传感器系列实验的设计

从实验内容和实验仪器两方面对SET-998型综合传感器实验仪进行改革.设计了应变片电子秤、热敏温度计、气敏传感器、热释电传感器和气压传感器实验.在实验内容方面,学生通过系列实验除了能掌握传感器的基本原理、验证物理效应外,还能了解传感器功能的应用演示实验;在实验仪器方面,将集成化的仪器设备转化为开放式的实验平台,便于学生直接观察实验现象和掌握实验原理.将传感器理论教学和实践应用相结合,更让学生直观深刻地了解传感器的原理、功能与特性,也加强了学生创新和实践能力的培养.通过对传感器实验的有益改革,使其更有效地为实验教学服务.     

提升学生对传感器性能的认知——大学物理实验《压力传感器》

探讨如何在大学物理实验《压力传感器》中,提升学生对传感器性能的认知,在《压力传感器》实验中,往往仅考查传感器的灵敏度,实际上,可对实验内容做适当修改,在不增加学生测量、计算工作量的条件下,同时考查传感器的线性度、分辨率、漂移,有效地提升学生对传感器性能的认知。     

虚拟仪器技术在工科物理实验传感器内容中的应用研究

介绍了利用LabView编程环境和NI数据采集平台开发的基于虚拟仪器技术的传感器信号采集实验平台。在虚拟仪器框技术架下,帮助学生实现数据采集系统的搭建。针对不同传感器信号类型,指导学生完成相应的数据采集系统参数设计;针对不同传感器应用场景,指导学生设计相应的虚拟仪器界面,完成LabView程序设计,验证数据采集的准确度及数据处理的精确性。     

电阻位置传感器的拓展

从电阻丝的构造出发,利用均匀电阻丝中电阻大小与长度成正比这一特性,将所要测量的位置长度这一物理量转换为电阻的变化,从而制成了一维位置传感器。在实际实验教学中,为了进一步提高学生对位置传感器的理解,为了使学生在实验中真正把握、提高和拓展其灵活应用能力和与实践结合的能力,将简单的一位电阻位置传感器推广为二维电阻位置传感器。     

光纤传感器的基本工作原理及制作

介绍了光纤传感器的基本工作原理,在光纤传感器上开发了2个小型测量仪器(光纤温度开关、光纤秤).学生亲手制作小仪器,提高了实验创新能力.     

基于一组卡尔曼滤波器信息融合的故障诊断

为了能及时准确地诊断发动机的传感器和执行机构故障,文章提出了基于一组卡尔曼滤波器信息融合的方法进行故障诊断;首先根据传感器特性设计了一组滤波器用于传感器故障诊断、隔离,每个滤波器针对一个传感器进行设计;其次根据执行机构故障特性设计了一组卡尔曼滤波器进行执行机构偏差估计,从而对执行机构进行故障诊断、隔离;接着给出了传感器、执行机构信息融合的诊断方案;最后分别给传感器、执行机构添加故障进行方案验证,仿真结果得出在传感器或者执行机构任意部件出故障的情况下,该融合方法可以有效地诊断并隔离出有故障的传感器或者执行机构。     

新型通讯工具——“智能”子弹

 美国佛罗里达大学研制的“智能”子弹在射向目标之后能通过无线网传送信息,在“智能”子弹内部安放有传感器、微型发射机和电池,传感器收集的信息能传送到离开子弹70米外的掌上电脑或笔记本电脑上。佛罗里达大学根据LockheedMartin公司订单研制的“智能”子弹直径为17厘米,它可以利用普通气枪发射。子弹前部覆盖有一层粘性聚合物,这种粘性聚合物可使子弹牢牢粘附在目标上。由于射击的气动机理和不大的初速度,子弹发射后不会变形,因此“智能”子弹可以重复使用。佛罗里达大学学生对“智能”子弹原型进行了试验,并将它作为传感器而装备加速度表。     

四种位移式传感器相关特性的对比分析

针对实验教学中常用到的电容、电涡流、霍尔、光纤四种测量位移的传感器,进行了输出电压与输入位移量的实际测量。分析了各种传感器的测量范围,利用matlab软件计算了各种传感器的灵敏度和线性度。通过实际对比分析计算结果,可以指导学生能够根据实际需求实现合理选取传感器的目的。     

模拟温度计

 在自然界中,我们会遇到各种物理量、化学量和生物量等,这些量大致可分为电学量和非电学量。电学量的测量发展较好,而占大多数的非电学量(力、热、光、磁、色、味、离子等)如何转化为可测的电学量,在计算机高速发展的今天,显得尤为重要。传感器是把非电学量转为可测的电学量的器件。由于各种传感器本身包含的物理内容、性能和测量方法可以大大扩展学生的视野,有的传感器的原理和测量可成为重要物理实验内容,应用性强,对培养学生的综合实验能力很有好处,因此我们结合仪器设备和实验教学要求,设计了模拟温度计综合应用性实验。模拟温度计是将热学量通过传感器变换成电学量,最后通过电位差计显示出来的装置。     

浅谈传感器在大学物理实验仪器使用中存在的问题

传感器在大学实验仪器中的应用越来越广泛,文中简述大学物理实验中常使用的三种传感器的原理及优点。从学生、教师、仪器管理者角度提出使用中存在的问题,提出解决问题的方法有定期派实验员去内地的高等院校交流学习;定期对上课教师集中培训;建立健全实验人员管理与激励机制,加强实验员对新仪器的管理与维护。     

光敏传感器实验课程改革探索

针对目前光敏传感器实验课教学中存在的问题,我们以传感器应用创新为导向,从教学方法和教学内容两个方面对此课程进行了改革,充分的激发了学生的学习兴趣,提高了学生的综合能力和创新能力。     

“传感器”的妙用二例

"传感器"作为人教版<物理>选修3-2模块的二级主题,集中体现了科学、技术与社会的密切关系.如果能在教学中,引导学生将所学传感器知识应用到生活、学习中去,搞出"小发明"、"小创造",不仅能加深学生对科学与技术关系的理解,而且能培养学生的创新精神与动手实践能力.     

声速测量演示实验的设计

利用声波传感器DIS、音叉设计了声速测量演示实验,利用传感器获得声音信号波形图,让学生定性认识声音,再根据不同位置处的传感器获得不同波形图,求得时间差,得出27.8℃时声速为346.6 m/s.利用此装置还可以探究温度对声速的影响.     

基于一组Kalman滤波器信息融合的故障诊断

为了能及时准确地诊断发动机的传感器和执行机构故障,本文提出了基于一组Kalman滤波器信息融合的方法进行故障诊断。首先根据传感器特性设计了一组滤波器用于传感器故障诊断、隔离,每个滤波器针对一个传感器进行设计;其次根据执行机构故障特性设计了一组Kalman滤波器进行执行机构偏差估计,从而对执行机构进行故障诊断、隔离;接着给出了传感器、执行机构信息融合的诊断方案;最后分别给传感器、执行机构添加故障进行方案验证,仿真结果得出在传感器或者执行机构任意部件出故障的情况下,该融合方法可以有效地诊断并隔离出有故障的传感器或者执行机构。     

基于CSY-998型传感器研究金属的线膨胀系数

本文基于改造其它实验中的自动控制加热炉,利用CSY-998型传感器平台研究铜棒的线膨胀系数,一方面是利用现有仪器进行改装,提高仪器的利用率;另一方面对学生拓展思维、开拓视野、创新实验也起到了较好的作用。     

多传感器采样系统的分布式容错估计

研究了多传感器采样系统在发生一类典型故障情况下的分布式融合估计问题;首先,针对局部传感器,利用Kalman滤波获得的新息进行故障检测;然后在最小方差意义下发展了传感器故障在线递归估计方案;进一步将所获得的估计结果对故障传感器的测量值进行重构,并应用射影定理建立了局部传感器容错更新算法;最后基于线性最小方差融合原则给出了多传感器采样系统的分布式容错估计方案;相比于已有融合估计方法,所提方案不仅能及时检测传感器故障,并且能进一步充分利用故障传感器信息来提高估计精度;数值仿真验证了方法的有效性和优越性。     

二元决策图和故障树相融合的无线传感器网络可靠性分析

为了提高无线传感器分析网络可靠性,提出一种基于二元决策图和故障树相融合的无线传感器网络可靠分析方法;首先根据无线传感器网络拓扑结构建立了故障树模型,然后将无线传感器网络故障树转化为二元决策图结构,最后采用仿真实验分析了不同节点冗余度、不同跳数条件下无线传感器网络的可靠性;仿真结果表明,文章方法的分析结果可以帮助无线传感器网络性能的优化,可以提高无线传感器网络的可靠性。     

光纤SERS传感器结构及典型应用

光纤具有体积小、灵活性高、无电磁干扰、重量轻、适用于信号远程传输等优势,可以与SERS(Surface-enhanced Raman scattering)技术相结合,制备成光纤SERS传感器,广泛应用于无标签的化学、生物传感领域。光纤SERS传感器具有传统SERS技术的优点,且兼具多路复用能力和特殊环境下的连续动态监测能力。本文主要综述了光纤SERS传感器结构及其典型应用。首先,探究了光纤SERS传感器的发展及其必要性;其次,介绍了目前常见的光纤SERS传感器及其制备方法;最后,简要介绍了光纤SERS传感器在典型领域的应用及未来展望。     

霍尔位置传感器法测杨氏模量预习系统的设计与实现

通过设计霍尔位置传感器法测杨氏模量实验的预习系统,可帮助学生学习霍尔位置传感器法测杨氏模量实验仪器的功能及使用方法,并通过模拟实验装置仪器,使学生熟悉实验过程。阐述了该系统的主要功能模块,着重介绍了模拟实验操作的关键技术及实现方法。     

应变式电阻压力传感元件灵敏度的测定

虽然应变式电阻压力传感器得到广泛应用,但对传感器本身的灵敏度的测试却鲜有研究.为此,提出了测量应变式电阻压力传感元件灵敏度的方法,并设计了测量电路,对其灵敏度进行了理论分析、推导和实验测量与验证.该方法有助于学生深入了解该传感器的性能及其应用技术.