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关键词： 机电自动化控制   传感器技术   应用  

摘要： 伴随社会经济的发展，加快了科学技术的进步。作为现代信息科技产品，传感器技术在社会当中的各个领域得到了比较广泛的应用，也为行业的创新与发展作出了较大的贡献。传感器是有效信息采集的前提和基础的重要保障，可以把需要测量的非电量转变为补测量的电信号。机电自动化控制中传感器技术的应用，使人们的生产、生活效率显著提升，也逐渐成为我国信息化建设非常重要的一个组成部分。笔者在本文中，对传感器技术的发展现状进行了分析，并探讨了机电自动化控制中传感器技术的应用。

关键词： 机电一体化系统   传感器技术  

摘要： 在机电一体化系统中，传感器处于系统之首，其作用相当于系统的感受器官，它能快速、精确地获取信息并能经受严酷环境的考验，是机电一体化系统达到高水平的保证。如果缺少这些传感器对系统状态和对信息精确而可靠的自动检测，那么系统的信息处理、控制决策等功能就无法谈及和实现。为此，本文主要对传感器技术的概况、传感器在机电一体化系统中的应用及发展进行了分析与探讨。

关键词： 传感器   机械电子   应用   分析  

摘要： 现阶段由于各个学科高度发展的同时,交叉学科通常会因为每个学科间的相互交错从而做到取长补短,机械电子工程便是其中较为典型的一个学科.对于机械电子工程来说,主要是机械装置以及电子技术之间的结合,并且根据机械制造作为根本,在制造生产和各个部分中引入电子技术,从而将这两种技术结合到一起,最终达到高效生产以及减少浪费的目标.在本文中,主要针对传感器在机械电子行业中的应用进行分析,在此基础上提出下文中内容.

关键词： 物联网   传感器技术   RFID  

摘要： 传感器是物联网中非常重要的存在,传感器相当于物联网中的信息载体,研究物联网中的传感器技术具有十分重要的现实意义。本文以物联网传感器技术为研究对象,对其发展现状以及未来发展趋势进行了探讨。

关键词： 研究性学习   《传感器技术》   教学改革  

摘要： 研究性学习是大学教学方法研究中的热点问题。为培养高层次应用型本科人才,根据《传感器技术》的特点,探索该课程的"研究性学习"教学改革方法,实现了学生由"要我学"转变为"我要学",提高了学习效率,增强了学习效果。

关键词： 醋醅   挥发气体   色敏传感器   反应机理   卟啉自组装  

摘要： 食醋是人们喜爱的调味品,也是我国典型的传统发酵食品。食醋醋酸发酵是制醋工艺中的重要环节,在很大程度上决定了其成品的最终风味。食醋醋酸发酵阶段所挥发的气体为多种呈香物质并存,在发酵初期以醇酯类物质为主,随着发酵的进行,在发酵中后期逐步过渡到酸类物质为主。在发酵过程中所挥发气体是反映其品质的主要指标,对挥发气体的快速检测,是实现食醋品质智能化检测的重要途径。本研究提出采用色敏传感器检测食醋发酵过程挥发气体的方法,通过研究色敏传感器和挥发气体结合机理,制作高效敏感的传感器检测挥发气体,并研制相应的检测系统,主要研究工作如下:(1)醋酸发酵过程中挥发性气体的分析。采用顶空固相微萃取(HS-SMPE)结合气相色谱-质谱联用技术(GC-MS)跟踪检测了不同发酵天数(醋酸发酵第1、3、5、7、9、11、13、15、17、19天)的醋醅样本中的挥发性气体(VOC)。共检测出醋酸发酵过程中醋醅的50种挥发性气体成分,主要有醇类、酸类、酯类、醛类、酮类和杂环化合物等,研究表明乙醇、乙酸和乙酸乙酯的含量在固态发酵过程中发生了显著的变化,如乙醇含量从发酵初期的10.79逐步下降到0.15,为筛选醇酸发酵过程特征性挥发气体提供数据支撑,为制备特异性、灵敏性的色敏传感器提供理论依据。(2)便携式色敏传感器系统的构建及图像信号处理。本研究研制了一套基于色敏传感器阵列的食品香气检测系统,并编制了信号采集分析软件,用于食醋发酵过程挥发气体检测分析。本研究对系统的硬件包括图像获取装置、光源分布及反应室结构进行了优化;并对系统所采集色敏传感器阵列的数字图像信号进行处理,包括滤波方法的选取和图像感兴趣特征区域范围的选择,使之能够有效提取图像的特征值,表征醋酸发酵过程中醋醅的气味信息。最后,对所设计开发的便携式色敏传感器系统的稳定性进行了评价,结果表明该色敏传感器系统是稳定可靠的,可用于醇酸发酵过程气味信息的有效表征。(3)色敏卟啉材料与挥发气体结合机理分析。为阐明色敏卟啉材料与挥发气体作用的机理,以反映醋醅品质监测的主要挥发气体乙醇为例,分析导致卟啉显色效应的主要因素。将量子化学计算方法获取色敏材料与乙醇反应前后的结合能、轨道能级差、电荷分布变化、偶极矩、中心金属离子偏离卟啉分子平面的距离变化,以及紫外-可见光谱反应结合通过动力参数计算获取的配位数和配位反应的平衡常数作为输入变量,将色敏材料与乙醇反应前后的图像差值数据作为输出变量,分别建立输入变量与输出变量之间的相关性模型。研究结果表明,当卟啉与挥发气体结合后将对其中心金属进行拉伸,导致金属离子偏离其原先的平面轨道,从而改变中心金属离子偏离卟啉平面的位移,卟啉平面与金属之间的距离越大,反应差值越大,同时,该变化也会在卟啉分子平面的4个n原子和中心金属原子电荷变化中体现出来,这些变化在光谱上则表现为soret带的位移。其次,卟啉分子与挥发气体结合前后的偶极矩变化对反应差值也有很大的影响,偶极矩变化越大,极性越强,则相应的卟啉与乙醇的反应差值越大。此外,卟啉分子的homo-lumo及homo-1-lumo+1轨道能级对反应差值也有一定的影响,轨道能级差越小,电子相对更容易发生离域,产生跃迁。最后,综合反应机理分析和实验结果,筛选出mntpp和zntpp进行进一步研究。(4)色敏传感器的修饰。依据自组装的原理,分别将mntpp及zntpp的二甲基乙酰胺溶液通过表面活性剂聚乙二醇600结合沉淀法在中性条件下自组装一天,得到纳米颗粒n-mntpp和n-zntpp。利用紫外-可见光谱对其表征,结果表明n-mntpp和n-zntpp的soret带均发生了劈裂现象,且n-mntpp较mntpp发生了蓝移,而n-zntpp较zntpp发生了红移,推断出n-mntpp主要是由于卟吩环之间较强的π-π堆积作用而形成的h-型聚合体,而n-zntpp是由卟啉分子间的π-π相互作用以及氢键的共同作用形成的j-型聚合体;利用扫描电镜和透射电镜对n-mntpp和n-zntpp的形貌进行了表征:n-mntpp呈棒状结构,n-zntpp颗粒是有一定厚度的正方片;分别将纳米化后的n-mntpp、n-zntpp与原始mntpp及zntpp卟啉溶液制成的4个色敏传感器与不同体积浓度(5%-60%)的乙醇挥发性气体接触5min,利用3ccd相机获取反应前后色敏材料的颜色。结果表明相比于mntpp及zntpp,纳米化处理后的卟啉n-mntpp与n-zntpp对乙醇的灵敏度大大提升,尤其是n-zntpp的g分量,较zntpp的g分量,在纳米化前,体积浓度为40%以下的乙醇与zntpp没有明显的显色反应(反应差值小于3),而纳米化处理后的卟啉材料对5%的乙醇也有极明显的显色效应(反应差值为29);且纳米化处理后的卟啉材料可以有效抑制乙酸的干扰;最后通过遗传算法(G

关键词： 电位分析   聚合物膜电极   分子识别   共价作用   配位作用   氢键   自由基反应  

摘要： 分子识别是化学及生物传感得以实现的重要过程,传统的离子选择性电极依赖离子载体实现对目标离子的高选择性检测。自上世纪六十年代开始,得益于生物化学及超分子化学的发展,多种高效的离子载体被发现、合成并用于构建聚合物膜电位型传感器。虽然上世纪九十年代低检出限离子选择性电极的发现进一步推动了该领域的发展,但是最近一二十年关于新型离子载体(尤其是阴离子载体)的报道较少。这一方面是由于该领域没有及时将超分子化学的研究成果引入造成的,另一方面是因为发展阴离子及中性分子的载体/识别体确有难度。本论文从新型的分子识别机制出发,分别利用共价键、配位键、氢键及特殊的化学反应发展了几类新型的电位型传感器:1.基于硼酸寡聚反应的电位型多元醇传感器。葡萄糖氧化酶的性质不稳定,因而酶基传感器的长期稳定性欠佳。葡萄糖本身不能引起电位信号,并且缺乏能产生电位信号的高选择性葡萄糖识别体,所以目前并没有关于高选择性电位型葡萄糖传感器的报道。通过二硼酸与葡萄糖之间的可逆共价作用,两种分子可以以首尾相接的形式形成线状或环状寡聚阴离子。利用该寡聚阴离子与聚阳离子鱼精蛋白之间的静电作用及鱼精蛋白本身的电位响应,可实现葡萄糖的检测。其它单糖因为只有一对顺式二醇结构,不会和二硼酸形成寡聚阴离子,因而不会干扰葡萄糖的检测。该方法可在没有特异性识别体的情况下实现对葡萄糖的检测,并可用于植物多酚的检测。2.基于竞争分析的电位型磷酸根传感器。可逆共价作用只发生在特定的官能团之间,因而上述方法有一定的局限性。考虑到配位作用键能较强而且存在于大多数阴离子与金属离子之间,我们利用配位作用构建了竞争型磷酸根传感器。以Cu2+-BPMP(双(2,6-二(2-吡啶基甲基)氨基甲基)-4-甲基苯酚)或Zn2+-BPMP为分子识别体,以邻巯基苯酚为指示分子,利用指示分子氧化反应过程中产生的电位信号,我们实现了磷酸根的选择性检测。通过电位滴定实验与竞争实验测定了磷酸根、指示分子与分子识别体的结合常数,进一步验证了检测原理。其它阴离子不能将指示分子从分子识别体中取代下来,因而不干扰磷酸根检测。该方法可用于矿泉水、唾液、尿液等样品中磷酸根含量的检测。3.基于阳离子及中性锑烷的电位型氟离子传感器。氟离子的水化能很强,需要发展强亲和力的载体,将其从水相有效地萃取到膜相。以电中性及阳离子锑烷为氟离子载体,通过优化离子交换剂的种类及用量,构建了高选择性氟离子电极。研究表明,这类电极对氟离子的选择性明显优于只掺杂有阴离子交换剂的聚合物膜电极。采用双层膜夹心法测定了离子载体与各种离子之间的结合常数,该结合常数反映了电极的选择性系数。基于阳离子及电中性锑烷的氟离子电极具有优良的响应性能,可用于水溶液中氟离子浓度的测试,有一定的潜在应用价值。4.电中性硫酚的电位响应及其在电化学传感中的应用。对于大部分电中性分子来说,很难利用共价键及配位键发展与其相对应的分子识别体。经典的聚合物膜电极理论认为只有带电物质才能在聚合物膜上引起电位响应。研究表明,电中性的表面活性剂、苯酚及硼酸等可以间接方式改变膜表面的电荷分布进而引起电位响应。但是,这类电中性物质能够引起电位响应的报道较少。我们发现,电中性苯硫酚可在氢键作用下在阴离子交换剂掺杂的聚合物膜上引起电位响应。通过均相的紫外滴定实验及两相萃取实验,我们研究了苯硫酚与离子交换剂在均相及两相溶液中结合性质,据此推测了它的电位响应机理。该电极可作为一种简单易行的手段检测环境污染物苯硫酚。另外,利用苯硫酚氧化反应过程中的信号变化,可发展高灵敏的电位型传感平台用于多种物质的电化学检测。5.免标记、聚合放大型自由基反应传感器。以上几种传感方法针对的都是物理化学性质比较稳定的目标物,但是对于化学性质不稳定的目标物如自由基,很难发展一种与之相对应的分子识别体。利用自由基反应聚合乙烯型及芳香型单体的性质及高灵敏聚离子电极,我们发展了针对自由基反应的电位型传感平台。我们首先考察了经RAFT反应及FRP反应产生的聚离子及其对应的单体在聚合物膜电极上的响应性能,研究发现聚离子电极对聚合物的灵敏度显著高于对单体的灵敏度。利用葡萄糖氧化酶消除溶液中的氧气,以自由基反应聚合阳离子或阴离子单体,我们实现了对自由基引发剂(如辣根过氧化物酶、G-四联体/核酸酶、Fenton反应)及猝灭剂(过氧化氢酶)的检测。基于类似的原理,该传感平台可实现多种反应及目标物的高灵敏电位检测。

关键词： sensor   array   volatolomic   biomarker   disease  

摘要： The detection of many diseases is missed because of delayed diagnoses or the low efficacy of some treatments. This emphasizes the urgent need for inexpensive and minimally invasive technologies that would allow efficient early detection, stratifying the population for personalized therapy, and improving the efficacy of rapid bed-side assessment of treatment. An emerging approach that has a high potential to fulfill these needs is based on so-called "volatolomics", namely, chemical processes involving profiles of highly volatile organic compounds (VOCs) emitted from body fluids, including breath, skin, urine and blood. This article presents a didactic review of some of the main advances related to the use of nanomaterial-based solid-state and flexible sensors, and related artificially intelligent sensing arrays for the detection and monitoring of disease with volatolomics. The article attempts to review the technological gaps and confounding factors related to VOC testing. Different ways to choose nanomaterial-based sensors are discussed, while considering the profiles of targeted volatile markers and possible limitations of applying the sensing approach. Perspectives for taking volatolomics to a new level in the field of diagnostics are highlighted.

关键词： 网络化虚拟仪器   传感器技术   实验系统  

摘要： 在ZY12805B型传感器实验台的基础上,根据网络化虚拟仪器技术的特点,综合利用3DMAX、Cult3D、Photoshop CS6、Microsoft ACCESS2007数据库以及图形化编程软件Lab VIEW2012,设计并开发了传感器技术实验系统.该系统主要实现了系统登录、实验室简介、实验模块及各类传感器三维模型、实验项目的选择、实验过程的仿真模拟以及Web发布等功能,为实验数据的保存、绘制曲线以及分析处理提供了方便,实现了《传感器技术》课程实验的辅助教学,为学生预习实验提供了直观素材,也为学生提供了实践和创新的机会,锻炼了学生的编程能力、实践动手能力以及团队协作精神,拓展了学生的专业素质和工程设计创新能力,对其它课程实验辅助软件的开发提供了新的思路与方法.

关键词： 智能家电   聚焦   网络通信技术   住宅空间   服务状态   智能家居   组成部分   传感器技术  

摘要： 智能家电就是将微处理器、传感器技术、网络通信技术引入家电设备后形成的家电产品，具有自动感知住宅空间状态和家电自身状态、家电服务状态，能够自动控制及接收住宅用户在住宅内或远程的控制指令；同时，智能家电作为智能家居的组成部分，能够与住宅内其它家电和家居、设施互联组成系统，实现智能家居功能。