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关键词： 单片机   传感器   Arduino   电子积木  

摘要： 单片机和传感检测技术是理论和实践并重的课程，传统教学方法只停留在传感器原理和输出信号量测层面，未能向学生展示单片机及传感器的实际使用情景。随着微处理器的发展，传感与检测的智能化已成为趋势，本文探讨Arduino传感器套件在单片机和传感检测技术教学中应用的可行性。

ISBN: (纸本)9787550912175

关键词： MEMS传感器   有限元分析   硅基   聚苯胺/二氧化锡   苯  

摘要： 苯是室内环境中的主要污染物，同时也是一种危险的化学原料，它严重的影响着人们的健康生活和财产安全。而目前的分光光度法、色谱法都无法达到现场快速检测苯的要求，且操作复杂、测试结果因人而异、检测设备体积大、费用昂贵。因此，研制出一种便携式现场苯检测装置是十分必要的。 本课题主要针对传统的苯检测的不足以及当前国内市场的需求，通过对聚合物/无机杂化气体敏感材料的气敏机理分析，结合硅基MEMS工艺，设计了一种硅基聚苯胺/二氧化锡MEMS微结构苯传感器，使之能够高精度、快速的实现现场苯的检测。 本文主要研究内容如下： 1.设计了新型硅基MEMS微结构传感器。依据设计的具体要求设计了微传感器的尺寸和结构，应用ANSYS10.0有限元软件对微结构的温度分布进行了仿真计算，验证了工艺的可行性。 2.完成了硅基MEMS苯传感器的制备。通过磁控溅射、光刻和湿法刻蚀工艺完成了传感器微电极的制备；通过化学氧化合成法合成了聚苯胺（PANI）气敏材料，溶胶凝胶法合成了二氧化锡（SnO2）气敏材料；通过水热法合成PANI/SnO2杂化气敏材料。最后通过激光切割、敏感材料涂敷、烧结、焊接引线封装等工艺完成传感器的制作。 3.对硅基MEMS苯传感器的性能进行了测试，包括气体浓度性能测试、灵敏度性能测试和选择性性能测试等，并分析了测试结果。 4.针对硅基MEMS苯传感器的性能，设计了硬件检测电路，其中包括：芯片及环境测温电路、加热电路和气敏浓度信号调理电路；并完成了相应的固件编程。 制备的硅基MEMS苯传感器具有：尺寸小、功耗低、温度分布均匀；响应时间为33s，恢复时间为33s，检测范围为0.1ppm-90ppm，最佳工作温度为20℃-25℃，对苯、氨气有良好的选择性；但一致性及重复性相对一般，还需进一步改进。

关键词： 涡流无损检测   螺栓孔   深层缺陷检测   平面电磁传感器   TMR  

摘要： 飞机在使用过程中,因长期受到外界各种应力和环境腐蚀的影响,起到固定作用的螺栓孔四周极易出现疲劳裂纹,严重时将威胁到飞机的飞行安全。传统的无损检测方法对螺栓孔的检测主要体现在表面和近表面的裂纹检测,而对于螺栓孔深层缺陷的检测灵敏度往往较低。针对上述问题,本文应用低频涡流检测原理,开展了基于平面电磁传感器的螺栓孔缺陷检测方法研究,实现了螺栓孔四周深度达5mm以上的缺陷检测。论文主要工作如下:(1)设计了一款基于TMR元件的新型平面电磁传感器。分析了涡流趋肤效应对渗透深度的影响,设计了能够抑制表面涡流密度、提高涡流渗透深度的错层式差分激励线圈结构,并基于COMSOL Multiphysics有限元仿真软件实现了由激励线圈和TMR元件构成的复合式平面电磁传感器的优化设计,有助于提高检测深度和灵敏度。(2)完成了传感器微弱信号检测与数字信号处理。采用低噪声前置放大器对TMR元件输出的微弱信号进行放大,利用ARM微处理器的12位D/A和A/D产生和采集信号,对采集到的信号采用数字锁相放大算法进行处理,并基于Borland C++Builder软件开发平台在计算机上实现4路传感器信号的校准及缺陷判别,有效提高了检测的准确度。(3)搭建了螺栓孔缺陷检测实验平台,制定了实验方案并采用复合式平面电磁传感器完成了螺栓孔裂纹缺陷的检测。实验结果验证了所研制的平面电磁传感器具有对螺栓孔深达5mm裂纹缺陷的检测能力。

关键词： 传感器与检测技术   实验改革   工学结合  

摘要： 在分析传感器相关课程实验教学现状的基础上,以本校为例,根据汽电和机电专业方面的工作需求,提出一些具体教改的方案,旨在改善传感器课程实验教学的效果,以便提高学生的动手能力和解决实际问题的能力。

关键词： 无线传感器网络   边缘检测   无坐标信息   分布式算法   目标跟踪  

摘要： 无线传感器网络[1-4](Wireless Sensor Network：WSN)由一组微小型功能齐全的MEMS装置构成，这些微型装置包括传感器、无线发射器和接收器、电源，它们分布在一个地理区域中对该区域进行实时监测[5]。无线传感器网络本身具有计算处理能力，网络中的各节点之间可以互相通信以便获取网络中的数据，同时节点之间还可以自动组织网络并且协同进行工作。与传统的单一大型传感器或有线通信装置相比，无线传感器网络内部主要靠无线通信，这使得无线传感器网络在精度、灵活性、经济性、可靠性等诸多方面都有明显的优越性[6]。无线传感器网络边缘检测[7]对于实现无线传感器网络优质应用至关重要，是网络实现高效应用的支撑技术之一。在无线传感器网络应用中，边缘检测在目标跟踪、覆盖检测和路由构造等方面都发挥着举足轻重的作用。 论文研究了无线传感器网络边缘节点的识别问题，在一个无线传感器网络中，邻居节点之间可以直接建立连接，并且可以估计与附近节点的距离（并不是实际的距离）。论文的目的是在不依靠网络中节点的坐标信息的情况下，仅仅通过节点之间的连接关系和邻居节点之间的距离来寻找边缘节点。 论文首先提出一种寻找网络边缘节点的算法并分别应用于分布式与集中式场景中，网络中的节点分布在一个有边界、无坐标、低密度、随机部署的无线传感器网络中，此算法的关键思想是在集中式场景中提出的，并且扩展到了分布式场景中，通过仿真实验证明分布式实现相对于真实的无线传感器网络更加有效，而且分布式算法相对于集中式算法能够检测出更高质量的网络边界，尤其是在稀疏网络中由于节点之间的稀疏连接而不能收集到所有节点的位置信息，分布式算法具有很高的优势。之后论文在几何知识与拓扑知识相结合的前提下提出了一种无线传感器网络边缘检测新的分布式算法，基于有向树扩展的多边形包围检测算法，算法对于网络节点的密度没有限制要求，仿真结果表明该算法有效避免了错检、漏检情况的发生，判别方法简单准确，有效提高了无线传感器网络边缘检测的效率和精度。 论文研究无线传感器网络边缘检测技术，旨在对现有算法进行详细分析并设计相应新的优化算法，不需要任何节点的位置信息，仅依靠节点之间的连通性质来完成所需任务，并且在边缘检测实现的基础上本文对无线传感器网络的应用方面进行了概括总结，并详细介绍了无线传感器网络中目标跟踪技术的相关算法及应用。

关键词： 检测   光学传感器   蒸煮控制   卡伯值   纸浆白度   回收纤维   多变量分析  

摘要： 传统的制浆造纸工业是高能耗高污染的过程产业,节能减排、清洁生产是其可持续发展的关键所在。检测技术是现代工业生产过程控制的依据,快速准确的检测工艺过程或成品的参数,可以及时地调整优化工艺条件,从而避免造成生产原料、过程化学助剂和能源等不必要的浪费以及严重的环境污染;还可以有效地预防生产故障,客观地评价产品质量和性能,从而降低生产成本、提高生产效益。因此,为了实现生产过程节能减排、提高造纸企业市场竞争力,开展旨在将先进的检测技术融入制浆造纸工艺优化生产系统的研究是十分必要的,而且这对于现代制浆造纸工业的可持续发展也是非常重要的。本论文在以下几个方面进行了探索和研究:鉴于蒸煮过程控制的重要性及置换蒸煮和连续蒸煮工艺的现有控制模型的控制精度难以达到生产要求,基于衰减全反射-紫外光谱(ATR-UV)的光学传感器,依据木片和木片中的木素在整个蒸煮过程中时时刻刻遵循物质守恒定律,以及纸浆卡伯值与纸浆中残留木素含量呈良好线性关系的研究结论,建立了蒸煮过程卡伯值在线检测模型;在此基础上结合具体的连续蒸煮和置换蒸煮工艺流程,分别建立了连续蒸煮和置换蒸煮控制模型。鉴于国内外纸浆白度检测技术在检测时间以及操作方面的局限性,研究开发了一种快速智能纸浆白度检测仪。以湿浆法为基础建立了具有普适性的纸浆白度快速检测模型;基于该模型和可见光(蓝光)垂直/漫反射的测量原理,研制了纸浆白度智能检测仪,使用Lab VIEW编写仪器的上位机操作控制平台,可实现样品的自动检测以及检测数据的智能处理。同时也为不需要附加昂贵的浆浓传感器的在线纸浆白度传感器的研制开发奠定了基础。鉴于纸浆卡伯值快速检测的重要性和现有检测仪器性能方面的局限,在可见光透射分析技术的基础上研制了一种快速卡伯值检测仪。使用Lab VIEW编写仪器的上位机操作控制平台,使用STC 51单机做下位机微处理器,在软件程序的控制下仪器各部件协调运作,实现了样品检测的全自动化。为了鼓励低碳经济、推进废纸回收纤维的有效利用,同时又确保卫生用纸和食品包装用纸的质量安全,建立了一种高效、便捷、可靠的鉴别回收纤维的方法。基于传统特征量检测和模式识别技术建立了鉴别卫生用纸中是否掺有回收纤维的判别方法,该方法较传统方法有更好的识别率,但由于需检测卫生用纸的多个特征指标仍然繁琐耗时。所以建立了基于近红外光学传感器和模式识别技术的鉴别卫生用纸是否掺有回收纤维的方法,该方法准确、便捷、无需样品处理,对卫生用纸样品的识别率达100%,为研制专用传感器奠定了坚实的基础。在上述研究的基础上,基于近红外光学传感器结合多变量回归分析技术,建立了定量分析纸品中回收纤维含量的方法。

关键词： 机电一体化   传感器   检测技术  

摘要： 随着经济的发展,我国的机电技术也得到快速发展。机电技术已经发展到机电一体化水平,其主要技术是传感器与检测技术。可以说传感器与检测技术是机电一体化系统不可或缺的技术,是机电一体化系统能够实现自动控制运行、调节的关键技术。本文主要通过介绍机电一体化中传感器与检测技术的运用,体现传感器与检测技术的重要性,并介绍一些常见的传感器型号、功能和机电一体化传感器与检测技术的研究发展目标。

关键词： 霍尔传感器   检测技术课程   以学生为主   项目教学法   电气类专业   组织实施   主干课程   载体   学科领域   课程体系   课程设置   课程内容   转速表   优化   应用   筛选   内涵   化学   光学   工程  

摘要： 传感器与检测技术课程内容涉及电学、磁学、光学、材料、化学等学科领域,应用领域十分广泛,传感器与检测技术作为一门电气类专业的主干课程,在整个课程体系中承担着承上启下的作用.文章介绍了以学生为主的项目教学法的内涵,筛选典型的工程载体,优化载体的内容,课程设置有6个项目,以'霍尔传感器转速表'项目为例分析课程项目如何组织实施.

关键词： 局部放电   超声波   传感器   检测   校准  

摘要： 局部放电试验是电力设备绝缘的主要试验项目,局部放电量等参数则是评价电力设备质量的重要指标而超声波法检测作为局部放电检测的一个重要手段,凭借着其检测灵敏度高、可以定位等特点近年来备受重视而得到快速发展。但局部放电超声波传感器的校准作为其质量保证在我国却尚未形成国家统一的标准和技术规范。针对这一问题,本文研发出一套局部放电超声波传感器检测、校验系统,为规范市场上超声波传感器的性能做出贡献。本文的主要工作有:(1)对局部放电产生超声波的机理进行了深入的剖析,在此基础上依据声学理论研究了局部放电产生超声波信号的频谱特性和传播规律。分析了国内外各种超声波传感器的结构、电路和性能指标。(2)提出了本设计方案中局部放电超声波传感的技术性能指标,通过对数据采集卡、信号发生卡的选择;信号放大电路、滤波电路、功率驱动电路等的设计完成了局部放电超声波传感器校验系统的硬件设计。(3)完成了对信号采集卡的调用,通过对DMA数据采集模式的分析,编写了数据采集软件;通过对信号发生卡数据波形产生的分析,编写了任意波形发生软件,综合数据采集和波形发生,设计了幅频特性测试软件和线性度测试软件。完成了放电超声波传感器校验系统的软件部分。(4)对设计好的局部放电超声波传感器检测校验系统进行了可重复性、放置不同位置和有效性的试验,试验结果表明该仪器各项技术参数均符合要求,通过该仪器可以高效准确的对超声波传感器进行校准和检测。