時間：2023-05-05 17:01:53
開篇：寫作不僅是一種記錄，更是一種創造，它讓我們能夠捕捉那些稍縱即逝的靈感，將它們永久地定格在紙上。下面是小編精心整理的12篇傳感器論文，希望這些內容能成為您創作過程中的良師益友，陪伴您不斷探索和進步。
關鍵詞：傳感器變送器選用
一、一體化溫度變送器
一體化溫度變送器一般由測溫探頭（熱電偶或熱電阻傳感器）和兩線制固體電子單元組成。采用固體模塊形式將測溫探頭直接安裝在接線盒內，從而形成一體化的變送器。一體化溫度變送器一般分為熱電阻和熱電偶型兩種類型。
熱電阻溫度變送器是由基準單元、R/V轉換單元、線性電路、反接保護、限流保護、V/I轉換單元等組成。測溫熱電阻信號轉換放大后，再由線性電路對溫度與電阻的非線性關系進行補償，經V/I轉換電路后輸出一個與被測溫度成線性關系的4～20mA的恒流信號。
熱電偶溫度變送器一般由基準源、冷端補償、放大單元、線性化處理、V/I轉換、斷偶處理、反接保護、限流保護等電路單元組成。它是將熱電偶產生的熱電勢經冷端補償放大后，再帽由線性電路消除熱電勢與溫度的非線性誤差，最后放大轉換為4～20mA電流輸出信號。為防止熱電偶測量中由于電偶斷絲而使控溫失效造成事故，變送器中還設有斷電保護電路。當熱電偶斷絲或接解不良時，變送器會輸出最大值（28mA）以使儀表切斷電源。一體化溫度變送器具有結構簡單、節省引線、輸出信號大、抗干擾能力強、線性好、顯示儀表簡單、固體模塊抗震防潮、有反接保護和限流保護、工作可靠等優點。一體化溫度變送器的輸出為統一的4～20mA信號；可與微機系統或其它常規儀表匹配使用。也可用戶要求做成防爆型或防火型測量儀表。
二、壓力變送器
壓力變送器也稱差變送器，主要由測壓元件傳感器、模塊電路、顯示表頭、表殼和過程連接件等組成。它能將接收的氣體、液體等壓力信號轉變成標準的電流電壓信號，以供給指示報警儀、記錄儀、調節器等二次儀表進行測量、指示和過程調節。
壓力變送器的測量原理是：流程壓力和參考壓力分別作用于集成硅壓力敏感元件的兩端，其差壓使硅片變形（位移很小，僅μm級），以使硅片上用半導體技術制成的全動態惠斯登電橋在外部電流源驅動下輸出正比于壓力的mV級電壓信號。由于硅材料的強性極佳，所以輸出信號的線性度及變差指標均很高。工作時，壓力變送器將被測物理量轉換成mV級的電壓信號，并送往放大倍數很高而又可以互相抵消溫度漂移的差動式放大器。放大后的信號經電壓電流轉換變換成相應的電流信號，再經過非線性校正，最后產生與輸入壓力成線性對應關系的標準電流電壓信號。
壓力變送器根據測壓范圍可分成一般壓力變送器（0.001MPa～20MP3）和微差壓變送器（0～30kPa）兩種。
三、液位變送器
1、浮球式液位變送器
浮球式液位變送器由磁性浮球、測量導管、信號單元、電子單元、接線盒及安裝件組成。
一般磁性浮球的比重小于0.5，可漂于液面之上并沿測量導管上下移動。導管內裝有測量元件，它可以在外磁作用下將被測液位信號轉換成正比于液位變化的電阻信號，并將電子單元轉換成4～20mA或其它標準信號輸出。該變送器為模塊電路，具有耐酸、防潮、防震、防腐蝕等優點，電路內部含有恒流反饋電路和內保護電路，可使輸出最大電流不超過28mA，因而能夠可靠地保護電源并使二次儀表不被損壞。
2、浮簡式液位變送器
浮筒式液位變送器是將磁性浮球改為浮筒，它是根據阿基米德浮力原理設計的。浮筒式液位變送器是利用微小的金屬膜應變傳感技術來測量液體的液位、界位或密度的。它在工作時可以通過現場按鍵來進行常規的設定操作。
3、靜壓或液位變送器
該變送器利用液體靜壓力的測量原理工作。它一般選用硅壓力測壓傳感器將測量到的壓力轉換成電信號，再經放大電路放大和補償電路補償，最后以4～20mA或0～10mA電流方式輸出。
四、電容式物位變送器
電容式物位變送器適用于工業企業在生產過程中進行測量和控制生產過程，主要用作類導電與非導電介質的液體液位或粉粒狀固體料位的遠距離連續測量和指示。
電容式液位變送器由電容式傳感器與電子模塊電路組成，它以兩線制4～20mA恒定電流輸出為基型，經過轉換，可以用三線或四線方式輸出，輸出信號形成為1～5V、0～5V、0～10mA等標準信號。電容傳感器由絕緣電極和裝有測量介質的圓柱形金屬容器組成。當料位上升時，因非導電物料的介電常數明顯小于空氣的介電常數，所以電容量隨著物料高度的變化而變化。變送器的模塊電路由基準源、脈寬調制、轉換、恒流放大、反饋和限流等單元組成。采用脈寬調特原理進行測量的優點是頻率較低，對周圍元射頻干擾、穩定性好、線性好、無明顯溫度漂移等。
五、超聲波變送器
超聲波變送器分為一般超聲波變送器（無表頭）和一體化超聲波變送器兩類，一體化超聲波變送器較為常用。一體化超聲波變更新器由表頭（如LCD顯示器）和探頭兩部分組成，這種直接輸出4～20mA信號的變送器是將小型化的敏感元件（探頭）和電子電路組裝在一起，從而使體積更小、重量更輕、價格更便宜。超聲波變送器可用于液位。物位測量和開渠、明渠等流量測量，并可用于測量距離。
六、銻電極酸度變送器
銻電極酸度變送器是集PH檢測、自動清洗、電信號轉換為一體的工業在線分析儀表，它是由銻電極與參考電極組成的PH值測量系統。在被測酸性溶液中，由于銻電極表面會生成三氧化二銻氧化層，這樣在金屬銻面與三氧化二銻之間會形成電位差。該電位差的大小取決于三所氧化二銻的濃度，該濃度與被測酸性溶液中氫離子的適度相對應。如果把銻、三氧化二銻和水溶液的適度都當作1，其電極電位就可用能斯特公式計算出來。
銻電極酸度變送器中的固體模塊電路由兩大部分組成。為了現場作用的安全起見，電源部分采用交流24V為二次儀表供電。這一電源除為清洗電機提供驅動電源外，還應通過電流轉換單元轉換成相應的直流電壓，以供變送電路使用。第二部分是測量變送器電路，它把來自傳感器的基準信號和PH酸度信號經放大后送給斜率調整和定位調整電路，以使信號內阻降低并可調節。將放大后的PH信號與溫度被償信號進行迭加后再差進轉換電路，最后輸出與PH值相對應的4～20mA恒流電流信號給二次儀表以完成顯示并控制PH值。
七、酸、堿、鹽濃度變送器
酸、堿、鹽濃度變送器通過測量溶液電導值來確定濃度。它可以在線連續檢測工業過程中酸、堿、鹽在水溶液中的濃度含量。這種變送器主要應用于鍋爐給水處理、化工溶液的配制以及環保等工業生產過程。
酸、堿、鹽濃度變送器的工作原理是：在一定的范圍內，酸堿溶液的濃度與其電導率的大小成比例。因而，只要測出溶液電導率的大小變可得知酸堿濃度的高低。當被測溶液流入專用電導池時，如果忽略電極極化和分布電容，則可以等效為一個純電阻。在有恒壓交變電流流過時，其輸出電流與電導率成線性關系，而電導率又與溶液中酸、堿濃度成比例關系。因此只要測出溶液電流，便可算出酸、堿、鹽的濃度。
酸、堿、鹽濃度變送器主要由電導池、電子模塊、顯示表頭和殼體組成。電子模塊電路則由激勵電源、電導池、電導放大器、相敏整流器、解調器、溫度補償、過載保護和電流轉換等單元組成。
八、電導變送器
它是通過測量溶液的電導值來間接測量離子濃度的流程儀表（一體化變送器），可在線連續檢測工業過程中水溶液的電導率。
由于電解質溶液與金屬導體一樣的電的良導體，因此電流流過電解質溶液時必有電阻作用，且符合歐姆定律。但液體的電阻溫度特性與金屬導體相反，具有負向溫度特性。為區別于金屬導體，電解質溶液的導電能力用電導（電阻的倒數）或電導率（電阻率的倒數）來表示。當兩個互相絕緣的電極組成電導池時，若在其中間放置待測溶液，并通以恒壓交變電流，就形成了電流回路。如果將電壓大小和電極尺寸固定，則回路電流與電導率就存在一定的函數關系。這樣，測了待測溶液中流過的電流，就能測出待測溶液的電導率。電導變送器的結構和電路與酸、堿、鹽濃度變送器相同。
九、智能變送器
智能式變送器是由傳感器和微處理器（微機）相結構而成的。它充分利用了微處理器的運算和存儲能力，可對傳感器的數據進行處理，包括對測量信號的調理（如濾波、放大、A/D轉換等）、數據顯示、自動校正和自動補償等。
微處理器是智能式變送器的核心。它不但可以對測量數據進行計算、存儲和數據處理，還可以通過反饋回路對傳感器進行調節，以使采集數據達到最佳。由于微處理器具有各種軟件和硬件功能，因而它可以完成傳統變送器難以完成的任務。所以智能式變送器降低了傳感器的制造難度，并在很大程主上提高了傳感器的性能。另外，智能式變送器還具有以下特點：
1.具有自動補償能力，可通過軟件對傳感器的非線性、溫漂、時漂等進行自動補償。可自診斷，通電后可對傳感器進行自檢，以檢查傳感器各部分是否正常，并作出判斷。數據處理方便準確，可根據內部程序自動處理數據，如進行統計處理、去除異常數值等。
1傳感器技術的研究現狀
傳感器是一種檢測裝置，其測量對象是被檢測系統的信息，然后將其以不同的形式進行傳輸、處理和管理等工作，從而能夠實現對被檢測系統信息數據的自動測量和控制。簡單來說，傳感器的作用就是類似于人的感覺器官，幫助機電一體化系統探索和發現系統當中存在的問題。因此，將傳感器技術應用于檢測機電一體化系統的操作對象以及運行環境狀態，能夠精確、快速的獲取機電一體化系統的運作信息，有效地提高了機電一體化系統的運行水平。目前，傳感器技術已經被廣泛用于人們的生活和生產當中，引起了人們的高度重視。但是與此同時，由于傳感器技術在我國的起步較晚，在發展過程中仍然存在著一些局限性，因此為了提高傳感器技術的精確度，還需要對其進行進一步的改進與完善。
2傳感器技術在機電一體化中的應用價值
機電一體化技術包含機械制造技術、微電子技術、信息處理技術、自動控制技術以及人工智能技術等多方面內容，在發展過程中直接導致了自動化技術的產生。而從某種程度上說，傳感器技術是機電一體化發展過程中不可缺少的關鍵技術，影響著機電一體化系統的自動化程度，具有非常重要的應用價值。
2.1傳感器技術在機械加工過程中的應用
眾所周知，在機械加工的過程中，需要檢測的地方有很多，下面將從兩個個方面進行簡要介紹：第一，將傳感器技術應用于機械的切削過程和機床運行過程。現階段，在切削方面，傳感器技術主要是對切削過程中的機械設備切削力的變化狀態進行控制，通過分析這個過程當中的相關數據，從而實現對設備運行狀態的了解，保證切削過程的順利進行，提高切削過程的生產效率，以及降低材料的消耗量。將傳感器技術應用到機床的運行當中，主要是為了對機床的驅動系統、溫度進行檢測，從而保證機床運行的安全性，通過分析得到的相應參數，從而不斷提高機床的運行效率和精度。第二，將傳感器技術應用到工件的生產過程。與切削和機床的運行過程相比，工件的生產過程監視是非常重要，而且研究和應用也是最早、最多的。首先，在加工之前需要對所用的加工設備和坯件進行自動檢查，從而保證加工過程的正常進行，比如說自動判斷和調整坯件的夾持方位等；其次，在加工過程中，也有嚴格的要求，對切削的剫、力度、扭矩等參數都需要進行自動檢測，以保證加工條件處于最佳狀態，除此之外，對于在這個過程中加入傳感技術的其他目的還在于提高切削過程的生產效率；最后，在加工完成之后還需要對工件的合格與否進行測量，例如工件的尺寸、粗糙程度、形狀等，由于檢查的過程比較繁瑣和復雜，所以這些檢測需要能夠自動的進行，并且可以將檢測結果直接輸入到下一道程序，從而選用合格的產品。
2.2傳感器技術在汽車行業中的應用
近年來，隨著傳感器技術在汽車行業中的廣泛應用，現代汽車不斷朝著智能化、小型化和電子化發展，進入了全新時期。目前，在汽車的制造過程中，為了實現汽車的機電一體化，需要用自動控制系統來代替傳統的機械式控制裝置，將先進的監測和控制技術擴大到汽車的全身，從而全面改善汽車的功能，不斷增加汽車的人性化服務、減少排氣污染和汽油損耗、提高汽車的安全駕駛和舒適性。比如說，在實現汽車的一體化過程中，凡是和電子控制有關的系統或是裝置都離不開傳感器的應用，尤其是在安全報警裝置、信息裝置和自動變速器等裝置當中，所以這也要求傳感器能夠適應惡劣的環境，無論是塵土彌漫還是風雨交加的時候，都能夠保證具有很好的密封性，與此同時還應該具備一定的抗干擾能力，尤其是安裝在汽車發動機內的傳感器，需要能夠承受得住發動機在工作時的高溫和高壓環境。
3我國傳感器技術在機電一體化中的發展現狀和未來方向
從我國現有的傳感器技術發展現狀來看，當前的傳感器發展還不能夠滿足機電一體化系統的快速、精確和價格低廉的要求，仍然處于研究階段，沒有真正的實行于市場當中。這個問題的主要原因在于我國傳感技術的起步較晚，科研技術水平比較低，所以為了提高傳感器的整體水平，還需要對其進行不斷的技術研究。除此之外，針對傳感器技術在現實生活中的應用，其今后的發展方向還可以朝著加速開發新型敏感材料、向微型化發展、向高精度發展等方向發展。綜上所述，目前將傳感器技術的應用于機電一體化當中，不僅提高了機械設備的使用效率，而且促進了機械一體化的不斷進步。但是與此同時，面對我國傳感器技術發展較晚的現狀，在實際應用過程中還存在著一些問題，需要對其進行有效的改進和完善，從而不斷推動經濟社會的發展。
作者:楊德校單位:貴州電子信息職業技術學院
1系統架構設計
本文所設計傳感器節點無線傳感網絡實時監測系統可以分為3個部分：無線傳感器網絡部分，廣域網（移動網絡或Internet）部分，遠端用戶部分。無線傳感器網絡的各個節點被安置在每個冷藏箱內，并組成通訊網絡。每個節點上集成了溫濕度、二氧化碳、乙烯、震蕩檢測器等傳感器。溫度是冷鏈運輸過程中最重要的參數，直接影響食物的保鮮時間，濕度能體現出食物的失水程度，二氧化碳能表現出食物內部的代謝情況，乙烯能反映運輸過程中的果實成熟過程，震蕩檢測則能體現一些突況。各個傳感器受嵌入式CPU控制并將信息交給CPU處理，同時嵌入式CPU與Zigbee協議處理芯片通信已實現協議層面的各種操作。以此方式實現對傳感器采樣周期、工作狀態等的設置和調控。各節點將各種傳感器采集的數據進行存儲、壓縮并發送給上一級路由器，再由路由器發送到協調器。在協調器上，安裝有GPRS和WiFi空中接口，能夠根據具體環境選擇一種方式將各路由器發送到協調器的食品所處環境信息發送到廣域網中。
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。
2結語
基于傳感器節點網絡技術的冷鮮食品物流管理系統對于冷鮮食品的物流管理具有重要作用，在未來的應用中將針對移動終端設備的普遍應用進行基于andriod系統的程序設計與開發。使得物流管理系統可以跨平臺使用，并且具有可移植。
作者：王爽單位：長春職業技術學院
靈敏度
電容傳感器的靈敏度是由其物理結構、測量電容的方法和精確比較電容相對于接觸門限電平變化的能力而決定的。采用傳統印制電路板(PCB)方法制造的電容傳感器的測量范圍通常為1～20pF,因而很難準確地檢測微小變化。雖然有幾種測量這些電容微小值的方法,但采用16位電容/數字轉換器(CDC)的高精密測量方法仍然具有明顯的優勢。
基于PCB設計的電容傳感器
制作在標準印制電路板或撓性印制電路上的電容傳感器都使用了相同的銅材料來做信號線。在這兩種情況下,傳感器的最大靈敏度都由傳感器的物理尺寸、電介質常數以及覆膜厚度所決定。例如,帶有5mm塑料覆膜的3mm厚傳感器不如帶有2mm塑料覆膜的6mm厚傳感器靈敏。
我們的目標是開發具有正確響應并且滿足人體工學要求的電容傳感器。在某些應用中,傳感器可能會很小,從而使用戶接觸面上產生微小的電容變化。
圖1和圖2顯示了在印制電路板上設計電容傳感器的兩種常用方法。圖中給出了在用戶接觸期間施加激勵信號時傳感器的響應特性。雖然根據用戶接觸方式的變化,傳感器電容會有所不同,但是傳感器的性能在這兩種情況下相差不大。
激勵電容傳感器
如圖1所示,連續的250kHz方波激勵信號施加在傳感器的SRC端,以在電容傳感器內建立電場。激勵信號在傳感器中建立電場后,該電場會部分地延伸出塑料覆膜,ClN端連接到CDC上。
圖2所示為另外一種電容傳感器設計案例,其將一個恒流源加到傳感器的A端,而將B端接地。當用戶觸摸傳感器時會增加額外的手指電容,從而增加了充電周期內RC的上升時間。
測量電容傳感器并且檢測傳感器接觸面積
圖3顯示了一種測量電容的傳統方法。恒流源不斷地為電容傳感器充電,以使其達到比較器的參考門限電平。當電容傳感器達到參考門限值時,比較器將輸出高電平脈沖,然后閉合開關,電容器放電并且復位計數器。靈敏度門限電平如圖4所示。
要確定何時用戶開始接觸傳感器,需要計數器對電容傳感器充電到比較器參考電平所經歷的時鐘周期數
進行計數,并將這個值與預置門限檢測設置值比較。例如,計數為50表明傳感器有接觸,而小于50則表明沒有接觸。在本例中,當用戶接觸傳感器時,其準確度和精密度與參考時鐘的頻率和驅動各種電容傳感器的電流源的重復性有關。
圖5所示是一種較理想的測量電容方法,它使用了高分辨率16位ADC和250kHz的激勵源。激勵源不斷產生250kHz的方波,從而在電容傳感器中產生電場以及能夠穿透覆蓋材料的磁通量。無論用戶何時接觸傳感器,精密
16位ADC都能以lfF測量分辨率來檢測。其無須外部控制元件并且自動校準,所以可確保不會發生由于溫度或濕度變化引起虛假接觸。
關鍵詞:無線傳感器網絡；組成；應用；發展
科技發展的腳步越來越快，人類已經置身于信息時代。而作為信息獲取最重要和最基本的技術——傳感器技術，也得到了極大的發展。傳感器信息獲取技術已經從過去的單一化漸漸向集成化、微型化和網絡化方向發展，并將會帶來一場信息革命。具有感知能力、計算能力和通信能力的無線傳感器網絡（WSN,wirelesssensornetworks）綜合了傳感器技術、嵌人式計算技術、分布式信息處理技術和通信技術，能夠協作地實時監測、感知和采集網絡分布區域內的各種環境或監測對象的信息，并對這些信息進行處理，獲得詳盡而準確的信息，傳送到需要這些信息的用戶。由于WSN的巨大應用價值，它已經引起了世界許多國家的軍事部門、工業界和學術界的廣泛關注，被廣泛地應用于軍事，工業過程控制、國家安全、環境監測等領域。無線傳感器網絡綜合了傳感器技術、嵌入式計算技術、現代網絡及無線通信技術、分布式信息處理技術等多種領域，是當前計算機網絡研究的熱點。
一、發展概述
早在上世紀70年代，就出現了將傳統傳感器采用點對點傳輸、連接傳感控制器而構成傳感器網絡雛形，我們把它歸之為第一代傳感器網絡。隨著相關學科的不斷發展和進步，傳感器網絡同時還具有了獲取多種信息信號的綜合處理能力，并通過與傳感控制器的相聯，組成了有信息綜合和處理能力的傳感器網絡，這是第二代傳感器網絡。而從上世紀末開始，現場總線技術開始應用于傳感器網絡，人們用其組建智能化傳感器網絡，大量多功能傳感器被運用，并使用無線技術連接，無線傳感器網絡逐漸形成。
無線傳感器網絡是新一代的傳感器網絡，具有非常廣泛的應用前景，其發展和應用，將會給人類的生活和生產的各個領域帶來深遠影響。發達國家如美國，非常重視無線傳感器網絡的發展，IEEE正在努力推進無線傳感器網絡的應用和發展，波士頓大學（BostonUniversity）還于最近創辦了傳感器網絡協會（SensorNetworkConsortium），期望能促進傳感器聯網技術開發。美國的《技術評論》雜志在論述未來新興十大技術時，更是將無線傳感器網絡列為第一項未來新興技術，《商業周刊》預測的未來四大新技術中，無線傳感器網絡也列入其中。可以預計，無線傳感器網絡的廣泛是一種必然趨勢，它的出現將會給人類社會帶來極大的變革。
二、無線傳感器網絡的定義和特點
無線傳感器網絡可以看成是由數據獲取網絡、數據分布網絡和控制管理中心三部分組成的。其主要組成部分是集成有傳感器、數據處理單元和通信模塊的節點,各節點通過協議自組成一個分布式網絡,再將采集來的數據通過優化后經無線電波傳輸給信息處理中心。無線傳感器網絡操作系統Tiny0S141的研制者，JasonHill博士把WSN定義為：
Sensing＋CPU＋Radio＝Thousandsofpotentialapplication
哈爾濱工業大學的李建中教授將WSN定義為：WSN是由一組傳感器節點以自組織的方式構成的有線或無線網絡，其目的是協作地感知、采集和處理網絡覆蓋的地理區域中感知對象的信息，并給觀察者。從硬件上看，WSN節點主要由數據采集單元、數據處理單元、無線數據收發單元以及小型電池單元組成，通常尺寸很小，具有低成本、低功耗、多功能等特點；從軟件上看，它借助于節點中內置傳感器有效探測所處區域的溫度、濕度、光強度、壓力等環境參數以及待測對象的電壓、電流等物理參數，并通過無線網絡將探測信息傳送到數據匯聚中心進行處理、分析和轉發。
WSN與傳統傳感器和測控系統相比具有明顯的優勢。它采用點對點或點對多點的無線連接，大大減少了電纜成本，在傳感器節點端即合并了模擬信號／數字信號轉換、數字信號處理和網絡通信功能，節點具有自檢功能，系統性能與可靠性明顯提升而成本明顯縮減。
無線傳感器網絡具有以下特點：
1、硬件資源有限。WSN節點采用嵌入式處理器和存儲器，計算能力和存儲能力十分有限。所以，需要解決如何在有限計算能力的條件下進行協作分布式信息處理的難題。
2、電源容量有限。為了測量真實世界的具體值,各個節點會密集地分布于待測區域內,人工補充能量的方法已經不再適用。每個節點都要儲備可供長期使用的能量,或者自己從外汲取能量（太陽能）。當自身攜帶的電池的能量耗盡，往往被廢棄，甚至造成網絡的中斷。所以，任何WSN技術和協議的研究都要以節能為前提。
3、無中心。在無線傳感器網絡中,所有節點的地位都是平等的,沒有預先指定的中心,是一個對等式網絡。各節點通過分布式算法來相互協調,在無人值守的情況下,節點就能自動組織起一個測量網絡。而正因為沒有中心,網絡便不會因為單個節點的脫離而受到損害。節點可以隨時加入或離開網絡，任何節點的故障不會影響整個網絡的運行，具有很強的抗毀性。
4、自組織。網絡的布設和展開無需依賴于任何預設的網絡設施，節點通過分層協議和分布式算法協調各自的行為，節點開機后就可以快速、自動地組成一個獨立的網絡。
5、多跳（Multi-hop）路由。WSN節點通信能力有限，覆蓋范圍只有幾十到幾百米，節點只能與它的鄰居直接通信。如果希望與其射頻覆蓋范圍之外的節點進行通信，則需要通過中間節點進行路由。WSN中的多跳路由是由普通網絡節點完成的。
6、動態拓撲。WSN是一個動態的網絡，節點可以隨處移動；一個節點可能會因為電池能量耗盡或其他故障，退出網絡運行；也可能由于工作的需要而被添加到網絡中。這些都會使網絡的拓撲結構隨時發生變化，因此網絡應該具有動態拓撲組織功能。
7、節點數量眾多，分布密集。WSN節點數量大、分布范圍廣，難于維護甚至不可維護。所以，需要解決如何提高傳感器網絡的軟、硬件健壯性和容錯性。
8、傳輸能力的有限性。無線傳感器網絡通過無線電波進行數據傳輸,雖然省去了布線的煩惱,但是相對于有線網絡,低帶寬則成為它的天生缺陷。同時,信號之間還存在相互干擾,信號自身也在不斷地衰減,諸如此類。不過因為單個節點傳輸的數據量并不算大,這個缺點還是能忍受的。
9、安全性的問題。無線信道、有限的能量,分布式控制都使得無線傳感器網絡更容易受到攻擊。被動竊聽、主動入侵、拒絕服務則是這些攻擊的常見方式。因此,安全性在網絡的設計中至關重要。
三、應用現狀
雖然無線傳感器網絡的大規模商業應用，由于技術等方面的制約還有待時日，但是最近幾年，隨著計算成本的下降以及微處理器體積越來越小，已經為數不少的無線傳感器網絡開始投入使用。目前無線傳感器網絡的應用主要集中在以下領域：
1．環境的監測和保護
隨著人們對于環境問題的關注程度越來越高，需要采集的環境數據也越來越多，無線傳感器網絡的出現為隨機性的研究數據獲取提供了便利，并且還可以避免傳統數據收集方式給環境帶來的侵入式破壞。
2．醫療護理
無線傳感器網絡在醫療研究、護理領域也可以大展身手。羅徹斯特大學的科學家使用無線傳感器創建了一個智能醫療房間，使用微塵來測量居住者的重要征兆（血壓、脈搏和呼吸）、睡覺姿勢以及每天24小時的活動狀況。英特爾公司也推出了無線傳感器網絡的家庭護理技術。該技術是做為探討應對老齡化社會的技術項目CenterforAgingServicesTechnologies（CAST）的一個環節開發的。該系統通過在鞋、家具以家用電器等家中道具和設備中嵌入半導體傳感器，幫助老齡人士、阿爾茨海默氏病患者以及殘障人士的家庭生活。利用無線通信將各傳感器聯網可高效傳遞必要的信息從而方便接受護理。而且還可以減輕護理人員的負擔。英特爾主管預防性健康保險研究的董事EricDishman稱，“在開發家庭用護理技術方面，無線傳感器網絡是非常有前途的領域”。:
3．軍事領域
由于無線傳感器網絡具有密集型、隨機分布的特點，使其非常適合應用于惡劣的戰場環境中，使其非常適合應用于惡劣的戰場環境中，包括偵察敵情、監控兵力、裝備和物資，判斷生物化學攻擊等多方面用途。
4．商業化用途
無線傳感器網絡還被應用于其他一些領域。比如一些危險的工業環境如井礦、核電廠等，工作人員可以通過它來實施安全監測。也可以用在交通領域作為車輛監控的有力工具。盡管無線傳感器技術目前仍處于初步應用階段，但已經展示出了非凡的應用價值，相信隨著相關技術的發展和推進，一定會得到更大的應用。從應用的情況來看,北美的狀況最好,在樓宇自動化、環境監控等方面,無線傳感器網絡已經開始大展拳腳。
四、需要解決的問題
就目前的技術水平來說，讓無線傳感器網正常運行并大量投入使用還面臨著許多問題：
1．網絡內通信問題。無線傳感器網絡內正常通信聯系中，信號可能被一些障礙物或其他電子信號干擾而受到影響，怎么安全有效的進行通信是個有待研究的問題。
2．成本問題。在一個無線傳感器網絡里面，需要使用數量龐大的微型傳感器，這樣的話成本會制約其發展。
3．系統能量供應問題。目前主要的解決方案有：使用高能電池；降低傳感功率；此外還有傳感器網絡的自我能量收集技術和電池無線充電技術。其中后兩者備受關注。
知識與技能：通過實驗探究，知道磁敏傳感器的工作原理及應用；能分析、設計、制作簡單的磁敏傳感器．過程與方法：學生組裝和調試磁敏傳感器，經歷科學探究過程，學習科學研究方法，培養學生的實踐能力、團隊合作能力和創新思維能力．情感態度與價值觀：通過自己設計、制作簡單的磁敏傳感器，體驗科技創新的樂趣，體會到傳感器在生活、生產和科技中的理論意義和實踐意義，激發學習興趣．
2學習任務
任務1：制作防盜報警器．任務2：制作位置傳感器．任務3：制作模擬電梯關門控制電路。
3問題與方案
通過閱讀教材與實驗探究完成以下問題：（1）什么是霍爾效應及應用？（2）單、雙干簧管的檢測方法有哪些？（3）磁敏元件在控制電路中起什么作用？（4）用干簧管與霍爾開關設計、制作簡易的磁敏傳感器．能畫出方案圖并說出工作過程．
4探究過程
4.1熟悉器材
具體器材如下：磁敏元件，穩壓電源，負載［電位器、定值電阻、12V或6V直流電動機、蜂鳴器、小燈泡、SRD－05V或JZC－23F（12V）的直流電磁繼電器］，MF－47型萬用表，DT830B型數字萬用表，邏輯非門74LS14或74LS04，三極管（S9013，S9018，S8050等），面包板等．
4.2實驗探究
4.2.1制作防盜報警器
利用干簧管、電磁繼電器、霍爾開關、非門的特點進行設計．所做的作品和市場銷售的“門磁”相同，靈敏度高，簡單實用，形象、直觀地演示了磁敏傳感器工作原理及磁控開關的應用．（1）干簧管與繼電器制作的防盜報警器，小燈泡為“6．3V，0．15A”，根據負載選取電源電壓，J和Ja是5V繼電器，J為線圈，Ja為常閉觸點．將小磁鐵嵌入在活動門的上方邊緣上，將常開干簧管嵌入在門框內，讓兩者相對靠近，即門處于關閉狀態，此時干簧管內兩簧片閉合．接通電路，繼電器線圈得電，常閉觸點Ja動作斷開，工作電路不接通；當有人開門時，磁鐵與干簧管遠離，兩簧片斷開，線圈失電，Ja觸點釋放復位閉合，工作電路接通，蜂鳴器發聲報警，紅燈亮．（2）干簧管與非門制作的防盜報警器，采用74LS04非門，R為2．2kΩ電位器或電阻箱，首先按圖將元件接插在面包板上，接上5V電壓，再調試電位器R，當其阻值在1～2kΩ時，蜂鳴器發聲報警，然后用小磁體靠近干簧管，報警聲停止．本電路工作過程為：當門關閉時，永磁體使干簧管接通，非門輸入端A與電源負極相接，處于低電平，則輸出端Y為高電平，蜂鳴器不發聲；當開門時，沒有磁場作用，干簧管不通，非門輸入端A高電平，則輸出端Y低電平，蜂鳴器通電發聲報警．（3）制作霍爾防盜報警器，R為5kΩ電位器（或電阻箱），采用74LS04非門，首先按圖將元件接插在面包板上，接通5V電源，調試電位器，當R為2～4kΩ時，蜂鳴器發出報警聲，再將小磁鐵靠近霍爾開關平面，報警聲立刻停止．本作品在生活中應用是：將小磁鐵固定在門的上方邊緣上，將霍爾開關固定在門框的邊緣上，讓兩者靠近，即門處于關閉狀態，霍爾開關輸出為低電平，非門輸出端Y為高電平，蜂鳴器達不到工作電壓不報警；當門被撬開時，霍爾開關輸出為高電平，非門輸出端Y為低電平，蜂鳴器接通發出報警聲．
4.2.2制作干簧管位置傳感器（自動停車的磁力自動控制電路）
用于玩具車接近磁鐵時自動切斷電源的自動控制電路，電源電壓3～4．5V，R為200～500Ω電阻，M為6V直流電動機，VT為三極管9013，8050，9012等．開啟電源開關S，三極管VT基極有偏置電流，VT處于飽和導通狀態，玩具直流電動機M轉動．當磁鐵靠近H時，觸點閉合，將基極偏置電流旁路，VT截止，電動機停止轉動，保護了電動機及避免了大電流放電．
4.2.3制作模擬電梯關門控制電路
參考電路，VT為三極管9012，9014，9013等，J為12V電磁繼電器，小燈泡為6．3V，接6～11V電源，按圖接插電路元件，調試電位器，當R2阻值達到8～10kΩ，R1達到2．2kΩ，電流達到45mA時，用磁鐵靠近霍爾開關，電流達到50mA時再微調R2與R1，電流稍高于50mA時，線圈得電，觸點動作，電動機轉動，綠燈亮；磁鐵離開時，電動機停轉，綠燈熄滅，同時紅燈亮，蜂鳴器發聲報警．模擬了電梯門關閉時，電梯才能運行，不關閉時紅燈亮，蜂鳴器報警，此電路靈敏度高、可操作性強。
5探究結果
1建立入侵特征庫
該文將通過使用粗糙集理論來建立入侵特征庫，具有的特征包括了節點發送報文時的頻率、報文的長度、報文的源地址、報文的目的地址以及不同類型的報文所占的比例等等。由于外形傳感器網絡的結構高度分散，而且負載也極為不均衡，所以在獲取實驗的數據時一般會花費較多的時間，而且獲得的樣本不夠完整和精確，數量也有限，但是使用粗糙集理論就能夠改善這些缺點，該文將利用這一理論來進行無線傳感器網絡安全算法的研究。
2生物免疫原理的新型無線傳感器網絡安全算法分析
2.1算法描述
(1)在一個檢測周期內收集節點獲取的數據，對數據的特征進行提取；
(2)對獲取的數據集按屬性進行整理，通過約簡入侵檢測屬性，將冗余的入侵屬性去除；
(3)檢測網絡的運行，如果運行正常那么就在下一個檢測周期當中再次進行檢查，而如果運行存在異常，那么就通過與特征庫中的數據相對照來查找是否存在異常特征，如果存在，那么就按照現有的方式進行隔離、消除入侵的節點，如果特征庫中不存在該異常特征，就要對其進行分類，并判斷BND（X）是否小于閾值T0或者為空集，如果不是，那么就使X=BND（X），重新進行分類。
2.2分析檢測入侵的能力
通過仿真比較，基于生物免疫原理的新型無線傳感器網絡安全算法在使用前后的檢測情況如表1所示。從表1中可以看出，使用基于生物免疫原理的新型無線傳感器網絡安全算法之后，入侵的檢測率得到了明顯地提高，而且對于多數的網絡入侵都能夠進行有效檢測，但是由于網絡入侵的方式、性質包括環境都不盡相同，所以這種算法對于每一種攻擊檢測率的提高程度也不太一樣。比如對于普遍存在的Dos攻擊，該算法提高了對其的檢測率，但是由于受到了軟件、硬件、資源等多種因素的影響，在檢測時還是存在著一定的漏檢率和錯檢率。而Sybil攻擊用現有的檢測方式較難在無線傳感器網絡中檢測出來，但是通過基于生物免疫原理的新型無線傳感器網絡安全算法，對信息進行監測和決策，較好地控制了身份和節點之間的對應關系，從而有效地檢測出了Sybil攻擊，檢測效率有了明顯提升。
作者：劉云 單位：北京交通大學電子信息工程學院
關鍵詞:無線傳感器網絡；組成；應用；發展
科技發展的腳步越來越快，人類已經置身于信息時代。而作為信息獲取最重要和最基本的技術——傳感器技術，也得到了極大的發展。傳感器信息獲取技術已經從過去的單一化漸漸向集成化、微型化和網絡化方向發展，并將會帶來一場信息革命。具有感知能力、計算能力和通信能力的無線傳感器網絡（WSN，wirelesssensornetworks）綜合了傳感器技術、嵌人式計算技術、分布式信息處理技術和通信技術，能夠協作地實時監測、感知和采集網絡分布區域內的各種環境或監測對象的信息，并對這些信息進行處理，獲得詳盡而準確的信息，傳送到需要這些信息的用戶。
由于WSN的巨大應用價值，它已經引起了世界許多國家的軍事部門、工業界和學術界的廣泛關注，被廣泛地應用于軍事，工業過程控制、國家安全、環境監測等領域。
無線傳感器網絡綜合了傳感器技術、嵌入式計算技術、現代網絡及無線通信技術、分布式信息處理技術等多種領域，是當前計算機網絡研究的熱點。
一、發展概述
早在上世紀70年代，就出現了將傳統傳感器采用點對點傳輸、連接傳感控制器而構成傳感器網絡雛形，我們把它歸之為第一代傳感器網絡。隨著相關學科的不斷發展和進步，傳感器網絡同時還具有了獲取多種信息信號的綜合處理能力，并通過與傳感控制器的相聯，組成了有信息綜合和處理能力的傳感器網絡，這是第二代傳感器網絡。而從上世紀末開始，現場總線技術開始應用于傳感器網絡，人們用其組建智能化傳感器網絡，大量多功能傳感器被運用，并使用無線技術連接，無線傳感器網絡逐漸形成。
無線傳感器網絡是新一代的傳感器網絡，具有非常廣泛的應用前景，其發展和應用，將會給人類的生活和生產的各個領域帶來深遠影響。發達國家如美國，非常重視無線傳感器網絡的發展，IEEE正在努力推進無線傳感器網絡的應用和發展，波士頓大學（BostonUniversity）還于最近創辦了傳感器網絡協會（SensorNetworkConsortium），期望能促進傳感器聯網技術開發。美國的《技術評論》雜志在論述未來新興十大技術時，更是將無線傳感器網絡列為第一項未來新興技術，《商業周刊》預測的未來四大新技術中，無線傳感器網絡也列入其中。可以預計，無線傳感器網絡的廣泛是一種必然趨勢，它的出現將會給人類社會帶來極大的變革。
二、無線傳感器網絡的定義和特點
無線傳感器網絡可以看成是由數據獲取網絡、數據分布網絡和控制管理中心三部分組成的。其主要組成部分是集成有傳感器、數據處理單元和通信模塊的節點，各節點通過協議自組成一個分布式網絡，再將采集來的數據通過優化后經無線電波傳輸給信息處理中心。無線傳感器網絡操作系統Tiny0S141的研制者，JasonHill博士把WSN定義為：
Sensing＋CPU＋Radio＝Thousandsofpotentialapplication
哈爾濱工業大學的李建中教授將WSN定義為：WSN是由一組傳感器節點以自組織的方式構成的有線或無線網絡，其目的是協作地感知、采集和處理網絡覆蓋的地理區域中感知對象的信息，并給觀察者。從硬件上看，WSN節點主要由數據采集單元、數據處理單元、無線數據收發單元以及小型電池單元組成，通常尺寸很小，具有低成本、低功耗、多功能等特點；從軟件上看，它借助于節點中內置傳感器有效探測所處區域的溫度、濕度、光強度、壓力等環境參數以及待測對象的電壓、電流等物理參數，并通過無線網絡將探測信息傳送到數據匯聚中心進行處理、分析和轉發。
WSN與傳統傳感器和測控系統相比具有明顯的優勢。它采用點對點或點對多點的無線連接，大大減少了電纜成本，在傳感器節點端即合并了模擬信號／數字信號轉換、數字信號處理和網絡通信功能，節點具有自檢功能，系統性能與可靠性明顯提升而成本明顯縮減。
無線傳感器網絡具有以下特點：
1、硬件資源有限。WSN節點采用嵌入式處理器和存儲器，計算能力和存儲能力十分有限。所以，需要解決如何在有限計算能力的條件下進行協作分布式信息處理的難題。
2、電源容量有限。為了測量真實世界的具體值，各個節點會密集地分布于待測區域內，人工補充能量的方法已經不再適用。每個節點都要儲備可供長期使用的能量，或者自己從外汲取能量（太陽能）。當自身攜帶的電池的能量耗盡，往往被廢棄，甚至造成網絡的中斷。所以，任何WSN技術和協議的研究都要以節能為前提。
3、無中心。在無線傳感器網絡中，所有節點的地位都是平等的，沒有預先指定的中心，是一個對等式網絡。各節點通過分布式算法來相互協調，在無人值守的情況下，節點就能自動組織起一個測量網絡。而正因為沒有中心，網絡便不會因為單個節點的脫離而受到損害。節點可以隨時加入或離開網絡，任何節點的故障不會影響整個網絡的運行，具有很強的抗毀性。
4、自組織。網絡的布設和展開無需依賴于任何預設的網絡設施，節點通過分層協議和分布式算法協調各自的行為，節點開機后就可以快速、自動地組成一個獨立的網絡。
5、多跳（Multi-hop）路由。WSN節點通信能力有限，覆蓋范圍只有幾十到幾百米，節點只能與它的鄰居直接通信。如果希望與其射頻覆蓋范圍之外的節點進行通信，則需要通過中間節點進行路由。WSN中的多跳路由是由普通網絡節點完成的。
6、動態拓撲。WSN是一個動態的網絡，節點可以隨處移動；一個節點可能會因為電池能量耗盡或其他故障，退出網絡運行；也可能由于工作的需要而被添加到網絡中。這些都會使網絡的拓撲結構隨時發生變化，因此網絡應該具有動態拓撲組織功能。
7、節點數量眾多，分布密集。WSN節點數量大、分布范圍廣，難于維護甚至不可維護。所以，需要解決如何提高傳感器網絡的軟、硬件健壯性和容錯性。
8、傳輸能力的有限性。無線傳感器網絡通過無線電波進行數據傳輸，雖然省去了布線的煩惱，但是相對于有線網絡，低帶寬則成為它的天生缺陷。同時，信號之間還存在相互干擾，信號自身也在不斷地衰減，諸如此類。不過因為單個節點傳輸的數據量并不算大，這個缺點還是能忍受的。
9、安全性的問題。無線信道、有限的能量，分布式控制都使得無線傳感器網絡更容易受到攻擊。被動竊聽、主動入侵、拒絕服務則是這些攻擊的常見方式。因此，安全性在網絡的設計中至關重要。
三、應用現狀
雖然無線傳感器網絡的大規模商業應用，由于技術等方面的制約還有待時日，但是最近幾年，隨著計算成本的下降以及微處理器體積越來越小，已經為數不少的無線傳感器網絡開始投入使用。目前無線傳感器網絡的應用主要集中在以下領域：
1．環境的監測和保護
隨著人們對于環境問題的關注程度越來越高，需要采集的環境數據也越來越多，無線傳感器網絡的出現為隨機性的研究數據獲取提供了便利，并且還可以避免傳統數據收集方式給環境帶來的侵入式破壞。
2．醫療護理
無線傳感器網絡在醫療研究、護理領域也可以大展身手。羅徹斯特大學的科學家使用無線傳感器創建了一個智能醫療房間，使用微塵來測量居住者的重要征兆（血壓、脈搏和呼吸）、睡覺姿勢以及每天24小時的活動狀況。英特爾公司也推出了無線傳感器網絡的家庭護理技術。該技術是做為探討應對老齡化社會的技術項目CenterforAgingServicesTechnologies（CAST）的一個環節開發的。該系統通過在鞋、家具以家用電器等家中道具和設備中嵌入半導體傳感器，幫助老齡人士、阿爾茨海默氏病患者以及殘障人士的家庭生活。利用無線通信將各傳感器聯網可高效傳遞必要的信息從而方便接受護理。而且還可以減輕護理人員的負擔。英特爾主管預防性健康保險研究的董事EricDishman稱，“在開發家庭用護理技術方面，無線傳感器網絡是非常有前途的領域”。
3．軍事領域
由于無線傳感器網絡具有密集型、隨機分布的特點，使其非常適合應用于惡劣的戰場環境中，使其非常適合應用于惡劣的戰場環境中，包括偵察敵情、監控兵力、裝備和物資，判斷生物化學攻擊等多方面用途。
4．商業化用途
無線傳感器網絡還被應用于其他一些領域。比如一些危險的工業環境如井礦、核電廠等，工作人員可以通過它來實施安全監測。也可以用在交通領域作為車輛監控的有力工具。盡管無線傳感器技術目前仍處于初步應用階段，但已經展示出了非凡的應用價值，相信隨著相關技術的發展和推進，一定會得到更大的應用。從應用的情況來看，北美的狀況最好，在樓宇自動化、環境監控等方面，無線傳感器網絡已經開始大展拳腳。
四、需要解決的問題
就目前的技術水平來說，讓無線傳感器網正常運行并大量投入使用還面臨著許多問題：
1．網絡內通信問題。無線傳感器網絡內正常通信聯系中，信號可能被一些障礙物或其他電子信號干擾而受到影響，怎么安全有效的進行通信是個有待研究的問題。
2．成本問題。在一個無線傳感器網絡里面，需要使用數量龐大的微型傳感器，這樣的話成本會制約其發展。
3．系統能量供應問題。目前主要的解決方案有：使用高能電池；降低傳感功率；此外還有傳感器網絡的自我能量收集技術和電池無線充電技術。其中后兩者備受關注。
Proceedings of the 10th
Italian Conference Sensors
and Microsystems
2008, 674pp.
Hardcover
ISBN 9789812833525
A G Mignani等著
本書精心收集了2006年2月15-17日在意大利Firenze市舉行的第10屆傳感器與微系統會議上的論文。這次會議由意大利傳感器與微系統協會(AISEM)和費拉拉大學應用物理系組織,整個會議由9個口頭宣讀分組會和2個書面張貼分組會組成,它在意大利為物理、化學、生物、工程、材料科學等領域的專業人士提供了一個獨特的跨學科的交流平臺。傳感器與微系統會議論文集自第一版出版以來,為傳感器與執行器、材料與工藝技術、信號的監控、獲取和控制、數據處理、圖像識別技術、微系統、微機械等與傳感器相關學科的關鍵研究領域做出了突出的貢獻。
傳感器與微系統是一門多學科交叉的綜合性學科,它涉及到科學技術的各個領域。本書收錄的109篇論文被分成10個部分介紹,1.應邀演講報告,包括計算機屏幕上的圖像輔助技術:原理和應用等4篇文章;2.生物傳感器,包括基于納米材料的GOD生物傳感器的制備與表征等7篇文章;3.生命功能監測,包含了導管..導管內的伽瑪射線探測儀、用于移動醫療的基于紅外線的心率監測10篇文章;4.氣體傳感器,包含了氣敏氧化錫納米帶的發光特性、納米結構的三氧化鎢(WO3)氣敏材料的高溫沉積等30篇文章;5.液相化學傳感器,包含了基于二氧化錫光學傳感器的水中氨的檢測、用光纖探針和低成本分光度計對水中Cr(VI)含量的在線全自動測量等6篇文章;6.化學傳感器陣列,包含了用于酒質量監測的具有線性溫度特性的氣體傳感器陣列的發展等8篇文章;7.微制造與微系統,包含了溫度對MEMS振蕩器影響的仿真與建模等13篇文章;8.光學傳感器,包含了帶有微加熱器和熱電堆的CH4紅外傳感系統等10篇文章;9.物理傳感器,包含了一種基于有機場效應晶體管的應力計量傳感器等15篇文章;10.系統、網絡和電子接口,包括一種集成的帶有分離振蕩器的寬范圍的阻抗/時間轉換器等6篇文章。
本書內容豐富新穎,幾乎涵蓋了傳感器的各個領域,介紹了傳感器在各個領域的新發展、新成果和新應用,適合于從事不同傳感器及其相關領域的研究人員和工程師們參考閱讀。
孫方敏,
博士生
(中國科學院電子學研究所)
關鍵詞：雙軸加速度傳感器，ADXL210E，三維鼠標
一、引言
ADXL210E是美國模擬器件公司生產的含有用多晶硅表面微機械加工技術制作的傳感器的兩坐標軸加速度計單片集成電路。論文寫作，ADXL210E。ADXL210E是一種低成本，低功耗，完整2軸加速度傳感器，該電路可以測量諸如振動這樣的動態加速度和重力之類的靜態加速度，測量范圍為±10g。ADXL210E的占空因數輸出在沒有A/D轉換器或膠著邏輯（Gluelogic）的情況下，可通過微處理器直接測量。論文寫作，ADXL210E。事實上，器件的占空因數（即脈沖寬度與周期之比值）正比于加速度。論文寫作，ADXL210E。ADXL210E常用于兩軸傾斜傳感器、信息家電、報警和移動探測器及汽車安全等領域。
其性能特點如下：
（1）利用3V～5.25V的單電源工作，電源電流低于0.6mA；
（2）集成了兩坐標軸采用多晶硅精細機械加工技術制作的傳感器；
（3）經占空因數輸出端可直接與低成本的微控制器接口；
（4）加速度計的帶寬可由引腳XFILT和引腳YFILT上的電容器（CX、CY）設定；（5）滿度測量范圍為±10g，在60Hz下的分辨力是2mg；
（6）占空因數周期T2由引腳2上的電阻器RSET設定（T2=RXET（Ω）/125MΩ）。（7）有專門設計的數字輸出，通過占空因數濾波或者利用引腳XFILT與引腳YFILT輸出，也可提供模擬輸出。
二、基本結構與原理
ADXL210E采用尺寸為5mm×5mm×2mm的8引腳LCC型封裝，引腳排列如圖1所示。各個引腳的功能見表1。
圖1 ADXL210E引腳排列圖
表1 ADXL210E的引腳功能
關鍵詞：電控發動機，無法啟動，故障診斷，排除
引言隨著電子技術在發動機上的廣泛應用，汽車維修工學會維修電控發動機顯得更加重要。下面就電控發動機在啟動電路正常情況下無法啟動時，如何對故障進行診斷與排除進行闡述。
一、無法啟動的診斷程序
1、向用戶詢問有關情況并填寫有關表格。了解故障發生的時間、發生條件（如氣候條件、道路狀況及發動機工況等）；故障現象或癥狀；故障發生頻率；是否進行過檢修以及檢修過哪些部位等。找出故障的依據，以作為驗收參考。
2、外觀檢查及故障再現。即試車和外觀檢查。試車進一步證實用戶所講的故障現象，使自己心中有數，根據具體情況具體分析，并作出正確判斷。因為有時候用戶所講的故障現象不夠清楚。外觀檢查可以查出比較明顯的故障。如檢查電氣與電子控制系統的部件有無丟失；電氣線路的連接器或接頭有無松動脫接；導線有無斷路、搭鐵、錯接及燒焦痕跡，管路有無折斷、錯接或凹癟等。
3、進行基本檢查。即燃油供給系統、空氣供給系統和點火系統的基本檢查。
4、讀取故障代碼。當以上三步無法解決問題就必須進行這一步。根據具體情況，選擇用隨車診斷或車外診斷進行讀故障代碼。如果有故障代碼，就按故障代碼表指示的故障原因和部位逐一排除故障。如果沒有故障代碼，但故障癥狀依然存在，就根據現象，聯系原理，進行推理分析，確定故障所在可能部位（也可以參看有關資料上的“故障征兆表”）。同時還可以用模擬試驗來判斷，盡量縮小故障范圍。
5、如果按上述程序診斷檢修仍不能排除故障，說明發動機可能有機械故障和其他故障。
6、檢修排除故障后，必須進行故障代碼清除。最后試車檢驗，證實故障是否已排除。否則重新診斷故障并排除。
二、具體操作步驟和工作要點
對于電控汽車發動機無法啟動，要從點火系統、燃料供給系統、空氣供給系統、機械方面和ECU等幾方面來考慮分析和判斷。具體操作步驟如下：
1、檢查點火系統。
（1）檢各缸是否有火。拆下火花塞，將分缸線插接上火花塞并搭在缸體上，啟動發動機，觀察跳火情況是否正常。也可以用正時燈夾住各缸高壓線，觀察正時燈的閃爍情況。還可以用點火測試儀進行檢查。
（2）有分電器的汽車，如果分缸線無跳火，還要進一步檢查中央線是否有火。若中央高壓線有火而分缸線無火，則說明是分電器故障。應給予更換。博士論文，無法啟動。若中央高線也沒有火，則需要進行如下檢查。
（3）檢查繼電器和保險絲是否良好。否則更換新件。
（4）檢查點火線圈。拔下點火線圈插頭，檢查點火線圈初級、次級線圈的電阻是否符合標準，否則更換。
（5）檢查點火器。博士論文，無法啟動。檢查點火器的電源及搭鐵；檢查ECU對點火器的脈沖信號：功率晶體管是否導通和截止。博士論文，無法啟動。
（6）檢查控制點火的傳感器。檢查發動機的曲軸位置傳感器、凸輪軸位置傳感器和轉速傳感器，可同時檢查空氣流量傳感器或進氣壓力傳感器等。如果確定傳感器故障，就更換新件。不能確定的，就先檢查傳感器到ECU的線路是否導通和ECU給傳感器的電源電壓。
（7）初步外部觀察檢查ECU。是否有變形、泡水、燒焦等。
2、檢查油路
（1）檢查是否有油。拆下燃油分配管與進油管的連接處，打開點火開關（不起動），觀察是否有油來。若無油來，則應進一步檢查燃油系統相關元件及其電路。首先檢查EFI保險絲、EFI繼電器，再檢查油泵及其電路。若均良好，則應進一步檢查曲軸位置傳感器、凸輪軸位置傳感器、空氣流量傳感器/進氣壓力傳感器以及ECU。若有油，就檢查油壓是否符合標準。在燃油濾清器到噴油器之間斷開并接上油壓表，啟動發動機，觀察油壓應在200~300KPa之間，否則進一步檢查燃料供給系統相關元件，即燃油泵、濾網、噴油器、燃油濾清器等。
（2）檢查噴油器。a、電阻檢測。低電阻型電阻應為1~3歐，高電阻型電阻應為13~18歐。如果電阻為無窮大，則應更換新的噴油器。b、電壓的檢測：把點火鑰匙打到on檔，應有12V左右的電壓。c、控制脈沖的檢測：拆下噴油器插頭，并在插頭上接上LED燈，啟動發動機，LED燈應閃爍。如果LED燈不閃爍或不發光，說明噴油器電源電路、燃油泵繼電器或ECU故障。d、檢查噴油器的堵塞和滴漏。
3、檢查氣路：a、空氣濾清器是否堵塞。博士論文，無法啟動。b、怠速控制閥是否關閉或卡死。c、真空管是否脫落。d、各種連接卡箍是否擰緊。
4、檢查機械部分。
首先看發動機是否能轉動，然后用缸壓表檢查氣缸壓力，若缸壓不在800~1300KPa范圍或壓差超過標準。則要檢查配氣正時、缸墊、正時皮帶、活塞環密封性、氣門密封性等。
5、檢查電腦（ECU）
首先進行外觀檢查，是否有變形、燒傷、泡水、插腳折斷等；然后檢查線路；檢查電源及搭鐵，必要時進行解體檢查。
實踐證明，汽車電子控制系統故障絕大多數都發生在傳感器、執行器、連接器和線束等元件上，ECU出現故障的可能性很小，汽車行駛10萬公里，ECU故障約占總故障的1‰。因此，檢查排除電子控制系統故障主要是檢修零部件、連接器和線束。只有確認所有零部件正常之后，才能判定ECU故障。
三、電控汽車無法啟動的故障診斷與排除實例
（一）一輛94款凌志LS400轎車
故障現象：很長一段時間，停了一個晚上后，啟動困難，啟動后工作正常。過了一段時間，無論怎么打馬達，都無法啟動。
故障檢查：由于駕駛反映的故障現象為停一個晚上后難啟動，所以開始懷疑為燃油泄漏，使殘余油壓不夠而無法起動。因此，先檢查油壓，經檢查油壓正常，排除油路故障。進一步檢查電路，用點火測試儀檢測高壓電路，無點火跡象。檢查正時皮帶無折斷或缺齒，最后用萬用表檢查控制點火的主要傳感器——曲軸位置傳感器，無信號輸出。于是拆下正時皮帶罩、正時皮帶等，將曲軸位置傳感器取出來進一步檢查，發現其頭部布滿油泥（由于曲軸前油封漏油造成），使其無法接收到信號盤發出的轉速信號。
故障排除：更換曲軸前油封，并清理曲軸位置傳感器頭部的油泥，裝復后試車，容易啟動，工作正常。
故障分析：這個故障是由于曲軸前油封漏油而飛濺到曲軸位置傳感器和信號盤上，造成頭部有油泥而無法接收到信號盤發出的轉速信號，使ECU無法收到轉速信與而不發出點火、噴油指令，因此發動機無法啟動。
（二）97款獵豹越野車
故障現象：一輛獵豹越野汽車，在一次長途行駛后停幾天，欲再次使用時，發動機無法啟動。
故障檢查：考慮到車輛是長途行駛后出現的發動機不能正常啟動，首先對油路進行檢查。檢查發現，其燃油供給系統各管路和接頭均無破損滲漏處，油箱內油充是干凈、油泵供油正常、油壓正常；用點火測試儀對點火系進行檢查，發現無高壓電產生。進一步對低壓線路進行檢查，發現分電器信號傳感器無信號輸出。因此懷疑分電器故障。可是更換了一個新的良好的分電器后重新啟動，故障依舊。因此懷疑可能是分電器不轉動造成無信號輸出，于是打開分電器蓋，啟動發動機，發現分火頭不轉動，初步判斷為正時皮帶斷裂，進一步拆開檢查，果然是正時皮帶斷裂。博士論文，無法啟動。但是更換上新的正時皮帶后，故障依舊。因此懷疑氣門可能被頂壞。最后，檢查氣缸壓力。所有氣缸壓力均低于300KPa，說明氣門已被頂壞而漏氣造成無法啟動。
故障排除：按照技術要求更換新品正時皮帶和氣門后，裝復試車，發動機能容易啟動、運行正常。
故障分析：據了解，該車行駛了15萬公里而沒有按規定的要求按時更換正時皮帶（每8-12萬KM更換一次），加之長途行駛過程中，正時皮帶在大負荷，高溫等惡劣環境下長時間工作，就加劇了皮帶的老化。車停駛幾天后，當發動機再次起動時，此時由于機油濃度較大，各運動部件之間幾乎均為干磨擦，因而啟動阻力較大，所以曲軸驅動其他機構時正時皮帶的轉動張緊力也相對加大，而該車的正時皮帶斷裂后，配氣機構便停止運動，部分氣門處于打開狀態，而駕駛員還繼續打馬達，使曲柄連桿機構仍在運動，活塞和氣門相互頂撞，造成氣門損壞而關閉不嚴，使氣缸漏氣，壓力變低而無法啟動。
（三）一輛95款本田雅閣2.0轎車
故障現象：一輛95款本田雅閣轎車，在高速路上行駛，突然自動熄火后，再無法啟動。
故障檢查：首先對燃油供給系統進行檢查，所有部件正常，油壓正常。接著對點火系統進行檢查，用點火測試儀檢查發現，高壓線無火。接著對低壓電路及有關點火控制的傳感器（如曲軸位置傳感器等）及其線路進行檢查，發現其技術狀況良好，于是懷疑高壓線圈存在故障，用萬用表對高壓線圈進行檢查，發現一次線圈良好，二次線圈斷路。
故障排除：由于該高壓線圈位于分電器內部，無單件更換，只能更換分電器總成，裝復試車，工作正常。
故障分析：該故障是高壓線圈正常老化而造成斷路使汽車無法點火而不能啟動。
（四）99款獵豹越野汽車
故障現象：駕駛員反映，該車開始時行駛100多公里就自動熄火而無法啟動，但休息20分鐘左右，又可啟動并正常行駛。后來，發展到每行駛30~50公里后又出現以上情況，駕駛員有時無意（懷疑油泵故障）用木棍敲油箱后又可啟動行駛。
故障檢查：當我們到現場時車又可啟動，按駕駛員所述，懷疑是油泵故障，于是更換完油泵后進行試車，當行駛了30多公里時，故障又重新出現。可判斷不是油泵故障，也不是油路故障，初步判斷點火電路故障。于是用點火測試儀檢測高壓線點火情況，發現無火。進一步檢查發現分電器上的轉速傳感器和上止點傳感器無信號輸出。
故障排除：更換新的分電器總成，裝復試車，容易啟動，工作正常。博士論文，無法啟動。
故障分析：該車的轉速與上止點信號傳感器是裝在分電器里，是光電式傳感器，傳感器上的發光元件和光敏元件在高溫下容易失效而無轉速信號和上止點信號輸送給ECU，ECU收不到該信號而不發出點火、噴油指令，因而發動無法啟動。這是一個典型的間歇性熄火故障。
四、結語電控汽車發動機無法啟動的故障原因是很多，但是其故障診斷與排除并不難。只要有扎實的理論作為基礎，加上一定的實踐，就能修好車，快修車。實際上，汽車維修分析故障的依據可概括為：弄清癥狀，結合構造，聯系原理，具體分析。
論文關鍵詞：溫濕度傳感器,原理,維護
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，均采用該傳感器。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。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，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1HMP45D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。
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。鉑電阻在0℃時的電阻值R是100Ω，以0℃作為基點溫度，在溫度t時的電阻值R為
(1)
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I流經鉑電阻R，電壓IR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。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(upperelectrode)、濕敏材料即高分子薄膜(thin-filmpolymer)、下電極(lowerelectrode)、玻璃襯底(glasssubstrate)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。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如表1。
表1HMP45D校準前后數據對比
時間
（分）
校準前
DRY
實際值
校準前
DRY
測量值
校準前
WET
實際值
校準前
WET
測量值
校準后
DRY
實際值
校準后
DRY
測量值
校準后
WET
實際值
校準后
WET
測量值
1
34.0
30.0
75.5
69.4
35.0
34.2
75.5
73.8
2
34.0
30.0
75.5
69.4
35.0
34.2
75.5
73.8
3
34.1
30.2
75.5
69.5
35.1
34.3
75.5
73.8
4
34.1
30.2
75.6
69.5
35.1
34.3
75.5
73.9
5
34.1
30.2
75.6
69.5
35.1
34.3
75.6
73.9
6
34.2
30.4
75.7
69.6
35.1
34.3
75.6
73.9
7
34.2
30.4
75.7
69.6
35.2
34.4
75.6
73.9
8
34.3
30.5
75.7
69.7
35.2
34.4
75.6
74.1
9
34.3
30.5
75.7
69.7
35.2
34.4
75.7
74.2
10
34.3
30.5
75.7
69.7
35.3
34.4
75.7
74.3
平均
34.15
30.29
75.62
69.55
35.13
34.32
75.58
73.95
差值
3.86
6.07
