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风速传感器国外研究现状论文

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风速传感器国外研究现状论文

NASA计划2029年将深度探索金星

NASA计划2029年将深度探索金星,该任务将在2031年中期通过金星的分层大气下降到该星球的表面。DAVINCI是首个使用航天器飞越和下降探测器来研究金星的任务。NASA计划2029年将深度探索金星。

美国国家航空航天局(NASA)宣布将于2029年发射一艘航天器探索金星。探测器计划多次飞越金星,并穿越环境恶劣的金星大气层抵达金星表面。

金星大气层对航天器来说很不友好,下降过程堪称地狱般的存在。这项名为“达芬奇”(DAVINCI)号的金星探测任务将探索金星大气层深处稀有气体、具体化学成分并拍摄照片,将是人类第一个通过飞越和降落来探索金星的航天任务。

“达芬奇”号任务预计将探索金星各层大气,并在2031年6月抵达金星表面。自20世纪80年代初以来,科学家们一直渴望获得金星数据。如果一切顺利的话,“达芬奇号”任务能够捕捉到关于金星的详实探测数据,此前,NASA只有两项任务造访过金星,分别是1978年发射升空的“先驱者”号和90年代初发射升空的“麦哲伦”号。

“达芬奇”号宇宙飞船实质上是一个飞行化学实验室,它可以测量金星不同的大气层和气候组成,并在下降过程中拍摄关于金星高地的第一张俯瞰图像。“达芬奇号”任务的仪器计划绘制金星表面的地图,并探测金星像山一样的高地分布。

NASA科学家称,金星上这些被称为“镶嵌地块”(tesserae)的特征与地球上的大陆类似,这意味着金星可能有板块构造。

位于美国马里兰州格林贝尔特的NASA戈达德太空飞行中心达芬奇任务首席研究员吉姆·加文(Jim Garvin)在一份声明中说:“有关化学成分、环境和下降成像数据的组合将描绘出金星各层大气的画面,并说明金星大气如何与阿尔法雷吉奥山脉的表面相互作用。阿尔法雷吉奥山脉的面积是得克萨斯州的两倍。”

“这些探测任务将使我们能够评估金星大气的演化进程,并在金星表面检测花岗岩等特殊岩石类型,同时寻找可以告诉我们侵蚀或其他形成过程在金星表面造就的景观特征。”

“达芬奇”号任务还将通过测量金星大气层最深处气体和水的组成来调查金星过去是否存在过海洋。金星可能是我们太阳系中第一个宜居世界,科学家推测金星此前存在与地球相似的海洋和气候;但期间发生了一些事情,使金星变成一个温度高到足以融化铅的行星。

根据2019年的一项研究,在一次事件引发气候剧烈变化之前,金星可能在几十亿年的时间中温度稳定,还有液态水的存在。这项研究的作者是美国宇航局戈达德空间科学研究所的物理科学家迈克尔·韦(Michael Way),他曾在2016年与人合作研究过金星史前气候和海洋。

现在的金星几乎是一个死星,其有毒大气层比地球厚90倍,表面温度能达到462摄氏度。

由于“达芬奇”号任务将多次飞越金星,航天器会使用两台仪器来研究大气层,并从轨道上绘制出关于金星高地的地图。然后,航天器将释放一个携带5个仪器的下降探测器,一路抵达金星表面。

下降过程持续大约一个小时的时间,探测器将使用隔热罩保护自身安全。当抵达距离金星表面约67公里的高度时,探测器将丢弃隔热罩,并对大气气体进行采样和分析。下降探测器穿过金星表面30500米厚的高空云层后,还会拍摄数百张照片。

戈达德副首席研究员斯蒂芬妮·盖蒂(Stephanie Getty)在一份声明中说:“探测器将在阿尔法雷吉奥山脉着陆,但着陆后不再需要继续运行,因为所有需要的科学数据将在到达金星表面之前完成采集。”“如果我们能以每秒11米的速度着陆,理想条件下探测器能够在金星表面运行17到18分钟的时间。”

NASA科学家和工程师们在最近发表的一篇论文中给出了有关该机构的金星深层大气惰性气体、化学和成像调查(DAVINCI)任务的新细节。据悉,该任务将在2031年中期通过金星的分层大气下降到该星球的表面。DAVINCI是首个使用航天器飞越和下降探测器来研究金星的任务。

DAVINCI是一个飞行分析化学实验室,它将首次测量金星巨大的大气-气候系统的关键方面,其中许多方面自20世纪80年代初以来一直是金星的测量目标。另外,它还将首次提供金星山地高原的下降成像,同时还将以轨道上不可能的尺度绘制其岩石成分和表面浮雕。

这项任务支持对少量存在的未被发现的气体和最深的大气层的测量,包括氢同位素的关键比率--水的组成部分,这有助于揭示水的历史,无论是液态水海洋还是早期大气层内的蒸汽。

据了解,该任务的载体、中继和成像航天器(CRIS)有两个机载仪器,它们将在飞越金星期间研究该行星的云层并绘制其高地区域。此外,该任务还将投放一个小型下降探测器,该探测器有五个仪器,它们将在下降到地狱般的金星表面时以极高的精度提供一系列新的测量。

发表《Planetary Science Journal》上的这篇论文的'第一作者、NASA戈达德太空飞行中心的DAVINCI首席研究员Jim Garvin说道:“这组化学、环境和下降成像数据将描绘出金星的分层大气及它如何跟Alpha Regio山区的表面互动,该地区面积是德克萨斯州的两倍。

这些测量将使我们能评估大气的历史方面以及探测表面的特殊岩石类型如花岗岩,与此同时还可以寻找能告诉我们侵蚀或其他形成过程的提示性景观特征。”

DAVINCI将利用三个金星重力辅助,其通过利用行星的重力来改变CRIS飞行系统的速度和/或方向来节省燃料。前两次重力辅助将为CRIS飞越金星做好准备,从而在紫外线和近红外光中进行遥感,以此来获得超60吉比特的关于大气和表面的新数据。第三次金星引力辅助则将为航天器做准备,从而释放探测器以使其进入、下降、进行科学研究和着陆并向地球进行后续传输。

第一次飞越金星将在发射后6个半月并将花两年时间使探测器进入位置,这样其可以在“正午”的理想照明下进入Alpha Regio的大气层,目的是以328英尺(100米)到比一米更细的尺度测量金星的景观。这样的比例可以无需着陆的情况下对金星的山区进行着陆器式的地质研究。

一旦CRIS系统离金星约两天的距离,探测器的飞行系统就将会被释放,与此同时安全地将直径三英尺(一米)的钛制探测器包裹在里面。探测器将在离地表约75英里(120公里)处开始跟金星上层大气互动。科学探测器将在离地表约42英里(67公里)处抛出其隔热罩后开始科学观测。

随着隔热罩的释放,探测器的进气口将摄取大气中的气体样本并进行详细的化学测量,这就像好奇号探测器在火星上进行的那种测量。在其一小时的下降过程中,该探测器还将在其出现在距离当地表面约10万英尺(30,500米)的云层下时获得数百张图像。

来自戈达德的副首席研究员Stephanie Getty说道:“探测器将在Alpha Regio山区着陆,但着陆后不需要操作,这是因为所有需要的科学数据都将在到达地表前拍摄。如果我们以约25英里/小时(12米/秒)的速度挺过着陆,那么在理想的条件下,我们可以在表面上有长达17-18分钟的操作。”

DAVINCI暂定于2029年6月发射,2031年6月进入金星大气层。

Garvin说道:“以前在金星大气层内的任务都没有像DAVINCI的探测器那样详细地测量化学或环境。此外,以前的金星任务没有在金星磁石高地上空下降,也没有对金星表面进行下降成像。DAVINCI将以Huygens探测器在土卫六所做的工作为基础改进以前的金星原位任务,但要有21世纪的能力和传感器。”

迄今为止,NASA只派过2艘飞船前去拜访金星,我们知道这颗距离太阳第二近的行星地表相当火热,但过去只通过雷完成像,不曾有探测器在下降过程中拍摄金星真面目。再等几年,DAVINCI探测器就会打头阵穿越金星大气层抵达金星表面,最近NASA发布了DAVINCI任务新细节。

未来几年除了要让人类重返月球,NASA与ESA也准备好重返金星。去年6月,NASA宣布将于2028~2030年间发射前往金星的2项新任务,一项名为VERITAS,另一项名为DAVINCI,VERITAS是环绕金星运行的轨道飞行器,将以高清晰细节搭建金星表面并重建3D视图,也会研究金星是否还有活火山活动将水蒸汽释放到大气。

DAVINCI任务则背负重要使命,将携带数种仪器承受极高温度与压力穿越金星大气层,于降落期间吸收金星大气约1小时以收集大气、温度、压力和风速数据,同时拍摄数百张穿越这颗地狱行星过程的照片。

欧洲太空总局(ESA)也宣布将于2031年推出金星任务EnVision,准备带来金星内核到高层大气的整体行星视图。

甚至,连麻省理工学院都推出由私人资金赞助的小型金星生命探测器(Venus Life Finder,VLF),且按照计划会抢先NASA一步、于2023年搭乘火箭实验室电子号火箭前往金星,于3分钟内穿越金星云层探索金星生命。

最近,NASA进一步发布DAVINCI任务细节:发射之后,DAVINCI需花2年时间才能让探测器在理想“正午条件”进入金星大气层,CRIS飞行系统将通过重力辅助改变速度与方向以节省燃料,并在飞越大气期间研究金星云层、搭建高地地图;另外释放带有5个仪器的小型下降探测器进一步降落,负责检测地表特殊岩石类型(如花岗岩)、侵蚀地形景观等。

探测器将在离金星地表约67公里时展开科学观测,并在约1小时下降过程中,于地表上方约30,500米处拍摄数百张图像。最终探测器会在Alpha Regio山脉着陆,如果以每秒12米速度着陆还幸运幸存下来,探测器可当地面再进行长达17~18分钟操作。

DAVINCI暂定于2029年6月发射、2031年6月进入金星大气层。此前,NASA最后一个金星专门任务是麦哲伦号,于19 89年抵达金星轨道并于1994年结束。

论文发布在《行星科学》(Planetary Science)期刊。

浅谈传感器的现状以及发展趋势2007-1-25 16:39:00 转:中国工控展览网 供稿1 微型化(Micro)为了能够与信息时代信息量激增、要求捕获和处理信息的能力日益增强的技术发展趋势保持一致,对于传感器性能指标(包括精确性、可靠性、灵敏性等)的要求越来越严格;与此同时,传感器系统的操作友好性亦被提上了议事日程,因此还要求传感器必须配有标准的输出模式;而传统的大体积弱功能传感器往往很难满足上述要求,所以它们已逐步被各种不同类型的高性能微型传感器所取代;后者主要由硅材料构成,具有体积小、重量轻、反应快、灵敏度高以及成本低等优点。 由计算机辅助设计(CAD)技术和微机电系统(MEMS)技术引发的传感器微型化目前,几乎所有的传感器都在由传统的结构化生产设计向基于计算机辅助设计(CAD)的模拟式工程化设计转变,从而使设计者们能够在较短的时间内设计出低成本、高性能的新型系统,这种设计手段的巨大转变在很大程度上推动着传感器系统以更快的速度向着能够满足科技发展需求的微型化的方向发展。对于微机电系统(MEMS)的研究工作始于20世纪60年代,其研究范畴涉及材料科学、机械控制、加工与封装工艺、电子技术以及传感器和执行器等多种学科,是一个极具前景的新兴研究领域。MEMS的核心技术是研究微电子与微机械加工与封装技术的巧妙结合,期望能够由此而制造出体积小巧但功能强大的新型系统。经过几十年的发展,尤其最近十多年的研究与发展,MEMS技术已经显示出了巨大的生命力,此项技术的有效采用将信息系统的微型化、智能化、多功能化和可靠性水平提高到了一个新的高度。在当前技术水平下,微切削加工技术已经可以生产出来具有不同层次的3D微型结构,从而可以生产出体积非常微小的微型传感器敏感元件,象毒气传感器、离子传感器、光电探测器这样的以硅为主要构成材料的传感/探测器都装有极好的敏感元件[1],[2]。目前,这一类元器件已作为微型传感器的主要敏感元件被广泛应用于不同的研究领域中。 微型传感器应用现状就当前技术发展现状来看,微型传感器已经对大量不同应用领域,如航空、远距离探测、医疗及工业自动化等领域的信号探测系统产生了深远影响;目前开发并进入实用阶段的微型传感器已可以用来测量各种物理量、化学量和生物量,如位移、速度/加速度、压力、应力、应变、声、光、电、磁、热、PH值、离子浓度及生物分子浓度等2 智能化(Smart)智能化传感器(Smart Sensor)是20世纪80年代末出现的另外一种涉及多种学科的新型传感器系统。此类传感器系统一经问世即刻受到科研界的普遍重视,尤其在探测器应用领域,如分布式实时探测、网络探测和多信号探测方面一直颇受欢迎,产生的影响较大。 智能化传感器的特点智能化传感器是指那些装有微处理器的,不但能够执行信息处理和信息存储,而且还能够进行逻辑思考和结论判断的传感器系统。这一类传感器就相当于是微型机与传感器的综合体一样,其主要组成部分包括主传感器、辅助传感器及微型机的硬件设备。如智能化压力传感器,主传感器为压力传感器,用来探测压力参数,辅助传感器通常为温度传感器和环境压力传感器。采用这种技术时可以方便地调节和校正由于温度的变化而导致的测量误差,而环境压力传感器测量工作环境的压力变化并对测定结果进行校正;而硬件系统除了能够对传感器的弱输出信号进行放大、处理和存储外,还执行与计算机之间的通信联络。通常情况下,一个通用的检测仪器只能用来探测一种物理量,其信号调节是由那些与主探测部件相连接着的模拟电路来完成的;但智能化传感器却能够实现所有的功能,而且其精度更高、价格更便宜、处理质量也更好。与传统的传感器相比,智能化传感器具有以下优点:1.智能化传感器不但能够对信息进行处理、分析和调节,能够对所测的数值及其误差进行补偿,而且还能够进行逻辑思考和结论判断,能够借助于一览表对非线性信号进行线性化处理,借助于软件滤波器滤波数字信号。此外,还能够利用软件实现非线性补偿或其它更复杂的环境补偿,以改进测量精度。2.智能化传感器具有自诊断和自校准功能,可以用来检测工作环境。当工作环境临近其极限条件时,它将发出告警信号,并根据其分析器的输入信号给出相关的诊断信息。当智能化传感器由于某些内部故障而不能正常工作时,它能够借助其内部检测链路找出异常现象或出了故障的部件。3.智能化传感器能够完成多传感器多参数混合测量,从而进一步拓宽了其探测与应用领域,而微处理器的介入使得智能化传感器能够更加方便地对多种信号进行实时处理。此外,其灵活的配置功能既能够使相同类型的传感器实现最佳的工作性能,也能够使它们适合于各不相同的工作环境。4.智能化传感器既能够很方便地实时处理所探测到的大量数据,也可以根据需要将它们存储起来。存储大量信息的目的主要是以备事后查询,这一类信息包括设备的历史信息以及有关探测分析结果的索引等;5.智能化传感器备有一个数字式通信接口,通过此接口可以直接与其所属计算机进行通信联络和交换信息。此外,智能化传感器的信息管理程序也非常简单方便,譬如,可以对探测系统进行远距离控制或者在锁定方式下工作,也可以将所测的数据发送给远程用户等。 智能化传感器的发展与应用现状目前,智能化传感器技术正处于蓬勃发展时期,具有代表意义的典型产品是美国霍尼韦尔公司的ST-3000系列智能变送器和德国斯特曼公司的二维加速度传感器,以及另外一些含有微处理器(MCU)的单片集成压力传感器、具有多维检测能力的智能传感器和固体图像传感器(SSIS)等。与此同时,基于模糊理论的新型智能传感器和神经网络技术在智能化传感器系统的研究和发展中的重要作用也日益受到了相关研究人员的极大重视。指出的一点是:目前的智能化传感器系统本身尽管全都是数字式的,但其通信协议却仍需借助于4~20 mA的标准模拟信号来实现。一些国际性标准化研究机构目前正在积极研究推出相关的通用现场总线数字信号传输标准;不过,在眼下过渡阶段仍大多采用远距离总线寻址传感器(HART)协议,即Highway Addressable Remote Transducer。这是一种适用于智能化传感器的通信协议,与目前使用4~20mA模拟信号的系统完全兼容,模拟信号和数字信号可以同时进行通信,从而使不同生产厂家的产品具有通用性。能化传感器多用于压力、力、振动冲击加速度、流量、温湿度的测量,如美国霍尼韦尔公司的ST3000系列全智能变送器和德国斯特曼公司的二维加速度传感器就属于这一类传感器。另外,智能化传感器在空间技术研究领域亦有比较成功的应用实例[6]。发展中,智能化传感器无疑将会进一步扩展到化学、电磁、光学和核物理等研究领域。可以预见,新兴的智能化传感器将会在关系到全人类国民生的各个领域发挥越来越大作用。3 多功能传感器(Multifunction)如前所述,通常情况下一个传感器只能用来探测一种物理量,但在许多应用领域中,为了能够完美而准确地反映客观事物和环境,往往需要同时测量大量的物理量。由若干种敏感元件组成的多功能传感器则是一种体积小巧而多种功能兼备的新一代探测系统,它可以借助于敏感元件中不同的物理结构或化学物质及其各不相同的表征方式,用单独一个传感器系统来同时实现多种传感器的功能。随着传感器技术和微机技术的飞速发展,目前已经可以生产出来将若干种敏感元件综装在同一种材料或单独一块芯片上的一体化多功能传感器。 多功能传感器的执行规则和结构模式概括来讲,多功能传感器系统主要的执行规则和结构模式包括:(1) 多功能传感器系统由若干种各不相同的敏感元件组成,可以用来同时测量多种参数。譬如,可以将一个温度探测器和一个湿度探测器配置在一起(即将热敏元件和湿敏元件分别配置在同一个传感器承载体上)制造成一种新的传感器,这样,这种新的传感器就能够同时测量温度和湿度。(2) 将若干种不同的敏感元件精巧地制作在单独的一块硅片中,从而构成一种高度综合化和小型化的多功能传感器。由于这些敏感元件是被综装在同一块硅片中的,它们无论何时都工作在同一种条件下,所以很容易对系统误差进行补偿和校正。(3)借助于同一个传感器的不同效应可以获得不同的信息。以线圈为例,它所表现出来的电容和电感是各不相同的。(4)在不同的激励条件下,同一个敏感元件将表现出来不同的特征。而在电压、电流或温度等激励条件均不相同的情况下,由若干种敏感元件组成的一个多功能传感器的特征可想而知将会是多么的千差万别!有时候简直就相当于是若干个不同的传感器一样,其多功能特征可谓名副其实。 多功能传感器的研制与应用现状多功能传感器无疑是当前传感器技术发展中一个全新的研究方向,日前有许多学者正在积极从事于该领域的研究工作。如将某些类型的传感器进行适当组合而使之成为新的传感器,如用来测量流体压力和互异压力的组合传感器。又如,为了能够以较高的灵敏度和较小的粒度同时探测多种信号,微型数字式三端口传感器可以同时采用热敏元件、光敏元件和磁敏元件;这种组配方式的传感器不但能够输出模拟信号,而且还能够输出频率信号和数字信号.从目前的发展现状来看,最热门的研究领域也许是各种类型的仿生传感器了,而且在感触、刺激以及视听辨别等方面已有最新研究成果问世。从实用的角度考虑,多功能传感器中应用较多的是各种类型的多功能触觉传感器,譬如人造皮肤触觉传感器就是其中之一,这种传感器系统由PVDF材料、无触点皮肤敏感系统以及具有压力敏感传导功能的橡胶触觉传感器等组成。据悉,美国MERRITT公司研制开发的无触点皮肤敏感系统获得了较大的成功,其无触点超声波传感器、红外辐射引导传感器、薄膜式电容传感器、以及温度、气体传感器等在美国本土应用甚广。与其它方面的研究成果相比,目前在人工嗅觉方面的研究还似乎远远不尽人意。由于嗅觉元件接收到的判别信号是非常复杂的,其中总是混合着成千上万种化学物质,这就使得嗅觉系统处理起这些信号来异常错综复杂。人工嗅觉传感系统的典型产品是功能各异的Electronic nose(电子鼻),近10多年来,该技术的发展很快,目前已有数种商品化的产品在国际市场流通,美、法、德、英等国家均有比较先进的电子鼻产品问世。“电子鼻”系统通常由一个交叉选择式气体传感器阵列和相关的数据处理技术组成,并配以恰当的模式识别系统,具有识别简单和复杂气味的能力,主要用来解决一般情况下的气味探测问题。根据应用对象的不同,“电子鼻”系统传感器阵列中传感器的构成材料及配置数量亦有所不同,其中,构成材料包括金属氧化物半导体、导电聚合物、石英晶振等,配置数量则从几个到数十个不等。总之,“电子鼻”系统是气体传感器技术和信息处理技术进行有效结合的高科技产物,其气体传感器的体积很小,功耗也很低,能够方便地捕获并处理气味信号。气流经过气体传感器阵列进入到“电子鼻”系统的信号预处理元件中,最后由阵列响应模式来确定其所测气体的特征。阵列响应模式采用关联法、最小二乘法、群集法以及主要元素分析法等方法对所测气体进行定性和定量鉴别。美国Cyranosciences公司生产的Cyranose 320电子鼻是目前技术较为先进、适用范围也比较广的嗅觉传感系统之一,该系统主要由传感器阵列和数据分析算法两部分组成,其基本技术是将若干个独特的薄膜式碳-黑聚合物复合材料化学电阻器配置成一个传感器阵列,然后采用标准的数据分析技术,通过分析由此传感器阵列所收集到的输出值的办法来识别未知分析物。据称,Cyranose 320电子鼻的适用范围包括食品与饮料的生产与保鲜、环境保护、化学品分析与鉴定、疾病诊断与医药分析以及工业生产过程控制与消费品的监控与管理等。4 无线网络化(wireless networked)无线网络对我们来说并不陌生,比如手机,无线上网,电视机。传感器对我们来说也不陌生,比如温度传感器、压力传感器,还有比较新颖的气味传感器。但是,把二者结合在起来,提出无线传感器网络(Wireless Sensor Networks)这个概念,却是近几年才发生的事情。这个网络的主要组成部分就是一个个可爱的传感器节点。说它们可爱,是因为它们的体积都非常小巧。这些节点可以感受温度的高低、湿度的变化、压力的增减、噪声的升降。更让人感兴趣的是,每一个节点都是一个可以进行快速运算的微型计算机,它们将传感器收集到的信息转化成为数字信号,进行编码,然后通过节点与节点之间自行建立的无线网络发送给具有更大处理能力的服务器 传感器网络传感器网络是当前国际上备受关注的、由多学科高度交叉的新兴前沿研究热点领域。传感器网络综合了传感器技术、嵌入式计算技术、现代网络及无线通信技术、分布式信息处理技术等,能够通过各类集成化的微型传感器协作地实时监测、感知和采集各种环境或监测对象的信息,通过嵌入式系统对信息进行处理,并通过随机自组织无线通信网络以多跳中继方式将所感知信息传送到用户终端。从而真正实现“无处不在的计算”理念。传感器网络的研究采用系统发展模式,因而必须将现代的先进微电子技术、微细加工技术、系统SOC(system-on-chip)芯片设计技术、纳米材料与技术、现代信息通讯技术、计算机网络技术等融合,以实现其微型化、集成化、多功能化及系统化、网络化,特别是实现传感器网络特有的超低功耗系统设计。传感器网络具有十分广阔的应用前景,在军事国防、工农业、城市管理、生物医疗、环境监测、抢险救灾、防恐反恐、危险区域远程控制等许多领域都有重要的科研价值和巨大实用价值,已经引起了世界许多国家军界、学术界和工业界的高度重视,并成为进入2000 年以来公认的新兴前沿热点研究领域,被认为是将对二十一世纪产生巨大影响力的技术之一。 传感器网络研究热点问题和关键技术传感器网络以应用为目标,其构建是一个庞大的系统工程,涉及到的研究工作和需要解决的问题在每一个层面上都很多。对无线传感器网络系统结构及界面接口技术的研究意义重大。如果我们把传感器网络按其功能抽象成五个层次的话,将会包括基础层(传感器集合)、网络层(通信网络)、中间件层、数据处理和管理层以及应用开发层。其中,基础层以研究新型传感器和传感系统为核心,包括应用新的传感原理、使用新的材料以及采用新的结构设计等,以降低能耗、提高敏感性、选择性、响应速度、动态范围、准确度、稳定性以及在恶劣环境条件下工作的能力。 传感器网络的应用研究传感器网络有着巨大的应用前景,被认为是将对21 世纪产生巨大影响力的技术之一。已有和潜在的传感器应用领域包括:军事侦察、环境监测、医疗、建筑物监测等等。随着传感器技术、无线通信技术、计算技术的不断发展和完善,各种传感器网络将遍布我们生活环境,从而真正实现“无处不在的计算”。以下简要介绍传感器网络的一些应用。(1)军事应用传感器网络研究最早起源于军事领域,实验系统有海洋声纳监测的大规模传感器网络,也有监测地面物体的小型传感器网络。现代传感器网络应用中,通过飞机撒播、特种炮弹发射等手段,可以将大量便宜的传感器密集地撒布于人员不便于到达的观察区域如敌方阵地内,收集到有用的微观数据;在一部分传感器因为遭破坏等原因失效时,传感器网络作为整传感器网络体仍能完成观察任务。传感器网络的上述特点使得它具有重大军事价值,可以应用于如下一些场景中:▉监测人员、装备等情况以及单兵系统:通过在人员、装备上附带各种传感器,可以让各级指挥员比较准确、及时地掌握己方的保存状态。通过在敌方阵地部署各种传感器,可以了解敌方武器部署情况,为己方确定进攻目标和进攻路线提供依据。▉监测敌军进攻:在敌军驻地和可能的进攻路线上部署大量传感器,从而及时发现敌军的进攻行动、争取宝贵的应对时间。并可根据战况快速调整和部署新的传感器网络。▉评估战果:在进攻前后,在攻击目标附近部署传感器网络,从而收集目标被破坏程度的数据。▉核能、生物、化学攻击的侦察:借助于传感器网络可以及早发现己方阵地上的生、化污染,提供快速反应时间从而减少损失。不派人员就可以获取一些核、生、化爆炸现场的详细数据。(2)环境应用应用于环境监测的传感器网络,一般具有部署简单、便宜、长期不需更换电池、无需派人现场维护的优点。通过密集的节点布置,可以观察到微观的环境因素,为环境研究和环境监测提供了崭新的途径传感器网络研究在环境监测领域已经有很多的实例。这些应用实例包括:对海岛鸟类生活规律的观测;气象现象的观测和天气预报;森林火警;生物群落的微观观测等▉洪灾的预警:通过在水坝、山区中关键地点合理地布置一些水压、土壤湿度等传感器,可以在洪灾到来之前发布预警信息,从而及时排除险情或者减少损失。▉农田管理:通过在农田部署一定密度的空气温度、土壤湿度、土壤肥料含量、光照强度、风速等传感器,可以更好地对农田管理微观调控,促进农作物生长。(3)家庭应用建筑及城市管理各种无线传感器可以灵活方便地布置于建筑物内,获取室内环境参数,从而为居室环境控制和危险报警提供依据。▉ 智能家居:通过布置于房间内的温度、湿度、光照、空气成分等无线传感器,感知居室不同部分的微观状况,从而对空调、门窗以及其他家电进行自动控制,提供给人们智能、舒适的居住环境[16]。▉建筑安全:通过布置于建筑物内的图像、声音、气体检测、温度、压力、辐射等传感器,发现异常事件及时报警,自动启动应急措施。▉智能交通:通过布置于道路上的速度、识别传感器,监测交通流量等信息,为出行者提供信息服务,发现违章能及时报警和记录[17]。反恐和公共安全通过特殊用途的传感器,特别是生物化学传感器监测有害物、危险物的信息,最大限度地减少其对人民群众生命安全造成的伤害。(4)结论无线传感器网络有着十分广泛的应用前景,它不仅在工业、农业、军事、环境、医疗等传统领域有具有巨大的运用价值,在未来还将在许多新兴领域体现其优越性,如家用、保健、交通等领域。我们可以大胆的预见,将来无线传感器网络将无处不在,将完全融入我们的生活。比如微型传感器网最终可能将家用电器、个人电脑和其他日常用品同互联网相连,实现远距离跟踪,家庭采用无线传感器网络负责安全调控、节电等。无线传感器网络将是未来的一个无孔不入的十分庞大的网络,其应用可以涉及到人类日常生活和社会生产活动的所有领域。但是,我们还应该清楚的认识到,无线传感器网络才刚刚开始发展,它的技术、应用都还还远谈不上成熟,国内企业应该抓住商机,加大投入力度,推动整个行业的发展。无线传感器网络是新兴的通信应用网络,其应用可以涉及到人类生活和社会活动的所有领域。因此,无线传感器网络将是未来的一个无孔不入的十分庞大的网络,需要各种技术支撑。目前,成熟的通信技术都可能经过适当的改进和进一步发展,应用到无线传感器网络中,形成新的市场增长点,创造无线通信的新天地。5 结语当前技术水平下的传感器系统正向着微小型化、智能化、多功能化和网络化的方向发展。今后,随着CAD技术、MEMS技术、信息理论及数据分析算法的继续向前发展,未来的传感器系统必将变得更加微型化、综合化、多功能化、智能化和系统化。在各种新兴科学技术呈辐射状广泛渗透的当今社会,作为现代科学“耳目”的传感器系统,作为人们快速获取、分析和利用有效信息的基础,必将进一步得到社会各界的普遍关注。微波传感器依靠微波的很多优点,将广泛地用于微波通讯、卫星发送等无线通讯,和雷达、导弹诱导、遥感、射电望远镜中。并且在一些非接触式的监测和控制中也有很好的应用。

人体红外传感器研究现状论文

摘要:本文介绍了红外线感应开关的原理,采用热释电红外探头(PT8A2621)将接收到的微弱信号加以放大,然后驱动继电器,制成红外热释电感应开关。本开关能探测来自移动人体的红外辐射,只要人体进入探测区域,开关会自动开启。该设计可作为企业、宾馆、商场及住宅的走廊、楼梯、电梯间、卫生间、库房等处的自动开关,起到“人来灯自亮,人走灯自灭”的作用,既新颖方便,又节约用电,在某些场所还能起到威慑盗窃活动的防范作用。本设计结构简单,本身不发任何类型的辐射,器件功耗很小,价格低廉,隐蔽性好,应用范围广,所以可以通过扩展而达到实际的应用。关键词:红外线,感应开关,红外辐射,探测区域Abstract:this article will normally introduce the theory of dopuler effect, which advance PT8A2621 to zoom out micro-signal. then drive the relay, complete the infrared -heat electric on- off. this switch can mensurate moving-body infraed ray. once coming into the mensurate area, the switch will automatically turn on .this invitation could be used as auto-on-off in corporation, hotel, mall and could induce house like the lane, stairs, bathroom, stockroom. bringing the effectness that coming on, leaving off. it is innovate and convient, also reduce the expanse of electricity, could resist the steal activities. its structure is very simple. it can emit no ray, small size, low price, well cover-up, widely used, attach to practical advantage when : Infrared, Sensor switch, Infrared radiation, Detection of regional引言:作为世界上最大的发展中国家,我国是一个能源生产和消费大国。能源生产量仅次于美国和俄罗斯,居世界第三位;基本能源消费占世界总消费量的l/10,仅次于美国,居世界第二位。中国又是一个以煤炭为主要能源的国家,发展经济与环境污染的矛盾比较突出。近年来能源安全问题也日益成为国家生活乃至全社会关注的焦点,日益成为中国战略安全的隐患和制约经济社会可持续发展的瓶颈。上个世纪90年代以来,中国经济的持续高速发展带动了能源消费量的急剧上升。自1993 年起,中国由能源净出口国变成净进口国,能源总消费已大于总供给,能源需求的对外依存度迅速增大。煤炭、电力、石油和天然气等能源在中国都存在缺口,因此节能思想尤为重要,节能的中心思想是采取技术上可行、经济上合理以及环境和社会可接受的措施,来更有效地利用能源资源。为了达到这一目的,需要从能源资源的开发到终端利用, 更好地进行科学管理和技术改造,以达到高的能源利用效率和降低单位产品的能源消费。由于常规能源资源有限,而世界能源的总消费量则随着工农业生产的发展和人民生活水平的提高越来越大,世界各国十分重视节能技术的研究,特别是节约常规能源中的煤、石油和天然气,因为这些还是宝贵的化工原料;电力作为一种洁净方便的能源广泛的应用与我们的生活与生产方面,因此电能的节能尤为重要,要节能首先就要做到节约能源,其次再通过科学研究发明更加人性化和节能的用电器。热释电红外传感器是一种能检测人或动物发射的红外线而输出电信号的传感器。早在1938年,有人提出过利用热释电效应探测红外辐射,但并未受到重视,直到六十年代,随着激光、红外技术的迅速发展,才又推动了对热释电效应的研究和对热释电晶体的应用。热释电晶体已广泛用于红外光谱仪、红外遥感以及热辐射探测器,它可以作为红外激光的一种较理想的探测器。它目标正在被广泛的应用到各种自动化控制装置中。除了在我们熟知的楼道自动开关、防盗报警上得到应用外,在更多的领域应用前景看好。比如:在房间无人时会自动停机的空调机、饮水机。电视机能判断无人观看或观众已经睡觉后自动关机的机构。 1红外线感应灯控制系统研究的目的意义课题目的:本课题是设计一个红外线感应灯控制系统控制系统,通过本设计了解红外线感应灯控制系统的工作原理,进而研究红外线感应灯控制系统的设计方法。通过已学的模拟电路知识设计红外线感应灯控制开关电路,再利用由光敏电阻组成的光感电路来控制感应灯开关的触发与否,将控制开关与节能灯组成家庭照明系统。课题意义:现代化家居照明系统要适应网络时代的发展,应引入智能化的概念。在传统的家居照明系统中,一般都是综合布线,使用刀开关来控制,灯具的寿命短,较费电。但近年来,随着经济的发展和科技的进步,人们对照明灯具节能和科学管理提出了更高的要求,使得照明控制在智能化领域的地位越来越重要。而在商品房的建设热潮中,各大楼盘和房地产商也意识到了智能照明的重要性。使用智能照明控制系统,更能体现其在节能与管理方面的优势。红外智能节电开关由于触发的时候不需要人发出任何声音,而是人走过时身体向外界散发红外热量最终控制灯具的开启,当人离开后,经过一定时间的延时,自动熄灭。因为不同于声光控灯,不需要声音和开关控制,从而避免了声控噪音的侵扰,同时因为它是感应人体热量控制开关,所以避免了无效电能的损耗,达到节能效果。 现在的公共场所照明(比如公共走廊及楼梯间)应用最多的还是几年前出现的声光控延时灯具和开关。这种灯具和开关的出现,实现了人来灯亮,人走灯灭,目前已成为公共场所照明开关的主流产品。当然,这种产品在某种程度上说确实实现了节能的目的,但同时也给人们的生存环境造成了一定的破坏。由于产品本身性能的限制,这种声光控灯具和开关自动控制的实现需要(超过60分贝)声音的配合,这就给大众需要的安静环境造成一定的噪声污染。 随着社会的发展和人们对生态环境的重视,这种声光控灯具和开关已慢慢不能满足人们的需要,这就要求更加节能和环保的自动照明控制产品的出现,以满足人们对高质量生活的需求。 红外智能节电开关是以成熟的红外感应技术为平台,加入更多的高新技术元素而形成的一种具有广阔市场前景的高科技产品,它的出现弥补了声光控技术的缺陷,它的自动控制的实现不需要声音和其他会给环境造成影响的条件的配合,而是人走过时身体向外界散发红外热量最终实现它的自动控制功能。2红外线感应灯控制系统的现状及发展趋势我国照明缺乏独创产品,模仿产品居多,基础加工落后,只顾外表,轻视功能,产品的品种比较单一,性能差。尤其是在“智能”照明方面,缺乏创新,与国外智能灯具在技术研究方面有着不小的差距。我国现阶段的照明系统一般采用主电源经配电箱分成多路配电输出线,提供照明灯回路用电,由串接在照明灯回路中的开关面板直接接通或断开供电线来实现对灯的控制,灯只有开和关两种状态,无逻辑时序及亮、暗调光控制,因而无法形成各种灯光亮度组合的场景及系统控制。而美国、日本等国家和台湾地区对LED照明效益进行了预测,美国55%白炽灯及55%的日光灯被LED取代,每年节省350亿美元电费,每年减少亿吨二氧化碳排放量。日本100%白炽灯换成LED,可减少1~2座核电厂发电量,每年节省10亿公升以上的原油消耗。台湾地区15%白炽灯换成LED,每年节省110亿度电。全球性的能源短缺和环境污染在经济高速发展的中国表现得尤为突出,节能和环保是中国实现社会经济可持续发展所急需解决的问题。每年照明电能消耗约占全部电能消耗的12%~15%,作为能源消耗的大户,必须尽快寻找可以替代传统光源的节能环保光源。LED以其较之于传统照明光源所没有的优势,诸如较低的功率需求、较好的驱动特性、较快的响应速度、较高的抗震能力、较长的使用寿命、绿色环保以及不断快速提高的发光效率等,成为目前我国今后照明系统发展的方向。基于目前国内国际形势,尤其是能源紧缺,智能照明必是以后照明系统的发展方向。智能照明将会使人们利用起来更加便利,改善家庭环境,提高管理水平,减少维护费用,不仅为建筑照明提供多种的艺术效果,而且使灯具控制和维护变得更为简单,而且具有可靠性高、安装布线容易。

从百度百科拷一个给楼主。主要是由一种高热电系数的材料,如锆钛酸铅系陶瓷、钽酸锂、硫酸三甘钛等制成尺寸为2*1mm的探测元件。在每个探测器内装入一个或两个探测元件,并将两个探测元件以反极性串联,以抑制由于自身温度升高而产生的干扰。由探测元件将探测并接收到的红外辐射转变成微弱的电压信号,经装在探头内的场效应管放大后向外输出。为了提高探测器的探测灵敏度以增大探测距离,一般在探测器的前方装设一个菲涅尔透镜,该透镜用透明塑料制成,将透镜的上、下两部分各分成若干等份,制成一种具有特殊光学系统的透镜,它和放大电路相配合,可将信号放大70分贝以上,这样就可以测出10~20米范围内人的行动。菲涅尔透镜利用透镜的特殊光学原理,在探测器前方产生一个交替变化的“盲区”和“高灵敏区”,以提高它的探测接收灵敏度。当有人从透镜前走过时,人体发出的红外线就不断地交替从“盲区”进入“高灵敏区”,这样就使接收到的红外信号以忽强忽弱的脉冲形式输入,从而强其能量幅度。人体辐射的红外线中心波长为9~10--um,而探测元件的波长灵敏度在范围内几乎稳定不变。在传感器顶端开设了一个装有滤光镜片的窗口,这个滤光片可通过光的波长范围为7~10--um,正好适合于人体红外辐射的探测,而对其它波长的红外线由滤光片予以吸收,这样便形成了一种专门用作探测人体辐射的红外线传感器。

热释电传感器原理与应用

差速器国内外研究现状论文案例

第2章主减速器的结构设计过程 设计方案的确定 主减速比的计算主减速比对于主减速器的结构形式、轮廓尺寸、质量大小以及当变速器处于最高单位时汽车的动力性和燃料经济性都有直接影响。 的选择应在汽车总体设计时和传动系统的总传动比一起由则和那个车动力计算来确定。可利用在不同的功率平衡图来计算对汽车动力性的影响。通过优化设计,对发动机与传动系参数作最佳匹配的方法来选择 值,可是汽车获得最佳的动力性和燃料经济性。 为了得到足够的功率儿使得最高车速稍微有所下降,一般选的比最小值大10%~25%,即按照下是选择:i =()=() 2400/(80 1 1 )=式中:r ——车轮的滚动半径 i ——变速器最高档传动比(为直接档) i ——分动器或动力器的最高档传动比 i ——轮边减速器的传动比 主减速器结构方案的确定(1)双曲面齿轮具有一系列的优点,因此比螺旋齿轮应用更加广泛。本次设计也采用双曲面齿轮。 (2)主减速器主动锥齿轮的支撑形式及其安装方式的选择,本次设计用:主动锥齿轮:悬臂式支撑(圆锥滚子轴承) 从动锥齿轮:跨置式支撑(圆锥滚子轴承) (3)从动锥齿轮的支撑方式和安装方式的选择 从动锥齿轮的两端支撑多采用圆锥滚子轴承,安装时应使它们的圆锥滚子大端相向朝内,而小端相向外。为了防止从动锥齿轮在轴向载荷作用下的偏移,圆锥滚子轴承应用两端的调整螺母调整。主减速器从动锥齿轮采用无辐式结构并采用细牙螺钉以精度较高的紧配固定在差速器壳的凸缘上。(4)主减速器的轴承预紧及齿轮啮合调整 支撑主减速器的圆锥滚子轴承需要预紧以消除安装的原始间隙、磨合期间该间隙的增大及增加支撑刚度。分析可知,当轴向力于弹簧变形呈线性关系时,预紧使轴向位移减小至原来的1/2。预紧力虽然可以增大支撑刚度,改善齿轮的啮合和轴承工作条件,但当预紧力超过某一个理想值时,轴承寿命会急剧下降。主减速器轴承的预紧值可以取为发动机最大转矩时换算做得轴向力的30%。主动锥齿轮轴承预紧度的调整采用波形套筒,从动齿轮轴承预紧度的调整采用调整螺母。(5)主减速器的减速形式 主减速器的减速形式分为单级减速、双级减速、单级贯通、双级贯通、主减速及其轮边减速等。减速形式的选择与汽车的类别及使用条件有关,有时也与制造厂的产品系列及其制造条件有关,但是它主要取决于由动力性、经济性等整车性能所要求得主减速比的大小及其驱动桥下的离地间隙、驱动桥的数目及其布置形式等。通常主减速比不大于的各种中小汽车上。 主减速器的基本参数选择与设计计算 主减速器齿轮载荷的计算通常是将发动机最大转矩配以传动系最低档位传动比时和驱动车轮打滑两种情况作用下主减速器从动齿轮上的转矩(T ,T )较小者,作为载货汽车计算中用以验算主减速器从动齿轮最大应力的计算载荷。即式中:T ——发动机最大转矩1070N*M i ——由发动机所计算的主减速器从动齿轮之间的传动系最低档传动比根据同类型的车型的变速器传动比选择i =式中: ——上述传动部分的效率,取 = k ——超载系数,取k = n——驱动桥数目2 G ——汽车满载时驱动桥给水平地面的最大负荷,N;但是后桥来说还应该考虑到汽车加速时负荷增大值,但是可以取 ,i ——分别为由所计算的主减速器从动齿轮到驱动轮之间的传动效率和减速比,分别是和由式(2—1),式(2—2)求得的计算载荷,是最大转矩而不是正常持续转矩,不能用它作为疲劳损坏依据。对于公路车辆来说,使用条件较非公路车辆稳定,其正常持续转矩是根据所谓平均牵引力的值来确定的,即是主减速器的平均计算转矩为式中:G ——汽车满载总重32000 G ——所牵引的挂车满载总重,N,仅用于牵引车取G =0 f ——道路滚动阻力系数,货车通常取, f ——汽车正常使用时的平均爬坡能力系数。货车通常取,可以取f = f ——汽车性能系数当 主减速器齿轮参数的选择z (1)齿数的选择 对于单级主减速器,i 6时,z 的最小值可以取为5,但是为了啮合平稳及提高疲劳强度,z 最好大于5.当i 较小时,z 可以取7~12,但是这时常常会因为主动齿轮、从动齿轮的尺寸太大而不能保证所要求桥下离地间隙为了磨合均匀,主动齿轮、从动齿轮的齿数之间应避免有公约数;为了得到理想的齿面重叠系数,其齿数之和对于载货汽车应不少于40.多以取为z 17 ,z2为38.(2)节圆直径的选择 根据从动锥齿轮大的计算转矩(见式2—2,式2—3)并取两者中较小的一个为计算依据,按照经验公示选出: 式中:K ——直径系数,取K =13~16 T ——计算转矩,N*M,取T =T =*M计算得,d =,考虑到此车是重型载重卡车,其经常工作在超载的情况下,初取d =286mm。 (3)齿轮断面模数的选择 d 选定后,可以按式m= 算出从动齿轮大端模数,m=5,并用下式校核 (4)齿面宽的选择 汽车主减速器螺旋锥齿轮齿面宽度推荐为:F= =,考虑其超载情况,可初取F=60mm。(5)双齿面齿轮的偏移距E 轿车、轻型客车和轻型载货汽车主减速器的E值,不应超过从动齿轮节锥距A 的40%(接近于从动齿轮节圆直径d 的20%);传动比则E也越大,大传动比的双曲面齿轮传动,偏移距E可达到从动齿轮节圆直径d 的20%-30%。当E大于d 的20%时,应检查是否发生根切。(6)双曲面齿轮的偏移方向 由从动齿轮的锥顶向其齿面看去并使主动齿轮右侧,这时如果主动齿轮在从动齿轮下方时为下偏移。下偏移时主动齿轮的旋转方向为左旋,从动齿轮为右旋。(7)螺旋锥齿轮与双曲面齿轮的螺旋方向 对着齿面看去,如果齿轮的弯曲方向从其小端到大端为顺时针走向时则称为右旋齿,反时针时则成为左旋齿。主从动齿轮螺旋方向是不同的。螺旋锥齿轮与双曲面齿轮在传动时所产生的轴向力,其方向决定于齿轮的螺旋方向和旋转方向。判断齿轮的旋转方向是顺时针还是逆时针时,要向齿轮背面看去。所以主动齿轮螺旋方向是左旋,旋转方向是顺时针。(8)螺旋角的选择 双曲面齿轮传动,由于有了偏移距而使主从动齿轮的名义螺旋角不等,且主动齿轮的大,而从动齿轮的小。螺旋角应满足足够大以使m =.。因越大就越平稳噪声就越低。螺旋角过大时会引起轴向力也越大因此有一个适当的范围。 “格里森”制推荐用下式,近似的预选为主动齿轮螺旋角的名义值式中: ——主动齿轮名义(中点)螺旋角的预选值 预选 后尚需要用刀号来加以校正。首先要求出近似刀号近似刀号=式中 , ——主、从动齿轮的齿根角,以“分”表示。 按照近似刀号选取与其最接近的标准刀号(计有:然后按照选定的标准刀号反着算螺旋角 :式中 标准刀号为3 最后选用的 与 之差不得超过5. (9)齿轮法向压力角的选择 格里森规定载货汽车和重型汽车则应该分别选用20 和22 30 的发向压力角,对于双曲面齿轮,由于其主动齿轮轮齿的法相压力角不等,因此应按照平均压力角考虑,载货汽车选用22 30 的平均压力角。(10)铣刀盘名义直径2r 的选择 按照从动齿轮节圆直径d 选取刀盘名义直径r =。 主减速器双曲面齿轮的几何尺寸计算与强度计算有附录1计算(1) 主减速器圆弧齿双曲面齿轮的几何尺寸计算 双重收缩齿的优点在于能够提高小齿轮粗切工序。双重收缩齿的齿轮参数,其大、小齿轮根锥角的选定是考虑到用一把使用上最大的刀顶距地粗切刀,切出沿着齿面宽的方向正确的吃后收缩来。当打齿轮直径大于刀盘半径时采用这种方法是最好的。圆弧齿双面齿轮的这一计算方法适用于轴交角为90 的所有传动比,但是应该使z 6 , z + z 40。此计算方法限制用于格里森刀盘切齿。对于大齿轮直径超过650mm或小齿轮轴线偏移距E大于100mm时候,必须另行考虑。由附录双曲面齿轮计算用表第65项求的的齿轮线曲率半径 r 与第7项选定的刀盘半径r 的1%。否则需要重新计算20项至65项。如果r r ,则应增加tan 的数值。修正量是根据曲率半径的差值来选出的。若无特殊考虑,则第二次计算可以求得tan 改变10%。如果第二次计算得出的r 新值仍不接近r ,就要进行第三次计算,通常也是最后一次计算,可用下式tan :(2) 主减速器双曲面齿轮的强度计算1. 单位齿长的圆周力p=式中 p——单位齿长上的圆周力,N/mmP——作用在齿轮上的圆周力,N,按照发动机最大转T 最大附着力矩两种载荷工况进行计算按照发动机最大转矩计算时:I档时候p=<(p) =1429N/mm直接档位时p=*mm<(p) =250 N/mm按照最大附着力矩计算时可知,校核成功。2.轮齿的弯曲强弯曲计算用综合系数J度计算。汽车主减速器双曲面齿轮轮齿的计算弯曲应力 (N/mm )为式中 K ——超载系数; K ——尺寸系数K = K ——载荷分配系数 K ——质量系数,对于汽车驱动桥齿轮,档齿轮接触良好、节及径想跳动精度高时,取1 J——计算弯曲应力用的综合系数,见图3— = J = T 作用下:从动齿轮上的应力 =<700MPa; T 作用下:从动齿轮上的应力 =<;当计算主动齿轮时, 与从动相当,而J 毕业论文。17—18周:准备答辩五、主要参考文献 1、汽车工程手册.北京:人民交通出版社,20012、刘惟信.汽车设计.清华大学出版社,20013、陈家瑞.汽车构造.北京:机械工业出版社,20054、王望予.汽车设计 第4版.北京:机械工业出版社,20075、李钊刚.国内外工业工业齿轮减速器技术的发展——迎接WTO的挑战与机遇(一),机械传附录2 课题名称: 斯太尔联轴式重型卡车后桥主减速器设计 一、课题国内外现状驱动桥作为汽车四大总成之一,它的性能的好坏直接影响整车性能,而对于载重汽车显得尤为重要。当采用大功率发动机输出大的转矩以满足目前载重汽车的快速、重载的高效率、高效益的需要时,必须要搭配一个高效、可靠的驱动桥。而主减速器和差速器是驱动轿的主件。主减速器是汽车传动系中减小转速、增大扭矩的主要部件,差速器的作用就是在向两边半轴传递动力的同时,允许两边半轴以不同的转速旋转,满足两边车轮尽可能以纯滚动的形式作不等距行驶,减少轮胎与地面的摩擦。 对于重型卡车来说,要传递的转矩较乘用车和客车,以及轻型商用车都要大得多,以便能够以较低的成本运输较多的货物,所以选择功率较大的发动机,这就对传动系统有较高的要求,而主减速器和差速器在传动系统中起着举足轻重的作用。随着目前国际上石油价格的上涨,汽车的经济性日益成为人们关心的话题,这不仅仅只对乘用车,对于载货汽车,提高其燃油经济性也是各商用车生产商来提高其产品市场竞争力的一个法宝,因为重型载货汽车所采用的发动机都是大功率,大转矩的,装载质量在十吨以上的载货汽车的发动机,最大功率在140KW以上,最大转矩也在700N•m以上,百公里油耗是一般都在34升左右。为了降低油耗,不仅要在发动机的环节上节油,而且也需要从传动系中减少能量的损失。在这一环节中,发动机是动力的输出者,也是整个机器的心脏,而减速器和差速器则是将动力转化为能量的最终执行者。因此,在发动机相同的情况下,采用性能优良的传动系统便成了有效节油的措施之一。二、研究主要成果近些年来国内外一些高等院校和科研单位对以主减速器和差速器为主的驱动桥的改造做了大量的研究工作。东风汽车公司设计开发了一种轻微型混合动力电动汽车的动力总成。该动力总成能达到两个动力源分别独立输出动力和混合输出动力的目的,通过在变速箱输出端增设主减速器,将动力输出给差速器和传动轴,最后到车轮。法拉利F430使用电子差速器(E-Diff)和F1变速箱及传动装置,E-Diff电子差速器已经在F1单座赛车上使用了多年,以保证转弯时保持最大附着力,消除车轮空转。在公路上,它在稳定汽车行驶性能方面,是一个不可思议的技术改进。电子差速器由三套主要子系统组成:与F1变速箱(如果有的话)共用的高压液压系统;由阀门、传感器和电子控制装置组成的一套控制系统;装在变速箱左侧里面的一套机械装置。F430提供了一个新型的铸铝传动箱,它可以将变速箱连同电子差速器、伞形主减速器以及机油箱都罩在一起。6速变速箱带有多锥面同步器,同时,为了充分利用新引擎较高的动力和扭矩并确保可靠性,加长了第6挡齿轮和主减速器。三、发展趋势:据了解,目前我国重卡大量使用的斯太尔驱动桥属于典型的双级减速桥,其二级减速的结构,主减速器总成相对较小,桥包尺寸减小,因此离地间隙加大,通过性好,承载能力也较大。广泛用于公路运输,以及石油、工矿、林业、野外作业和部队等多种领域的车辆。不过,有专家认为,双级减速桥的缺点也比较明显:传动效率相对较低,油耗高;长途运输容易导致汽车轮毂发热,散热效果差,为了防止过热发生爆胎,不得不增加喷淋装置;结构相对复杂,产品价格高等。因此,在欧美重型汽车中采用该结构的车桥产品呈下降趋势,日本采用该结构的产品更少。我国双级桥使用比例下降也是必然的,专家预测今后几年内,重型车桥将会形成以下产品格局:公路运输以10 吨及以上单级减速驱动桥、承载轴为主;工程、港口等用车以10 吨级以上双级减速驱动桥为主。技术方面,轻量化、舒适性的要求将逐步提高。四、存在问题汽车主减速器齿轮早期失效问题;汽车主减速器盆形齿轮热处理致裂;主减速器在运行过程中产生的各种噪声等等,最主要的是目前我国卡车中,双级减速桥的应用比例还在60%左右,而双级减速桥的缺点比较明显:传动效率相对较低,油耗高;长途运输容易导致汽车轮毂发热,散热效果差,为了防止过热发生爆胎,不得不增加喷淋装置;结构相对复杂,产品价格高等。五、主要参考文献 1 汽车工程手册.北京:人民交通出版社.20012 刘惟信.汽车设计.清华大学出版社,20013 陈家瑞.汽车构造.北京:机械工业出版社,20054 王望予.汽车设计 第4版.北京:机械工业出版社,20075 韩晓娟.机械设计课程设计.北京:机械工业出版社,20006 余志生.汽车理论.北京:机械工业出版社,2003, 66~707 刘哲义.一种新型汽车差速机构——托森差速器.汽车运输,2000,13~148 许铁林.工程机械轮边主减速器结构设计研究。工程机械,1997,32~429 姚建平.装载机驱动桥改进设计研究.工程机械,2005,33~4510 许立中,龚景安.机械设计.北京:机械工业出版社,2003,45~7111 Thomson Delmar Automotive Technology.北京:机械工业出版社,2004,14~2212 Dohann F Hartk H —reseach and Practical of Material Processing Technology,1997,21~2513 AND HALL Ltd,1982,61~9214 Shichi Sano,Yoshimi furukawa, Wheel Steering Vteering Vehile: Vehicle System Dynamic, 199315 Zoubir A M. The powerful tool for statistical signal processing with small sample —99Tutorial,1999,25~29

差速器作为车辆零部件中一个较小的总成,把它单独拿来进行设计,分析的比较少,通常都把它作为驱动桥设计的一部分,因此对它的设计方法及分析的相关研究一般都不够详细具体。 2005年,四川大学的李建超等人在研究后桥的设计过程中对差速器的设计从理论上作了比较完整的阐述。他们详细叙述了差速器的类型,分析了差速器的结构,受力以及运动情况。并且列出了差速器设计所需的计算公式,为差速器的设计提供了理论依据。 2005年,吉林大学的蒋法国等人对差速器的行星齿轮进行了弯曲强度分析,并且分析了齿根圆角变化对结构的影响,结果表明差速器行星轮的齿根弯曲应力在规定的范围内,另外随着齿根圆角半径的增大齿根应力逐渐较小。通过他们的分析为行星齿轮的设计提供了依据,并且他们对单齿齿根应力的加载求解方法也为其他齿轮分析找到了一种新方法。

国外感冒药研究现状论文

国际刊物(1篇)1. 糖尿病的中西用药,罗青波,香港,医药博览,1995,11,2,38-39国内公开发行刊物上发表的文章(2篇)科研论文类(2篇)1. HPLC测定山梨醇水溶液中山梨醇和甘露醇含量,罗青波,分析测试学报, 1993年12卷4期-73-75页2. 氟电极法测定钢铁中的硅含量,邓明韬,罗青波,成都科技大学学报,1993,5,43-45行业研究类(16篇)1. 我国软胶囊制剂的现状与出路,罗青波,上海医药情报研究, 1995年1期 -13-14页2. 破译医药市场的密码,张敏良 罗青波,医药经济,1997年3期-41-42页3. 医药“三资”企业亏损问题透视,罗青波,医药经济,1994年2期-30-31页/上海医药1994、07/中国药业1996064. 推行OTC制度:社会多方应齐努力,罗清波,医药经济,1997年5期-27-29页/中国药事1999015. 我国化学药品出口下降的成因与对策,罗清波,中国医药情报,1997年3卷6期-371-372页6. 可待因制剂市场管理亟待加强,罗青波,中国药业,1998,087. 制剂出口:亟待重视的医药保健品外贸课题,青波,中国药业,1994,2,17-188. 我国化学医药中间体开发前景广阔,罗青波,中国化工,. 谁是药品涨价的祸首?罗青波,中国药业,1995/0710. 我国开发国际中药市场的对策,罗青波,中国中医药信息杂志,1994,0311. 仿制求突破 创新须提速,罗青波,医药经济报,2002-05-0812. 驱除新药开发中的阴影,直言,中国药业,1999/0713. 新型制剂的问题与出路,罗青波,医药经济,1997,01, P30-31页14. 功能性保健食品具有开发价值,罗清波,医学信息,1997/0315. 我国中成药品市场出现五大趋势,青波,医药论坛杂志,1993、0116. 我国医药行业股份制改造步伐稳步加快,上海医药,1994、02品种分析类(40篇)1. 对国内洁霉素市场的剖析与对策,罗青波,医药情报, 1994,6:7-10页2. 高聚物:β-内酰胺抗生素致敏的罪魁祸首,罗青波,医药经济报.. . 抗癌新药开发现状,罗青波,中国新药杂志, 1999,5,339-342页4. 维生素E的市场及产销探讨,罗青波,医药情报,1994,5:. 草酸货紧价扬销势好,罗青波; 上海医药; 1995年11期; 366. 中国维生素C称雄美国市场,罗青波;上海医药; 1994年09期; 46-477. 我国氟喹诺酮类药物研究开发现状及发展建议,罗青波等,中国制药信息,2002年18卷3期-20-23页8. 我国VC产销现状,存在问题和对策,罗青波,中国医药情报,1998年4卷2期-93-93页9. 我国淀粉及其衍生物产品产销现状,罗青波 云建刚 ,中国医药情报,1997年3卷3期-161-163页10. 我国近年研制的抗癌药物介绍,罗青波,中国医药情报,1996年2卷4期-246-248页11. 我国氟哌酸的现状与未来,罗青波,化学医药工业信息,1995年11卷4期-4-8页12. 世界山梨醇市场产销现状概述,罗青波,中国医药情报,1995年1卷2期-93-95页13. 我国糖尿病用药市场浅析与发展建议,罗青波,化学医药工业信息,1994年11期-36-39页、医药经济信息,1994,21,14-1714. 维生素E的市场及产销探讨,罗青波,医药情报,1994年5期-26-28页15. 我国抗生素产销问题与发展对策,罗青波,医药情报,1994年2期-45-49页16. 山梨醇生产技术水平与发展建议,罗青波,化工商品科技情报,1994年17卷2期-3-7页17. 维生素E发展前景,罗青波,上海医药情报研究,1994年4期-3-5页18. 抗生素如何迎接“复关”的挑战?,罗青波,上海医药情报研究,1994年1期-14-18页19. 开发生产黄原胶前景诱人,罗青波,上海医药情报研究,1994年1期-63-65页20. 维生素C新品开发现状及发展趋势,医药情报,1993年3期-53-57页21. 我国山梨醇生产问题与发展对策,罗青波,医药情报,1993年1期-24-29页22. 日本上市新药,罗青波译,化学医药工业信息,1992年6期-35-37页23. VC质量检测方法的改进探讨,罗青波,化学医药工业信息,1992年2期-25-26页24. 维生素C新品开发现状及趋势,罗青波,河南医药工业,1994年3期17-21页25. 变性淀粉的用途与生产,罗青波,中州食品科技,1992,2,21-2226. 扑热息痛市场分析与我国发展建议,罗清波,中国医药情报,1996年2卷5期-286-286页27. 青霉素市场呈现五大态势,清波,化学医药工业信息,1995年11卷10期-19-20页28. 维生素E市场分析与发展建议,青波,化学医药工业信息,1994年10期,13-16页29. 环状糊精在医药工业中的应用,罗青波,医药经济信息,1997,12,5-630. 国内外黄原胶产销现状与我国发展建议,罗青波,医药经济信息,1994,16,1-331. 国内外抗真菌药物发展概况浅析,罗青波,医药经济信息,1998,6,4-532. 烟酸的国内外产销现状,罗青波,医药经济信息,1996,14,2-333. 红霉素走红为哪般?罗中原,中国药业,1994,09,29-3034. 大佛喉露喷雾剂,罗青波,中国新药杂志,1996/0235. 沙星类明星大起底,罗青波,医药经济报,2002-05-0136. D-异抗坏血酸钠的生产技术水平及发展趋势,罗青波,上海医药情报研究,1994,0337. 高聚物:β-内酰胺抗生素质量控制的新课题,罗清波,抗生素通讯.,5-738. 国内外头孢克洛产销形势分析,罗清波,抗生素通讯.,17-1839. 环丙沙星:炙手可热吗?青波,中国药业,1994,10,38-3940. 红霉素走俏的原因及发展趋势,罗青波,中国医药荟萃,1994,3,16-17新闻报道类(3篇)1. 拳拳报国心兢兢敬业情──访香港蔡金乐先生和他的“联邦制药” ,罗青波,中国药业,1997,072.古城明星──河南康泰制药集团公司副总经理周海龙研制开发诺氟沙星的事迹,青波,河南科技,1999/013. 阿乐为你调血脂,罗宁,医药世界,2000/07国内行业大会交流文章(2篇)1、感冒药品制剂研发现状与市场发展趋势,罗青波,,全国感冒药品制剂开发与合理应用研讨会,北京国际会议中心,卫生部医药卫生科技发展研究中心主办2、文化、资源和科技:入世后中医药发展的三大课题,罗青波等,中国中医药发展大会,2001,北京,会刊P581-584企业内部刊物(4篇)1、高聚物:β-内酰胺抗生素致敏的罪魁祸首,罗清波,联邦医药通讯,1994、04,16-202、把握今天,拥抱辉煌,罗青波,红惠药业2000,07,04,P48-49页3、几种HMG-COA类降血脂药物的作用,罗青波,红惠药业,2000,07,04,P16-19页4、感冒药:你能赢得多少市场?罗青波,红惠药业,2001,02, P29-34页

现在越来越多的人知道,一旦得了流感,应该尽早服用可威(磷酸奥司他韦),而不是吃抗生素或普通感冒药,奥司他韦等神经氨酸酶抑制剂是目前抗流感病毒的一线药物,而抗生素和普通感冒药对病毒无效。

可威(磷酸奥司他韦)越早服用效果越好,在症状初起的48小时内服用能获得最佳效果。这是因为通常认为体内的病毒数量早期较少,因而早期服用能取得更好的阻断病毒在体内传播作用。

近日,英国帝国理工大学著名流感病毒学专家lay教授在PlosPathogens上发表了题为“CharacterisingviablevirusfromairexhaledbyH1N1influenza-infectedferretsrevealstheimportanceofhaemagglutininstabilityforairborneinfectivity”的论文,该论文研究组通过一种从沉积的空气中飞沫分离病毒蚀斑的新技术(如下图),分析感染病毒的雪貂呼出的空气,用细胞培养板记录沉降的病毒数量,发现了流感传播的规律是早期向空气中释放的病毒量更大,后期反而减少。

(图:研究空气传播的装置)

动物模型特别是雪貂,被广泛用于评估流感病毒通过空气传播的能力。

以前的实验设计中,健康雪貂被安置在与受感染的供体相邻的笼子中,仅允许传播到空中的病毒传播。这些实验的重点是病毒在供体动物的呼吸道中复制的能力及其在个体中引发感染的能力。

但雪貂(或人类)向空气中释放多少传染性病毒,以及病毒在宿主之间,飞沫和气溶胶中传播时如何影响生存力,尚未得到阐明。

为了研究该问题,研究人员开发了一种新技术,用于分离和表征释放到空气中的传染性病毒,包括在细胞培养板上收集沉积的病毒斑块。

结果发现,受感染的雪貂在感染后很早就将大部分传染性病毒释放到空气中,并且在传染过程中检测到的传染性病毒数量减少。

进一步的研究结果表明,HA(病毒表面的血凝素抗原)的稳定性对于保持空气中飞沫的传染性至关重要。以前的研究检测呼出的病毒RNA水平和病毒的传染性之间没有多大关系,相反在感染几天后检测到的RNA增加,但传染性病毒粒子反而减少。

该项研究阐明了在病毒感染宿主早期就可以释放大量病毒通过空气传播,但为何后期未通过呼吸道传播需要进一步研究。

同时,这一研究结果也给进一步研究流感的防治带来了新的启示,比如在流感症状出现时,体内的病毒量可能已经达到高峯,越早服用奥司他韦,越能减少流感在体内的传播以及在人际间的传播,但这些问题仍需等待进一步的研究证据明确。

按研究问题的大小不同可以把毕业论文分为宏观论文和微观论文。凡届国家全局性、带有普遍性并对局部工作有一定指导意义的论文,称为宏观论文。它研究的面比较宽广,具有较大范围的影响。反之,研究局部性、具体问题的论文,是微观论文。它对具体工作有指导意义,影响的面窄一些。另外还有一种综合型的分类方法,即把毕业论文分为专题型、论辩型、综述型和综合型四大类:1.专题型论文。这是分析前人研究成果的基础上,以直接论述的形式发表见解,从正面提出某学科中某一学术问题的一种论文。如本书第十二章例文中的《浅析领导者突出工作重点的方法与艺术》一文,从正面论述了突出重点的工作方法的意义、方法和原则,它表明了作者对突出工作重点方法的肯定和理解。2.论辩型论文。这是针对他人在某学科中某一学术问题的见解,凭借充分的论据,着重揭露其不足或错误之处,通过论辩形式来发表见解的一种论文。如《家庭联产承包责任制改变了农村集体所有制性质吗?》一文,是针对“家庭联产承包责任制改变了农村集体所有制性质”的观点,进行了有理有据的驳斥和分析,以论辩的形式阐发了“家庭联产承包责任制并没有改变农村集体所有制”的观点。另外,针对几种不同意见或社会普遍流行的错误看法,以正面理由加以辩驳的论文,也属于论辩型论文。3.综述型论文。这是在归纳、总结前人或今人对某学科中某一学术问题已有研究成果的基础上,加以介绍或评论,从而发表自己见解的一种论文。4.综合型论文。这是一种将综述型和论辩型两种形式有机结合起来写成的一种论文。如《关于中国民族关系史上的几个问题》一文既介绍了研究民族关系史的现状,又提出了几个值得研究的问题。因此,它是一篇综合型的论文。

关于光敏传感器的研究现状论文

1839年.贝可勒尔发现当光线落在浸没于电介液中的两个金属电极上,它们之间就产生电势,后来称这种现象为光生伏特效应。1873年W.史密斯和Ch.梅伊发现硒的光电导效应。1887年.赫兹发现外光电效应。基于外光电效应的光电管和光电倍增管属真空电子管或离子管器件,曾在50~60年代广泛应用,直到目前仍在某些场合继续使用。虽然早在1919年.凯斯就已取得硫化铊光导探测器的专利权,但半导体光敏元件却是在60年代以后随着半导体技术的发展而开始迅速发展的。在此期间各种光电材料都得到了全面的研究和广泛的应用。它们的结构有单晶和多晶薄膜的,也有非晶的,它们的成分有元素半导体的和化合物半导体的,也有多元混晶的。其中最重要的两种是硅和碲镉汞。硅的原料丰富,工艺成熟,是制造从近红外到紫外波段光电器件的优良材料。碲镉汞是碲化汞和碲化镉的混晶,是优良的红外光敏材料。通过对光电效应和器件原理的研究已发展了多种光电器件(如光敏电阻、光电二极管、光电三极管、场效应光电管、雪崩光电二极管、电荷耦合器件等),适用于不同的场合。光电式传感器的制造工艺也随薄膜工艺、平面工艺和大规模集成电路技术的发展而达到很高的水平,并使产品的成本大为降低。被称为新一代摄像器件的聚焦平面集成光敏阵列正在取代传统的扫描摄像系统。光电式传感器的最新发展方向是采用有机化学汽相沉积、分子束外延、单分子膜生长等新技术和异质结等新工艺。光电式传感器的应用领域已扩大到纺织、造纸、印刷、医疗、环境保护等领域。在红外探测、辐射测量、光纤通信,自动控制等传统应用领域的研究也有新发展。例如,硅光电二极管自校准技术的提出为光辐射的绝对测量提供了一种很有前途的新方法。

浅谈传感器的现状以及发展趋势2007-1-25 16:39:00 转:中国工控展览网 供稿1 微型化(Micro)为了能够与信息时代信息量激增、要求捕获和处理信息的能力日益增强的技术发展趋势保持一致,对于传感器性能指标(包括精确性、可靠性、灵敏性等)的要求越来越严格;与此同时,传感器系统的操作友好性亦被提上了议事日程,因此还要求传感器必须配有标准的输出模式;而传统的大体积弱功能传感器往往很难满足上述要求,所以它们已逐步被各种不同类型的高性能微型传感器所取代;后者主要由硅材料构成,具有体积小、重量轻、反应快、灵敏度高以及成本低等优点。 由计算机辅助设计(CAD)技术和微机电系统(MEMS)技术引发的传感器微型化目前,几乎所有的传感器都在由传统的结构化生产设计向基于计算机辅助设计(CAD)的模拟式工程化设计转变,从而使设计者们能够在较短的时间内设计出低成本、高性能的新型系统,这种设计手段的巨大转变在很大程度上推动着传感器系统以更快的速度向着能够满足科技发展需求的微型化的方向发展。对于微机电系统(MEMS)的研究工作始于20世纪60年代,其研究范畴涉及材料科学、机械控制、加工与封装工艺、电子技术以及传感器和执行器等多种学科,是一个极具前景的新兴研究领域。MEMS的核心技术是研究微电子与微机械加工与封装技术的巧妙结合,期望能够由此而制造出体积小巧但功能强大的新型系统。经过几十年的发展,尤其最近十多年的研究与发展,MEMS技术已经显示出了巨大的生命力,此项技术的有效采用将信息系统的微型化、智能化、多功能化和可靠性水平提高到了一个新的高度。在当前技术水平下,微切削加工技术已经可以生产出来具有不同层次的3D微型结构,从而可以生产出体积非常微小的微型传感器敏感元件,象毒气传感器、离子传感器、光电探测器这样的以硅为主要构成材料的传感/探测器都装有极好的敏感元件[1],[2]。目前,这一类元器件已作为微型传感器的主要敏感元件被广泛应用于不同的研究领域中。 微型传感器应用现状就当前技术发展现状来看,微型传感器已经对大量不同应用领域,如航空、远距离探测、医疗及工业自动化等领域的信号探测系统产生了深远影响;目前开发并进入实用阶段的微型传感器已可以用来测量各种物理量、化学量和生物量,如位移、速度/加速度、压力、应力、应变、声、光、电、磁、热、PH值、离子浓度及生物分子浓度等2 智能化(Smart)智能化传感器(Smart Sensor)是20世纪80年代末出现的另外一种涉及多种学科的新型传感器系统。此类传感器系统一经问世即刻受到科研界的普遍重视,尤其在探测器应用领域,如分布式实时探测、网络探测和多信号探测方面一直颇受欢迎,产生的影响较大。 智能化传感器的特点智能化传感器是指那些装有微处理器的,不但能够执行信息处理和信息存储,而且还能够进行逻辑思考和结论判断的传感器系统。这一类传感器就相当于是微型机与传感器的综合体一样,其主要组成部分包括主传感器、辅助传感器及微型机的硬件设备。如智能化压力传感器,主传感器为压力传感器,用来探测压力参数,辅助传感器通常为温度传感器和环境压力传感器。采用这种技术时可以方便地调节和校正由于温度的变化而导致的测量误差,而环境压力传感器测量工作环境的压力变化并对测定结果进行校正;而硬件系统除了能够对传感器的弱输出信号进行放大、处理和存储外,还执行与计算机之间的通信联络。通常情况下,一个通用的检测仪器只能用来探测一种物理量,其信号调节是由那些与主探测部件相连接着的模拟电路来完成的;但智能化传感器却能够实现所有的功能,而且其精度更高、价格更便宜、处理质量也更好。与传统的传感器相比,智能化传感器具有以下优点:1.智能化传感器不但能够对信息进行处理、分析和调节,能够对所测的数值及其误差进行补偿,而且还能够进行逻辑思考和结论判断,能够借助于一览表对非线性信号进行线性化处理,借助于软件滤波器滤波数字信号。此外,还能够利用软件实现非线性补偿或其它更复杂的环境补偿,以改进测量精度。2.智能化传感器具有自诊断和自校准功能,可以用来检测工作环境。当工作环境临近其极限条件时,它将发出告警信号,并根据其分析器的输入信号给出相关的诊断信息。当智能化传感器由于某些内部故障而不能正常工作时,它能够借助其内部检测链路找出异常现象或出了故障的部件。3.智能化传感器能够完成多传感器多参数混合测量,从而进一步拓宽了其探测与应用领域,而微处理器的介入使得智能化传感器能够更加方便地对多种信号进行实时处理。此外,其灵活的配置功能既能够使相同类型的传感器实现最佳的工作性能,也能够使它们适合于各不相同的工作环境。4.智能化传感器既能够很方便地实时处理所探测到的大量数据,也可以根据需要将它们存储起来。存储大量信息的目的主要是以备事后查询,这一类信息包括设备的历史信息以及有关探测分析结果的索引等;5.智能化传感器备有一个数字式通信接口,通过此接口可以直接与其所属计算机进行通信联络和交换信息。此外,智能化传感器的信息管理程序也非常简单方便,譬如,可以对探测系统进行远距离控制或者在锁定方式下工作,也可以将所测的数据发送给远程用户等。 智能化传感器的发展与应用现状目前,智能化传感器技术正处于蓬勃发展时期,具有代表意义的典型产品是美国霍尼韦尔公司的ST-3000系列智能变送器和德国斯特曼公司的二维加速度传感器,以及另外一些含有微处理器(MCU)的单片集成压力传感器、具有多维检测能力的智能传感器和固体图像传感器(SSIS)等。与此同时,基于模糊理论的新型智能传感器和神经网络技术在智能化传感器系统的研究和发展中的重要作用也日益受到了相关研究人员的极大重视。指出的一点是:目前的智能化传感器系统本身尽管全都是数字式的,但其通信协议却仍需借助于4~20 mA的标准模拟信号来实现。一些国际性标准化研究机构目前正在积极研究推出相关的通用现场总线数字信号传输标准;不过,在眼下过渡阶段仍大多采用远距离总线寻址传感器(HART)协议,即Highway Addressable Remote Transducer。这是一种适用于智能化传感器的通信协议,与目前使用4~20mA模拟信号的系统完全兼容,模拟信号和数字信号可以同时进行通信,从而使不同生产厂家的产品具有通用性。能化传感器多用于压力、力、振动冲击加速度、流量、温湿度的测量,如美国霍尼韦尔公司的ST3000系列全智能变送器和德国斯特曼公司的二维加速度传感器就属于这一类传感器。另外,智能化传感器在空间技术研究领域亦有比较成功的应用实例[6]。发展中,智能化传感器无疑将会进一步扩展到化学、电磁、光学和核物理等研究领域。可以预见,新兴的智能化传感器将会在关系到全人类国民生的各个领域发挥越来越大作用。3 多功能传感器(Multifunction)如前所述,通常情况下一个传感器只能用来探测一种物理量,但在许多应用领域中,为了能够完美而准确地反映客观事物和环境,往往需要同时测量大量的物理量。由若干种敏感元件组成的多功能传感器则是一种体积小巧而多种功能兼备的新一代探测系统,它可以借助于敏感元件中不同的物理结构或化学物质及其各不相同的表征方式,用单独一个传感器系统来同时实现多种传感器的功能。随着传感器技术和微机技术的飞速发展,目前已经可以生产出来将若干种敏感元件综装在同一种材料或单独一块芯片上的一体化多功能传感器。 多功能传感器的执行规则和结构模式概括来讲,多功能传感器系统主要的执行规则和结构模式包括:(1) 多功能传感器系统由若干种各不相同的敏感元件组成,可以用来同时测量多种参数。譬如,可以将一个温度探测器和一个湿度探测器配置在一起(即将热敏元件和湿敏元件分别配置在同一个传感器承载体上)制造成一种新的传感器,这样,这种新的传感器就能够同时测量温度和湿度。(2) 将若干种不同的敏感元件精巧地制作在单独的一块硅片中,从而构成一种高度综合化和小型化的多功能传感器。由于这些敏感元件是被综装在同一块硅片中的,它们无论何时都工作在同一种条件下,所以很容易对系统误差进行补偿和校正。(3)借助于同一个传感器的不同效应可以获得不同的信息。以线圈为例,它所表现出来的电容和电感是各不相同的。(4)在不同的激励条件下,同一个敏感元件将表现出来不同的特征。而在电压、电流或温度等激励条件均不相同的情况下,由若干种敏感元件组成的一个多功能传感器的特征可想而知将会是多么的千差万别!有时候简直就相当于是若干个不同的传感器一样,其多功能特征可谓名副其实。 多功能传感器的研制与应用现状多功能传感器无疑是当前传感器技术发展中一个全新的研究方向,日前有许多学者正在积极从事于该领域的研究工作。如将某些类型的传感器进行适当组合而使之成为新的传感器,如用来测量流体压力和互异压力的组合传感器。又如,为了能够以较高的灵敏度和较小的粒度同时探测多种信号,微型数字式三端口传感器可以同时采用热敏元件、光敏元件和磁敏元件;这种组配方式的传感器不但能够输出模拟信号,而且还能够输出频率信号和数字信号.从目前的发展现状来看,最热门的研究领域也许是各种类型的仿生传感器了,而且在感触、刺激以及视听辨别等方面已有最新研究成果问世。从实用的角度考虑,多功能传感器中应用较多的是各种类型的多功能触觉传感器,譬如人造皮肤触觉传感器就是其中之一,这种传感器系统由PVDF材料、无触点皮肤敏感系统以及具有压力敏感传导功能的橡胶触觉传感器等组成。据悉,美国MERRITT公司研制开发的无触点皮肤敏感系统获得了较大的成功,其无触点超声波传感器、红外辐射引导传感器、薄膜式电容传感器、以及温度、气体传感器等在美国本土应用甚广。与其它方面的研究成果相比,目前在人工嗅觉方面的研究还似乎远远不尽人意。由于嗅觉元件接收到的判别信号是非常复杂的,其中总是混合着成千上万种化学物质,这就使得嗅觉系统处理起这些信号来异常错综复杂。人工嗅觉传感系统的典型产品是功能各异的Electronic nose(电子鼻),近10多年来,该技术的发展很快,目前已有数种商品化的产品在国际市场流通,美、法、德、英等国家均有比较先进的电子鼻产品问世。“电子鼻”系统通常由一个交叉选择式气体传感器阵列和相关的数据处理技术组成,并配以恰当的模式识别系统,具有识别简单和复杂气味的能力,主要用来解决一般情况下的气味探测问题。根据应用对象的不同,“电子鼻”系统传感器阵列中传感器的构成材料及配置数量亦有所不同,其中,构成材料包括金属氧化物半导体、导电聚合物、石英晶振等,配置数量则从几个到数十个不等。总之,“电子鼻”系统是气体传感器技术和信息处理技术进行有效结合的高科技产物,其气体传感器的体积很小,功耗也很低,能够方便地捕获并处理气味信号。气流经过气体传感器阵列进入到“电子鼻”系统的信号预处理元件中,最后由阵列响应模式来确定其所测气体的特征。阵列响应模式采用关联法、最小二乘法、群集法以及主要元素分析法等方法对所测气体进行定性和定量鉴别。美国Cyranosciences公司生产的Cyranose 320电子鼻是目前技术较为先进、适用范围也比较广的嗅觉传感系统之一,该系统主要由传感器阵列和数据分析算法两部分组成,其基本技术是将若干个独特的薄膜式碳-黑聚合物复合材料化学电阻器配置成一个传感器阵列,然后采用标准的数据分析技术,通过分析由此传感器阵列所收集到的输出值的办法来识别未知分析物。据称,Cyranose 320电子鼻的适用范围包括食品与饮料的生产与保鲜、环境保护、化学品分析与鉴定、疾病诊断与医药分析以及工业生产过程控制与消费品的监控与管理等。4 无线网络化(wireless networked)无线网络对我们来说并不陌生,比如手机,无线上网,电视机。传感器对我们来说也不陌生,比如温度传感器、压力传感器,还有比较新颖的气味传感器。但是,把二者结合在起来,提出无线传感器网络(Wireless Sensor Networks)这个概念,却是近几年才发生的事情。这个网络的主要组成部分就是一个个可爱的传感器节点。说它们可爱,是因为它们的体积都非常小巧。这些节点可以感受温度的高低、湿度的变化、压力的增减、噪声的升降。更让人感兴趣的是,每一个节点都是一个可以进行快速运算的微型计算机,它们将传感器收集到的信息转化成为数字信号,进行编码,然后通过节点与节点之间自行建立的无线网络发送给具有更大处理能力的服务器 传感器网络传感器网络是当前国际上备受关注的、由多学科高度交叉的新兴前沿研究热点领域。传感器网络综合了传感器技术、嵌入式计算技术、现代网络及无线通信技术、分布式信息处理技术等,能够通过各类集成化的微型传感器协作地实时监测、感知和采集各种环境或监测对象的信息,通过嵌入式系统对信息进行处理,并通过随机自组织无线通信网络以多跳中继方式将所感知信息传送到用户终端。从而真正实现“无处不在的计算”理念。传感器网络的研究采用系统发展模式,因而必须将现代的先进微电子技术、微细加工技术、系统SOC(system-on-chip)芯片设计技术、纳米材料与技术、现代信息通讯技术、计算机网络技术等融合,以实现其微型化、集成化、多功能化及系统化、网络化,特别是实现传感器网络特有的超低功耗系统设计。传感器网络具有十分广阔的应用前景,在军事国防、工农业、城市管理、生物医疗、环境监测、抢险救灾、防恐反恐、危险区域远程控制等许多领域都有重要的科研价值和巨大实用价值,已经引起了世界许多国家军界、学术界和工业界的高度重视,并成为进入2000 年以来公认的新兴前沿热点研究领域,被认为是将对二十一世纪产生巨大影响力的技术之一。 传感器网络研究热点问题和关键技术传感器网络以应用为目标,其构建是一个庞大的系统工程,涉及到的研究工作和需要解决的问题在每一个层面上都很多。对无线传感器网络系统结构及界面接口技术的研究意义重大。如果我们把传感器网络按其功能抽象成五个层次的话,将会包括基础层(传感器集合)、网络层(通信网络)、中间件层、数据处理和管理层以及应用开发层。其中,基础层以研究新型传感器和传感系统为核心,包括应用新的传感原理、使用新的材料以及采用新的结构设计等,以降低能耗、提高敏感性、选择性、响应速度、动态范围、准确度、稳定性以及在恶劣环境条件下工作的能力。 传感器网络的应用研究传感器网络有着巨大的应用前景,被认为是将对21 世纪产生巨大影响力的技术之一。已有和潜在的传感器应用领域包括:军事侦察、环境监测、医疗、建筑物监测等等。随着传感器技术、无线通信技术、计算技术的不断发展和完善,各种传感器网络将遍布我们生活环境,从而真正实现“无处不在的计算”。以下简要介绍传感器网络的一些应用。(1)军事应用传感器网络研究最早起源于军事领域,实验系统有海洋声纳监测的大规模传感器网络,也有监测地面物体的小型传感器网络。现代传感器网络应用中,通过飞机撒播、特种炮弹发射等手段,可以将大量便宜的传感器密集地撒布于人员不便于到达的观察区域如敌方阵地内,收集到有用的微观数据;在一部分传感器因为遭破坏等原因失效时,传感器网络作为整传感器网络体仍能完成观察任务。传感器网络的上述特点使得它具有重大军事价值,可以应用于如下一些场景中:▉监测人员、装备等情况以及单兵系统:通过在人员、装备上附带各种传感器,可以让各级指挥员比较准确、及时地掌握己方的保存状态。通过在敌方阵地部署各种传感器,可以了解敌方武器部署情况,为己方确定进攻目标和进攻路线提供依据。▉监测敌军进攻:在敌军驻地和可能的进攻路线上部署大量传感器,从而及时发现敌军的进攻行动、争取宝贵的应对时间。并可根据战况快速调整和部署新的传感器网络。▉评估战果:在进攻前后,在攻击目标附近部署传感器网络,从而收集目标被破坏程度的数据。▉核能、生物、化学攻击的侦察:借助于传感器网络可以及早发现己方阵地上的生、化污染,提供快速反应时间从而减少损失。不派人员就可以获取一些核、生、化爆炸现场的详细数据。(2)环境应用应用于环境监测的传感器网络,一般具有部署简单、便宜、长期不需更换电池、无需派人现场维护的优点。通过密集的节点布置,可以观察到微观的环境因素,为环境研究和环境监测提供了崭新的途径传感器网络研究在环境监测领域已经有很多的实例。这些应用实例包括:对海岛鸟类生活规律的观测;气象现象的观测和天气预报;森林火警;生物群落的微观观测等▉洪灾的预警:通过在水坝、山区中关键地点合理地布置一些水压、土壤湿度等传感器,可以在洪灾到来之前发布预警信息,从而及时排除险情或者减少损失。▉农田管理:通过在农田部署一定密度的空气温度、土壤湿度、土壤肥料含量、光照强度、风速等传感器,可以更好地对农田管理微观调控,促进农作物生长。(3)家庭应用建筑及城市管理各种无线传感器可以灵活方便地布置于建筑物内,获取室内环境参数,从而为居室环境控制和危险报警提供依据。▉ 智能家居:通过布置于房间内的温度、湿度、光照、空气成分等无线传感器,感知居室不同部分的微观状况,从而对空调、门窗以及其他家电进行自动控制,提供给人们智能、舒适的居住环境[16]。▉建筑安全:通过布置于建筑物内的图像、声音、气体检测、温度、压力、辐射等传感器,发现异常事件及时报警,自动启动应急措施。▉智能交通:通过布置于道路上的速度、识别传感器,监测交通流量等信息,为出行者提供信息服务,发现违章能及时报警和记录[17]。反恐和公共安全通过特殊用途的传感器,特别是生物化学传感器监测有害物、危险物的信息,最大限度地减少其对人民群众生命安全造成的伤害。(4)结论无线传感器网络有着十分广泛的应用前景,它不仅在工业、农业、军事、环境、医疗等传统领域有具有巨大的运用价值,在未来还将在许多新兴领域体现其优越性,如家用、保健、交通等领域。我们可以大胆的预见,将来无线传感器网络将无处不在,将完全融入我们的生活。比如微型传感器网最终可能将家用电器、个人电脑和其他日常用品同互联网相连,实现远距离跟踪,家庭采用无线传感器网络负责安全调控、节电等。无线传感器网络将是未来的一个无孔不入的十分庞大的网络,其应用可以涉及到人类日常生活和社会生产活动的所有领域。但是,我们还应该清楚的认识到,无线传感器网络才刚刚开始发展,它的技术、应用都还还远谈不上成熟,国内企业应该抓住商机,加大投入力度,推动整个行业的发展。无线传感器网络是新兴的通信应用网络,其应用可以涉及到人类生活和社会活动的所有领域。因此,无线传感器网络将是未来的一个无孔不入的十分庞大的网络,需要各种技术支撑。目前,成熟的通信技术都可能经过适当的改进和进一步发展,应用到无线传感器网络中,形成新的市场增长点,创造无线通信的新天地。5 结语当前技术水平下的传感器系统正向着微小型化、智能化、多功能化和网络化的方向发展。今后,随着CAD技术、MEMS技术、信息理论及数据分析算法的继续向前发展,未来的传感器系统必将变得更加微型化、综合化、多功能化、智能化和系统化。在各种新兴科学技术呈辐射状广泛渗透的当今社会,作为现代科学“耳目”的传感器系统,作为人们快速获取、分析和利用有效信息的基础,必将进一步得到社会各界的普遍关注。微波传感器依靠微波的很多优点,将广泛地用于微波通讯、卫星发送等无线通讯,和雷达、导弹诱导、遥感、射电望远镜中。并且在一些非接触式的监测和控制中也有很好的应用。

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