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关键词： 教学做一体化   课程开发   项目化  

摘要： 高等职业院校专业一体化课程的开发是一个系统的工程。本文以《传感器与检测技术》课程的教学改革为例,探讨一体化课程开发以职业岗位需求,对原有课程结构进行解构与重构,提出完成相应的教学设计和教学资源开发的一般实施途径。

关键词： 传感器与检测技术   教学问题   教学改革  

摘要： 传感器与检测技术是一门应用广泛的专业课程,其主要涉及到传感器运行基本原理、测量电路的应用以及信息处理技术等。随着我国科学技术水平的不断提高,我国的检测技术领域得到了进一步发展,其集中体现为传感技术和检测技术的创新、传感器的研发、信号处理技术应用等方面。为了适应社会发展需求,亟须培养大批具有扎实理论基础和良好实践创新能力的复合型人才。本文立足于传感器与检测技术课程的特点,结合到其教学过程中存在的问题,对传感器与检测技术教学改革探索的有效措施进行探究。

关键词： 超声共振   线性调频   采样   DSP   相关性  

摘要： 倒车雷达超声传感器社会需求量巨大,但其批量化生产时合格率较低,一般在50%以下,大量的不合格品意味着大量的资源浪费,原材料的品质决定了传感器成品的品质。因此需要有效的手段检测传感器重要原材料——铝制外壳的共振频点,保证传感器原材料的一致性。传感器外壳体积小,共振频点高,原有用于检测大型低共振频点机件结构的方法难以使用。本文通过分析国内外超声类型传感器共振频率的检测方法,基于共振原理,使用超声无损检测的方法,设计了外壳共振频点检测样机结构。主要包括原理需求分析、系统硬件设计、底层驱动设计、数据采集和分析算法四方面内容。具体工作如下:第一,分析了物体受迫振动以及共振的原理,通过比较确定了动态扫描的测量方法,并对测量方法进行需求分析,确定测量系统总体框架包含四部分:控制、激励、采样、夹具,并对各部分的功能进行定性的分析,为测量系统的设计奠定了基础。第二,设计系统硬件部分,并进行制作和综合调制。介绍了以TMS320C6748为核心的DSP控制板的结构和资源;设计AD9224-40采样电路以及相关的信号调理、电压基准、时钟电路的;比较并确定使用数-模转换器产生动态扫描信号,并设计AD9705电路、数字接口电路与功率放大电路;介绍了系统机械支架的结构和功能。第三,设计调试系统软件部分。阐明了 DSP的启动原理及启动文件设计方法,针对课题实际需求,分析C6748的时钟、中断、定时器、EDMA3、UPP接口及EMIFA接口的原理及其配置方法,设计采样部分、激励部分的驱动程序。最后,推导说明了波形数据的生成和系统固有频响的补偿,使用设计的测量系统对传感器外壳进行测量,利用基于经验函数的相关性分析方法对测量数据进行分析,得到被测件共振频率。

关键词： 矢量传感器   定向   地下振动信号  

摘要： 地下振动信号可作为地下探测依据,能帮助人们对地下的情况进行检测。对地下信号的检测研究,在地震预测、石油等自然资源勘探、管道健康检测、军事侦察等领域都有重要作用。本文首先针对土壤介质环境的复杂性,研究了振动信号在土壤介质中的传播方式,根据土壤中振动信号的不同组成成分的特性,选择快纵波作为主要研究内容,设计了地下振动信号检测系统和外场试验方案,并利用它做了大量的实验,最后通过对实测信号的处理,了解了地下振动信号的功率谱分布,并综合利用信号去趋势、经验模态分解、小波去噪三种去噪方法,消除了混叠于振动信号中的噪声,并通过使用MATLAB软件编写图形界面,方便信号处理人员对大量实验数据的处理。通过对实测数据的处理,得到在?0到90?间,系统对目标的定向结果和来波方向的误差除了?0和90?以外,均小于10?,验证了矢量传感器有较好的定向能力。本文验证了运用矢量传感器进行来波定向的可行性,为下一步继续研究提供了技术支撑,且对矢量传感器在地下振动信号检测领域的工程化应用奠定了基础。

关键词： 微机械系统   传感器   光功率差   加速度   滤波器  

摘要： 随着市场不断地向小型化、微型化方向发展,微机械系统在市场中的地位也是日益明显。微机械系统相对于传统系统体积微小,且抗外界干扰力强,它不仅在物理学、光学方面具有很强的应用价值,且在生物医学、微控制学领域方面的应用价值也是不可估量的。无论在精度、灵敏度、响应速度等方面微机械系统都具有很强的优越性。本文基于微机械系统技术研究一种新型的光纤微位移传感器,将微机械系统应用于光纤传感系统中进行研究分析。首先提出了一种新型MEMS光纤微位移传感器模型,根据接收光纤在位移过程中接收光功率差的变化来确定相关接收光纤位移的大小,建立了接收光纤位移与光功率差的关系。得到了接收光纤位移在0～10μm范围内变化时,对应的接收光纤光功率差在0～0.6306mW之间变化。其次,本文研究了相应光功率差与系统加速度的关系,将接收光纤嵌入到简支梁中,与简支梁一起作为加速度感受单元。研究分析得到了相应加速度下接收光纤位移与与加速度之间的关系,建立了接收光纤位移与系统加速度的关系。最后,利用接收光纤光功率差与位移之间的关系以及接收光纤位移与系统加速度的关系建立了接收光纤光功率差与加速度的关系。研究发现当简支梁位移在0～10μm范围变化时,相应的加速度值为20～100m/s,最大加速度检测值达到10g。由于MEMS系统体积微小,因此在相应信号检测过程中需要一定程度的放大与调整,而在设计放大电路时,往往会因电路的设计不良,引入过多的噪声信号,因此设计合理的放大电路是输出信号进行检测的基础。本文在设计的放大电路的基础上引入相应的滤波电路,并通过低通、高通以及自适应滤波器进行分析比较,利用最小均方(LMS)算法进行自适应滤波调整,相对低通、高通固定频率的滤波器具有一定的优越性。

关键词： 认知无线电   认知无线传感器网络   宽带频谱感知   压缩感知   高阶统计量   盲检测   能量检测  

摘要： 无线传感器网络(Wireless Sensor Networks,WSN)因应用广泛而备受研究人员关注,但是频谱资源紧缺问题限制了它的发展。将认知无线电(Cognitive Radio,CR)技术应用到无线传感器网络中组成认知无线传感器网络(Cognitive Radio Sensor Networks,CRSN)为解决这一问题提供了方法。为了在不干扰主用户(Primary User,PU)的正常通信的前提下接入授权频谱,认知无线传感器网络的认知节点需要不断地检测周围的频谱资源是否被主用户占用。因此,频谱感知技术不仅是认知无线电技术的重要基础,也是区分认知无线传感器网络与无线传感器网络的重要功能。然而,认知无线传感器网络中的频谱感知检测技术研究仍然面临着一些挑战:首先,现有的采用压缩感知(Compressive Sensing,CS)理论的算法大都需要重构原信号,算法计算复杂度很高;其次,传统的能量检测(Conventional Energy Detection,CED)频谱感知方法需要大量的采样样本数并且在低信噪比时检测性能容易因噪声波动而产生影响。为了解决以上问题,本文提出了两种频谱检测算法:(1)提出一种基于高阶统计量(High-Order Statistic,HOS)的压缩宽带频谱盲检测算法(简称HOS-CWSBD),该算法利用了压缩观测数据使采样数据量大大减少;并采用高阶统计量作为频谱检测的判决量,不需要重构出原信号,计算复杂度降低,在不知道主用户先验知识的情况下,也有良好的检测性能。(2)提出一种小样本能量检测中的双门限协作频谱感知方法,该算法不需要知道主用户的先验知识,并采用双门限减少了低信噪比时认知用户对主用户的干扰,利用多维高斯(Cubeof-Gaussian,CoG)近似处理检测结果,克服了传统能量检测方法因需要足够大的样本数使得传输数据大而导致认知无线传感器网络的节点能量消耗过大的问题,在融合中心(Fusion Center,FC)使用“大多数投票”原则做出最终判决,提高整个系统的检测性能。

ISBN: (纸本)9787312041051

关键词： 传感器与检测技术   一体化教学   分析  

摘要： 《传感器与检测技术》是技工院校中的非常重要的课程,是机电一体化专业的必修课.对于教授这门课程的教师来说,他们的教学任务就是让学生掌握传感器的应用技术和检测方法.因此,教师对于《传感器与检测技术》一体化教学的实施,要以学生为教学主体,使学生在掌握传感器理论的基础上并能很好的应用到实践中,从而培养学生理论应用实践的综合能力.

关键词： 氯离子浓度检测   光纤折射率传感   钢筋锈蚀   无芯光纤多模干涉仪  

摘要： 钢筋混凝土结构的腐蚀是当今大型土木工程及公共交通等领域最为关注的问题之一,关系着建筑结构的使用寿命及安全隐患等问题。传统的钢筋腐蚀程度监测方案都是基于钢筋发生腐蚀后产生的变量进行腐蚀程度监测,无法提前预报锈蚀的起点。由于氯离子的入侵是造成混凝土结构钢筋腐蚀的最主要原因,通过光纤传感器对混凝土结构氯离子浓度的监测,可以预测钢筋混凝土结构的锈蚀程度,实现早期钢筋刚与氯离子接触而未锈蚀状态的检测,为提前预测锈蚀的发生提供了可能性。本文的主要研究工作归纳如下:(1)调研了国内外混凝土腐蚀监测现状以及光纤折射率传感器的发展现状,基于钢筋锈蚀与所处环境氯离子浓度的关系,设计了使用光纤折射率传感器进行混凝土结构氯离子浓度监测的技术方案,为钢筋混凝土结构早期腐蚀程度的监测提供了判断依据。(2)基于长周期光纤光栅(LPFG)的温度及折射率传感特性进行了混凝土结构氯离子浓度梯度分布测量传感研究。从耦合模理论出发研究了LPFG的传感原理,分析了LPFG对温度及折射率的传感特性,实现了对混凝土结构氯离子浓度梯度分布的测量,氯离子浓度分辨率约为25～50 g/L,温度分辨率为0.8℃。(3)基于内嵌保偏光纤(PMF)和LPFG的Sagnac环进行了温度及氯离子浓度双参量光纤传感研究。研究分析了内嵌LPFG和PMF所引入的双折射效应对Sagnac环温度及折射率传感特性的影响,根据折射率和氯离子浓度的对应关系得到氯离子浓度分辨率约为20 g/L,温度分辨率为0.04℃。(4)基于无芯光纤多模干涉仪的传感原理进行了新型的高灵敏度混凝土结构氯离子浓度检测传感研究,研究分析了无芯光纤多模干涉仪对温度及折射率的传感特性,通过加速腐蚀实验验证了无芯光纤多模干涉仪实现混凝土结构氯离子浓度高灵敏度传感的可行性,分辨率约为6.5 g/L,其中由温度变化所引起的氯离子浓度测量误差约为0.5(g/L)/℃。