传感器技术论文
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传感器技术论文范文第1篇
带有执行器节点的无线传感器网络在功能实现中与普通网络不通，传感器节点检测指定事件后，事件消息将直接发送到最近的执行器节点，执行器节点会进行自我分析与决策，并以此为基础判断是否工作，并将事件消息发送到中心节点作为记录。
通过上面的分析，可见待执行器的无线传感器网络与普通无线传感器网络相比，既有优势也有缺点。优势为系统具有突出的实时性。因为系统在完成工作时直接利用执行器节点对无线传感器网络的数据进行分析与决策，事件消息无需传递至中心节点，只需临近执行器节点就可完成动作；其次可以帮助传感器节点降低能耗，因为信息传递的跳数相比普通的无线传感器网络大幅降低，其节点数据的通信能量消耗也就随之降低；第三传感器网络流量相对小，减少了通信网络的资源冲突。信息传递主要集中在执行器节点周围，因此不同的事件所引发信息交叉传递的冲突减少；最后，减少了中心节点的运行负担，中心节点主要负责信息的记录与网络性能的调整，不需要针对单个事件处理各种数据并作出决策。
带执行器节点网络的结构和应用
从本质上看执行器网络就是带有执行器的无线传感器网络，传感器负责从环境获得信息，而执行器节点负责对环境加以改变。传感器和执行器节点之间以无线链路的模式连接。
传感器节点感知和报告环境信息而执行器节点负责对信息进行处理并行动，作用于环境。待执行器节点的无线传感器网络的结构因为信息传递的模式而存在差异，研究的方向也不尽相同。下面以星形拓扑为例进行分析，在研究中带执行器节点的无线传感器网络构成一个星形拓扑，其BS充当网络控制器和与上层网络连接的网关。BS包括了有线总线和无线接口。其MAC层利用时分多址技术。每个传感器集成到执行器中，形成一个传感器+执行器的模块化结构。这些模块可以进行单跳无线通信到达BS。利用传感器和执行器之间的时隙和频隙差异，可以避免传感器和执行器之间的信息冲突。在WSAN的应用中，必须保证实时通信和已经定义的时序行为，所以星形拓扑结构是一种按照实时性的有效结构方案。
在应用方面，WSAN的应用较为广泛，如在畜牧业农场控制公牛的攻击行为，即在公牛的繁殖期限内，公牛的攻击性较强会带来对自身的伤害。在饲养过程中可以利用带执行器的无线传感器网络对此行为进行控制，方法就是在公牛的项圈上安装传感器和执行器，以此检测公牛的行为模式。硬件平台作为中心控制系统，集成大量的传感器和执行器，其利用处理器和闪存构成。无线电收发设备和硬件平台作为执行器的集成刺激面板，安装在项圈内的特殊设计可以在执行器的激发下工作。集成传感器可以根据位置和速度采集公牛的运动形态，如果公牛出现类似攻击的行为，则执行器接收指令对公牛进行刺激，抑制其攻击。
带执行器无线传感网络的协议设计
1通信协议的设计
为了在网络中充分利用执行器的计算和通信能力，带执行器节点的无线传感器网络的通信协议往往要复杂于普通的无线传感器网络。其除了包括传感器之间的通信协议外还需要具备执行器与传感器之间的协议，以及执行器节点之间的协议内容共同组成。下面就这三个不同的协议内容进行分析：
（1）传感器节点的之间的通信协议。在某个特殊环境下，传感器节点的信号都是以单跳的模式向周围的执行器节点传递，这种结构对于待执行器节点的无线传感器网络而言较为常见，对于需要传感器之间进行通信的系统而言，可以使用普通传感器网络中的协议完成通信，在模拟环境中，传感器节点可以直接将信息传递给执行器节点，而不需要传感器节点间的通信协议来支持；
（2）执行器节点与传感器节点的协议。在执行器决策算法的支持下，这个协议仅仅需要在传感器检测到事件发生的时候，将事件消息和自身标示传递给最近执行器即可实现功能。这样的设计思路可以提高通信消息中有效消息的占比，从而提高节能效果；
（3）执行器之间的协议。执行器之间的协议通常是为了协调发生的边缘事件，这种事件的出现主要集中在多个执行器都可以实现动作的情况下，如果在特定的地点和时间内，执行器节点出现竞争，则协议负责对其进行协调，确定一个执行器完成动作。某个执行器节点发出请求后，其他竞争节点同意后这个执行器才能完成动作。
传感器技术论文范文第2篇
通过参考文献我们可以看到作者在写作当中引用借鉴了哪些文献资料，可以判断这篇论文的学术价值和意义，参考文献的撰写也是非常重要的。下面是学术参考网的小编整理的关于互联网iso论文参考文献，供大家阅读欣赏。
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传感器技术论文范文第3篇
关键词 功能纳米材料； 生物传感器； 评述
1 引 言
生物传感器（Biosensors）是一门集化学、生物学、医学、物理学、电子技术等诸多学科于一身的交叉学科[1]。近年来， 随着纳米技术（Nanotechnology）和功能纳米材料（Functional nano-materials）的迅速发展， 生物传感器的性能已提高到一个新的水平[2]。基于功能纳米材料的生物传感器呈现出体积更小、检测速度更快、灵敏度更高和可靠性更好等优异性能， 在临床诊断、工业控制、食品和药物分析、环境监测以及生物技术、生物芯片等诸多领域有着十分广阔的应用前景[3，4]。 因此， 21世纪的第一个十年被称之为“传感的十载” [5]。在这10年中， 该领域的发展非常迅猛， 平均每年约有2000篇相关论文在国际杂志发表， 2011年度在国际杂志刊载发表的相关论文已超过3000篇，其中包括Nature Communications， Journal of the American Chemical Society， Analytical Chemistry， Angewndte Chemie International Edition， Chemistry-A Europe Journal等知名期刊。国内相关领域的研究紧跟国际发展的步伐， 取得了较好的研究成果， 2011年度国内期刊刊载相关论文60余篇， 其中在《分析化学》和《中国科学：化学》（中英、文版）上近40篇， 在很大程度上推动了国内生命分析学科的发展。
2 基于功能纳米材料的生物传感器的研究现状
不同纳米结构材料的生物功能化是生物传感器研究的主要亮点和重点[6]。国内在该领域的研究发展也十分迅速， 在2011年度中国期刊刊载发表基于功能纳米材料的生物传感器的论文中， 纳米材料结构涉及二维纳米膜[7～18]、一维纳米管[19～31]和零维纳米粒子[32～46]， 其中研究工作以零维纳米粒子和二维纳米膜居多；分析对象广泛， 包括DNA、大肠杆菌内毒素、癌胚抗原、氨基酸、葡萄糖、酶、唾液分泌性免疫球蛋白 A、IgG、细胞＼， 基因、谷胱甘肽、过氧化氢等；传感器类型有电化学传感器、表面等离子共振（SPR）传感器、石英晶体微天平（QCM）传感器和光学传感器， 其中多数为电化学传感器， 在其它类型传感器方面的探索研究还有待进一步加强。
2.1 二维纳米膜
二维纳米材料中最具代表性的是纳米超薄膜。国内研究利用不同的制备技术（如自组装、电化学聚合及滴涂法），制得不同的纳米超薄膜，建立各种生物传感器。如Zhang等[7]通过静电组装的方式将双链 DNA 膜组装到纳米 SnO2半导体电极上， 然后使用一种DNA双链嵌入剂， 即Ru（bpy）2（dppz）2+作为光电信号分子， 根据电极的光电信号的变化， 研究光电传感器中纳米材料对DNA的损伤， 为纳米材料的毒理学研究奠定了理论基础。刘艳等[9]利用阳离子型聚合物聚二烯丙基二甲基氯化铵（PDDA）和功能化的带负电荷的多壁碳纳米管（MWCNTs）及石墨烯（GR）之间的静电吸附， 通过层层自组装的方法在GCE的表面制备了均一、稳定的（PDDA/GR/PDDA/MWNTs）5 多层膜。由于GR和MWCNTs均具有良好的导电性能， 可以提高H2O2的氧化反应中电子传递的能力。该电极对H2O2的氧化显示出较好的电催化活性， 对H2O2响应灵敏度高， 检测范围宽。在此基础上可进一步对膜进行修饰， 如对生物分子的固定， 有望研制出灵敏度更高， 抗干扰性更好的生物传感器。
电化学聚合法在二维膜的制备中因其简单、快速的特性得到广泛应用。张志军等[10]以电化学聚合苯胺（ANI）/邻氨基苯甲酸（OAA）， 制得在中性溶液中具有导电性的聚（苯胺-邻氨基苯甲酸）（PAOAA）共聚物膜， 随后负载Cu2+通过配位作用固定过氧化氢酶， 实现了蛋白的有效固定， 并保留了蛋白质的活性， 为传感器表面生物分子的有效固定提供了新途径。张玉雪等[11]利用循环伏安法将新蒸单体吡咯和羧基化WMCNTs聚合到电极表面， 通过生物素-亲和素体系固定探针， 制备了一种电化学DNA 生物传感器， 成功实现了对沙门氏菌毒力基因invA 的特异性基因片段的快速检测， 在食品与环境安全、临床基因诊断、药物筛选分析等领域有很广泛的应用前景。Zhang等[12]在玻碳电极（GCE）表面电聚合了一层邻氨基苯甲酸， 通过共价方法将抗-CEA（Ab1）捕获在聚合物膜表面。固定有Ab1的电极和结合有碱基磷酸酶标记的抗-CEA（Ab1）的金纳米粒子（AuNPs）复合物， 实现了对CEA的双催化信号放大的夹层检测法， 分析灵敏度提高了近百倍， 实现了CEA的高灵敏度电化学检测。
滴涂法也是二维膜材料制备过程中常见的方法之一。汪红梅等[15]依据慢性粒细胞白血病BCR/ABL融合基因的碱基序列， 设计了一种新型发夹结构锁核酸（LNA） 探针， 将该探针滴涂在金电极表面形成一超薄LNA探针膜层， 对慢性粒细胞白血病基因片段表现出良好的电化学响应信号， 有望在临床慢性粒细胞白血病基因的早起诊断中得到应用。
在2011年度国内基于二维功能纳米膜作为分子识别元件在生物传感器中的应用的研究工作中， 二维纳米膜的制备方法多以电聚合和滴涂法为主， 只有很少一部分工作使用自组装的方法制备二维纳米膜。然而， 自组装是目前制造纳米材料最方便、最普遍的途径之一， 特别对于制造结构规则的功能纳米材料， 自组装已经显示出独一无二的优越性。因此， 今后应加强研究自组装功能纳米材料在生物传感器领域中的应用研究。
2.2 一维纳米线、纳米棒和纳米管
传感器技术论文范文第4篇
题目：基于无线传感器网络的水资源监测系统的设计上位机
1.毕业设计(论文)综述(题目背景、国内外相关研究情况及研究意义)
1.1 题目背景
水资源监测是水资源管理与保护的重要手段，我国水资源紧缺、水污染严重，如何高效、实时地获取水环境参数、研究开发水环境监测新方法，已成为水环境管理与保护的一项重要任务。无线传感器网络 WSN(Wireless Sensor Network)是将有感知能力、计算能力和通信能力的微小传感器节点采用规则或随机方式部署在监控区域，通过无线自组织和多跳的方式构成的分布式网络。它集传感器技术、嵌入式技术、现代网络技术、无线通信技术和分布式信息处理技术于一体，以数据处理为中心，协作地感知、采集、处理和传输目标区域的监测信息并报告给用户。它具有可快速部署、无人值守、功耗低和成本低等优点。
1.2 国内外相关研究情况
在世界上我国属于水资源贫乏国家, 对水资源的优化使用对我国实施可持续发展战略具有十分重要的意义。强化对水资源环境的监控是一个长期的任务。常规水资源环境监测方法主要分为以下两种:(1)利用便携式水质监测仪人工采样、实验室分析的方式。该方式仅限于对河流、湖泊的几个断面采样,采样频率从每月数次到每日数次。(2)采用由一个中央控制室和若干个监测子站组成的水环境自动监测系统对水环境参数进行自动连续监测, 数据远程自动传输, 可以实时查询所设站点的水环境参数[1]。前者由于无法对水环境参数进行远程实时监测, 存在水质监测周期长、劳动强度大、数据采集速度慢等问题, 不能很好地反映水环境的连续动态变化, 不易及早发现污染源并预警。后者能很好地解决水质监测周期长、劳动强度大、数据采集和传输速度慢等问题, 但由于有铺设电缆和建立监测子站的施工要求, 因而存在对监测地点原有的生态环境影响大、系统投资成本高、监测水域范围有限的缺点, 同时无法进行大面积布设监测子站、对每个小水域实施多点远程实时监测。基于无线传感器网络的水资源实时监测系统, 比较典型的国外代表有美国Heliosware公司的EMNET系统和澳大利亚CSIRO 的Fleck系统[2、3]。上述两种系统可采集参数种类较少、不提供对水资源的视频监测功能且通信速率低、产品体积较大、功耗较高, 目前仅适合用作研究, 尚不能作为实用系统在现场使用。国内已对基于无线传感器网络的水资源实时监测系统的一些关键技术进行了研究[4]。与传统的监测法相比, 无线传感器网络具有对生态环境影响小、系统成本低等优点。
近些年来，无线传感器网络是国际上非常关注的、涉及到多个学科高度交叉、知识高度集中的热点研究领域。目前，无线传感器网络的研究经过了两个阶段。第一阶段主要是采用MEMS技术设计微型节点，代表性的研究成果是智能埃及SmartDus无线集成网络传感器WINS。第二阶段是研究网络问题。国外设计了很多套演示系统取得了一系列重大的理论研究成果。在国外，Intel公司于2002年了基于无线传感器网络的新型计算机发展战略，主要研究无线传感器网络在医学、森林防火、环境监测等方面的应用。在国内，很多科研机构和大学队无线传感器网络都进行了相关方面的研究。有业内专家指出，中国掌握了物联网(WSN的实际应用)的世界话语权，不仅表明我国在该领域上的技术领先，同时也在于中国式世界上少数能将WSN实现产业化的国家之一。
1.3 研究意义
水资源是生命生存不可替代的自然资源，是生命支持系统之一，也是重要的环境要素。楼兰古城的兴起是由于丰富的罗布泊湖水的滋润，富庶的楼兰11万平方米，人口达万人，是楼兰国的首邑，是我国古代一重镇，也是丝绸之路南线必经之地。后来由于种种原因导致水资源衰竭，繁华的古城衰落，直至湮没在茫茫的荒漠之下。
水资源危机究竟始于何时，目前学术界尚无公论。但是水资源危机引起了世界各国的关注与不安。我国是一个人口众多，水资源绝对数量较高而相对数量较低的缺水国家。1988年7月1日《中华人民共和国水法》正式实施后，确立了每年水法宣传周(简称为水周)，其目的就是通过这一活动，向公众集中灌输有关水资源开发利用与保护方面的知识和政策法规，以增强公众节约水资源的意识。
我国的水资源价值理论受水资源是取之不尽，用之不竭的传统价值观念影响，造成了水资源长期被无偿地开发利用，不仅造成了巨大的宝贵水资源浪费和对水资源非持续开发利用，同时对人类的生存及国民经济的健康发展产生了严重的威胁。尽管近几年来对此有所认识，采取了相应的行政或法律手段扭转这种被动局面，但是，由于对水资源价值理论的研究不够深入，致使所采取的措施缺乏广泛的经济社会基础，最终结果是政府干预行为过于集中和强硬，市场行为和经济杠杆的作用又过于薄弱，导致期望与现实相差甚远。因此，水资源价值研究在持续利用水资源过程中具有重要的地位，是实现持续发展战略一个组成部分，开展此方面的研究是十分必要的。
2.本课题研究的主要内容和拟采用的研究方案、研究方法或措施
2.1 研究的主要内容
根据无线传感器网络的基本理论和水资源监测的实际需求，设计基于无线传感器网络的水资源实时自动监测系统，能够在线实时测量温度、PH 值、电导率、浊度等参数的水资源监测系统，此系统在监测区域内采集相关数据，利用监测区域协调器节点和远程监测中心(PC 机)之间的通信,把经过处理的测量结果动态地显示出来。本课题完成系统上位机的软件设计，由串口接收协调器节点送来的水资源监测数据，进行数据解析，提取出各个传感器采集的数据并通过界面动态的显示出来。
2.2 研究方案
关于本次研究的课题，基于无线传感网络的水资源监测系统的设计，主要可分为三个部分，由于本次课题的研究只涉及上位机部分，即图一中的虚线部分，主要设计上位机的软件界面的设计部分，其中包括有串口接收数据，解包数据，以及显示部分，其中的解包部分包括,将PH值，浊度，在线实时温度，电导率和它们各自对应的数值一一对应起来，这部分主要涉及用Visual C++语言将其用软件编程，并实现功能，其流程图为图2：
实现过程为：先初始化软件，再设置软件编辑界面，设置好界面后，开始接收由协调器经串口发送过来的数据，进而解包数据，接着处理数据，将PH值、实时测量温度、浊度以及电导率的各组数据按照一定的要求计算好，显示各组数据，最后结束程序。
在这个过程中，实现了串口接收数据，解包数据，处理数据以及最后将数据动态的显示出来，完成了本次研究的要求。
3.本课题研究的重点及难点，前期已开展工作
要完成这次课题，即基于无线传感器网络的水资源监测系统的设计上位机，需要完成的内容有：系统上位机的软件设计、接收由串口协调器节点发送过来的水资源监测数据、进行接收数据的解析、提取出各个传感器采集的数据并且通过界面动态的显示出来。其中重点以及难点有：系统上位机的软件设计，由于对上位机不是很了解，以前也没有接触过上位机，对它的功能，使用不了解，也没有接触过Visual C++语言，属于初学者，会有一定的难度，既是重点也是难点;把接收到的数据进行数据分析，要进行合理的、有效的数据分析，是一个关乎本次课题成败的重点;将提取出的数据通过界面动态的显示出来，要通过一定的平台来显示，即要通过一定的硬件设施显示，这就需要能够正确的，有效的连接到所用的平台，是研究的最后一道门槛，也是重点。
目前为止，已经开展的工作有，通过查询相关资料以及通过互联网了解到上位机的功能，以及它所需要的编辑工具-----Visual C++，对我来说这是一种新的语言，现在已经开始看有关C++方面的书，开始学习使用它一些简单的使用方法。
4.完成本课题的工作方案及进度计划(按周次填写)
第1-3周：查找借阅相关书籍资料,确定系统的总体方案，完成开题报告;
第4-9周：进行上位机软件编程学习，软件界面设计
第10-11周：进行软件设计、进行数据解析;
第12-15周：系统调试，验证系统功能;
第16-17周：完成毕业论文,准备答辩
注：
1、正文：宋体小四号字，行距22磅。
2、开题报告装订入毕业设计(论文)附件册。
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软件技术毕业生论文开题报告范文 工资管理系统的目的和意义
在中原大化仪表公司是一家省属大型企业分支单位,随着社会主义市场经济的快速发展,该公司下在发生着日益的变化,职工流动速度在加快,工资增减幅度在加大,员工,职称,绩效评定等信息也随之越来越多 ,作为工资管理和发放单靠传统的手工处理已显得力不从心,手工发放需要反复进行抄写,计算,不仅浪费时间,还常因抄写不慎出现张冠李戴,或者由于计算疏忽,出现工资发放错误的现象.同时工资的发放具有较强的时间限制,必须严格按照公司规定的时间完成任务.正是这种重复性,规律性,时间性,使得工资管理的计算机化成为可能.
使用计算机进行工资发放,不仅能够保障工资核算无误,快速输出,而且还可以利用工资数据库对有关的各种信息进行统计,服务于上级财务部门的核算与账务处理.从而提高工资管理发放的效率,实现企业员工工资管理的系统化,规范化和自动化.
计所达到的要求,技术指标,预计的技术关键,技术方案和主要实验研究情况
预计达到的要求:
技术指标
(1)开发环境:visual foxpro6.0
(2)运行环境:windows9x/windowsXX
技术关键:
采用foxpro编程思想,利用其强大而完整的功能开发这样一套职工工资管理软件,其主要技术有:foxpro数据库技术,新类的设计与应用,系统容错性的处理,组合查询技术的实现等.
技术方案和主要实验研究情况:
(1)开发职工工资管理系统
(2)职工工资管理系统的数据库结构设计与实现
(3)职工工资管理系统的具体实现
课题研究进展计划:
月28号:毕业设计选题
月10号:开题报告撰写
月19号:对开题报告进行改进
月29号:对系统整体设计
月15号:中期报告
月21号:论文撰写
月28号:系统检查
月4号: 论文答辩
现有在条件,人员(姓名,职称)及主要设备情况
已有软件:microsoft visual foxpro 6.0,winXX平台
设计人员:樊利清
主要设备:计算机(intel pentium 4)一台,激光打印机 一台
参考文献
(1)开发使用手册 人民邮电出版社
(2)数据库系统概论 高等教育出版社
(3)个人电脑实用基础教程 宁杭出版社
(4)数据库系统及应用基础 北方交通大学出版社
(5)数据结构 中央广播电视大学出版社
(6)操作系统工程 中央广播电视大学出版社
传感器技术论文范文第5篇
【关键词】硬币计数定量 伺服电机
少量的硬币使用在日常生活中带来方便，但是硬币的回收，计数分装和打包就非常的麻烦。银行，超市，娱乐场所等硬币的收付，清点和包装的自动化程度很低，基本靠手工操作，难度大，效率低。目前市场上已经存在的硬币处理装置功能单一，自动化程度低，并且依然需要大量的人工配合才能实现。基于这种现状，本论文研究并实现了一种硬币计数定量打包装置，自动化程度高，可以有效的节省人工成本，提供效率。
1 硬币计数定量打包装置系统结构
本设计由伺服电机控制系统，硬币自动计数装置，硬币自动分装定量打包装置组成。硬币计数装置采用了光纤传感器和压力传感器的双重控制，确保系统更高的精度。当硬币计数装置计数到预设值时，系统通过中央控制系统对伺服电机系统发出指令，驱动伺服电机驱动电路来操控伺服电机。本系统中使用的是无刷直流伺服电机，具有体积小，重量轻，响应快，惯性小，力矩稳定等优点。分装打包装置由一系列的机械结构组成，通过伺服电机的带动进行工作。
2 硬币计数定量打包装置的机械设计
本系统的机械结构图2如图所示，伺服电机控制系统包括伺服电机（1），压力传感器，光纤传感器，伺服放大器组成。伺服电机装在四角机架（14）下端，压力传感器，光纤传感器，伺服放大器分别与伺服电机相连。伺服电机输出轴通过联轴器依次连接硬币自动分装定量打包装置和硬币自动计数装置。硬币自动分装定量打包装置包括主动轴（3），轴承座（4）以及轴承，槽轮（12），分度台（11），收集管（10）拔插以及锁止环（13），主动轴下端连接联轴器（2），上端连接轴承座和轴承，轴承座和轴承固定到四角机架上。主动轴中间固定连接拔插及锁止环，拔插及锁止环与槽轮配合连接构成槽轮系统。硬币自动计数装置包括凸轮（5），拉簧（6），集币管（8），运币滑块（9）。凸轮与主动轴连接，并且通过滚轮和运币滑块连接，运币滑块与拉簧连接。集币管底部装有用于检测硬币重量的压力传感器，运币滑块上面通过支座（7）安装用于硬币计数的光纤传感器。
3 硬币计数定量打包装置软件设计
本设计采用人机交互伺服控制系统，凸轮滑块间歇式硬币推送装置，针孔式光纤传感计数器，自带压力传感器的集币器，槽轮联动式分度台，自动封口包装硬币收集管配合实现。
硬币完成分类后经过滑道依次滑至集币管，光纤传感计数器和集币管底部的压力传感器先后对硬币进行技术，反馈检测数据到中央控制器，并且根据数据判断是否一致，如果不一致则进行重新分拣。在传感器计数时，人机交互界面会显示硬币的数额。当硬币的数目和质量参数共同确定硬币的个数达到用户的设定值，伺服电机驱动主动轴带动凸轮旋转，运币滑块移动，将定量硬币送入收集管，运币滑块推送命令完成后在拉簧的作用下完成复位，等待下一次循环命令。同时安装在主动轴上的拔插锁止环拔动槽轮，驱动联动式分度台旋转五分之一圈，收集管工作就绪，硬币掉入收集管，包装袋受硬币掉入时的冲击自动完成口袋的封合，完成一次硬币定量打包动作。
4 系统测试
在系统调试成功之后对系统进行了正确性的测试，对硬币的计数定量进行了测试。系统分别对100枚，500枚，1000枚硬币进行了预设值为10的计数定量。结果如表1所示，系统在100个，500个和100个硬币的测试表现中，表现稳定，没有任何的错误。
5 总结
本论文设计并实现了一种硬币计数定量打包系统，由伺服电机系统，硬币自动计数装置，硬币自动分装定量打包装置组成。本论文阐述了系统框架的设计，机械机构的设计以及软件系统的设计，并且对系统进行了测试，测试结果反应本系统拥有很高的可靠性，计数快速，定量准确，有效的提升了工作效率。同时本设计采用了大量的自动化设置，降低了人工成本。
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[4]廖明栋，范缜煜，董福庆.基于DSP的直流伺服电机驱动电路研究与分析[J]. 国外电子测量技术，2013，32（08）：77-80.
作者简介
任少华，男，硕士研究生。
杨宝山，男，硕士研究生。
施小明，男，原上海理工大学机械工程学院党总支书记，现上海理工大学监察处处长。
作者单位
1.上海理工大学光电信息与计算机工程学院 上海市 200093
传感器技术论文范文第6篇
[论文摘要]无线传感器网络研究具有重大的科学意义及应用前景。协作技术是其重要组成部分。通过介绍无线传感器网络协作技术，对协作技术研究中的一些热点问题进行分析，展望无线传感器网络协作技术研究中一些很有前景的研究方向。
一、引言
无线传感器网络（WirelessSensorNetwork，WSN）包含大量智能传感节点，分布在大范围地理区域内，近似实时地监测、感知和采集网络分布区域内的各种环境或监测对象的数据，并对数据进行处理，获得详尽准确的信息传送给用户。WSN以其监测精度高、布设灵活性强、造价低廉等特点，在军事侦察、工业控制、交通监管、环境监测等领域具有非常广阔的应用前景[1]。
由于单个传感器节点的通信、处理和感知能力有限，无法处理大规模复杂问题，多数情况下不能获取网络全局信息，传感节点要求具有协同通信功能。WSN的协同主要是指资源的协同、任务的协同、信号与信息的协同。资源的协同和信号与信息的协同从根本上是为任务协同服务的[2]。本文通过对协作技术研究中的一些热点问题进行分析，展望无线传感器网络协作技术研究中一些很有前景的研究方向。
二、无线传感器网络协作技术研究热点
（一）协作任务描述
任务描述是任务协同的基础，任务描述能力直接影响任务分配系统的复杂性。WSN的任务描述涉及两方面的内容，即对任务功能进行描述和对参与任务的节点进行描述。根据WSN的特点，感知任务可以从面向应用和面向任务分配两个角度加以描述。
文献[3]分析比较了当前具有代表性的几种无线传感器网络任务描述方式，如有向无环图、抽象任务图、基于角色的任务图、类SQL查询语言描述等。目前并没有一种任务描述方式能同时从两个角度出发有效地对任务进行描述。
（二）协作信号处理
协作信号信息处理协作信号信息处理（collaborativesignalandinformasionprocessing，CSIP）技术。文献[4]描述了CSIP针对WSN网络的特点，在数据表达、存储、传输和处理等方面研究新的方法和算法来满足应用对信息精度、网络节能、低延迟、可扩展和高可靠的要求。
文献[5]分析WSN的特点和CSIP的需求，讨论它的一般流程和主要处理模式，接着结合功能框架，归纳并总结目前已有的主要方法。CSIP基于节点间的协商和合作，选择合适的传感节点参与协作，平衡节点个体和网络整体在协作过程中的信息收益和资源代价，解决网络信息处理中的驱动机制、节点选择、处理地点、时机和算法等问题。
（三）协作时间同步
无线传感器网络的应用通常需要一个适应性比较好的时间同步服务，以保证数据的一致性和协调性。时间同步是同步分布式数据感知和控制所必需的。在无线传感器网络中协调、通信、安全、电源管理和分布式登陆等，都依赖于现有的全局时间。
文献[6]提出了协作时间同步同步的概念。协作同步原理如下：如果时间基准节点按照相等的时间问隔发出多个同步脉冲，其周围单跳节点接收后依据这一系列个脉冲的发送时刻估算出时间基准节点的下一个脉冲发送时刻，并在该时刻同时发出同步脉冲。此脉冲信号会扩散至周围单跳节点。如此重复下去，最终网内所有节点都会同时发出同步脉冲，即达到了同步状态。
（四）MAS协作
多Agent系统（Multi-agentSystem，MAS）是分布式人工智能的重要研究领域，agent可以定义为具有目标、知识和能力的软件或硬件实体，能力包括感知、行动、推理、学习、通信和协作等。
agent利用局部信息进行自主规划，通过规划推理解决局部冲突以实现协作，进而实现系统整体目标。Agent体系结构、交互语言、协商策略研究较为成熟，并且与WSN具有很多相似性。因此，可以考虑在WSN协作中引入agent。
文献[7]提出了一种WSN中基于P2P的多agent数据传输和汇总系统架构。此构架包括接口agent、查询agent、路由agent及数据采集agent。接口agent与用户交互，路由agent负责能源效率的数据传输。查询agent为agent与路由agent之间的协作提供便利的接口，并负责建立优化计划，以实现其预定目标。接口agent和查询agent放置在资源丰富的基站，因为它们需要计算密集操作。数据采集agent负责采集，筛选和格式化传感器的数据。提供MAS架构和设计，使它们在WSNs中能够协调和沟通，彼此之间相互传输和汇总数据。
三、总结与展望
随着WSN商业应用越来越广泛，WSN研究面临的挑战也日益严峻。单个的能源、功率、功能均受限的传感器节点需要协作完成任务。针对传感器间的协作技术的研究也日益受到重视。目前的协作研究仅仅局限在一些具体问题上，尚未形成通用方法。本文分析WSN协作研究还是很有前景的。
参考文献：
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[3]谷建华、沈沉、彭力静、李志刚，基于无线传感器网络任务描述方式的研究与比较，计算机应用研究，2008，25（5）:1292-1294.
[4]KumarS，ZhaoF，ShepherdD．Collaborativesignalandinformasion，processinginmier-esensornetworks[J]．IEEESignalProcessingMagazine，2002,19(2):13-l4.
[5]史浩山，杨少军，侯蓉晖，无线传感器网络协作信号信息处理技术研究，信息与控制，2006,35（2）：225-232.
传感器技术论文范文第7篇
关键词：传感器，电调制，非分光红外技术，朗伯-比尔定律
1、引言
众所周知二氧化碳（CO2）是大气重要组成成分之一,与人们的生产生活密不可分。其含量过高不但会危害人类的健康,还会产生温室效应等不良影响；同时它在动植物的生长环境中也扮演着极其重要的角色。论文格式。目前国内生产和使用的CO2气体传感器主要是固体电解质式、钛酸钡复合氧化物电容式、电导变化型厚膜式等,这些传感器存在许多不足之处:对气体的选择性差、易出现误报,系统需要频繁校准,使用寿命也较短。红外二氧化碳气体传感器新技术国内尚处于起步阶段，于2005年才取得一定进展实现了电调制，但关键元件仍需要进口。而现行红外二氧化碳分析仪多半存在着不仅价格昂贵，而且体积大、质量大等缺点。随着科学技术的不断发展和人民生活水平的日益提高以及人们对环境保护的日益重视，在空调、农业、医疗、汽车及环保等方面,对CO2气体的浓度进行定量监测与控制成为日益增长的需求,开发出灵敏度高、选择性和稳定性好、小型化、便携式的CO2 气体传感器必是大势所趋。基于这一理念作为一种尝试，提出一种红外吸收型便携式CO2气体传感器并给出其软硬件设计方案。
2、非分光红外吸收型气体传感器工作原理
任何物质都有其特征明线光谱，相应的也会有吸收光谱，二氧化碳气体分子亦然。二氧化碳在红外区有三个比较明显的吸收谱线，一个吸收中心波长位于近红外1.573μm处（适用于光纤二氧化碳传感器）、一个位于中红外4.26μm处，还有一个位于14～20μm波段[1]。我们选择中心波长4.26μm处的吸收谱线作为检测依据，因为此波段的吸收最为强烈，衰减最剧烈。根据气体选择性吸收理论可知，当光源的发射波长与气体的吸收波长相吻合时，就会发生共振吸收，其吸收强度与该气体的浓度有关，通过测量光的吸收强度就可测量气体的浓度。具体是，当一束光强为I0 的输入平行光通过待测气体时，如果光源光谱覆盖一个或多个气体的吸收谱线，则光通过气体时发生衰减。根据Beer－Lambert定律，出射光强I 与入射光强I0和气体的浓度之间的关系为
I = I0exp（－αCL）（1）
式中α为气体吸收系数； L 为吸收路径的长度；C 为气体的浓度。
对式（1） 进行变换得到，
C = ln( I0/ I) / (αL)（2）
从式（2）可知，如果L、α 已知，那么，通过检测 I 和 I0 就可以得到气体的浓度C。这就是利用光谱吸收检测气体浓度的原理。
事实上，上述理论没有考虑到光路干扰系数，这是一个随机变量，采用非分光技术可有效地消除光路干扰这一因素。其原理框图如下图1所示。
图1 非分光红外测量光路系统原理图
3、系统硬件设计方案及其实现
3.1核心技术及低功耗系统方案
电调制非分光红外（NDIR）技术是当前应用的前沿技术，也是系统的核心技术所在。论文格式。采用非分光红外测量技术，在实际操作中可以采用单光束双波长实现，即通过选用两种窄带滤光片，它们的中心波长相近但一个允许待测气体对应的吸收波长通过，而另一片则完全阻止其通过，如图1所示，以此实现调制和提取浓度信号。同时，为了系统的稳定和测量的精度以及真正实现手持型便携式，我们采用了电调制、低功耗设计方案，利用脉冲控制光源。而且在实现低功耗的同时也增强了光源的辐射特性和延长了光源的寿命。电调制与非分光技术的实现，从根本上克服了机械调制所带来的种种缺陷：有可动部件，需要专门的马达驱动，调制盘容易损坏，体积大不易于集成化等等。为了实现设计目标，选用专用的电源驱动芯片和微功耗光源，再利用微控制器实现脉冲调制，整个系统由＋5V单电源供电即可很好地实现手持型便携式。
国外NDIR 仪器占有率在70 %左右,国内NDIR 气体分析仪的主要厂家大都采用国际上20 世纪80 年代初的红外气体分析方法,如采用镍锘丝作为红外光源、电机机械调制红外光、采用薄膜电容微音器或InSb 等作为传感器等。因此，在国内非分光红外（NDIR）二氧化碳检测技术研究可以说才刚刚起步。发光光源以及滤光片镀膜工艺是必须攻克的难关，本文不作详细介绍，而将重点放在如何选择和应用上。
非分光红外二氧化碳气体传感器系统的设计构成主要包括：光源及探测接收模块(传感头)、信号放大模块、低通滤波模块、A/D转换以及由微控制器控制的人机控制和信号显示输出等模块。其具体的系统结构图如图2所示。选择恰当的光源和滤光片以及相应的探测器是非常关键的一步。从传感器出来的信号是极其微弱的，必须对其进行放大和滤波，在获得较强的信号的同时保证尽可能地消除噪声，达到较高的信噪比，为后续的信号处理提供真实有效的数据。微控制器负责信号的运算和浓度的换算、自动标定、实时的显示跟踪以及实现与计算机的数据通信等等。
图2 二氧化碳气体测量系统原理图
3.1.1 光源及其调制技术
设计中选用了PerkinElmer® 红外光源IRL715，可以实现低频电调制。由于其低压低功耗，体积小巧，而且经济实用符合我们的设计要求。
1）该光源具有的性能指标
n工作电压为5V，
n电流为115mA±10％，
n功率为0.575±10％W，时间常数为290ms，
n辐射强度为0.15±10％MSCP；
n时间常数为290ms。
n工作寿命长，可达40，000hs。论文格式。
2）光源的调制深度特性与工作模式的选择
光源IRL715的在5V可调方波信号驱动条件下，4um红外波长处的调制深度特性曲线表明，调制频率越高，调制深度越低。图3[2]是光源在连续工作模式和间歇性工作模式下的辐射强度特性曲线，即老化特性。在连续工作模式，1500小时后，其辐射强度降到初始值的95％左右，之后基本保持并略有回升。而在间歇性工作模式（工作1秒，停5秒），其辐射强度则呈上升趋势。因此，利用脉冲控制有利于增强光源的辐射特性，减缓其老化速度，同时也可提高测量的精度。对光源进行电调制脉冲驱动时，充分考虑了该因素。此外，驱动电压的大小一方面会影响到辐射强度，一方面也会影响到光源的功耗和寿命。恒流驱动是设计的最佳选择，选用恰当的电源芯片至关重要。
3）气室设计要求
传感器的光路系统因为采用了非分光红外（NDIR）电调制而变得简单，只要设置一个标准的气室即可。原理图如图4所示。此外，如果需要进一步减小传感头的体积，可以采用专用的光学镜面系统，利用多次反射以加长光程，并且可以同时加强辐射到探测器上的光强强度。光源的稳定对测量的精度具有非常重要的影响，因此选用高精度稳定性好的调整管对光源供电，再结合脉冲控制驱动或者选用可PWM驱动IC设计驱动电路。这样做的目的有二：一是实现电调制；二是为了充分发挥光源的功效和提高发光强度，使光源的性能达到最佳。
图4 光源电路及光路系统原理图
3.1.2 检测放大
红外探测器也是该系统的核心元件，它在很大程度上决定了系统的测量精度与性能。选用PerkinElmer®配套的TPS2534作为探测元件。该热电堆传感器为双元传感，配备了两片不同的滤光片，一片中心波长为4.0um，半波带宽为90nm，作为参考滤光片，一片中心波长为4.26um，半波带宽为180nm，作为气体选择滤光片，提取参考信号和气体信号。结合光源设计光路实现了非分光红外（NDIR）电调制。由探测器出来的电信号极其微弱，前置放大电路的作用举足轻重，因此选用了低噪声、高精度、低温度飘移的运放作为电路的主要部件。有效提高电路的信噪比，提高测量灵敏度。
3.1.3 滤波电路
滤波电路，选择了专用高阶开关电容低通滤波IC电路分别对参考信号和气体信号进行放大滤波，采用8阶BUTTERWORTH低通滤波实现，以有效的提高系统的信噪比。
3.1.4 前向通道、微控制器和后向通道
经信号调理得到的模拟信号，再由A/D转换器转换成数字信号，输入微控制器，完成前向通道的设计。因为本系统对采样的速度要求不是很高，再考虑到测量精度的需要和为了节省单片机的口线以及跟上技术发展的步伐，选用了串行16位ADC。
微控制器则选用了常用的AT89C52作为核心处理器，负责信号的处理和后向通道的显示以及数据通信。由于智能化和网络化将是传感器发展的趋势，可增加与上位机的通信口。
3.2系统的软件实现
系统的软件实现，主要需要完成数据采集、显示、通信、探测器温度监控以及光源调制和驱动等几大模块的功能。
基于上述有关电源的特性的论述和要求，软件流程如图5：
图5 软件设计流程图
4、结束语
该系统采用单＋5V电源供电，可大大减轻系统的质量和减小系统的体积，实现真正意义上的便携式，也可以作为分布式传感系统和传感器网络化的传感器，用于实时、远程监控。同时可大大降低成本。系统的缺点由于光源特性的限制，而不能实现高频调制,可以通过选用可高频调制的光源实现。
参考文献
[1] 王文义. CO<,2>气体浓度的光谱检测[D].2002.6:31
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[5] 王幸之. AT89系列单片机原理与接口技术[M].北京：北京航空航天大学出版社. 2004，
传感器技术论文范文第8篇
【论文摘要】：图像传感器产品就成为当前以及未来业界关注的对象，吸引着众多厂商投入。以产品类别区分，图像传感器产品主要分为CCD、CMOS以及CIS传感器三种。文章主要概述了CMOS图像传感器的工作原理和优势，介绍了现阶段传感器的技术和产业发展现状。
图像传感器属于光电产业里的光电元件类，随着数码技术、半导体制造技术以及网络的迅速发展，目前市场和业界都面临着跨越各平台的视讯、影音、通讯大整合时代的到来，勾划着未来人类的日常生活的美景。以其在日常生活中的应用，无疑要属数码相机产品，其发展速度可以用日新月异来形容。短短的几年，数码相机就由几十万像素，发展到400、500万像素甚至更高。不仅在发达的欧美国家，数码相机已经占有很大的市场，就是在发展中的中国，数码相机的市场也在以惊人的速度在增长，因此，其关键零部件--图像传感器产品就成为当前以及未来业界关注的对象，吸引着众多厂商投入。以产品类别区分，图像传感器产品主要分为CCD、CMOS以及CIS传感器三种。文章将主要简介CMOS传感器的技术和产业发展现状。
1.CMOS图像传感器
CMOS图像传感器于80年明以来，由于当时CMOS工艺制程的技术不高，以致于传感器在应用中的杂讯较大，商品化进程一直较慢。时至今日，CMOS传感器的应用范围也开始非常的广泛，包括数码相机、PCCamera、影像电话、第三代手机、视讯会议、智能型保全系统、汽车倒车雷达、玩具，以及工业、医疗等用途。在低档产品方面，其画质质量已接近低档CCD的解析度，相关业者希望用CMOS器件取代CCD的努力正在逐渐明朗。CMOS传感器有可细分为：被动式像素传感器CMOS与主动式像素传感器CMOS。
CMOS图像传感器是多媒体产品中不可或缺的重要器件之一，也是数码相机、监控设备、图像采集设备中的核心器件。CMOS的全称是ComplementaryMetal-OxideSemiconductor，有"互补金属氧化物半导体"的意思。随着数码相机、手机相机的兴起以及对图像质量要求的不断提高，更加突显了图像传感器的重要作用。
2.CMOS图像传感器的工作原理
CMOS采用感光元件作为影像捕获的基本手段，感光元件的核心都是一个感光二极管，该二极管在接受光线照射之后能够产生输出电流，而电流的强度则与光照的强度对应但在周边组成上。CMOS感光元件的构成就比较复杂，除处于核心地位的感光二极管之外，它还包括放大器与模数转换电路，每个像点的构成为一个感光二极管和三颗晶体管，而感光二极管占据的面积只是整个元件的一小部分，造成CMOS传感器的开口率远低（开口率：有效感光区域与整个感光元件的面积比值）；这样CMOS感光元件所能捕捉到的光信号明显小于，灵敏度较低；体现在输出结果上，就是CMOS传感器捕捉到的图像内容不太丰富，图像细节丢失情况严重且噪声明显，这也是早期CMOS传感器只能用于低端场合的一大原因。CMOS开口率低造成的另一个麻烦在于，随着它的像素点密度的提高，感光元件的比重面积将因此缩小，而CMOS开口率太低，有效感光区域小得可怜，图像细节丢失情况会愈为严重。这也是CMOS长期以来都未能进入主流数码相机市场的重要原因之一。
3.CMOS图像传感器的优势
CCD和CMOS在制造上的主要区别是CCD是集成在半导体单晶材料上，而CMOS是集成在被称做金属氧化物的半导体材料上，工作原理没有本质的区别。CCD只有少数几个厂商例如索尼、松下等掌握这种技术。而且CCD制造工艺较复杂，采用CCD的摄像头价格都会相对比较贵。事实上经过技术改造，目前CCD和CMOS的实际效果的差距已经减小了不少。
⑴与CCD相比，CMOS具有体积小，耗电量不到CCD的1/10，售价也比CCD便宜1/3的优点。
⑵与CCD产品相比，CMOS是标准工艺制程，可利用现有的半导体设备，不需额外的投资设备，且品质可随著半导体技术的提升而进步。同时，全球晶圆厂的CMOS生产线较多，日后量产时也有利于成本的降低。
⑶CMOS传感器具有高度系统整合的条件。理论上，所有图像传感器所需的功能，例如垂直位移、水平位移暂存器、时序控制、CDS、ADC…等，都可放在集成在一颗晶片上，甚至于所有的晶片包括后端晶片、快闪记忆体等也可整合成单晶片，以达到降低整机生产成本的目的。
4.高速图像传感器的市场趋势
目前，CMOS是高速成像所青睐的技术。在当前市场中，我们可以发现高速图像传感器有三大发展趋势，一是向极高速方向发展，二是向片上特性集成方向发展，三是向通用高速图像传感器方向发展。高速成像领域还有另一种趋势，就是把高速ADC、时序发生器、LVDS发射器和校正算法的片上集成趋势。这种图像传感器通常在速度和灵敏度方面不如上述图像传感器，但在易用性和系统集成功能方面颇有长处。目前市场上新兴的第三种图像传感器就是通用高速图像传感器。具有模拟输出或不具有时序发生器功能的老式(简单式)通用图像传感器正在被速度更快、更复杂的图像传感器所取代。这种新型图像传感器使我们能在较短时间内就设计出通用高速摄像头。
从产品的技术发展趋势看，，体积小型化及高像素化仍是业界积极研发的目标。因为像素大则图像产品的分辨率越高，清晰度越好，体积越小，其应用面更广泛。
参考文献
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