传感器技术论文范文第1篇
摘要：随着科技的发展，传感器技术随之产生。近年来，传感器技术被应用于很多行业中，为人们的生产、生活带来了极大的便利。其中，传感器技术在机电技术中的应用是一项典型的案例。接下来，我们对此进行探讨和分析。
关键词：传感器技术; 机电技术; 应用
近年来，随着社会经济的迅速发展，各行各业的竞争压力随之增大。社会发展对生产技术以及生产效率的要求也越来越高。传感器技术在机电技术中的应用解决了生产中的很多问题，节省了人工成本，避免了人工工作存在的误差，使得各项机电技术生产变得更加高效。传感器技术的不断推广为人们的生产和生活带来了极大的方便，特别是传感器技术应用于机电技术中，大大提高了机电设备的运行效率，同时也提高了传感器的安全性。随着我国经济社会的持续发展，传感器技术的应用将会越来越广泛，在未来的社会发展中将会为我国的各行各业做出更多的贡献。下面，本文主要对传感器在机电技术中的应用进行探讨，希望能够对传感器的推广发挥重要作用。
1.传感器技术简述
传感器是由较为敏感的感应元件组成，具有较强的传输信号的功能，在我们的日常生活中应用较为广泛。传感器技术具有较高的技术水平，首先传感器技术最大的特点在于其智能化的操作能够大大降低人员成本，并且还能减少因为人为操作带来的工作误差，综合来讲传感器技术的性价比较高。随着技术水平的不断进步，传感器的应用逐渐得到各行各业的推广。传感器技术的设计严密，对一些机械设备的控制具有较高精准度的计算功能，能够对机械设备的操作进行严密的控制，值得我们引用和推广。与此同时，传感器具有占据体积面积较小的特点，重量配比相对较轻，应用便捷，因此得到广泛的推广和应用。近年来，随着我国各项经济的迅速发展，生产效率亟待被提高，传感器技术随之被迅速推广开来，被应用于各个领域中，为人们的生产和生活解决了很多问题，大大提高了各行各业的生产效率。
2.机电技术中心传感器技术的重要性
（1）有利于稳定机电零件
传感器技术是一种集合感应元件与计算机控制系统于一体的技术创新，它在机电设备的正常运行中发挥着重要作用。在机电设备的运行过程中，其各项零部件是否可以正常运行对机电设备本身发挥极大的促进作用。传感器可以通过感应元件和计算机控制系统监测机电设备零件的各项设备零件，能够及时检测到机电设备的零件异常情况，为稳定机电设备的平稳运行提供保障。
（2）有利于避免机电设备发生故障
机电设备在运行过程中难免会出现一些不可预知的问题，在实际的运行中会出现一些运行故障。当我们将传感器技术运用于机电设备的故障诊断中时，可以有效对系统将要以及已经发生的故障进行排查和检修，其各方面的效率远远高于人为的检修和排查效率。机电设备系统的正常运行是一个提前的规划和计划的过程，要求相关工作人员将自身专业知识与相关政策相结合，并且在此基础上建立一套完整的技术方案。但由于机电设备的工作程序繁杂和多样化的特点，提前设定的设备运行方案不可避免的带有偏差和不确定性。这就要求机电设备系统运行和操作的过程中要不断的进行自检，排除故障的可能性，提高机电设备工作的持续性。在机电设备的故障诊断中引用传感器技术可以更加有效的保证机电设备的正常运行，提高生产效率。
3.传感器技术在机电技术中的应用
（1）传感器技术在机械机电中的应用
机械机电对机械灵活度的要求很高，其运行需要以灵敏的工作能力作为前提条件。要求其中的技术要具备动态的监测功能，而传感器的特点恰好符合机械机电的运行要求。例如，在机电机械设备的工作程序中，充足的电力供给是一项不可缺少的条件，电力的平稳持续供给是机械设备工作不可或缺的工作前提条件。电力供给是一项相当复杂的过程，这个过程要求电力工程建设的相关工作人员必须具备专业的个人素养以及丰富的工作经验。但是目前，我国经济迅速发展，人才需求量不断增加，导致电力工程项目建设的人才短缺，很多人员缺乏较高的技能水平，不利于电力供给的顺利推进，致使电力工程项目建设中的质量与安全管理得不到相应的保障。想要解决这一问题，必须要加大科学技术投入。科学技术的投入包括管理模式、科学技术、先进的技术设备投入等。首先要不断的吸收借鉴先进的管理模式，提高管理的质量，完善工作的流程。其次要加强科学技术的投入，学习先进的科学技术，更新传统的建设方式，提高建设效率。因此，人们将传感器技术运用于机电机械设备系统中时，电力系统可以通过传感器技术的控制给予机械设备系统持续的电量供给，为机电系统的正常运行提供保障。当电力系统出现一些问题无法正常为机电设备提供充足的电量供给时，传感器技术控制下的电力系统可以提前将问题反馈输出，并能及时引用临时防护系统对机电系统进行持续的电量供给，解决临时的问题出现，为机电系统的正常运行提供了充足的条件。综上所述，这就是传感器技术在机械机电设备中的应用。
（2）传感器技术在机电切削工艺中的应用
传感器技术在机电切削工艺中的應用是一项较为典型的案例，在传统的机电切削工艺中全部采用人工操作的方法对机械设备实施控制。人工操作的方法在实际工作中具有不可控的因素存在，避免不了在其中会出现一些故障和人身安全问题。机电切削设备的正常运行具有很高的技术要求，切削工艺的整个工作流程相当复杂，它的每一道工序都具有很高的技术标准，在实际的工作运行中有很高的技术要求。因此，当人们将传感器技术运用于电气控制中时，首先要对传感器技术在切削机电设备控制中进行信号以及电子语言进行编辑和输入，在保证电气设备能够满足切削工艺工作能够正常有序进行的前提下进行使用。当人们将传感器应用于机电切削工艺中时，传感器技术通过其自身的工作控制原理对机电切削的运转轨迹进行精确的定位，对切削的轨迹进行精确的把握和控制，大大提高了机电设备的切削工艺技术水平，同时也提高了设备的工作效率，为切削工艺行业带来了极大的便利条件。
（3）传感器技术在机器人机电技术中的应用
传感器技术在传感器技术中的应用其中最为典型的案例是传感器技术机器人的产生，传感器技术的原理在传感器技术机电设备中发挥重要作用。传感器技术是一种模仿人类思维和行为动作进行工作的技术，将传感器技术应用于机床电气自动化中是一种较为先进的生产方法，不但减少了生产成本，并且还提高了生产效率。例如，传感器技术电气设备的设计过程是一项较为复杂的过程，不但体现在其程序的复杂性，还体现在其技术的复杂性。传感器技术电气系统中的安全管理具有重要作用，对工程项目的建设具有重要意义。因此，我们在传感器技术工作过程中要实行全方位的管理，增强监督力度，从而实现全面的管理。一方面，相关管理人员应该认真研究其施工的作业规律、总结经验，对任何一项可能会对传感器技术程序产生不利影响的因素进行全方位的规避，尽可能完善安全与质量管理方案。另一方面，我们可以将传感器技术应用于传感器技术电气设备中，可以在很大程度上提高电气设备的运行效率，增进传感器技术电气设备的可操作性，减少人为设备操作过程中的技术误差，大大提高传感器技术工序的工作效率，使得传感器技术电气设备得到很大的进步和创新。
4.结束语
综上所述，传感器技术在机电技术中的应用是一项重要的发明，推动了现代社会经济发展的脚步，为人们的生产、生活带来了极大的便利。相信在未来的发展过程中，传感器技术将会被不断创新，并将应用于更加广泛的领域。
参考文献
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阿克苏地区中等职业技术学校 新疆 阿克苏 843000
传感器技术论文范文第2篇
摘要：通过分析现代信息技术教学与传统教学手段的优缺点，以传感器与检测技术教学教学为例，讨论如何有效整合现代信息技术与传统教学手段的优势，发挥两者之合力，提高教学质量。
关键词：现代信息技术；传统教学手段；整合；传感器与检测技术
作者简介：周丹（1984-），女，重庆人，塔里木大学机械电气化工程学院，助教。（新疆?阿拉尔?843300）
“传感器与检测技术”是塔里木大学农业电气化与自动化专业一门专业必修课，是以电路、模电、电力电子技术为基础，综合仪表检测，信号处理课程的一门专业课。具有实践性强，应用广泛等特点。以培养学生作为科研、工业领域技术人员所必须掌握的传感器、现代检测系统等方面的基本理论和应用技术。因此，在传感器与检测技术的教学中，有些传感器基本原理比较抽象，学生接受理解起来有些困难。碰到这种情况，一般情况下教师会花费大量时间反复讲解，并在黑板上用画图方法来解决。但是这样还不能使学生快速直观的理解吸收，需要用新手段来解决知识抽象的问题。随着计算机技术的发展，现代信息教学这一新兴的教育模式走入了教学领域。
现代信息技术是以计算机为核心硬件，包括投影仪、照相机、摄像机、音响等，具有集成性、实时性和交互性的综合处理声音、文字、图像的多种媒体综合的信息技术。现代信息技术具有声、文、图以及视频影象等直观性的特点。自从现代信息技术引进教学领域，受到了广大教师的好评，但是在具体的教学运用中，也出现了一些新的问题。比如，有一些教师不分课程性质、不分教学目标全部运用现代信息技术完成整个教学活动，将传统的教学手段完全抛弃放弃。应该把现代信息技术与传统教学手段有机整合，使二者优势互补，充分发挥两者之合力，扬长避短。本文试以传感器与检测技术课程教学为例，研讨怎样将现代信息技术与传统教学手段在该课程教学中实现有机整合，从而提高该门课程的教学效率和教学效果。
一、现代信息技术在传感器与检测技术课程教学中的优势
1.现代信息技术有助于学生理解抽象复杂的知识点
在传感器与检测技术教学中，对于抽象的知识点，教师可以利用各种现代信息课件来帮助教师讲解。例如：光电式传感器，产生光电效应原理，如何产生光电子，载流子数目如何变化。这些都是微观量，肉眼无法观察到，比较抽象。在传统教学中，学生要理解这些知识点需要很强的逻辑思维能力。在现代信息教学中，引用媒体演示及课件的制作采用Flash MX进行动画演示，使抽象问题具体化，从而加强理解、增强记忆效果，促进了教学内容、教学方法、教学过程的全面优化。而且，利用现代信息课件具有很强的视听效果，有利于辅助教学讲解。
2.现代信息技术能够提高课堂教学效率和效果
传感器与检测技术课程的特点是内容繁多并且零散。涉及到许多器件结构图，测量转换电路图，传感器产品的外观展示图等。在传统教学中，老师只能靠粉笔在把书上的图搬到黑板上，这是一件很简单复制的过程，但是会花费一部分上课时间在画图上，这样会导致教学任务难以完成。但是。现代信息技术可以帮助教师课前提前将板书，重点知识点，图表流程等事先设计好放在PPT上，上课时只要用电脑和投影仪将知识点显示出来，而且利用现代信息技术，可以在短时间内完成传统教学无法完成的黑板板书，不易演示的实验过程，在传统教学中教师通过肢体、语言反复讲解，耗费大量的时间和精力，效率较低。[2]然而，现代信息技术运用到传感器与检测技术课程的课堂教学中具有直观、形象、快捷和生动的展示效果，有效改善了传统课程教学的学习环境，使学生对知识点的理解和掌握效果大幅度提高。比如在讲光敏三极管内部结构，直接投影仪显示出来，这样就可以轻松地讲解NPN空穴，自由电子载流子数目变化。在讲传感器的结构示意图时可以用AUTOCAD画出三维立体结构示意图学生看了之后一目了然，空间结构立刻显示在眼前。理解起来快了，也就提高上课效率。
3.利用现代信息技术可增进课堂教学中师生间的互动
利用数字化学习方式来解决师生间交互方式单一的问题，最大限度地调动学生的积极性，激发学生的学习兴趣需要改善了老式教学媒体的表现力和交互性，在课件的制作或是使用课件，都融入老师对课程的教学方法设计的理念，在传统教学中老师与学生之间通过黑板和粉笔很单一的教具来讲解知识。而在现代信息技术课堂教学中电脑、投影仪、音响、扩音器加入使我们的教学更有成效。在传感器与检测技术课程课堂教学中根据学生接受知识学习情况和使用现代信息技术而产生的效果，教师对原有的教学思路、PPT的播放速度、顺序等，以及方法进行必要的调整和改进，较好地处理教与学之间存在的问题，使教学更有成效。[2]如图2所示。
4.利用现代信息技术有助于发挥学生的能动性
利用现代信息技术教学资源的丰富性和便捷性，对于传感器的原理、测量转换电路，结构与组成等教学内容把传感结构，以图片或视频的形式编排在课件教学中，较好地发挥了现代信息技术教学方式的动静结合、快捷直观等优点。传感器与检测技术是实践性很强的课程，在讲到传感器的应用部分时，学生可以自己收集日常生活中所用到的传感器，把它的检测原理，外观图片制作成PPT，学生上课时可以自己讲解。这样不但增加学习兴趣，而且加大了对课本知识点的理解。例如讲压电式传感器时，学生举例讲到玻璃打碎报警装置，在银行、珠宝店、博物馆等处广泛使用。激发了他们的学习兴趣，提高了学生的主体参与意识。
5.利用现代信息技术能够扩展知识面，加大信息量
传感器与检测技术是一门发展迅速的课程，在日常生活和工业领域普遍使用，教师可以将书本上没提到，但是日常生活和工业领域中使用的传感器用现代信息显示出来，这样不仅加大了信息量而且大大增加学生的学习兴趣。有些些教材更新相对较慢，选用的教材跟不上当前传感器的发展趋势，所以一些新的传感技术没有涉及，在这种情况下。教师可以在网上及时地获取、充实和更新课程授课内容，改变了传统教学中，教学内容主要来源于课本和教师的口授与板书，实现了多种教学信息资源的有效整合和利用，从而丰富和增大了课堂教学信息量。
二、现代信息教学的局限性
现代信息技术把该课程教学内容和要点以声音、图像、视频等形式形象地表现出来，而且做了一个课件可以重复反复的使用，确实是一个进步。但有些老师整节课通篇放PPT，教学的信息量增加了，但是学生容易产生视觉疲劳，教学重点难点不突出，学生不好把握重点。课堂教学过程中其实是教师对课本知识的自我消化、吸收、加工与再创造的过程。但是有的教师却直接将课本内容完全照搬到屏幕上，上课就对着电脑念。这和照本宣科有什么区别。更有甚者连课件也不亲自动手制作，直接从网上下载，上课时对着电脑念幻灯片。从这一点来看现代信息技术在教学中的运用也在一定程度上助长了教师的惰性，阻碍了教师专业素养水平的提高。[3]
三、传统教学方法的优缺点
1.传统教学的优点
传统教学手段灵活性比较大，教师与学生间的接触比较多，眼神和情感的交流比较丰富，并且教师在讲授的过程中可以根据学生的反馈情况及时对教学内容和教学方法做出调整。传统教学手法对语言的表达和交流重视程度高，师生思维同步共进，互动性较强。此外，传统教学手段中的黑板板书最大的优点在于重点和难点突出，学生看了一目了然，更符合学生学习和记忆的心理特点，教师的板书过程不仅只是教师整理教学思路的过程，同时也是学生记笔记和思考的过程。课后学生可以看板书笔录条理书清晰的记住这节课的重点和难点内容。而现代信息技术中的多媒体教学使用的幻灯片放完了，没有教学痕迹，学生很难把握重点。
传感器与检测技术教学中有很多知识点需要公式推导计算，用黑板板书一步一步计算的过程，可以给学生充足的思考和消化的时间，这样学生理解更清楚。现代信息教学事先把公式打好在上面，学生在这种情况下理解起来比较费劲，这是现代信息技术无法取代传统教学手段的一大优点。
2.传统教学手段的局限性
在传感器与检测技术课程课堂教学中，传统教学手段和方法的短肋是无法把抽象的、具有动态变化的知识和流程等用粉笔板书出来。该门课程课堂教学中涉及的图例、图标特别多，板书起来很费时间不说，而且效果很不好。这样课堂教学的内容和效率就受到了限制。
四、传感器与检测技术课程教学中现代信息技术与传统教学手段的有效整合对策
基于上述有关现代信息技术和传统教学手段优缺点的详细分析，笔者认为传感器与检测技术课程教学要实现现代信息技术与传统教学手段的有效整合应采取以下两点对策。
1.以传统教学手段为基础、以现代信息技术为辅助
因为传统的教学法是千年传统的精粹，有着现代信息技术无法取代的巨大优势，笔者认为在传感器与检测技术课程教学中应在传统教学手段方法的根基上适时适境引入现代信息技术。现代信息技术应该是传统教学手段的有效补充，而不是取而代之的舍本逐末。教学中要实时掌握学生思路进度，呈现给学生的内容要逐步深入和展开，特别是在讲解传感器的工作原理、测量电路及公式推导时，利用板书这种传统教学方式，让学生有充分的理解过程和思维想象的空间。比如在讲光电式传感器，用PPT将光电元件图显示到屏幕上，然后再根据图片提问。边讲解、边示范、边板书，最后共同讨论得出结论。这样既将知识形象化和动态化，引起学生的注意力，又通过板书将重难点列举出来，这样比只使用一种教学手段收到的教学效果要好很多。在教学过程中，如果有比较复杂抽象的知识时就应该考虑适当选用现代信息技术来辅助教学，如果遇到推导公式，计算就因采用板书。这时候要处理好现代信息和粉笔、黑板、普通教具、语言表达之间的合理分配。
2.以教学内容为中心，以教学目标为导向
任何课程的教学都是针对具体的教学内容实现一定的教学目标，教学手段和方法的选择应该以深入了解教学内容的性质、特点、重点和难点并明确具体的教学目标为前提。无论是选用传统教学手段还是采用现代信息技术都要以教学内容为中心，以教学目标为导向。传感器与检测技术课程当然也不会例外。例如：在讲授“传感器在现代检测系统中的应用”时可以放有关的图片，如图3。
先用Flash演示发光二级管发出的光经过手的漫反射，把光反射到光敏三极管，光敏三极管接受到一定频率的光信号。再和学生一起讨论并板书，测量转换电路，驱动执行器动作。这样就把原本很难学的一个知识点轻而易举地击破了，课后学生的反响也很好。
3.优势互补，避免单一教学手段的一刀切
传统教学手段互动性较强，但学生单纯地靠教师的讲解来获取知识，教师的知识来源渠道单一，更新滞后，导致学生只知其一不知其二，往往跟不上时代的需要。利用现代信息技术可以使课堂信息渠道多源化，大量增加给学生相关的听、看和动手的机会。教师可以通过互联网突破教材的局限、时地的限制，搜索到世界各地的相关课程的教育教学资源，拓展学习内容，弥补教材的不足。
现代信息技术可以快捷地提供大量可借鉴的资料，有些教师不分教学内容和教学目标下载过多、过滥的信息资料，整个课程全部以PPT课件的形式流水展示，分不清主次侧重，教师成了操作现代信息技术的机器人。这样的一刀切让学生茫然不知所措，反而会影响课堂教学质量。
五、结语
总之，在传统教学手段中植入现代信息技术已是现代教学发展的必然趋势。把传统教学手段与现代信息技术进行有效的整合不但能够增进学生学习兴趣、提高课堂教学效果，而且可以促进教师的知识更新，提高执教者的技能水平。在传感器与检测技术课程教学中，应该充分发挥传统教学手段的优势，针对不同章节知识的特点和教学目标适时、适量、适当地融入一些多媒体等现代信息技术，使两者在该门课程课堂教学中能够优势互补，相得益彰，获得事半功倍的效果。
参考文献：
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[4]http://www.sensor-measurement.net/.
（责任编辑：刘丽娜）
传感器技术论文范文第3篇
关键词：低功耗广域通信;物联网;变电站;温度监测;智能化管理
0 引言
物联网是涉及多学科、知识高度集成的前沿热点研究领域，其快速发展对无线通信技术提出了更高的要求，专为远距离、低功耗、密集终端通信而设计的低功耗广域网也快速兴起[1]。本文在变电站高压断路器柜等关键设备温度监测领域，采用低功耗广域网通信技术进行温度监测系统的构建，充分利用其覆盖广、连接多、速率低、成本低、功耗小等特点，提高电力测温系统性能，并降低运维成本。
本系统采用低功耗广域物联网技术(LoRa)[2]对变电站的高压进线、变压器、高压断路器柜、隔离开关、电缆搭头和电容器室等关键设备的温度实现智能化管理，实现温度信息的在线监测、实时显示、预警报警等综合智能化信息管理，更加智能、无漏警、无虚警地实现告警信号采集与处理，满足智能变电站的设备运行管理要求。
目前电力无线测温通常采用ZigBee通信技术[3]，其特点是通信距离短、功耗低，通过MESH多跳组网，实现终端数据到通信中继或通信基站的数据传输。ZigBee通信技术采用2.4 GHz工作频段，会对Wi-Fi信号产生干扰，目前电力系统在推广专用Wi-Fi通信网络，所以采用ZigBee技术的无线测温设备会导致其与其他采用Wi-Fi网络通信的电力设备产生通信干扰，不仅影响测温数据的正常传输，还会影响到其他设备的正常通信[4]。
本系统首次将长距离、低功耗(LoRa)物联网技术在智能变电温度监测领域进行规模应用和实践研究，通过研究长距离、低功耗传感器网络的结构、传输协议和路由算法，填补长距离、低功耗物联网络技术在智能变电监测领域大规模集成应用的空白，验证其网络传输可靠性和数据安全性。
1 低功耗广域无线测温系统架构
本系统由无线温度传感器、传感网络通信基站、温度管理平台等组成，可以实时监测高压设备工作温度。系统测量的设备温度数据可在温度管理平台进行综合比较分析，如当前数据与历史数据、当前设备温度数据与环境温度数据、同类设备相间温度数据的实时比较。通过多数据的融合分析，可有效提高数据的准确性和可靠性。系统结构如图1所示。
该系统中，无线温度传感器采用低功耗MCU控制和处理技术，抗干扰能力强。设备天线采用特殊定制的平板天线，避免了普通鞭状天线在高压环境下容易尖端放电的缺陷，适宜在高压环境下运行;传感网络通信基站，负责自动接收无线温度传感器所发送的温度数据，并可通过以太网/3G/4G上传到监测管理中心。基站收到温度管理平台的召唤数据指令后，可上传监测点温度数据。通信基站采用单跳星型网络与温度传感器通信，实现对传感器的温度数据采集和命令发布。单基站的传感器管理容量大(可管理上万个无线传感器)[5-6]，系统扩展性强。温度管理平台具有在线采集并分析现场温度的功能，保障了电力设备稳定运行。
2 系统技术特点
系统中的无线测温终端与通信基站采用星型网络结构，终端与基站间采用低功耗广域通信技术，该技术以低功耗和长距离通信为特点，实现终端大容量、广域无线通信覆盖。本文主要介绍无线测温传感器的低功耗技术、低功耗广域网络的抗干扰技术以及系统的无线通信安全技术。
2.1 低功耗设计
无线传感器网络的节点数量大、电池小、能量有限，而传感器网络覆盖区域大，如何设计合适的通信机制并实现能源高效利用是无线传感器网络设计面临的难题[7]。
首先终端传感器的功耗需要降低，在硬件和软件协同方面系统地研究无线传感器的低功耗设计策略。在硬件方面主要是对低功耗射频唤醒机制、动态功率管理和动态电压调节技术以及射频器件、微处理器等器件的选择和电源管理策略等方面进行研究，在软件方面主要是对低功耗传感网络协议、节点级低功耗数据融合算法等方面进行研究。通过软硬件低功耗设计，实现节点休眠功耗1 μAh，平均功耗低于5 μAh，如果供电电池为500 mAh，则节点寿命可达10年以上，即可满足大多数工业应用需求。无线测温传感器功能框架如图2所示。
我们针对变电站高压带电设備无线温度传感器的低功耗设计技术进行了大量研究。由于高压带电设备的无线温度传感器具有无法随意更换电池以及电力检修周期较长等特点，本设计在长寿命一次性电池供电和环境获取能源技术、超低功耗路由算法、动态心跳占空比等方面进行了深入研究，设计的低功耗传感节点满足电力无线传感器网络对监测周期的要求和节点功耗最低化的要求。
2.1.1 低功耗射频唤醒机制研究
传感器节点主要包括传感器模块、无线通信模块和处理器。处理器和传感器模块的功耗由于工艺进步变得很低，无线通信模块功耗还是很高的，因此需要重点研究通信模块的节能。本设计提出了一种低功耗唤醒机制，通过采用低功耗的射频唤醒电路，感知其他节点唤醒请求，从而唤醒通信模块和MCU来响应其他节点的请求，满足无线传感器网络的低功耗与实时性要求。
2.1.2 动态功率管理和动态电压调节技术研究
系统的技术指标包括驱动能力、稳定性、处理速度、线性度等，如果是非关键指标，可以根据传感器需求，降低技术指标来减少系统功耗。
根据明确的技术指标，系统通过对动态功率管理和动态电压调节技术在无线传感网络系统中的应用研究，具体在降低电源电压，减少系统电路门数，降低时钟频率以及系统中静态功耗低的CMOS芯片器件的应用等方面，实现信号获取单元及处理单元消耗功率的降低，即从硬件角度降低网络化传感器的功耗。
无线传感节点的其他功耗器件，如无线收发单元、处理器、内存等，可以通过动态功率管理技术使其运行在节能模式下，也可以减少能量消耗。
另外，传感器的工作负荷是随时间变化的，因此可以采用动态电压调节技术，动态地改变微处理器的工作电压和频率，使其刚好满足当时的运行需求，从而在性能和能耗之间取得平衡。根据节点的负载确定节点处理器速率，再根据这个处理速率来确定下个时隙处理器的工作电压和工作频率，以实现降低无线传感节点能耗的目的。
2.1.3 传感器数据融合算法与边缘计算研究
通过对变电站内多种关键设备温度信息实现自动融合，实现设备运行温度、温升和相同设备相间温差等信息的综合分析处理，可更加智能、无漏警、无虚警地实现告警信号采集与处理，并可降低通信频率以降低传感器功耗[8]。基于对传感器网络中数据的研究，结合网络管理实时性的要求，通过对不同融合策略的分析，本设计在满足系统寿命周期和实时管理要求的条件下，实现了对相似数据和异常数据的识别判断，对相似数据的合并或捎带传输，对异常数据的剔除，避免了发送无效数据，提高了数据准确性，并降低了传感节点的功耗。
2.2 抗干扰技术
本系统采用线性扩频通信技术(CSS)和跳频-正交频分复用(FH-OFDM)扩频通信技术，实现变电站监测网络所需的长距离、低功耗和大容量终端管理功能。CSS技术具有较强的抗频偏能力、抗衰落能力、抗截获能力，并且处理增益大、传输距离远、系统功耗低，在复杂的环境中也可以进行可靠通信[9]。
CSS不但具有上述特点，而且由于自身独有的脉冲压缩特性，能够有效将传统的幅度调制、频率调制和相位调制结合到一起，形成一种高效的多维度多址技术，能够充分利用珍贵的频谱资源，低能量传送信息，满足低速低功耗无线网的需求。同时，由于线性扩频信号的产生和匹配处理主要是通过声波滤波器(SAW)来完成，声波的传播速度只有电磁波的约十万分之一，所以在声波滤波器上很容易进行信号的采样和处理，这也很大程度上降低了物理层的复杂度和功率消耗[10]。
系统同时在正交频分复用系统的基础上引入跳频技术，实现子载波跳频通信。系统中跳频通信的实现采用数字化方式，OFDM作为一种多载波调制技术，能够将频域高速数据流通过串并变换，在多个正交的子载波上进行传输，对系统的频谱利用率提高很大。
2.3 通信安全技术
无线通信安全是物联网通信领域的重要研究内容[11]，低功耗广域网络(LoRa)需要在通信技术和通信加密协议两方面实现通信安全保障。LoRa融合了数字扩频、数字信号处理和前向纠错编码技术，采用线性扩频(CSS)技术构建通信网络，满足现在室内外通信对系统提出的抗干扰能力强、通信可靠稳定性好、发射功率低、系统电池持续时间长等要求。本通信系统终端设备发射功率很低，具有良好的电磁兼容性：即不仅具有抗干扰、抗噪声能力，同时由于其频点选择范围宽(能够避开其他通信设备频点)、发射功率低，也不会对其他设备通信造成干扰，十分适合在通信条件复杂的室内外环境中进行可靠通信。
本系统无线传感网络通信采用LoRaWAN协议[12]，该协议是物联网国际标准，具有完备的通信安全机制，包括双向认证、完整性校验和保密机制。双向认证作为网络连接的过程，发生在通信终端与网络服务器之间，确保了只有真正的和已授权的通信终端才能与真实的网络相连接。LoRaWAN协议的MAC和应用消息是经过认证、完整性保护和加密处理的，这种保护和双向认证机制共同确保了网络通信来自合法的设备。
LoRaWAN为终端设备和服务器之间的数据交换提供端对端的加密机制，在网络服务器和应用服务器之间采用双层加密认证机制，密钥采用AES128加密技术。通信终端加入网络或进行网络通信时，由终端64位EUI与网络服务器的网络秘钥和应用服务器的应用秘钥共同绑定，它们分别对应用层数据和MAC协议帧加密;信息收发密钥是由终端与网络服务器、应用服务器独立产生，抗干扰能力强。
应用秘钥是服务器和通信终端的根密钥，双方共同拥有，且不参与通信交换，因此攻击者无法通过窃听无线电而破解。因为双方具备相同的两个密钥，而AES128是对称加密机制，服务器和通信终端都可以有效使用该机制。同时为防止网络重播攻击，LoRaWAN在协议中采用绑定通信终端与任意或非重復的随机数方式进行验证加密，确保验证信息不被重复使用，以对抗网络非法重复攻击。
3 结语
本系统采用低功耗广域物联网所建立的大数量设备温度在线监测系统，是物联网技术在变电监测领域的一次创新性规模应用。系统从高压进线、变压器、高压断路器柜和电容器室等关键设备上采集温度数据信息，通过物联网和管理平台进行数据传递和信息交换，为变电站设备运行提供数据支持，有效提高了电网运行自动化、信息化管理水平，同时降低了现有电力设备温度监测的安装成本和后期运维费用。
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收稿日期：2020-04-16
作者简介：杨博(1991—)，男，河南新郑人，硕士，工程师，研究方向：电力物联网。
金佳奔(1991—)，男，江苏无锡人，工程师，研究方向：变电设备智能运检。
张煦(1986—)，男，湖南隆回人，硕士，工程师，研究方向：电力系统规划。
传感器技术论文范文第4篇
【关键词】传感器;教学设计;教学方法
引言
传感器市场近些年一直持续增长，势头良好，主要应用于工业制造、汽车产品、电子通讯和专用设备，其中工业制造和汽车产品达到市场份额的三分之一，因此《传感器技术》课程是电子信息工程技术与应用电子技术专业的专业必修课，它既是前期理论课的延续，又是学习其它专业课的前提，在本专业的职业能力培养中，起着承前启后的桥梁作用。
从转换原理上来说，该课程涉及电学、磁学、光学、化学等学科;从应用角度来看，又与测量学、电子学、计算机技术及自动控制技术等紧密联系;从每一种传感器的转换机理及应用场合来说，内容相对独立;因为该门课程内容繁多，教学内容不可能面面俱到，因此在教学中，整合了教学内容，将教学内容分成多个项目，其中每周六个学时为一个项目，例如：应变式传感器在称重测量上的应用，电感式传感器在位移测量上的应用，热电式传感器在温度测量上的应用、计算机温度、转速的PID控制等等。
根据职业院校学生的特点，为了提高学生学习的积极性，在课堂上采取了理论与实践相结合、项目教学法和任务驱动法相结合、传统黑板教学和计算机多媒体教学相结合等多种教学方法。下面就以《应变式传感器在称重测量上的应用》项目为例来具体介绍一下《传感器技术》课程的教学设计。
1.理论课的教学设计
现代教育技术是当前教育的制高点，充分利用多媒体课件，利用网络资源优化教学是目前教学改革的热点。利用各种图片、视频等资料来充实教学，有利于培养学生的敏锐观察力、丰富想象力、求异思考等良好的品质思维。但是，传统的黑板教学并不能完全舍弃，本项目的理论课为两个学时，根据教学需要，在多媒体教室上课，采用传统的黑板教学与多媒体教学相结合的教学方式。
在项目的开始首先在多媒体课件上展示出一些电子秤图片，让学生讨论电子秤在生活中的应用有哪些，并且告诉他们，学完这个项目之后自己也可以做出一个电子秤，可以称出随身携带的物品的重量。以此来引入本项目的教学，极大地提高了学习兴趣，让学生很快进入了学习状态。
然后布置具体任务。
任务1：应变式传感器的结构、分类、指标
任务2：应变式传感器的测量电路
任务3：应变式传感器的应用
在任务1的教学中，主要是一些基本的概念和定义，可采用多媒体教学，这样一方面节省了板书的时间，而且通过多媒体可以展示应变片的实物，让学生更加清楚地了解应变片的结构。也可以播放应变片的制作视频，让学生了解应变片的制作过程。
在任务2的教学中，涉及到单臂电桥、双臂电桥、全桥公式的推导，此时如果单纯地采用多媒体教学，学生就会感觉速度太快，难以理解接受。因此公式推导采用了传统的黑板教学。为了巩固学生对公式的理解，可以让学生再做两个和公式相关的习题。
在任务3的教学中，主要是讲述应变式传感器的应用，例如在荷重、加速度及压力测量方面的应用，此时主要采取多媒体教学，可以利用图片、动画等形式来展示该传感器的应用，同时也可以展示该传感器应用的最新动态，结合图片和动画来讲解传感器的工作过程，学生容易理解掌握，印象深刻。
2.实践课的教学设计
实践课是四个学时，在实验室进行，实验开始前先布置任务：
任务1：完成电路的连接、调试
任务2：数据的测量
为了完成这个两个任务，本次实验分成五个环节进行：
第一个环节主要介绍本次实验所用到的仪器及使用注意事项，例如应变式传感器实验模块、应变式传感器、砝码、托盘、直流电源等。
第二个环节是讲解实验步骤及现场演示，讲解的重点主要有金属箔式应变片在电子秤上的应用原理;电路的连接方法，差放和电桥的作用，差放和电桥的调零方法。最后和学生一起绘制出本实验工作原理框图，通过框图学生可以更好地理解整个实验的工作过程。
另外，為了让学生能够顺利完成实验，老师先做一遍演示，在演示的过程中再讲解具体的电路连接方法。
第三个环节是学生动手操作，让学生自己动手做实验，反复练习，小组之间可以相互讨论，这样可以锻炼学生的动手能力和团队合作能力。在这个环节，教师只做指导，不再演示，否则学生容易形成依赖模仿，自己不动脑的习惯。
第四个环节是抽查学生实验情况，检查实验电源的连接是否接反，电路的连接是否合理，实验结果的显示是否正确。
第五个环节是教师点评，学完本实验后，学生是否能够独立完成电子秤的制作;本次实验存在哪些问题及注意事项，同时对本次实验完成较好的小组和个人给予表扬，并记入平时成绩。
3.考核方式
在课程考核方式上，采取了平时考核、理论考核、实践考核并重的全面考核方法，平时考核主要是学生平时上课的出勤、上课表现及作业成绩;理论考核是期末试卷成绩，实践考核是将原来的做过的实验进行整理，让学生从中抽取一个实验，根据操作的情况当场给出成绩。这样可以充分调动学生学习的积极性，无论平时还是期末，无论理论课还是实验课都不能懈怠。
4.结论
在《传感器技术》课程的教学设计中，采用了项目教学法，任务驱动法，让学生明白了学习过程中具体要完成的任务，这样才能有目的的学习;传统的黑板教学和多媒体教学相结合的教学方法，让学生既能跟上老师讲课的速度，又能开拓视野，增长见识;理论与实践相结合的教学方法让学生不仅掌握了必要的理论知识，而且通过实验教学巩固了理论知识，加深了他们对理论知识的理解，同时理论联系实际，突出了职业教育的特点，提高了学生的动手能力及团队协作能力，为他们将来的工作打下了良好的基础。
参考文献
[1]戴华.《传感器与检测技术》课程教学改革的探讨[J]. 湖北水利水电职业技术学院学报，2011
[2]陈静.传感器与检测技术教学改革探索[J].现代教育装备，2011
[3]冯梅琳等.“传感器技术”课程设计模式探讨与实践[J].中国电力教育，2010
传感器技术论文范文第5篇
随着科学技术的不断进步，为了达到实时控制、精确管理、科学决策的目的，人们对事物的感知、控制的要求越来越高。在通信技术与互联网技术飞速发展的带动下，物联网应运而生，将成为继计算机互联网与移动通信之后的又一次信息革命。
这个学期，姜德生教授在学科导论中，给我们详细的讲解了光纤传感物联网的技术与应用，包括物联网的结构，传感网的分类，光纤传感物联网的现状及其关键技术。通过学科导论的学习，以及课后阅读的关于光纤传感物联网的知识，我对光纤传感物联网技术有了一个大概的了解，下面我就简要的谈一下我对光纤传感物联网的认识。
我国早在1999年就开始了物联网的基础——传感网的研究。中科院在该将传感网的研究列入了知识创新工程，启动了传感网的研究，只是由于当时的条件，该研究仅限于特定用途的军用传感网。国内物联网的真正兴起，是源于温家宝总理2009年8月在无锡视察中科院无锡微纳传感网工程技术研发中心时，对该中心予以高度关注，指出：“在传感网发展中，要尽早一点谋划未来，早一点攻破核心技术”，“在国家重大专项中，加快推进传感网发展，指出要尽快突破核心技术，把传感技术和TD的发展结合起来，建设感知中国中心”。自此，物联网在中国社会受到了极大关注，被列入国家五大新兴战略产业之一。 下面我介绍光纤传感物联网的内容和应用。
1、物联网的研究内容与难点
物联网的技术构成主要包括四个层次：a、传感网络，它是由众多传感器节点组成的有线或无线通信网络，节点密集部署在所关注的物或事物的内部或周围，实现对物的连接、感知和监控;b、数据传输网络，通过现有的互联网、无线通信网或者一些专用的通信网络，实现传感网探测数据和控制信息的控制与分发;c、数据处理技术，主要涉及数据的海量存储与管理、云计算、数据模型表示和智能化处理等;d、用户与应用接口，包括计算机和手机等终端设备。 在这四个层面上，物联网的主要研究内容是：(1)总体技术的研究;(2)研究如何建立物联网的顶层架构;(3)制定相关的标准体系;(4)引导和规范物联网的技术。
2、光纤传感器在物联网中的应用
在物联网中要用到各种各样的大量的传感器。传感器可用于感知各种各样的环境参数，如温度、重力、光电、声音、位移、振动等，为物联网提供最原始的数据信息，经过处理后为人们提供服务。
随着通信技术的飞速发展，光纤传感器迅速崛起，其集成了光纤技术、激光技术和光电探测等多领域所取得的巨大成就，以其体积小、重量轻、灵敏度高、
抗电磁干扰能力强、数据传输安全、集传输传感合二为
一、便于构成分布式传感网络等诸多优点，在物联网这一新技术革命的推动下，正在越来越广泛应用于国民经济和人们日常生活的各个领域，大有取代电子传感器之势。
光纤传感系统主要由光源、传输光纤、探测器与信号处理部分等组成。光源发出的光经过光纤传输至传感头，当光通过传感头时，根据光纤传感器的设计不同，外部被测物理量对光的相位、强度、波长、偏振态等一个或多个参数进行调制。调制信号光经光纤传输至光电探测器后转化为电信号，经过信号处理后还原出被测物理量。