傳感器技術論文匯總十篇

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1.1傳感器節點的設計本系統中，傳感器節點的主要任務是實時監測相關環境參數，并對其他節點轉發來的數據進行存儲和轉發，使數據通過WSN傳輸到匯聚節點處，其處理能力、存儲能力和通信能力要求不高，因此采用簡單節約的設計方案。如圖3所示，傳感器節點由傳感器模塊、處理器模塊、射頻模塊、電源模塊和電路等部分組成。傳感器模塊負責對所需參數進行采集和模數轉換。處理器模塊負責控制整個傳感器節點的操作，存儲和處理傳感器模塊采集的以及射頻模塊發送過來的數據。射頻模塊負責與其他節點之間的通信，對數據進行發送或接收。電源模塊負責為整個節點提供運行所需的能量，是決定節點壽命的關鍵因素之一。電路則包括聲光電路、復位電路及接口電路等。（1）處理器模塊。處理器模塊是傳感器節點的核心部分，本設計方案中，處理器選用德州儀器（TI）公司的16位超低功耗微控制器MSP430F135，該處理器采用1.8V-3.6V的低電壓供電，可以在低電壓下以超低功耗狀態工作，非常適合應用在對功耗控制要求甚高的無線傳感器網絡。該處理器同時擁有較強的處理能力和較豐富的片內資源，擁有16kB閃存、512BRAM、2個16位的定時器、1個通用同步異步接口（USART）、12位的模數轉換器（ADC）和6個8位并行接口。（2）射頻模塊。在無線傳感器網絡實際應用中，傳感器節點既需要發射又需要接收數據，因此本設計方案中的射頻模塊采用收發一體的無線收發機。射頻模塊采用Chipcon公司推出的無線收發芯片CC2420，它的工作電壓位于2.1~3.6V之間，收發電流不超過20mA，功耗低；其具有很高的集成度，只需要較少的電路就可工作，天線設計采用PCB天線，進一步減小模塊體積。CC2420工作在2.4GHz頻段上，支持IEEE802.15.4和Zig-Bee協議；采用O-QPSK調制方式，抗鄰道干擾能力強；128B接收和128B發射用的數據緩存空間，數據傳輸速率高達250kb-ps。（3）傳感器模塊。傳感器節點的數據采集部分根據實際需要選擇相應的傳感器，如溫度、濕度、振動、光敏、壓力等傳感器。本文的研究重點不在傳感器上，因此僅以溫濕度傳感器作為例子。本方案采用Sensirion公司的SHT15溫濕度傳感器，該傳感器將傳感元件和信號處理電路集成在一起，輸出完全標定的數字信號[3]。其工作溫度范圍在-40℃-123.8℃之間，其在-20℃-70℃范圍內，溫度測量精度在±1℃以內；濕度范圍在0%-100%之間，在10%-90%范圍內，濕度測量精度在±2%以內。

1.2匯聚節點的設計在本系統中，匯聚節點的主要任務是接收傳感器節點轉發來的數據，進行存儲和處理后傳輸到網關節點處，同時，接收來自網關節點的信息，向傳感器節點監測任務。匯聚節點是連接WSN和外部網絡的接口，實現兩種協議間的轉換，使用戶能夠訪問、獲取和配置WSN的資源，對其處理能力、存儲能力和通信能力要求較高。而為了與傳感器節點匹配，匯聚節點的硬件結構與傳感器節點基本相似，如圖4所示，匯聚節點沒有傳感器模塊，增加了存儲器模塊和藍牙通信模塊。（1）處理器模塊。同樣的，處理器模塊也是匯聚節點的核心部分，主要負責控制整個匯聚節點的操作，存儲和處理來自射頻模塊或者藍牙通信模塊的數據，再將處理結果交給射頻模塊或者藍牙通信模塊發送出去。本設計方案中，處理器選用TI公司的16位超低功耗微控制器MSP430F1611，該處理器和MSP430F135一樣，可以在1.8V~3.6V的低電壓下以超低功耗狀態工作，但其擁有更強的處理能力和更豐富的片內資源，48kB閃存和10KBRAM、2個16位定時器、1個快速12位ADC、雙12位DAC、2個USART接口和6個8位并行I/O接口。（2）存儲器模塊。考慮到物流運輸過程中環境多變，容易帶來一些不確定因素，這些不確定因素可能引起處理器自帶的存儲器中的數據丟失，因此匯聚節點需要存儲一些重要的數據。本設計方案中，匯聚節點的外部存儲器芯片選用由Mi-crochip公司生產的24AA64，工作電壓低至1.8V，它采用低功耗CMOS技術，工作時電流僅為1mA，而且可以在惡劣的環境下穩定工作。由于匯聚節點對存儲容量要求不高，而且24AA64芯片的存儲容量為64KB，擦寫次數可達到百萬次，因此一塊芯片即可滿足本系統的存儲要求。（3）藍牙通信模塊。本系統采用智能手機作為后臺系統和WSN之間的網關，來實現遠距離的數據傳輸。為了使匯聚節點與智能手機能夠進行通信，采用藍牙通信協議。而在匯聚節點使用藍牙通信方式需要增加一個藍牙通信模塊。本設計方案中，采用SparkFun公司的BlueSMiRF模塊，其工作電壓為3.3V-6V，工作電流最大為25mA，功耗較低；其最大傳輸距離為100m，通信速率最高可達115200bps；其天線為PCB天線，所需器件很少，故模塊的體積很小，可以通過串行接口直接與處理器模塊相連。

1.3網關節點的設計本系統要求在后臺系統和WSN部署點間進行雙向通信，為了實現遠距離的數據傳輸功能，有兩種方案，一是匯聚節點增加移動通信模塊，如GPRS模塊[4]；二是采用智能手機作為后臺系統和匯聚節點之間的網關。方案一對匯聚節點的要求進一步提高，不僅處理過程更加復雜，其能量消耗也大大提高；另一方面要實現物流過程的跟蹤，還需有定位功能，一般采用GPS模塊[5]，這樣成本也將大大提高。相比之下，方案二優勢明顯，采用智能手機可以進行各種復雜的數據處理，進行大量數據的存儲，使用移動通信網絡與后臺系統進行通信，使用內置的GPS定位功能，后臺用戶可以在緊急事件發生時直接聯系貨車司機等。因此，本系統采用智能手機作為網關節點。本設計方案中，采用中國移動M811手機作為測試對象，其支持4G/3G/GPRS等移動網絡，可以方便地使用移動網絡與后臺系統進行通信；其具有GPS定位功能，可以實現貨車定位；具有藍牙通信功能，可與匯聚節點間采用藍牙通信；使用An-droid4.0操作系統，擁有豐富的開源資源，方便軟件的設計。

2系統軟件部分設計

本系統使用WSN中的傳感器節點檢測物流過程中相關環境參數并發送到匯聚節點處，由其將數據通過藍牙連接傳輸到智能手機，智能手機通過移動通信網絡將加入GPS信息的數據傳輸到后臺服務器。系統各部分的工作任務不一，硬件條件也有很大差別，因此系統的軟件設計也十分關鍵。

2.1傳感器節點程序設計傳感器節點主要承擔數據采集和發送的工作，由于其能量及處理資源有限，因此需要采取節能和減少數據處理的設計方案。本設計方案中，傳感器節點采取按需求喚醒的工作方式，檢測等待時間（等待時間可由后臺設置）未到或者沒有收到匯聚節點命令時節點處于休眠狀態；當等待時間一到或者收到命令時，立刻開始工作，進行采集數據并發送，或者根據命令完成相應操作，完成后又進入休眠狀態，等待下一次激活，其程序流程如圖5所示。

2.2匯聚節點程序設計匯聚節點的主要任務是接收傳感器節點轉發來的數據，處理后通過藍牙傳輸到網關節點處，同時接收來自網關的命令，完成相應的操作。相比于傳感器節點，匯聚節點的工作更加復雜，而且其能量和處理資源也不多，因此采取與傳感器節點相似的節能設計方案，將復雜的數據處理工作交予網關節點，其程序流程如圖6所示。

2.3智能手機APP設計智能手機作為本系統的網關節點，承擔協議轉換、數據傳輸、數據處理等復雜工作，因此開發相應的應用程序（Applica-tionProgram，簡稱APP）來實現上述功能，其流程圖如圖7所示。該APP實現對智能手機內部藍牙模塊的調用，通過藍牙連接與匯聚節點通信；利用智能手機的GPS模塊獲取位置信息，加入到接收到的傳感器數據中，再通過移動通信網絡傳輸到后臺系統；接收后臺系統的命令，完成相應的操作；同時通過智能手機對應的界面提供數據顯示、告警提醒以及日志功能。

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廣域網部分在本文系統中指移動服務器或者Internet。協調器將監測到的環境信息發送到廣域網中，而廣域網則提供中轉的功能，便于物流管理者在遠端獲取這些環境信息。遠端用戶部分指物流管理者通過在PC上開發的用戶界面或者在手機上開發的相關應用程序從廣域網獲取實時的冷鮮食品信息，并根據這些信息對出現的異常情況及時地做出判斷和調整。

由于終端節點是通過電池供電的，而在一次長途運送過程中無法更換電池，所以終端節點的功耗是在設計中需要考慮的重要問題。合理利用Zigbee協議棧中提供的節點睡眠功能將有效地優化終端節點的能量利用效率。因為傳感器采集的環境信息將按照一定周期上傳給路由節點或協調器，所以在不需要發送信息時，可以將發送模塊以及嵌入式CPU中與發送有關的功能置于睡眠狀態，在需要發送數據時再由設置好的系統時鐘進行喚醒。這樣通過軟件的編寫，控制各個模塊的工作時間，對能量進行分時合理利用將大幅提高終端節點的電能使用時間，使整個傳感器節點網絡更加適用于實際的冷鮮食品物流監控應用。

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2機房監控系統的設計與實現

2.1ZigBee協調器節點硬件設計ZigBee協調器節點主要由六大模塊構成，分別為LED指示燈、電源模塊、串口模塊、晶振模塊、射頻天線以及無線收發器。LED指示燈主要用于顯示系統網絡連接狀態。串口模塊用于傳輸數據信息，并接收相關指令控制協調器運轉。由于射頻天線在輸入和輸出為高阻與差動，故適用(115+180)的差動負載。為了進一步優化ZingBee協調器節點性能，我們采用了不平衡變壓器。無線收發器工作電壓為3.3V，在運行過程中應采用電壓轉換模塊將5V電壓下降至3.3V無線收發器能夠同時接收兩種頻率的晶振電路，以此滿足監控系統的不同電路需求。

2.2傳感器節點硬件設計傳感器節點主要由電源模塊、CC2430數據傳輸模塊、數據采集模塊以及外部數據存儲等模塊構成。電源模塊使用兩節5號干電池，CC2430數據傳輸模塊負責數據的傳輸與采集，并通過與路由節點進行數據交換來控制命令。數據采集模塊主要負責采集系統監控區域的濕度、溫度、水浸以及光照強度等信息，并將其轉化為數據進程存儲。

2.3ZigBee協議棧ZigBee協議棧是分層的，每一層都需要向上一層進行數據的提供和管理功能，其主要包括網絡層、應用層、媒體訪問控制層以及物理層。其中應用層內又劃分為ZDO、APS以及應用對象等。媒體訪問控制層與物理層位于協議棧子層的最底，屬于硬件系統，其他層則在這兩者智商，不屬于硬件系統。ZigBee協議棧的分層結構簡潔明了，極大的方便了系統的設計和調控。

2.4無線傳感網軟件平臺搭建搭建無線傳感網軟件平臺需要一個良好的操作系統。操作系統能夠對各項任務進行調度并使整個系統正常運轉。不同；誒型設備的同一項處理可以視為同一任務，新建任務并添加至系統，操作系統即將新任務與ZigBee協議棧進行融合，使系統獲得新功能并投入使用，從而搭建出完整的無線傳感網軟件平臺。

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1.引言

現代社會是信息化的社會，人們的主要交流和溝通都是通過對信息的傳遞、處理而進行的。傳感器就是人們從自然界獲取各種相應外界信息的方式，能夠將相應的需要采集的信息轉換成為控制芯片能夠識別的電流或者電壓等信號，在現代的控制測量系統中具有不可缺少的作用。

本論文主要介紹的是電渦流式位移傳感器。電渦流式位移傳感器屬于電感式位移傳感器的一種，是基于電渦流效應而工作的傳感器，具有很多優點：高分辨率、高可靠性、較寬的頻率響應以及較高的靈敏度等等。

該傳感器還具有很強的抗干擾能力，相比而言，傳統的傳感器具有非線性誤差，要求工作環境恒定或者價格較高[1]。

2.電渦流式微位移傳感器

2.1 傳感器發展歷程

國外在工業化的過程中，逐漸將傳感器廣泛應用在各個生產領域，在航天和軍事領域也有十分領先的傳感器應用。之后伴隨各個國家的機械、自動化、計算機等信息產業如日中天，歐美國家以及亞洲的日本都對世界的傳感器具有相當重要的影響。

我國主要是在1960年開始對傳感器進行開發工作。國家組織大批科研人員對其進行研究和開發，并實施了“八五”、“九五”等國家計劃，使得其取得了十分矚目的應用成就。然而我們也應該清醒地意識到，我國在傳感器的基礎制造工藝等方面還不能和發達國家相提并論，許多核心技術以及芯片都要進口。與此同時，我們的傳感器在國際上沒有太大競爭力，產品研發和更新速度很低，缺少實用創新性[2]。

2.2 傳統傳感器缺點

以往的傳感器和電渦流位移傳感器比起來，具有以下幾個方面的嚴重不足：

（1）輸入一輸出特性存在非線性且隨時間而漂移；

（2）環境會干擾參數，使得測量結果發生漂移；

（3）因結構尺寸大，而時間響應特別差；

（4）易受噪聲干擾、信噪比低；

（5）靈敏度或者分辨率不夠理想。

2.3 電渦流式微位移傳感器

本論文所要介紹的電渦流位移傳感器，其工作原理是利用了渦流效應。該類型的傳感器，通過渦流效應使相應的位移的變化，轉換成線圈的阻抗值變化；之后利用特定的電路將線圈阻抗值變化轉換成為電壓的變化，再進行檢測和輸出，根據相應的公式或者經驗，能夠還原成位移信息。這種傳感器具有很多優點，比如具有很高的靈敏度、簡單的結構以及及時的動態響應。該傳感器廣泛應用在測量振動和位移等信息量上。大體上輸出的電壓信號與位移的變化量是線性的關系，公式是ΔS=K?ΔV。其中K是系統的比例常數，在不同的傳感器中根據系統結構的不同是不一樣的。

2.4 電渦流式位移傳感器測量原理

公式能夠精確描述該原理。我們根據公式可以得知，在其他條件不變的情況下，Z（線圈的阻抗）與S一一對應。電渦流傳感器測量位移的原理就是基于此公式，在特定的信號激勵過程中，傳感器會依據位移變化而產生電壓的變化。

3.測量系統的硬件設計

3.1 主控芯片

本論文設計的電渦流微位移傳感器使用的主控芯片是AT89S52單片機。MSC-51單片機是八位的非常實用的單片機。本論文所使用的AT89S52單片機就是基于這款單片機的。MSC-51單片機的基本架構被ATMEL公司購買，繼而在其基本內核的基礎上加入了許多新的功能，同時擴展了芯片的容量以及加入flash閃存等等。51內核的單片機具有很多優點，因此無論是在工業上還是在一些電子產品上應用都很多。全球也有許多大公司對其進行擴展，加入新的功能。即使是在今天，51單片機仍然在控制系統中占據很大市場[4]。

下面對本論文所使用的單片機作簡要介紹。AT89S52單片機具有最大能夠支持的64K外部存儲擴展，同時還具有8K字節的Flash空間。該單片機具有4組I/O口，分別是從P0到P3，同時每組端口具有8個引腳。每個引腳除了能夠作為普通的輸入和輸出端口外，還具有其它功能，也就是我們通常所說的引腳復用。其還具有斷電保護、看門口、計時器和定時器。51單片機一般的工作電壓是5V。

3.2 顯示模塊

本論文設計的LCD1602電路，該液晶模塊能夠顯示2行*16列的字符，相對于數碼管而言，顯示更加靈活多變。該液晶模塊用來顯示其測量處理后的數據。

4.測量系統的軟件設計

本論文的主程序循環采集電量的變化，并實時顯示在液晶模塊上。系統軟件是指完成系統設計功能的軟件。為了提高系統的實時性、可靠性，在編寫系統應用軟件時，主要考慮以下兩方面：

（1）提高系統抗干擾性能。在工業現場不可避免的有各種抗干擾因素。因此本系統除了在硬件上硬件復位和加電容濾波外。在軟件上，采用了指令冗余技術、延時消抖技術以及對位移大小采樣值進行中值濾波的數字濾波方法，進一步提高系統的抗干擾能力。

（2）采用模塊化編程。將系統的應用程序分為若干個功能模塊，這些模塊可以任意更改而不影響程序的其余部分，將各個功能模塊程序調通后，再把各個功能模塊結合起進行聯調，這大大減少了調試時間，提高了程序的通用性，方便程序的修改和檢查。

5.總結

電渦流位移傳感器是一種基于電渦流效應的傳感器，能夠將位移的變化轉換成電量的變化。本論文主要介紹了傳統傳感器的發展歷程，進而介紹了電渦流式微位移傳感器的測量原理和優勢，并基于單片機設計了測量系統。

參考文獻

[1]譚祖根，汪樂宇.電渦流檢測技術[M].北京：原子能出版社，1986.

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引言

HMP45D溫濕度傳感器是芬蘭VAISALA公司開發的具有HUMICAP技術的新一代聚合物薄膜電容傳感器，目前大連周水子國際機場空管氣象部門已投入業務運行的自動氣象站[1]，均采用該傳感器。論文范文，。由于該傳感器的測量部分總是要和空氣中的灰塵和化學物質接觸，從而使傳感器在某些環境中產生漂移。論文范文，。而儀器的電氣參數會隨時間的推移、溫度變化及機械沖擊產生變化，因此傳感器需要進行定期維護和校準。

1.HMP45D溫濕度傳感器的結構

HMP45D溫濕度傳感器應安裝在其中心點離地面1.5米處。其中，溫度傳感器是鉑電阻溫度傳感器，濕度傳感器是濕敏電容濕度傳感器[2]，即HMP45D是將鉑電阻溫度傳感器與濕敏電容濕度傳感器制作成為一體的溫濕度傳感器，如圖1所示。

圖1 HMP45D溫濕度傳感器外型圖

2.HMP45D溫濕度傳感器的工作原理

2．1 溫度傳感器工作原理

HMP45D溫濕度傳感器的測溫元件是鉑電阻傳感器Pt100，其結構如圖2。鉑電阻溫度傳

感器是利用其電阻隨溫度變化的原理制成的。標準鉑電阻的復現可達萬分之幾攝氏度的精確度，在-259.34～+630.74范圍內可作為標準儀器。鉑電阻材料具有如下特點：溫度系數較大，即靈敏度較大；電阻率交大，易于繞制高阻值的元件；性能穩定，材料易于提純；測溫精度高，復現性好[3]。

圖2 鉑電阻溫度傳感器結構圖

由于鉑電阻具有阻值隨溫度改變的特性，所以自動氣象站中采集器是利用四線制恒流源供電方式及線性化電路，將傳感器電阻值的變化轉化為電壓值的變化對溫度進行測量[4]。鉑電阻在0℃時的電阻值R0是100Ω，以0℃作為基點溫度，在溫度t時的電阻值Rt為

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式中：α，β為系數，經標定可以求出其值。由恒流源提供恒定電流I0流經鉑電阻Rt，電壓I0Rt通過電壓引線傳送給測量電路，只要測量電路的輸入阻抗足夠大，流經引線的電流將非常小，引線的電阻影響可忽略不計。所以，自動氣象站溫度傳感器電纜的長短與阻值大小對測量值的影響可忽略不計。論文范文，。測量電壓的電路采用A/D轉換器方式。

2．2 濕度傳感器工作原理

HMP45D溫濕度傳感器的測濕元件是HUMICIP180高分子薄膜型濕敏電容，濕敏電容具有感濕特性的電介質，其介電常數隨相對濕度的變化而變化，從而完成對濕度的測量。濕敏電容主要由濕敏電容和轉換電路兩部分組成，其結構如圖3所示。它由上電極(upper electrode)、濕敏材料即高分子薄膜(thin-film polymer)、下電極(lower electrode)、玻璃襯底(glass substrate)幾部分組成。

圖3 濕敏電容傳感器結構圖

濕敏電容傳感器上電極是一層多孔膜，能透過水汽；下電極為一對電極，引線由下電極引出；基板是玻璃。整個傳感器由兩個小電容器串聯組成。濕敏材料是一種高分子聚合物，它的介電常數隨著環境的相對濕度變化而變化。當環境濕度發生變化時，濕敏元件的電容量隨之發生改變，即當相對濕度增大時，濕敏電容量隨之增大，反之減小，電容量通常在48～56pF。傳感器的轉換電路把濕敏電容變化量轉換成電壓量變化，對應于濕度0～100%RH的變化，傳感器的輸出呈0～1V的線性變化。由此，可以通過濕敏電容濕度傳感器測得相對濕度。

3．HMP45D溫濕度傳感器的校準和維護

對HMP45D 傳感器的維護，要注意定期清潔，對于溫度傳感器測量時要保證Pt100 鉑電阻表面及管腳的清潔干燥。論文范文，。在清洗鉑電阻時一定要將濕度傳感器取下，使用酒精或異丙酮進行清洗。其具體步湊如下：

1） 旋開探頭處黑色過濾器，過濾器內有一層薄薄的白色過濾網，旋出過濾網，用干凈的小毛刷刷去過濾網上的灰塵，然后用蒸餾水分別將它們清洗干凈。

2） 等保護罩和濾紙完全風干之后，將其安裝到傳感器上。然后再將傳感器通過外轉接盒連接到采集器上，再和濕度標準傳感器一起放入恒濕鹽濕度發生器進行對比。恒濕鹽容器的溫濕參數[4]如表1。

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1、前言

地磁場的異常波動是發生地震的重要征兆，對地磁場異常的監測可以為地震預報研究提供重要的數據資料 [1]。

虛擬儀器技術是利用編程軟件，按照測量原理,采用適當的信號分析與處理技術,編制具有測量功能的程序就可以構成相應的測試儀器[2],降低了儀器的開發和維護費用,縮短了技術更新周期，顯著提高了儀器的柔性和性價比[3]。

2、硬件結構

分布式地磁場異常監測系統總體結構如圖1所示。磁場傳感器通過RS232串口將計算出的地磁場方位值前期數據發送給電腦1，電腦1上的虛擬儀器軟件完成對信號的讀取、計算、分析、顯示、存儲等并通過電子郵件將相關數據傳送給遠端的電腦2。

3、軟件設計

3.1、軟件的總體功能

如圖2所示，監測系統主要有數據采集模塊、顯示模塊、磁場異常報警模塊、數據處理模塊、數據保存模塊、電子郵件發送模塊等組成。

3.2、軟件前面板

前面板如圖3所示,主要分為3個模塊:通信參數設置模塊、監測結果顯示及保存模塊、異常報警模塊等。論文參考，電子郵件。論文參考，電子郵件。設置的通信參數主要有與傳感器通信時的波特率、數據位、數據文件保存的位置、軟件異常及地磁異常時發送電郵的收發件人電子信箱地址等。論文參考，電子郵件。論文參考，電子郵件。

圖2 軟件總體功能框圖

圖3 軟件前面板

3.3、地磁場方位值的計算

地磁場方位值計算模塊如圖4所示，將VISA讀取控件緩沖區中的字符串數組讀出，截取其中第9和第10個元素，進行數制、進制轉換得到地磁場方位值，接到前面板進行顯示。論文參考，電子郵件。論文參考，電子郵件。

圖4 方位值計算模塊

3.4異常報警

將當前時刻的方位值與正常方位值相比較，如果相差5度，即認為是地磁場的異常波動，報警指示燈亮，發出報警音，同時啟動郵件發送模塊。

3.5 數據保存模塊

調用日期/時間字符串控件，讀取windows日期時間，和地磁場方位值一起寫入指定目錄的txt文件中。當地磁場異常時，觸發磁場異常邏輯為真，寫入文件控件將從此時刻開始5秒內的時間值、地磁場方位值寫入txt文件中。

圖5 郵件發送第一幀

圖6 郵件發送第二幀

3.6 郵件發送

4.實驗

如圖7所示，實驗方法為:將傳感器與電腦1串口相連，通過虛擬儀器軟件監測地磁場的異常情況，當地磁發生異常或接收傳感器數據異常時，電腦1上的監測軟件報警，并把異常數據記錄到數據文件中，同時通過電子郵件模塊向指定信箱發送指定格式郵件，監測者在電腦2上查看相關異常郵件。做法是轉動傳感器使其與地磁場磁北指向夾角為200°，用一塊磁鐵沿著與傳感器指向垂直的方向自遠及近靠近后又自近及遠離開傳感器，記錄下整個過程磁鐵與傳感器距離、地磁場方位值、異常情況及郵件接收情況。實驗結果如表1所示。

反復實驗表明，監測軟件準確地記錄下了磁鐵靠近傳感器的過程中該處磁場的變化情況，且當地磁異常時電腦2及時地接收到了相關異常數據郵件。

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0.引言：

傳感器在現代信息技術中有著舉足輕重的地位，傳感器為系統提供進行處理和決策所必需的原始信息，很大程度上影響和決定著系統的性能，本設計采用以單片機為控制單元，用單軸傾角傳感器檢測平衡板傾斜角度，采取步進電機控制平衡板角度自動旋轉目的。

1.硬件電路設計

角度傳感器硬件連接圖如圖1所示，當步進電機帶動平衡板傾斜到使角度傳感器SCA60C處于水平位置時，Vo端輸出+0.5V的模擬電壓。傳感器SCA60C僅可精確檢測到0~90度的角度范圍，當平衡板轉到使角度傳感器與水平面成90度的角度時，此時Vo端輸出+5V的模擬電壓。在0~90度的傾角范圍內，Vo端輸出的是正比于傾角大小的+0.5~+5V的模擬電壓信號，當平衡板轉動到使角度傳感器與水平面間的角度從90度到180度的范圍變化時，輸出端Vo輸出的是從+5V依次變化到+0.5V 的模擬電壓信號[1][2]，因此通過測定傳感器SCA60C輸出端Vo電壓的大小即可確定平衡板與水平面的夾角。

步進電機驅動電路的設計本系統中，我們選擇4相5線步進電機，其驅動電路主要由L297+L298組成，該驅動電路集驅動與保護于一體。L297是脈沖分配器，只要步進電機A、B、C、D四項依次連接到J1的1、2、3、4各點，且將剩下的一條線接地，L297就會自動的將輸入到端口CW/CCW的脈沖分配給步進電機的各個相序，此時步進電機便可轉動[3][4]。控制電機時只需單片機通過I/O口向L297的cw/ccw和clock端發送控制信號即可控制它的轉速和正反轉。驅動電路原理如下圖2。論文參考。論文參考。

圖1角度傳感器硬件連接圖圖2步進電機驅動電路原理圖

本系統主要由主控制器模塊、角度檢測模塊、A/D轉換模塊、鍵盤模塊和顯示器模塊等部分組成，系統連接圖如圖3所示：

圖3系統框圖

系統分為兩個工作模式，工作于模式一時，可通過鍵盤模塊預置一個角度，主控制器接收到此信息后，通過控制電機控制模塊來使角度檢測模塊做出轉動動作以使平衡板按輸入角度完成傾斜動作。同時，角度傳感器輸出的模擬量經A/D轉換模塊轉換后送入主控制器，主控制器據此輸入判定平衡板是否已傾斜到預置的角度，并據此來控制電機控制模塊，并且主控制器模塊通過控制顯示模塊實時的顯示平衡板的傾斜角度。通過按鍵模塊可將系統切換到模式二，模式二的功能是能始終保持平衡板的水平，且能使顯示模塊顯示的內容與平衡板聯動，兩種工作可通過按鍵來切換。系統使用c8051f00作為控制核心，128*64作為顯示器，4*4鍵盤來輸入需要預置的角度。程序具有角度預置和自動尋找平衡點兩種模式，根據不同需要選擇，具有友好人機界面，操作簡單易懂。軟件流程圖如下圖4所示：

圖4 程序流程圖

2.系統測試與分析

表1系統性能測試

 

基本要求測試 發揮部分測試 輸入角度大小 平衡時角度 誤差 起始傾斜角度 平衡時角度 誤差 30o　 29.07 o

0.70% 14 o

0 o

0 65 o

65.6 o

0.90% 32 o

0.3 o

0.90% 94 o

94.2 o

0.20% 80 o

0.3 o

0.38% 110 o

110.4 o

0.36% 76 o

0.7 o

0.92% 176 o

175.7 o

篇（8）

 

曹 鑫

延安市計量測試所

本文列舉了在實際操作中的一些實例以供大家參考書

隨著電子汽車衡的廣泛應用，其維修工作隨之日漸需求，然而由于用戶難以得到完整詳細的技術資料，給維修工作帶來了困難，為我們將幾例故障現象及解決辦法整理出來，介紹如下：

1、故障現象：零點示值正負跳變，稱量示值也欠穩定。

分析與處理：用稱重信號模擬器試驗，判斷出故障原因不在稱重儀表，故在接線調整盒中檢測，發現總絕緣電阻約為20MΩ,但分別檢測每個傳感器的絕緣電阻卻都能達到200 MΩ,因而臆斷接線調整盒中的印刷電路板受潮污絕緣下降。免費論文。對印刷電路板單獨測量，絕緣電阻只有30MΩ,左右，后用無水酒精擦洗，電吹風吹干，再測其絕緣電阻正常。在拆卸各傳感器時，發現接線盒的接線端子螺釘有微微的松動現象，提示接觸不良可能也是儀表示值不穩的隱蔽原因。經上處理，零中心指示光標亮，故障消失。

因接線盒內電路板絕緣下降的故障，在幾臺不同的電子衡中均有發生。生產廠家一般都是把接線盒置于戶外稱臺磅坑內，我們將其由戶外移至操作室內，有效消除了接線盒受潮絕緣電阻下降的弊端。在遷移接線盒時，又有意識的去掉盒內的連線端子，改螺絲連接為焊錫焊接，杜絕了接線螺絲松動造成的隱患，減少了故障點。

2、故障現象：稱重儀表（8142-0007）雷擊反儀表顯示：

“ ”

分析處理：檢查發現一只稱重傳感器輸入端呈開路狀態，激勵電壓加不上。更換一只新傳感器后，進行高度調試標定，儀表顯示數據基本正常，但在進行偏載壓點檢測時，發現其中一有承重點示值比其余五個承重點示值少約200kg,反復調整無法達到6個承重點示值的一致性。機械傳力機構方面也未發現異常，于是再測量各傳感器的Ri、R0、Rs,發現對應于重量偏的傳感器Ri=420Ω、 R0=350Ω、Rs=200MΩ，而其余五只傳感器的Ri為380Ω-390Ω不等，R0為349Ω-350Ω，Rs＞2000Ω。兩者對比，主要是Ri相差30多歐，約為10%，從理論不難看出在同一個橋壓下，輸入電阻大的，輸出信號小。故再換一個稱重傳感器，經設定調試，衡器順利通過檢定。

此例故障提示我們，多個稱重傳感器并聯使用，不僅要注意輸出電阻的一致性，還要注意輸入電阻的分散性不可太大，要小于5%為好。

3、故障處理舉例

（1）故障現象：一臺60電子汽車衡開機后有時能正常工作，重車上后顯示負超載，重新開機后又有時能恢復正常，這種現象經常發生。

故障分析：故障時有時無，秤臺部分和儀表部分都可能發生這種故障，經模擬器判斷，故障發生在秤臺部分。按上表進行故障分析，發現一個傳感器的信號線被老鼠咬破，造成線之間的接觸不良。

故障排除：重新焊接好傳感器信號線。免費論文。用膠密封后再用熱縮管密封。免費論文。開機后，汽車衡恢復正常。

（2）故障現象：一臺50t電子汽車衡在稱量約15t時，前后相差很多。

故障分析：這種故障發生的在秤臺部分，檢查發生其中一個傳感器的偏載測試時比標準少約700kg,相鄰的傳感器比標準少約200-400kg。估計誤差最大的傳感器壞損。

故障排除：用萬用表測量懷疑的傳感器輸入、輸出電阻、發現阻值異常。更換傳感器，汽車衡恢復正常。

4、故障處理舉例

（1）故障現象：一臺60t電子汽車衡，儀表顯示負號，清零不起作用。

但重車儀表有顯示，且示值顯示穩定。

故障分析：這種故障有可能是傳感器輸出信號太小，也有可能是儀表調零電路出現故障，造成零點輸出很低超出接收范圍，經模擬器判斷，故障發生在儀表部分。

故障排除：重新標定，可以解決故障。否則，送專門技術部門維修或更換稱重顯示儀。

（2）故障現象：一臺30t電子汽車衡，示值顯示不穩定。

故障分析：經模擬器判斷，故障發生的儀表部分，按上表進行故障分析，發現顯示儀損壞，可能是電源部分出現的故障，也有可能是放大器濾波電容損壞。

故障排除：更換電源部分濾波電容和放大器濾波電容，汽車衡恢復正常。

5、維護保養

（1）保持秤臺臺面清潔，經常檢查限位間隙是否合理。

（2）經常清理秤臺四周間隙，防止異物卡住秤體。

（3）連接件支承柱要注意檢查保養。

（4）保持接線盒內干燥清潔、盒內干燥劑定期更換。

（5）經常檢查接地線是否牢固。

（6）排水通道應及時清理、以防暴雨季節排水不通暢浸泡秤體。

（7）車輛應低速駛入秤臺，車速應≤5km，然后緩慢剎車，停穩后計量。

（8）禁止在沒有斷開輸出信號總線與穩重顯示儀連接進行電弧焊作業。

（9）操作人員要嚴格遵守操作規定，進行日常維護。

參考文獻：

篇（9）

隨著現代科學技術的高速發展，自動導引小車（Automatic Guided Vehicle AGV）得到了廣泛的應用。AGV以電池為動力，并裝有非接觸導航（導引）裝置，以電磁引導、激光引導、慣性引導及GPS引導等方式。可實現無人駕駛的運輸作業。它能在計算機監控下，按路徑規劃和作業要求，精確地行走并停靠到指定地點，完成一系列作業。

AGV以輪式移動為特征，較之步行、爬行或其它非輪式的移動機器人具有行動快捷、工作效率高、結構簡單、可控性強、安全性好等優勢。AGV的活動區域無需鋪設軌道、支座架等固定裝置，不受場地、道路和空間的限制。在自動化物流系統中，最能充分地體現其自動性和柔性，實現高效、經濟、靈活的無人化生產。

一、AGV導航系統的系統總體設計

本論文設計了磁帶引導AGV，完成尋跡、蔽障、PWM調速、人工控制等功能，為大量生產工業型AGV提供較好的研究基礎。系統模塊設計如圖1所示：

圖1

本論文主要對AGV的硬件系統進行設計，重點研究磁引導AGV的磁尋跡感器模塊軟硬件模塊、速度反饋模塊的設計。

二、磁尋跡傳感模塊設計

磁尋跡傳感器是AGV能否完成磁帶尋跡功能的關鍵，為了檢測到弱磁磁場的存在，要選用靈敏度更高的傳感器。本設計采用磁阻傳感器，可以測量到弱磁磁場的存在。由于磁阻傳感器輸出為模擬量輸出，需要通過響應的A/D轉換電路將信號輸入單片機。模塊設計如圖2所示。

圖2 磁尋跡傳感器硬件實現電路

三、速度反饋模塊設計

本論文AGV采用雙輪差速驅動方式，當電機負載增加時，電機的運行速度下降，一般額定轉速降落達3%～10%，為了使兩電機同速，必須要有反饋換環節對電機的速度進行反饋。只有組成了閉環系統，AGV的運動與速度才可控。碼盤接口硬件電路如圖3所示。兩編碼器的A和B兩相信號經過74LS14施密特整形，分別接到單片機的P2.3和P2.2 以及INT0和INT1上。單片機對INT1和INT0的中斷次數計數來測量通道B的脈沖數，讀取P1.2的電平狀態來判斷電機的轉動方向。以上升沿觸發為例，當B路信號的上升沿引起中斷時，單片機判斷P2.2或P2.3信號的電平高低。若其為低，則電機正傳；為高，則電機反轉。電機的速度即為一個采樣周期中N值的變化量。電機的轉速為，式中，C為標度變化系數，可根據轉速的量綱來選擇，N為一個采樣周期中的計數值，它的符號反應電機的轉動方向。硬件實現電路如圖3所示。

圖3 光電編碼器實現電路圖

四、總結

本系統采用PWM調速及雙輪差速控制，使車輛依照車載傳感器確定的位置信息，沿著規定的行駛路線和停靠位置，自動行駛，完成規定的操作。論文對關鍵模塊的設計進行了詳細設計，經驗證該系統設計可靠合理，能實現系統設計的基本功能。

參考文獻：

[1] 溫鋼云，黃道平. 計算機控制技術[M]. 華南理工大學出版社，2002.

篇（10）

 

在物理教學中，巧妙地運用學生身邊的一些學習、生活用品和現象進行實驗，比“正規實驗”更讓學生感到富有親切感、新奇感和熟悉感，從而更能喚起學生的學習動機，大大增強教學效果。文中利用傳感器技術對蒸發致冷進行了探究，現與大家分享。

一、問題的提出

夏天，游泳后剛從水中上岸時會感到冷，如果有風，甚至會冷得打顫，為什么？把酒精擦在手背上，為什么會感覺到涼？而用水擦在手背上，為什么和酒精擦在手背上會有不同的感覺？

創設問題情境是物理教學過程的前提和條件，其目的是為學生創設思維場景，激發學生的學習興趣，創設問題情境也是探究學習的開始。

二、探究活動

（1）實驗裝備

器材：裝有Windows2000以上操作系統的PC、數據采集器、數據線、溫度傳感器（－10℃～＋110℃）、鐵架臺、棉團。

（2）實驗步驟

1．用數據線把數據采集器和計算機連接起來，然后將溫度傳感器（－10℃～110℃）與對應的數據采集通道連接，并啟動數字化實驗室系統軟件。

2．將棉團輕輕地系在溫度傳感器觸頭端，如圖1所示。

圖1

3．打開數字化實驗室系統軟件菜單，設置數據采集樣點時間間隔為0.2秒。為了實時動態記錄棉團中酒精或乙醚蒸發時溫度隨時間而變化的情況，將顯示模式選取“示波”方式。用酒精浸濕棉團，觀察溫度曲線的變化情況物理論文物理論文，如圖2所示。

圖2

4．用乙醚代替酒精，操作同3，將棉團用乙醚浸濕，觀察溫度曲線的變化情況，如圖3所示。

圖3

5．在坐標繪圖中同步顯示“時間一溫度” 曲線上， 點擊鼠標右鍵就可以得到坐標顯示如圖2、3 所示。

三、實驗結果和分析

1.波形顯示窗口清晰地描繪出了棉團中酒精或乙醚蒸發時溫度隨時間而變化的情況，酒精浸濕棉團（29.40℃），并使其在空氣中自然蒸發，棉團由29.40℃經過690s后溫度下降到20.13℃，從圖2中可以看出，酒精蒸發過程吸收熱量，棉團溫度降低，用手輕輕接觸棉團，會感到涼，蒸發可以致冷。從圖2中也可以看出，酒精剛開始蒸發時溫度降低得快，而隨著時間增加，溫度降低趨勢變緩，這是因為隨著棉團中酒精的蒸發，棉團中酒精含量就慢慢變少，實際上減小了酒精蒸發時的表面積；同時，隨著酒精的蒸發，剩余的酒精溫度變低，酒精蒸發也會變慢，致使溫度降低趨勢變緩論文下載論文格式模板。

2.用乙醚代替酒精，將棉團用乙醚浸濕，觀察溫度曲線的變化情況如圖3所示，基本上和酒精蒸發一樣。但是，乙醚浸濕棉團（29.40℃），并使其在空氣中自然蒸發，棉團由29.40℃經過105s后溫度下降到0.00℃，從圖3中可以看出，乙醚蒸發很快，溫度降低得快，吸收熱量多，乙醚蒸發致冷效果好。

蒸發是液體在任何溫度下發生在液體表面的一種緩慢的汽化現象。在蒸發過程中，比平均動能大的分子飛出液面，而留存液體內部的分子所具有的平均動能變小，如外界不給液體補充能量，液體的溫度就會下降。蒸發過程吸收熱量，蒸發可以致冷。在相同條件下，不同液體蒸發快慢不同物理論文物理論文，液體表面積越大，致冷效果越好。

3. 進一步實驗探究

從以上探究和分析可以預見,學生對蒸發致制冷有了基本的了解。液體的溫度越高,蒸發越快？液體表面上空氣流動快，蒸發快？增大液體表面，能使溫度降到更低？空調和冰箱是怎樣制冷？同學們針對上述猜想和假設, 進一步實驗探究。

四、實驗總結

利用溫度傳感器對蒸發致冷進行了深入的探究和學習，學生了解到蒸發過程吸收熱量，蒸發可以致冷。在相同條件下，不同液體蒸發快慢不同，液體表面積越大，致冷效果越好。在整個探究過程中同學們對蒸發有了更深一層的理解和認識，同時在實際探究活動中鍛煉和培養了他們的觀察和動手能力。