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关键词： 液体电介质   局部放电   声测法   非本征法珀传感器  

摘要： 局部放电的声发射检测法是测量液体介质局部放电的有效方法。非本征法珀传感器相比压电陶瓷传感器其优势在于可将其植入液体电介质中进行测量且信号在传感以及传输过程中不受电磁干扰。非本征法珀传感器由声光耦合原件-石英膜片、光纤端面以及支撑结构的腔体构成，结构小巧灵活，在液体介质局部放电检测领域有其独特的优势。本文就传感器的结构设计、参数选取、加工制备、特性描述、仿真分析、实验测试等环节展开研究工作。 在理论计算和软件仿真的基础上提出了非本征法珀传感器的结构设计及参数选取方法，分析、测试了石英膜片结构参数与法珀传感器灵敏度以及一阶固有频率的关系。制作了以镀膜石英膜片和镀膜尾纤端面为光学平板的法珀传感器，构建了强度型正交解调系统，研究了法珀传感器工作点之于强度解调的意义。针对环境温度改变以及液体介质压力造成的传感器工作点漂移、特性曲线畸变问题。本文采用了电压-温度-中心波长的控制方式进行调节使工作点Q出现在合适的位置以满足检测的需求，文中以函数信号发生器作为激励源，通过模拟实验检测光纤传感系统和压电陶瓷传感系统的实测性能。 设计搭建局部放电联合检测系统，检测针板电极在液体电介质中局部放电所发出的超声信号，实验表明基于法珀传感器构建的光纤传感系统和压电陶瓷传感系统对局部放电发出的超声信号具有较好的检测性能，本文所述非本征法珀传感器可实现对局部放电超声信号的检测，虽其灵敏度还没有完全达到PZT的灵敏度，但实验结果表明通过进一步设计优化是完全可以超越PZT的。最后分析了影响局部放电超声信号检测的因素，并提出一些改进措施。

关键词： 传感器与自动检测技术   教学模式   教学内容   工程思维  

摘要： 在电气信息类专业里传感器与自动检测技术有着十分重要的地位，可是就传统教学模式而言，对于学生往往忽略了应用方面的教导，而是过分的注重理论知识的教学。因此对于现在的教学模式，我们必须进行改革。经过对于教学内容、教学形式和教学方案等各个方面的全面考察，我们总结出一套理论和应用相结合且操作性强的教学方案，方便大家的教学。

关键词： 血糖传感器   微弱信号   超滤   组织液   葡萄糖浓度预测  

摘要： 当人体内胰岛素分泌不足或胰岛素作用缺失时会导致血糖浓度偏离正常水平从而引发糖尿病及其并发症。血糖浓度的检测是糖尿病科学诊断的前提。本文针对课题组研制的MEMS血糖传感器用于组织液超滤提取检测的功能需求，研究了三电极MEMS血糖检测传感器微电流检测技术并研制了传感器检测与控制电路。本文主要对检测原理、电路设计与分析、电路测试以及检控系统葡萄糖浓度测试等部分进行了详细研究。 首先对MEMS血糖传感器的检测原理进行分析，对辅助传感器产生电流的电路（恒电位电路和信号发生电路）原理图进行设计，对传感器产生的微电流范围进行实验分析。对传感器工作过程中产生的电化学噪声进行研究，提出噪声消减方法，为后续微电流检测电路的设计奠定基础。 然后结合检测微电流输出特点及血糖传感器超滤提取动作控制需求，设计了检控系统，由微电流检测系统、人机交互及无线通信、电源系统三大部分组成。为验证微电流检测系统电路设计的正确性，本文借助Multisim仿真软件重点对电路中的恒电位及I/V转换的性能进行分析。此外对电路中的噪声来源进行分析，计算相关噪声并分析对电流检测的影响。对元件布置与布线、接地、电路板漏电防护等方面进行了研究，从而提高电路的抗干扰能力。 在检控电路研制基础上，本文搭建测试系统，测试电路的静态和动态特性.静态特性准确度、重复性、灵敏度、分辨力、稳定性、零漂等;动态特性包括恒电位电路的电压跟随特性以及检测电路的阶跃响应和频率响应特性。测试结果表明，该检测系统满足设计指标。 最后，为测试葡萄糖浓度，将微电流检控电路与MEMS血糖传感器集成，做葡萄糖浓度的响应实验和重复性实验。在测试结果数据处理基础上，建立了葡萄糖浓度预测模型。测试结果表明，通过预测模型得到的检测结果符合临床检测精度要求。

关键词： 磁通门   弱磁场检测   虚拟仪器   钴基非晶合金  

摘要： 磁通门磁强计是一种基于软磁性材料在磁化饱和时，其磁导率非线性变化特性而工作的弱磁检测设备。磁通门技术开始于20世纪30年代，随着科学技术的发展，该技术在地球物理学、航天工程、生物医学、军事领域、材料无损探伤等领域得到广泛应用。缘于磁通门传感器高分辨率、高稳定性等优点，使得其在弱磁检测领域具有很大优势，是目前测量微弱磁场较为理想的设备。 研究了磁通门传感器原理，建立和分析了磁通门传感器数学模型，得到了磁通门输出信号的影响因素；采用高磁导率材料钴基非晶合金VITROVAC6025Z作为磁芯材料设计制作了磁通门传感器探头；采用单片机和AD9850构成DDS（直接频率合成器）激励电路信号源，激励信号经功率放大后驱动激励线圈使磁芯饱和；信号检测部分由PCI-1716数据采集卡和LABVIEW开发环境构成。由以上部件构成基于虚拟仪器的弱磁检测系统。信号的采集通过数据采集卡来完成，数据的处理在LABVIEW中进行，对脉冲幅值法做适当改变，提取能够表征被测磁场大小的偶次谐波中的二次和四次谐波来进行处理，得到被测磁场的大小。 实验中使用FG708S函数信号发生器提供激励，可以方便的选择激励信号的各项参数，经对比实验后选用频率为10kHz，幅值为5V的正弦信号作为磁通门传感器的激励信号，此时该系统灵敏度较高。在稳定磁场中用特斯拉计对磁通门磁强计进行定标，实验结果表明，磁通门磁强计线性度好，灵敏度为1.783mV/uT，分辨力达uT级。设计的磁通门磁强计实现了在不同磁场环境下的归零校准，对弱磁场的测量更加精确。虚拟仪器构成的系统，结构简单，易于维护，具有一定的实用价值。

关键词： 无线传感器网络   虚假数据   途中过滤   信任模型   网格  

摘要： 无线传感器网络(Wireless Sensor Networks, WSN)是一种融合了无线通信、微电子、现代传感器、嵌入式系统、信息处理和智能系统技术的新型网络,由大量微型无线传感器组成。这些微型无线传感器在微小体积内集成了信息采集、数据收集与处理、无线通信和协同合作等多种功能,为人们与真实物理环境的实时交互提供了崭新的平台和解决方法。 无线传感器网络的工作环境往往是恶劣的物理区域,不适合人类长期驻留,具有一定的危险性,甚至是处于敌对环境中,还有其自身拓扑结构动态变化、身份认证缺失、节点间链接脆弱等特性,使得无线传感器网络存在许多安全漏洞。当攻击者俘获内部节点后,向网络中注入大量虚假数据,导致网络的运行失常,因此研究如何快速有效地剔除虚假数据并且准确有效的识别恶意节点具有十分重要的意义。 本文首先分析了无线传感器网络虚假数据途中过滤和恶意节点检测两个方面的国内外研究现状,针对这两个问题,分别提出了相应的研究方案。 (1)基于路径带的虚假数据途中过滤方案LPEF (Location-based and Path-aware En-route Filter ing)。该方案将网络划分为网格系统,将初始密钥与网格位置信息重新生成加密密钥和认证密钥,防止了一些针对节点位置信息的恶意攻击；并且引入了认证路径带的概念,任何节点只能被其认证路径带上的节点认证,这样就减少了下游节点的认证工作量,同时规范了数据的传输方向,降低了路径欺骗等路径攻击的可能性。最后分析得出,该机制在很大程度上解决了阈值问题,也降低了网络资源的消耗,可以快速有效地检测到虚假数据并将其剔除。 (2)基于网格信任模型的恶意节点检测机制。LPEF只是一种被动防御的方案,只能过滤虚假数据,无法剔除恶意节点。针对该问题,本文提出的恶意节点检测机制很好地弥补了这一缺陷。在如今较成熟的信任模型基础上,采用分布式的信任管理模型,提出网格信任模型,以网格为单位来局部管理节点的信任值,避免了全局信任管理模型中计算复杂、管理困难等问题。文中详细地介绍了各种信任值的计算以及整个信任模型的运作,并利用OMNET++I网络仿真工具建立了模拟仿真环境,就无线传感器网络中恶意攻击方式的常见特征做了详细的仿真分析。

关键词： 无线传感器网络   关联度模型   事件检测   层次路由   区域划分  

摘要： 事件检测是无线传感器网络（Wireless Sensor Networks，WSNs）研究中的基础性问题之一。在无线传感器网络中，确定监测环境内事件是否发生是十分重要的，众多学者对无线传感器网络节点事件检测技术进行了大量的研究工作，提出了很多面向无线传感器网络的事件检测算法。对于地理位置不可达，环境复杂多变的网络应用环境，由于应用场景的特殊性，节点携带能量有限且容易出错等特点，这些特点使得现有事件检测技术在实际应用中受限。本文针对无线传感器网络的特点，在事件检测技术以及相应的层次路由方案上进行了以下创新工作： 首先，本文提出了一种基于关联度模型的传感器网络事件检测算法。针对传统基于空间相关性事件检测方法中，节点的各个邻居节点被赋予相同的关联性属性导致检测信息不准确；检测过程中只考虑单属性因素从而导致检测结果易受干扰事件影响的问题，在已有TTSC算法的基础上进行改进，提出了一种基于关联度模型的无线传感器网络事件检测方法（An Event Detection Algorithm Based On Correlation Model，CDB），详细介绍了CDB方法的设计方案与算法细节，并从检测准确率、误判率、失判率和能量消耗四个方面将CDB与TTSC进行仿真实验对比。 其次，本文提出了一种基于区域划分的层次路由方案。针对了基于事件驱动的传统层次路由方案TEEN算法存在分簇时易造成簇头分布不合理以及最佳簇头数难以确定的缺陷而数据传输过程中全网能量分布不均匀，网络时延较大的问题。针对这些问题，本文设计了一种基于区域划分的层次路由方案（Advanced Threshold Sensitive EnergyEfficient Sensor Network Routing Protocal，AD-TEEN）。与已有经典TEEN算法不同，本文从路由算法的各个步骤入手，创新地提出了使用区域划分的方法来分簇，在网络整体能耗和节点存活率方面都有较好表现，实用性更强。

关键词： PSD   地震波   振动   拾震器   仿真  

摘要： 近年来,地震等自然灾害的频繁发生,给人类的生活带来了极大的影响。因此,如何减小地震对人类带来的影响已经成为一个迫切需要解决的问题。 本文分析了摆拾取振动的原理,结合地震波的特性,设计出了水平向和垂直向的拾震器的机械结构。利用PSD对光照射到其表面的敏感特性,将振动信号转换为电信号进行处理,对地震波的检测技术进行研究。然后运用Simulink对拾震系统建模仿真,并对仿真结果进行了误差计算,并且分析可能引起误差的因素,提出了解决的方案。 模拟仿真的结果表明：本文设计的地震波检测系统,可准确的检测到地震波的周期,对振幅的检测精度可达到0.9%-1.4%。

关键词： 氢气传感器   固体电解质   浓度辨识算法   氢气检测系统  

摘要： 在传统能源日渐枯竭的今天，新能源正逐步代替传统能源广泛应用于日常的生产生活中，其中氢能源因其无污染、储量丰富等优点成为新能源中应用最为广泛的一种。但是当混合气中氢含量大于4%时极易发生爆炸，因此在氢的使用和运输过程中必须对其进行实时监控。目前市场上的氢传感器具有灵敏度低、气体选择性差等缺点，针对这些问题，本文设计了一种寿命长、灵敏度高和结构简单的固体电解质氢气传感器，结合其输出信号特性设计了一种嵌入式智能辨识算法，设计了基于虚拟仪器检测系统的实验验证平台，最后实验验证辨识算法的准确性测试传感器的各项性能指标。论文的主要研究内容有： 首先，研究了固体电解质氢气传感器产生电动势的机理，对传感器的结构、传感器工艺、传感器电极及固体电解质材料开展了深入的研究，设计了一种两电极固体电解质氢气传感器。这种传感器具有灵敏度高、结构简单等优点。为了扩大传感器的测量范围，提高高浓度下传感器的分辨率，论文中还设计了一种新型多电极氢气传感器，经测试发现这种传感器可以明显扩大测量范围。此外，针对固体电解质氢气传感器长时间放置易粉化的问题，文中对传感器的加工工艺进行了改进，有效地解决了这个问题。 其次，为了解决固体电解质氢气传感器输出电动势与被测氢气浓度之间的关系无法用经典的Nernst公式进行表示这一问题，文中设计一种能够对多电极传感器进行辨识的遗传优化辨识算法，并对这种算法进行仿真验证。 然后，文中设计了氢气报警器及氢气检测系统。可以实现对爆炸极限氢气的报警及氢气浓度的测量。其中具体包括硬件电路设计、上位机软件设计和下位机软件设计。通过编写LabWindows/CVI虚拟仪器程序，来嵌入多种智能算法模型，对硬件采集电路采集得到的数据进行辨识，并将辨识得到的氢气浓度信息在上位机实时显示。 最后，搭建了实验平台，对氢气传感器及检测系统进行了实验验证。此外，还设计了大量实验分别测试传感器的输出特性、温度特性、漂移特性、掺杂特性和灵敏度。

关键词： 教学改革   温故知新   建模+模块化教学模式  

摘要： 在"传感器原理与检测技术"教学过程中,教师以应用为导向开展"建模+模块化"教学模式,引导学生在学科学习过程中应用"温故知新"学习方法,同时培养学生传感器检测系统开发思维。

关键词： 传感器-中等专业学校-教材  

摘要： 本书通过介绍传感器检测技术，让学生们能了解传感器的基本知识、传感器组成、分类及特性；掌握温度、力、位移、机械量及有关量测量中常用的各种传感器的工作原理、主要性能及其特点；能合理地选择和使用传感器；掌握常用传感器的综合应用。