一、传感器的定义信息处理技术取得的进展以及微处理器和计算机技术的高速发展,都需要在传感器的开发方面有相应的进展。微处理器现在已经在测量和控制系统中得到了广泛的应用。随着这些系统能力的增强,作为信息采集系统的前端单元,传感器的作用越来越重要。传感器已成为自动化系统和机器人技术中的关键部件,作为系统中的一个结构组成,其重要性变得越来越明显。最广义地来说,传感器是一种能把物理量或化学量转变成便于利用的电信号的器件。国际电工委员会(IEC:International Electrotechnical Committee)的定义为:“传感器是测量系统中的一种前置部件,它将输入变量转换成可供测量的信号”。按照Gopel等的说法是:“传感器是包括承载体和电路连接的敏感元件”,而“传感器系统则是组合有某种信息处理(模拟或数字)能力的传感器”。传感器是传感器系统的一个组成部分,它是被测量信号输入的第一道关口。传感器系统的原则框图示于图1-1,进入传感器的信号幅度是很小的,而且混杂有干扰信号和噪声。为了方便随后的处理过程,首先要将信号整形成具有最佳特性的波形,有时还需要将信号线性化,该工作是由放大器、滤波器以及其他一些模拟电路完成的。在某些情况下,这些电路的一部分是和传感器部件直接相邻的。成形后的信号随后转换成数字信号,并输入到微处理器。德国和俄罗斯学者认为传感器应是由二部分组成的,即直接感知被测量信号的敏感元件部分和初始处理信号的电路部分。按这种理解,传感器还包含了信号成形器的电路部分。传感器系统的性能主要取决于传感器,传感器把某种形式的能量转换成另一种形式的能量。有两类传感器:有源的和无源的。有源传感器能将一种能量形式直接转变成另一种,不需要外接的能源或激励源(参阅图1-2(a))。有源(a)和无源(b)传感器的信号流程无源传感器不能直接转换能量形式,但它能控制从另一输入端输入的能量或激励能传感器承担将某个对象或过程的特定特性转换成数量的工作。其“对象”可以是固体、液体或气体,而它们的状态可以是静态的,也可以是动态(即过程)的。对象特性被转换量化后可以通过多种方式检测。对象的特性可以是物理性质的,也可以是化学性质的。按照其工作原理,传感器将对象特性或状态参数转换成可测定的电学量,然后将此电信号分离出来,送入传感器系统加以评测或标示。各种物理效应和工作机理被用于制作不同功能的传感器。传感器可以直接接触被测量对象,也可以不接触。用于传感器的工作机制和效应类型不断增加,其包含的处理过程日益完善。常将传感器的功能与人类5大感觉器官相比拟: 光敏传感器——视觉;声敏传感器——听觉;气敏传感器——嗅觉;化学传感器——味觉;压敏、温敏、流体传感器——触觉。与当代的传感器相比,人类的感觉能力好得多,但也有一些传感器比人的感觉功能优越,例如人类没有能力感知紫外或红外线辐射,感觉不到电磁场、无色无味的气体等。对传感器设定了许多技术要求,有一些是对所有类型传感器都适用的,也有只对特定类型传感器适用的特殊要求。针对传感器的工作原理和结构在不同场合均需要的基本要求是: 高灵敏度,抗干扰的稳定性(对噪声不敏感),线性,容易调节(校准简易),高精度,高可靠性,无迟滞性,工作寿命长(耐用性) ,可重复性,抗老化,高响应速率,抗环境影响(热、振动、酸、碱、空气、水、尘埃)的能力 ,选择性,安全性(传感器应是无污染的),互换性 低成本 ,宽测量范围,小尺寸、重量轻和高强度,宽工作温度范围 。二、传感器的分类可以用不同的观点对传感器进行分类:它们的转换原理(传感器工作的基本物理或化学效应);它们的用途;它们的输出信号类型以及制作它们的材料和工艺等。根据传感器工作原理,可分为物理传感器和化学传感器二大类:传感器工作原理的分类物理传感器应用的是物理效应,诸如压电效应,磁致伸缩现象,离化、极化、热电、光电、磁电等效应。被测信号量的微小变化都将转换成电信号。化学传感器包括那些以化学吸附、电化学反应等现象为因果关系的传感器,被测信号量的微小变化也将转换成电信号。有些传感器既不能划分到物理类,也不能划分为化学类。大多数传感器是以物理原理为基础运作的。化学传感器技术问题较多,例如可靠性问题,规模生产的可能性,价格问题等,解决了这类难题,化学传感器的应用将会有巨大增长。常见传感器的应用领域和工作原理列于表1.1。按照其用途,传感器可分类为: 压力敏和力敏传感器 ,位置传感器 , 液面传感器 能耗传感器 ,速度传感器 ,热敏传感器,加速度传感器,射线辐射传感器 ,振动传感器,湿敏传感器 ,磁敏传感器,气敏传感器,真空度传感器,生物传感器等。以其输出信号为标准可将传感器分为: 模拟传感器——将被测量的非电学量转换成模拟电信号。数字传感器——将被测量的非电学量转换成数字输出信号(包括直接和间接转换)。膺数字传感器——将被测量的信号量转换成频率信号或短周期信号的输出(包括直接或间接转换)。开关传感器——当一个被测量的信号达到某个特定的阈值时,传感器相应地输出一个设定的低电平或高电平信号。
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R2=0时电动及回馈制动状态下的机械特性 1、改变他励直流电动机机械特性有哪些方法? 2、他励直流电动机在什么情况下,从电动机运行状态进入回馈制动状态?他励直流电动机回馈制动时,能量传递关系,电动势平衡方程式及机械特性又是什么情况? 重点 掌握直流电机的电动和回馈制动特性 难点 调节直流电动机M的额定值(三个条件互相制约,同时满足。) 1、额定电流IN 2、额定励磁电流IfN 3、额定转速nN 了解和测定他励直流电动机在R2=0时电动及回馈制动状态下的机械特性 直流他励电动机机械特性测定的实验原理图
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电子元器件 任何一个电子电路,都是由电子元器件组合而成。了解常用元器件的性能、型号规格、组成分类及识别方法,用简单测试的方法判断元器件的好坏,是选择、使用电子元器件的基础,是组装、调试电子电路必须具备的技术技能。下面我们首先分别介绍电阻器、电容器、电感器、继电器、晶体管、光电器件、集成电路等元器件的基本知识1 .电阻器电阻器在电路中起限流、分流、降压、分压、负载、匹配等作用。1.1电阻器的分类电阻器按其结构可分为三类,即固定电阻器、可变电阻器(电位器)和敏感电阻器。按组成材料的不同,又可分为炭膜电阻器、金属膜电阻器、线绕电阻器、热敏电阻器、压敏电阻器等。常用电阻器的外形图如图1.1 1.2 电阻器的参数及标注方法电阻器的参数很多,通常考虑的有标称阻值、额定功率和允许偏差等。(1)、标称阻值和允许误差 电阻器的标称阻值是指电阻器上标出的名义阻值。而实际阻值与标称阻值之间允许的最大偏差范围叫做阻值允许偏差,一般用标称阻值与实际阻值之差除以标称阻值所得的百分数表示,又称阻值误差。普通电阻器阻值误差分三个等级:允许误差小于±5﹪的称Ⅰ级,允许误差小于±10﹪的称Ⅱ级,允许误差小于±20﹪的称Ⅲ级。表示电阻器的阻值和误差的方法有两种:一是直标法,二是色标法。直标法是将电阻的阻值直接用数字标注在电阻上;色标法是用不同颜色的色环来表示电阻器的阻值和误差,其规定如表1.1(a)和(b)。 用色标法表示电阻时,根据阻值的精密情况又分为两种:一是普通型电阻,电阻体上有四条色环,前两条表示数字,第三条表示倍乘,第四条表示误差。二是精密型电阻,电阻体上有五条色环,前三条表示数字,第四条表示倍乘,第五条表示误差。通用电阻器的标称阻值系列如表1.2所示,任何电阻器的标称阻值都应为表1.2所列数值乘以10nΩ,其中n为整数。(2)、电阻器的额定功率 电阻器的额定功率指电阻器在直流或交流电路中,长期连续工作所允许消耗的最大功率。常用的额定功率有1/8W、1/4W、1/2W、1W、2W、5W、10W、25W等。电阻器的额定功率有两种表示方法,一是2W以上的电阻,直接用阿拉伯数字标注在电阻体上,二是2W以下的炭膜或金属膜电阻,可以根据其几何尺寸判断其额定功率的大小如表1.3。3 电阻器的简单测试 电阻器的好坏可以用仪表测试,电阻器阻值的大小也可以用有关仪器、仪表测出,测试电阻值通常有两种方法,一是直接测试法,另一种是间接测试法。(1).直接测试法就是直接用欧姆表、电桥等仪器仪表测出电阻器阻值的方法。通常测试小于1Ω的小电阻时可用单臂电桥,测试1Ω到1MΩ电阻时可用电桥或欧姆表(或万用表),而测试1MΩ以上大电阻时应使用兆欧表。
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嵌入式视频处理基本原理-中文版
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由于移动智能终端的自身能力受限,传统的基本安全防护方法难以直接应用于移动智能终端。文中针对移动智能终端面临的安全问题,结合移动智能终端的自身特性,提出了移动智能终端安全操作系统的评估体系和方法,给出了移动智能终端安全功能的测试过程和方法。此方法具有开销小,安全性高的特点,能够从源头上保证移动互联网的安全。
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第一章 虚拟仪器及labview入门 1.1 虚拟仪器概述 1.2 labview是什么? 1.3 labview的运行机制 1.3.1 labview应用程序的构成 1.3.2 labview的操作模板 1.4 labview的初步操作 1.4.1 创建VI和调用子VI 1.4.2 程序调试技术 1.4.3 子VI的建立 1.5 图表(Chart)入门 第二章 程序结构 2.1 循环结构 2.1.1 While 循环 2.1.2 移位寄存器 2.1.3 For循环 2.2 分支结构:Case 2.3 顺序结构和公式节点 2.3.1 顺序结构 2.3.2 公式节点 第三章 数据类型:数组、簇和波形(Waveform) 3.1 数组和簇 3.2 数组的创建及自动索引 3.2.1 创建数组 3.2.2 数组控制对象、常数对象和显示对象 3.2.3 自动索引 3.3 数组功能函数 3.4 什么是多态化(Polymorphism)? 3.5 簇 3.5.1 创建簇控制和显示 3.5.2 使用簇与子VI传递数据 3.5.3 用名称捆绑与分解簇 3.5.4 数组和簇的互换 3.6 波形(Waveform)类型 第四章 图形显示 4.1 概述 4.2 Graph控件 4.3 Chart的独有控件 4.4 XY图形控件(XY Graph) 4.5 强度图形控件(Intensity Graph) 4.6 数字波形图控件(Digital Waveform Graph) 4.7 3D图形显示控件(3D Graph) 第五章 字符串和文件I/ 5.1 字符串 5.2 文件的输入/输出(I/O) 5.2.1 文件 I/O 功能函数 5.2.2 将数据写入电子表格文 5.3 数据记录文件(datalog file) 第六章 数据采集 6.1 概述 6.1.1 采样定理与抗混叠滤波器 6.1.2 数据采集系统的构成 6.1.3 模入信号类型与连接方式 6.1.4 信号调理 6.1.5 数据采集问题的复杂程度评估 6.2 缓冲与触发 6.2.1 缓冲(Buffers) 6.2.2 触发(Triggering) 6.3 模拟I/O(Analog I/O) 6.3.1 基本概念 6.3.2 简单 Analog I/O 6.3.3 中级Analog I/O 6.4 数字I/O(Digital I/O) 6.5 采样注意事项 6.5.1 采样频率的选择 6.5.2 6.5.3 多任务环境 6.6 附:PCI-MIO-16E-4数据采集卡简介 第七章 信号分析与处理 7.1 概述 7.2 信号的产生 7.3 标准频率 7.4 数字信号处理 7.4.1 FFT变换 7.4.2 窗函数 7.4.3 频谱分析 7.4.4 数字滤波 7.4.5 曲线拟合 第八章 labview程序设计技巧 8.1 局部变量和全局变量 8.2 属性节点 8.3 VI选项设置 第九章 测量专题 9.1 概述 9.1.1 模入信号类型与连接方式 9.1.2 信号调理 9.2 电压测量 9.3 频率测量 9.4 相位测量 9.5 功率测量 9.6 阻抗测量 9.7 示波器 9.8 波形记录与回放 9.9 元件伏安特性的自动测试 9.10 扫频仪 9.11 函数发生器 9.12 实验数据处理 9.13 频域分析 9.14 时域分析 第十章 网络与通讯 第十一章 仪器控制
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慢波结构是微波管重要的部件,它是电子注与高频场相互作用进行能量交换以实现微波振荡或放大的场所。随着对微波管性能越来越高的要求,微波管慢波结构的效率和性能要求也随之提高。文中首先分析了如何求解微波管慢波结构的高频特性,并在此基础上使用了HFSS以及CST MWS等软件对两种新型微波管慢波结构(环杆慢波结构、折叠波导慢波结构)的高频特性(色散特性、耦合阻抗)进行了初步的仿真研究,并通过对结果的分析比较了两个结构的特性。
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对共振干涉法、相位法和时差法测量浑水中超声波速度的基本原理和试验过程进行了分析。结果表明: 共振干涉法和相位法测量原理正确, 但存在读数误差, 时差法是较为准确的测量超声声速的方法; 在一定激发频率下, 随着含沙量的增大, 超声波衰减系数增大。
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本课题在深入研究了射频卡的相关理论和技术的基础上,设计开发了一套完整的非接触式射频卡(收费)管理系统。本文首先结合国内外射频卡技术研究动态和发展趋势,简要介绍了非接触式射频技术的基本概况,从非接触式射频卡的系统组成结构入手,详细分析了射频卡系统的基本原理和其所涉及到的关键技术,接着本文着重分析了非接触式射频卡系统的软硬件开发设计思想,对硬件设计中的MCU和射频模块的特性进行了具体的介绍,对终端读写器各部分硬件(射频识别部分、显示电路、报警模块,485通讯模块等)的功能构造和电路设计进行了详细的分析,在硬件设计的基础上,详细阐述了终端读写器的软件设计过程,给出了终端读写器主程序和各功能模块的软件设计,并结合终端读写器的设计开发了射频卡管理系统作为上位机管理软件,对数据库管理和串口通信等作了详细的阐述。
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对于复杂的微波模块,增益随温度变化很大,有时很难找到合适的无源温变衰减器来调整增益。文中介绍一种利用温度传感器和数控衰减器相结合的方法来改善微波模块增益指标的温度特性。
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