改建方面主要体现在对数据采集器和数据显示器的改进。现在传感器技术将数据采集和显示进行了有效的融合，且操作采用触屏式，使得户外科学探究变得更为方便。而在实验模板的开发方面，现在传感器技术摒弃了传统实验模板中实验用品、实验步骤、实验结果等“说明书”式的内容结构，融入了核心教学理念，如，科学探究等教学模式来组织内容的编写，使得学生对于科学实验的探究兴趣大大增强，对于问题的思考更为深入。另外。由于加入了信息查询和辅助教学软件使用等功能，学生的科学探究的导向性也更为加强，学生与学生之间信息共享和交流，为合作学习构筑了平台。
四、国外基于传感器技术的教学研究
在国外传感器技术的教学研究中，研究者已逐步从关注实验技术的改进和实验内容的更新等方面，转向着眼于寻求多种传感器技术与教学有效结合的途径。使得传感器能够更好地为教学服务。如下几个方面的研究尤为繁荣：首先，在学生认知研究方面。主要侧重研究利用传感器技术进行教学对于学生概念的转变和能力的提升方面的影响，并且对探究式教学模式的应用尤为关注，从中发现结合传感器技术的教学活动和不同的教学模式对于学生认知发展的影响：其次，在教师使用方面，主要侧重于考察教师传感器技术的认知及探索教学模式的教学效果等，可以为教师教育及传感器技术教学提供依据；最后，在教师教育方面，国外开始关注基于传感器技术的教师培训模式的开发，为培养此类教学的师资做准备。本文对国外基于传感器技术的教学研究进行了梳理。总结了国外基于传感器技术教学研究的侧重点在于学生概念转变和能力变化、教学模式、教师使用情况、教师培训模式等。总之，国外教学研究特点主要体现在：以基于传感器技术的概念转变和能力考查为核心研究内容，以教学模式的探究为重要内容，以师资培训模式的探索为新动向。
（一）学生概念转变和能力考查
对学生概念转变和能力的研究，是基于传感器技术的科学教学研究的核心内容。目前，对将传感器技术与科学探究相结合、以促进学生相关技能和方法的获得的相关研究，取得了一定的成果。以下选取典型案例进行分析。
具有多年科学教学经验的英国学者Frank Fearn设计了基于传感器技术的课外探究活动以促进学生的探究能力。探究内容包括：池塘温度（温度探头）、哺乳动物活动（声音和光探头）、肥堆微环境（温度和湿度探头）、植物生长条件（光探头、湿度探头、温度探头、pH探头）。从活动设计来看，主题从简单到复杂，探究活动的综合性逐渐强：与现实环境紧密结合，使得学生在相对开放的探究环境中，学习使用传感器技术并结合数码相机等工具来收集自然环境下的多种数据，以探究相应数据的变化对于动植物生存环境的影响。这样的设计，不但有利于激起学生的探究兴趣，更有利于培养其观察能力、分析能力以及活动探究能力。
美国威廉斯顿高中教师William Struck和纽约州立大学布法罗分校科学教育专家Randy Yerrick教授，研究了两种数据分析方法对于学生动力学概念学习的影响。研究选取了两组学生，一组先用传感器技术收集和分析数据。然后再使用录像采集并分析数据的方法：另一组学生则先用录像采集并分析数据，然后用传感器技术收集和分析数据的方法。除在个别概念理解方面存在微小的差异外，两种设计下的学生小组在绘图和图形分析能力方面有了明显的提高：学生在利用图像预测和描述物质运动方面的效果也很明显。圈这说明传感器技术在数据分析和收集方面，能够促进学生学习抽象概念的深度认识。
来自康科德教育研究组织的著名传感器技术教学应用教学发起人Robert Tinker博士和密歇根州立大学著名科学教育专家Joseph Kraicik教授以水质为主题，设计实验组和对照组比较基于手持技术的探究活动和常规实验活动对于学生概念转变和相关能力的影响。研究结果表明，将传感器技术与科学探究相结合，可以使学生的探究活动变得更为灵活。更有益于学生观察技能的培养，且以小组合作的形式对探究结果共享和讨论。促使学生对概念理解得更为持久。相对于控制组，实验组学生在基本概念学习及其深度理解方面有了明显的提高，其数据分析也更为全面，且随着时间的增加，基于传感器技术的科学探究活动对学生探究兴趣、思维和探究技能等的培养均产生了积极的影响。
综上可知。学生概念转变及能力变化与基于传感器技术的实验活动设计有着密切的联系。研究者从不同角度对传感器技术的教学应用进行了研究，有从传感器本身的特点出发，侧重实验开发和应用，如Fearn和Struck等人的研究；有侧重传感器技术与建构主义模式和科学探究模式相结合进行有关研究，如Tinker等人的研究。因此，基于传感器技术的实验活动设计。不仅需要重视实验本身的设计，还需要考虑实验的活动方式或教学模式的设计，如，将科学探究教学模式与传感器技术的教学应用相结合，更能激发学生的学习兴趣，挖掘出更多基于传感器技术的科学学习的潜在价值，为实现当前课程标准以科学探究为突破口，达成培养学生探究能力的要求开辟了新途径。
（二）教学模式探索
随着传感器技术的逐步发展。如何发挥传感器技术的教学价值，成为值得研究者们思考的问题。因此，在侧重实验开发的基础上，国外对于基于传感器技术的教学模式的开发也极为关注，这成了传感器教学研究的热点内容。
康科德教育研究组织Shari Mecalf博士和Robert Tinker博士开发了一套基于传感器技术的教材。该教材以探究教学模式为理论基础，以基于标准的主题为活动内容，旨在能够最大限度地体现出传感器技术对于学生概念理解和能力培养等方面的优势。教学中，利用配套的软件系统帮助学生运行和观察传感器收集的数据，并指导学生按照引导、反思、实践、应用和评价等环节组成的教学模式进行探究。研究小组还为教师配备了相应的活动指导手册，对有关主题的背景知识、相关问题和讨论模式等均进行了说明，为教师的有效教学提供了支持。研究表明。经过一定的培训，教师能够顺利地运用规定的教学模式，传授教材中的教学内容。调查显示，学生在完成教材所要求的探究活动后，对于相关概念的理解有了明显的提高，错误概念明显减少。教师在访谈中也表示，该教学方法以及对传感器的使用对科学教学的成效是显而易见的，尤其是在学生对科学概念的深度理解方面。另外，学生在问题解决、表达与交流、团队合作等方面也得到了相应的提高。
美国查塔姆高中著名的研究型教师Missy Holzer设计了基于传感器技术的开放式探究课程，旨在为学生提供一种可持续探究和科学学习的方法。该课程提供了一系列与探究方法和科学本质相关的内容。在教学中，学生先学习各种定量和定性观察方法，总结出一些相关的科学术语，这些方法和技能均会使用到后续的传感器技术探究活动中。比如，在“微环境影响因素探究”活动中，学生需调查自身所在社区环境内的微环境，利用温度传感器来收集不同时段社区中的温度，探究温度对其微气候的影响。数据收集完后，学生分组讨论，探讨温度高低对于微气候分布的影响。通过此类简单的探究活动，使得学生能够在一种自主探究的情况下。选择制定相应的探究计划。查询相关信息。确定所要观察的数据和监控数据变化的进程。在探究过程中，通过查阅资料、讨论和分析，得出相应的结论，学生的科学探究能力在得到提升的同时，对相关科学概念的理解也有了显著的提高。
希腊萨利大学的Charilaos Tsihouridis博士等人，研究了建构主义理论引导下的基于传感器技术的科学教学模式对学生科学学习的影响。探究内容为不同物质的热传导，研究选取实验组和控制组，实验组学生按照合作设计、实验、修改以及实施的模式来开展基于传感器技术的实验探究活动：控制组学生则是直接使用已有实验来探究不同物质的热传导现象。研究表明，以建构主义教学理论设计的教学模式引导学生的实验探究，可以有力促进学生对于科学概念的理解。后测结果显示，前测中相对模糊的概念变得清晰，学生的理解不再停留于表层，回答问题的准确率也有了明显的提高。另外，实验组学生对实验活动的参与度和兴趣均较高，学生对于实验过程的掌控和步骤的调整能力得到了加强。
美国斯坦福大学和瑞典韦舍克大学的合作项目LET’sGO，开发了基于传感器技术的合作式探究学习活动。该学习活动以开放式探究为基础，结合计算机和传感器技术的使用。采用小组合作学习的方式。展开了对生态环境的探究。以水质检测为例，学习主要围绕以下几个环节：（1）同一小组学生联系已有知识对主题涉及的核心问题、探究任务进行讨论，并对问题作出假设；（2）探究或收集数据，小组讨论期间主要用SPARK传感器技术来测量和收集数据，用LiverScribe软件来记录活动内容及其结果，用工作单来记录和描述水周围的环境；（4）收集数据后，学生对不同区域的水质进行比较和分析；（5）学生回到课堂书写结果和报告，反思探究结果。研究结果表明。学生对这种基于传感器技术的教学模式给予了很高的评价。他们认为，这种数据收集的方式更简便，更有趣，活动的参与度也得到了加强，且后测也表明学生对于主题相关概念的理解更为深刻，对于问题的理解更为具体。
上述研究表明，基于科学探究的传感器技术教学应用模式。是提高学生对概念的深入认知和相应学习技能、能力（探究技能、分析能力、观察能力、合作学习能力等）的主要途径。且多样化的探究形式，如，对引导式探究、开放式探究以及合作式探究等的应用，为传感器技术的教学应用模式拓宽了思路。使得传感器技术的教学应用不再局限于课堂和个人，传感器的教学价值也不再局限于提升学生的概念认知，而且能够将传感器技术与日常生活与实践相结合。走出课堂。在探究中以合作和讨论的形式来完成一系列学习任务，拓展了传感器技术的教学应用价值。
（三）教师教学使用情况调查
在具体的教学中。除了受教学模式影响外，教师自身的能力以及教学环境的影响，致使基于传感器技术的教学在现实应用中陷入了困境。研究这些困境，提出相应的对策，是为今后基于传感器技术的教学能够顺利实施提供了有力保障。
新加坡国立教育学院学者Seah whve Choo的研究综述表明，在基于传感器技术的教学中。教师的主要任务是设计有效的学习活动及其任务，需注重在教学中给予学生充分的讨论、分析以及解释的时间，且在学生观察数据时给予适当的指导。并分析教师在教学中遇到的主要问题是受到了教学时间的限制，其他还包括资源和设备、技术支持、经费、培训时间、管理技术、教师自信心等因素。另外，传感器的技术问题、课程设计方面等经验的缺乏，也是导致教学使用的障碍所在。他提出，教师应对传感器技术的作用有充分的认识：对rr技术与课程结合的设计思路要有明确的认识：学校应为教师提供更多的时间来实施此类教学活动：通过适当的培训来增强教师的自信：新老教师能够共享优秀课例：改变传统的评价方式，注重过程评价；在教学中对学生的认知、推理以及分析能力、合作等技能进行综合评价。
Seah Whye Choo等人通过网上问卷，调查了新加坡教师在传感器技术的科学教学方面的使用情况。研究表明，在实验类型方面，传感器技术的使用途径主要为教师演示实验、教材实验和学生实验等，在探究性项目中用到的比率较少：教学方式以教师导向为主，主要用于验证性实验，学生在探究式活动中甚少使用：在介绍使用方法时。绝大多数教师着重介绍传感器技术的功能、操作步骤和方法，而忽略学生对于数据的解释和结果的讨论。尤其是面向低年级学生的教学。调查结果显示，教师并未充分挖掘传感器技术对于探究式教学的价值，教师只是用于演示或学生验证性实验，而很少给予学生在探究式活动中使用的机会，教学中也过于强调学生对操作技能的使用，而忽略了其对数据和结果进行讨论和分析能力的培养。
上述研究基本上概括了教师在基于传感器的教学使用中遇到的问题和面临的挑战。除了硬件外，教师自身对于传感器技术的认识，成为传感器能否更好地为教学所用的突破口。这种认识包括对技术的认识，对教学模式的认识以及对教学对象和环境的认识。在教师培训中若能注重提升这些认识，将有助于教师在课堂教学中有效地利用传感器技术。
（四）教师培训模式探索
随着对技术教学应用要求的提高，教师培训中基于传感器技术的教学培训也逐渐受到关注。基于传感器技术的教师培训，也为教师的专业发展打开了思路。
美国克利夫兰州立大学的课程专家Selma Vonderwell教授等人，开发了基于传感器技术的探究式教学培训模式。该培训模式由五个环节组成：探究式教学相关内容的学习——传感器技术的学习——基于传感器技术的探究式课程设计及实施——共享网站的建立。在培训之前，教师普遍认为自身开发此类课程的能力不足，尤其是针对将传感器技术与科学课程相结合的问题时，认为自身水平较低：经培训后，教师对传感器的使用及其教学等均有了一定的自信。认为探究式教学中融合传感器技术的方法，帮助他们理解技术在教学中的多种途径，认识到技术对于科学教育的价值。通过将教师在培训课程中开发的优秀课案例应用于课堂，使学生能够收集信息、分析信息的数据，且数据生成和分析的过程帮助学生更好地理解科学概念，培养学生观察、分析解决问题的能力。学生的活动动机和兴趣均有所增强。
美国克利夫兰州立大学的Issaou Gado博士等人。以归纳——概念发展——概念应用为教学模式，用于职前教师的基于传感器技术的探究式教学培训。在归纳阶段，通过播放教学视频。归纳传感器技术在教学中的使用方法，讨论传感器技术对于科学学习的影响：在概念发展阶段，让教师们通过设计探究式教学活动，和基于传感器技术的活动，并对表现进行评价：概念应用阶段则是教师在熟悉一系列活动后，参与到问题解决和自我探究的活动中，如，小组合作设计基于温度、电导率仪、pH探头的探究活动，并对教学表现进行评价、反思和交流。研究表明，这样的培训模式，使得职前教师对于技术的态度大有转变，一系列的教学活动，使得职前教师的探究能力、组织能力以及科学活动的参与度和态度等均有所促进，教师对于技术的使用能力、信心度进一步提高。
荷兰特温特大学Joke Voogt博士等人，通过基于传感器技术的课程培训。来促进职前教师的技术教学应用能力。该培训课程开发了针对帮助教师理解基于传感器技术的学生中心课程的教学及其实施步骤的课程材料。课程材料的活动设计以POE（预测—观察—解释）理论为指导，通过预测、实验设计、数据分析、比较预测和结果、反思等环节来组织教学，通过将教师设计的课例应用到实际课堂中。结果表明。绝大多数教师愿意在课堂教学中使用基于传感器技术的学生中心科学课程。他们认为。这样的课程对学生的科学学习很有帮助：小组合作探究方式的教学相对容易。而过程评价相对较难：利用学生前概念以及鼓励学生对预测和发现的讨论较难：需要一段时间来达到对于技术教学的班级管理和掌控：相应的课程材料及其评价方式的开发对于技术传感器技术的教学也是很重要的。
可见，国外在基于传感器技术的教师培训方面，侧重借助于一定的教学模式来促进教师对传感器技术的认识和教学应用的能力提高，尤其注重教师基于传感器技术的教学内容设计和实践应用环节，使得教师培训与教学实际相结合，有利于教师从实际出发，从教学实践中体会和收集反馈，从而对原教学设计做出评价和修正。加深他们对于技术应用的现实意义的理解。
此外，还有研究者对学生传感器技术的使用及其看法进行了调查，得出结论：学生传感器技术的操作技能、对传感器学习功能的认识、对技术使用的态度等，均对教学产生了一定的影响。些方面的研究和反馈也进一步促使教师在实际使用过程中，以学生的认知水平和基本技能为前提来设计相应的科学活动。
五、思考和建议
综上所述，国外教育技术或科学教育领域一些著名学者以及相关大学和教育研究机构，对基于传感器技术的科学教学展开了多方面的讨论，主要集中于基于传感器技术的教学对学生概念转变和能力培养的考察：侧重基于传感器技术的教学模式及其教学效果的探索：关注传感器技术教学应用影响因素的探讨，如。教师使用情况及其问题等：以及注重职前教师传感器技术教学应用培训模式的探讨。通过这些研究，使得基于传感器技术的教学设计及其应用，有了强力的理论支撑。本文结合国内的研究现状。在上述文献分析的基础上。简要提出相应的建议。
（一）我国传感器技术的教学应用研究现状
在基于传感器技术的教学应用方面，我国学者主要从基于传感器技术的实验开发着手，进行了大量研究，研究内容包括教材常规实验的改进（如，用温度探究代替温度计来观测二氧化碳的温室效应），抽象理论的实验新设计（如，酸碱滴定中电导率的变化、沉淀平衡时电导率的变化等），课外实验活动的开发（如，利用色度计测红枣中铁元素的含量）等。这些实验的设计和开发为促进相关教学提供了支持。但基于探究教学模式设计的传感器技术实验活动研究不多，尤其是面向低年级的课外实验探究活动甚少。从教师教育的角度来讲，有关技术教育的师资培训中，针对基于传感器技术的教学培训模式的探讨也较少。在基于传感器技术的学生概念认知方面，也有一些研究，如，对传感器技术与酸碱中和滴定概念学习的研究，对传感器技术与化学定量问题解决的研究等，叫旦成果并不丰富。
传感器技术论文范文3
【摘 要】本文以湖南软件职业学院物联网技术应用专业传感器技术与应用课程教学现状存在的问题对课程教学设计、教学内容、学习资源选用和学习场地设施要求及课程考核标准进行探索与研究，以此提高教学质量，培养适应行业岗位需求的人才。
【关键词】传感器技术；教学设计；教学内容；学习资源选用
一、研究的背景与意义
随着电子计算机、机器人、自动控制技术等技术的迅速发展，对传感器的需求不断增加。传感器是新技术革命和信息社会的重要技术基础，是当今世界极其重要的高科技，一切现代化仪器、设备几乎都离不开传感器。传感器技术成为现代科学领域中一门极其重要的学科。高职院校如何培养物联网技术应用专业研发人才，满足社会对嵌入式开发人才的需求，是高职院校教学过程中的重点。我们从湖南软件职业学院的实际情况出发，针对物联网技术应用专业进行了传感器技术与应用课程教学的研究。
二、研究的内容
《传感器技术与应用》作为物联网感知层的最主要的信息采集获取手段，掌握各种典型传感器的应用是物联网相关专业的核心技能。不同于现有的传统电子信息类传感器相关课程强调各种物理量检测方法技能，物联网相关专业要求培养学生传感器选型、接口电路设计、传感数据采集与传输等应用技术。
（一）《传感器技术及应用》原有教学模式
（1）教学内容理论性较强，课堂组织形式单一，以往这门课的教学以理论教学为主，实践为辅。教师教学以传感器的工作原理为主。由于本课程的涉及的原理和公式较多，上课时理论推导、定量分析较多，理论性较强，比较枯燥，完全是“填鸭式”的教学方式，不适合高职学生的学习特点，导致学生不感兴趣，教学达不到预期的效果。
（2）与实践脱节。大多数学校是在理论课完成后，安排一点时间做些实验，这时有些学生对理论部的内容可能已经生疏或淡忘，实验的效果大打折扣。另外实验主要也是对传感器参数的测试，演示性和验证性的实验居多，功能性、综合性的实验较少。实验不涉及或者较少涉及传感器实际应用中较常见的问题，比如：如何进行传感器的选择、安装，传感器的连接方式等等。这些实验对学生的专业应用能力与综合能力的提高作用不大。
（二）设计思路
（1）课程设计理念。针对物联网系统集成及工程岗位群，通过本课程培养学生对传感器选型和应用能力，同时注重将职业资格标准融入课程教学，以项目案例系统化理念为指导，以教学做一体化为典型特征，与行业企业合作共同开发与设计。在课程设计中我们遵循的理念是：
（2）课程设计思路。本课程组教师与行业、企业的专家（兼职教师）密切合作，企业兼职教师之间参与课程设计开发与教学实施的全过程，充分体现课程教学过程的开放性。课程在简要介绍各种典型传感器结构原理的同时，重点讲解传感器的标准与选型、检测电路搭建与分析、传感数据采集与传输等应用技术。
（3）教学内容。课程分为8个模块。模块一从总体上介绍传感器概念、组成结构、静态特性、标定和校准等基础知识，模块二至七分别通过电子温度计、可燃气体无线探测器、声光灯控器、人体感应器、设备开停无线检测器、跌倒监测器等6种典型传感器设备为例，详细阐述了温度传感器、气体传感器、光电传感器、红外传感器、霍尔传感器、压电传感器等典型传感器应用技术，并拓展介绍了其他典型传感器；模K八以“智能家居集成与应用”为项目载体，将前6个模块中重点介绍的传感器进行集成综合应用。以智能家居应用作为项目主线，串联各个典型传感器应用项目，便于教师采用项目教学法引导学生展开自主学习，掌握、建构和内化知识与技能，强化学生自我学习的能力的培养。
三、学习资源选用
教材选取的原则：强调理论与实践的结合、教材与实际的结合、操作与管理的结合，教学内容符合课程目标要求。推荐教材名称：《传感器技术与应用》，主编：许磊，出版社：高等教育出版社，出版时间：2014年。参考的教学资料：项目任务实施书、参考资料、项目评价表、教学课件、传感器应用试验箱、行业应用视频。
四、学习场地、设施要求
为保证教学项目的实施与完成，本课程必须在多媒体教室完成教学过程。
教学模块1在课程教学的同时增加课外教学实践活动。教学模块2～7，引入大量的应用案例视频、实际案例文档，课外作业以标准方案为主。教学模块8增加课外调研环节。
五、考核与评价
以往的教学评价方式主要是采用考试的方式对课程的内容进行一次考核，这次考核的成绩作为学生的最终成绩。这种评价方式不能真正的体现学生的专业应用能力和综合能力。因此我们对评价方式进行了调整，对每个课题制定相应的评分表，评分表包括学生完成课题的质量以及是否遵守操作规程等内容，科学全面的考核学生的综合素养。所有课题完成后便可以总评出学生这门课程的成绩。
六、结语
我们对《传感器技术及应用》的教学仅仅是进行了一次小小的改革，这次改革使我们看到实行理论实践一体化教学的优势，今后我们还不断的优化教学，使学生更快更好地掌握传感器这门技术，更好的应用它。
参考文献：
[1]冯成龙.试论高职院校《传感器技术及应用》课程的教学改革[J].职业教育研究，2007，（12）：98-99.
传感器技术论文范文4
关键词：卓越计划；传感器；课程改革；应用型人才
作者简介：张鹏（1980-），男，黑龙江哈尔滨人，黑龙江工程学院电气与信息工程学院，讲师；吴东艳（1975-），女，黑龙江哈尔滨人，黑龙江工程学院电气与信息工程学院，讲师。（黑龙江 哈尔滨 150050）
基金项目：本文系2012年黑龙江工程学院教学改革项目（项目编号：JG2012046）的研究成果。
中图分类号：G642.0 文献标识码：A 文章编号：1007-0079（2013）19-0068-02
现代信息技术的三大支柱是传感器技术、通信技术和计算机技术，它们分别构成信息系统的“感官”、“神经”和“大脑”。因此，传感器技术是信息社会的重要基础技术，传感器是信息获取系统的首要部件。目前，传感器早已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。由此可见，传感器技术在发展经济、推动社会进步方面的重要作用是十分明显的。
“卓越计划”是教育部“卓越工程师教育培养计划”的简称，是贯彻落实《国家中长期教育改革和发展规划纲要（2010-2020年）》和《国家中长期人才发展规划纲要（2010-2020年）》的重大改革项目。我国“卓越工程师教育培养计划”于2010年6月开始实施，旨在培养造就一大批创新能力强、适应经济社会发展需要的高质量各类型工程技术人才，为国家走新型工业化发展道路、建设创新型国家和人才强国战略服务。[1]
“卓越计划”具有三个特点：一是行业企业深度参与培养过程；二是学校按通用标准和行业标准培养工程人才；三是强化培养学生的工程能力和创新能力。这就要求高校培养的学生在拥有坚实的理论基础的同时，又要有过硬的工程应用技能，同时也对高校的课程教学提出了新的要求。针对上述情况，本文探讨了当前传感器教学过程中存在的问题，针对“卓越计划”的实施要求提出了一些改革措施，在教学实践活动中取得了较好的教学效果。
一、当前教学状况
传感器课程是电类专业，如测控、自动化、电子信息等专业的一门重要课程，具有很强的实践性。它是讲述传感器与自动检测技术的实用科学，在现代检测与控制系统中有着举足轻重的作用。该课程主要介绍常用传感器的基本原理、结构、特性和应用以及相关的信息处理技术，是一门内容繁杂的交叉学科，涉及物理学、电学、磁学、力学、光学、声学、化学、计算机技术等多门学科，知识密集性强，内容离散性大，应用性较强。
长期以来，传感器及检测技术课程在教学内容上侧重于各种传感器原理的讲解；在教学方法上主要以课堂讲解为主，同时根据教学内容开设少量验证性及综合性教学实验。这种教学方式存在明显不足，主要表现在以下几点：
（1）学生在学习过程中接触最多的是传感器工作原理，无法见到实物，从而对传感器缺乏感性认识。一些相似的原理介绍会让学生觉得教学内容枯燥，从而对学习失去兴趣。教师在讲解传感器及应用电路的分析方法时，同实际应用结合较少，影响了学生的学习兴趣。
（2）传感器技术和微电子技术发展的速度很快，各种新型的传感器不断涌现，但当前大部分教材中没有或很少提及新型传感器技术的理论知识及其应用，不利于学生知识面的拓展。
（3）传感器课程的内容主要包括传感器原理和检测技术两部分，主要内容是传感器原理部分，检测技术内容较少。教材中，传感器原理部分主要介绍传感器的工作原理、内部结构、转换电路，甚至是敏感元件的制作材料和工作原理等，内容繁杂，不仅涉及电学、磁学等多门学科，还涉及工业现场的一些实际情况及制作工艺学等。其中很多内容对学生来说过于陌生，过多篇幅阐述这部分内容会增加学生的畏难情绪，影响学生学习的积极性。
（4）传统教学手段是理论教学加实验，而且以理论教学为主。以黑龙江工程学院为例，大纲规定总课时为48学时。其中，理论教学40学时、实验8学时。在理论教学过程中，教师讲解较费力，而学生听起来较困难，学习积极性不高。实验也基本是对着理论进行验证性实验，缺乏创新性，收效甚微。
（5）课程考核方法一般是以考试为主，辅以作业、考勤评价学生的学习状况。这种考核方法无法激发学生学习的积极性和主动性，不能真实反映学生的学习能力、对知识的掌握程度及其专业应用能力，在某种程度上不利于学生提高自身的综合能力。
为了改变这种教学状况，对传感器课程的教学内容、方法和手段、实验教学方法以及考核机制进行全面改革，使学生既能了解基本原理又能了解实际对象，将理论与实际紧密结合起来，从而提高学生的创新能力、动手能力和工程实践能力，进而满足“卓越计划”提出的要求。
二、教学改革措施
结合黑龙江工程学院电气与信息工程学院的实际情况和“卓越计划”的要求，对传感器及检测技术课程从课堂教学、实践教学和课程考核三个方面进行了全方位的改革和探索。
1.课堂教学的改革
针对“卓越计划”和学校应用型人才的培养要求，依据相关行业的标准制定新的教学大纲，调整传感器原理授课比例，彻底改变传统的重理论、轻实践的教学思路。在讲解完传感器的相关理论之后，从应用的角度将重点放在传感器的工程使用方面。将传感器的应用要点全面展现给学生，努力做到学生在完成理论课程的学习后可以使用实际传感器进行工程测量等应用。为了利用有限的学时来解决主要的问题，避免时间不必要的浪费，在制定大纲时认真分析前后续课程的交叉知识，尽量避免知识的重复讲授。
引入项目教学法，将大纲中的教学内容按照工程相似性进行分类，以生产实践中的具体项目为基础，实现教学内容与工程项目的有机结合，将知识点融入到具体的工程项目中，在教师的指导下学生以小组为单位，自己参与传感器应用项目的设计、仿真、制作、调试和改进的全过程，最终得到结果并进行展示和自我评价。
在结合传统的教学方式和方法的同时，引入展示法、启发法、课堂讨论法等教学方法。购买一些具有代表性的传感器实物，并在教学中将实物展示给学生，使学生能够在第一时间获得较充分的感性知识；采用启发式教学，通过生动地讲述使学生产生联想，给学生留下深刻印象；充分发挥学生的学习主动性，针对学生感兴趣的问题，在学生进行独立思考之后留出一定时间共同讨论，让学生积极参与到课堂教学中，使课堂上的学生变被动为主动，从而提高学生的学习兴趣；为学生提供传感器参考资料和相关科技文献，鼓励其课下阅读，从而领会、消化、巩固和扩大知识面，提高学生的自学能力，养成良好的读书习惯；以调研报告的形式，鼓励学生通过一些渠道去了解广大工厂企业中的传感器应用情况，使学生具有进一步与企业接触的经历。
在授课过程中，结合“卓越计划”的要求，以教师自编的教案和讲稿为主，不断更新新型传感器的部分内容，逐步形成以项目教学法为主线的传感器教材，从而满足应用型人才的培养要求。
2.实验教学的改革
突破传统的实验教学方法，将产品实例分析引入实验课堂。为学生准备实际的传感器实物，让学生在拆开并分析其内部工作原理的基础上绘出内部电路，并搭建外部输出电路进行实验，让学生在动手的同时锻炼思维能力。
引入基于Proteus的虚拟实验方法，使学生摆脱对实验室的依赖，降低实验成本，激发学生的学习兴趣，提高学生的学习效率。让学生在脱离实验室的情况下进行自助实验。通过使用Proteus电路仿真功能，让学生在课下进行传感器驱动电路和测量电路的仿真实验，加深对实验电路的理解，并尽可能地对实验电路进行优化。在使用Proteus电路仿真的基础上，通过实验设备对电路仿真结果进行验证，找到仿真结果和实验结果的区别所在，并对电路进行进一步改进，真正达到通过实验锻炼学生应用能力的目的。
通过上述实践环节的改革，学生的实际动手能力和设计能力有了很大的提高，为学生创新能力和工程能力的培养打下坚实基础。
3.课程考核方法改革
在传统考核方式的基础上，结合课堂教学改革措施，引入新的考核机制，实行多元化、全方位的考核方式，综合考查学生的学习能力和工程实践能力，激发学生学习的积极性，提高学生的综合能力。
降低卷面成绩在课程考核成绩中的比重，将原来的试卷成绩占60%更改为30%。试卷中去掉原有传感器应用方面的考核内容，把重点放在传感器相关原理的考核上，着重考查学生的理论掌握情况。对传感器应用能力的考核占课程考核成绩的70%，主要由课堂表现（15%）、项目完成情况（10%）、实验考核成绩（40%）和传感器应用设计报告（5%）组成。其中，课堂表现成绩依据出勤、作业、课堂讨论、调研报告等情况给出；传感器应用设计报告成绩依据学生提交的设计报告情况给出。
在项目教学法中，授课教师监控学生完成工程项目的每一个步骤，依据项目的完成情况给出学生的项目完成成绩。实验考核成绩包含虚拟实验完成情况、实验准备、实验操作、实验报告、实验创新和实验考试共六个方面的全方位实验考核体系。从实验整体出发，培养学生各项实验能力，提高学生综合素质，提倡自主实验，提高学生的学习自主性，通过定性定量的实验操作考核来提高学生的实际动手能力，以实验创新考核来推动学生的创新能力，真正提高实验教学效果。对于实验考核不合格的采用一票否决制，即取消其理论课考试资格，进而督促学生提高实际的动手能力。
三、结束语
“卓越计划”对于培养一批创新性强、能够适应经济和社会发展需求的各类工程科技人才、着力解决高等工程教育中的实践性和创新性问题、提高科技创新能力、加快经济发展方式的转变、实现未来我国经济社会的持续发展具有重要意义。这无论对学校、教师还是学生都提出了新的要求，更需要参与人不断地更新理念，特别是教师这一重要环节。[5]
本文针对在传感器课程教学过程中所出现的问题，从课堂教学、实践教学和实践考核三个方面对传感器课程进行了全方位的改革与尝试，其主旨在于探索一套符合卓越工程师计划和应用型本科教学要求的传感器课程教学方法。实践表明，通过上述改革增强了学生学习的兴趣和热情，提高了学生学习的效果，使学生在掌握传感器技术的同时提高了学习能力、工程实践能力和创新能力。
参考文献：
[1]林健.“卓越工程师教育培养计划”通用标准研制[J].高等工程教育研究，2010，（4）：21-29.
[2]刘丽.传感器与检测技术虚拟实验教学研究和实践[J].中国电力教育，2011，（13）：118-119.
[3]张铮.《传感器原理》实验课程教学改革探讨[J].长江大学学报（自然科学版），2011，（7）：127-128.
传感器技术论文范文5
【关键词】高职院校 传感器技术 教学改革 创新策略
【中图分类号】G 【文献标识码】A
【文章编号】0450-9889（2017）03C-0159-02
传感器技术是高职电子类及自动化专业中的必修科目之一，也是内容繁杂的交叉性学科。传感器技术研究对于现代人们的生活、生产、科研都具有重要作用。它是一门实践性很强的学科，主要通过理论和公式的理解结合实验进行教育培养，在学生通过实验进行实际操作时，不仅能验证理论的正确性，也能够有效培养学生的创新意识和实践能力。教师应积极改进传统教学方式，通过现代化、创新的教育方法教学传感器技术相关内容，提高课堂效率。
一、传感器技术及其特征分析
（一）传感器技术及其特征。传感器具有响应速度快、精度高、灵敏度高等特点，在特殊场合中，传感器能够测量关键部位的参数信息，而这就需要参数能够快速反应变化。目前的传感器检测温度已经达到-273℃-1000℃范围，精度可达0.001%-0.1%范围，可靠度最高已经达到9级水平。传感器具有在特殊恶劣环境中进行检测的能力，这样一来也便于对数据进行自动记录。很多人类无法涉足的地带，都需要借助传感器进行信息数据记录，另外在高温、高压等环境中，人仅靠五官难以感受参数变化，就需要借助传感器设备进行探测。此外，传感器设备还可以同计算机设备连接，借助计算机技术及时处理参数信息，提高探测效率。
（二）卫星传感器参数概述。卫星主要运用传感器的光谱分析、无线通信等多种技术，并且卫星体现了传感器微型化、数字化、系统化、网络化以及多功能化的特点。此外，通过研究微型传感器的参数、功能等信息，可以帮助学生深刻了解到传感器的实用意义，有助于提升学生对传感器的认识和重视程度，促使学生更努力地学习传感器技术。
二、高职院校传感器技术课程教学现状分析
对于理论教学而言，目前高职院校关于传感器理论的教材种类繁多，并且多偏重于抽象原理推导，学生很难掌握其基础知识，而在教学方法上，教师的教学手段也显得过于单一和枯燥，使得学生难以提升兴趣，难以理解；对于实践教学而言，高职院校侧重各类传感器运用教学，而大多数高职院校的传感器技术实验设备十分落后，学生能自由操作的机会很少，因此导致学生渐渐失去学习主动性。
（一）课程培养目标较笼统。通过研究教材可知，目前部分高职院校的传感器技术课程教学目标是要求学生获得用作生产一线的技术、管理和维护等知识点，并且通过综合设计的方式培养学生的系统设计能力及科技创新能力。而另一部分高职院校的传感器技术课程教学目标则是以加强学生对检测系统和传感器的动、静特征认识和理解为主，重视学生对工作原理和常见非电量参数检测方法的掌握。根据研究，高职院校的教学目标，虽然大都涉及生产第一线，但并没有以实际出发，明确培养的具体目标，因此可以理解为是通过教材内容制定教学目标。更有甚者，个别学校还存在指向不明确的问题，教学目标和内容明显照本宣科。
（二）现有教材侧重不合理。目前高职院校的传感器教学教材大致可以分为两类：一类是普通教材，一类是项目化教程。普通教材大多采用对原理进行划分的方式，不同章节讲述不同的工作原理、结构类型以及其他主要参数等；在项目化教程中，教材的内容被模块化地编排起来，所有特征相同的传感器类型都作为一个模块进行讲解，而模块下的项目则是传感器的不同工作原理。这样的教材排都比较重视对传感器工作原理和设计方法的教学，但这样的侧重只适合学生在制作电路较为简单的传感器机械时才能用到，但和工程应用中的传感器完全不是一个概念。
（三）教学与实践任务脱节。现在很多高职院校倡导采用项目教学方法，也就是在模拟任务地点进行实践练习，让学生充分运用已有资源和已掌握经验，在实践中掌握理论知识。教师可以借助的最直接资源就是校内的相关设备，因此教师一般会在教学设计中对教材知识点进行重新整合，并将实验项目作为基本学习任务。但根据目前已有的实训设备来看，大多只能进行验证性或探究性实验，和实际工作内容有所区别，甚至基本没有关联，因此教学和实践基本脱节。
三、高职院校传感器技术课程教学的改进措施
（一）教材内容改革。目前很多学校所使用的教材与实际情况不符，往往会出现实验内容和教材内容不一致的情况，虽然教材的方向主要是实践运用，但存在侧重点上的不同。教材的内容是相对固定的，但教师的教学内容却可以灵活改变，因此教师在制定课程时，应灵活应对，综合教材与实验内容，既不会偏离教材的指导性，又满足实验要求。因此具体的做法为：教师在进行课堂教学的过程中，遵循教材要求，在此基础上，适当缩减教材中难以实验或现实工作中不会用到的内容，只作简单的理论概述即可。
（二）丰富教学手段。现在很多学校都安装了多媒体设备，因此教师也可以充分利用这一便利条件，结合多媒体课件和教材内容，通过多种形态展现教材理论，突出教学重点，将教学的难点分散。例如，教师在讲解到差动电感传感器章节时，可以将差动变隙式和差动螺线管式的运行原理制作成动画，或从网络上下载相关视频，将这一工作过程通过投影仪展现出来，方便学生理解。此外，教师也可以下载一些实际操作的视频，将其插入到多媒体课件中，在课堂教学时播放这些视频给学生观看，让学生更好地理解如何操作这一装置。
（三）鼓励学生动手。电子设计制作有助于学生在实践操作的过程中，充分运用自己所学知识理论，将脑海中的抽象概念转换为具体方法，并通过实践操作验证并完善理论认知。另外，学生也能通过亲自动手参与实验的过程将所学专业的其他科目知识有机结合，统一运用，以此形成整体性的专业知识体系，从而完善自身的知识结构。以压阻传感器部分为例，教师可以让学生根据所学理论知识和概念自己动手设计一个简易的电子秤，而该系统主要包含电桥、压力传感器、放大电路、显示电路及AD转换电路等元件。学生在动手操作时，会自动联想到电子、电路、编程等相关知识。
（四）增加课程设计。对于传感器的教学实验来说，教材中的很多实验只具有验证性，虽然实验器材中很多设备都是透明外壳，以便学生了解内部结构和运行状态，但其也不适宜学生对测量电路的学习研究。为解决此类问题，学校相关专业教师计划增加课程设计，让学生自己去市场购买相关的元件设备，同时根据自己已学理论，自己设计传感器课程，巩固所学知识，并保证实验结果更接近现实状态。此外，在进行课程设计的过程中，教师应要求学生将自己的设计方案、主题以及具体工作写出来交给教师检查，实验结束后学生还要记录结果并作总结性叙述，这些资料对于学生毕业前完成论文写作及答辩都具有重要参考作用。
（五）侧重专业重点。例如，教师可以安排70个学时左右的时间让学生主学应用类专业。由于具有更多的学习时间，学生可以全面学习各类传感器的操作及使用方法，教师也可以单独设置课程；而对自动化的学习只需要安排40个学时左右即可，因学时不多，教师可以根据培养的方向将侧重点放在位移传感器、力学传感器等专业上；至于机电专业，教师可以将侧重点放在光电检测传感器、称重传感器等方面，以提升学生日后的工作能力。教师通过采取一系列符合学生专业特点的教学方法，侧重某一方向或内容，获得更好的教学效果，提升学生对专业的重视程度及学习积极性。
（六）开展竞赛活动。人都是有好胜心的，因此比赛活动是最能够激发学生斗志、唤醒学生沉睡的旧知识的有效手段。在实验过程中，教师可以从每个班级或宿舍中挑选一些具有较强知识水平和实际操作能力的学生进行比赛。以电阻应变片电子秤部分为例，在实验过程中，因为电位器不可能一次到位，需要反复调整，因此当精度不同时，最后的结果就会产生明显区别，这也成为它比较适合比赛的重要原因之一。在比赛过程中，学生既存在竞争关系，也存在合作关系。做得好的学生，其作品就会被其他W生当作榜样，而不同学生在比赛过程中相互学习，取长补短，就能够更好地掌握传感器技术相关知识。
总之，传感器技术是高职院校仪表自动化、机器人控制、机电技术类专业中最重要的课程之一，在信息自动化领域具有重要意义。传感器与检测技术的快速发展，也为教学改革提出了新的要求。本文研究的传感器技术课程教学改革，通过引入创新教学理念和手段，提升教师的教学水平和教学效果，为今后对此类课程教育方法的进一步改革创新提供参考。
【参考文献】
[1]张艳霞，郑伟伟.高职院校传感器技术教学改革探索[J].中国电力教育，2014（3）
[2]李美凤，贾伟伟.高职传感器技术课程的教学探讨[J].安徽电子信息职业技术学院学报，2013（1）
[3]庞晶，苏双臣，柴洪涛，等.传感器与检测技术教学改革研究[J].北华航天工业学院学报，2014（1）
传感器技术论文范文6
Control Experiments Teaching Research Based on Virtual *
LI Xiaoru， LIU Jianguo
（School of Mechanical Engineering， University of Shanghai for Science and Technology， Shanghai 200093）
Abstract Single curriculum for the relevant status quo， plug-in， verify and control experiment Experiment-based monitoring and control and other experimental teaching Currently， in order to improve student interest in learning， in close connection with practical application， better achieve the objectives of experimental teaching in the experimental teaching process， according to the characteristics of the students the basics， arrange appropriate experiments， individualized. Around the "multidisciplinary， in close connection with the practical application" principle， this paper presents the experimental and control based on LabVIEW virtual instrument teaching methods， the sensor technology and motion control combined on a single platform.
Key words sensor; virtual instruments; teaching methods; multidisciplinary
0 前言
测试测量与控制技术，简称测控，简短的两个字包含了从信号的获取、放大、传输、处理、应用和控制的全过程。测控技术涉及多个学科领域，如计算机技术、电子技术、自动控制技术、传感器技术、信号分析与处理、工程测试技术等。测控技术系列课程教学改革的重要目标之一就是将传统的“老师为主体的验证性实验教学模式”改为“学生为主体的结合实际应用的设计、分析实验模式”，重点培养提出问题、研究问题、解决问题的能力，提高学生的学习兴趣和创新能力，培养适应社会需求的人才。整个实验包括从基础的计算机系统、传感器信号获取、信号分析和处理，到反馈控制的一体化整体解决方案。虚拟仪器（virtual instrumention）是一种图形化编程语言，被视为一个标准的数据采集和仪器控制软件，以通用的计算机硬件及操作系统为依托，在测量和自动化领域得到广泛应用，而且对传统的实验教学方法产生了很大影响，虚拟仪器的应用越来越广泛，将虚拟仪器技术应用于教育教学是虚拟仪器应用的不断拓展和教育教学发展的必然要求，本文以虚拟仪器为开发环境，构建了基于运动控制的传感器实验教学平台。
1 基于LabVIEW的测控实验建设思路
由于微电子、计算机、软件和网络技术的发展，使新的测试理论、测试方法以及仪器结构不断发展成熟，基于LabVIEW虚拟仪器的测控技术创新实验教学逐步形成新的发展趋势，以计算机为核心，由强大的测试应用软件支持，具有模块化、互换性、资源复用性，同时可方便、经济地组建自动测试系统，测控技术实验具有以下特点：
（1）个性化的功能仪器：本实验系统采用虚拟仪器将各种不同的仪器硬件连接到计算机上，运用计算机高速的软硬件资源，将计算机硬件和测量仪器等硬件资源与计算机软件资源有机结合起来完成特定的功能，利用该技术，可替代传统测量仪器，如频谱仪、示波器等。
（2）多学科技术交叉融合：测控技术是多学科技术交叉融合的典型技术，信息论、控制论、系统论是测控专业的理论基础，信息技术、测控技术、系统网络技术是测控专业的基本技术，多学科交叉与多系统集成是测控专业的显著特点。
（3）紧密联系实际，提高学生兴趣，随着生产技术的发展需要，测控技术从最初的控制单个设备到控制整个过程及系统，特别是在当今现代科技领域的尖端技术中，测控技术起着至关重要的作用。
（4）内容上由简到难、循序渐进：按照“基础原理验证性实验、设计性实验、综合性实验、创新性实验”的思路来逐步提高学生学习动手能力，让学生从原理到实际应用来逐步学习和认识，最后有机会进行创造性的综合实验。
（5）便于扩展：虚拟仪器的软硬件系统可以方便进行重新组合和设计，灵活运用。就能以最少的硬件投资和极少的、甚至无需软件升级即可改进整个系统。在利用最新技术的时候，把它们集成到现有的测量设备中，最终以极少的成本改进现有的实验设施。
3 虚拟测控实验系统整体内容
整个实验系统包括虚拟仪器软件和测控系统硬件。虚拟仪器采用LabVIEW图形化开发环境，具有界面友好、易于掌握、编程灵活、设计效率高等优点，硬件平台包括数据采集卡、各类实验用传感器、信号调理电路及各种相关实验器材。传感器的输出信号由数据采集卡采集，经由信号调理电路对信号进行放大和滤波，使其与数据采集卡中的A/D转换器相匹配并提供足够的驱动。另外，还包含驱动控制模块、电机，工业对象等，根据不同的实验内容，采用不同的工业模组，仿真工业测试环境，培养学生掌握测试测量和电机控制的实验技能，让学生在自由创新的空间形成正确的、科学的思想，测控系统总体框图如图1所示。
图1中的测控对象可以是运动机械对象，如伺服电机、步进电机等，可以是运动对象的位移、速度、加速度等参量，也可以是过程参数，传感器是检测装置，能感受被测量的信息，是自动检测和控制的首要环节，将待测参数值按一定规律变换成为电信号或其他信号输出;调理电路就是信息处理电路，将待测信号转化为标准电信号，以便数据采集卡或控制器接收，这部分既可作为传感器原理的一部分，也可作为信号处理的一部分;分析主要指采用LabVIEW提供的丰富的函数库，将数据采集到的标准数字信号，对其进行分析、处理;显示采用虚拟仪器图形化的软件面板替代常规的传统仪器面板，同样具有实际仪器相似的旋钮、开关、指示灯及其他控制部件。
4 实验模块设计
4.1 运动控制实验模块设计
本实验采用TS-ICD-5A智能控制器，被控对象为1000线的伺服电机。开始实验之前，学生必须仔细阅读智能控制与驱动模块软硬件说明书，掌握电机控制线和电源线与控制器的连接方式，模拟量、数字量怎么接入控制器，驱动器的设置、运动编程、实际物理单位和以编码器表示的内部编程的计算机单位的转换、存储器映射等相关知识点，工程文件配置包含电机参数、编码器线数、控制模式以及相应控制参数信息，然后使用LabVIEW调用智能控制与数字伺服驱动模块动态链接库，可以检测各类电机参数，发送电机运动控制指令，读取编码器、I/O通道、AD通道的反馈，轻松实现电机的开环、半闭环、全闭环控制以及相关信号检测，编制LabVIEW程序，图2所示的运动控制虚拟面板为简单的电机控制实验前面板。
4.2 传感器实验模块设计
以测控电路原理实验和虚拟仪器仿真实验为主，结合理论知识，让学生自己动手搭建相对应的仪器与电路，使其扎实地掌握测控系统中涉及的基础知识点，以模块化工业对象为载体，设计了光电开关传感器、电涡流传感器、振动加速度传感器、振动速度传感器、磁电传感器等各种工业标准传感器实验。图3显示了本实验模块提供的一种磁电转速传感器测量原理。传感器实验模块以验证性实验为主，将工程测试与传感器、信号与系统、虚拟仪器等课程的教学与实验紧密结合，理论联系实际。
4.3 综合实验模块设计
在掌握以上的知识后，教师对现有对象提出新的设计思路或要求，让学生重新设计或改装实验对象，得到期望的实验结果。例如，学生可以整合运动控制实验和传感器实验的对象开发综合测控对象。锻炼三个方面的能力。（1）学习运动控制原理，伺服电机的调速特性，运动控制卡的接线，电机的各种参数设置，运动模式。（2）学习各种传感器的基本原理，实用范围，以及在各种测试条件下不同传感器的选型方法。（3）学习数据采集的相关知识，包含硬件连线和软件采集。
