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ISBN: (纸本)9787111416517

关键词： 室内环境   气体传感器阵列   TEDS   Android  

摘要： 空气环境日益恶化，为了加强对室内有害气体的监测，对室内环境监测设备进行了研制。室内有害气体中苯系挥发性有机气体危害较大，因此，选用半导体金属氧化物气体传感器作为敏感元件。此类传感器具有价格便宜，寿命长，易使用等特点，由其组成的传感器阵列被广泛研究。 系统分为硬件电路设计与软件APP设计两个部分。基于MCU的硬件模块对智能气体传感器模块做信号采集与数据处理，再通过串口传输给上位机。 本系统采用对苯系物敏感程度不同的四种气体传感器。首先对气路进行设计，实现对气体的抽取和干燥，降低湿度对测量的干扰，同时在电路板上按特定位置放置传感器阵列，并通过带气孔密封盖对传感器阵列进行封装，使得流经不同传感器的气体更加均匀，温度差异更小，从而提高检测精准度。单片机同时对多路传感器进行数据采集，暂存各传感器输出电信号于单片机EEPROM中。简化设计了基于IEEE1451协议的电子数据表格(TEDS)，使得存储信息能够通过指令被上位机读取，实现节点的识别。多通道数据按照自定义的通讯协议通过串口传输给上位机后实现数据显示。上位机系统采用当前广泛应用的android系统，硬件系统为ARM-A8处理器开发平台。上位机软件设计包括android与单片机的通信程序及系统人机交互界面设计两部分。 本文提出了室内气体多传感器检测传输的解决方案，完成了传感器阵列的优化设计，实现了系统软硬件设计。系统可以应用到室内环境中，并根据实际应用环境做进一步优化，使其应用到智能楼宇系统监测当中。

关键词： 永磁磁通切换电机   无位置控制   高频信号注入   SVM直接转矩控制   滑模观测器  

摘要： 永磁磁通切换型电机转子上无永磁体和绕组，其永磁体放在定子上，因而有利于永磁体的散热和抗不可逆退磁，此外永磁磁通切换型电机具有反电势正弦度高和功率密度高等优点，故适用于无刷交流传动系统。而高性能的传动控制需安装位置传感器以实时测量转子位置及速度，但造成系统成本高、体积大、可靠性低等限制。因此，本文针对12/10极永磁磁通切换型电机，研究了其无位置传感器技术。 首先研究了基于高频正弦信号注入的12/10极永磁磁通切换电机无位置控制。在介绍永磁磁通切换电机数学模型的基础上，分别对高频旋转正弦信号注入和脉振正弦信号注入无位置控制原理进行了分析及推导，并通过实验实现了电机的低速无位置传感器技术运行。 在分析传统脉振正弦信号注入的基础上，本文进行了高频脉振方波及三角波信号注入的电机零速及低速无位置控制研究。分别推导了位置误差信号的表达式，研究了不同的位置误差信号处理方法，并对零速时的位置跟踪、磁极方向辨识、位置估算收敛性进行了分析，实验结果验证了基于方波及三角波信号注入的电机零速及低速无位置控制的可行性及有效性。 此外，本文还研究了12/10极永磁磁通切换电机的无速度直接转矩控制技术，即首先利用基于反电势的滑模观测器得到估算转速构成转速闭环，在此基础上研究了基于转矩角增量的SVM控制策略、基于转矩和磁链滑模观测器的SVM控制策略以及SVM直接转矩磁链控制策略，由于这三种控制策略都是基于SVM调制，因而其开关频率固定，可有效抑制外部噪声和干扰，并通过实验验证了无速度控制的可行性及采用SVM直接转矩控制对减小转矩和磁链脉动的有效性。

关键词： 室内定位与跟踪   教师课堂行为   TDOA算法   球面相交法   传感器技术   红外线编码与识别  

摘要： 目前,室内定位技术对于一些特定场合的实用性和必要性日益显著。针对定位精度、时间以及环境等条件限制,相关研究人员提出了很多室内定位技术解决方案,如红外线、超声波、蓝牙、射频识别、超宽带、ZigBee和无线局域网等。同时,随着室内定位技术应用领域的扩展,教学研究领域急需一套可以用于教室的室内定位系统。然而,市场上现有的室内定位产品或成本高昂,或定位精度不够,难以满足教室定位的实际需求,’进而导致适用于教师课堂行为研究的产品匮乏。 本文结合教室环境、教师行为的特殊性以及课堂研究的需求,尝试设计开发一套低功耗、低成本、高精度的室内定位与跟踪系统。该系统基于TDoA(到达时间差)算法原理,采用红外线与超声波传感器技术实现节点间测距,并基于信标建立空间坐标系,运用球面相交法实现了教室内的高精度定位。 与传统的室内定位系统相比,该系统基于时分通信技术,采用红外线编码与识别,实现了被测目标(教师)面部朝向的监测功能；基于Visual C#平台开发上位机软件,实现对被测目标(教师)的位置、面部朝向以及停留时间等信息进行实时监测和储存,并对历史数据按照既定模式进行分析与呈现。 受设备环境和个人时间等条件限制,系统尚存在一定的缺陷,仍需进一步完善。系统的定位空间受超声波发射端功率限制,需进一步改善；同时,教师面部朝向信息还不够精细,该系统中只做面向学生和背对学生两个方向的区分。 总之,此款针对于教室专用的室内定位系统,不但给欲解决教室内定位技术的业内人士提供一个很好的借鉴,也为教师课堂行为研究人员的研究工作开展提供了有力的技术支持。

关键词： 水资源   传感器   灌溉   节水  

摘要： 水资源对于世界各国的可持续发展来说,一直是一个难题,而我国的水资源也岌岌可危。90%的废、污水未经处理或处理未达标就直接排放,11%的河流水质低于农田供水标准。水是农业发展必不可少的因素,随着科技的进步,传感器技术越来越多的应用到现代化农业生产中来,如何利用先进的科技实现对水资源的充分利用是一个革命性的课题。

关键词： 传感器技术   PBL   多维递进   课外研习   专题网站  

摘要： 基于传感器技术教学存在问题及高校学生学习特点,提出符合授课对象学习及思维特点的传感器技术研究性学习(Problem-Based Learning,PBL)教学模式。通过优化教学内容,采用项目导向、优化举隅等理论教学手段,传统实训与虚拟仪器仿真相结合的实践教学,引导学生参加学科竞赛、课题研究等方式,把PBL模式深入贯彻到理论教学、实践教学及课外研习等环节,最后依托专题网站的建设和使用,多维递进地贯彻"学习研究一体化"教学。

关键词： 传感器技术   机电一体化   应用  

摘要： 文章概述传感器研究现状与发展，探讨传感器在机电一体化系统中的应用，并分析我国传感器技术发展的若干问题及发展方向。

关键词： 压电传感器   压电效应   高电压测量   静电电压表  

摘要： 电力系统的高质量稳定运行是保证国民经济健康高速发展的重要基础。随着电力系统电压等级的不断提高,对于高电压的准确测量显得尤为重要,目前测量高电压的方法大致有以下几种:电压互感器法、球隙测量法、分压器法和静电电压表法等。本文要介绍的是利用静电电压表的方法来对高电压进行测量,此种静电电压表的原理及结构不同于以往的静电电压表,它是将压电传感器技术与静电电压表的原理相结合,研制成的新型高压静电电压表。新型高压静电电压表是以压电材料的压电效应原理为理论基础,根据材料本身的特性,通过电量与机械量的转换,从而测出需要的电压信号,进而计算出施加的高电压的数值,此种新型静电电压表的研制将使高压试验室内的高电压的测量更加简单、方便和准确。本文从静电电压表及压电材料的基础知识入手,了解了现有静电电压表的原理、结构和发展情况,以及压电材料的特性、分类、发展过程、研究现状等,为新型高压静电电压表的设计选择更符合条件的压电材料。从理论上分析了新型静电电压表的可行性,对新型高压静电电压表进行详细的理论推导,并进行整体结构设计。测量电路部分也是本文的一个关键部分,对于传感器等元件最常使用的测量电路就是电压放大器或电荷放大器,它们能得到与输入成比例的电压输出。通过对每种测量电路的理论分析,公式推导,提出了适合本实验的测量电路。最后,在实验室现有条件下,对新型静电电压表进行整体原理性实验,并采用一些方法减小外界对实验的干扰,以减少测量误差。经过不断地实验,以及不断地总结经验,最后得到需要的测量信号,然后对信号进行傅里叶分析,整理实验数据,最终的测量结果较为满意。通过实验和理论验证,本文的设计方案是正确的、有效地,基本符合要求,实验结果验证了设计的可行性。

关键词： 煤岩识别   传感器技术   小波分析   遗传神经网络   BP网络   信息融合   遗传算法  

摘要： 在煤矿井下开采挖掘的过程中，煤层与岩层相互交错，排列无章可循，给开采作业造成了一定的难度。为提高产能效率，减少不必要的工作，要求用一定技术将煤岩界面较好地识别出来，以指导开采作业。 煤岩界面识别是采煤工作面无人开采的关键技术。通过煤岩界面识别，及时调整采煤机滚筒高度。既能提高资源采出率，又能减少截割岩石、降低煤中含矸量、提高开采效率。同时避免由于截割岩石对截齿等设备的磨损，更为关键的也能避免截割岩石所产生的高温引发瓦斯爆炸。 随着传感器技术的广泛应用，我们考虑使用传感器进行煤岩识别。当前采用的方法是用单个类型传感器进行识别，然而采用单传感器有许多不足，诸如采集的信号单一，信号不够稳定。鉴于此，我们考虑同时使用多个不同类型的传感器采集采煤机响应信号，并进行信号提取和信息融合，最终达到煤岩识别。 本文在进行信号提取时采用小波包法，用小波包技术确定传感器信号的敏感频段，从而提取信号特征，最终实现了将模式空间转换到特征空间，这样使接下来进行的数据融合工作有了较为准确的特征数据。 信息融合（即数据融合）技术是一种综合信息处理技术，利用其进行煤岩识别具有较强的可行性。BP神经网络算法是数据融合常用的一种处理手段，针对BP网络的局限性，本文利用遗传神经网络对BP网络进行了优化，建立了神经网络模型，确立了具体结构与算法。 研究显示可以使用实验数值训练和仿真神经网络以及遗传神经网络，并将遗传神经网络与数据融合技术相结合，可以实现相关识别，该方法识别精度相对其他方法较高。本文讨论的煤岩识别方法是可以实现的。

关键词： graphene nanoribbons   ionic liquids   nanocomposites   biocompatibility   virus and gene transfection   restoration   cultural heritage   electrochemistry   chemically modified sensors  

摘要： Herein, we report three different analytical applications of multi-layers of oxidised graphene nanoribbons (GNOs). In the first section of this paper, the most significant results concern the effect of GNOs on the proliferation of NIH3T3 murine fibroblasts. Results show that GNOs represent the most biocompatible nanomaterials (compared with other ones, such as carbon black, single-wall carbon nanotubes pristine and treated carbon nanotubes) to use as nano-carrier in nanomedicine. In fact, GNO has been successfully used 'in vitro', for the transfection of the viral genome, particularly that relating to the hepatitis A virus (HAV - that normally is not able to replicate in some cell lines), in mammalian cells (BGM-Buffalo Green Monkey). The cell imaging is performed using the auto-fluorescence property of GNO (without additional steps of chemical conjugation with fluorescent probes), one of many extraordinary optical features exhibited by this new nanomaterial. In the second section, GNOs have been functionalised with ionic liquids (ILs) in order to obtain nanocomposite materials with enhanced physical-chemical properties. Latter are very useful for the restoration of modern tracing papers, obtained by refining forced (suffering from typical problems due to poor preservation of cultural heritage, such as gaps, tears and flaps). The results show that the tear is to be newly 'consolidated' and GO/ILs create bridges that make solidify the flaps. The optical microscope images show encouraging results because they do not appreciate significant variations in the optical properties of the substrate, after the treatment. In the third section, ionic liquids are used to disperse GNO to obtain stable and homogeneous nano-emulsions, to cast directly on the Screen-Printed Electrode (SPE) surfaces. New chemical sensors for the selective electrochemical detection of (a) neurotransmitters and (b) NADH (for the assembly of dehydrogenase biosensors) have also been assembled.