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傳感器論文范文第1篇

本文工作中設(shè)計(jì)的便攜式電場(chǎng)傳感器標(biāo)定裝置，其基本結(jié)構(gòu)由兩個(gè)平行極板構(gòu)成，標(biāo)定裝置的下極板開有圓孔，并采用特殊夾具固定被檢電場(chǎng)傳感器。被檢電場(chǎng)傳感器的動(dòng)片與標(biāo)定裝置的下極板平齊，使得被檢電場(chǎng)傳感器無需進(jìn)入標(biāo)定裝置的上、下極板之間的空間，即可感應(yīng)到其電場(chǎng)。

2電場(chǎng)傳感器標(biāo)定裝置結(jié)構(gòu)參數(shù)的優(yōu)化設(shè)計(jì)分析

基于有限元的相關(guān)理論，首先對(duì)標(biāo)定裝置的機(jī)械結(jié)構(gòu)建立模型。黃色部分為標(biāo)定裝置，藍(lán)色部分為電場(chǎng)傳感器。然后，對(duì)幾何模型進(jìn)行單元剖分、加載，可求解出標(biāo)定裝置兩極板間的電場(chǎng)分布情況。根據(jù)求得的電場(chǎng)分布情況，可進(jìn)行標(biāo)定裝置結(jié)構(gòu)參數(shù)的設(shè)計(jì)。在計(jì)算求解過程中，改變加載在兩極板間的電壓，使兩極板間形成的電場(chǎng)強(qiáng)度的理論值始終為20kV/m。被標(biāo)定的場(chǎng)磨式電場(chǎng)傳感器外殼直徑8cm，感應(yīng)片直徑6cm，傳感器外殼與標(biāo)定裝置的下極板接觸。

2.1標(biāo)定裝置極板間距和極板直徑對(duì)電場(chǎng)的影響研究

在標(biāo)定裝置的設(shè)計(jì)上，受限于被檢電場(chǎng)傳感器的尺寸，以及要考慮標(biāo)定裝置的便攜性，把標(biāo)定裝置的極板直徑L固定為16cm。在L固定的條件下，分析兩極板間距H對(duì)極板間電場(chǎng)強(qiáng)度的影響，并以此確定極板間距H。依照?qǐng)D2所建立的模型，取H值分別為1cm,2cm,3cm,4cm和5cm,，。橫坐標(biāo)是電場(chǎng)傳感器感應(yīng)片距離標(biāo)定裝置中心的橫向距離，單位為m；縱坐標(biāo)是感應(yīng)片某一位置處的電場(chǎng)強(qiáng)度，單位是V/m。同時(shí)，在感應(yīng)片的敏感范圍（x<0.03m）內(nèi)，電場(chǎng)強(qiáng)度并非恒定值，而是隨著與標(biāo)定裝置中心距離的增加發(fā)生了畸變。圖6為極板間電場(chǎng)強(qiáng)度實(shí)際值的畸變情況。理想情況下，在感應(yīng)片的敏感范圍內(nèi)，電場(chǎng)強(qiáng)度應(yīng)保持不變，但由于標(biāo)定裝置中極板邊緣效應(yīng)的存在，使得感應(yīng)片敏感區(qū)域內(nèi)的電場(chǎng)不是一個(gè)恒定值，距離電場(chǎng)傳感器的外殼越近，畸變程度越大。定義在感應(yīng)片敏感范圍（x<0.03m）內(nèi)各個(gè)位置處電場(chǎng)強(qiáng)度的平均值與理論值之比為電場(chǎng)強(qiáng)度的畸變率，并用該值來衡量電場(chǎng)強(qiáng)度的變化程度?；兟试叫。f明所產(chǎn)生的電場(chǎng)越接近均勻分布。綜上，在極板直徑固定為16cm時(shí)，極板間距為5cm時(shí)，電場(chǎng)強(qiáng)度的實(shí)際值與理論值最為接近，且在電場(chǎng)傳感器感應(yīng)片感應(yīng)區(qū)域內(nèi)電場(chǎng)的畸變最小。同時(shí)，在保證H/L小于0.5的條件下，極板直徑L對(duì)實(shí)際電場(chǎng)的影響非常小。

2.2傳感器外殼與標(biāo)定裝置的相對(duì)位置研究

當(dāng)標(biāo)定裝置與被檢電場(chǎng)傳感器配合不好時(shí)，容易使被檢電場(chǎng)傳感器相對(duì)于標(biāo)定裝置發(fā)生傾斜。模型中，極板直徑為16cm，極板間距為1cm，傾斜角度為1.5°。標(biāo)定裝置的傾斜，會(huì)對(duì)被檢電場(chǎng)傳感器感應(yīng)片上方的電場(chǎng)分布造成較大影響。圖9是基于圖8的傾斜模型計(jì)算得到的感應(yīng)片上方的電場(chǎng)強(qiáng)度的橫向分布。由于相對(duì)傾斜后，模型不再對(duì)稱，因此分析了整個(gè)感應(yīng)片上方（-3cm~3cm）的電場(chǎng)強(qiáng)度的橫向分布，并將結(jié)果與沒有相對(duì)傾斜時(shí)的感應(yīng)片上方電場(chǎng)分布作了比較。被檢電場(chǎng)傳感器與標(biāo)定裝置在相對(duì)傾斜角為1.5°時(shí)的電場(chǎng)的畸變情況，比沒有相對(duì)傾斜時(shí)嚴(yán)重。有相對(duì)傾斜時(shí)，感應(yīng)片上方電場(chǎng)分布更加不均勻，因而被檢電場(chǎng)傳感器與標(biāo)定裝置間的相對(duì)傾斜會(huì)對(duì)標(biāo)定結(jié)果產(chǎn)生較大影響。在標(biāo)定裝置設(shè)計(jì)中，應(yīng)使標(biāo)定裝置與被檢電場(chǎng)傳感器的外殼的直徑盡可能接近（極限情況是外徑與孔徑的差值為零），以使得兩者緊密結(jié)觸，從而保證被檢電場(chǎng)傳感器與標(biāo)定裝置之間不會(huì)發(fā)生相對(duì)傾斜。

3便攜式標(biāo)定裝置的優(yōu)化設(shè)計(jì)和實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析

當(dāng)輸出為-3kV至+3KV的可調(diào)直流電源加在兩極板上時(shí)，兩極板間的電場(chǎng)強(qiáng)度理論值的范圍為-60kV/m~+60kV/m。使用在標(biāo)準(zhǔn)標(biāo)定裝置中標(biāo)定好的電場(chǎng)傳感器測(cè)量本文工作中所設(shè)計(jì)的便攜式標(biāo)定裝置中的實(shí)際電場(chǎng)。實(shí)測(cè)電場(chǎng)強(qiáng)度與所加電源電壓之間有良好的線性關(guān)系，同時(shí)，實(shí)測(cè)電場(chǎng)小于理論電場(chǎng)，兩者的比值約為0.92，這與給出的仿真結(jié)果吻合。在野外的實(shí)際標(biāo)定過程中，保持被檢電場(chǎng)傳感器與標(biāo)定裝置的位置不變，使得電場(chǎng)強(qiáng)度理論值與實(shí)際值的比值保持不變，在此基礎(chǔ)上，可以通過加在兩極板間的電壓計(jì)算出電場(chǎng)強(qiáng)度的理論值，計(jì)算出電場(chǎng)強(qiáng)度的實(shí)際值。然后，通過電場(chǎng)強(qiáng)度實(shí)際值與被檢電場(chǎng)傳感器輸出值兩者間的關(guān)系，計(jì)算出被檢電場(chǎng)傳感器的靈敏度，實(shí)現(xiàn)對(duì)被檢電場(chǎng)傳感器的標(biāo)定。經(jīng)過較長時(shí)間的現(xiàn)場(chǎng)使用，所研發(fā)的便攜式標(biāo)定裝置能夠方便、快捷地對(duì)場(chǎng)磨式電場(chǎng)傳感器進(jìn)行校準(zhǔn)。目前，該校準(zhǔn)裝置已經(jīng)應(yīng)用于中國電力科學(xué)研究院特高壓直流實(shí)驗(yàn)基地高壓直流輸電線路地面合成電場(chǎng)測(cè)量系統(tǒng)中，并已取得了良好的效果。

4結(jié)論

傳感器論文范文第2篇

關(guān)鍵詞：氧傳感器故障檢查

目前，實(shí)際應(yīng)用的氧傳感器有氧化鋯式氧傳感器和氧化鈦式氧傳感器兩種。而常見的氧傳感器又有單引線、雙引線和三根引線之分，；單引線的為氧化鋯式氧傳感器；雙引線的為氧化鈦式氧傳感器；三根引線的為加熱型氧化鋯式氧傳感器，原則上三種引線方式的氧傳感器是不能替代使用的。其中應(yīng)用最多的是氧化鋯式氧傳感器。

一、氧化鋯式氧傳感器的構(gòu)造

在使用三元催化轉(zhuǎn)換器以減少排氣污染的發(fā)動(dòng)機(jī)上，氧傳感器是必不可少的元件。氧傳感器位于排氣管的第一節(jié)，在催化轉(zhuǎn)化器的前面。氧傳感器有個(gè)二氧化鋯（一種陶瓷）制造的元件，其里外都鍍有一層很薄的白金。陶瓷化鋯體在一端用鍍薄鉑層來封閉。后者到保護(hù)套中，并安裝在一個(gè)金屬體內(nèi)。保護(hù)套起到進(jìn)一步保護(hù)作用并使傳感器得以安裝到排氣歧管上。陶瓷體外部暴露在排氣中，而內(nèi)部與環(huán)境大氣相通。

這個(gè)元件低溫時(shí)有很高的電阻，所以溫度低時(shí)不允許電流通過。但高溫時(shí)，由于空氣中和廢氣中氧的濃度差異，氧離子卻能通過這個(gè)元件。這就產(chǎn)生了電位差，白金將其放大。這樣，空燃比低于理論空燃比（較濃）時(shí)，在氧傳感器元件內(nèi)（廢氣）外（大氣）之間有較大的氧氣濃度差。于是，傳感器產(chǎn)生一相對(duì)較強(qiáng)的電壓（約翰遜伏）。另一方面，如果混合氣稀，大氣和廢氣之間氧濃度差很小，傳感器也就只產(chǎn)生一相對(duì)較弱的電壓（接近0伏）。

由于混合氣的空燃比一旦偏離理論空燃比，三元催化劑對(duì)CO、HC和NOX的凈化能力將急劇下降，故在排氣管中安裝氧傳感器，用以檢測(cè)排氣中氧的濃度，并向ECU發(fā)出反饋信號(hào)，再由ECU控制噴油器噴油量的增減，從而將混合氣的空燃比控制在理論值附近。

二、汽車氧傳感器的工作原理

氧傳感器安裝在排氣歧管上，它可以檢測(cè)廢氣中的氧氣濃度，據(jù)此計(jì)算空燃比，并將結(jié)果傳送到ECU。

例如：

1、廢氣中氧氣濃度高

當(dāng)廢氣中氧氣的百分比很大時(shí)，ECU將據(jù)此判定空燃比大，即混合氣很稀。

2、廢氣中氧氣濃度低

當(dāng)廢氣中氧氣的百分比很小時(shí)，ECU將據(jù)此判定空燃比小，即混合氣很濃。溫度高于300℃時(shí)，所采用的陶瓷材料，用作氧化鐵的導(dǎo)體。在此條件下，如果傳感器兩側(cè)氧的百分比含量不同，就會(huì)在兩端產(chǎn)生電壓變化。兩種環(huán)境（空氣側(cè)和排氣側(cè)）中不同含氧量的測(cè)量值的這種變化告訴ECU，在排氣中剩余的氧含量，對(duì)保證燃燒有害廢氣生成是不合適的百分比。陶瓷材料在低于300℃溫度時(shí)是非線性的，因而傳感器不輸送有用信號(hào)。ECU有一個(gè)特殊功能，即在曖機(jī)時(shí)（開環(huán)運(yùn)轉(zhuǎn)）停止對(duì)混合氣的調(diào)整。傳感器裝有加熱元件以盡快達(dá)到工作溫度。當(dāng)電流流過加熱元件時(shí)，它縮短了使陶瓷成為鐵的導(dǎo)體的時(shí)間，而且使得傳感器可以裝在排氣管較后的部位。

在三元催化凈化器中，ECU利用來自氧傳感器的數(shù)據(jù)，調(diào)節(jié)空燃比，但其方法EFI裝置各標(biāo)準(zhǔn)化油器多少有些不同。

在EFI裝置中，EFI的ECU通過增減從噴油噴入氣缸的燃油量，調(diào)節(jié)空燃比。如果ECU從氧傳感器檢測(cè)到混合氣太濃，就會(huì)逐漸減少燃油噴射量，于是混合氣就變稀了。實(shí)際空燃比因此變得比理論空燃比大些（稀些）。發(fā)生這種情況時(shí)，ECU通過氧傳感器測(cè)出這個(gè)事實(shí)，就會(huì)開始逐漸增加噴射量。這樣，空燃比就會(huì)孌得低些（濃些）直到低于理論空燃比。于是，這樣循環(huán)反復(fù)，ECU主濁以這種方式，不斷地增減空燃比，使實(shí)際空燃比接近理論空燃比。

在使用化油器的裝置中，是用調(diào)節(jié)進(jìn)入進(jìn)氣口的空氣量調(diào)節(jié)空燃比?；旌蠚馔ǔ１３致詽饫碚摽杖急取CU內(nèi)氧傳感器不斷得到空燃比的信息，并要據(jù)實(shí)際空燃比操縱EBCU（電控進(jìn)氣閥）調(diào)節(jié)進(jìn)入化油器進(jìn)氣口的空氣量。如果混合氣太濃，就允許較多空氣進(jìn)入，使其變?。喝绻旌蠚馓?，就允許較少空氣進(jìn)入，使其變濃些。

三、汽車氧傳感器的常見故障

氧傳感器一旦出現(xiàn)故障，將使電子燃油噴射系統(tǒng)的電腦不能得到排氣管中氧濃度的信息，因而不能對(duì)空燃比進(jìn)行反饋控制，會(huì)使發(fā)動(dòng)機(jī)油耗和排氣污染增加，發(fā)動(dòng)機(jī)出現(xiàn)怠速不穩(wěn)、缺火、喘振等故障現(xiàn)象。因此，必須及時(shí)地排除故障或更換。

1、氧傳感器中毒

氧傳感器中毒是經(jīng)常出現(xiàn)的且較難防治的一種故障，尤其是經(jīng)常使用含鉛汽油的汽車，即使是新的氧傳感器，也只能工作幾千公里。如果只是輕微的鉛中毒，接著使用一箱不含鉛的汽油，就能消除氧傳感器表面的鉛，使其恢復(fù)正常工作。但往往由于過高的排氣溫度，而使鉛侵入其內(nèi)部，阻礙了氧離子的擴(kuò)散，使氧傳感器失效，這時(shí)就只能更換了。

另外，氧傳感器發(fā)生硅中毒也是常有的事。一般來說，汽油和油中含有的硅化合物燃燒后生成的二氧化硅，硅橡膠密封墊圈使用不當(dāng)散發(fā)出的有機(jī)硅氣體，都會(huì)使氧傳感器失效，因而要使用質(zhì)量好的燃油和油。修理時(shí)要正確選用和安裝橡膠墊圈，不要在傳感器上涂敷制造廠規(guī)定使用以外的溶劑和防粘劑等

2、積碳

由于發(fā)動(dòng)機(jī)燃燒不好，在氧傳感器表面形成積碳，或氧傳感器內(nèi)部進(jìn)入了油污或塵埃等沉積物，會(huì)阻礙或阻塞外部空氣進(jìn)入氧傳感器內(nèi)部，使氧傳感器輸出的信號(hào)失準(zhǔn)，ECU不能及時(shí)地修正空燃比。產(chǎn)生積碳，主要表現(xiàn)為油耗上升，排放濃度明顯增加。此時(shí)，若將沉積物清除，就會(huì)恢復(fù)正常工作。

3、氧傳感器陶瓷碎裂

氧傳感器的陶瓷硬而脆，用硬物敲擊或用強(qiáng)烈氣流吹洗，都可能使其碎裂而失效。因此，處理時(shí)要特別小心，發(fā)現(xiàn)問題及時(shí)更換。

4、加熱器電阻絲燒斷

對(duì)于加熱型氧傳感器，如果加熱器電阻絲燒蝕，就很難使傳感器達(dá)到正常的工作溫度而失去作用。

5、氧傳感器內(nèi)部線路斷脫。

四、汽車氧氣傳感器的檢查方法

1、氧傳感器加熱器電阻的檢查

拔下氧傳感器線束插頭，用萬用表電阻檔測(cè)量氧傳感器接線端中加熱器接柱與搭鐵接柱之間的電阻，其阻值為4-40Ω(參考具體車型說明書)。如不符合標(biāo)準(zhǔn)，應(yīng)更換氧傳感器。

2、氧傳感器反饋電壓的測(cè)量

測(cè)量氧傳感器的反饋電壓時(shí)，應(yīng)拔下氧傳感器的線束插頭，對(duì)照車型的電路圖，從氧傳感器的反饋電壓輸出接線柱上引出一條細(xì)導(dǎo)線，然后插好線束插頭，在發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)中，從引出線上測(cè)出反饋電壓(有些車型也可以由故障檢測(cè)插座內(nèi)測(cè)得氧傳感器的反饋電壓，如豐田汽車公司生產(chǎn)的系列轎車都可以從故障檢測(cè)插座內(nèi)的OX1或OX2端子內(nèi)直接測(cè)得氧傳感器的反饋電壓)。

對(duì)氧傳感器的反饋電壓進(jìn)行檢測(cè)時(shí)，最好使用具有低量程(通常為2V)和高阻抗(內(nèi)阻大于10MΩ)的指針型萬用表。具體的檢測(cè)方法如下：

1)將發(fā)動(dòng)機(jī)熱車至正常工作溫度(或起動(dòng)后以2500r/min的轉(zhuǎn)速運(yùn)轉(zhuǎn)2min)；

2)將萬用表電壓檔的負(fù)表筆接故障檢測(cè)插座內(nèi)的E1或蓄電池負(fù)極，正表筆接故障檢測(cè)插座內(nèi)的OX1或OX2插孔，或接氧傳感器線束插頭上的號(hào)|出線；

3)讓發(fā)動(dòng)機(jī)以2500r/min左右的轉(zhuǎn)速保持運(yùn)轉(zhuǎn)，同時(shí)檢查電壓表指針能否在0-1V之間來回?cái)[動(dòng)，記下10s內(nèi)電壓表指針擺動(dòng)的次數(shù)。在正常情況下，隨著反饋控制的進(jìn)行，氧傳感器的反饋電壓將在0.45V上下不斷變化，10s內(nèi)反饋電壓的變化次數(shù)應(yīng)不少于8次。如果少于8次，則說明氧傳感器或反饋控制系統(tǒng)工作不正常，其原因可能是氧傳感器表面有積碳，使靈敏度降低所致。對(duì)此，應(yīng)讓發(fā)動(dòng)機(jī)以2500r/min的轉(zhuǎn)速運(yùn)轉(zhuǎn)約2min，以清除氧傳感器表面的積碳，然后再檢查反饋電壓。如果在清除積碳可后電壓表指針變化依舊緩慢，則說明氧傳感器損壞，或電腦反饋控制電路有故障。

4）檢查氧傳感器有無損壞

拔下氧傳感器的線束插頭，使氧傳感器不再與電腦連接，反饋控制系統(tǒng)處于開環(huán)控制狀態(tài)。將萬用表電壓檔的正表筆直接與氧傳感器反饋電壓輸出接線柱連接，負(fù)表筆良好搭鐵。在發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)中測(cè)量反饋電壓，先脫開接在進(jìn)氣管上的曲軸箱強(qiáng)制通風(fēng)管或其他真空軟管，人為地形成稀混合氣，同時(shí)觀看電壓表，其指針讀數(shù)應(yīng)下降。然后接上脫開的管路，再拔下水溫傳感器接頭，用一個(gè)4-8KΩ的電阻代替水溫傳感器，人為地形成濃混合氣，同時(shí)觀看電壓表，其指針讀數(shù)應(yīng)上升。也可以用突然踩下或松開加速踏板的方法來改變混合氣的濃度，在突然踩下加速踏板時(shí)，混合氣變濃，反饋電壓應(yīng)上升；突然松開加速踏板時(shí)，混合氣變稀，反饋電壓應(yīng)下降。如果氧傳感器的反饋電壓無上述變化，表明氧傳感器已損壞。

另外，氧化鈦式氧傳感器在采用上述方法檢測(cè)時(shí)，若是良好的氧傳感器，輸出端的電壓應(yīng)以2.5V為中心上下波動(dòng)。否則可拆下傳感器并暴露在空氣中，冷卻后測(cè)量其電阻值。若電阻值很大，說明傳感器是好的，否則應(yīng)更換傳感器。

5)氧傳感器外觀顏色的檢查

從排氣管上拆下氧傳感器，檢查傳感器外殼上的通氣孔有無堵塞，陶瓷芯有無破損。如有破損，則應(yīng)更換氧傳感器。

通過觀察氧傳感器頂尖部位的顏色也可以判斷故障：

①淡灰色頂尖：這是氧傳感器的正常顏色；

②白色頂尖：由硅污染造成的，此時(shí)必須更換氧傳感器；

③棕色頂尖：由鉛污染造成的，如果嚴(yán)重，也必須更換氧傳感器；

④黑色頂尖：由積碳造成的，在排除發(fā)動(dòng)機(jī)積碳故障后，一般可以自動(dòng)清除氧傳感器上的積碳。

結(jié)束語：為了節(jié)能和防止汽車污染，西方發(fā)達(dá)國家大都裝有氧傳感器，對(duì)我國來說裝汽車用氧傳感器勢(shì)在必行。我國汽車工業(yè)同國外的主要差距之一，也表現(xiàn)在汽車傳感器方面。因此，可得出氧傳感器推廣應(yīng)用的前景十分樂觀。

參考文獻(xiàn)：

【1】王銀.陳丙辰.汽車傳感器使用與檢修.北京:金盾出版社2002

傳感器論文范文第3篇

關(guān)鍵詞：傳感器精度溫度補(bǔ)償徑向基函數(shù)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)溫度傳感器DSl8B20

一般工業(yè)測(cè)控現(xiàn)場(chǎng)的環(huán)境溫度變化急劇，傳感器大多數(shù)都對(duì)溫度有一定的敏感度，這樣就會(huì)使傳感器的零點(diǎn)和靈敏度發(fā)生變化，從而造成輸出值隨環(huán)境溫度的變化而變化，導(dǎo)致測(cè)量出現(xiàn)附加誤差，因此溫度補(bǔ)償問題一直是工業(yè)測(cè)控系統(tǒng)中的關(guān)鍵環(huán)節(jié)[1]。本文采用DSl8B20智能溫度傳感器和RBF神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)相結(jié)合的溫度補(bǔ)償新方法來實(shí)現(xiàn)傳感器高精度溫度補(bǔ)償。本文介紹的方法將DSl8B20測(cè)量值作為溫度補(bǔ)償輸入，將傳感器本身的測(cè)量值作為另一輸入，用RBF神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)構(gòu)成雙輸入單輸出的補(bǔ)償模型，輸出即為補(bǔ)償后的測(cè)量值。RBF神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)主要用于傳感器的數(shù)據(jù)處理，以改善傳感器測(cè)量精度。

1DSl8B20數(shù)字溫度傳感器測(cè)溫原理

1．1DSl8B20的特性

DSl8B20是美國DALLAS公司繼DSl820之后推出的增強(qiáng)型單總線數(shù)字溫度傳感器，它在測(cè)溫精度、轉(zhuǎn)換時(shí)間、傳輸距離、分辨率等方面較DSl820有了很大的改進(jìn)，這給用戶帶來了更方便的使用和更令人滿意的效果。其特點(diǎn)如下：

(1)單線接口：僅需一根口線與單片機(jī)連接；

(2)由總線提供電源，也可用數(shù)據(jù)線供電，電壓范圍：3．0～5．5V；

(3)測(cè)溫范圍為：-55～+125℃，在-10～+85℃時(shí)，精度為0．5℃；

(4)可編程的分辨率為9～12位，對(duì)應(yīng)的分辨率為0．5～0．0625℃；

(5)用戶可編程的溫度報(bào)警設(shè)置；

(6)12位分辨率時(shí)最多在750ms內(nèi)把溫度值轉(zhuǎn)換為數(shù)字量。

1．2DSl820引腳功能說明

DSl820的PR-35封裝形式見圖1，其外表看起來像三極管。另外還有8腳SOIC封裝形式，只用3、4和5腳，其余為空腳或不需連接引腳。不過最常見的形式是PR-35封裝，其引腳說明如表1所示。

表1DS1820引腳說明

8腳SOICPR-35符號(hào)說明

51GND地

42DQ單線數(shù)據(jù)輸入輸出引腳

33VDD正電源，一般為+5V

1．3DSl820溫度數(shù)據(jù)格式

在DSl820中，轉(zhuǎn)換溫度值是以9位二進(jìn)制形式表示的，而輸出溫度則是以16位符號(hào)擴(kuò)展的二進(jìn)制補(bǔ)碼讀數(shù)形式提供。采用的辦法是將低八位用補(bǔ)碼表示，第九位以符號(hào)擴(kuò)展形式擴(kuò)展至其它七位。具體溫度表示格式見表2。

表2溫度/數(shù)據(jù)關(guān)系

溫度數(shù)字輸出（二進(jìn)制）數(shù)字輸出（十六進(jìn)制）

+125000000001111101000FAH

+2500000000001100100032H

+1/200000000000000010001H

+000000000000000000000H

-1/21111111111111111FFFFH

-251111111111001110FFCEH

-551111111110010010FF92H

在實(shí)際應(yīng)用中，測(cè)量溫度往往在0℃以上，此時(shí)可只取16位二進(jìn)制溫度輸出的低8位，即1個(gè)字節(jié)，這樣將使計(jì)算和編程工作更為便利。

1．4DSl8B20的測(cè)溫原理

DSl8B20的測(cè)溫原理為：內(nèi)部計(jì)數(shù)器對(duì)一個(gè)受溫度影響的振蕩器的脈沖計(jì)數(shù)，低溫時(shí)振蕩器的脈沖可以通過門電路，而當(dāng)?shù)竭_(dá)某一設(shè)置高溫時(shí)，振蕩器的脈沖無法通過門電路。計(jì)數(shù)器設(shè)置為-55℃時(shí)的值，如果計(jì)數(shù)器到達(dá)0之前門電路未關(guān)閉，則溫度寄存器的值將增加，這表示當(dāng)前溫度高于-55℃。同時(shí)，計(jì)數(shù)器復(fù)位在當(dāng)前溫度值上，電路對(duì)振蕩器的溫度系數(shù)進(jìn)行補(bǔ)償，計(jì)數(shù)器重新開始計(jì)數(shù)直到回零。如果門電路仍然未關(guān)閉，則重復(fù)以上過程。溫度轉(zhuǎn)換所需時(shí)間不超過750ms，得到的溫度值的位數(shù)因分辨率不同而不同[2]。DSl8B20同AT89C52單片機(jī)的接口電路如圖2所示。這種接口方式只需占用單片機(jī)一根口線，與智能儀器或智能測(cè)控系統(tǒng)中的其它單片機(jī)或DSP的接口也可采用類似的方式。

2RBF神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)及學(xué)習(xí)算法

RBF神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)即徑向基函數(shù)(RadialBasisFunction)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)[3～4]，其結(jié)構(gòu)如圖3所示。它很容易擴(kuò)展到多輸出節(jié)點(diǎn)的情形，在此只考慮一個(gè)輸出變量Y的情況。

RBFNN包括一個(gè)輸入層、一個(gè)隱含層和一個(gè)輸出層的最簡模式。隱含層由一組徑向基函數(shù)構(gòu)成，與每個(gè)隱含層節(jié)點(diǎn)相關(guān)的參數(shù)向量為Ci(即中心)和σi(即寬度)。徑向基函數(shù)有多種形式，一般取高斯函數(shù)[5]。具體如下：

上式中，m是隱含層結(jié)點(diǎn)數(shù)；·是歐幾里德范數(shù)；X，Ci∈Rn，ωi是第i個(gè)基函數(shù)與輸出結(jié)點(diǎn)的連接權(quán)值（i=1,2…，m）。

RBF神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)是一種性能良好的前向網(wǎng)絡(luò)，它具有最佳逼近性能，在結(jié)構(gòu)上具有輸出一權(quán)值線性關(guān)系、訓(xùn)練方法快速易行、不存在局部最優(yōu)問題的特點(diǎn)。該網(wǎng)絡(luò)的學(xué)習(xí)算法有很多種，本文將帶遺忘因子的梯度下降法應(yīng)用于RBF神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的參數(shù)調(diào)整[6]，即在考慮當(dāng)前時(shí)刻(k時(shí)刻)的網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)的變化時(shí)，將前一個(gè)時(shí)刻(k—1時(shí)刻)的網(wǎng)絡(luò)參數(shù)變化也包括進(jìn)去。其具體算法如下：

上式中，m是隱含層結(jié)點(diǎn)數(shù)；||·||是歐幾里德范數(shù)；X，Ci∈Rn，ωi是第i個(gè)基函數(shù)與輸出結(jié)點(diǎn)的連接權(quán)值（i=1,2,…，n）。

RBF神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)是一種性能良好的前向網(wǎng)絡(luò)，它具有最佳逼近性能，在結(jié)構(gòu)上具有輸出一權(quán)值線性關(guān)系、訓(xùn)練方法快速易行、不存在局部最優(yōu)問題的特點(diǎn)。該網(wǎng)絡(luò)的學(xué)習(xí)算法有很多種，本文將帶遺忘因子的梯度下降法應(yīng)用于RBF神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的參數(shù)調(diào)整，即在考慮當(dāng)前時(shí)刻（k時(shí)刻）的網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)的變化時(shí)，將前一個(gè)時(shí)刻（k-1時(shí)刻）的網(wǎng)絡(luò)參數(shù)變化也包括進(jìn)去。其具體算法如下：

其中，J為誤差函數(shù)，Y(k)代表希望的輸出，Y(W，k)為網(wǎng)絡(luò)的實(shí)際輸出，W是網(wǎng)絡(luò)的所有權(quán)值組成的向量。

隱層一輸出層連接權(quán)值矩陣的調(diào)整算法為：

其中，μ(k)為學(xué)習(xí)率，α(k)為動(dòng)量因子，也稱為遺忘因子，又稱動(dòng)量項(xiàng)或阻尼項(xiàng)。將其稱為遺忘因子可從對(duì)于新舊信息的學(xué)習(xí)與遺忘的角度來理解；稱為動(dòng)量項(xiàng)或阻尼項(xiàng)是因?yàn)樵诰W(wǎng)絡(luò)的學(xué)習(xí)訓(xùn)練中，此項(xiàng)相當(dāng)于阻尼力，當(dāng)訓(xùn)練誤差迅速增大時(shí)，它使網(wǎng)絡(luò)發(fā)散得越來越慢?？傊?，它使網(wǎng)絡(luò)的變化趨于穩(wěn)定，有利于網(wǎng)絡(luò)的收斂。

3測(cè)試方法及推廣應(yīng)用分析

實(shí)驗(yàn)中以測(cè)量壓力為例，采用Honeywell的24PCG—FAlG型壓力傳感器。將傳感器測(cè)量值和DSl8B20的輸出值作為網(wǎng)絡(luò)輸入層節(jié)點(diǎn)的輸入，與其對(duì)應(yīng)的壓力是網(wǎng)絡(luò)輸出層節(jié)點(diǎn)的輸出。采用的RBF神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)為三層網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，其中，輸入層有2個(gè)節(jié)點(diǎn)，隱含層有8個(gè)節(jié)點(diǎn)，輸出層有1個(gè)節(jié)點(diǎn)?；谏弦还?jié)中提到的網(wǎng)絡(luò)參數(shù)調(diào)整算法，通過調(diào)整RBF網(wǎng)絡(luò)中的可調(diào)參數(shù)(隱層節(jié)點(diǎn)數(shù)、學(xué)習(xí)速率、遺忘因子和網(wǎng)絡(luò)權(quán)值、隱層標(biāo)準(zhǔn)偏差等)進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)的訓(xùn)練和測(cè)試，并采用均方根(RMS)計(jì)算其訓(xùn)練精度和測(cè)試精度。共采集樣本數(shù)據(jù)120組，其中72組作為網(wǎng)絡(luò)訓(xùn)練樣本，48組作為網(wǎng)絡(luò)測(cè)試樣本，在環(huán)境溫度變化范圍為-5℃～75℃時(shí)，最佳RBF的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的訓(xùn)練精度為0．048％，測(cè)試精度為0．062％。同時(shí)基于獲得的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，采用最小二乘擬合方法建立的數(shù)學(xué)模型，其擬合精度為0．170％；用單片機(jī)直接預(yù)存線性插值補(bǔ)償?shù)姆椒?，測(cè)試精度為0．280％。

傳感器論文范文第4篇

關(guān)鍵詞：轉(zhuǎn)速傳感器；磁阻；電磁干擾濾波器；KMI15

轉(zhuǎn)速屬于常規(guī)電測(cè)參數(shù)。測(cè)量轉(zhuǎn)速時(shí)經(jīng)常采用磁阻式傳感器或光電式傳感器進(jìn)行非接觸性測(cè)量，傳統(tǒng)的磁阻式傳感器是由磁鋼、線圈等分立元件構(gòu)成的，亦可用耳塞機(jī)改裝而成。但這種傳感器存在一些缺點(diǎn)：第一，靈敏度低，傳感器與轉(zhuǎn)動(dòng)齒輪的最大間隙（亦稱磁感應(yīng)距離）只有零點(diǎn)幾毫米；第二，在測(cè)量高速旋轉(zhuǎn)物體的轉(zhuǎn)速時(shí)，因安裝不牢固或受機(jī)械振動(dòng)，容易與齒輪發(fā)生碰撞，安全性較差；第三，這種傳感器所產(chǎn)生的是幅度很低且變化緩慢的模擬電壓信號(hào)，因此，需要經(jīng)過放大、整形后變成沿口陡直的數(shù)字頻率信號(hào)，才能送給數(shù)字轉(zhuǎn)速儀或數(shù)字頻率計(jì)測(cè)量轉(zhuǎn)速，而且電路比較復(fù)雜；第四，它無法測(cè)量非常低（接近于零）的轉(zhuǎn)速，因?yàn)檫@時(shí)磁阻式傳感器可能檢測(cè)不到轉(zhuǎn)速信號(hào)。

目前，轉(zhuǎn)速傳感器正朝著高靈敏度、高可靠性和全集成化的方向發(fā)展，典型產(chǎn)品有飛利浦（Philips）公司生產(chǎn)的KMI15系列磁阻式集成轉(zhuǎn)速傳感器。該傳感器性能優(yōu)良，安全性好，穩(wěn)定性強(qiáng)，是分立式轉(zhuǎn)速傳感器理想的升級(jí)換代產(chǎn)品。KMI15系列包括KMI15－1、KMI15－2、KMI15－4等型號(hào)，它們的工作原理相同，僅性能指標(biāo)略有差異。下面就以KMI15－1為例來介紹該系列集成轉(zhuǎn)速傳感器的工作原理與具體應(yīng)用方法。

1KMI15－1型傳感器的性能特點(diǎn)

KMI15－1芯片內(nèi)含高性能磁鋼、磁敏電阻傳感器和IC。它利用IC來完成信號(hào)變換功能，其輸出的電流信號(hào)頻率與被測(cè)轉(zhuǎn)速成正比，電流信號(hào)的變化幅度為7mA～14mA。由于其電路比較簡單，因而很容易配二次儀表測(cè)量轉(zhuǎn)速。

KMI15－1器件的測(cè)量范圍寬，靈敏度高，它的齒輪轉(zhuǎn)動(dòng)頻率范圍是0～25kHz，而且即使在轉(zhuǎn)動(dòng)頻率接近于零時(shí)，它也能夠進(jìn)行測(cè)量。傳感器與齒輪的最大磁感應(yīng)距離為2．9mm（典型值），由于與齒輪相距較遠(yuǎn)，因此使用比較安全。

該傳感器抗干擾能力強(qiáng)，同時(shí)具有方向性，它對(duì)軸向振動(dòng)不敏感。另外，芯片內(nèi)部還有電磁干擾（EMI）濾波器、電壓控制器以及恒流源，從而保證了其工作特性不受外界因素的影響。

KMI15－1的體積較小，其最大外形尺寸為8×6×21mm，能可靠固定在齒輪附近。

KMI15采用＋12V電源供電（典型值），最高不超過16V。工作溫度范圍寬達(dá)－40～＋85℃。

圖2圖3

2工作原理

KMI15－1型集成轉(zhuǎn)速傳感器的外形如圖1所示，它的兩個(gè)引腳分別為UCC（接＋12V電源端）和U－（方波電流信號(hào)輸出端）。為使IC處于較低的環(huán)境溫度中，設(shè)計(jì)時(shí)專門將IC與傳感元件分開，以改善傳感器的高溫工作性能。

該傳感器的簡化電路如圖2所示。其內(nèi)部主要包括以下六部分：

（1）磁敏電阻傳感器；

（2）前置放大器A1；

（3）施密特觸發(fā)器；

（4）開關(guān)控制式電流源；

（5）恒流源；

（6）電壓控制器。實(shí)際上，該傳感器是由4只磁敏電阻構(gòu)成的一個(gè)橋路，可固定在靠近齒輪的地方，其測(cè)量原理如圖3所示。

當(dāng)齒輪沿Y軸方向轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，由于氣隙處的磁力線發(fā)生變化，磁路中的磁阻也隨之改變，從而可在傳感器上產(chǎn)生電信號(hào)。此外，該傳感器具有很強(qiáng)的方向性，它對(duì)沿Y軸轉(zhuǎn)動(dòng)的物體十分敏感，而對(duì)沿Z軸方向的振動(dòng)或抖動(dòng)量很不敏感。這正是測(cè)量轉(zhuǎn)速所需要的。

工作時(shí)，傳感器產(chǎn)生的電信號(hào)首先通過EMI濾波器濾除高頻電磁干擾，然后經(jīng)過前置放大器，再利用施密特觸發(fā)器進(jìn)行整形以獲得控制信號(hào)UK，并將其加到開關(guān)控制式電流源的控制端。KMI15－1的輸出電流信號(hào)ICC是由兩個(gè)電流疊加而成的，一個(gè)是由恒流源提供的7mA恒定電流IH，另一個(gè)是由開關(guān)控制式電流源輸出的可變電流IK。它們之間的關(guān)系式為：

ICC＝IH＋I(xiàn)K

當(dāng)控制信號(hào)UK＝0（低電平）時(shí)，該電流源關(guān)斷，IK＝0，ICC＝IH＝7mA。當(dāng)UK＝1（高電平）時(shí)，電流源被接通，IK＝7mA，從而使得ICC＝14mA。圖4給出了從U－端輸出的方波電流信號(hào)的波形，其高電平持續(xù)時(shí)間為t1，周期為T。輸出波形的占空比D＝t1／T＝50％±20％。上升時(shí)間和下降時(shí)間分別僅為0．5μs和0．7μs。

KMI15芯片中的電壓控制器實(shí)際上是一個(gè)并聯(lián)調(diào)整式穩(wěn)壓器，可用于為傳感器提供穩(wěn)定的工作電壓UC。而電阻R3、穩(wěn)壓管VDZ和晶體管VT1則可構(gòu)成取樣電路，其中VT1接成射極跟隨器。A2為誤差放大器，VT2為并聯(lián)式調(diào)整管。這樣，IH在經(jīng)過R1、R2分壓后可給A2提供基準(zhǔn)電壓UREF，從而在UCC發(fā)生變化時(shí)，由A2對(duì)取樣電壓與基準(zhǔn)電壓進(jìn)行比較后產(chǎn)生誤差電壓Ur，同時(shí)通過改變VT2上的電流來使UC保持不變。

3KMI15－1的典型應(yīng)用

3．1安裝方法

KMI15－1應(yīng)當(dāng)安裝在轉(zhuǎn)動(dòng)齒輪的旁邊。若被測(cè)轉(zhuǎn)動(dòng)工件上沒有齒輪，亦可在轉(zhuǎn)盤外緣處鉆一個(gè)小孔，套上螺扣，再擰上一個(gè)螺桿并用彈簧墊圈壓緊，以防止受震動(dòng)后松動(dòng)，并以此代替齒尖獲得轉(zhuǎn)速標(biāo)記信號(hào)。

3．2典型應(yīng)用電路

KMI15－1型集成轉(zhuǎn)速傳感器的典型應(yīng)用電路如圖5（a）所示。工作時(shí)，轉(zhuǎn)速傳感器輸出方波電流信號(hào)，從而在負(fù)載電阻RL與負(fù)載電容CL上形成電壓頻率信號(hào)UO（f），并送至二次儀表。通常取RL＝115Ω、CL＝0．1μF。需要指出：KMI15－1輸出的是齒輪轉(zhuǎn)動(dòng)頻率f（單位是Hz，即次／s）信號(hào)，欲得到轉(zhuǎn)速n（r／min），還應(yīng)將f除以齒輪上的齒數(shù)N，并將時(shí)間單位改成分鐘，公式如下：

傳感器論文范文第5篇

關(guān)鍵詞:無線傳感器網(wǎng)絡(luò)；組成；應(yīng)用；發(fā)展

科技發(fā)展的腳步越來越快，人類已經(jīng)置身于信息時(shí)代。而作為信息獲取最重要和最基本的技術(shù)——傳感器技術(shù)，也得到了極大的發(fā)展。傳感器信息獲取技術(shù)已經(jīng)從過去的單一化漸漸向集成化、微型化和網(wǎng)絡(luò)化方向發(fā)展，并將會(huì)帶來一場(chǎng)信息革命。具有感知能力、計(jì)算能力和通信能力的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)（WSN,wirelesssensornetworks）綜合了傳感器技術(shù)、嵌人式計(jì)算技術(shù)、分布式信息處理技術(shù)和通信技術(shù)，能夠協(xié)作地實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)、感知和采集網(wǎng)絡(luò)分布區(qū)域內(nèi)的各種環(huán)境或監(jiān)測(cè)對(duì)象的信息，并對(duì)這些信息進(jìn)行處理，獲得詳盡而準(zhǔn)確的信息，傳送到需要這些信息的用戶。

由于WSN的巨大應(yīng)用價(jià)值，它已經(jīng)引起了世界許多國家的軍事部門、工業(yè)界和學(xué)術(shù)界的廣泛關(guān)注，被廣泛地應(yīng)用于軍事，工業(yè)過程控制、國家安全、環(huán)境監(jiān)測(cè)等領(lǐng)域。

無線傳感器網(wǎng)絡(luò)綜合了傳感器技術(shù)、嵌入式計(jì)算技術(shù)、現(xiàn)代網(wǎng)絡(luò)及無線通信技術(shù)、分布式信息處理技術(shù)等多種領(lǐng)域，是當(dāng)前計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)研究的熱點(diǎn)。

一、發(fā)展概述

早在上世紀(jì)70年代，就出現(xiàn)了將傳統(tǒng)傳感器采用點(diǎn)對(duì)點(diǎn)傳輸、連接傳感控制器而構(gòu)成傳感器網(wǎng)絡(luò)雛形，我們把它歸之為第一代傳感器網(wǎng)絡(luò)。隨著相關(guān)學(xué)科的不斷發(fā)展和進(jìn)步，傳感器網(wǎng)絡(luò)同時(shí)還具有了獲取多種信息信號(hào)的綜合處理能力，并通過與傳感控制器的相聯(lián)，組成了有信息綜合和處理能力的傳感器網(wǎng)絡(luò)，這是第二代傳感器網(wǎng)絡(luò)。而從上世紀(jì)末開始，現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)開始應(yīng)用于傳感器網(wǎng)絡(luò)，人們用其組建智能化傳感器網(wǎng)絡(luò)，大量多功能傳感器被運(yùn)用，并使用無線技術(shù)連接，無線傳感器網(wǎng)絡(luò)逐漸形成。

無線傳感器網(wǎng)絡(luò)是新一代的傳感器網(wǎng)絡(luò)，具有非常廣泛的應(yīng)用前景，其發(fā)展和應(yīng)用，將會(huì)給人類的生活和生產(chǎn)的各個(gè)領(lǐng)域帶來深遠(yuǎn)影響。發(fā)達(dá)國家如美國，非常重視無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展，IEEE正在努力推進(jìn)無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用和發(fā)展，波士頓大學(xué)（BostonUniversity）還于最近創(chuàng)辦了傳感器網(wǎng)絡(luò)協(xié)會(huì)（SensorNetworkConsortium），期望能促進(jìn)傳感器聯(lián)網(wǎng)技術(shù)開發(fā)。美國的《技術(shù)評(píng)論》雜志在論述未來新興十大技術(shù)時(shí)，更是將無線傳感器網(wǎng)絡(luò)列為第一項(xiàng)未來新興技術(shù)，《商業(yè)周刊》預(yù)測(cè)的未來四大新技術(shù)中，無線傳感器網(wǎng)絡(luò)也列入其中?？梢灶A(yù)計(jì)，無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的廣泛是一種必然趨勢(shì)，它的出現(xiàn)將會(huì)給人類社會(huì)帶來極大的變革。

二、無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的定義和特點(diǎn)

無線傳感器網(wǎng)絡(luò)可以看成是由數(shù)據(jù)獲取網(wǎng)絡(luò)、數(shù)據(jù)分布網(wǎng)絡(luò)和控制管理中心三部分組成的。其主要組成部分是集成有傳感器、數(shù)據(jù)處理單元和通信模塊的節(jié)點(diǎn),各節(jié)點(diǎn)通過協(xié)議自組成一個(gè)分布式網(wǎng)絡(luò),再將采集來的數(shù)據(jù)通過優(yōu)化后經(jīng)無線電波傳輸給信息處理中心。無線傳感器網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)Tiny0S141的研制者，JasonHill博士把WSN定義為：

Sensing＋CPU＋Radio＝Thousandsofpotentialapplication

哈爾濱工業(yè)大學(xué)的李建中教授將WSN定義為：WSN是由一組傳感器節(jié)點(diǎn)以自組織的方式構(gòu)成的有線或無線網(wǎng)絡(luò)，其目的是協(xié)作地感知、采集和處理網(wǎng)絡(luò)覆蓋的地理區(qū)域中感知對(duì)象的信息，并給觀察者。從硬件上看，WSN節(jié)點(diǎn)主要由數(shù)據(jù)采集單元、數(shù)據(jù)處理單元、無線數(shù)據(jù)收發(fā)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(diǎn)；從軟件上看，它借助于節(jié)點(diǎn)中內(nèi)置傳感器有效探測(cè)所處區(qū)域的溫度、濕度、光強(qiáng)度、壓力等環(huán)境參數(shù)以及待測(cè)對(duì)象的電壓、電流等物理參數(shù)，并通過無線網(wǎng)絡(luò)將探測(cè)信息傳送到數(shù)據(jù)匯聚中心進(jìn)行處理、分析和轉(zhuǎn)發(fā)。

WSN與傳統(tǒng)傳感器和測(cè)控系統(tǒng)相比具有明顯的優(yōu)勢(shì)。它采用點(diǎn)對(duì)點(diǎn)或點(diǎn)對(duì)多點(diǎn)的無線連接，大大減少了電纜成本，在傳感器節(jié)點(diǎn)端即合并了模擬信號(hào)／數(shù)字信號(hào)轉(zhuǎn)換、數(shù)字信號(hào)處理和網(wǎng)絡(luò)通信功能，節(jié)點(diǎn)具有自檢功能，系統(tǒng)性能與可靠性明顯提升而成本明顯縮減。

無線傳感器網(wǎng)絡(luò)具有以下特點(diǎn)：

1、硬件資源有限。WSN節(jié)點(diǎn)采用嵌入式處理器和存儲(chǔ)器，計(jì)算能力和存儲(chǔ)能力十分有限。所以，需要解決如何在有限計(jì)算能力的條件下進(jìn)行協(xié)作分布式信息處理的難題。

2、電源容量有限。為了測(cè)量真實(shí)世界的具體值,各個(gè)節(jié)點(diǎn)會(huì)密集地分布于待測(cè)區(qū)域內(nèi),人工補(bǔ)充能量的方法已經(jīng)不再適用。每個(gè)節(jié)點(diǎn)都要儲(chǔ)備可供長期使用的能量,或者自己從外汲取能量（太陽能）。當(dāng)自身攜帶的電池的能量耗盡，往往被廢棄，甚至造成網(wǎng)絡(luò)的中斷。所以，任何WSN技術(shù)和協(xié)議的研究都要以節(jié)能為前提。

3、無中心。在無線傳感器網(wǎng)絡(luò)中,所有節(jié)點(diǎn)的地位都是平等的,沒有預(yù)先指定的中心,是一個(gè)對(duì)等式網(wǎng)絡(luò)。各節(jié)點(diǎn)通過分布式算法來相互協(xié)調(diào),在無人值守的情況下,節(jié)點(diǎn)就能自動(dòng)組織起一個(gè)測(cè)量網(wǎng)絡(luò)。而正因?yàn)闆]有中心,網(wǎng)絡(luò)便不會(huì)因?yàn)閱蝹€(gè)節(jié)點(diǎn)的脫離而受到損害。節(jié)點(diǎn)可以隨時(shí)加入或離開網(wǎng)絡(luò)，任何節(jié)點(diǎn)的故障不會(huì)影響整個(gè)網(wǎng)絡(luò)的運(yùn)行，具有很強(qiáng)的抗毀性。

4、自組織。網(wǎng)絡(luò)的布設(shè)和展開無需依賴于任何預(yù)設(shè)的網(wǎng)絡(luò)設(shè)施，節(jié)點(diǎn)通過分層協(xié)議和分布式算法協(xié)調(diào)各自的行為，節(jié)點(diǎn)開機(jī)后就可以快速、自動(dòng)地組成一個(gè)獨(dú)立的網(wǎng)絡(luò)。

5、多跳（Multi-hop）路由。WSN節(jié)點(diǎn)通信能力有限，覆蓋范圍只有幾十到幾百米，節(jié)點(diǎn)只能與它的鄰居直接通信。如果希望與其射頻覆蓋范圍之外的節(jié)點(diǎn)進(jìn)行通信，則需要通過中間節(jié)點(diǎn)進(jìn)行路由。WSN中的多跳路由是由普通網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)完成的。

6、動(dòng)態(tài)拓?fù)洹SN是一個(gè)動(dòng)態(tài)的網(wǎng)絡(luò)，節(jié)點(diǎn)可以隨處移動(dòng)；一個(gè)節(jié)點(diǎn)可能會(huì)因?yàn)殡姵啬芰亢谋M或其他故障，退出網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行；也可能由于工作的需要而被添加到網(wǎng)絡(luò)中。這些都會(huì)使網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)隨時(shí)發(fā)生變化，因此網(wǎng)絡(luò)應(yīng)該具有動(dòng)態(tài)拓?fù)浣M織功能。

7、節(jié)點(diǎn)數(shù)量眾多，分布密集。WSN節(jié)點(diǎn)數(shù)量大、分布范圍廣，難于維護(hù)甚至不可維護(hù)。所以，需要解決如何提高傳感器網(wǎng)絡(luò)的軟、硬件健壯性和容錯(cuò)性。

8、傳輸能力的有限性。無線傳感器網(wǎng)絡(luò)通過無線電波進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸,雖然省去了布線的煩惱,但是相對(duì)于有線網(wǎng)絡(luò),低帶寬則成為它的天生缺陷。同時(shí),信號(hào)之間還存在相互干擾,信號(hào)自身也在不斷地衰減,諸如此類。不過因?yàn)閱蝹€(gè)節(jié)點(diǎn)傳輸?shù)臄?shù)據(jù)量并不算大,這個(gè)缺點(diǎn)還是能忍受的。

9、安全性的問題。無線信道、有限的能量,分布式控制都使得無線傳感器網(wǎng)絡(luò)更容易受到攻擊。被動(dòng)竊聽、主動(dòng)入侵、拒絕服務(wù)則是這些攻擊的常見方式。因此,安全性在網(wǎng)絡(luò)的設(shè)計(jì)中至關(guān)重要。

三、應(yīng)用現(xiàn)狀

雖然無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的大規(guī)模商業(yè)應(yīng)用，由于技術(shù)等方面的制約還有待時(shí)日，但是最近幾年，隨著計(jì)算成本的下降以及微處理器體積越來越小，已經(jīng)為數(shù)不少的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)開始投入使用。目前無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用主要集中在以下領(lǐng)域

1．環(huán)境的監(jiān)測(cè)和保護(hù)

隨著人們對(duì)于環(huán)境問題的關(guān)注程度越來越高，需要采集的環(huán)境數(shù)據(jù)也越來越多，無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的出現(xiàn)為隨機(jī)性的研究數(shù)據(jù)獲取提供了便利，并且還可以避免傳統(tǒng)數(shù)據(jù)收集方式給環(huán)境帶來的侵入式破壞。

2．醫(yī)療護(hù)理

無線傳感器網(wǎng)絡(luò)在醫(yī)療研究、護(hù)理領(lǐng)域也可以大展身手。羅徹斯特大學(xué)的科學(xué)家使用無線傳感器創(chuàng)建了一個(gè)智能醫(yī)療房間，使用微塵來測(cè)量居住者的重要征兆（血壓、脈搏和呼吸）、睡覺姿勢(shì)以及每天24小時(shí)的活動(dòng)狀況。英特爾公司也推出了無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的家庭護(hù)理技術(shù)。該技術(shù)是做為探討應(yīng)對(duì)老齡化社會(huì)的技術(shù)項(xiàng)目

CenterforAgingServicesTechnologies（CAST）的一個(gè)環(huán)節(jié)開發(fā)的。該系統(tǒng)通過在鞋、家具以家用電器等家中道具和設(shè)備中嵌入半導(dǎo)體傳感器，幫助老齡人士、阿爾茨海默氏病患者以及殘障人士的家庭生活。利用無線通信將各傳感器聯(lián)網(wǎng)可高效傳遞必要的信息從而方便接受護(hù)理。而且還可以減輕護(hù)理人員的負(fù)擔(dān)。英特爾主管預(yù)防性健康保險(xiǎn)研究的董事EricDishman稱，“在開發(fā)家庭用護(hù)理技術(shù)方面，無線傳感器網(wǎng)絡(luò)是非常有前途的領(lǐng)域”。

3．軍事領(lǐng)域

由于無線傳感器網(wǎng)絡(luò)具有密集型、隨機(jī)分布的特點(diǎn)，使其非常適合應(yīng)用于惡劣的戰(zhàn)場(chǎng)環(huán)境中，使其非常適合應(yīng)用于惡劣的戰(zhàn)場(chǎng)環(huán)境中，包括偵察敵情、監(jiān)控兵力、裝備和物資，判斷生物化學(xué)攻擊等多方面用途。

4．商業(yè)化用途

無線傳感器網(wǎng)絡(luò)還被應(yīng)用于其他一些領(lǐng)域。比如一些危險(xiǎn)的工業(yè)環(huán)境如井礦、核電廠等，工作人員可以通過它來實(shí)施安全監(jiān)測(cè)。也可以用在交通領(lǐng)域作為車輛監(jiān)控的有力工具。盡管無線傳感器技術(shù)目前仍處于初步應(yīng)用階段，但已經(jīng)展示出了非凡的應(yīng)用價(jià)值，相信隨著相關(guān)技術(shù)的發(fā)展和推進(jìn)，一定會(huì)得到更大的應(yīng)用。從應(yīng)用的情況來看,北美的狀況最好,在樓宇自動(dòng)化、環(huán)境監(jiān)控等方面,無線傳感器網(wǎng)絡(luò)已經(jīng)開始大展拳腳。超級(jí)秘書網(wǎng)

四、需要解決的問題

就目前的技術(shù)水平來說，讓無線傳感器網(wǎng)正常運(yùn)行并大量投入使用還面臨著許多問題：

1．網(wǎng)絡(luò)內(nèi)通信問題。無線傳感器網(wǎng)絡(luò)內(nèi)正常通信聯(lián)系中，信號(hào)可能被一些障礙物或其他電子信號(hào)干擾而受到影響，怎么安全有效的進(jìn)行通信是個(gè)有待研究的問題。

2．成本問題。在一個(gè)無線傳感器網(wǎng)絡(luò)里面，需要使用數(shù)量龐大的微型傳感器，這樣的話成本會(huì)制約其發(fā)展。

3．系統(tǒng)能量供應(yīng)問題。目前主要的解決方案有：使用高能電池；降低傳感功率；此外還有傳感器網(wǎng)絡(luò)的自我能量收集技術(shù)和電池?zé)o線充電技術(shù)。其中后兩者備受關(guān)注。