时间:2022-06-10 00:43:37
开篇:写作不仅是一种记录,更是一种创造,它让我们能够捕捉那些稍纵即逝的灵感,将它们永久地定格在纸上。下面是小编精心整理的12篇传感器技术论文,希望这些内容能成为您创作过程中的良师益友,陪伴您不断探索和进步。
1极限(界限)电流型
极限型相对于浓差型,不需要参比气,在固体电解质的阴极侧进一步设置限制气体扩散的扩散层。当在固体电解质两侧施加一电压,阴极附近的氧得到电子形成O2-,O2-通过固体电解质到达阳极被还原失去电子产生氧,在电极电路中产生可测泵电流,这相当于一个电化学氧泵。施加的电压增大,泵氧速度增大,当电压超过某一数值,气体扩散速度小于泵氧速度,泵电流达到极限值。依据扩散孔隙大小,分为普通扩散(孔径远大于分子平均自由程)和克努森(孔径远小于分子平均自由程)扩散。在扩散层参数(扩散系数、孔截面积、孔长度)固定时,普通扩散(如小孔型)的极限电流与氧分压的对数成正比;克努森扩散(如多孔型)的极限电流与氧分压成正比。极限型在理论空燃比附近以及浓燃烧(贫氧)区域产生电信号极其微弱,因此主要用于稀薄(富氧)燃烧发动机(即作为稀薄空燃比型)。极限型需要加热器使得固体电解质达到工作温度。为了调整传感器的响应时间,极限型也发展了套管式、平板式。根据扩散层类型,极限型包括物理扩散障碍型(包括小孔扩散和多孔扩散)、化学扩散障碍型(致密型)。物理扩散障碍的材料一般为Al2O3;化学扩散障碍的材料是固体电子-离子混合导体,后者是依靠混合导体两侧的氧化学势差,通过混合导体的晶格缺陷将O2-传输至氧泵电池的阴极,混合导体的材料可为钙钛矿结构的镧系过渡金属氧化物(如镧锶锰、镧锶钴、镧锶镍、铷锶钴、铷钙钴等)、稀土与过渡金属掺杂的氧化铈和氧化锆为基体的萤石与烧绿石型氧化物。另外,利用浓差电池原理和电化学氧泵原理可组成管式或板式双电池型宽域氧传感器,该型传感器可用于整个浓燃烧和稀薄燃烧范围的空燃比控制。
2氧化物半导体型
在氧化物半导体表面上形成一对电极。根据周围气氛的分压,氧化物半导体(如TiO2、Nb2O5、CeO2、CoO2、SnO2、ZnO等)自身进行氧化或还原反应,导致半导体的电阻发生变化。在温度固定时,半导体电阻的对数与氧分压的对数成正比。该型传感器需要加热器使得半导体达到工作温度,不需要参比气,按照结构分为烧结体型(片状)、薄膜型、厚膜型。
3场效应晶体管(FET)型或肖特基势垒二极管型
电极形成在FET的YSZ栅上或半导体表面的氧敏膜上。在气/铂/YSZ或气/铂/TiO2三相界面上,氧被催化为O2-,使得铂/YSZ或铂/TiO2界面的电位发生变化,进而使得FET阈值电压或二极管端电压发生变化,通过测量FET阈值电压或二极管端电压变化获得氧分压。该型传感器适用于室温到高温。
4混合电势型
在固体电解质表面上形成具有不同催化作用的电极。将传感器置于含有氧气和还原性气体的混合气中,不同的电极上产生不同的平衡电势,在还原性气体浓度固定时,平衡混合电势与氧气浓度的对数成正比。本文以工作原理分类为主线,对不同类型的汽车用氧传感器专业技术进行梳理,形成清晰的汽车用氧传感器专业技术脉络,便于根据结构和所测量辨识不同类型汽车用氧传感器专业技术。
作者:徐妍妍 单位:国家知识产权局专利局专利审查协作北京中心
Proceedings of the 10th
Italian Conference Sensors
and Microsystems
2008, 674pp.
Hardcover
ISBN 9789812833525
A G Mignani等著
本书精心收集了2006年2月15-17日在意大利Firenze市举行的第10届传感器与微系统会议上的论文。这次会议由意大利传感器与微系统协会(AISEM)和费拉拉大学应用物理系组织,整个会议由9个口头宣读分组会和2个书面张贴分组会组成,它在意大利为物理、化学、生物、工程、材料科学等领域的专业人士提供了一个独特的跨学科的交流平台。传感器与微系统会议论文集自第一版出版以来,为传感器与执行器、材料与工艺技术、信号的监控、获取和控制、数据处理、图像识别技术、微系统、微机械等与传感器相关学科的关键研究领域做出了突出的贡献。
传感器与微系统是一门多学科交叉的综合性学科,它涉及到科学技术的各个领域。本书收录的109篇论文被分成10个部分介绍,1.应邀演讲报告,包括计算机屏幕上的图像辅助技术:原理和应用等4篇文章;2.生物传感器,包括基于纳米材料的GOD生物传感器的制备与表征等7篇文章;3.生命功能监测,包含了导管..导管内的伽玛射线探测仪、用于移动医疗的基于红外线的心率监测10篇文章;4.气体传感器,包含了气敏氧化锡纳米带的发光特性、纳米结构的三氧化钨(WO3)气敏材料的高温沉积等30篇文章;5.液相化学传感器,包含了基于二氧化锡光学传感器的水中氨的检测、用光纤探针和低成本分光度计对水中Cr(VI)含量的在线全自动测量等6篇文章;6.化学传感器阵列,包含了用于酒质量监测的具有线性温度特性的气体传感器阵列的发展等8篇文章;7.微制造与微系统,包含了温度对MEMS振荡器影响的仿真与建模等13篇文章;8.光学传感器,包含了带有微加热器和热电堆的CH4红外传感系统等10篇文章;9.物理传感器,包含了一种基于有机场效应晶体管的应力计量传感器等15篇文章;10.系统、网络和电子接口,包括一种集成的带有分离振荡器的宽范围的阻抗/时间转换器等6篇文章。
本书内容丰富新颖,几乎涵盖了传感器的各个领域,介绍了传感器在各个领域的新发展、新成果和新应用,适合于从事不同传感器及其相关领域的研究人员和工程师们参考阅读。
孙方敏,
博士生
(中国科学院电子学研究所)
关键词:双轴加速度传感器,ADXL210E,三维鼠标
一、引言
ADXL210E是美国模拟器件公司生产的含有用多晶硅表面微机械加工技术制作的传感器的两坐标轴加速度计单片集成电路。论文写作,ADXL210E。ADXL210E是一种低成本,低功耗,完整2轴加速度传感器,该电路可以测量诸如振动这样的动态加速度和重力之类的静态加速度,测量范围为±10g。ADXL210E的占空因数输出在没有A/D转换器或胶着逻辑(Gluelogic)的情况下,可通过微处理器直接测量。论文写作,ADXL210E。事实上,器件的占空因数(即脉冲宽度与周期之比值)正比于加速度。论文写作,ADXL210E。ADXL210E常用于两轴倾斜传感器、信息家电、报警和移动探测器及汽车安全等领域。
其性能特点如下:
(1)利用3V~5.25V的单电源工作,电源电流低于0.6mA;
(2)集成了两坐标轴采用多晶硅精细机械加工技术制作的传感器;
(3)经占空因数输出端可直接与低成本的微控制器接口;
(4)加速度计的带宽可由引脚XFILT和引脚YFILT上的电容器(CX、CY)设定;(5)满度测量范围为±10g,在60Hz下的分辨力是2mg;
(6)占空因数周期T2由引脚2上的电阻器RSET设定(T2=RXET(Ω)/125MΩ)。(7)有专门设计的数字输出,通过占空因数滤波或者利用引脚XFILT与引脚YFILT输出,也可提供模拟输出。
二、基本结构与原理
ADXL210E采用尺寸为5mm×5mm×2mm的8引脚LCC型封装,引脚排列如图1所示。各个引脚的功能见表1。
图1 ADXL210E引脚排列图
表1 ADXL210E的引脚功能
本书为第11届意大利传感器与微系统会议的论文集,其中精选了具有代表性的会议论文。这次会议展示了在传感器与微系统领域的理论模拟与实际应用的最新成果。传感器与微系统是一个新兴的交叉学科,其涉及到物理、化学、材料科学以及生命科学等领域。
本书共分为六部分,第一部分为化学传感器,主要介绍了:可调谐二极管激光光谱仪原位测量平流层微量气体;四苯基卟啉在高有序热解石墨上的组装:前所未有的吸附压缩驱动的双层模式组装;一种室温下的基于铂/氧化铱复合物的氧气传感器;聚合物涂层的长周期光栅作为高灵敏度化学传感器;用于低温下检测氢气的光纤传感器;溶剂对复合薄膜形貌和传感特性的影响;纳米钛对气体的传感性质;基于二元金属的碳水化合物传感装置;一种快速检测牛奶中M1黄曲霉素的便携式荧光计;利用光学传感器检测橄榄油的质量;质量标准体系在计划、设计和实现厚膜气体检测器中的应用;基于单壁碳纳米管的光纤传感器;合成且表征用于二氧化氮检测的纳米材料;铂金元素作为覆盖层的P型一氧化钛薄膜用于对氢气的检测;包含银纳米簇的氟化聚亚酰胺纳米复合薄膜用于对有机气体的光学检测等等。第二部分为物理传感器,主要介绍了荒芜环境中的固体定位风速计;一种具有溅射内核的二维平面磁通量阀门;一种用于探测RF电场的光学探针;通过拉曼散射来测量多孔硅结构的应力;对热传感器的一种十分有效的计算机模拟模型;对硅化铬应力传感器的认识。第三部分为生物传感器,主要介绍了基于不定型硅基器件检测DNA分子;抑制酪氨酸酶的有机相酶传感器;用于人瘤病毒检测的DNA压电生物传感器;用于检测硬质小麦安全型的用户友好的电化学手持设备;采用SPR成像技术来研究DNA―DNA生物分子的相互作用。第四部分为微米纳米技术,主要介绍了实验室芯片技术对基因进行分析;利用硅基玻璃芯片对化学物质进行快速光学检测;采用不同导电纳米颗粒来控制复合材料聚合物的传感性质;采用电化学刻蚀硅片的方法制备嵌入式微通道;采用超声束沉积方式制备具有气体传感的金属氧化物/有机物杂化材料;聚焦离子束刻蚀用于气体传感技术;一种模拟IPMC传感器的软件工具;对印迹二氧化钛纳米粒子的合成与表征;机车安全与舒适度测量;悬臂梁的强制型阻尼振动。第五部分为传感器阵列和多重传感系统,主要介绍了整合型微重力化学物质检测装置;采用杂化电子鼻原位检测硫质喷气孔火山口喷发的火山气体;对主要公路旁的漂浮粒子和氧化氮化合物的检测;多传感器布局在敌对环境中的机器人。第六部分为传感器网络和对传感器的数据分析,主要介绍了对于无线传感器网络的概览:对ZGIGBEE网络架构一瞥;动态场景下尘埃传感器网络:在城市环境中普遍应用性能的研究;一种配置了IEEE 802.15.4的移动设备的便携式软件工具;一种神经光谱分类的光学传感器;对城市环境污染检测无线网络设备的设计;应用多传感器微型化系统对橄榄油进行评价。
本书几乎涵盖了传感器方面的所有方向,包括化学、物理、生物以及传感器构架等等。相信从事任何传感器研究方向的科研人员都会在本书中找到有参考价值的内容。
关键词:智能车辆;环境感知;传感器;多传感器信息融合
中图分类号:E91 文献标识码:A 文章编号:1674-7712 (2012) 14-0026-01
一、前言
随着社会的进步,汽车成为人们出行必不可少的交通工具,车辆堵塞、交通事故等问题也日益显现。汽车数量的快速增长造成了公共交通效率低下、交通事故频发。建立起现代化的智能交通系统便被提到日程上来。智能车辆(Intelligent Vehicles, IV)作为智能交通系统(Intelligent Transportation Systems,ITS)的重要组成部分,也是系统的运行主体,能够提高驾驶安全性,大幅改善公路交通效率,降低能源消耗量,由于众多优点,该技术的研究日益受到国内外相关机构的关注。
智能交通系统能够有效缓解交通压力,合理调配公共交通资源和道路资源。基于机器传感技术和控制技术,驾驶系统采用信息传输技术和计算机视觉技术监测道路路面、交通标志、其他车辆、行人以及交通事故等道路环境状况,有效保证智能车辆在各种路况下的安全行驶,并能对一些异常状况进行及时处理。在过去的10多年里,相关技术取得了很大的进步,有些国家已经成功开发了一些基于视觉的道路识别和跟踪系统。其中,具有代表性的系统有:LOIS系统、GOLD系统、RALPH系统、SCARF 系统和ALVINN系统等。从这些先进技术的应用便可看出,感知外部环境模块是智能车辆的核心技术。
二、环境感知传感器在智能车辆上的应用现状
智能车辆在道路上畅行离不开相应的传感技术,其中最重要的是道路环境感知模块,该模块将先进的通讯技术、信息传感技术、计算机控制技术结合起来系统利用。智能车辆系统主要有环境感知模块、分析模块、控制模块等部分组成。环境感知传感系统主要由机器视觉识别系统、雷达系统、超声波传感器和红外线传感器组成。
(一)机器视觉识别系统
机器视觉识别系统是指智能车辆利用CCD等成像元件从不同角度全方位拍摄车外环境,根据搜集到的视觉信息,识别近距离内的车辆、行人、交通标志等。机器视觉也有其弱点,容易受到环境的影响,在能见度较低时效果不理想,因此,在传感器类别中属于被动型。与雷达系统相比较,视觉识别系统价格低廉,一辆车上可以安装多处,监测范围更大,搜集道路信息更为全面,通过对其所得的图像进行处理可以识别、检测周围路况,这些也是主动型传感器无法替代的。所以越来越多的人对利用机器视觉感知车辆行驶环境产生很大的兴趣,该系统在现实生活中随处可见,普及率最高,机器视觉在智能车辆研究领域得到广泛的应用, 成为最受欢迎的传感器之一。
(二)雷达系统
雷达系统是一种主动型传感器,利用微电磁波探测目标距离、速度、方位等。雷达不需要复杂的设计与繁复的计算。雷达系统的使用不受光线、天气等因素干扰,无论是白天还是黑夜,晴天或者下雨,雷达系统都能够正常运转。由于雷达是靠电磁波反射原理来工作的,这会导致相近的不同雷达间电磁波相互干扰而影响工作效能。但是,瑕不掩瑜,由于雷达在准确提供远距离的车辆和障碍物信息方面有着得天独厚的优势,因此在车辆的防碰撞系统中有着广阔的应用前景。
(三)超声波传感器
顾名思义,超声波传感器是指利用超声波为检测方法的传感器。使用超声波探测得来的的数据处理简单、快速,超声波传感器可以发射定向长生波,能够在较小范围内检测到物置。这种技术在医学应用上比较广泛和成熟。汽车工业上的利用首见于在欧洲销售的的BMW 车上的超声波停车装置。这种系统利用一片单片机进行控制,超声波遇到障碍反射回传后,根据传感器探测距离发出不同的提示音。
(四)红外线传感器
红外线传感器是利用红外线来进行测量工作的传感器,技术更加先进。红外线传感器不受黑暗、风、沙、雨、雪、雾的阻挡,环境适应性好,且功耗低。这些特点使它远超其他传感器。与超声波传感器相比,反应速度更快,探测范围更广,由于其探测视角小,方向性和测量精度有所提高。与机器视觉结合使用,红外线传感器可以增强机器视觉识别的可靠性,使黑夜如同白昼,因此常被用于智能汽车中的夜视系统中。
三、多传感器的综合利用
在复杂的路况环境下,单一传感器都有其局限性,仅仅安装单一传感器难以提供路况环境的全面描述,因此设计智能车辆必须配置多种传感器。例如夜间行驶时红外线传感器是必不可少的;而停车、倒车时主要使用超声波、雷达探测周边障碍物的远近;机器视觉除日常应用外与其他传感器结合起来可以使得智能车辆驾驶安全性更加可靠。
随着计算机信息技术、通信技术、控制技术和电子技术的进步,智能车辆技术研究中多传感器信息融合技术的应用取得了许多令人振奋的成果。如车载系统互联技术、欧洲的Peugeo系统、美国的IVHS系统等。Tsai-Hong Hong等利用激光传感器采集图像获得车辆前方的距离信息,在正常的路况环境下,采用彩色摄像机与激光传感器联合感知道路表面和定位道路边界。这些技术经过不断改进,相信在不久的将来引起汽车工业的革命。
四、结语
在智能车辆的环境感知模块技术研究中,传感器是智能车辆控制系统的关键。如何使传感器技术更好的应用到汽车行业上来,未来将成为传感器技术研究领域的一个发展方向。
整合各种类型的传感器技术,使其为智能车辆提供更加真实可靠的路况环境信息,对智能汽车技术的发展来说是至关重要的。由于实际的应用环境所得到信息大多数都是不确定信息,传感器回馈信息融合还原真实路况还有很大的困难。
纵观全球,我国的智能车辆研究工作还处于起步阶段,同欧美日等相比还很落后。但随着我国社会经济的发展,汽车保有量不断膨胀,严峻的交通现状迫使我们把发展智能交通尽早提到日程上来,只要我们勇于创新,结合我国具体国情,不断进行深入、细致的研究,我国智能化交通必能早日实现。
参考文献:
[论文摘要]无线传感器网络研究具有重大的科学意义及应用前景。协作技术是其重要组成部分。通过介绍无线传感器网络协作技术,对协作技术研究中的一些热点问题进行分析,展望无线传感器网络协作技术研究中一些很有前景的研究方向。
一、引言
无线传感器网络(Wireless Sensor Network,WSN)包含大量智能传感节点,分布在大范围地理区域内,近似实时地监测、感知和采集网络分布区域内的各种环境或监测对象的数据,并对数据进行处理,获得详尽准确的信息传送给用户。WSN以其监测精度高、布设灵活性强、造价低廉等特点,在军事侦察、工业控制、交通监管、环境监测等领域具有非常广阔的应用前景[1]。
由于单个传感器节点的通信、处理和感知能力有限,无法处理大规模复杂问题,多数情况下不能获取网络全局信息,传感节点要求具有协同通信功能。WSN的协同主要是指资源的协同、任务的协同、信号与信息的协同。资源的协同和信号与信息的协同从根本上是为任务协同服务的[2]。本文通过对协作技术研究中的一些热点问题进行分析,展望无线传感器网络协作技术研究中一些很有前景的研究方向。
二、无线传感器网络协作技术研究热点
(一)协作任务描述
任务描述是任务协同的基础,任务描述能力直接影响任务分配系统的复杂性。WSN的任务描述涉及两方面的内容,即对任务功能进行描述和对参与任务的节点进行描述。根据WSN的特点,感知任务可以从面向应用和面向任务分配两个角度加以描述。
文献[3]分析比较了当前具有代表性的几种无线传感器网络任务描述方式,如有向无环图、抽象任务图、基于角色的任务图、类SQL查询语言描述等。目前并没有一种任务描述方式能同时从两个角度出发有效地对任务进行描述。
(二)协作信号处理
协作信号信息处理协作信号信息处理(collaborative signal and informasion processing,CSIP)技术。文献[4]描述了CSIP针对WSN网络的特点,在数据表达、存储、传输和处理等方面研究新的方法和算法来满足应用对信息精度、网络节能、低延迟、可扩展和高可靠的要求。
文献[5]分析WSN的特点和CSIP的需求,讨论它的一般流程和主要处理模式,接着结合功能框架,归纳并总结目前已有的主要方法。CSIP基于节点间的协商和合作,选择合适的传感节点参与协作,平衡节点个体和网络整体在协作过程中的信息收益和资源代价,解决网络信息处理中的驱动机制、节点选择、处理地点、时机和算法等问题。
(三)协作时间同步
无线传感器网络的应用通常需要一个适应性比较好的时间同步服务,以保证数据的一致性和协调性。时间同步是同步分布式数据感知和控制所必需的。在无线传感器网络中协调、通信、安全、电源管理和分布式登陆等,都依赖于现有的全局时间。
文献[6]提出了协作时间同步同步的概念。协作同步原理如下:如果时间基准节点按照相等的时间问隔发出多个同步脉冲,其周围单跳节点接收后依据这一系列个脉冲的发送时刻估算出时间基准节点的下一个脉冲发送时刻,并在该时刻同时发出同步脉冲。此脉冲信号会扩散至周围单跳节点。如此重复下去,最终网内所有节点都会同时发出同步脉冲,即达到了同步状态。
(四)MAS协作
多Agent系统(Multi-agent System,MAS)是分布式人工智能的重要研究领域,agent可以定义为具有目标、知识和能力的软件或硬件实体,能力包括感知、行动、推理、学习、通信和协作等。
agent利用局部信息进行自主规划,通过规划推理解决局部冲突以实现协作,进而实现系统整体目标。Agent体系结构、交互语言、协商策略研究较为成熟,并且与WSN具有很多相似性。因此,可以考虑在WSN协作中引入agent。
文献[7]提出了一种WSN中基于P2P的多agent数据传输和汇总系统架构。此构架包括接口agent、查询agent、路由agent及数据采集agent。接口agent与用户交互,路由agent负责能源效率的数据传输。查询agent为agent与路由agent之间的协作提供便利的接口,并负责建立优化计划,以实现其预定目标。接口agent和查询agent放置在资源丰富的基站,因为它们需要计算密集操作。数据采集agent负责采集,筛选和格式化传感器的数据。提供MAS架构和设计,使它们在WSNs中能够协调和沟通,彼此之间相互传输和汇总数据。
三、总结与展望
随着WSN商业应用越来越广泛,WSN研究面临的挑战也日益严峻。单个的能源、功率、功能均受限的传感器节点需要协作完成任务。针对传感器间的协作技术的研究也日益受到重视。目前的协作研究仅仅局限在一些具体问题上,尚未形成通用方法。本文分析WSN协作研究还是很有前景的。
参考文献:
[1]孙利民、李中建、陈渝等,无线传感器网络[M].北京:清华大学出版社,2005.
[2]于海斌、曾鹏,智能无线传感器网络系统[M].北京:科学出版社,2006:212-222.
[3]谷建华、沈沉、彭力静、李志刚,基于无线传感器网络任务描述方式的研究与比较,计算机应用研究,2008,25(5):1292-1294.
[4]Ku ma r S,Zhao F,Shepherd D.Collaborative signal and informasion,processing in mier-esensor networks[J].IEEE Signal Processing Magazine,2002,19(2):13-l4.
[5]史浩山,杨少军,侯蓉晖,无线传感器网络协作信号信息处理技术研究,信息与控制,2006,35(2):225-232.
【关键词】压力传感器;电磁敏感性;电磁兼容;模拟退火算法;仿真软件分析
电磁兼容是指设备或系统在其电磁环境中符合要求运行并不对其环境中的任何设备产生无法忍受的电磁干扰的能力[1-2]。电磁敏感性是指存在电磁骚扰的情况下,装置、设备或系统能够避免性能降低的能力。在具体论文研究中,将针对传感器的电磁兼容问题,提出优化设计方案,确保提升传感器的电磁敏感性。
1.提高传感器电磁敏感性原因
传感器在运行过程中需具有有一定的抗电磁干扰性[3],电磁干扰除影响传感器的正常工作外,对人体健康也会造成有害的影响,这样的传感器在实际使用中是不安全的[4-5],所以需要提高传感器的电磁敏感性,使传感器符合电磁兼容要求。文中所指的传感器,对外界的电磁影响可以忽略不计,故只需要研究传感器的抗电磁干扰性,并提高传感器的电磁敏感性。
2.影响传感器电磁敏感性主要因素
2.1电磁干扰源因素。在传感器运行过程中,由于会受到来自外界的无线电发射装备、高速数字电子设备、整机电气设备的静电放电、接触噪声、电路的过度现象、电磁波反射现象等的影响,产生电磁干扰,从而降低传感器的电磁敏感性[6]。2.2电磁耦合途径因素。在传感器设计中,其电路板上的引线、元器件都会产生电流,也都有电位,因此会在电路板上产生电磁场,若是传感器的电路布线和元器件的布置不合理时,会对传感器正常运行产生寄生耦合干扰,外界介质按电磁场的规律向传感器周围空间发射电磁干扰,也会降低传感器的电磁敏感性[7]。
3.传感器电磁敏感性优化设计
3.1运用模拟退火算法优化
传感器电磁兼容通常需要满足GJBl5lA-1997标准,若是仅运用传感器单层外壳屏蔽的方式并不能满足电磁兼容要求,因此可运用模拟退火算法,原理图见图1,不仅能够避免受到初始条件的约束,也可以找出能够解决电磁干扰的最佳方案,从而提高压力传感器的电磁敏感性。图1模拟退火算法原理图1)初始温度t0的选取t0要选取的足够大,Johnson等建议通过计算若干次随机便换目标函数平均增量的方法来确定t0的值。其中,为上述平均增量,x0为初始接收率,一般取0.8~1之间的数。2)温度衰减函数的选取一个常用的温度衰减函数是其中,α取0.5~0.99之间的数,固定控制参数值的衰减步数K,把区间[0,t0]划分为K个小区间,把温度衰减函数取为:3)Markov链的长度Lk的选取固定长度:Lk通常取为问题规模n的一个多项式函数。有接受和拒绝的比率来控制Lk:当温度很高时,Lk应尽量小,随着温度的渐渐下降,Lk逐步增大。4)终止温度tf(停止准则)的选取用循环总数控制法、接收概率控制法等进行选取。
3.2运用仿真软件分析优化
运用Protues(英国LabCenterElectronics公司出版的EDA工具软件)软件进行传感器电磁兼容仿真,仿真分析传感器的电磁敏感性薄弱环节,从而有针对性的进行相应优化,在优化设计后明显缩小了磁场的聚集点范围,大大削弱电磁干扰强度,传感器的电磁敏感性得到了提高,仿真图见图2。
3.3提高电磁敏感性的其它方法
3.3.1电磁屏蔽用屏蔽体将干扰源包封起来,或用屏蔽体将传感器包封,使传感器免受外界空间电磁场的影响。屏蔽技术虽然能有效地阻断电磁干扰的传播通道,但又会使传感器维修不便,并导致重量、体积和成本的增加,所以应采用合理的措施。3.3.2优化信号设计传输信息的电信号需要占用一定的频谱。为尽量减小电磁干扰,对有用信号应规定必要的最小占用带宽,这有赖于优化信号波形。3.3.3完善线路设计应设计和选用自身发射小、抗干扰能力强的电阻线路作为传感器的单元电路。3.3.4合理布局合理布局包括系统设备内各单元之间的相对位置和电缆走线等,其基本原则是使感受器和干扰源尽可能远离,输入与输出端口妥善分隔,高电平电缆及脉冲引线与低电平电缆分别敷设,通过合理布局能使干扰减小到最小程度。3.3.5滤波滤波是借助抑制元件将有用信号频谱以外不希望通过的能量加以抑制,它既可以抑制干扰源的发射,又可以抑制干扰源频谱分量对敏感设备、电路或元件的影响,滤波能十分有效地抑制传导干扰。3.3.6接地与搭接不管是否与大地有实际连接,只要为电源和信号电流提供了回路和基准电位,就通称为接地。电子设备接地是抑制噪声和防止干扰的重要措施之一。设计中如能周密设计地线系统,使用接地、滤波和屏蔽等措施,能有效提高传感器的电磁敏感性。
4.实例仿真分析解决电磁干扰
取三只传感器,按GJBl51A、GJBl52A条件进行试验,分析比较传感器在优化设计前和试验中的零位输出值,相关数据见表1。由表1可以看出,优化设计后的传感器其电磁敏感性得到了很大的提高。
5.结论
综上所述,传感器由于受到电磁干扰的影响,会降低传感器的电磁敏感性,因此需要对传感器进行优化设计,可运用模拟退火优化算法和仿真软件分析来预测传感器频能量分布的聚集点与畸变点,合理调整传感器设计方案,并对传感器做好电磁屏蔽、优化信号设计、完善线路设计、合理布局、滤波、接地与搭接等,对提高传感器的电磁敏感性,解决传感器的电磁干扰,能发挥积极的应用价值。
作者:雷钢 王长虹 齐虹 刘亚娟 刘涛 单位:中国电子科技集团公司第四十九研究所
参考文献
[1]曹俊,郑洁.共轨压力传感器的电磁兼容性试验研究[J].车辆与动力技术,2014.
[2]陈竹健,杨敏,夏状东.机车用压力传感器电磁兼容设计[J].机车电传动,2016.
[3]陈得民.机动车MEMS压力传感器电磁兼容测试[J].上海计量测试,2015.
[4]杨开宇,谭天洪,高印寒等.基于HFSS仿真分析的控制箱电磁兼容[J].实验室研究与探索,2014.
[5]李彦芳,杨晓斌,郑璐等.一种高精度压力传感器的设计与实现[J].电子设计工程,2016.
汽车维修论文格式
一、概述
在现代汽车上,电子技术的应用越来越广泛。随着汽车工业与电子工业的不断发展,今天的汽车已经逐步进入了电脑控制的时代。车身电器与电子设备是汽车的重要组成部分,其性能的好坏将直接影响到汽车的动力性、经济性、可靠性、安全性、排气净化及舒适性。计算机技术与电子技术广泛地应用于汽车,几乎已经深入到汽车所有的系统,大大推动了汽车工业的发展。
目前,国际汽车巨头纷纷将更多的电子信息技术设备装备到其整车中,在国外,中高档轿车采用的电子信息设备已经达到30%~50%,在一些高档车上,这个比率还要高。在电子信息技术设备供应商方面,也纷纷将下一个经济增长点定位在汽车电子产业上。摩托罗拉、英特尔、微软、德州仪器、飞利浦、西门子等这些过去为其他行业和产品提供技术支持的厂商,早已经做好了准备,有些产品已经为汽车提供了新的“动力”。
二、电子技术的应用
(一).电子技术在发动机上的应用
发动机电控技术可分为电控汽油喷射、电子点火、怠速控制、废气再循环控制、增压控制、故障自诊断、安全保险、备用控制以及其他控制技术。
1.电子控制喷油装置
在现代汽车上,机械式或机电混合式燃油喷射系统已趋于淘汰,电控燃油喷射装置因其性能优越而得到了日益普及。。电子控制燃油喷射系统是以空燃比作为主要的控制目标。通过电子控制器对各种不同传感器送来的数据进行判断和计算来控制喷油器以一定的油压,正确、迅速地把汽油直接喷入发动机汽缸。电子控制器主要是根据进气量的多少来控制喷油量的。电子控制燃油喷射系统按喷油器的喷射位置不同可以分为单点喷射系统(SPI)和多点喷射系统(MPI)两种。多点喷射系统是每个汽缸安装一个喷油器,而单点喷射系统是整个系统中只有一个或两个喷油器,安装在节气门的上方。与传统的化油器相比,电子控制燃油喷射装置的最大特点是,在获得最大功率的同时,最大限度地节油和净化排气,因此是节约能源,降低排污的有效措施。
2.电子点火装置
微机控制的电子点火系统主要由与点火有关的各种传感器、电子控制器(ECU)、点火电子组件、点火线圈、配电器、火花塞等组成。
其中传感器用来不断地收集与点火有关的发动机工作状况信息,并将收集到的数据输入电子控制器,作为运算和控制点火时刻的依据。电子点火系统中所用的传感器主要有曲轴转角传感器、曲轴转速传感器、曲轴基准位置传感器、进气管负压传感器、爆震传感器、空气流量及进气温度传感器等。其中前两种传感器是用来检测发动机转速信号的,而发动机转速信号是微机用来确定点火提前角的最主要依据。由其他传感器检测得到的数据主要用于对点火提前角和点火时刻进行修正。
图1-1某车型电子点火系统
电子控制器也叫微机控制器,它是电子点火系统的中枢,用来接收传感器收集到的信号,并且在按照一定的程序进行判断、计算后,给电子点火组件输出最佳点火时刻和初级电路导通时间的控制信号。微机控制的电子点火系统则可使发动机在任何工况下都处于最佳的点火时刻,从而更进一步改善发动机的动力性和经济性,降低排气污染。
3.怠速控制装置
怠速控制系统是电控发动机的一个子系统,主要由传感器,ECU及执行机构组成。怠速控制均采用发动机转速反馈法的闭环控制方式,即发动机转速传感器将发动机的实际转速和目标转速进行比较,根据比较的差值确定使发动机达到目标值的控制量,并通过执行机构对发动机怠速转速进行校正。
图1-2某车型怠速控制装置
车速传感器信号和节气门位置传感器信号用于判断发动机是否处于怠速工况,ECU便确认发动机处于怠速工况,并启动怠速控制系统实施怠速控制。冷却液温度传感器信号,空调压缩机接通信号,自动变速器档位信号,蓄电池电压等信号用来确定发动机怠速时的目标转速.不同怠速条件下的目标转速值已预先存储在ECU的存储器中.发动机转速信号作为怠速控制系统反馈信号,用来计算控制量的大小。ECU一般不单独设置,是由燃油喷射系统,点火系统等共用一个,这使系统简单化,提高控制精度。执行机构的作用是调节发动机进气量,实现怠速控制.
4.废气再循环控制装置
汽车发动机作为一个大气污染源,应该采取各种有效措施予以治理和改造。关于汽车发动机排气的控制和净化问题,各国都进行了大量研究工作,研制了不少的技术措施。这些方法大致可分为发动机本身的改进和增加排放净化装置。而由于发动机本身的改进,较难满足日益严格的排放法规和降低成本的要求,因此现代汽车采取了多种排放控制措施来减少汽车的排气污染,如三元催化转换、废气在循环(EGR)、活性碳罐蒸发控制系统等。废气在循环简称为EGR(ExhaustGasRecirculation)系统,是目前用于降低NOx排放的一种有效措施。
图1-3某车型废气再循环控制装置
它是将一部分排气引入近期关于新混合气混合后进入汽缸燃烧,从而实现在循环,并对送入进气系统的排气进行最佳控制。普通电子式废气在循环(EGR)控制系统由废气再循环电磁阀、节气们位置传感器、废气再循环控制阀、曲轴位置传感器、发动机ECU、冷却液温度传感器、启动信号等组成。
5.增压控制装置
发动机中增压系统的安装日渐增多,其目的是为了提高进气效率。电控增压系统的研制开发是增压技术又跨上一个台阶。目前,应用较普遍的是电控废气涡轮增压系统,其由切换阀、动作器、空气冷却器、空气滤清器、ECU、释压电磁阀组成。通常增压器是为了与发动机的低速小负荷工况相匹配的而设计的,当发动机大负荷运行时容易导致增压器超速运行而损坏,为此电控废气涡轮增压系统专门在排气管中废气涡轮使出增加了一旁通气道,由ECU对切换阀的开度大小进行调整。
6.故障自诊断系统
现代轿车发动机的电控系统中,ECU一般都带有故障自诊断系统,自行检测、诊断发动机控制系统各部分的故障。对于传感器,可通过检测器信号是否超出规定范围来直接进行判断;对于执行器,则在起初是电路中增设专门回路来实现监测,对于ECU本身,也有专用程序进行诊断。故障自诊断系统一般由电子控制器(ECU)中的识别故障及故障运行控制软件、故障监测电路和故障运行后被电路等组成。
7.安全保险装置
如果ECM的输入信号不正常,他将按照内存中存储的固定喷油持续时间和固定点火提前角控制发动机,使发动机能够继续维持工作。ECM本身出故障时,装有备用控制系统的发动机能继续对喷油和点火进行控制,使车辆继续行驶。
8.发动机传感器
发动机传感器是指在发动机上使用的传感器。由于电子技术特别是微型计算机的发展,促进了传感器在发动机上的应用,从而也使发动机的整机性能有了极大的提高。发动机电子控制用传感器主要有空气流量传感器、曲轴位置/凸轮轴位置传感器、发动机转速传感器、爆震传感器进气温度传感器、冷却液温度传感器、氧传感器等。发动机电子控制技术的发展与传感器技术的发展是密不可分的。目前发动机传感器的种类越来越多,可靠性和净度不断提高,并向集成化、数字化和智能化方向发展。
二.电子技术在底盘上的应用
1.电控自动变速器
电控自动变速器可以根据发动机的载荷、转速、车速、制动器工作状态及驾驶员所控制的各种参数,经过计算机的计算、判断后自动改变变速杆的位置,从而实现变速器换档的最佳控,即可得到最佳挡位和最佳换挡时间。
图1-4奥迪A4自动变速器
它的优点是加速性能好、灵敏度高、能准确反映行驶负荷和道路条件等。传动系统的电子控制装置,能自动适应瞬时工况变化,保持发动机以尽可能低的转速工作。电子气动换挡装置是利用电子装置取代机械换挡杆及其与变速机构间的连接,并通过电磁阀及气动伺服阀汽缸来执行。它不仅能明显地简化汽车操纵,而且能实现最佳的行驶动力性和安全性汽车维修毕业论文格式汽车维修毕业论文格式。
2.防抱死制动系统(ABS)
该系统是一种开发时间最早、推广应用最为迅速的重要安全性部件。它通过控制防止汽车制动时车轮的抱死来保证车轮与地面达到最佳滑移(15%~20%),从而使汽车在各种路面上制动时,车轮与地面都能达到纵向的峰值附着系数和较大的侧向附着系统,以保证车辆制动时不发生抱死拖滑、失去转向能力等不安全状况,提高汽车的操纵稳定性和安全性,减小制动距离。驱动防滑系统(ARS)也叫牵引力控制系统(TCS或TRC)是ABS的完善和补充,它可以防止启动和加速时的驱动轮打滑,既有助于提高汽车加速时的牵引性能,又能改善其操纵稳定性。
现代ABS尽管采用的控制方式、方法以及结构形式各不相同,但除原有的传统的常规制动装置外,一般ABS都是由传感器、电子控制器和执行器三大部分组成。其中传感器主要是车轮转速传感器,执行器主要指制动压力调节器。
1、车轮转速传感器
车轮转速传感器是ABS中最主要的一个传感器。车轮转速传感器常简称为轮速传感器,其作用是对车轮的运动状态进行检测,获得车轮转速(速度)信号。
2.电子控制器
ABS的电子控制器(ElectronicControlUnit),常用ECU表示,简称ABS电脑。它的主要作用是接收轮速传感器等输入信号,计算出轮速、参考车速、车轮减速度功、滑移率等,并进行判断、输出控制指令,控制制动压力调节器等进行工作。另外,ABS电脑还有监测等功能,如有故障时会使ABS停止工作并将ABS警示灯点亮。
3.制动压力调节器
制动压力调节器是ABS中的主要执行器。其作用是接受ABS电脑的指令,驱动调节器中的电磁阀动作(或电机转动等),调节制动系的压力,使之增大、保持或减小,实现制动系压力的控制功能。
由于ABS是在原来传统制动系统基础上增加一套控制装置形成的,因此ABS也是建立在传统的常规制动过程的基础上进行工作的。在制动过程中,车轮还没有趋于拖死时,其制动过程与常规制动过程完全相同;只有车轮趋于抱死时,ABS才会对趋于抱死的车轮的制动压力进行调节。
通常,ABS只有在汽车速度达到一定程度(如5km/h或8km/h)时,才会对制动过程中趋于抱死的车轮的制动压力进行调节。当汽车速度降到一定程度时,因为车速很低,车轮制动抱死对汽车制动性能的不利影响很小,为了使汽车尽快制动停车,ABS就会自动终止防抱死制动压力调节,其车轮仍可能被制动抱死。
在制动过程中,如果常规制动系统发生故障,ABS会随之失去控制作用。若只是ABS发生故障、常规制动系统正常时,汽车制动过程仍像常规制动过程一样照常进行,只是失去防抱死控制作用。现代ABS一般都能对系统的工作情况进行监测,具有失效保护和自诊断功能,一旦发现影响ABS正常工作的故障时,将自动关掉ABS,恢复常规制动,并将ABS警示灯点亮,向驾驶员发出警示信号,提醒驾驶员及时进行修理。
图1-5ABS系统图
ABS系统制动过程中,ABS电控单元(ECU)3不断地从传感器1和5获取车轮速度信号,并加以处理,分析是否有车轮即将抱死拖滑。如果没有车轮即将抱死拖滑,制动压力调节装置2不参与工作,制动主缸7和各制动轮缸9相通,制动轮缸中的压力继续增大,此即ABS制动过程中的增压状态。如果电控单元判断出某个车轮(假设为左前轮)即将抱死拖滑,它即向制动压力调节装置发出命令,关闭制动主缸与左前制动轮缸的通道,使左前制动轮缸的压力不再增大,此即ABS制动过程中的保压状态。若电控单元判断出左前轮仍趋于抱死拖滑状态,它即向制动压力调节装置发出命令,打开左前制动轮缸与储液室或储能器(图中未画出)的通道,使左前制动轮缸中的油压降低,此即ABS制动过程中的减压状态。ABS系统就是如此循环进行制动的.
3.电子转向助力系统
电子转向助力系统是用一部直流电机代替传统的液压助力缸,用蓄电池和电动机提供动力。这种微机控制的转向助力系统和传统的液压助力系比起来具有部件少、体积小、质量轻的特点,最优化的转向作用力、转向回正特性,提高了汽车的转向能力和转向响应特性,增加了汽车低速时的机动性以及调整行驶时的稳定性。
4.自适应悬挂系统
自适应悬挂系统能根据悬挂装置的瞬时负荷,自动适时调节悬架弹簧的刚度和减震器的阻尼特性,以适应当时的负荷,保持悬挂的既定高度。这样就能够极大地改进车辆行驶的稳定性、操纵性和乘坐的舒适性。
图1-6奥迪A4自适应悬挂系统
在自适应悬挂控制系统配置中,悬架置于车轮和车体之间。此系统不采用气动膜盒,而代之以盘簧和液压缸。液压系统由电子装置控制,该装置对传感器在汽车运转过程中产生的各种信号进行分析。主动悬挂控制系统配有一个能自动测量高度及根据速度调整的装置,当汽车以高速行驶时能缓慢地减低其速度汽车维修毕业论文格式文章汽车维修毕业论文格式出自http://gkstk.com/article/wk-78500001092730.html,转载请保留此链接!。汽车的水平高度也可通过按钮分两次手动调节。
5.定速巡航自动控制系统
在高速长途行驶时,可采用定速巡航自动控制系统,恒速行驶装置将根据行车阻力自动调整节气门开度,驾驶员不必经常踏油门已调整车速。若遇爬坡,车速有下降趋势,微机控制系统则自动加大节气门开度;在下坡时,又自动关小节气门开度,以调节发动机功率达到一定的转速。当驾驶员换低速档或制动时,这种控制系统则会自动断开。
6.驱动防滑/牵引力控制系统(ASR/TCS)
目前安装ABS的轿车已经相当普遍,但随着对汽车安全性能的要求越来越高,出现了驱动防滑系统(ASR,AccelerationSlipRegulation),驱动防滑系统又称牵引力控制系统(TCS,TractionControlSystem),它的作用是当汽车加速时将滑动率控制在一定的范围内,从而防止驱动轮快速滑动。
汽车“打滑”可分为两种情况:一是汽车制动时车轮的滑移,前面已经分析过;二是汽车驱动时车轮的滑转。所谓汽车驱动时车轮的滑转,就当是汽车起步时,尽管驱动轮不停转动,汽车却原地不动的现象。驱动轮滑转有可能引起汽车的侧滑,且损失了发动机的转矩。为了防止驱动轮的滑转,人们在职动防抱死的基础上研制了驱动防滑系统。他的功能为:一是提高牵引力;二是保持汽车的行驶稳定。
7.减震适应系统
减震适应系统是一种全自控系统,可随每个车轮的减震动进行自动调整,以达到各种行驶状态下调顺车身的运动。路面状况、汽车本身,以及驾驶方式等都在监控之下,以随时独立调节各个车轮的减震器设置值,保证最高的舒适性。驾驶人可通过按钮手动选择以舒适为主或以跑车操纵性为主。另一种作为选项的减震适应系统带有电子自动测量高度的悬挂功能,可在高速状态下把汽车自动调低15毫米。控制开关则允许驾驶人以手动方式分两级调低车身水平。减震适应系统的使用,保证开车过程中获得最大的稳定性和安全性,提供最高驾驶舒适性并改善驾驶动感,最大程度减少翻车和侧倾危险,作为选项的自动找平系统可在恶劣路面开车时减少对车身下部的损伤危险,提高稳定性,减少燃耗。
三.车身电子控制技术
1.电动座椅
现代轿车的驾驶者和前部乘员座椅多是电动可调的,所以又称电动座椅。座椅是与人接触最密切的部件,人们对轿车平顺性的评价多是通过座椅的感受作出的。因此电动座椅也是直接影响轿车质量的关键部件之一。
轿车电动座椅以驾驶者的座椅为主。从服务对象出发电动座椅必须要满足便利性和舒适性两大要求,也就是说驾驶者通过键钮操纵,既可以将座椅调整到最佳的位置上,使得驾驶者获得最好的视野,得到易于操纵方向盘、踏板、变速杆等操纵件的便利,还可以获得最舒适和最习惯的乘坐角度。
图1-8奥迪A4电动座椅
现代轿车的电动座椅是由坐垫、坐背、坐枕、骨架、悬挂和调节机构等组成。其中调节机构由控制器、可逆性直流电动机和传动部件组成,是电动座椅中最复杂和最关键的部分。自动座椅电子控制系统由座椅位置传感器、电子控制器ECU和执行机构的驱动电机三大部分组成。位置传感器部分包括座椅位置传感器、后视镜位置传感器、安全带扣环传感器以及方向盘倾斜传感器等;ECU包括输入接口、微机CPU和输出处理电路等;执行机构主要包括执行座椅调整、后视镜调整、安全带扣环以及方向盘倾斜调整等微电机,而且这些电机均可灵活进行正、反转,以执行各种装置的调整功能。另外,该系统还备有手动开关,当手动操作此开关时,各驱动电机电路也可接通,输出转矩而进行各种调整动作。
2.安全气囊
安全气囊系统称为SRS,相对于安全带,安全气囊只是一个辅助保护设备。
图1-9奥迪A4安全气囊系统
安全气囊是用带橡胶衬里的特种织物尼龙制成,工作时用无害的氦气填充。此系统由一个传感器激活,该传感器用于监视碰撞中汽车速度减小的程度。在碰撞发生的早期,安全气囊开始充气,安全充气大约需要0.03秒。安全气囊可以非常快的速度充气十分重要,这能确保当乘客的身体被安全带束缚不动而头部仍然向前行进时,安全气囊能及时到位。在头部碰到安全气囊时,安全气囊通过气囊表面的气孔开始排气。气体的排出有一定的速率,确保让人的身体部位缓慢地减速。由于安全气囊弹开充气的速度可高达320公里/小时,碰撞时如果人的乘坐姿势不正确,将给人带来严重的伤害。
3.电动门窗
电动门窗是指以电为动力是门窗玻璃自动升降的门窗。它是由驾驶员或乘员操纵开关接通门窗升降电动机的电路,电动机产生动力通过一系列的机械传动,使门窗玻璃按要求进行升降。其优点是操作简便,有利于行车安全。
电动门窗主要有升降控制开关、电动机(双向转动永磁电动机)、升降器、继电器等组成,其中电动机一般采用双向转动永磁电动机,通过控制电流方向,使其正反向转动,达到车窗升降功能。
图2-1奥迪A4电动门窗
4.辅助关门系统
辅助关门系统由气动装置、车门传感器组成。装在每个车门锁的传感器会监察车门开合运动的方向。当某个车门手动关闭到车门锁的第一卡合位或稍微超出时,气动辅助关闭装置即被触发,自动将车门拉合到锁定位。减少车门关闭所需的力量,减少车门关闭时产生的噪音,保证车门始终关紧(即使此车门只被关合到门锁的第一卡合位)。
5.自动恒温控制系统/空调
自动恒温控制系统/空调由压缩机、冷凝器、辅助电风扇或入口风扇蒸发器、温度传感器、不含氯氟烃的冷却剂、储蓄罐、温度控制装置、空气内循环开关、循环泵、余热开关等组成。在发动机运转及空调系统工作时,冷却空气由鼓风机以选定的速度和温度送入。与加热系统一样,左侧和右侧的温度可分别调节。如果空调和加热系统同时打开,由于输入的空气已经过除湿并冷却,车窗上不会产生水雾。在这种再加热模式下,空气首先经过冷却(因此成为干燥空气),然后再加热。在发动机关闭后,发动机余热利用系统(REST)启动,把热发动机的冷却剂抽入热交换器,从而自动控制空气流动和分配。余热利用系统在约30分钟后自动关闭,或者在蓄电池充电量过低时关闭。空调系统降低车内温度并减少湿度,从而提供舒适的车内环境,又能防止车窗水雾,提高驾驶安全。如果拨到空气循环工作模式,系统可防止有味气体进入车内汽车维修毕业论文格式论文。动机余热利用系统允许加热过程中不含发动机噪音和废排气,因此不消耗燃料并可在发动机关闭后继续工作。
图2-2奥迪A4空调系统
6.电子防盗系统
电子防盗系统是为了防止汽车本身火车上的物品被盗所设的系统,它有电子控制的遥控器或钥匙、电子控制电路、报警装置和执行机构等组成。
图2-3奥迪A4防盗装置
汽车防盗装置按其发展过程可分为机械锁防盗装置、机电式防盗装置和电子防盗装置三个阶段。电子式防盗报警器是目前使用较为广泛。它主要靠锁定点火或启动来达到防盗的目的,同时具有防盗和声音报警功能。电子防盗报警器共有四种功能:一是服务功能,包括遥控车门、遥控启动、阻和等;二是警惕提示功能,能触发报警记录(提示车辆从被人打开过车门);三是报警提示功能,即当有人动车时发出警报;四是防盗功能,即当防盗器处于警戒状态时,切断汽车上的启动电路。
7.汽车卫星导航系统
汽车电子导航系统是在全球定位系统(GPS)的基础上发展起来的新型汽车驾驶辅助设备,是为了解决道路交通的堵塞和拥挤问题而产生的,是一种能接收定位卫星信号,经过微处理器计算出汽车所在精确经度和纬度以及汽车速度和方向,并在显示器上显示出来的一种装置。
图2-4奥迪A4导航系统
驾驶者只要将目的地输入汽车导航系统,系统就会根据电子地图自动计算出最合适的路线,并在车辆行驶过程中提醒驾驶员按照计算的路线行驶。在整个行驶过程中,驾驶者根本不用考虑该走哪条线路就能快捷的到达目的地。
当前的汽车导航系统包括两部分:全球定位系统和车辆自动导航系统。汽车导航设备一般是由GPS天线、集成了显示屏幕和功能按键的主机以及语音输出设备(一般利用汽车音响系统输出语音提示信息)构成的。受车内安装位置的限制,一般汽车导航设备和汽车视像音响合成在一起,因此,一些汽车导航系统又称为DVD导航系统。
四.电子技术在汽车工业上的的发展趋势
在今后的十几年内,推动汽车电子产品发展的动力仍将是汽车安全、节能、环保等的需要。汽车电子系统的发展将主要集中在汽车用局域网系统LANS和处理器CPUS、发动机控制、机-电接口、ABS和行驶控制、电子控制传动系统、抬头显示系统HUDS、声音识别技术、行车导驶系统及多媒体技术和撞击传感技术等方面。
车载局域网将逐步替代单独控制器;车载计算机的处理能力将有显著提高。多媒体显示系统将为驾驶者提供更多的有关信息,包括图像信息。声音识别技术可望在5年内有重大突破,并应用于汽车领域。比CD-ROM存储量大6-7倍的DVD-ROM,将大量用于汽车的导驶系统和多媒体系统。汽车电子系统的成本将进一步大幅下降。
利用总线技术将汽车中各种电控单元、智能传感器、智能仪表等联接起来,从而构成汽车内部局域网,实现各系统间的信息资源共享。根据侧重功能的不同,SAE将总线划分为A、B、C三大类:A类是面向传感器和执行器的一种低速网络,主要用于后视镜调整、灯光照明控制、电动车窗等控制等,目前A类的主流是LIN;B类是应用于独立模块间的数据共享中速网络,主要用于汽车舒适性、故障诊断、仪表显示及四门中央控制等,其目前主流是低速CAN(又称动力CAN);C类是面向高速、实时闭环控制的多路传输网络,主要用于发动机、ABS和自动变速器、安全气囊等的控制,目前C类主流是高速CAN(又称动力CAN),但是随着下一代高速、具有容错能力的时间触发方式的“XbyWire”线控技术的发展,将逐渐代替高速CAN在C类网中的位置,力求在未来5—10年之内使传统的汽车机械系统变成通过高速容错通讯总线与高性能CPU相连的百分之百的电控系统,完全不需要后备机械系统的支持,其主要代表有TTP/C和FlexRay.
随着第3代移动通讯技术和计算机网络技术的不断发展,未来汽车正朝着移动力、公室、家庭影院方向发展,为司机和乘客提供进行中的实时通讯和娱乐信息,并把汽车和道路及其它远程服务系统结合起来,构建未来的智能交通系统(1TS)。具体功能:①提供丰富的多媒体设施环境,利用GPS、GSM网络实现导航、行车指南、无线因特网以及汽车与家庭等外部环境的互动
②具备远程汽车诊断功能,紧急时能够引导救援服务机构赶到故障或事故地点。
结束语:
汽车电子化已成为当前的热点,电子信息技术和汽车制造技术逐步走向融合,电子技术不断把音响视频、网际网络、信息引入汽车内。随着未来汽车市场的快速发展和汽车电子价值含量的迅速提高,我国汽车电子产业将形成巨大经济规模效应,成为支持汽车工业发展的一门相对独立新兴支柱产业。
可以预料,随着我国汽车技术的进步,汽车电子新技术必将会得到越来越广泛的应用,国产汽车积极采用电子装置指日可待。虽然要赶上国际汽车的最高水平还有一段路要走,但将来在世界汽车技术尤其是汽车电子技术应用这一领域,我国必定占有一席之地。
参考文献:
[1]台晓虹,申荣卫.汽车ABS技术发展与展望.汽车与配件,2006.18
[2]李炎亮,高秀华,成凯等.汽车电子技术.北京:化学工业出版社,2005.6
[3]汪立亮.现代电子控制系统原理与维修.北京:电子工业出版社,1998.9
[4]德国BOSCH公司著;魏春源等译.汽车电器与电子.北京理工大学出版社,2004.7
[5]肖永清,杨忠敏.现代家用汽车电器系统疑难故障诊断实例.人民邮电出版社,2005.1
【关键词】光纤光栅传感器 数据采集 光纤布拉格光栅
光纤传感器是通过检测光信号来测量环境中参量变化(生物量、物理量或化学量),这些参量变化会引起光的传输特性变化。光纤传感器有很多种类,按照传感机理它可以分为强度型、干涉型和光纤布拉格光栅型这三种。这其中光纤布拉格光栅不仅具有强度型和干涉型的优点,并且具有波长分离能力强、灵敏度高、传感精度好、抗干扰能力强等优势。光纤光栅传感器有着很大的发展前途,它可以在需要精确定位或者是绝对数字测量时,可以构成多光栅空间分布单一光纤传感网络系统。
本文研究的基于光纤光栅的数据采集,光纤光栅传感器即采用的是光纤布拉格光栅,光纤光栅的原理如图1所示。
光纤布拉格光栅的中心波长随着外界环境参量的变化而随之变化,它广泛应用于压力、温度、应变等参数的测量。
一、基于光纤光栅数据采集系统的组成
(一)光纤光栅传感系统
该系统通过光纤光栅传感器采集数据,这是该数据采集系统的前提条件。不同功能的光纤光栅传感器能够将不同的物理参量如温度、压力、应变和加速度等调制为相对应的光栅波长。光纤光栅传感器输出光波以后直接通过光缆便可以进行远距离传送。
(二)光纤光栅网络分析系统
该系统作用是将光纤光栅传感器采集的光信号经光缆的远程传输后,将光信号转化为数字量并以物理参量的方式在计算机终端记录、显示或存入数据库中。
该系统主要由光开关、光纤光栅解调仪及光纤跳线组成。光纤光栅解调仪的作用是将光纤光栅中心波长解调为数字信号。光开关的主要作用是将多路光信号一起或是分别进入光纤光栅解调仪,这样就克服了光纤光栅通道数不能满足工程应用的缺点。
(三)光纤通讯传输网络
该系统由光缆和光纤适配器等组成。光缆是光信号传输的通道,光纤适配器连接光缆且损耗很低,这样就可以避免工程现场的光纤熔接。单桥监控室采用光缆以低损耗方式接连光缆,将远距离采集的光信号引入中心监控室的数据处理及分析系统上。
(四)数据处理及分析系统
该系统是对采集后的数据进行预处理且分析,为后续系统的基础。该系统是由软件系统组成,在现场工控机上运行,为专家评估系统奠定坚实的基础平台,是后续工作提供可靠的依据。
二、数据采集系统的设计
在光纤数据采集系统中,首先运用了多线程技术,以保证数据采集、实时显示界面和数据存储同时进行;其次,运用数据安全队列来保护线程之间数据安全传递的同时,还要使采集到得数据可以在最快的时间内得到显示,最后在VS平台下实现数据采集系统程序,由于VS库函数和空间丰富,编程环境界面友好,使得软件不仅界面漂亮,而且开发难度大大的降低。数据采集的流程图3-5所示。
在基于光纤光栅数据采集系统中,为了使数据采集、储存和实时显示同时进行,必须采用多线程技术。此外,还可以采用数据安全队列使采集到的数据能够在最快时间实现显示并能够保护线程之间数据的安全传递。由于VS平台下库函数和空间丰富、界面友好,采用VS平台实现数据采集系统程序可以使开发难度大大降低且软件界面漂亮。数据采集的流程图如图2所示。
三、数据采集系统的程序实现
随着社会的发展,大型桥梁的安全问题越来越受到人们的重视,为了保证桥梁运行的安全性、可靠性及耐久性等,研究表明,得到科学管理的桥梁有着更好的安全性以及耐用性,桥梁健康监测系统已经是桥梁建设中不可少的一部分,数据采集系统则是整个监测系统的基石。对于桥梁健康监测来说,传感器具有数量大、种类多,信号采集的储存实时性高等要求,这样对于数据采集和处理系统有较高要求。本文以武汉某大型斜拉桥为例,研究基于光纤光栅的数据采集系统的软件设计及具体实现。
根据要求,传感器数据采集系统能够提供监测数据。以某斜拉桥为例的健康监测系统中,系统采用光纤光栅应力传感器、光纤光栅温度传感器、光纤光栅位移传感器、压电式低频加速度传感器等等监测斜拉桥应力、温度等参数。本文主要针对的是光纤光栅型传感器,将采集到的光信号通过光缆传输后经过解调仪解调,最后通过网口对解调仪采集到数字信号存入数据库中,为后续监测系统做准备。
光纤光栅解调仪具有以太网接口,根据实际需要进行网络编程,实现网络程序有很多种方式,Windows Socket是其中比较简单的方法。本系统监测对象比较多并且要求系统实时性高,多线程技术可以满足系统要求,它支持系统一个进程中执行多个线程,多个操作可以在不同线程中同时进行。光信号经解调仪传输后是字节流,可以使用memmove函数对字节流进行分解处理。
(一)光纤光栅传感器的配置
数据采集方案的确定和传输方式的选择一般是根据传感器空间分布情况确定的。斜拉桥的跨度比较大,一般为几百米到几千米,桥上敷设的传感器的数量种类也特别多,这个时候为了减少信号在传输中受到干扰、衰减失真等情况,首先要对传感器进行配置,再选择合适的数据采集方案和传输方式。
数据采集之前要确定传感器的总数、解调仪的数量、所需通道数、采样频率和存储频率等各方面信息。传感器的总数决定了数据传输设备的数量和数据的传输方式。传感器的采样频率是由数据处理系统对数据的要求以及数据本身的动态特性决定的。在进行传感器配置的时,采取四层结构,采用树形控件,应用如图3所示。第一层是光纤光栅系统,第二层是光纤光栅解调仪,第三层是通道,第四层是传感器。在数据采集系统首次运行时要进行初始配置,这样才能提高系统的运行速率。传感器配置有两种方式,一种是在界面进行配置,第二种是修改配置文件的内容。开始配置时首先将配置信息显示在界面上,对界面进行配置,然后将数据写入数据库。
界面的配置步骤为:光纤系统总配置、光纤光栅解调仪配置、通道配置、传感器配置。将每一个配置的传感器编号,通过传感器编号可以查询具体信息。比如:传感器的名称、类别、位置、初始应变、报警上限、报警下限、标定系数、标定斜率、是否要温度补偿、基准波长、标定波长、所属的解调仪和通道数等信息。
(二)网口采集
武汉某斜拉桥健康监测系统需采集的信号数量大、实时性高、处理较复杂。数据采集系统负责将光纤光栅解调仪的信号通过网口以后,进行数据的采集、分析、转化为相应数据储存,为后续的数据分析处理以及安全评估提供可靠地实时数据。本系统是采用开放式Windows系统平台,软件开发环境为Visual Studio 2005,把任务分成几个独立的线程,使用多线程方式,这样就能够保证数据采集的实时性,用户其他操作也能及时响应,这样提高了利用率和程序的运行效率。
光纤光栅解调仪主要作用是把光纤光栅中心波长解调出来,解调的机理有很多,本系统采用的解调原理是基于F―P滤波器的原理,基于网口的数据采集技术较成熟,解调仪的通信协议为UDP协议,传输速率要求能够完全满足系统要求。
对于UDP无连接的数据报服务,客户机给服务机发送一个含有地址的数据报,客户机和服务器并没有建立连接。服务器是通过调用Recvfrom()等待客户端数据。基于UDP的socket编程思路为:首先创建套接字(socket),然后将套接字绑定到一个本地端口和地址上,等待接收的数据,最后关闭socket。
根据实际情况开发服务端软件基于UDP的,UDP能够提供端口机制便于UDP用户使用。UDP长度中包括UDP本身长度、源端口、目的端口、用户数据和UDP校验等。实际开发,端口号为5000,首先使用“ping”命令判断测试网络是否连通,原理为发送UDP数据包给对方主机,对方主机回复是否收到数据报,如果回复及时,则网络已经连接,软件流程如下图4所示。
四、小结
光纤光栅传感器使用越来越普遍,本文介绍基于光纤光栅传感器的数据采集监测系统的组成,对数据采集系统进行软件设计和介绍基于网络的数据采集的关键技术,最后对数据采集系统进行实例应用。
参考文献:
[1]柳旭.基于光纤传感技术的桥梁健康监测数据序系统研究:[工学硕士论文].武汉:武汉理工大学,2006
论文摘要:介绍变电站内存在的各种干扰和无线传感器网络使用的直接序列扩频技术,并对无线传感器网络应用于变电站中这种高电磁干扰环境中可行性进行论证。
0引言
目前,变电站系统自动化正成为一种不可改变的趋势,其监控和通信系统的重要性日益凸显。变电站现有测控系统多采用有线通信方式,但是,有线通信的弊端是显而易见的,例如传输线铺设复杂、不易检修和维护,长距离传输线易受电磁千扰的影响等等。而无线通信则具有运行可靠、安装灵活。成本低廉等优点,尤其是在需要实时监控变电站信息的情况下,无线通信更是具有极大的优势。
现有无线通信方式主要有ieee802.11b/g、蓝牙、zigbee. gprs/gsm等。而zigbee技术更是以安全性高、响应时间快、占用系统资源低、成本低以及能耗低等诸多优点成为变电站实时监控系统中首选的无线通信技术。zigbee技术是专门针对无线传感器开发的,无线传感器网络在变电站中的应用研究尚处于起步阶段,其研究重点主要放在配电网自动化以及温度、电能在线监测方面,然而,变电站高强电磁环境对无线传感器网络通信的影响的研究还相对缺失。因此本文对变电站的干扰和无线传感器网络的调制技术进行研究,对无线传感器网络在变电站中的应用的可行性进行论证。
1变电站中的电盛千扰
变电站内部具有复杂的电磁环境,因此必须对各种典型的电磁干扰源进行详细的分析。变电站存在的典型的电磁干扰源有:50hz工频电磁场;设备出口短路引起的脉冲磁场;电晕放电;静电放电;局部放电;空气击穿燃弧;sf6间隙击穿燃弧;真空间隙击穿燃弧等。其中工频电磁场和脉冲磁场对无线信号基本不会产影响。
1. 1静电放电和局部放电
两个具有不同静定电位的物体,由于直接接触或静电场感应引起两物体间的静电电荷的转移。静电电场的能量达到一定程度后,击穿其间介质而进行放电的现象就是静电放电。当外加电压在电气设备中产生的场强,足以使绝缘区域发生放电,但在放电区域内未形成固定放电通道的这种放电现象,称为局部放电。两者都是小绝缘间隙、小能量放电的击穿。
这两种放电产生辐射干扰在几百khz以内,且能量低,衰减快,因此对无线通信不会造成影响。
1.2电晕放电和空气击穿放电
电力导线在高压强电场作用下,可能对周围空间产生游离放电的电晕。导线表面的机械损伤、污染微粒或者导线附近的水滴、灰尘等,都会引起导线表面曲率变化,从而使得点位梯度达到空气介质的击穿介质。因此,在电力系统的实际运行中电晕的产生几乎是不可避免的。
由图1可见电晕放电的辐射信号主要集中在78mhz和180mhz附近的两个包络内,并且最大信号强度仅为一40dbmw。
由图2可知空气间隙击穿产生的电磁场带宽较宽,主要集中在600mhz以下,并且干扰信号的强度很小,即使在580:mhz频率附近也只有-35dbmw。
1.3开关操作干扰
变电站内断路器、隔离开关等一次设备在投切操作或开关故障电流时,由于感性负载的存在,开关触头开断时,产生的电弧的熄灭和重燃可能在母线或线路上引起含有多个频率分量的衰减振荡波,通过母线或设备间的连线将暂态电磁场的能量向周围空间辐射,形成辐射脉冲电磁场。设备操作干扰主要有sf6间隙击穿和真空间隙击穿所产生的辐射信号。
图3. 4可知sf6间隙击穿放电和真空间隙击穿放电所产生的干扰信号覆盖频段很宽,且在整个频带范围内电磁信号的强度比较强,在2. 4ghz频段,电磁信号的强度约为一40dbmw。
2无线传感网网络的扩频技术
2.1 zigbee协议
无线传感器网络应用的zigbee协议的框架是建立在ieee802. 15. 4标准之上,ieee802. 15. 4定义}zigbee的物理层和媒体访问层。ieee802. 15. 4定义了两个物理层标准,分别是2. 4ghz物理层和868月i5mhz物理层。两个物理层都基于直接序列扩频(dsss)技术,主要完成能量检测、链路质量指示、信道选择以及数据发送和接收等功能。无线传感器网络输出2.4ghzism频段直接序列扩频信号,输出功率大于一17dbm,工作频段2. 405^2. 480ghz 。
2. 2直接序列扩频技术
扩频是利用与信息无关的为随机码,通过调制的方法将己调制的频谱宽度扩展到比原调制信号的带宽宽得多的过程。常用的扩频技术有调频、混合扩频和直接序列扩频等。无线传感器网络采用直接序列扩频技术。
直接序列扩频系统就是用具有高码率的伪随机(pn)序列,在发送端扩展信号的频谱,在接受端用相同的pn序列对信号进行解扩,还原出原始信号。
3变电站干扰对传感器网络的形晌
变电站的电磁干扰主要分为两部分:0~300mhz低频部分、2. 4~2. 5ghz同频带宽。
1)电晕放电和空气击穿所产生的低频干扰的频带离无线传感器网络的工作频段2. 4ghz很远,并且强度小于一40dbmw,可以通过低通滤波器进行处理,因此对无线传感器网络的无线通信基本没有影响。
2) sf6间隙击穿放电和真空间隙击穿放电所产生的电磁干扰在2. 405ghz~2. 485ghz频带内也有较强的信号存在,在间隙击穿电压为i5kv左右时电磁强度达到一40dbmv。变电站现场的击穿电压可能会更高,电磁强度也就更高,因此对无线通信会有一定的影响。但是同频干扰对于无线传感器网络通信的影响是很小的,这可以通过两方面说明:
①无线传感器网络应用的直接序列扩频技术,直接序列扩频技术的抗干扰能力是由于接收机将扩频后的信号再次与扩频码相乘还原出原始信号,同时干扰信号也在接收端与扩频码相乘从而将其频带展宽,干扰信号能量也就分散到很宽的频带上,这样2. 405ghz~2. 485ghz频带内只有很小部分干扰信号能量,因此同频噪声对于无线传感器网络通信干扰是微乎其微的。
②sf6间隙击穿放电和真空间隙击穿放电产生瞬态电磁千扰,这种干扰只能持续很短的时间,因此对无线传感器网络的干扰也是瞬间的,瞬态电磁干扰结束,无线传感器网络也恢复正常。
除电磁干扰外,变电站内还存在不可忽略的多径干扰.由于变电站中大量的金属设备和柱状物容易反射射频信号,使得接收端接收到的信号包括了多个不同传输路径的折射或反射信号,从而造成多径干扰。多径会导致信号的衰落、相移和分解,这对以信号能量为判断标准的无线系统必将产生很大的影响。但是直接序列扩频技术对于抗多径干扰有很大的优势,其中很大程度上取决于扩频通信中所采用的伪随机序列的周期相关特性,因为随机序列具有类似白噪声一般的尖锐自相关性,在接收端解扩是可以有效地抑制多径信号的干扰,达到提高信噪比和通信质量的目的。标准dsss接收机通过较佳的相关器自动选择幅度最大的波形信号,比与之锁定同步,从而降低多径干扰。因此无线传感器网络应用的直接序列扩频技术可以很好的抑制多径干扰。
关键词: 高职《传感器原理》 教学实践 教学改革
1.引言
我国的高等职业教育起步于上世纪80年代初期,90年代末期得到迅速发展。其区别于普通高等教育的比较流行的说法是,以职业岗位(或岗位群)的应职应岗能力为目标制订教学计划,并实施教学;且有别于普通高校重视理论教学,而更重视实践技术或技能培训,是以培养技术应用型专门人才为目标的,其培养模式以能力为中心。高职高专传感器原理课程是一门实践性很强的应用技术专业学科。各种传感器及传感技术,是人们正确获取各种信息,解决工程、生产及科研中遇到的各种具体问题的手段,该课程是应用电子、工业自动化、机电一体化、计算机应用等专业的专业课,教学方式有理论教学和实践教学(实验、课程设计)。如何分配两者的教学时数,将理论教学与实践教学有机结合起来,是提高教学质量的关键。
2.加强师资队伍建设,提高教师的实践教学能力
有位学者说:“教师要向学生释放知识的能量,首先自己要有丰富的宝藏;要撒布阳光到人心里,自己心中必须先有一轮太阳。”高职课程教育的特点,要求专业教师既有教学能力,又有该专业的实际工作经验。由于目前很多高职都是由原来的职业高中、中专、技校合并升格而成的,造成大多学校基础课老师多,专业课老师少,尤其是“双师型”教师奇缺,解决这个问题的主要途径有:一是从企事业单位选调符合要求的人员到学校任教;二是聘请“双师型”教师兼职教师;三是选派部分专职教师分批到企业生产一线锻炼或到条件好的实训基地进修;四是在高职教学的改革与实践中,注意培养和造就一批“双师型”、创新型、高素质的优秀教师。基于现今高职的情况,我认为采取后两种途径较为实际。并且通过我校的实践得到很好的体现。
3.加强课程建设,优化理论教学
《传感器原理》是一门理论性和实践性都很强的综合性课程,本课程系统地阐述了传感器的基本原理及有关信号测量电路,内容丰富、新颖,既有应用广泛的结构性传感器,又有正在发展的物性传感器和光导纤维传感器等。学生通过本课程的学习,可以获得比较全面而系统的传感器知识,为以后的工作打下坚实的基础。为了上好一门课,根据高职教学目标,首先要选好教材。近年来随着高等职业教育的进一步发展,适合高职教学的教材得到飞速发展,根据多年的教学实践,我们选择梁森等主编的《自动检测与转换技术》。兴趣是最好的老师。因此我非常重视每一堂课从内容到形式的设计,往往先选择合适的传感器实物导入,首先把该类传感器的工作原理介绍清楚,而后针对实物进行结构介绍,由同学们来完成对传感器实物的原理的叙述,最后作总结、补充。任何教材的编写因为要照顾到各个层面,其内容注重全而精。高职培养目标主要是为本省和当地的经济建设服务,所以要求我们围绕这一培养目标,要有所侧重。浙江省是自动化、仪表制作大省,而本地汽车、摩托车仪表生产企业较多,汽车、摩托车仪表中所用传感器为磁电、光电、霍尔传感器、流量、电容等。根据这个特点,在教学的安排上加强这方面所用到传感器的介绍,如磁电、光电、霍尔传感器,甚至加强磁、光物理知识的介绍,达到学生的理解和学习。
4.实践性教学形式多样,方法灵活
4.1实验室仪器的教学
实验是《传感器原理》的基础,也是实践性教学最常用的形式。在整个教学过程中其具有举足轻重的作用。其实验内容应是综合性和设计性的,首先通过综合性实验了解各种传感器的工作原理和特性,掌握各种传感器的参数的测试方法,加深对课本理论知识的理解;其次通过设计性实验达到电路方案的分析比较、设计计算、元件选择、安装调试等环节,初步掌握简单传感器电路的分析方法和工程设计方法。从元器件选择、安装调试等环节考虑,我们选择光电传感器实验为设计性实验内容,通过实验让学生掌握常用的光电器件及其基本的应用电路的设计和工作原理。
4.2参观教学与生产实践
根据当地企业生产传感器的情况,在学习完某类传感器的工作原理后,选择一次参观教学很有必要,参观教学也是一种学习,通过参观进一步了解传感器的工作原理和在实践中的应用,同时通过参观学习,既了解传感器的生产工艺和过程,安装调试的感性知识,又提高同学们学习传感器的兴趣。条件允许的话,还可让同学亲手安装调试,体验生产实践的操作过程。
4.3课程设计
为了更好地突出课程的应用性特点, 我们安排一周时间进行课程设计的教学内容,它是综合利用所学传感器知识完成一个传感器应用系统设计并在实验室实现。
其主要目标:
4.3.1通过解决一两个实际问题,巩固和加深对常用传感器的结构、原理、特性的认识和基本知识的理解,提高综合运用课程所学知识的能力。
4.3.2培养根据课题需要选学参考书籍,查阅手册、图表和文献资料的自学能力。通过独立思考,深入钻研有关问题,学会自己分析解决问题的方法。
4.3.3通过实际电路方案的分析比较、设计计算、元件选择、安装调试等环节,初步掌握简单传感器电路的分析方法和工程设计方法。
4.3.4掌握常用仪器设备的正确使用方法,学会简单传感器控制电路的实验调试和整机指标测试方法,提高动手能力。能在教师的指导下,完成课题任务。
4.3.5了解与课题有关的电子线路及元器件工程规范,按课程设计任务书的要求编写设计说明书,正确反映设计和实验成果,正确绘制电路图等。
4.3.6培养严肃认真的工作作风和科学态度。通过课程设计实践,逐步建立正确的生产观点、经济观点和全局观点,获得初步的应用经验,为以后从事生产和科研工作打下一定的基础。其成绩评定按以下标准执行:理论设计方案,演示所设计的系统,总成绩40%;设计报告,占总成绩20%;回答教师所提出的问题,占总成绩的30%;考勤情况,占总成绩的10%;考核成绩分为优、良、中、及格和不及格。
5.改革现行考核办法,树立全面考试观
考试是教育效果测量的主要形式,也是教学达标的重要环节。同时其结果对教师的组织教学工作起重要的作用。
5.1在考试考核方法选择方面
常规的考试方法是教师出题或建立试题库,采用闭卷形式,而且所考的内容往往是记忆的理论知识点,学生只要死记硬背住,就能获得较高的分数。造成同学平时学习不用功,考前临时抱佛脚,其结果使得很多高职高专学生学习兴趣不高,学习枯燥乏味。针对传感器原理课程是一门应用型课程,其考核也应体现这一特点。我们采用其一,开卷笔试(期中考试、期末考试),其考核内容为分析一些含传感器的实际应用电路,要求分析其工作原理;或采用学过传感器原理画出设置图,画出设计应用电路原理框图,简要说明检测、控制系统的工作原理。其二,采取论文、设计、调研报告与答辩相结合等方法实现对学生的考核(没有课程设计)。
5.2学生课程成绩的评判
根据以上的考核办法,成绩的组成也应充分体现考核方法的多样化,并合理分配各考核方法所占比例,组成传感器原理课程的最后成绩如下表。
注:对于已安排课程设计的,论文、调研报告可以实验操作形式考核定成绩。
6.结语
经过对2008、2009、2010届高职学生《传感器原理》课程的教学实践,可以看到学生对学习该课程的兴趣提高了,课堂教学不再是枯燥乏味的,教与学的互动性提高了,而且学生毕业设计的大多选有关传感器内容的,更重要的是毕业生毕业后能较快适应角色,受到用人单位的好评。
参考文献:
[1]李滨孙.树立新时代正确的人才观,质量观和教学观加快高职高专教学改革与建设[J] .柳州职业技术学院学报,2002(2).
[2]刘陆平.关于高职高专电工电子课程教学改革的探讨.北京,科技咨询导报,2006(18).
[3][日]高桥.清编, 颜生先,石永富译.传感器技术入门 . 北京,国防工业出版社,1985.
英文名称:Instrument Technique and Sensor
主管单位:沈阳仪表科学研究院
主办单位:沈阳仪器仪表工艺研究所
出版周期:月刊
出版地址:辽宁省沈阳市
语
种:中文
开
本:大16开
国际刊号:1002-1841
国内刊号:21-1154/TH
邮发代号:8-69
发行范围:
创刊时间:1964
期刊收录:
SA 科学文摘(英)(2009)
CBST 科学技术文献速报(日)(2009)
中国科学引文数据库(CSCD―2008)
核心期刊:
中文核心期刊(2008)
中文核心期刊(2004)
中文核心期刊(2000)
中文核心期刊(1996)
中文核心期刊(1992)
期刊荣誉:
Caj-cd规范获奖期刊
联系方式