哈理工大学 电子技术课程设计报告

学院：测控技术与通信工程学院

专业班级：通信2班

学生姓名：陈浩鑫

指导教师：

完成时间：20xx年12月29号

成绩：

1

信号发生器和干手器

一、目的和意义

该课程设计是在完成《电子技术2》的理论教学之后安排的一个时间教学环节。课程设计的目的是让学生掌握电子电路计算机辅助分析与设计的基础知识和基本方法，培养学生的综合只是应用能力和实践能力，为今后从事本专业相关工程技术工作打下基础。这一环节有利于培养学生分析问题、解决问题的能力，提高学生全局考虑问题,应用课程知识的能力,对培养和造就应用型工程技术人才起到较大的促进作用.

二、任务和要求

本次课程设计的任务是在教师的指导下,学习Multisim仿真软件的使用方法,分析和设计完成3个项目的电路设计和仿真.完成该次课程设计后,学生应达到以下要求:

1. 巩固和加深对<<电子技术2>>课程知识的理解;

2. 会根据课题需要选学参考书籍,查阅手册和文献资料;

3. 掌握仿真软件Multisim的使用方法;

4. 掌握简单模拟电路的设计,仿真方法;

5. 按课程设计任务书的要求撰写课程设计报告,课程设计报告能正确反映设计仿真结果.

2

目录

1. 模拟电路的设计和仿真………………………………………5

1.1 单管放大电路的设计和仿真…………………………………………..5

1.1.2仿真…………………….………………………………………………..5

1.1.3 结果比较………………………………………………………………..5

2.求和电路的设计和仿真………………………………….6

2.1仿真…………………………………………………………………....6

2.2 理论计算…………………………………………………………………..6

2.3 结果比较…………………………………………………………………..6

3.积分电路的设计和仿真……………………………………7

3.1理论计算……………………………………………………7

3.2仿真…………………………………………………………7

3.3结果比较……………………………………………………8

4. RC串并联网络振荡电路设计和仿真……………………9

4.1理论计算……………………………………………………9

4.2仿真图…………………………………………………10

4.2.1结果比较……………………………………………12

4.2.2原因…………………………………………………12

5、简单干手器………………………………………………13

5.1按图连接电路……………………………………………13

5.2红外线发射电路……………………………………………13

5.3红外线接收放大电路……………………………………13

5.4吹风机开关电路………………………………………14 3

5.5电源电路………………………………………………14

6. 总结……………………………………………………15

7.主要参考资料……………………………………………16

4

1．模拟电路的设计和仿真

1.1单管放大电路的设计和仿真。

图1-1 单管放大仿真电路

1.1.2仿真。

图1-2 单管放大电路输入输出电压波形图

1.1.3结果比较。

通过比较可得仿真结果和理论结果有误差，仿真的结果小于理论的结果！ 产生误差的原因：1）选择的三极管和理论图三极管的?和rbe值不同；

2）理论电路图的连接导线是理想的导线，没有电阻。而仿

真电路图的连接导线不是绝对理想的

5

2.求和电路的设计和仿真。

2.1仿真。

.

图2-1 求和仿真电路及输出电压

2.2理论计算。

公式：Uo??3UI1?10UI2?0.53UI3 当UI1?1.5V,UI2?0.3V,UI3?2V时

理论值： UO??3?1.5?10?0.3?0.53?2??8.56V

"由万用表得测量值： UO??8.547

2.3结果比较。

"测量值小于理论值 既：UO?UO

6

3. 积分电路的设计和仿真。

图3-1 积分仿真电路

3.1理论计算：

在积分电路的输入端加上有效值为0.5V，频率为50HZ的正弦电压；由虚拟示波器可看到积分电路的输入、输出波形如图（b）所示。图中颜色较浅的是输入波形，颜色较深的是输出波形。由波形图可见，输出电压是一个余弦波，输出电压的相位比输入电压领先90o。

3.2仿真。

7

图3-2 积分电路仿真输入输出电压波形图

3.3结果比较：

由波形图可见，输出电压是一个余弦波，输出电压的相位比输入电压领先90o，和理论的波形很相近。

8

4. RC串并联网络振荡电路设计和仿真。

图4-1 RC串并联网络振荡仿真电路

4.1理论计算：

4.1.1调节电位器RW，观察电路的输出情况。由虚拟示波器可见，当减小RW至一定值时，电路将不能振荡，如图（b）所示。增大RW至一个合适的值时，电路能够振荡，且输出波形较好，如图（c）所示。若继续增大RW，当RW的值太大时，输出波形产生严重失真，如图（d）所示。

4.1.2根据图（c），从示波器上测得正弦波的周期T=475us，则振荡频率fo?1?2.105KHZ。 T

1?6.849HZ T4.1.3 实际测量值：周期T=146ms,振荡频率fo?

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4.2 仿真图。

波形为直线 图4-2 RW?2??时不能产生振荡，输出

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较好 图4-3 RW

?2.7??能产生振荡，输出波形

严重失真 图4-4 RW?8??能产生振荡，输出波形

11

4.2.1 结果比较：测量值大于理论值。

4.2.2 原因：运算放大器的参数不一样。 12

5、简单干手器。

5.1按图连接电路。

5.2红外线发射电路。

上图是电路为红外线发射电路，主要组成部分就是NE555构成的多谐振荡器和红外线发射管SE303。SE303发射的红外线在可见光范畴之外，故用图2-3中的PH302感应接受红外线。而NE555作为多谐振荡器发射固定频率的方波脉冲信号，激发SE303产生特定频率的红外线。

电流从R1、R2进入，给C2充电，V7、V2电压升高，当V2达到8V左右时，NE555复位，输出端（引脚3）为低电平。之后C2通过R2放电，V2降低，当V2降到4V时，输出端输出高电平，SE303向外发射红外线。电源又通过R1、R2给C2充电，当V2升到8V时，触发器再次翻转。如此3号脚输出特定频率的脉冲方波信号。

频率为f=1/T=1/0.7（R1+2R2）C1=1/0.7（20kΩ+2*62kΩ）100μF≈992Hz；

占空比：q=R1/(R1+2R2)= 20kΩ/（20kΩ+2*62kΩ）≈13.9%

从NE555输出端的电流大概是200mA,而SE303正常工作只需20mA。故连上R3来限流，保护红外线发光二极管。

5.3红外线接收放大电路。

红外线接收放大电路，该电路由三部分组成。第一部分，红外接受装置PH302，第二部分是反相放大电路，此处用的是六相反相器CD4069的三个非门组成放大电路，第三部分是有两个反相器构成的施密特电路，利用其回差特性，对数字信号进行滤波整流。当PH302未接收到光信号时相当于，反向截止，电路从R4过，C3左端高电平，大概是10v。当接受到光信号时，PH302处于导通状态，相当于短路，C3左端相当于直接接地，为低电平。经过C3、R5、D1、D2、D3、 13

R6，反相放大后输出低电平为1V。在经过施密特整形滤波，整个发射电路输出低电平。（即人伸进手时输出低电平）。

5.4吹风机开关电路。

风机开关电路，电动机直接接在220V交流电上，不能直接用数字电路中的微电来控制，所以要用继电器来控制。电磁继电器一般需要大电流，Ne555输出为高电平，继电器工作，开关K1闭合，电动机工作，VD5起到保护作用，当Ne555输出低电平时，继电器两端均为低电平，开关K1处于断开状态，电动机不工作。

5.5电源电路。

电源电路，电路直接从220V电网供电，通过T变压器电路，出来12V左右的交流电压，经过二极管桥式整流电路，输出12v的直流电流，然后在经过C7、C8完成滤波功能，稳压电路采用三端稳压集成电路来实现。它们共同构成电源电路，为整个电路提供12v的直流电压。

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6. 总结：

课程设计是培养学生综合运用所学知识，发现并分析解决实际问题，锻炼实践能力的重要环节，是对学生时间工作能力的具体训练和考察过程。对我们工科的学生来说十分重要。通过一个周的模电仿真学习，我深刻感受到Multisim的确是一款功能强大的仿真软件。在电路仿真中我们学习了很多基本操作，模电仿真使我们进一步加强了使用Multisim仿真的能力。。

模电仿真中，单管放大电路和RC串并联网络振荡电路十分重要，重点分析过这些部分。对于我们学电的同学来说，按说我们应该对一些基本元件的使用方法及参数确定非常清楚，其实恐怕大多数的同学都做不到这一点。原因很简单——理解不够深刻。而使用仿真软件来验证以往学过的知识，我认为无疑是最好的手段。例如我们平时在教材中见到的运算放大器，一般情况下是不标示电源的，但在实际使用中，不加电源运放是无法正常工作的，这些疑惑我们都可以通过仿真软件来解决，通过实验我发现，不同的电路对电源接法的要求是不同的。刚做仿真的时候，我以为把自己设计的原理电路接上，就会产生自己所需要的波形，谁知道等一运行才发现，自己设计的电路中有不少错误，如没有辅助电源、没有接地点等，还有注意放大器前电阻的匹配问题，这些知识大都是我们无法从教材上学到的。

其实我感觉做仿真的过程就是做实物的前奏，只有通过仿真验证，证实了某种设计的正确性，才可以进入实物的制作阶段，这样可以节省大量的制作成本，减少不必要的浪费。要把自己学的课本知识真正的应用于实践，就必须经得起实践的检验，仿真验证是通向实物试制的通行证。无疑计算机仿真具有效率高、精度高、可靠性高和成本低的特点，现在已经广泛的应用于电子电路的分析和设计中。计算机仿真不仅可以取代系统的许多繁琐的人工分析，减轻劳动强度，提高分析和设计能力，避免因为解析法在近似处理中带来的较大误差，而且还可以与实物试制和调试相互补充，最大限度的降低设计成本，缩短系统研制周期。

由于只是在一个周的短时间学习，其实我们对于Multisim的学习犹如冰山一角，有好多问题还要继续研究与学习，但感觉已经受益匪浅，相信这次学习和使用仿真软件的机会对自己今后的学习和工作会很有帮助！

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7.主要参考资料。

1．何小艇，电子系统设计，浙江大学出版社，20xx年6月

2．姚福安，电子电路设计与实践，山东科学技术出版社，2001

年10月

3．王澄非，电路与数字逻辑设计实践，东南大学出版社，1999

年10月

4．李银华，电子线路设计指导，北京航空航天大学出版社，20xx年6月

5．康华光，电子技术基础，高教出版社，2003

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第二篇：模拟电子技术课程报告

模拟电子技术课程报告

摘要： 传感器技术作为信息技术的三大基础之一,是当前各发达国家竞相发展的高科技技

术，是进入21世纪以来优先发展的十大顶尖技术之一。现代传感器技术具有巨大的应用潜力,拥有广泛的开发空间。本文对传感器进行了概述，并对光电式传感器的组成、原理、应用和发展前景加以介绍。

关键词：传感器，光电，前景

一．传感器概述

1.传感器的定义

传感器（Transducer/Sensor）是能感受规定的被测量并按照一定规律转换成可输出信号的器件或装置。

传感器转换后的信号大多为电信号。因而从狭义上讲，传感器是把外界输入的非电信号转换成电信号的装置。

2. 传感器的构成

传感器由敏感器件、转换元件和基本转换电路组成。敏感器件的作用是感受被测物理量，并对信号进行转换输出。辅助器件则是对敏感器件输出的电信号进行放大、阻抗匹配，以便于后续仪表接入

被测信息

辅助电源

3. 传感器的分类

传感器构成框图

1)按被测物理量分类

机械量:长度,厚度,位移,速度,加速度,旋转角,转数,质量,重量,力,压力,真空度,力矩,风速,流速,流量;

声: 声压,噪声. 磁: 磁通,磁场. 温度:温度,热量,比热. 光： 亮度，色彩

2)按被测量分类:

位移传感器,力传感器,滑觉传感器,压力传感器，流量传感器，温度传感器等.

3)按信号变换特征:

能量转换型和能量控制型.

能量转换型（有源）:直接由被测对象输入转换为电能.

例如:热电偶温度计,压电式加速度计.

能量控制型（无源）:从外部供给能量并由被测量控制外部

供给能量的变化.例如:电阻应变片.

4)按工作原理分类:

电阻应变式传感器，电容传感器，磁电式传感器，光电式传感器，光纤式传感器等

4.传感器的特性

A．静态特性

传感器在稳态信号（x（t）=常量）作用下，其输出—输入关系为静态特性。衡量传感器静态特性的性能指标是线性度、灵敏度、分辨率、迟滞、重复性和量程等。

（1） 线性度

传感器的线性度（linearity）是指传感器的输出与输入之间的线性程度。传感器的理想输出—输入曲线特性，具有以下优点：

① 可大大简化传感器的理论分析和设计计算；

② 为传感器的标定和数据处理带来很大方便，只要知道线性输出—输入特性上的两点就可

以确定其余各点；

③ 可是仪表刻度盘均匀刻度，因而制作、安装、调试容易，提高测量精度；

④ 避免非线性补偿环节

（2） 灵敏度

灵敏度（sensitivity）是指传感器在稳态下的输出变化对输入变化的比值，用Sn来表示，即

Sn=输出量的变化量／输入量的变化量=dy／dx

(3) 分辨率和分辨力（resolution）都是用来表示传感器能够检测被测量的最小量值的性能指标。前者是以满量程的百分数来表示，是一个无量纲比率的量；后者是以最小量程的单位值来表示，是一个有量纲的量值。

（4）迟滞

迟滞(hysteresis)特性表明传感器的正向（输入量增大）和反向（输入量减小）行程输入—输出特性曲线不重合的程度。

迟滞大小一般由实验测得，以正、反向输出量的最大偏差对满量程输出yF*S的百分数表示，即

δH=±Δ

(5)重复性

重复性(repeatability)表示传感器在输入量按同一方向作全程连续多次变动时所的曲线不一致的程度。多次重复测试特性曲线重复性好，误差就小。

重复性指标一般采用输出最大不重复误差Δ

δR=±Δ

（6）精度

传感器的精度（accuracy）是指测量结果的可靠程度，它以给定的准确度表示重复某个读数的能力，误差越小，则传感器的精度越高。

传感器的精度由其量程范围内的最大基本误差与满量程之比的百分数表示。基本误差是由系统误差和随机误差两部分组成的。迟滞与线性度所表示的误差为传感器的系统误差，重复性所表示的误差为随机误差。所以传感器的精度δ为

δ=Δm／yF*S＝δL＋δH＋δR maxmaxmax／yF*S×100% 与满量程输出yF*S直比的百分数表示，即 ／yF*S×100%

式中，Δm为测量范围内允许的最大基本误差。

B．动态特性

动态特性是指传感器对于随时间变化的输入信号x(t)的响应特征。。它是传感器的输出值能够真实的再现随时间变化的输入量能力的反映。理想的传感器，其输出量y(t)与输入量x(t)的时间函数表达式应该相同。但实际上二者只能在一定的频率范围内保持一致。动态特性用数学模型来描述，对于连续时间系统主要有三种形式：时域中的微分方程，复频域中的传递函数H(s)，频率域中的频率特性H(jw).

传感器的动态特性有其本身的固有属性所决定。

下面，本文将对光传感器原理及其应用电路进行具体介绍。

二、光电式传感器的组成、工作原理及其应用

光电式传感器是一种将被测量通过光量变化转化成电量的传感器，它的物理基础是光电效应。光电式传感器一般由光源、光学元件和光电元件三部分组成，光源发射出一定光通量的光线，由光电元件接受，在检测时，被测量使光源发射出的光通量发生变化，因而使接收光通量的光电元件的输出量也做相应的变化，最后用电量来表示被测量量的大小。其输出量可以是模拟量，也可以是数字量。

光控电路的核心是各种特性不同的光敏元件，下面选取几种典型的光敏元件做一介绍。 光敏器件是指能将光信号(或光能)转变成电信号(或电能)的器件，它包括光敏电阻、光敏二

极管、光敏三极管，光敏组件和色敏器件、光敏可控硅器件、光耦合器等。主要用于可见光或红外线的形式控制报警器、测试仪、自动开关、继电器等多种装置或执行机构。

1.光敏电阻

光敏电阻是一种由具有光电效应的半导体材料构成的无极性电阻器件。它的作用机理就是基于半导体的光电效应。当无光照时，电阻值很大，当受到一定波长范围的光照后，其阻值会急剧变小。光敏电阻的符号如图1所示。如图2是用光敏电阻构成的光控自动照明灯电路，图中虚线左部为普通照明线路，右部即为光控部分。RG为光敏电阻器，它与固定电阻R构成分压器，其分压值经二极管VD整流加至可控硅VS的门极作为触发电压。白天RG受室内自然光 照射而呈现低电阻，分压值较低，不足以触发可控硅VS，故VS处于关断状态，电灯I{不亮。晚上夜幕来临时，RG无光线照射呈高电阻，其分压值较高，经VD整流后加至VS的门极。使VS迅速开通，灯H就点亮发光。电灯在发光状态下，通过的是半波交流电，电灯是出于欠压状态，所以电灯的使用寿命极长，因此该电路十分适合长期无人管理的街道使用。

2.光敏二极管

光敏二极管是根据PN结受到光照之后的光电效应制成的，如图3。

它的基本结构是PN结，在N型硅基片上设置一层P型硅。当光照射到P型硅的表面时，按照光对应的波长，光子被吸收到PN结内，从而形成电子和空穴，在PN结处产生了电势，P型硅层约薄，对波长短的波检测越灵敏。当它不受光照时，通过PN结的电流仅是环境温度所产生的微小暗电流和反向偏压所产生的漏电电流。光敏二极管工作于反向偏压下，其光谱响应特性主要由半导体材料中所掺杂的杂质决定。

如图4，是一个电码式激光遥控照明灯开关电路，如点按一下激光小电筒，光敏二极管V1受激光照射立刻呈低电阻状态，VTl导通，电源一路径VTl、VDl、R2注入VT3的基极，使VT3迅速导通，继电器K通电吸合，其常开接点K 1、K一2闭合。K l使继电器K自锁，K一2接通电灯H供电电路，灯H即点亮发光。同时发光二极管LED点亮发光指示电路的工作状态。电源另一路径VTl、Rl向电容Cl充电，由于激光照射Vl的时间极短，故VTl很快恢复截止状态，所以

C l两端电压不可能充到VT2的开门电平，VT2仍能保持截止状态，对电路无任何影响。需关灯时，只要按住激光小电筒的时间长一些，使Cl两端电压充到0．65V左右，VT2就由截止态进入导通态，VT2的集电极输出低电压平，VT3就由导通态进入截止态，继电器K失电释放，K一1、K一2打开，灯灭，电路回复到原来的待机状态。

3.光敏三极管

光敏三极管也是利用PN结的光电效应制成的其基本结构和符号如图5。

它是在N+型硅片上设置一层N型硅，相当于三极管的集电极。然后再N型硅上生长P层作为基极。在该基极的一部分形成一个小的N型作为发射极。光照在大面积的基极上在外加工作电压以后，就形成了电流。

如图6是光控延时照明灯的电路。图中虚线右为普通照明电路，S为照明开关，它仍能控制电灯H的亮灭。合上S以后，灯H就点亮；打开S，灯灭，此时灯就具备了光控延迟功能。 220V交流电经过VD1半波整流、R1限流、VD2稳压和C1滤波后，输出约24V直流电压控制电路用电。白天或晚上有其他灯亮着时，光电三极管VT呈现导通状态。可控硅VS无触发电压而处于关闭状态，灯H不亮、当室内电灯关闭或突然变暗，VT失去光照而处于截止状态，C2的正端电位跳高，C1通过R2、VS的门极向C2充电，此充电电流作为VS的触发电流而使VS开通，灯H通电（半波交流电）发出柔和的光线。随着充电的进行，C2的充电电流逐渐减小，当此电流小于VS的最小触发电流时，VS在交流电过零时关断，灯H熄灭。但在白天自然转为黑暗过程中，由于光纤变暗不是突然的而是慢慢变暗，所以C2的正端电位随着VT逐渐截止而缓慢升高，其充电电流始终小于VS的最小触发电流，故H不会被点亮。当天亮或再次打开室内其他电灯时，VT受光照而导通，C2正端电位下降，C2储存电荷就通过VT和VD3放电，为下次关灯延迟照明做准备。

电路延迟照明时间的长短主要由R2与C2的数值决定，其次还与VT的光电参数及VS的最小触发电流有关。经实测，，本电路延迟照明时间为1—1.5min。电路自身功耗极低，实测为0.1mA左右，可近似认为不耗电。

1.当代光电传感器技术的研究现状

器件结构与原理:光电式传感器(Photoelectric Sensor)是以光为测量媒介、以光电器件为转换元件的传感器,它具有非接触、响应快、性能可靠等卓越特性。近年来,随着各种新型光电器件的不断涌现,特别是激光技术和图像技术的迅猛发展,光电传感器已成为各种光电检测系统中实现光电转换的关键元件,在传感器领域扮演着重要角色,在非接触测量领域占据绝对统治地位。目前,光电式传感器已在国民经济和科学技术各个领域得到广泛的应用,并发挥着越来越重要的作用。

其中,光电器件是将光能转换为电能的一种传感器件,并负责把光信号(红外、可见及紫外光辐射)转变成为电信号。光电器件响应快、结构简单、使用方便,而且有较高的可靠性,因此在自动检测、计算机和控制系统中,应用广泛。

光电式传感器既可以测量光信号,也可以测量其他非光信号;可以实现对直接引起光源变化的被测量进行测量,也可以对使光路产生变化的被测量进行测量;测量电路对光电器件输出的电信号进行放大或转换。

国内外研究现状与应用实例。光电传感器在当前科研领域的运用范围很广,影响力巨大。尤其是基于光电传感器技术原理研发和制造出的新型光电传感器已成为当今传感器市场的主流。

在国外,光电传感器技术已广泛地运用到各国军事技术、航空航天、检测技术以及车辆工程等诸多领域。例如,军事上,国外激光制导技术迅猛发展,使导弹发射的精度和射中目标的准确性大幅度提高;美国在航空航天领域,研制出了新型高精度高耐性红外测温传感器,使其在恶劣的环境中仍能高精度测量出运行中的飞行器各部分温度;国外的城市交通管理也大多运用电子红外光电传感器进行路段事故检测和故障排解的指挥;同时,国外现有汽车中常装载有新型光电传感器,如激光防撞雷达、红外夜视装置、测量发动机燃料特性、压力变化并用于导航的光纤陀螺等。

目前我国的光电式传感器在现代研究实力和影响范围上虽不及日本和欧美一些国家,但却在研究的种类和样式上取得重大的突破,总体上可分为光电式数字转速表、光电式物位传感器、视觉传感器以及细丝类物件的在线检测。

同时,基于光电传感器技术的科技设备已在我国被广泛地应用于多种军事领域。其中较为广泛的应属紫外告警系统,它为探测来袭导弹提供了一个极其有效的手段。

紫外告警系统技术关键是紫外探测器。紫外探测器的主要特性是绝对光谱灵敏度,其光谱灵敏度决定于光学窗材料的透射率、探测器阴极灵敏度和探测器的管子结构。用于紫外告警系统的探测器目前主要有两类:紫外光电倍增管探测器,以多元或面阵器件为核心的紫外探测器。紫外光电倍增管有分离打拿极紫外光电倍增管,单阳极和多阳极微通道板紫外光电倍增管以及日盲型紫外光电倍增管等多种形式。

紫外告警系统由于性能独特,现在已成为电子战技术开发的新热点,开创了新型传感技术的又一个颇具影响力与竞争力的领域。目前诸如紫外告警系统的新型光电传感技术已成为装备量最大的来袭导弹告警系统之一。

2.光电传感器技术的发展趋势和应用前景

从传感器技术的发展历史与研究现状可以看出,随着科学技术的迅猛发展以及相关条件的日趋成熟,传感器技术逐渐受到了各学科领域的高度重视。当今传感器技术的研究与发展,特别是基于光电通信和生物学原理的新型传感器技术的发展,已成为推动国家乃至世界信息化产业进步的重要标志与动力。

由于传感器具有频率响应、阶跃响应等动态特性以及诸如漂移、重复性、精确度、灵敏度、分辨率、线性度等静态特性,所以外界因素的改变与动荡必然会造成传感器自身特性的不稳定,从而给其实际应用造成较大影响。这就要求针对传感器的工作原理和结构,在不同场合对传感器规定相应的基本要求,以最大程度优化其性能参数与指标,如高灵敏度、抗干扰的

稳定性、线性、容易调节、高精度、无迟滞性、工作寿命长、可重复性、抗老化、高响应速率、抗环境影响、互换性、低成本、宽测量范围、小尺寸、重量轻和高强度等。

同时,根据对国内外传感器技术的研究现状分析以及对传感器各性能参数的理想化要求,现代传感器技术的发展趋势可以从四个方面概括:一是开发新材料、新工艺和开发新型传感器;二是实现传感器的多功能、高精度、集成化和智能化;三是实现传感技术硬件系统与元器件的微小型化;四是通过传感器与其它学科的交叉整合,实现无线网络化。

首先,利用新材料开发新型传感器。随着光导纤维、纳米材料超导材料等相继问世,人工智能材料具有能够感知环境条件的变化(传统传感器)的功能,识别、判断(处理器)功能,发出指令和自采取行动(执引器)功能。利用这样具有新效应的敏感功能材料使研制具有新原理的新型传感器成为可能。

第二,集成化多功能传感器的开发。集成化是指传感器同一功能的多元件并列以及功能上的一体化。前一种集成化使传感器的检测参数实现“点、线、面、体”多维图像化,甚至能加上时序控制等软件,变单参数检测为多参数检测;后一种集成化使传感器由单一的信号转换功能,扩展为兼有放大、运算、补偿等多功能的传感器。在实际运用中,常做到硬件与软件两方面的集成,它包括:传感器阵列的集成、多功能和多传感参数的复合传感器;传感系统硬件的集成;硬件与软件的集成;数据集成与融合等。多功能是指“一器多能”,即一个传感器可以检测两个或两个以上的参数。这样可大大节省检测成本,并使项目复杂度降低,提高了工作效率。

在智能化传感技术方面,以微处理器为核心单元,具有检测、判断和信息处理等功能;硬件上由微处理器系统对整个传感器电路、接口、信号转换进行处理调整;软件上进行非线性特性校正,误差的自动校准和数字滤波处理,从而形成传感技术的智能化系统。

第三,实现传感技术硬件系统与元器件的微小型化。利用集成电路微小型化的经验,从传感技术硬件系统的微小型化中提高其可靠性、质量、处理速度和生产率,降低成本,节约资源与能源,减少对环境的污染。这种充分利用已有微细加工技术与装置的做法已经取得巨大的效益、极大地增强了市场竞争力。

第四,传感器与多学科交叉融合,推动无线传感器网络的发展。无线传感器网络是由大量具有无线通信与计算能力的微小传感器节点构成的自组织分布式网络系统。利用微传感器与微机械、通信、自动控制、人工智能等多学科的综合技术,实现传感器的无线网络化,使其能根据环境自主完成指定任务。

由此可见,现代传感器技术具有巨大的应用潜力,拥有广泛的开发空间。可以预见,在不久的将来,传感器技术会得到更快速的发展,并应用到更广泛的领域,成为人类生产生活中不可或缺的科技产品。

五、结论

传感器技术作为信息技术的三大基础之一,是当前各发达国家竞相发展的高科技技术,是进入21世纪以来优先发展的十大顶尖技术之一。现代传感器技术具有巨大的应用潜力,拥

有广泛的开发空间。

目前,我国在传感器技术方面的研究和应用实力,与一些发达国家相比还有一定的差距。因此,国内传感器的研究开发工作应重视基础性研究;针对中试规模的新产品,在攻克制造工艺技术的前提下,进行工艺稳定性研究及市场应用研究;在确定产品性能稳定可靠、工艺易于批量化生产、市场应用前景广阔的基础上,开展产业化技术及产业化配套技术研究、可靠性技术等方面研究;以市场需求为导向,积极调动各方面力量,以促进我国传感器行业的产业化进程。

参考文献

[1] 何道清，张禾 . 传感器与传感器技术 .科学出版社，20xx年

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