① 感測器論文
1 微型化（Micro）
為了能夠與信息時代信息量激增、要求捕獲和處理信息的能力日益增強的技術發展趨勢保持一致，對於感測器性能指標（包括精確性、可靠性、靈敏性等）的要求越來越嚴格；與此同時，感測器系統的操作友好性亦被提上了議事日程，因此還要求感測器必須配有標準的輸出模式；而傳統的大體積弱功能感測器往往很難滿足上述要求，所以它們已逐步被各種不同類型的高性能微型感測器所取代；後者主要由硅材料構成，具有體積小、重量輕、反應快、靈敏度高以及成本低等優點。
1.1 由計算機輔助設計（CAD）技術和微機電系統（MEMS）技術引發的感測器微型化
目前，幾乎所有的感測器都在由傳統的結構化生產設計向基於計算機輔助設計（CAD）的模擬式工程化設計轉變，從而使設計者們能夠在較短的時間內設計出低成本、高性能的新型系統，這種設計手段的巨大轉變在很大程度上推動著感測器系統以更快的速度向著能夠滿足科技發展需求的微型化的方向發展。
對於微機電系統（MEMS）的研究工作始於20世紀60年代，其研究范疇涉及材料科學、機械控制、加工與封裝工藝、電子技術以及感測器和執行器等多種學科，是一個極具前景的新興研究領域。MEMS的核心技術是研究微電子與微機械加工與封裝技術的巧妙結合，期望能夠由此而製造出體積小巧但功能強大的新型系統。經過幾十年的發展，尤其最近十多年的研究與發展，MEMS技術已經顯示出了巨大的生命力，此項技術的有效採用將信息系統的微型化、智能化、多功能化和可靠性水平提高到了一個新的高度。在當前技術水平下，微切削加工技術已經可以生產出來具有不同層次的3D微型結構，從而可以生產出體積非常微小的微型感測器敏感元件，象毒氣感測器、離子感測器、光電探測器這樣的以硅為主要構成材料的感測/探測器都裝有極好的敏感元件[1]，[2]。目前，這一類元器件已作為微型感測器的主要敏感元件被廣泛應用於不同的研究領域中。
1.2 微型感測器應用現狀
就當前技術發展現狀來看，微型感測器已經對大量不同應用領域，如航空、遠距離探測、醫療及工業自動化等領域的信號探測系統產生了深遠影響；目前開發並進入實用階段的微型感測器已可以用來測量各種物理量、化學量和生物量，如位移、速度/加速度、壓力、應力、應變、聲、光、電、磁、熱、PH值、離子濃度及生物分子濃度等
2 智能化（Smart）
智能化感測器（Smart Sensor）是20世紀80年代末出現的另外一種涉及多種學科的新型感測器系統。此類感測器系統一經問世即刻受到科研界的普遍重視，尤其在探測器應用領域，如分布式實時探測、網路探測和多信號探測方面一直頗受歡迎，產生的影響較大。
2.1 智能化感測器的特點
智能化感測器是指那些裝有微處理器的，不但能夠執行信息處理和信息存儲，而且還能夠進行邏輯思考和結論判斷的感測器系統。這一類感測器就相當於是微型機與感測器的綜合體一樣，其主要組成部分包括主感測器、輔助感測器及微型機的硬體設備。如智能化壓力感測器，主感測器為壓力感測器，用來探測壓力參數，輔助感測器通常為溫度感測器和環境壓力感測器。採用這種技術時可以方便地調節和校正由於溫度的變化而導致的測量誤差，而環境壓力感測器測量工作環境的壓力變化並對測定結果進行校正；而硬體系統除了能夠對感測器的弱輸出信號進行放大、處理和存儲外，還執行與計算機之間的通信聯絡。
通常情況下，一個通用的檢測儀器只能用來探測一種物理量，其信號調節是由那些與主探測部件相連接著的模擬電路來完成的；但智能化感測器卻能夠實現所有的功能，而且其精度更高、價格更便宜、處理質量也更好。與傳統的感測器相比，智能化感測器具有以下優點：
1．智能化感測器不但能夠對信息進行處理、分析和調節，能夠對所測的數值及其誤差進行補償，而且還能夠進行邏輯思考和結論判斷，能夠藉助於一覽表對非線性信號進行線性化處理，藉助於軟體濾波器濾波數字信號。此外，還能夠利用軟體實現非線性補償或其它更復雜的環境補償，以改進測量精度。
2．智能化感測器具有自診斷和自校準功能，可以用來檢測工作環境。當工作環境臨近其極限條件時，它將發出告警信號，並根據其分析器的輸入信號給出相關的診斷信息。當智能化感測器由於某些內部故障而不能正常工作時，它能夠藉助其內部檢測鏈路找出異常現象或出了故障的部件。
3．智能化感測器能夠完成多感測器多參數混合測量，從而進一步拓寬了其探測與應用領域，而微處理器的介入使得智能化感測器能夠更加方便地對多種信號進行實時處理。此外，其靈活的配置功能既能夠使相同類型的感測器實現最佳的工作性能，也能夠使它們適合於各不相同的工作環境。
4．智能化感測器既能夠很方便地實時處理所探測到的大量數據，也可以根據需要將它們存儲起來。存儲大量信息的目的主要是以備事後查詢，這一類信息包括設備的歷史信息以及有關探測分析結果的索引等；
5．智能化感測器備有一個數字式通信介面，通過此介面可以直接與其所屬計算機進行通信聯絡和交換信息。此外，智能化感測器的信息管理程序也非常簡單方便，譬如，可以對探測系統進行遠距離控制或者在鎖定方式下工作，也可以將所測的數據發送給遠程用戶等。
2.2 智能化感測器的發展與應用現狀
目前，智能化感測器技術正處於蓬勃發展時期，具有代表意義的典型產品是美國霍尼韋爾公司的ST-3000系列智能變送器和德國斯特曼公司的二維加速度感測器，以及另外一些含有微處理器（MCU）的單片集成壓力感測器、具有多維檢測能力的智能感測器和固體圖像感測器（SSIS）等。與此同時，基於模糊理論的新型智能感測器和神經網路技術在智能化感測器系統的研究和發展中的重要作用也日益受到了相關研究人員的極大重視。
指出的一點是：目前的智能化感測器系統本身盡管全都是數字式的，但其通信協議卻仍需藉助於4～20 mA的標准模擬信號來實現。一些國際性標准化研究機構目前正在積極研究推出相關的通用現場匯流排數字信號傳輸標准；不過，在眼下過渡階段仍大多採用遠距離匯流排定址感測器（HART）協議，即Highway Addressable Remote Transcer。這是一種適用於智能化感測器的通信協議，與目前使用4～20mA模擬信號的系統完全兼容，模擬信號和數字信號可以同時進行通信，從而使不同生產廠家的產品具有通用性。
能化感測器多用於壓力、力、振動沖擊加速度、流量、溫濕度的測量，如美國霍尼韋爾公司的ST3000系列全智能變送器和德國斯特曼公司的二維加速度感測器就屬於這一類感測器。另外，智能化感測器在空間技術研究領域亦有比較成功的應用實例[6]。
發展中，智能化感測器無疑將會進一步擴展到化學、電磁、光學和核物理等研究領域。可以預見，新興的智能化感測器將會在關繫到全人類國民生的各個領域發揮越來越大作用。
3 多功能感測器（Multifunction）
如前所述，通常情況下一個感測器只能用來探測一種物理量，但在許多應用領域中，為了能夠完美而准確地反映客觀事物和環境，往往需要同時測量大量的物理量。由若干種敏感元件組成的多功能感測器則是一種體積小巧而多種功能兼備的新一代探測系統，它可以藉助於敏感元件中不同的物理結構或化學物質及其各不相同的表徵方式，用單獨一個感測器系統來同時實現多種感測器的功能。隨著感測器技術和微機技術的飛速發展，目前已經可以生產出來將若干種敏感元件綜裝在同一種材料或單獨一塊晶元上的一體化多功能感測器。
3.1 多功能感測器的執行規則和結構模式
概括來講，多功能感測器系統主要的執行規則和結構模式包括：
（1） 多功能感測器系統由若干種各不相同的敏感元件組成，可以用來同時測量多種參數。譬如，可以將一個溫度探測器和一個濕度探測器配置在一起（即將熱敏元件和濕敏元件分別配置在同一個感測器承載體上）製造成一種新的感測器，這樣，這種新的感測器就能夠同時測量溫度和濕度。
（2） 將若干種不同的敏感元件精巧地製作在單獨的一塊矽片中，從而構成一種高度綜合化和小型化的多功能感測器。由於這些敏感元件是被綜裝在同一塊矽片中的，它們無論何時都工作在同一種條件下，所以很容易對系統誤差進行補償和校正。
（3）藉助於同一個感測器的不同效應可以獲得不同的信息。以線圈為例，它所表現出來的電容和電感是各不相同的。
（4）在不同的激勵條件下，同一個敏感元件將表現出來不同的特徵。而在電壓、電流或溫度等激勵條件均不相同的情況下，由若干種敏感元件組成的一個多功能感測器的特徵可想而知將會是多麼的千差萬別！有時候簡直就相當於是若干個不同的感測器一樣，其多功能特徵可謂名副其實。
3.2 多功能感測器的研製與應用現狀
多功能感測器無疑是當前感測器技術發展中一個全新的研究方向，日前有許多學者正在積極從事於該領域的研究工作。如將某些類型的感測器進行適當組合而使之成為新的感測器，如用來測量流體壓力和互異壓力的組合感測器。又如，為了能夠以較高的靈敏度和較小的粒度同時探測多種信號，微型數字式三埠感測器可以同時採用熱敏元件、光敏元件和磁敏元件；這種組配方式的感測器不但能夠輸出模擬信號，而且還能夠輸出頻率信號和數字信號.
從目前的發展現狀來看，最熱門的研究領域也許是各種類型的仿生感測器了，而且在感觸、刺激以及視聽辨別等方面已有最新研究成果問世。從實用的角度考慮，多功能感測器中應用較多的是各種類型的多功能觸覺感測器，譬如人造皮膚觸覺感測器就是其中之一，這種感測器系統由PVDF材料、無觸點皮膚敏感系統以及具有壓力敏感傳導功能的橡膠觸覺感測器等組成。據悉，美國MERRITT公司研製開發的無觸點皮膚敏感系統獲得了較大的成功，其無觸點超聲波感測器、紅外輻射引導感測器、薄膜式電容感測器、以及溫度、氣體感測器等在美國本土應用甚廣。
與其它方面的研究成果相比，目前在人工嗅覺方面的研究還似乎遠遠不盡人意。由於嗅覺元件接收到的判別信號是非常復雜的，其中總是混合著成千上萬種化學物質，這就使得嗅覺系統處理起這些信號來異常錯綜復雜。
人工嗅覺感測系統的典型產品是功能各異的Electronic nose（電子鼻），近10多年來，該技術的發展很快，目前已有數種商品化的產品在國際市場流通，美、法、德、英等國家均有比較先進的電子鼻產品問世。
「電子鼻」系統通常由一個交叉選擇式氣體感測器陣列和相關的數據處理技術組成，並配以恰當的模式識別系統，具有識別簡單和復雜氣味的能力，主要用來解決一般情況下的氣味探測問題。根據應用對象的不同，「電子鼻」系統感測器陣列中感測器的構成材料及配置數量亦有所不同，其中，構成材料包括金屬氧化物半導體、導電聚合物、石英晶振等，配置數量則從幾個到數十個不等。總之，「電子鼻」系統是氣體感測器技術和信息處理技術進行有效結合的高科技產物，其氣體感測器的體積很小，功耗也很低，能夠方便地捕獲並處理氣味信號。氣流經過氣體感測器陣列進入到「電子鼻」系統的信號預處理元件中，最後由陣列響應模式來確定其所測氣體的特徵。陣列響應模式採用關聯法、最小二乘法、群集法以及主要元素分析法等方法對所測氣體進行定性和定量鑒別。美國Cyranosciences公司生產的Cyranose 320電子鼻是目前技術較為先進、適用范圍也比較廣的嗅覺感測系統之一，該系統主要由感測器陣列和數據分析演算法兩部分組成，其基本技術是將若干個獨特的薄膜式碳-黑聚合物復合材料化學電阻器配置成一個感測器陣列，然後採用標準的數據分析技術，通過分析由此感測器陣列所收集到的輸出值的辦法來識別未知分析物。據稱，Cyranose 320電子鼻的適用范圍包括食品與飲料的生產與保鮮、環境保護、化學品分析與鑒定、疾病診斷與醫葯分析以及工業生產過程式控制制與消費品的監控與管理等。
4 無線網路化（wireless networked）
無線網路對我們來說並不陌生，比如手機，無線上網，電視機。感測器對我們來說也不陌生，比如溫度感測器、壓力感測器，還有比較新穎的氣味感測器。但是，把二者結合在起來，提出無線感測器網路（Wireless Sensor Networks）這個概念，卻是近幾年才發生的事情。
這個網路的主要組成部分就是一個個可愛的感測器節點。說它們可愛，是因為它們的體積都非常小巧。這些節點可以感受溫度的高低、濕度的變化、壓力的增減、雜訊的升降。更讓人感興趣的是，每一個節點都是一個可以進行快速運算的微型計算機，它們將感測器收集到的信息轉化成為數字信號，進行編碼，然後通過節點與節點之間自行建立的無線網路發送給具有更大處理能力的伺服器
4.1 感測器網路
感測器網路是當前國際上備受關注的、由多學科高度交叉的新興前沿研究熱點領域。感測器網路綜合了感測器技術、嵌入式計算技術、現代網路及無線通信技術、分布式信息處理技術等，能夠通過各類集成化的微型感測器協作地實時監測、感知和採集各種環境或監測對象的信息，通過嵌入式系統對信息進行處理，並通過隨機自組織無線通信網路以多跳中繼方式將所感知信息傳送到用戶終端。從而真正實現「無處不在的計算」理念。感測器網路的研究採用系統發展模式，因而必須將現代的先進微電子技術、微細加工技術、系統SOC（system-on-chip）晶元設計技術、納米材料與技術、現代信息通訊技術、計算機網路技術等融合，以實現其微型化、集成化、多功能化及系統化、網路化，特別是實現感測器網路特有的超低功耗系統設計。感測器網路具有十分廣闊的應用前景，在軍事國防、工農業、城市管理、生物醫療、環境監測、搶險救災、防恐反恐、危險區域遠程式控制制等許多領域都有重要的科研價值和巨大實用價值，已經引起了世界許多國家軍界、學術界和工業界的高度重視，並成為進入2000 年以來公認的新興前沿熱點研究領域，被認為是將對二十一世紀產生巨大影響力的技術之一。
4.2 感測器網路研究熱點問題和關鍵技術
感測器網路以應用為目標，其構建是一個龐大的系統工程，涉及到的研究工作和需要解決的問題在每一個層面上都很多。對無線感測器網路系統結構及界面介面技術的研究意義重大。如果我們把感測器網路按其功能抽象成五個層次的話，將會包括基礎層（感測器集合）、網路層（通信網路）、中間件層、數據處理和管理層以及應用開發層。
其中，基礎層以研究新型感測器和感測系統為核心，包括應用新的感測原理、使用新的材料以及採用新的結構設計等，以降低能耗、提高敏感性、選擇性、響應速度、動態范圍、准確度、穩定性以及在惡劣環境條件下工作的能力。
4.3 感測器網路的應用研究
感測器網路有著巨大的應用前景，被認為是將對21 世紀產生巨大影響力的技術之一。已有和潛在的感測器應用領域包括：軍事偵察、環境監測、醫療、建築物監測等等。隨著感測器技術、無線通信技術、計算技術的不斷發展和完善，各種感測器網路將遍布我們生活環境，從而真正實現「無處不在的計算」。以下簡要介紹感測器網路的一些應用。
（1）軍事應用
感測器網路研究最早起源於軍事領域，實驗系統有海洋聲納監測的大規模感測器網路，也有監測地面物體的小型感測器網路。現代感測器網路應用中，通過飛機撒播、特種炮彈發射等手段，可以將大量便宜的感測器密集地撒布於人員不便於到達的觀察區域如敵方陣地內，收集到有用的微觀數據；在一部分感測器因為遭破壞等原因失效時，感測器網路作為整感測器網路體仍能完成觀察任務。感測器網路的上述特點使得它具有重大軍事價值，可以應用於如下一些場景中：
▉監測人員、裝備等情況以及單兵系統：通過在人員、裝備上附帶各種感測器，可以讓各級指揮員比較准確、及時地掌握己方的保存狀態。通過在敵方陣地部署各種感測器，可以了解敵方武器部署情況，為己方確定進攻目標和進攻路線提供依據。
▉監測敵軍進攻：在敵軍駐地和可能的進攻路線上部署大量感測器，從而及時發現敵軍的進攻行動、爭取寶貴的應對時間。並可根據戰況快速調整和部署新的感測器網路。
▉評估戰果：在進攻前後，在攻擊目標附近部署感測器網路，從而收集目標被破壞程度的數據。
▉核能、生物、化學攻擊的偵察：藉助於感測器網路可以及早發現己方陣地上的生、化污染，提供快速反應時間從而減少損失。不派人員就可以獲取一些核、生、化爆炸現場的詳細數據。
（2）環境應用
應用於環境監測的感測器網路，一般具有部署簡單、便宜、長期不需更換電池、無需派人現場維護的優點。通過密集的節點布置，可以觀察到微觀的環境因素，為環境研究和環境監測提供了嶄新的途徑感測器網路研究在環境監測領域已經有很多的實例。這些應用實例包括：對海島鳥類生活規律的觀測；氣象現象的觀測和天氣預報；森林火警；生物群落的微觀觀測等
▉洪災的預警：通過在水壩、山區中關鍵地點合理地布置一些水壓、土壤濕度等感測器，可以在洪災到來之前發布預警信息，從而及時排除險情或者減少損失。
▉農田管理：通過在農田部署一定密度的空氣溫度、土壤濕度、土壤肥料含量、光照強度、風速等感測器，可以更好地對農田管理微觀調控，促進農作物生長。
（3）家庭應用
建築及城市管理各種無線感測器可以靈活方便地布置於建築物內，獲取室內環境參數，從而為居室環境控制和危險報警提供依據。
▉ 智能家居：通過布置於房間內的溫度、濕度、光照、空氣成分等無線感測器，感知居室不同部分的微觀狀況，從而對空調、門窗以及其他家電進行自動控制，提供給人們智能、舒適的居住環境[16]。
▉建築安全：通過布置於建築物內的圖像、聲音、氣體檢測、溫度、壓力、輻射等感測器，發現異常事件及時報警，自動啟動應急措施。
▉智能交通：通過布置於道路上的速度、識別感測器，監測交通流量等信息，為出行者提供信息服務，發現違章能及時報警和記錄[17]。反恐和公共安全通過特殊用途的感測器，特別是生物化學感測器監測有害物、危險物的信息，最大限度地減少其對人民群眾生命安全造成的傷害。
（4）結論
無線感測器網路有著十分廣泛的應用前景，它不僅在工業、農業、軍事、環境、醫療等傳統領域有具有巨大的運用價值，在未來還將在許多新興領域體現其優越性，如家用、保健、交通等領域。我們可以大膽的預見，將來無線感測器網路將無處不在，將完全融入我們的生活。比如微型感測器網最終可能將家用電器、個人電腦和其他日常用品同互聯網相連，實現遠距離跟蹤，家庭採用無線感測器網路負責安全調控、節電等。無線感測器網路將是未來的一個無孔不入的十分龐大的網路，其應用可以涉及到人類日常生活和社會生產活動的所有領域。但是，我們還應該清楚的認識到，無線感測器網路才剛剛開始發展，它的技術、應用都還還遠談不上成熟，國內企業應該抓住商機，加大投入力度，推動整個行業的發展。
無線感測器網路是新興的通信應用網路，其應用可以涉及到人類生活和社會活動的所有領域。因此，無線感測器網路將是未來的一個無孔不入的十分龐大的網路，需要各種技術支撐。目前，成熟的通信技術都可能經過適當的改進和進一步發展，應用到無線感測器網路中，形成新的市場增長點，創造無線通信的新天地。
5 結語
當前技術水平下的感測器系統正向著微小型化、智能化、多功能化和網路化的方向發展。今後，隨著CAD技術、MEMS技術、信息理論及數據分析演算法的繼續向前發展，未來的感測器系統必將變得更加微型化、綜合化、多功能化、智能化和系統化。在各種新興科學技術呈輻射狀廣泛滲透的當今社會，作為現代科學「耳目」的感測器系統，作為人們快速獲取、分析和利用有效信息的基礎，必將進一步得到社會各界的普遍關注。
微波感測器依靠微波的很多優點，將廣泛地用於微波通訊、衛星發送等無線通訊，和雷達、導彈誘導、遙感、射電望遠鏡中。並且在一些非接觸式的監測和控制中也有很好的應用。
摘要:本文簡述了無線感測器網路的定義、組成及特點，並結合其特點介紹了無線感測器網路在各行各業廣泛的應用價值和未來發展前景以及目前存在的技術問題。 關鍵詞:無線感測器網路；組成；應用；發展 科技發展的腳步越來越快，人類已經置身於信息時代。而作為信息獲取最重要和最基本的技術——感測器技術，也得到了極大的發展。感測器信息獲取技術已經從過去的單一化漸漸向集成化、微型化和網路化方向發展，並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感測器網路（WSN, wireless sensor networks）綜合了感測器技術、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、感知和採集網路分布區域內的各種環境或監測對象的信息，並對這些信息進行處理，獲得詳盡而准確的信息，傳送到需要這些信息的用戶。 由於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，被廣泛地應用於軍事，工業過程式控制制、國家安全、環境監測等領域。 無線感測器網路綜合了感測器技術、嵌入式計算技術、現代網路及無線通信技術、分布式信息處理技術等多種領域，是當前計算機網路研究的熱點。 一、發展概述 早在上世紀70年代，就出現了將傳統感測器採用點對點傳輸、連接感測控制器而構成感測器網路雛形，我們把它歸之為第一代感測器網路。隨著相關學科的不斷發展和進步，感測器網路同時還具有了獲取多種信息信號的綜合處理能力，並通過與感測控制器的相聯，組成了有信息綜合和處理能力的感測器網路，這是第二代感測器網路。而從上世紀末開始，現場匯流排技術開始應用於感測器網路，人們用其組建智能化感測器網路，大量多功能感測器被運用，並使用無線技術連接，無線感測器網路逐漸形成。 無線感測器網路是新一代的感測器網路，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，非常重視無線感測器網路的發展，IEEE正在努力推進無線感測器網路的應用和發展，波士頓大學（Boston University）還於最近創辦了感測器網路協會（Sensor Network Consortium），期望能促進感測器聯網技術開發。美國的《技術評論》雜志在論述未來新興十大技術時，更是將無線感測器網路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，無線感測器網路也列入其中。可以預計，無線感測器網路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、無線感測器網路的定義和特點 無線感測器網路可以看成是由數據獲取網路、數據分布網路和控制管理中心三部分組成的。其主要組成部分是集成有感測器、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路,再將採集來的數據通過優化後經無線電波傳輸給信息處理中心。 無線感測器網路操作系統Tiny0S141的研製者，Jason Hill博士把WSN定義為： Sensing＋CPU＋Radio＝Thousands of potential application 哈爾濱工業大學的李建中教授將WSN定義為：WSN是由一組感測器節點以自組織的方式構成的有線或無線網路，其目的是協作地感知、採集和處理網路覆蓋的地理區域中感知對象的信息，並發布給觀察者。從硬體上看，WSN節 點主要由數據採集單元、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；從軟體上看，它藉助於節點中內置感測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，並通過無線網路將探測信息傳送到數據匯聚中心 進行處理、分析和轉發。
原文出自： http://www.3qlw.com/gongxue/tongxinxue/2010-07-22/1420.html
③ 工程測試技術的前言
機電測試技術是機械、電子、計算機及物理等學科領域先進技術的高度綜合，是信息時代科技進步的重要標志。機電測試技術擔負著現代工業生產系統運行中的信息採集、處理、分析及相關儀器系統設計的任務，是設備安全、可靠運行的保證。本書是在結合多所院校機電一體化、儀器儀表等相關專業本科教學培養要求的基礎上組織編寫的。
本教材在編寫過程中，參考了大量的相關書籍，內容安排上盡量結合專業培養目標，從創新的角度組織測試系統設計所需要的感測器技術、信號處理技術、測試系統設計技術等相關基礎理論和實踐環節等內容。教材編寫力求具有創新性、實用性和先進性，並且通俗易懂、深入淺出，使讀者通過學習具備測試領域專業技能並具有主動創新能力。
本書是理工類專業本科生的一門專業基礎課，內容組織上重點圍繞測試系統的設計能力培養，具體內容包括電量和非電量的檢測技術、測試信號的獲取與調理技術、信號處理與分析技術、計算機自動測試系統的設計與評價技術等，並進一步探討了測試技術的發展方向。
全書共分9章。河南機電學院鄭艷玲編寫第1章和第4章的4.9、4.10節，付廣春編寫第3章和第5章，李曉敏編寫第2章的2.4節和第4章的4.11節，並同聶永芳聯合完成第6章，聶永芳編寫第7章，宋長源編寫第4章的4.1～4.5節；河南理工大學張登攀編寫第2章的2.1～2.3節和第8章；河南農業大學的李建偉編寫第4章的4.6～4.8節和第9章。
本書在編寫過程中得到了華中科技大學何嶺松教授的大力支持，同時也得到了相關參與編寫本書的院校老師和領導的大力支持和關心。感謝所有給予本書以關心和幫助的朋友，以及所參閱的相關文獻的作者。
盡管參與編寫的全體作者盡心盡力，但疏漏和不足之處在所難免，懇請廣大讀者和專家、學者批評指正。
④ 試述感測器與檢測技術的發展趨勢
感測器與測試技術作業論述題
論述題一
1、電阻應變片：電阻應變片也稱電阻應變計,簡稱應變片或應變計，是由敏感柵等構成用於測量應變的元件。它能將機械構件上應變的變化轉換為電阻變化。它是由直徑為0.02～0.05mm的康銅絲或者鎳鉻絲繞成柵狀（或用很薄的金屬箔腐蝕成柵狀）夾在兩層絕緣薄片（基底）中製成，用鍍錫銅線與應變片絲柵連接作為應變片引線，用來連接測量導線。
2、感測器的定義：是一種檢測裝置，能感受到被測量的信息，並能將檢測感受到的信息，按一定規律變換成為電信號或其他所需形式的信息輸出，以滿足信息的傳輸、處理、存儲、顯示、記錄和控制等要求。它是實現自動檢測和自動控制的首要環節。
3、電容式感測器：把被測的機械量，如位移、壓力等轉換為電容量變化的感測器。它的敏感部分就是具有可變參數的電容器。其最常用的形式是由兩個平行電極組成、極間以空氣為介質的電容器。
4、電感感測器：將被測量變化轉換成電感量變化的感測器。電感式感測器是利用電磁感應把被測的物理量如位移，壓力，流量，振動等轉換成線圈的自感系數和互感系數的變化，再由電路轉換為電壓或電流的變化量輸出，實現非電量到電量的轉換。
5、磁柵式感測器：磁柵式感測器是利用磁柵與磁頭的磁作用進行測量的位移感測器。它是一種新型的數字式感測器，成本較低且便於安裝和使用。當需要時，可將原來的磁信號（磁柵）抹去，重新錄制。
6、壓電式感測器：將被測量變化轉換成由於材料受機械力產生的靜電電荷或電壓變化的感測器。
7、碼盤式感測器：碼盤式感測器又稱為角數字編碼器，是一種旋轉式位置感測器。電池供電電磁流量計中的碼盤式感測器是建立在編碼器的基礎之上，它不需要基準數據，更不需要計數系統，在任意位置都可給出與位置相對應的固定數字碼輸出，是測量軸角位置和位移的方法之一。碼盤式感測器的特點：①具有高的測量精度和解析度，測量范圍大；②抗干擾能力強，穩定性好；③信號易於處理、傳送和自動控制；④便於動態及多路側量，讀數直觀；⑤安裝方便，維護簡單，工作可靠性高。
8、莫爾條紋：是18世紀法國研究人員莫爾先生首先發現的一種光學現象。從技術角度上講，莫爾條紋是兩條線或兩個物體之間以恆定的角度和頻率發生干涉的視覺結果，當人眼無法分辨這兩條線或兩個物體時，只能看到干涉的花紋，這種光學現象就是莫爾條紋。 9、超聲波的波型種類及各種波型的物理意義：超聲波在介質中傳播可以有不同形式，它取決於介質可以承受何種作用力以及如何對介質激發超聲波。通常有如下三種：1.縱波波型：當介質中質點振動方向與超聲波的傳播方向一致時，此超聲波為縱波波型。任何固體介質當其體積發生交替變化時均能產生縱波。2.橫波波型：當介質中質點的振動方向與超聲波垂直時，此種超聲波為橫波波型。由於固體介質除了能承受體積變形外，還能夠承受切變變形。當其中剪切力交替作用於固體介質時均能產生橫波。橫波只能在固體介質中傳播。3.表面波波型：是沿著固體表面傳播的具有縱波和橫波的雙重性質的波。表面波可以看成是由平行於表面的縱波和垂直於橫波的橫波合成，振動質點的軌跡為一橢圓，在距表面1/4波長深處振幅最強，隨著深度的增加很快率減，實際上離表面一個波長以上的地方，質點振動的振幅已經很微弱了。
10、超聲波探傷：利用超聲波探測材料內部缺陷的無損檢驗法。超聲波探傷是利用超聲能透入金屬材料的深處，並由一截面進入另一截面時，在界面邊緣發生反射的特點來檢查零件缺
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陷的一種方法，當超聲波束自零件表面由探頭通至金屬內部，遇到缺陷與零件底面時就分別發生反射波來，在熒光屏上形成脈沖波形，根據這些脈沖波形來判斷缺陷位置和大小。
⑤ 感測器與檢測技術 怎麼學
感測器與檢測技術」是現代科技的前沿技術，是製造業自動化和信息化的基礎，是第二 特網和未來「泛在網路」信息來源的重要支撐性技術，是適合於機電、自動化、航空、航海和航天等專業的基礎課程。感測器與檢測技術涉及到各種物理量、化學量、生物量等的測量、變換和處理，是一門應用十分廣泛，對工農業生產、國防等具有十分重要意義的課程。該課程涉及到物理學、化學、測試計量學、電子學、機械學、通信、計算機、自動控制、儀器儀表等眾多學科，其理論和實踐性都很強。學好這門專業基礎課，對學生今後的工作將將起到十分重要的作用，因此，國內外高校都非常重視這門課程的教學工作。 「感測器與檢測技術」課程在內容上包括檢測技術領域的一些基本概念及測量方法、誤差分析與測量數據處理、感測器的一般特性分析、各種常用感測器（如電阻式、電感式、電容式、壓電式、磁電式、熱電式、光電式等）的工作原理、結構、非線性誤差補償、測量電路與應用實例的介紹，該課程既注重理論基礎知識的積累，又注重實用工程測控技術和先進科學方法的培育，學好該課程對學生的畢業設計、電子設 賽、課程設計以及其他課外科技活動都會有很大的幫助，能夠較好地鍛煉學生分析和解決工程實際問題的能力。 「感測器與檢測技術」課程的基本特點是：涉及的知識面廣，既有深刻的理論闡述，又有諸多實踐經驗的歸納，理論與實踐密切結合、綜合性較強。如何學習「感測器與檢測技術」這門課，才會取得一個較為理想的結果呢？許多「過來人」的經驗也許值得你學習參考： 首先，懷著濃厚的學習興 擬定一個合理的學習計劃是必要的，這會對整個學習過程有一個非常重要的主導和推動作用。 其次，具備良好的相關知識基礎會讓學習更輕松，如電路、數理統計、計算機知識等。 第三，上課注意聽講將收到事半功倍的效果。 第四，感測器與實際聯系非常緊密，從實際應用出發，考慮感測器的原理、用途、使用場合、注意事項、數據分析方法等，盡量做到學以致用，能分析實際工作或生活中常見的各類感測器。 最後，在學習過程中，將各種感測器進行分類比較，學會總結與歸納，這樣，不同類別感測器的基本特性、工作原理、測量電路和應用方法等將更加容易掌握。 當然，良好的教學是一個相長的過程。精心組織教學內容，教學方法靈活多變，詳略處理恰當，融知識性與 性於一體，加強交流與溝通……，這些都是公認的、具有普適性的好方法，在這些方法的導引下，好的學習效果是值得期待的。 有這樣一個故事。一名外國學生在做一個課題研究時，遇到一個非常棘手的問題，他百思不得其 無奈只有向自己的導師求助。導師沒有正面給出解決問題的方法，而是將這個問題交給了一名中國學生處理。幾天過後，中國學生終於成功 了這個棘手的問題。於是導師讓中國學生參與到外國學生的研究課題中，讓他們共同完成。期末，這個研究課題圓滿完成，導師給了中國學生和外國學生同樣的分數。中國學生不 問：「我 了外國學生都無從下手的問題，我對這個課題的貢獻最大，到頭來，為什麼給我們相同的分數呢？」。導師嚴肅的回答：「沒錯，年輕人，在你的幫助下，你們出色的完成了這個課題的任務，可對任何一門學科來說，提出問題的價值等於甚至大於解決問題的價值，你一直都跟著外國學生的思路走，毫無創造性突破，你應該對你的分數感到 ……」。 還有一個故事。新的學期來到了，計算機專業的學生正在聆聽教授帶給他們的第一堂編程課。「好的，每個人准備一張紙，將你們渴望編寫的程序的名稱以及該程序實現的大致功能寫下來交給我」。幾天後，又到了上教授的編程課。每個學生的編程計劃都已交到了教授手裡。有的是編寫游戲的，有的是做數據 的，有的乾脆做起了各式各樣的插件……看著琳琅 的程序，教授發話了：「同學們，你們有信心完成你們各自的程序並確保按計劃交給我嗎？」。「當然能！」，大家異口同 回答。「那好，這門編程課的教學任務已經完成，你們可以離開教室了，但不要忘了你們的承諾。期間，我很樂意幫助你們找到 你們各自遇到問題的方法。」 實際上，學習是一項復雜的勞動，即使針對相同的學習內容，學習方法、學習途徑、學習效果都會因人而異，很難用簡單的話語准 誤地表達什麼是學習「感測器與檢測技術」這門課程的好方法。但有一點是重要的，即知識需要活學活用，知識和知識創新都來源於實踐，也應該回歸實踐、指導實踐，具有較強實踐性特徵的「感測器與檢測技術」這門課尤其如此！只有扎實理論基礎知識，強化實踐動手能力，充分訓練自己的綜合分析問題和 問題的能力，才會達到一種較為理想的學習效果。 如果我們給自己擬定一個大的學習方向和一個現實的學習目標，從生活實際出發，留意身邊的各種感測器與檢測技術的應用實例，並懷著探索的激情和追求真理的精神，不斷提出問題，思考解決的方法，甚至對現有的應用方案大膽提出改造、優化或創新型設計思路，帶著一系列待解的問題來學習「感測器與檢測技術」方面的知識，那麼，我們將會對被研究對象有更深刻的理 逐步進入浩瀚的「感測器與檢測技術」知識海洋，並深深體會到探索與進步過程中無窮的驚喜與樂趣
⑥ 感測器與測試技術在機械設計製造及其自動化領域中有什麼應用
在各種自動化系統中，各種物理量，通過感測器把物理量變成電信號，供電路處理。
物理量包括內溫度、壓容力、轉速、力、位置、頻率、光亮、流量等等，枚不勝舉！
現在的設備，隨便舉例，上面都有很多感測器。自動化系統，尤其是現在加上計算機技術的應用，對感測器的依賴很多。
你可以找找，搜搜，這方面的知識太多了！