關鍵詞：CBM；車輛；維修
中圖分類號：U472文獻標識碼：A
CBM是隨著狀態監控和故障診斷技術的不斷髮展而逐步出現的，通過內建感測器或行動式外部檢測裝置進行測試，獲取裝備執行的特徵量資訊，藉助各種智慧推理演算法（如物理模型、神經網路、資料融合、模糊邏輯、專家系統等）實時評估裝備的技術狀態，在裝備故障發生前對其剩餘壽命進行預測，並根據各種可利用的資源資訊結合不同的決策目標實施決策的維修過程。
在CBM理論研究方面，主要是以狀態監測和故障診斷為主，對維修決策研究不夠。特別是對狀態模型、維修決策模型的建立、求解以及應用都缺乏深入系統的研究。但仍然取得了一些成績，如唐紅芳對汽輪機轉子和汽缸的二維模型進行了分析，建立了有限元模型，並採用C++語言編制了汽輪機以及缸體的溫度場實時線上監測程式[1]；張秀斌、王廣偉等應用比例風險模型（PHM）建立系統執行狀態與故障率之間的關係，並給出了維修狀態閾值[2]；袁志堅提出了一種電力變壓器狀態維修策略的模糊多屬性群決策方法，並通過某一變壓器狀態維修方案的決策過程，採用折衷型群決策方法具體探討了模糊多屬性群決策方法在變壓器狀態維修決策中的應用[3]；董玉亮提出了多狀態特徵引數變權模糊綜合狀態評價方法，利用裝置的監測診斷、維修歷史資料等資訊，使狀態評價的結果更貼近裝置的實際執行狀態，並利用這些結果建立了維修任務決策及優化模型[4]；呂文元、楊遠濤等利用濾波理論建立裝置預測維修的優化模型[5]；北京航空航天大學曾聲奎結合故障預測與健康管理（PHM）的技術發展過程，闡述了PHM的應用價值[6]；邱立鵬在其碩士論文中闡述了基於各種指標的預測分析技術，並使用C++開發了一套完整的基於Microsoft Window9x對裝置剩餘壽命進行分析和預測的軟體[7]。
1先進感測器技術
精確、及時、高效的資料是應用CBM的基礎，而感測器作為獲取裝備狀態資料的一種有效工具，在CBM系統中具有重要的作用。感測器技術作為一門專項技術，是以感測器為核心，涉及測量技術、功能材料、微電子技術、精密與微細加工技術、資訊處理技術和計算機技術等相互融合的技術密集型綜合技術，其發展趨勢主要體現在：發現新效應，開發新材料、新功能；向多功能整合化和微型化發展；感測器的數字化、智慧化和網路化發展趨勢日益明顯。
目前有很多先進的感測器技術被應用於CBM系統中，如光纖感測器、壓電感測器、碳奈米管、微電子機械系統等，這些新型的感測器具有精度高、使用範圍廣、工作溫度範圍大、智慧化程度高等特點。在CBM系統中應用感測器主要涉及兩個問題：
1.1感測器的選擇
感測器的選擇是獲取裝備狀態資料的首要環節，這是因為感測器一旦確定，與之相匹配的資料處理、故障診斷及其相關儀器裝置也就確定。因此測試結果的好壞，在很大程度上取決於感測器的選取是否恰當。感測器選擇的一般步驟如圖1所示。
1.2感測器的安裝與使用
感測器作為一種精密器件，只有正確的安裝與使用才能發揮其應有的工作效能，因而在其安裝與使用過程中，除了要遵循精密器件一般安裝使用規定外，還需要特別遵守如下注意事項：1）選擇合適的測試點並正確安裝感測器；2）為確保被測訊號的有效、準確傳輸，感測器的電源電纜、資料傳輸線要符合規定，正確安裝；3）感測器的定期標定與校準是保證資料採集系統正常功能的必要步驟。
2資料傳輸與預處理技術
2.1資料傳輸技術
目前主要有兩種資料傳輸方式，即有線傳輸和無線傳輸。有線傳輸是較為成熟的一種傳輸方式，主要是通過各種有線資料匯流排和各種網路如Internet、Ethernet LAN（local area network）等進行資料的傳輸，並且大多都有各種通訊標準、網路協議如TCP/IP、UDP/IP等可以遵循。其資料傳輸的一般過程是，首先通過各種線纜將感測器的資料採集並存儲在部件級的監測系統中，然後通過特定的有線網路將部件級的監測資料傳輸到中央級儲存和監測處理系統。圖2為兩種資料傳輸方式的簡單系統構成。
2.2資料預處理技術
由於不同的狀態監測、健康評估和故障預測方法要求不同的資料型別，需要對採集的原始資料資訊進行各種預處理，以使資料格式滿足後續處理的要求，同時也將便於傳輸和儲存。預處理包括資料的模數轉換、去噪聲、高通濾波、壓縮、訊號自相關等。資料處理方式和技術要根據不同的目的進行選擇，如特徵提取技術是為了進行故障識別和故障隔離；資料簡化是為了剔除不必要冗餘的原始資料便於進一步處理；迴圈計數方法則是為了便於將連續的資料資訊轉化為離散的資料資訊等。
3資訊融合技術
傳統的資訊/資料融合是指多感測器的資訊/資料在一定準則下加以自動分析、綜合以完成所需的決策和評估而進行的資訊處理過程。
資訊融合系統的結構目前尚無形成統一的分類形式，從資訊融合的功能角度，可將資訊融合過程分為5層，即：檢測級（判決）融合、狀態級（跟蹤）融合、屬性級（目標識別）融合、態勢評估和威脅估計，如圖3所示，其中狀態評估和威脅估計主要用於軍事領域。
檢測級融合的功能主要是判斷目標的有無；狀態級融合的功能是估計目標的狀態（距離、運動速度等）；屬性級融合的目的是確定目標的身份。這3個層次的融合各有特點。在具體的應用中應根據融合的目的和條件選用。
4結論
本文貫穿車輛CBM應用流程的整個環節，利用RCM分析方法確定CBM的實施物件，明確了CBM在車輛維修中的關鍵技術，分析了關鍵技術的具體內容，為車輛開展狀態維修提供了技術支援。
參考文獻：
[1] 唐紅芳。 汽輪機壽命線上監測與管理技術研究[D]. 保定：華北電力大學（碩士論文），2004.
[2] 張秀斌，王廣偉。 應用比例故障率模型進行基於狀態的視情維修決策[J]. 電子產品可靠性與環境試驗，2002(4):19-22.
[3] 袁志堅，孫才新，袁張渝，等。 變壓器健康狀態評估的灰色聚類決策方法[J]. 重慶大學學報，2005,28(3):22-25.
[4] 董玉亮。 發電裝置執行與維修決策支援系統研究[D]. 北京：華北電力大學（博士論文），2005.
[5] 呂文元，楊遠濤，方淑芬。 利用濾波理論建立裝置預測維修的優化模型[J]. 東北電力學院學報，2000,20(1):22-24.
關鍵詞：貝葉斯估計資訊融合障礙探測智慧駕駛
隨著感測器技術、資訊處理技術、測量技術與計算機技術的發展，智慧駕駛系統（輔助駕駛系統一無人駕駛系統）也得了飛速的發展。消費者越來越注重駕駛的安全性與舒適性，這就要求感測器能識別在同一車道上前方行駛的汽車，並能在有障礙時提醒駕駛員或者自動改變汽車狀態，以避免事故訴發生。國際上各大汽車公司也都致力於這方面的研究，並開發了一系列安全駕駛系統，如碰撞報警系統（CW）、偏向報警系統（LDW）和智慧巡遊系統（ICC）等。國內在這些方面也有一定的研究，但與國外相比仍存在較大的差距。本文將主要討論多感測器資訊融合技術在智慧駕駛系統（ITS）中的應用。
1ICC/CW和LDW系統中存在的問題
1.1ICC/CW系統中的誤識別問題
ICC/CW系統中經常使用單一波束感測器。這類感測器利用非常狹窄的波束寬度測定前方的車輛，對於彎曲道路（見圖1（a）），前後車輛很容易駛出感測器的測量範圍，這將引起智慧巡遊系統誤加速。如果前方車輛減速或在拐彎處另一輛汽車駛入本車道，碰撞報警系統將不能在安全停車範圍內給出響應而容易產生碰撞。類似地，當彎曲度延伸時（見圖1(b)），雷達系統易把鄰近道路的車輛或路邊的防護欄誤認為是障礙而給出報警。當道路不平坦時，雷達感測器前方的道路是斜向上，小丘或小堆也可能被誤認為是障礙，這些都降低了系統的穩定性。現在有一些濾波演算法可以處理這些問題並取得了一定效果，但不能徹底解決。
1.2LDW系統中存在的場景識別問題
LDW系統中同樣存在公共駕駛區場景識別問題。LDW系統依賴於一側的攝像機（經常僅能測道路上相鄰車輛的位置），很難區分彎曲的道路和做到多樣的個人駕駛模式。LDW系統利用一個前向攝像機探測車輛前方道路的地理狀況，這對於遠距離測量存在著精確性的問題，所有這些都影響了TLC（Time-to-Line-Crossing）測量的準確性。現常用死區識別和駕駛資訊修訂法進行處理，但並不能給出任何先驗知識去識別故障。
2多感測器資訊融合技術在ITS系統中的應用
針對以上系統存在的一些問題，研究者們紛紛引入了多感測器資訊融合技術，並提出了不同的融合演算法。基於視覺系統的感測器可以提供大量的場景資訊，其它感測器（如雷達或鐳射等）可以測定距離、範圍等資訊，對兩方面的資訊融合處理後能夠給出更可靠的識別資訊。融合技術可以採用Beaurais等人於1999年提出的CLARK演算法（CombinedLikelihoodAddingRadar）和InstitudeNeuroinformatik提出的ICDA（IntegrativeCouplingofDifferentAlgorithms）演算法等方法實現。
2.1感測器的選擇
識別障礙的首要問題是感測器的選擇，下面對幾種感測器的優缺點進行說明（見表1）。探測障礙的最簡單的方法是使用超聲波感測器，它是利用向目標發射超聲波脈衝，計算其往返時間來判定距離的。該方法被廣泛應用於移動機器人的研究上。其優點是價格便宜，易於使用，且在10m以內能給出精確的測量。不過在ITS系統中除了上文提出的場景限制外，還有以下問題。首先因其只能在10m以內有效使用，所以並不適合ITS系統。另外超聲波感測器的工作原理基於聲，即使可以使之測達100m遠，但其更新頻率為2Hz，而且還有可能在傳輸中受到其它訊號的干擾，所以在CW/ICC系統中使用是不實際的。
表1感測器效能比較
感測器型別優點缺點
超聲波
視覺
鐳射雷達
MMW雷達價格合理，夜間不受影響。
易於多目標測量和分類，解析度好。
價格相合理，夜間不受影響
不受燈光、天氣影響。測量範圍小，對天氣變化敏感。
不能直接測量距離，演算法複雜，處理速度慢。
對水、灰塵、燈光敏感。
價格貴
視覺感測器在CW系統中使用得非常廣泛。其優點是尺寸小，價格合理，在一定的寬度和視覺域內可以測量定多個目標，並且可以利用測量的影象根據外形和大小對目標進行分類。但是演算法複雜，處理速度慢。
雷達感測器在軍事和航空領域已經使用了幾十年。主要優點是可以魯棒地探測到障礙而不受天氣或燈光條件限制。近十年來隨著尺寸及價格的降低，在汽車行業開始被使用。但是仍存在價效比的問題。
為了克服這些問題，利用資訊融合技術提出了一些新的方法，利用這些方式可以得到較單一感測器更為可靠的探測。
2.2資訊融合的基本原理
所謂資訊融合就是將來自多個感測器或多源的資訊進行綜合處理，從而得出更為準確、可靠的結論。多感測器資訊融合是人類和其它生物系統中普遍存在的一種基本功能，人類本地地具有將身體上的各種功能器官（眼、耳、鼻、四肢）所探測的資訊(景物、聲音、氣味和觸覺)與先驗知識進行綜合的能力，以便對其周圍的環境和正在發生的事件做出估計。由於人類的感官具有不同度量特徵，因而可測出不同空間範圍的各種物理現象，這一過程是複雜的，也是自適應的。它將各種資訊（影象、聲音、氣味和物理形狀或描述）轉化成對環境的有價值的解釋。
多感測器資訊融合實際上是人對人腦綜合處理複雜問題的一種功能模擬。在多感測器系統中，各種感測器提供的資訊可能具有不同的特片：對變的或者非時變的，實時的或者非實時的，模糊的或者確定的，精確的或者不完整的，相互支援的或者互補的。多感測器資訊融合就像人腦綜合處理資訊的過程一樣，它充分利用多個感測器資源，通過對各種感測器及其觀測資訊的合理支配與使用，將各種感測器在空間和時間上的互補與冗餘資訊依據某種優化準則結合起來，產生對觀測環境的一致性解釋或描述。資訊融合的目標是基於各種感測器分離觀測資訊，通過對資訊的優化組合匯出更多的有效資訊。這是最佳協同作用的效果，它的最終目的是利用多個感測器共同或聯合操作的優勢來提高整個系統的有效性。
2.3常用資訊融合演算法
資訊融合技術涉及到方面的理論和技術，如資訊處理、估計理論、不確定性理論、模式識別、最優化技術、神經網路和人工智慧等。由不同的應用要求形成的各種方法都是融合方法的個子集。表2歸納了一些常用的資訊融合方法。
表2資訊融合方法
經典方法現代方法
估計方法統計方法資訊理論方法人工智慧方法
加權平均法經典推理法聚類分析模糊邏輯
極大似然估計貝葉斯估計模板法產生式規則
最小二乘法品質因素法熵理論神經網路
卡爾曼濾波D-S證據決策理論遺傳演算法
模糊積分理論
2.4智慧駕駛系統中資訊融合演算法的基本結構
由於單一感測器的侷限性，現在ITS系統中多使用一組感測器探測不同視點的資訊，再對這些資訊進行融合處理，以完成初始目標探測識別。在智慧駕駛系統中識別障礙常用的演算法結構如圖2所示。
3CLARK演算法
CLARK演算法是用於精確測量障礙位置和道路狀況的方法，它同時使用來自距離感測器（雷達）和攝像機的資訊。CLARK演算法主要由以下兩部分組成：①使用多傳器融合技術對障礙進行魯棒探測；②在LOIS（LikelihoodofImageShape）道路探測演算法中綜合考慮上述資訊，以提高遠距離道路和障礙的識別效能。
3.1用雷達探測障礙
目前經常使用一個雷達感測器探測前方的車輛或障礙。如前面所分析，雷達雖然在直路上的效能良好，但當道路彎曲時，探測的訊號將完全可靠，有時還會有探測的盲點或產生錯誤報警。為了防止錯誤報警，常對雷達的輸出進行標準卡爾曼（Kalman）濾波，但這並不能有效解決探測盲點問題。為了更可靠地解決這類問題，可以使用掃描雷達或多波束雷達，但其價格昂貴。這裡選用低價的視覺感測器作為附加資訊，視覺感測器經常能提供掃描雷達和多波束雷達所不能提供的資訊。
3.2在目標識別中融合視覺資訊
CLARK演算法使用視覺影象的對比度和顏色資訊探測目標，使用矩形模板方法識別目標。這個模板由具有不同左右邊界和底部尺寸的矩形構成，再與視覺影象對比度域匹配，選擇與雷達感測器輸出最接近的障礙模板。
CLARK演算法首先對雷達訊號進行卡爾曼濾波，用於剔除感測器輸出的強幹擾，這出下列狀態和觀測方程處理：
D（t）=R(t)+v(t)
式中，R（t）為前方障礙的真實距離（未知），R（t）是其速度（未知，）D（t）為距離觀測值，Δt為兩次觀測的問題時間，w（t）和v(t)為高斯噪聲。給定D（t），由Kalman濾波器估計R（t）和R（t）的值，並把估計值R(t)作為距離輸入值，使用R(t)和D（t）的差值確定所用矩形模板的偏差。由於使用雷達探測的位置與雷達作為補償。
使用上述演算法可以有效提高雷達探測的可靠性，但當影象包含很強的邊緣資訊或障礙只佔據相平面一個很小的區域時，仍不能得到滿意的結果。因此，除對比度外，又引入視覺影象的顏色域。
3.3相合似然法
在探測到障礙後，CLARK演算法將這些資訊整合到道路探測演算法（LOIS）中。LOIS利用變形道路的邊緣應為影象中對比度的最大值部分且其方位應垂直於道路邊緣來搜尋道路。如果只是簡單地將兩個資訊整合，則障礙探測部分的畫素被隱藏，其影象梯度值不會影響LOIS的似然性。這樣可以防止LOIS將汽車前方障礙的邊緣誤認為是道路的邊緣來處理。但是當道路的真實邊緣非常接近障礙的邊緣時，隱藏技術則失效。
為了使隱藏技術有效，可以在障礙和道路探測之間採取折中的處理方法。這種折中的處理方法就是相合似然法。它將探測障礙固定的位置和尺寸引數變為可以在小範圍內變化的引數。新的似然函式由LOIS的似然和小探測障礙的似然融合而成。它使用七維引數探測方法（三維用於障礙，四維用於道路），能同時給出障礙和道路預測的最好結果。其公式如下：
式中，Tb、Tl、Tw為相平面內矩形模板的底部位置、左邊界和寬度的三個變形引數，[xr(t),xc(t)]為變形模板相平面的中心。[yr(t)，yc(t)]為由雷達探測並經Kalman濾波的障礙在相平觀的位置。將地平面壓縮變化為相平面，的實時估計，為相平面內一個路寬的值（3.2m）。tan-1的壓縮比率在相平面內不小於Tmin（路寬的一半），不太於Tmax（路寬）。通過求解七維後驗pdfP（k'''',b''''LEFT，b''''RIGHT，vp，Tb，Tl,Tw|[yr(t),yc(t)],ObservedImage）的最大值獲得障礙和道路目標。
3.4CLARK演算法的侷限性
CLARK演算法假定障礙為矩形形狀且其最小尺寸為標準路寬的一半，所以當障礙為客車、貨車、拖拉機及公共汽車時滿足要求；但當障礙為摩托車、自行車及行人時就不適用了。這種矩形形狀的假設也要求雷達為窄波束雷達，對其它寬波束雷達、掃描雷達或多波束雷達則無效，並假定探測障礙的偏向位置總是在轉達波束的中心。
關鍵詞：感測器實驗；教學改革；創新人才培養
中圖分類號：G642文獻標識碼：A文章編號：1009-3044(2007)18-31739-01
Experimental Teaching Reform of Sensors Course
ZHANG Huai,Chen Fu-jun,YANG Yong,LIANG Feng
(Huanghuai University,Zhumadian 463000,China)
Abstract:Sensors is a most practical course, the students can verify theories through an experiment, and can strengthen the cultivation of the student’s innovation and practice ability. Aimed at the present situation of the experimental teaching for sensor of our university, we do some beneficial reform and the aim is to improve the practice ability of students and cultivate the innovative talents.
Key words:sensor experiment;teaching reform;cultivation of innovative talents
感測器技術作為現代三大資訊科技之一，廣泛應用於工農業生產及日常生活中，是測控過程中反映被測物件、保證控制質量的重要一環，也是自動化、測控技術、機械電子等專業的一門實踐性和應用性很強的基礎課。隨著計算機技術，資訊科技和網路技術的發展，感測器技術與應用也飛速發展，而傳統的感測器教學尤其是實踐環節的教學迫切需要改革創新。為此，針對我校感測器實驗教學的現狀做一些有益的改革，旨在提高學生對感測器原理及特性的理解並進而達到設計和應用的目的，培養高素質技能型人才。
1 我國感測器及實驗教學的發展及需求
感測器及智慧儀器儀表自上個世紀60年代以來一直作為自動化、測控技術、機械電子等專業的一門專業課程，特別是進入80年代後，國際上出現了“感測器熱”：日本把感測器技術列為80年代十大技術之首，美國把感測器技術列為90年代的關鍵技術，我國把感測器技術列為“八五”、“九五”的重點研究專案之一；並且2003年3月國家教育部緊跟國際科技發展步伐，已將感測器的教學納入到普通高階中學物理課程的教學體系中。由此可見，感測器在當今科技發展及國民教育體系中所處的重要地位。而對於感測器本身又是一門實踐性和應用性很強的學科，而且感測器實驗教學是整個教學環節中的一個重要子系統，因此，加強感測器實驗教學以適應我國高等教育的任務――培養學生創新精神和實踐能力的需求。
2 感測器實驗教學的現狀
長期以來，理論教學重於實驗教學的觀念根深蒂固，影響了感測器教學的效果。傳統的感測器教學尤其是實踐性環節迫切需要改革創新。傳統的感測器實驗教學的問題主要反映在以下幾個方面：
2.1教學中存在不重視實驗的傾向
實驗教學是理論知識和實驗活動、間接經驗與直接經驗、抽象思維和形象思維、傳授知識與訓練技能相結合的過程。但是，對感測器實驗教學現狀的調查結果表明，目前很多高校在教育觀念上，仍存在著重理論、輕實踐，重理論知識傳授、輕動手能力培養的傾向，在課程體系上，實驗教學少有獨立的教學體系以及相應的學分評價體系，實驗課從屬於理論課，實驗內容含在理論課程中，實驗學時與內容的開設隨意性強，隨意削減實驗學時成為普遍現象，實驗課時同理論課時比例不太合理等問題，從而大大影響了學生對感測器特性的理解及在感測器應用中解決實際問題能力的培養。
2.2實驗專案驗證型多於設計型
目前，我係使用的感測器實驗裝置是由浙江高聯科技開發公司提供的CSY2000D型感測器檢測技術實驗臺，它所提供的實驗專案大多為驗證性實驗，雖然各感測器透明式封裝比較直觀，但缺乏設計性、綜合性要求，與工程實踐脫節嚴重。
2.3教學方式單調枯燥
傳統的感測器實驗教學是注入式的，從實驗原理、步驟、實驗注意事項，甚至連實驗結果都面面俱到地由老師講解，然後由學生“按方抓藥”地操作。這使學生處於消極被動的地位，影響其學習主觀能動性的發揮，嚴重阻礙了學生的全面綜合素質的培養。
2.4實驗經費投入不足
實驗室建設對各高校來說是一項重要的投資，特別是對於一般的普通高校在資金有限的情況下，對實驗室的建設投入更少；而感測器又是精密測量儀器，一般單個售價都在50元以上，我係於2003年購置的6臺CSY2000D型感測器檢測技術試驗檯就高達1.83萬元/臺。因此，在資金緊張的情況下，使得高校擴招後由原來的一名學生一臺裝置，改為2～3人一組，這樣在實驗過程中往往一個學生做，同組人旁觀，教學效果很不理想。
3 改革與探討
實驗教學是高等院校教學的重要組成部分，是對課堂所學理論知識的直觀認識和拓展應用，是學生理論聯絡實際的重要途徑，它在培養學生綜合素質和創新能力方面有著不可替代的重要作用。因此感測器實驗教學必須從理論教學中解脫出來，實驗教學應與本課程特點緊密結合，做一次全面的改革：
3.1深化感測器實驗教學改革，著力培養學生動手能力
為推進我國全面的素質教育，培養學生創新精神和實踐能力，根據感測器實驗教學的現狀和麵臨的問題，充分調研，對目前的感測器實驗教學進行全面改革：從本科培養計劃的約束，到實際實驗教學的實施；從教師的教學觀念，到學生的實驗的目的等各方面都要充分認識到感測器實驗在感測器教學中的重要性，在實際實驗教學中不斷培養學生獨立的操作動手能力。
總體上說，注重引導，加強實驗考核，使學生普遍對實驗重視程度提高，能主動預習準備實驗，甚至帶著問題進實驗室，學生的動手能力明顯增強。
3.2切實加強感測器實驗室基礎建設和科學管理制度
實驗器材是開展實驗教學活動的基礎平臺，雖然感測器實驗器材價格相對較貴，但也應逐漸增加感測器實驗室經費的投入，除了確保正常的教學實驗所需各項經費外，還要投入一定經費改進和完善現有儀器裝置。同時，還要加強實驗室科學管理制度的建設，現在各高校的實驗室管理專職人員緊缺，一般由理論課老師來擔任實驗的教學和實驗室管理，其間存在管理漏洞，儀器損壞無法及時維修，嚴重影響實驗教學的開展。因此，感測器實驗室要根據本學科的特點和自身條件建立切實可行的實驗室管理制度和實驗操作規程，逐漸形成較為完整的實驗教學管理和保證體系。
3.3加快感測器實驗教材的編寫
實驗教材是提高實驗教學質量的重要環節。感測器實驗是近幾年才在各高校普遍開設，據調查現階段各高校採用的感測器實驗教材都是在廠家提供的儀器使用指南的基礎上編寫的講義，缺乏規範性、普適性。根據高校實驗教學改革和本學科發展的現狀更新充實實驗教學內容和教學方法，編寫配套的、高水平的感測器實驗教材是刻不容緩的。
3.4改革感測器實驗教學的內容及方法
3.4.1實驗教學內容的改革
為了突出實踐教學，培養學生的應用意識、工程實踐能力，使學生“消化理論、發展能力”我們對該課程的實驗內容進行了較大改革：一方面保留了一些基礎驗證性實驗，如電阻應變、電渦流位移特性、光纖感測器位移特性實驗等，使學生通過這些實驗，理解感測器的基木原理和特性，消化教學內容；另一方面開設一些設計性實驗，如我們利用電阻應變片設計了數位電子秤，以及結合微控制器知識設計出自動避障小車和全自動洗衣機控制器等，通過學生自己製作出一些小產品模型，使學生進一步認識到課堂中學過的感測器在其中的限位、距離檢測等作用。在教學過程中除了要求學生寫出實驗報告外還要求撰寫設計論文，這樣更能夠將設計思想、方案論證、技術路線等一些列創造性工作反映出來，同時還可鍛鍊學生的總結能力，為將來撰寫科技論文奠定基礎。
3.4.2實驗教學方法的改革
實驗課是驗證理論、應用理論、鍛鍊學生動手能力的重要環節。在實驗指導的方法上，我們進行了一些改革探索，在實驗指導過程中，注意因材施教，採用啟發式教學方法，提示學生是否有更好的改進方法等等。如電阻應變實驗中對電子秤標定時反覆調節Rw3、Rw4直至托盤空時電壓表顯示為0v、200g砝碼時顯示為0.2v。反覆調節最終是可以達到要求，當學生反覆調節幾次沒達到預期要求時可能不耐煩了，這時提示學生根據電阻應變式感測器的測力原理及輸入輸出特性――線性關係，分析電路中Rw3、Rw4的作用可以看出Rw3起調節放大倍數――即線性關係中的斜率、Rw4起零點參考電壓調節――線性關係中的初始值的作用，經過這樣比較對應後，很快可以得出這樣的快速調節方法：當托盤空時，調節Rw4使電壓表顯示為零；然後將10個砝碼全放入托盤，調節Rw3使電壓表顯示為0.2v；然後去掉全部砝碼記下此時電壓表讀數v0 (如0.002v)；再將砝碼全放入托盤調節Rw4使電壓表顯示為0.2-v0（如0.198v）；最後再調節Rw3使電壓表顯示為0.2v即可。通過像這個實驗一樣的實驗教學方法改革，我們認識到如果在每次實驗指導中都能夠採用啟發式的方法啟迪學生，發展學生的發散思維能力，那麼一定能使學生舉一反三，達到學以致用的目的，同時還可激發學生的創新興趣。
3.5建立科學的實驗考核方案
成績評定方式對於實驗教學十分重要，它是這次感測器實驗教學改革實施的總體指揮棒。學生最關心的就是成績，我們要充分利用這一法寶設計較為合理的考核方案，既能達到考察的目的，同時使學生通過試驗不僅能很好理解理論知識，還可以培養學生的動手、創新能力。為此，將成績評價定位在是否理解並靈活應用所學知識，以及鼓勵創新思想和創新實踐過程，而不僅僅是結果正確與否。在總結多年實驗課經驗的基礎上，採用兩種結果驗收相結合的形式，一種形式是當面驗收，通過演示和口頭介紹展示實驗過程及實驗效果，並完成高質量的實驗報告（包括利用VC、vb、matlab等軟體實現對測量資料的分析及相應的改進措施和模擬），這種方式是學生實踐活動結果的直觀體現；另一種形式是提交撰寫設計論文，相對與前者，這種形式更能夠將設計思想、方案論證、技術路線等一些列創造性工作反映出來，同時還可鍛鍊學生的總結能力，為將來撰寫科技論文奠定基礎。學生的最終實驗成績是這兩部分成績的綜合。
4 結束語
關於感測器實驗課教學改革涉及面廣，環節多，是個比較複雜的問題。我們只是在這方面做了一些有益的嘗試，並取得了一定的成功經驗。我們改革的目的很明確，就是要讓學生感覺到每一個實驗都是一次挑戰，要想取得成功必須要有充分的準備、嚴謹的態度、細緻的操作和靈活的思維。每一次實驗的完成，不僅要讓學生的實驗能力得到充分的訓練和提高，更重要的是要激發學生的主觀能動性和創造性。只有這樣才能為國家培養出具有較高的全面素質的一流人才。
參考文獻：
[1]廖正琴。新課程標準理念指導下的感測器教學初探[J].物理教學與探討，2003,5:42-43.
感測器是一種檢測裝置，其測量物件是被檢測系統的資訊，然後將其以不同的形式進行傳輸、處理和管理等工作，從而能夠實現對被檢測系統資訊資料的自動測量和控制。簡單來說，感測器的作用就是類似於人的感覺器官，幫助機電一體化系統探索和發現系統當中存在的問題。因此，將感測器技術應用於檢測機電一體化系統的操作物件以及執行環境狀態，能夠精確、快速的獲取機電一體化系統的運作資訊，有效地提高了機電一體化系統的執行水平。目前，感測器技術已經被廣泛用於人們的生活和生產當中，引起了人們的高度重視。但是與此同時，由於感測器技術在我國的起步較晚，在發展過程中仍然存在著一些侷限性，因此為了提高感測器技術的精確度，還需要對其進行進一步的改進與完善。
2感測器技術在機電一體化中的應用價值
機電一體化技術包含機械製造技術、微電子技術、資訊處理技術、自動控制技術以及人工智慧技術等多方面內容，在發展過程中直接導致了自動化技術的產生。而從某種程度上說，感測器技術是機電一體化發展過程中不可缺少的關鍵技術，影響著機電一體化系統的自動化程度，具有非常重要的應用價值。
2.1感測器技術在機械加工過程中的應用
眾所周知，在機械加工的過程中，需要檢測的地方有很多，下面將從兩個個方面進行簡要介紹：第一，將感測器技術應用於機械的切削過程和機床執行過程。現階段，在切削方面，感測器技術主要是對切削過程中的機械裝置切削力的變化狀態進行控制，通過分析這個過程當中的相關資料，從而實現對裝置執行狀態的瞭解，保證切削過程的順利進行，提高切削過程的生產效率，以及降低材料的消耗量。將感測器技術應用到機床的運行當中，主要是為了對機床的驅動系統、溫度進行檢測，從而保證機床執行的安全性，通過分析得到的相應引數，從而不斷提高機床的執行效率和精度。第二，將感測器技術應用到工件的生產過程。與切削和機床的執行過程相比，工件的生產過程監視是非常重要，而且研究和應用也是最早、最多的。首先，在加工之前需要對所用的加工裝置和坯件進行自動檢查，從而保證加工過程的正常進行，比如說自動判斷和調整坯件的夾持方位等；其次，在加工過程中，也有嚴格的要求，對切削的剫、力度、扭矩等引數都需要進行自動檢測，以保證加工條件處於最佳狀態，除此之外，對於在這個過程中加入感測技術的其他目的還在於提高切削過程的生產效率；最後，在加工完成之後還需要對工件的合格與否進行測量，例如工件的尺寸、粗糙程度、形狀等，由於檢查的過程比較繁瑣和複雜，所以這些檢測需要能夠自動的進行，並且可以將檢測結果直接輸入到下一道程式，從而選用合格的產品。
2.2感測器技術在汽車行業中的應用
近年來，隨著感測器技術在汽車行業中的廣泛應用，現代汽車不斷朝著智慧化、小型化和電子化發展，進入了全新時期。目前，在汽車的製造過程中，為了實現汽車的機電一體化，需要用自動控制系統來代替傳統的機械式控制裝置，將先進的監測和控制技術擴大到汽車的全身，從而全面改善汽車的功能，不斷增加汽車的人性化服務、減少排氣汙染和汽油損耗、提高汽車的安全駕駛和舒適性。比如說，在實現汽車的一體化過程中，凡是和電子控制有關的系統或是裝置都離不開感測器的應用，尤其是在安全報警裝置、資訊裝置和自動變速器等裝置當中，所以這也要求感測器能夠適應惡劣的環境，無論是塵土瀰漫還是風雨交加的時候，都能夠保證具有很好的密封性，與此同時還應該具備一定的抗干擾能力，尤其是安裝在汽車發動機內的感測器，需要能夠承受得住發動機在工作時的高溫和高壓環境。
3我國感測器技術在機電一體化中的發展現狀和未來方向
從我國現有的感測器技術發展現狀來看，當前的感測器發展還不能夠滿足機電一體化系統的快速、精確和價格低廉的要求，仍然處於研究階段，沒有真正的實行於市場當中。這個問題的主要原因在於我國感測技術的起步較晚，科研技術水平比較低，所以為了提高感測器的整體水平，還需要對其進行不斷的技術研究。除此之外，針對感測器技術在現實生活中的應用，其今後的發展方向還可以朝著加速開發新型敏感材料、向微型化發展、向高精度發展等方向發展。綜上所述，目前將感測器技術的應用於機電一體化當中，不僅提高了機械裝置的使用效率，而且促進了機械一體化的不斷進步。但是與此同時，面對我國感測器技術發展較晚的現狀，在實際應用過程中還存在著一些問題，需要對其進行有效的改進和完善，從而不斷推動經濟社會的發展。
關鍵詞：感測器技術 課程教學 改革 探索
中圖分類號：G642 文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2014）03（b）-0184-02
《感測器技術及應用》課程機械工程專業學生必修的專業基礎課，該課程內容涉及大學物理、電工電子、電磁學、計算機技術等多門基礎課程的專業知識，具有課程知識面廣、綜合性強、學時少等特點[1]。特別是機械專業學生對電工電子、電磁學及計算機等知識相對欠缺，初次接觸系統靜、動態特性、直流/交流電橋等抽象概念，學生一致反映《感測器技術及應用》課程存在學習難度大、課程內容鬆散、缺乏感官認識等問題。隨著現代工業自動化技術的發展，感測器已經成為自動檢測控制系統不可或缺的重要環節，例如新機械產品製造及裝配、下線檢測及裝置狀態診斷等均以感測器為基礎[2]。因此，《感測器技術及應用》課程在機械工程專業課程體系中具有越來越突出的地位。為了保證機械工程專業學生更好地理解和掌握感測器工作原理、最新技術及典型工程應用，適應學校培養創新型工程應用人才的需求，必須對《感測器技術及應用》課程的教學過程進行改革，以提高課程教學質量。
1 傳統教學及改革探索
1.1 傳統教學
《感測器技術及應用》課程的傳統教學是以教師為主體，採用灌輸式講授教學模式，並輔以少量感測器視訊與動畫，整個教學過程教師作為主體灌輸知識，學生作為被動角色，被動吸收知識，傳統教學無法激發學生的學習積極性，更不利於培養學生創新型思維模式。此外，由於《感測器技術及應用》課程涉及知識面寬，學生無法在課堂學習時有效將已有知識靈活運用於新知識的理解和學習，使學生感覺《感測器技術及應用》課程知識學習難度大，從而學生容易喪失學習該課程的興趣和積極性，甚至產生厭學心理[3]，這將使該課程的教學過程變得異常艱難，課程教學質量更無從保證。
1.2 教學改革探索
1.2.1 教學內容的優化與整合
《感測器技術及應用》課程包括以下內容：感測器一般特性、電阻應變式感測器、電感式感測器、電容式感測器、壓電式感測器、磁電式感測器、熱電式感測器、光電式感測器及計算機測試系統等。
通過對課程主要內容的細緻分析和研究，將每類感測器的學習內容分為基礎知識、基本原理、實物及影像資料觀摩、典型應用等四方面內容。其中基礎知識首先為學生講解該類感測器所用到的前期知識體系，便於學生與自身已有知識有效融合起來，消除學生對後續原理學習的畏懼心理；通過基礎知識講解，運用剖析法將該類感測器基本原理拆解，指出該類感測器工作特點和工作方式；在學生掌握感測器基本工作原理基礎上，任課教師利用自己科研資源和學院的科研資源，儘可能將感測器實物至少是影像資料為學生展示；同時結合該類感測器的典型應用場合和安裝工作方式給予詳細講解。優化整合後的教學內容不僅兼顧由淺及深的教學思路，使學生在學習初期接受起來相對容易，引起學生的學習興趣和積極性；而且使教學內容的每部分具有統一的模式，使學生學習起來思路清晰，同時便於學生課後複習和自學。另外，在教學過程中，將科研專案中用到的感測器應用例項融合到課堂的教學內容，保證了教學內容的實時性和前沿性。
1.2.2 教學方法探索
隨著感測器技術的發展，本課程的教學內容快速膨脹，傳統的教學思想和教學模式已經無法適應課程教學任務。然而，以“學生主體+教師主導”的新教學模式能夠最大化發揮教師的導引作用和學生的主觀能動作用，從而新教學模式更適應《感測器技術及應用》課程的快速發展。
在新教學模式體系下，課程教學採用任課教師啟發式引導、案例解析及課堂小組討論等相結合的教學方法。在教學過程中，注重以日常生活例項和工程案例啟發學生，引導學生對例項和案例中所涉及的感測器基本原理和知識展開討論，充分發揮學生的教學主體作用，藉此調動學生積極性和激發學生獨立思考、分析和解決問題的能力，逐步培養其理論知識的工程運用能力。同時，為了方便學生課後預習課程涉及到的基礎知識，在每節內容講授完畢後，教師列出下節內容涉及的基礎知識，以便學生課後可以及時溫習，從而保證下節課內容的學習。
1.2.3 教學手段的豐富
在教學手段方面，採用多元化教學手段，將多媒體教學、黑板教學及實物教學等多種手段有機結合起來。課程充分利用多媒體教學能夠很好地把概念、圖形、動畫、視訊及聲音等資訊載體有機結合的特點[4]，將一些傳統黑板教學手段難以表達的教學內容和無法觀察的現象採用圖文並茂、靈活多樣的多媒體方式生動形象地展示給學生，確保學生能夠從認知的角度建立感測器技術的相關概念，力求教學過程與教學效果達到最優化。對於理論抽象的教學內容（例如感測器動態特性章節）則採用黑板式教學與模擬演示相結合手段，通過對公式的詳細推導和模擬，加深學生對公式掌握和理解。對於應用性強的教學內容（如感測器原理、訊號調理等）則採用多媒體教學、黑板教學及實物教學相結合手段進行講授，提高學生對教學內容的工程應用能力。
1.2.4 考評體系的創新
在課程考核方面，傳統“閉卷考試”的考核模式具有諸多弊端：一是學生臨時突擊，放鬆平時學習；二是難以考查學生的知識綜合運用能力。為了改善傳統考核模式的不足，提出“平時作業20%+課堂討論表現30%+期末考試50%”，避免了傳統依據考試結果定水平的不足，新考評體系重在促進學生的學習主動性，考核學生的知識綜合應用能力。平時作業以大作業為主，重點培養學生的探索意識和知識綜合運用能力；課堂討論以工程案例為物件，通過考評學生參與分析討論的積極性和主動性，培養其運用知識分析解決問題的能力；同時，為了考評學生對課程基本知識的掌握程度，在期末輔以閉卷考試，以確保學生對基礎知識的理解和掌握。
2 結語
《感測器技術及應用》課程教學的改革探索，使我們充分認識到教學改革是一個與時俱進的過程，在未來的教學過程中還有待進一步優化和完善課程教學內容、教學方法、教學手段及考評體系。
參考文獻
[1] 夏銀橋。感測器技術及應用[M].武漢：華中科技大學出版社，2011.
[2] 張明月。專案式教學法在《感測器與檢測技術》課程中的應用[J].電大理工，2009，238（1）：49-50.
關鍵詞：感測器技術 PBL 多維遞進 課外研習專題網站
中圖分類號：G642 文獻標識碼：A 文章編號：1007-3973（2013）012-338-02
1 引言
感測器是獲取控制資訊的主要手段，通常作為關鍵環節位於連線被測控物件和測控系統的介面位置，其基本原理和應用是現代科學技術人員必備的基礎知識，故感測器技術相關課程是電氣工程類、機電類及自動化類專業的一門主幹課程，近年來更是發展成為電類專業乃至所有工科專業的重要選修課。
從課程性質看，感測器技術是一門內容複雜、實踐性很強的交叉學科，在整個測控課程體系中具有承上啟下的重要作用。然而，筆者結合多年教學經驗發現，感測器課程教學仍存在不少問題，如教學內容滯後，內容分散，整體連續性不強；輕實踐，與工程實踐脫節等等。
為解決這些問題，筆者對高校學生的學習特點和思維方式進行具體分析，由此提出以專案為導向的多維遞進式PBL教學模式，結合優化舉隅、課外研習、專題網站等多種教學手段，改變傳統教學的諸多弊端。
2 學習物件特點及PBL模式
2.1 學習物件特點
高校《感測器技術》教學面向的物件是大二或大三年級的學生，他們的自我調控已建立在穩定的人格基礎之上，學習動機傾向於信念型與興趣導向，學習目的性、獨立性及自主性強，思維的組織性、深刻性已發展到較高層次；且積累了一定的專業理論知識基礎，知識學習與思考問題具有系統性、批判性。
2.2 PBL模式
PBL是指學生在教師的指導下，從自身的學習和社會生活、自然以及人類自身發展中選取研究專題，以探究的方式主動獲取知識、應用知識、解決問題。這一模式中，問題是學習的起點，也是優化教學內容的依據；教師不純粹是知識的講解者與傳授者，他們的工作重點是課前的設計和課後的反饋、反思。
因此，採用多維遞進式的PBL教學模式，是符合高校學生的學習和思維特點的，它培養學生“主人翁”精神，可很大程度地激發學生的興趣和積極性，主動發現問題和探索解決辦法，從而培養他們動手和創新思維能力。
3 建立多維遞進式PBL教學模式
根據感測器技術課程特點與授課物件的學習及思維特點，建立有效的感測器技術研究性學習（PBL）教學模式，結合多種教學方式與手段，將其深入貫徹到理論教學、實驗教學及課外研習等環節，同時依託專題網站的建設和應用，整合可利用資源，從理論教學、實踐教學、課外研習及專題網站著手，多維遞進地貫徹“學習研究一體化”的思想，最大程度地激發學生學習興趣，培養其動手及創新思維能力，提高教學質量和效率，改善傳統教學的弊端，解決現存問題。
多維遞進式PBL教學模式的研究框架如圖1所示。
3.1 理論教學
如圖1所示，理論教學中，分別從兩個方面去改革：（1）優化教學內容；（2）整合教學。
3.1.1 優化教學內容體系
教師基於PBL教學的內涵和特點的探索和研究，對感測器理論知識體系進行科學的歸納梳理，刪減部分理論性太強及細枝末節的內容，結合相關研究專案成果，同時增加新型感測器、新應用和相關研究專案的內容；從內容上淡化較為枯燥的理論或和專業較不相關的知識點，增加實踐性、趣味性、直觀性、新穎性強的內容。如自動化行業很少直接應用到成分檢測技術，所以針對該專業的學生，此部分內容抽象且實用性不強，理應適當刪減。而熱釋電紅外感測器在電器行業、安全防護等應用廣泛，如電視機、自動開關、防盜報警器等，也有不錯應用前景，如智慧汽車、機器人等。可適當增加相關內容。
3.1.2 整合教學手段
基於多媒體技術，採用專案導向式、優化舉隅式、啟發式、及案例展示式、研討式等為一體的教學方式與手段，如以某些專案研究為導向，有目的地展開相關知識體系的討論與講授，並結合專案研究成果進行演示，強化知識或精選有趣的案例進行動畫或視訊展示；對同一類感測器進行採用優化舉隅；或就某個主題引導學生收集並整理材料，巧設問題，展開主題討論、演講等等，在這過程中培養學生髮現問題，思考問題，進而解決問題，還能舉一反三的能力，在理論教學中培養學生PBL的思想。如在開始講到溫度檢測的內容時，可首先向學生提問他們瞭解的有哪些溫度檢測方法，因為溫度檢測應用的領域非常廣泛，而且發展歷史悠久，學生對此有一定的感性認知和想法，從這個問題切入，可以啟發學生去思考，討論，然後再通過視訊、動畫或圖片進行例項展示先進或新穎的檢測儀器，最後再引導學生去思考這些溫度檢測方法的原理、過程，這樣就可以激發學生的興趣和發散思維，並且很好地引導了學生從感性到更深層次的理性認知。
3.2 實踐教學
3.2.1 整合傳統實訓
就感測器技術的課程特點而言，其實驗課時與理論學時比例是不太合理的，且由於實驗裝置欠缺、學時少等原因，實驗多為驗證性，缺乏設計性，綜合性實驗，這是不利於培養學生知識應用能力的提高及創新思維的培養。因此有必要對傳統實訓的內容進行整合，增加一些設計性、綜合性及演示性的實驗。實驗可分為三類：（1） 要求學生自己操作並掌握的實驗。感測器種類繁多，教師應科學設計實驗內容。電阻式、變阻抗式及電動勢式感測器應用廣泛，也是基礎性內容。教師可慎選具代表性的實驗內容。如電阻式感測器中箔式應變片（測量電路依次是單臂、半橋、三臂及全橋），變阻抗式感測器中的差動變壓器、電容感測器，電動勢式感測器中的霍爾式感測器等感測器的特性分析實驗。（2）學生自己設計及操作的實驗。這類實驗要求學生有紮實的基礎和一定的積累，老師需給予輔導和啟發。如在帶領學生完成箔式應變片實驗基礎上，引導學生完成半導體應變片實驗的設計和操作；（3）演示性實驗。在有限的實驗學時裡，可適當補充這類演示實驗。如熱釋電紅外感測器。該感測器原理簡單，操作容易，效果直觀，學生興趣大。
3.2.2 傳統實訓與虛擬儀器模擬相結合
巧設實驗，傳統實訓和虛擬儀器模擬相結合，彌補實驗裝置和學時不足。如採用Multisim、proteus等軟體構建虛擬電子實驗室，有些不能用現有裝置完成的實驗可用這些虛擬儀器進行模擬，提高實踐教學質量，使學生的實踐能力和應用相關軟體的能力得到進一步鍛鍊和提高，為學生培養PBL能力打下良好的基礎。如可以用proteus軟體。
3.3課外研習
課外研習是PBL教學中非常關鍵的內容，也是貫徹PBL思想的有力環節。感測器技術是一門實踐性很強的課程，教師應鼓勵、組織、引導學生走出課堂，積極參加學科競賽、科研專案，有效實現PBL由課內向課外的延伸，形成綜合性興趣驅動的課外拓展性學習，和以科研為背景，課後設計與手工製作實踐、學科競賽為平臺的高水平主題研習等不同形式、不同層次、漸進上升的學習研究模式，促進學生學習與研究一體化。
3.3.1課後設計及製作
教師以任務性學習為導向，基於一定的理論知識儲備，恰當佈置課後的設計或手工製作任務，如設計或製作簡易溫度計，壓力計等等，學生以學習小組為單位，協同進行資料檢索、討論、設計、製作、作品講解及演示。學生作為完成創新性活動的主體，學習興趣和主動性充分調動，積極完成任務。如基於紅外感測器的果蠅捕殺技術研究，結合微控制器的溫度感測器設計、感測器技術在廁所節水裝置的應用等等作品均具有較高的可行性、實用性和理論成熟度。過程中學生的資料檢索、創新思維、動手能力及協同能力均得到很大程度的鍛鍊。教師可推薦其中的優秀作品參加競賽，或者轉化為其它形式的科研成果。
3.3.2 鼓勵學生參加學科競賽和科研專案
學科競賽和科研專案是檢閱學生專業知識、提高動手能力和培養創新思維很好的平臺和方式。而感測器技術作為一種現代科學技術，是一門實用性、新穎性兼具的學科，在工農業各領域中應用廣泛，在未來更是有著廣闊的應用前景。教師應鼓勵、引導學生參加汽車電子、電子設計、節能減排等等競賽，或參與學院老師的科研專案，勇敢走出課堂，積極參加創新實踐活動，把感測器技術理論與實際充分地結合起來，在實踐活動中發現優點與不足，不斷學習和改進。
3.4專題網站
採用PBL教學模式，教師不再是傳授知識的主導，課堂也不再是講授知識的唯一地點。學生有自主學習的能力，因此教師應創造良好的學生自主學習條件。專題網站建設可豐富課外知識，為學生的研究性學習提供更多的資源和空間。
根據霍蘭的複雜適應系統（CAS）理論，教師的教學策略應以促進學習者與教師、學習者與學習者、學習者與資源、學習者與環境的互動為重點。而專題網站的建設和應用給學生和老師的教學提供了另外一個互動平臺，且這個平臺是不受時間和空間限制的，使學生可更大程度地開展研究性學習。
4結論
根據感測器技術教學存在問題及學生學習特點的分析，結合研究性教學內涵，提出多維遞進式的PBL教學模式。從理論教學、實踐教學、課外研習及專題網站建設等多方面出發，研究如何將PBL的教學模式多維遞進地，全面貫徹於感測器技術的教學中。通過優化教學內容及豐富的教學手段，改變一成不變而枯燥的理論，培養學生髮現、思考、解決問題的PBL能力；通過傳統實訓和虛擬儀器模擬相結合，彌補實驗學時和裝置的不足，提高實踐教學質量，鼓勵引導學生課外研習，專題網站學習，充分發揮學生主觀能動性，有效實現PBL由課內向課外延伸。儘管如此，傳統的教學模式根深蒂固，且由於教學條件的限制，PBL教學模式的貫徹和拓展仍然是一個長期堅持不懈的目標。
（2012年校級教育教學改革研究專案：《感測器技術》多維遞進式PBL教學模式研究（G2120012））
參考文獻：
[1] 李金憲。 感測器課程實訓教學策略優化舉隅[J]. 遼寧工業大學學報（社會科學版），2010， 12（2）：139-141.
[2] 楊鵬， 常鳴， 黃亞忠。 《感測器原理及應用》研究性教學實踐與思考[J]. 中國現代教育裝備，2008（10）： 85-87.
[3] 高美紅。 專題學習網站在感測器教學中的應用研究[D]. 中國優秀博碩士學位論文全文資料庫，2006.
[4] 陳靜。 感測器與檢測技術教學改革探索[J]. 中國現代教育裝備，2011（15）： 94-95.
[5] 劉新福，劉金河，等。應用現代教學技術開展感測器教學活動的探討[J]. 資訊時代， 2011（6）： 44-45.
感測器是一種檢測裝置，其測量物件是被檢測系統的資訊，然後將其以不同的形式進行傳輸、處理和管理等工作，從而能夠實現對被檢測系統資訊資料的自動測量和控制。簡單來說，感測器的作用就是類似於人的感覺器官，幫助機電一體化系統探索和發現系統當中存在的問題。因此，將感測器技術應用於檢測機電一體化系統的操作物件以及執行環境狀態，能夠精確、快速的獲取機電一體化系統的運作資訊，有效地提高了機電一體化系統的執行水平。目前，感測器技術已經被廣泛用於人們的生活和生產當中，引起了人們的高度重視。但是與此同時，由於感測器技術在我國的起步較晚，在發展過程中仍然存在著一些侷限性，因此為了提高感測器技術的精確度，還需要對其進行進一步的改進與完善。
2感測器技術在機電一體化中的應用價值
機電一體化技術包含機械製造技術、微電子技術、資訊處理技術、自動控制技術以及人工智慧技術等多方面內容，在發展過程中直接導致了自動化技術的產生。而從某種程度上說，感測器技術是機電一體化發展過程中不可缺少的關鍵技術，影響著機電一體化系統的自動化程度，具有非常重要的應用價值。
2.1感測器技術在機械加工過程中的應用
眾所周知，在機械加工的過程中，需要檢測的地方有很多，下面將從兩個個方面進行簡要介紹：第一，將感測器技術應用於機械的切削過程和機床執行過程。現階段，在切削方面，感測器技術主要是對切削過程中的機械裝置切削力的變化狀態進行控制，通過分析這個過程當中的相關資料，從而實現對裝置執行狀態的瞭解，保證切削過程的順利進行，提高切削過程的生產效率，以及降低材料的消耗量。將感測器技術應用到機床的運行當中，主要是為了對機床的驅動系統、溫度進行檢測，從而保證機床執行的安全性，通過分析得到的相應引數，從而不斷提高機床的執行效率和精度。第二，將感測器技術應用到工件的生產過程。與切削和機床的執行過程相比，工件的生產過程監視是非常重要，而且研究和應用也是最早、最多的。首先，在加工之前需要對所用的加工裝置和坯件進行自動檢查，從而保證加工過程的正常進行，比如說自動判斷和調整坯件的夾持方位等；其次，在加工過程中，也有嚴格的要求，對切削的剫、力度、扭矩等引數都需要進行自動檢測，以保證加工條件處於最佳狀態，除此之外，對於在這個過程中加入感測技術的其他目的還在於提高切削過程的生產效率；最後，在加工完成之後還需要對工件的合格與否進行測量，例如工件的尺寸、粗糙程度、形狀等，由於檢查的過程比較繁瑣和複雜，所以這些檢測需要能夠自動的進行，並且可以將檢測結果直接輸入到下一道程式，從而選用合格的產品。
2.2感測器技術在汽車行業中的應用
近年來，隨著感測器技術在汽車行業中的廣泛應用，現代汽車不斷朝著智慧化、小型化和電子化發展，進入了全新時期。目前，在汽車的製造過程中，為了實現汽車的機電一體化，需要用自動控制系統來代替傳統的機械式控制裝置，將先進的監測和控制技術擴大到汽車的全身，從而全面改善汽車的功能，不斷增加汽車的人性化服務、減少排氣汙染和汽油損耗、提高汽車的安全駕駛和舒適性。比如說，在實現汽車的一體化過程中，凡是和電子控制有關的系統或是裝置都離不開感測器的應用，尤其是在安全報警裝置、資訊裝置和自動變速器等裝置當中，所以這也要求感測器能夠適應惡劣的環境，無論是塵土瀰漫還是風雨交加的時候，都能夠保證具有很好的密封性，與此同時還應該具備一定的抗干擾能力，尤其是安裝在汽車發動機內的感測器，需要能夠承受得住發動機在工作時的高溫和高壓環境。
3我國感測器技術在機電一體化中的發展現狀和未來方向
ZigBee無線網路共有路由器、協調器以及終端裝置三種邏輯裝置型別。一個ZigBee無線網路僅存在一個協調器。協調器一旦被啟用將會自動建立獨立網路。本文采用了星型ZigBee無線網路，有且只有一個PAN主協調器。為了確保網路唯一性將採用一個PAN識別符號來建立，使終端裝置與路由器網路都能夠正常連線網路。
2機房監控系統的設計與實現
2.1ZigBee協調器節點硬體設計ZigBee協調器節點主要由六大模組構成，分別為LED指示燈、電源模組、串列埠模組、晶振模組、射頻天線以及無線收發器。LED指示燈主要用於顯示系統網路連線狀態。串列埠模組用於傳輸資料資訊，並接收相關指令控制協調器運轉。由於射頻天線在輸入和輸出為高阻與差動，故適用(115+180)的差動負載。為了進一步優化ZingBee協調器節點效能，我們採用了不平衡變壓器。無線收發器工作電壓為3.3V，在執行過程中應採用電壓轉換模組將5V電壓下降至3.3V無線收發器能夠同時接收兩種頻率的晶振電路，以此滿足監控系統的不同電路需求。
2.2感測器節點硬體設計感測器節點主要由電源模組、CC2430資料傳輸模組、資料採集模組以及外部資料儲存等模組構成。電源模組使用兩節5號乾電池，CC2430資料傳輸模組負責資料的傳輸與採集，並通過與路由節點進行資料交換來控制命令。資料採集模組主要負責採集系統監控區域的溼度、溫度、水浸以及光照強度等資訊，並將其轉化為資料程序儲存。
2.3ZigBee協議棧ZigBee協議棧是分層的，每一層都需要向上一層進行資料的提供和管理功能，其主要包括網路層、應用層、媒體訪問控制層以及物理層。其中應用層內又劃分為ZDO、APS以及應用物件等。媒體訪問控制層與物理層位於協議棧子層的最底，屬於硬體系統，其他層則在這兩者智商，不屬於硬體系統。ZigBee協議棧的分層結構簡潔明瞭，極大的方便了系統的設計和調控。
2.4無線感測網軟體平臺搭建搭建無線感測網軟體平臺需要一個良好的作業系統。作業系統能夠對各項任務進行排程並使整個系統正常運轉。不同；誒型裝置的同一項處理可以視為同一任務，新建任務並新增至系統，作業系統即將新任務與ZigBee協議棧進行融合，使系統獲得新功能並投入使用，從而搭建出完整的無線感測網軟體平臺。
3結語
綜上所述，基於感測器與ZigBee無線網路技術的機房監控系統設計需要佈線，並進行硬體與協調器節點、感測器節點等設計，便於對機房環境進行實時監控，從而減少管理人員的工作重量，保障機房監控系統正常執行，具有相當的推廣價值。
摘 要：介紹了一種基於高精度數字溫度感測器LM92CIM、微控制器AT89C2051
和整合無線收發晶片nRF4
>>高精度溫度壓力電流綜合感測器及其測控儀表的設計 高精度數字溫度感測器在菸葉烤房溫度控制系統中的應用 DS18S20溫度感測器的高精度測溫及校正演算法 壓力感測器高精度溫度補償的軟體實現 高精度校準測試壓力感測器裝置及其測試平臺設計 無線溫度感測器的設計 高精度扭矩感測器製作工藝方法 整合溫度感測器LM94022及其應用 淺析無線感測器網路及其應用 井下無線瓦斯感測器及其應用研究 無線感測器網路及其應用研究 淺談無線感測器網路技術及其應用 無線感測器及其路由 基於高精度傾角感測器的橋樑線形監測系統在工程中的應用 溫度感測器 無線感測器網路在酒窖溫度監測中的應用 無線紅外溫度感測器的設計 無線溫度感測器網路節點設計研究 基於ZigBee無線感測器網路的溫度測量 基於無線感測器網路的溫度監測系統 常見問題解答 當前所在位置：中國論文網 >科技 >高精度無線溫度感測器及其應用 高精度無線溫度感測器及其應用 雜誌之家、寫作服務和雜誌訂閱支援對公帳戶付款！安全又可靠！ e("作者：未知 如您是作者，請告知我們")
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和整合無線收發晶片nRF403的無線溫度感測器原理和應用。關鍵詞：溫度感測器；無線通訊；微控制器
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