传感技术论文范文

导语：如何才能写好一篇传感技术论文，这就需要搜集整理更多的资料和文献，欢迎阅读由公务员之家整理的十篇范文，供你借鉴。

篇1

一、基于传感技术探究实验设计

在教学实践中我利用传感技术仪器进行实验能够得到很好的实验效果。分析教材、根据教学目标及学生的年龄特点合理选择利用数字化传感器材能够有效提高课堂实验效果。课堂实验探究的高效，传感技术仪器的有效使用，不仅需要分析教材，合理选材，还需要精心设计实验方案。只有通过有效的实验设计和规范的实验操作，以学生为主体性，让学生配合教师来完成实验，学生便于理解，又可增加学习兴趣，才能使实验变得简单易行，达到教学目标。以下是四上年级《运动起来会怎样》一个有关于心率传感器的实验。首先，连接手握心率传感器、界面和计算机。其次，启动LoggerPro或LoggerLite软件，最后，程序将自动识别手握心率传感器，这样就可以准备采集数据了。测量一个人在激烈活动，例如做跳跃运动前、之间和之后的心率；测量一个人在运动后的心率返回平常心率要多久。让学生在探究实践的过程中，注重体验和感悟，又便于学生对知识的接受和理解，从而也激发学生的兴趣。

二、传感技术探究实验室的组建

为了提高实验探究效率，保证实验教学的有效开展，创建探究实验室，合理利用“数字化”仪器设备是非常重要的。数据采集器和传感器的配备，主要用于采集并储存实验数据并根据探究需测定的参数。通过政府采购，我们采购到探究实验室套材，主要有湿度、音高、音量、光强、pH值、溶解氧浓度、电流、电压、氧气含量、二氧化碳含量等传感器，还可以根据需求来自行选择；同时，这些仪器的轻巧与便携还为学生进行户外探究提供了可能。计算机软件的安装将传感器插入计算机时，传感器可以精确地测量实验中获取的各种数据，并通过数据采集器传到计算机中，计算机经由配套软件将数据以表格和图像的形式呈现，并进行分析处理。

三、传感技术实验器材在拓展课程中的应用

篇2

目前，适用于短距离的无线通信技术大致有蓝牙技术、ZigBee技术及Wifi技术。相比较而立，ZigBee技术以其功耗低、结构简单、性价比高、扩展简便及安全可靠等优点成为构建WSN的最佳选择。本设计采用ZigBee技术，以Ad-Hoc方式构成的无线网络，整个网络采用簇-树状拓扑结构。每一个结点采用CC2530芯片作为微处理器。CC2530的引脚端口与传感器相连，形成数据采集的终端。

2数据采集系统总体架构设计

配电网数据采集系统主要包括三个基本模块：底层数据采集模块、数据传输模块和数据存储管理模块，具体结构如图3所示。底层数据采集模块由CC2530所带的电流、电压、温度、湿度、红外、振动等传感器组成，这些传感器所采集的数据经CC2530中的8051单片机简单处理后传至数据传输模块。数据传输模块由ZigBee路由器结点组成，这一部分也由CC2530芯片担当。这些路由器结点组成树状网络，形成数据上传至汇总结点的通道。数据存储与管理模块由ZigBee协调器与PC机组成，Zig-Bee协调器由CC2530担当，与PC机用USB线进行连接，串口进行数据通信。PC机接收数据后对数据进行进一步的存储与处理。PC上安装有网卡，形成与Internet网的连接端口，从而满足远程监控的需要。

3数据采集模块随机干扰的滤波设计

在无线传感网进行数据采集的过程中，测量通道中串入随机干扰是不可避免的。随机干扰的出现会引起测量误差，对远程的监控不利。因此，采取某种手段对采集数据进行滤波是保证采集数据准确性的前提。常用的数字滤波算法有算术平均滤波、加权平均滤波、中位值滤波、限值滤波等方法，本设计采用基于中位值滤波方法的中位值平均滤波方法。通常中位值滤波是对采集信号进行排序，取位于中间的数据作为一次的采样数据。这种方法对高频干扰和低频干扰都有一定的滤除效果，但是对于某些变化快速的采集数据，如电流、电压、振动等，不宜采用中位置滤波。中位值平均滤波方法是在中位值排序的基础上，将最大和最小的数据去掉，然后将剩余的数据进行平均，最终将平均值作为一次采样数据。因此无论对于缓慢变化的信号，还是对快速变化的信号，都能取得良好的滤波效果。

4总结

篇3

1 物联网技术概要 

在整个的物联网构架中包含了传感网和互联网两个部分，它们功能不同，传感网负责信息的采集和传递，互联网则是去实现这种信息的传输，可见二者是相互相存的，缺一不可。就物联网技术论文而言，它包括射频识别、传感以及智能嵌入等技术，我们可以通过这些技术的相互连接来实现对世界上众多事物的网络覆盖。 

1.1 射频识别技术（RFID） 

即是通过将无线传感网络采集到的规范及各种具有互用性的信息传输到中央信息系统，再通过中央信息系统进行相关的识别和通信，最后配合开放性的计算机网络来实现各种信息的交换和共享。 

1.2 传感技术 

通过利用各种传感器将自然信息源处的信息进行识别和处理，其中识别主要是将已经处理了的信息进行辨识分类，而信息处理则是对信号的预处理、选择、后处理以及信息特征的提取等。 

1.3 嵌入式技术 

简单而言就是操作系统、计算机硬件与应用程序所组成的一个捆绑系统，计算机实为信息处理的部件，在嵌入式技术的应用中，可以通过嵌入式的系统终端借助网络来进行感知。 

1.4 Wi-Fi 

Wi-Fi是将电脑和手机等终端通过无线连接的方式连接起来的一种技术，它是接入点下的无线网络结构。 

2 物联网技术在智能化住宅小区中的应用 

基于前文的概念简述，我们将对智能化小区中的RFID和传感器技术的应用进行分析。 

2.1 无线传感器网络技术的应用 

就无线传感器网络技术而言，它是物联网在智能化小区实际应用中的一项关键技术，它不仅仅是实现了各种物理信息与网络间的连接，同时还将物联网通过嵌入式技术进行处理的已经检测和感知过的信息集成，进行相应的数据传输。智能化住宅小区通常采用树状的无线传感器网络结构，这样的网络结构使得信息基础可靠，便于控制。并且，其节本结构包括了传感器和TIZC3530 无线模块等组成部分，此结构中对于数据的处理、管理和转发都是由协调器完成。对于传感器节点来说，经过通电复位便会搜索到协调器节点，如果确实不能搜索到协调器节点，我们还可以通过路由器来完成搜索，这样也可以实现协调器与网络的连接。协调器与PC机通过串口相连，最后再通过超级终端来实现命令的发送以及数据的显示。 

终端节点连网之后，需要出于一种待机的状态，需要发送相关数据时，才会对相应的网络路径进行数据的接收与发送。就智能化住宅小区的无线传感器网络来说，其核心是 TIZC3530 无线射频芯片，对于其终端节点而言，是可以灵活放置的，可以大大节省功耗，有效提升监控能力。此外，如果小区业主家中也设置相关的传感器节点，同样可以通过无线网与互联网相连来完成对家中的环境实现远程监控。 

2.2 射频技术的应用 

如今烦人射频技术已经被广泛地应用在社会的各个领域，射频技术又称射频标签，目前对此项技术最为典型的应用除了有汽车晶片防盗器还有物流管理和生产线自动化等。射频信号在空间中的耦合就可以实现相关信息的对接与传递，同时再对这些信息进行识别，就目前而言，射频技术已经成为了住宅小区在安防管理中的一项重要技术，通过这种技术可以很好地对车辆和人口的动态管理。从物联网技术在住宅小区车辆管理系统来看，射频技术即是物联网构成的一个关键技术， 射频技术可以通过其功能实现车上卡片和设备主机之间的信息交换，进而达到对小区内的车辆信息进行识别，同时还将小区内的车辆进行有效地管理。在对小区内整个车辆的管理中，车辆上对车的相关信息进行了标签化的储存和管理，只要通过射频技术来读取相应的射频标签，我们就可以明确地知道车的相关信息，进而确定车辆的身份。而对于一套完整的射频技术系统而言，主要是由 Reader与Transponder 两部份组成，Transponder具备不接触、不需要电池以及不刷卡的优势，同时其安全性非常高。当Transponder 接收到Reader发射出的特定频率中的无限电波后驱动Transponder电路输出其内部身份信息，再由 Reader 来接收内部身份信息，通过在智能化住宅小区中应用这种技术来实现对车辆的管理，可以有效防止车辆被盗，实现维护小区稳定以及治安稳定的目标，起到保护住户财产安全的作用。 

篇4

参考文献：

[1]冯祺我国国产手机市场研究[D].天津：天津大学，2009

[2]刘玉松中国手机市场分析及国产手机营销策略研究[D].天津：天津大学，2008

[3]陈博中国智能手机市场现状分析[J].中国市场，2013（1）.

[4]李玉韬浅析摩托罗拉的战略风险管理[J].财务与会计，2012（8）.

[5]敏行联想乐phone的战略风险与定位关键[J].广告主市场观察，2010（5）.

[作者简介]刘晓红（1989—），女，山东日照人，会计硕士在读。研究方向：审计理论与实务。

附1：《对以用户体验为导向的智能手机应用软件界面设计的几点探讨》

参考文献：

[1]杨东润.数字媒体中的交互设计对用户体验的影响—以资讯类手机APP应用为例[J].传谋，2015（12）.

[2]林刚，张碧涛.基于互动装置艺术的手机美图APP品牌运动研究[J].今传谋，2015（3）.

[3]陆远蓉.基于移动用户体验的APP设计[J].智能计算机与应用，2014（8）.

附2：《智能手机中传感技术的发展和应用》

参考文献

[1]鲁建全，贾晓燕.传感器在手机中的应用[J].中学物理，2013（03）.

[2]牛利.移动设备上的传感分析[C].第十二届全国化学传感器学术会议报告集，2014.

[3]中国仪器仪表行业学会网站：自主知识产权便携式智能有害金属电化学分析仪诞生[J].工业仪表与自动化装置，2013（04）.

[4]黄善洛等：基于Android平台的便携式痕量重金属离子检测仪的研制[J].分析化学，2015，43（07）：1098-1103.

[5]王骥，王莜珍，任肖丽，沈玉利.基于无线传感器网络的水污染监测系统[J].桂林电子科技大学学报，2009，29（03）：247-250.

[6]OFweek仪器仪表网内置传感器将为智能手机应用带来新的革命，2014.

[7]化学传感器的研究背景及发展趋势[J].中国科学人，2015（18）.

附3：《智能手机电源管理模块的设计》

参考文献

[1]徐进.智能手机电源管理模块和音频模块设计[D].上海：上海交通大学，2008.

[2]刘平.智能手机电源管理系统设计与故障分析方法研究[D].长春：吉林大学，2008.

[3]陈熹，陈英，戚正伟.一种智能手机电源管理方案的设计与实现[J].计算机应用与软件，2008（09）：80-82.

附4：《锁屏Android智能手机的取证方法》

参考文献

[1]戴明.手机取证及其电子证据获取研究[J].计算机与现代化，2015（58）.

[2]杜江.智能手机取证研究[J].电脑知识与技术，2015（69）.

[3]赵毅.智能手机取证方法研究[J].取证技术，2016（59）.

[4]刘欢.手机取证及具体分析研究[J].电脑技术，2016（123）.

附5：《智能手机SD卡数据恢复初探》

参考文献（References）：

[1]陶荣，饶佳艺，严丽娜等.智能手机RS-MMC存储卡数据恢复研究[J].电子设计工程，2012.20（17）：180-182

[2]周立功.ARM嵌入式系统软件开发实例（二）[M].北京航空航天大学出版社，2006.

[3]刘素花，龚德俊，徐永平等.SD卡在海洋数据存储中的应用[J].海洋科学，2009.33（3）：16-20

[4]李志强.常见硬盘数据损坏的类型及恢复方法[J].硅谷，2011.23：124-126

[5]杜江，贾昌海.基于Thumbs.db文件的数据恢复技术研究与开发[J].电子设计工程，2011.17：10-12

篇5

关键词：智能结构；应用现状；现代建筑；

中图分类号：B83文献标识码： A

经济的快速增长，人民生活水平的不断提高，在推动建筑行业的发展的同时，也对其发展提出了更高的标准。目前在我国大型建筑物日益重要，像高层建筑、大型水坝、地下工程等都需要有一个高强度的骨架作为支撑，才能使建筑物的安全性、实用性得到保障，此时智能土木结构应运而生，并担当了“土木工程界的知识经济”。现今，智能土木结构在现代建筑中发挥重要作用的同时，也开辟了土木工程快速发展的新天地。

一、智能结构简介

在社会高速发展的信息时代，土木工程师把视野转入信息材料上，开始了将传感器、驱动材料应用于建筑结构中的探索，以求建筑结构本身稳固性的同时，还能对建筑结构内部进行及时的感知，使人们能及时对建筑物的安全性与稳固性做出更确切的分析，从而做出对该建筑物是维修还是报废的判断，这也是人们对智能结构最初的尝试。现在书籍中对智能结构进行了定义，是指在基体材料中融入具有仿生功能的材料，是最终的材料或者构件满足人们对其智能化的需要，这种结构就是智能结构。智能土木结构按其材料可分嵌入式智能土木结构和基体、智能材料耦合结构两种类型。现在建筑工程对智能架构的应用是十分广泛的，建筑结构中安装使用智能结构，使建筑物能准确应对外界环境的变化并对自身作出及时的内部调整，特别在遭遇强风或地震时，智能结构对整个建筑物尤其重要。在地震幅度不是很明显时智能结构实现结构控制一体化的优势更能充分发挥其作用，此外，智能结构对提高建筑结构的抗震性也发挥着很重要的作用，智能结构在建筑领域的应用对建筑设计、建筑施工及建筑检测都起着至关重要的作用，智能土木结构保障建筑物的稳固的同时，也保证了人民的生命财产安全。

二、智能结构应用现状

智能建筑与我国可持续发展观中生态和谐理念高度契合，所以和其他国家相比，目前我国智能建筑主要功能更加凸显了环保、节约、可持续发展利用等特点，在运用智能化结构对建筑结构进行设计时更加注重节能减排以及高效低碳能否实现。智能建筑随着经济的发展已经成为未来建筑的主要发展趋势，智能结构作为智能建筑的重要支撑在建筑智能化发展中被广泛应用，智能结构与传统的建筑结构有着密切的联系，智能土木结构以传统结构为基础，并以此为依据对传统结构做了改进，因此对智能结构的应用离不开对传统结构的理解与掌握。目前，建筑工程中对智能结构的研究有建筑结构的检测与监控、建筑结构抗震抗风降噪的自控制等，利用智能结构使建筑设备自动化、办公化，最终实现建筑物全面的拟智能生命化也是今后智能结构在建筑领域的发展方向。

（一）智能传感元件的应用

土木工程中对建筑物健康检测时常将传感元件埋入或粘贴在建筑结构中，在保证检测结果的准确性的同时，对建筑物的安全性与稳固性作出更确切的评价，得到最精准的数据，从而决定建筑物是维修还是报废。对于重大土木工程建筑结构，由于修建时间较长，设备一般比较陈旧，传统的传感器不能适应此种建筑物的内部环境，这时就需要采用性能较高传感器对其进行结构及健康的监测。利用光纤、智能材料等制成的传感器的应用在土木工程发展史上具有划时代的意义，开辟了土木工程发展史的新篇章。

（二）建筑工程的健康检测

智能结构在建筑工程结构损伤及健康检测方面也发挥着重要作用。在土木工程中对建筑物检测通常采用目测法，此外还常利用超声波、声发射、x 射线等技术进行无损检测，利用这种方法检测是有很多弊端的，如建筑物内部结构的破损情况、建筑物的实时动态等都不能准确的被监测，不能满足人们了解建筑物整体状况的需求，检测结果往往会失真、检测效率也低，甚至会出现完全错误的检测结果。现在利用光导纤维、压电材料、半导体材料等制成的检测器材，在建筑物内部的传感器能及时感知建筑物自身状况，检测损伤并根据建筑结构损坏过程进行损伤定位，例如建筑物发生损伤，内部出现裂纹，裂纹在外界作用力作用下损伤力度加大，并以声速失稳扩展，这些都会被由这些特殊材料制成的传感元件所感知，使人类能准确及时的了解建筑物内部状况，及时对建筑物进行整体规划、采取必要措施避免事故发生。

三、智能结构关键问题总结及建议

（一）提高智能传感技术

传感元件在建筑工程中的应用离不开纯熟的传感技术，因此提高智能传感技术势在必行。从仿生学来看，传感器相当于建筑物的感觉器官，提高智能传感技术必须增强传感技术的系统性，提高传感器感知、处理与识别能力，在此基础上提高传感系统的可靠性和灵敏度实现传感技术的智能化。在建筑工程中要求传感元件不影响建筑物的结构外形，与建筑材料具有很好的相容性，使对建筑结构的强度影响降到最低，此外还应具有对信号的抗干扰能力，在此基础上对建筑物的整体状况能准确感知。

（二）提高智能传感技术

智能结构系统中主要有传感元件、驱动元件及乙级控制元件，它们在对整个建筑物内部损伤情况进行定位时常会有一个计算的过程，在计算过程中常采用小波分析技术、时间有限元模型等对连接网络、数据总线进行定位，最终使传感器的信息处理和数据传输融合。

（三）发展智能控制集成

智能控制系统相当于人类的中枢神经系统的最高级部分大脑，不仅决定着运动系统、感觉系统的有序运行，还担负着整个脑神经高级功能的运转。在土木工程内部安装智能控制集成系统，能使建筑物在遭遇风暴、强降雨等恶劣自然灾害情况下，迅速采取应急措施，使损失降低到最小，因此发展智能控制集成技术也是十分重要的。

（四）发展智能驱动技术

驱动在计算机中的应用十分广泛，所有的硬件设备都需要安装相应的驱动程序才能正常工作。智能驱动技术能够对智能结构的形状和力学原理加以控制，便于对智能结构的管理与规划。驱动相当于一个入口，只有通过这个入口操作系统才能实现对整个部件的控制，在土木工程中驱动技术发挥着不可小觑的作用，发展智能的驱动技术，才能实现建筑物整体的控制，才能使建筑物的性能更加稳固。在建筑工程中要求所使用的驱动系统材料自身机械性能要高，保障其具有很强的抗冲击性；再次，驱动材料与建筑材料本身要有很好的兼容性；最后，还应提高驱动速度，便于及时掌握建筑物的状况。

四、结束语

我国建筑业产值的持续增长推动了建筑智能化行业的发展，目前我国处于智能建筑行业的快速发展期。科学技术的不断进步，经济水平的不断提高，人们对建筑安全性、舒适性、便利性等有了更高层次的要求，者为智能建筑的发展提供契机的同时，也给智能建筑的发展提出了新的挑战。

土木工程智能建筑结构作为智能建筑的灵魂与支撑，在未来智能建筑的发展中不可或缺，因此，我们在今后智能结构的发展道路上必须用发展的眼光、科学的手段，与时俱进，开拓创新。

参考文献：

[1]李沁羽. 智能土木建筑技术的发展与应用[J]. 科技创新导报，2013，（19）.

[2]淡丹辉，何广汉. 智能土木结构理论初探[J]. 四川建筑科学研究，2001，27（4）：7-9，12.

篇6

固定化酶论文参考文献:

[1]顾旭炯，刘璘，楼坚，等.硅藻固定化淀粉酶和糖化酶的研究[J].饲料工业，2006.27（18）：24-28.

[2]Ozyilmaz.G，Tukel.S.S.Simultaneousco-immobilizationofglucoseoxidaseandcatalaseintheirsubstrates[J].AppliedBiochemistryandMicrobiology.2007，43（1）：29-35.

[3]FrankA.Erhardt，Stammen.S，JòdeningHJ.Production，characterizationand（co-）immobilizationofdextranasefromPenicilliumaculeatum[J].BiotechnolLett.2008，30：1069–1073.

[4]江南大学.一种用共固定化乳糖酶和葡萄糖异构酶制备乳果糖的方法.中国：ZL200710134999.9[P]，2011.06.22.

[5]南京师范大学.一种用基因工程共固定化木聚糖降解酶制备低聚木糖和木糖的方法.中国：CN201210121926.7[P].2012.08.15.

[6]李丕武，李瑞瑞，刘佃磊，等.磁性生物活性玻璃共固定葡萄糖氧化酶-过氧化氢酶的研究[J].现代食品科技，2013.29（9）：2180-2185，2130.

[7]山西天骄食业有限公司.一种应用于红枣浓缩汁生产阿洛酮糖的双酶偶连与固定化技术.中国：CN201310720309.3[P]，2014.05.14.

[8]òlcerZ，TanrisevenA.Co-immobilizationofdextransucraseanddextranaseinalginate[J].ProcessBiochemistry，2010，45（10）：1645–1651.

[9]AjoyC.Chakrabarti，KennethB.Storey.Co-immobilizationofamyloglucosidaseandpullulanaseforenhancedstarchhydrolysis[J].AppliedMicrobiologyandBiotechnology.1990.33：48-50.

[10]南昌大学.一种采用共固定化双酶水解鱼鳞胶原蛋白制备抗氧化活性肽的方法.中国：ZL201110435489.1[P].2013.07.31.

[11]高明侠，苗敬芝，曹泽虹，等.共固定化双酶水解芝麻粕蛋白制备复合氨基酸研究[J].扬州大学学报（农业与生命科学版），2008.29（4）：95-98

[12]干宁，王鲁雁，李天华，等.5-核苷酸酶和HRP酶共固定修饰电极快速检测鸡肉中肌苷酸含量[J].传感技术学报，2008.21（1）：27-31.

[13]北京化工大学.共固定化葡萄糖氧化酶/过氧化氢酶微球及其在生产葡萄糖酸或其盐中的应用.中国：CN201210488451.5[P].2013.02.27.

[14]杭州益民化工有限公司.一种茶皂素生物酶脱色工艺.中国：CN201210538063.3[P].2014-06-18.

[15]SisakC，CsanádiZ，RónayE，etal.Eliminationofglucoseineggwhiteusingimmobilizedglucoseoxidase[J].EnzymeandMicrobialTechnology，2006，39（5）：1002-1007.

[16]苏二正，夏涛，张正竹，等.共固定化单宁酶和β-葡萄糖苷酶对茶饮料增香和除混效果的研究[J].食品与发酵工业，2005.32（5）：125-129.

固定化酶论文参考文献:

[1]李贵宝，周怀东，郭祥云.我国水环境监测存在的问题及对策[J].水利技术监督，2005(3).

[2]袁振，韩相奎，赵金宝.固定化酶技术在环境工程中的应用[J].中国资源综合利用，2009(4).

[3]于宏兵，吴睿，林学钰.固定化酶酸化反应器/UASB处理黄浆废水的研究[J].中国给水排水，2007(23).

[4]吴东亮，赵巧玲，郭杨龙，王莹，王筠松，詹望成，卢冠忠.含环氧基团的聚合物载体合成方法的改进及其固定化青霉素酰化酶[J].催化学报，2010(3).

[5]陈永林，李小明，贾斌.溶菌酶及其在环境工程中的应用研究[J].四川环境，2008(27).

固定化酶论文参考文献:

[1]陈希杨，王普，应国清，等.酶法合成头孢菌素类抗生素的研究进展[J].浙江工业大学学报，2002，30（1）：5358.

[2]郭敏亮，姜涌明，马中良.壳聚糖固定化AS1.398中性蛋白酶稳定性的研究[J].微生物学通报，1996（01）.

[3]锁爱莉，姚煜，李恩孝.疏水-亲水型硅胶固定化葡萄糖氧化酶的研究[J].西安交通大学学报（医学版），2004（03）

[4]张莉，陶剑虹.半合成青霉素市场评析[J].药学进展，1998，22（1）：58-64.

[5]朱玲，安哲.酶传感器中GOD酶固定化方法条件的选择[J].哈尔滨医科大学学报，2002（04）.

[6]陈海光，成坚.反胶束技术及其应用[J].仲恺农业技术学院学报，2000（04）.

[7]张致平.内酰胺类抗生素研究的进展[J].中国抗生素杂志，2000，25（3），233-239.

[8]肖正华，张惠静，张梦军，管潇.壳聚糖在酶固定化中的应用[J].西南国防医药，2005（03）.

[9]李丽霞，俞耀庭，鲁格.酶稳定剂和还原剂对固定化葡萄糖氧化酶稳定性的影响[J].生物工程学报，1987（03）.

[10]吴辉煌，吴宝璋，周绍民.生物功能电极（Ⅴ）──葡萄糖氧化酶在环糊精聚合物中的固定化[J].高等学校化学学报，1994（07）.

[11]郭勇.酶工程研究进展与发展前景[J].华南理工大学学报（自然科学版），2002（11）.

篇7

【关键词】 布里渊 分布式 光纤传感

随着社会发展，安防已经变得越来越重要，及时发现入侵对我国安防建设有种重要的意义，别的安防系统监测距离短且容易受到电磁的扰动，而本文中叙述的安防系统不仅监测距离长而且不容易受到电磁的干扰，对安防领域具有重要意义。光纤传感入侵定位监测系统可以通过监测光纤应变或震动等确定事件发生的位置，已有传感定位系统多采用Sagnac干涉环结构或者马赫-增得干涉结构实现定位，但无法同时满足高精度和长距离探测。这样的话就必须采用BOTDR原理，利用自制的光纤纵模分布反馈激光器，结合边缘滤波调解技术，建立一套分布式光纤传感入侵定位系统监测，实现了对入侵事件的实施快速定位监测，空间分辨率也相应高了起来。

一、布里渊散射传感原理

布里渊散射原理是基于光纤中光波与声波在传播过程的相互作用，这两者的相互作用会使光产生频移，该频移的产生相当于入射波被一个声光栅散射产生了反射光子，我们利用这个频移，通过测得其频移方向和大小，来实现传感物理量的转换。光纤所处温度、所受应变皆可通过布里渊频移间接计算得出。在实际工程使用中，由于入侵事件都是不确定的，所以需要一套具有实时监控能力且无盲点的监测系统才能完全监测到入侵、避免出现遗漏，而光纤作为传感原件是沿线路连续分布的，这就避免了线路中产生盲点。通过对光纤中布里渊散射频移量大小的监控，可以分析得出被入侵点的准确位置，以及被入侵程度，这就是目前布里渊散射在光纤传感入侵定位监测系统中最有效的应用方式，达到了兼备高精度、无盲点、长距离、实时性等诸多优异性能。

二、实验与分析

由于本项研究处于早期阶段，所以此次试验都是采用自制的激光器、自制传感光缆以及其他自制光信号解调器。并参考了各类中外文献，以及前辈所写的论文，保证本次试验和分析能够得出更为准确的结论，更好的为国家安防事业做出贡献。我们将激光输出进行一定的比例分束，然后小比例的一束作为本振光，另外一个大比例的经偏振控制器调整偏振态，通过电光调制器进行脉冲的调制，经过掺铒光纤放大器1放大之后，波分复用器滤过自发辐射噪声通过扰偏器和环形器，输入到单模传感光纤里面去。散射回的信号此时变得非常非常弱，必须得通过掺铒放大器2来放大，然后再经过一个环形器，通过自己制造的窄带可调谐光纤光栅滤波器之后的布里渊反射光和本振光相干，通过高速光电探测器的监测，然后得到了实验的最终结果---后向布里渊散射信号。

在实验中，波分复用器滤波的通道为1550nm，带宽30nm，隔离度大于20dB，损耗小于0.15dB，和本振光相比，相对有一定的偏移量，能满足实验的要求并且监测到相干信号。放大之后的布里渊信号只有um量级，采用高速光电探测器前置放大滤波电路对信号再次放大滤波，然后通过边缘滤波，将布里渊信号的平移变化转换成强度变化，并通过累加平均处理，平均2的12次方次后，得到最K监测结果。其中前置放大滤波电路实现对微弱电信号的放大并抑制信号频带以外的噪声，其滤波中心频率为11GHz，3dB快带为1Hz，插入损耗小于0.1dB。实验系统采用50ns脉宽的光脉冲，重复频率为10KHz，传感光纤长度为10km。因此，完成2的12次方次累计平均处理所需时间小于1s，即系统的监测周期小于1s，可满足快速监测入侵事件的要求。

经过实验分析表明。实验系统在室温25度环境下且光纤不受外力时，布里渊信号的中心频率在10.9GHz左右。因此当应变和温度引起的频移总和超过初始中心频率100MHz时，信号将越过带通滤波器的单边上升沿的边界，导致信号幅值减小，从而引起错误判断，限制了系统的监测范围。采用更大带宽的带通滤波器并合理的选择其中心频率，可以扩大系统监测的动态范围。

至于如何消除缓变温度的影响，适应野外环境下的应用，以及进一步提高系统的应变分辨率，将在后续的工作中研究。

结论：在BOTDER原理中用单纵模光纤光栅到带通滤波器理论结合实际的实验中表明，系统可以在1s对10km范围的传感器进行测量，并达到5m的空间分辨率和200uε的应变分辨率。这项实验表明本系统在监测入侵领域的能力，即便现在所处阶段并不成熟，也能对国家安防领域起到很重要的积极意义，而且经分析判断和实验结论，基于布里渊散射的分布式光纤传感入侵定位监测系统在长距离入侵定位方面有着良好的前景。

参 考 文 献

篇8

关键词：交通，智能交通，ITS，GIS，GPS

中图分类号：C913文献标识码： A

交通工程学科是研究交通发生、发展、分布运行与停驻规律，探讨交通调查、规划、设计、监控、营运、管理、安全的理论方法以及有关设施、装备、法律和法规，协调道路交通中人、车、路与环境之间的相互关系，使道路交通更加安全、高效、快捷、舒适、方便、经济的一门工程技术学科。

交通学科中的道路运输系统是有人、车、路、环境等几个要素组成的一个系统的、动态的、复杂的系统。

一、交通工程学科面临的问题

城市交通的拥堵问题是目前以及今后相当长的一段时间内交通工程学科必须应对的问题。探讨城市的交通拥堵问题，至少需要涉及的学科有系统工程、城市规划、土地利用规划、经济学、行为心理学、社会学、公共政策学、管理学等。跨学科的研究方法有移植、渗透与融合等，关键是如何将其应用于城市交通问题。

随着计算机技术、信息传感技术的飞速发展，智能交通系统应运而生。智能交通系统于90年代至21世纪初被引入交通工程领域，重点研究交通系统的智能化，并逐渐成为解决交通工程关键问题的主要方法。

二、智能交通系统的定义和组成

智能交通系统（Intelligent Transportation System， ITS）定义为：在比较完善的基础设施之上，将先进的信息技术、通信技术、控制技术、传感技术和系统综合技术有效的集成，并应用于地面运输系统，从而建立起大范围内发挥作用的、实时、准确、高效的地面运输系统。

智能交通系统按照组成部分来划分，主要包括如下几方面：

（1）交通检测技术：通过感应圈、红外、微波、闭路电视摄像、卫星定位技术，对交通车辆、道路进行检测，收集交通数据和图像信息；

（2）交通控制技术：包括先进的交通信号系统，匝道信号控制、信号灯控制等技术；

（3）通讯技术：包括高密度波分复用技术，光纤传输及接入技术，无线传输技术等；

（4）数据处理：车流数据、收费数据、监控信息数据等数据的处理；

（5）信息提供：提供出行信息，如交通状况、最佳行车路线等；

三、智能交通系统体系的主要功能

（1）信息采集：综合交通信息平台提供与各应用系统之间的通信联接和数据接口，从各应用系统中提取各类相关信息，用于后续的信息处理和信息服务。所提取的信息通常不是各应用系统的原始信息，而是经过各系统处理后的二次信息。这样一方面能减少平台信息处理的工作量，另外也能节省信息存储空间。

目前在交通工程领域采集数据主要利用传感技术，具体如下：

利用红外线，超声波，微波雷达，感应圈等传感器，对通过道路某一点的车辆，其数量、大小、重量、速度等进行统计分析。

利用浮动车系统，可以通过安装有GPS（全球定位系统）的公交车或计程车了解到该车辆通过某路段的时间速度，从而在一定程度上间接地推测出当前路面的交通状况。但是由于所获取的交通数据，其采样精度及密度均受制于有限的GPS设备，且无法获得浮动车以外其他车辆、行人等的交通数据，该技术对于微观交通行为的分析、管理优化，存在一定的局限性。

利用可见光摄像机，红外线摄像机等视频传感器，不仅能够对路段上车辆的通行状况，比如通过数量、大小、速度、颜色、车牌号等进行定量地统计，同时能够对某些特定行为，比如闯红灯、倒车、转弯， 交通事故等在一定程度上进行自动检测。特别是利用视频数据可以对这些特定行为的前因后果进行分析。

激光扫描仪是一种新兴的传感器。与视频等技术相比，激光测距扫描仪及其应用技术还大多处于研发阶段。

（2）信息处理：采用分类、统计、关联、序列分析等方法，将从各应用系统提取的信息进行处理和标准化，生成满足应用系统需要的特定格式的信息。

（3）信息存储：对各类交通信息按照一定的规则和组织方式进行保存，便于数据的查询、更新和维护。信息存储的形式可采用传统的关系型数据库方式，也可以采用数据仓库方式。另外，由于交通信息大多与地理属性有关，因此，利用GIS技术对部分数据进行组织、存储和显示，可以提高数据管理的效率。

（4）信息服务：综合交通信息平台的最终目的是为各应用系统提供其所需要的信息。由于不同的用户和应用系统可以获取或访问的信息各不相同，因此，需要建立完善的数据分层管理和权限管理，对无权获取特定信息的用户进行信息屏蔽，使不同用户既能获得各自所需要的数据，同时确保各应用系统数据交换和共享过程的安全性。

四、智能交通系统的主要构成

1．智能化交通管理系统

智能化交通信号控制系统和智能化交通监控系统，集成起来就构成了先进的交通管理系统的主要部分。

智能化的信号控制系统可以通过设在路上的传感器，检测路段和路口的交通状态，根据路口各个方向以及周围相邻路口的交通状态，改变路口各方向红绿灯信号的持续时间，使得路口的使用效率得以提高。智能化交通监控系统就是为此开发。它包括安装在主要交通干线上的摄像机和传感器(如电磁感应检测器、微波检测器、红外检测器、激光检测器等)、通信和传输系统、交通监控中心(包括数据存储、信息处理与显示、指挥控制等子系统)、信息系统和执行系统等。其功能主要包括：（1）对道路上的交通信息以及与交通相关信息的采集应该是尽量完整和实时的；（2）交通参与者(包括驾驶员、乘客、行人等)、交通管理者、交通工具、道路管理设施之间的信息交换可以做到实时和高效；（3）控制中心对执行系统的控制是强制和高效的（4）交通监控中心计算机系统(包括城市、高速公路的监控中心、运输管理中心等)配备有功能强大的软件和数据库，具备自学习、自适应的能力。

2．电子不停车收费技术

电子不停车收费系统(简称ETC)是智能交通系统中最先投入应用的系统之一，主要应用技术是自动车辆识别技术(英文简称AVI)。使用该种收费方式的用户必须在事前购买专用的电子标签并安装在前挡风玻璃上，当车辆驶入收费区域时，该系统安装在门架上或路侧的微波天线查询车载电子标签中存储的识别信息，如电子标签ID号码、车型、车主等信息，以辨别车辆是否可以通过不停车收费车道。在采用封闭式收费制式的高速公路上，在进入高速公路时，车道天线要向电子标签写入入口车站信息，在离开高速公路时，再读出入口信息以便系统计算通行费。

自动车型分类系统利用装在车道内和车道周围的各种传感器装置来测定通过车辆的类型，并与车载电子标签存储的车型数据进行核对，防止故意换卡违章使用，保障电脑系统按照正确的车型实现收费。

3．基于GPS和GIS的车辆定位与导航技术

GPS(Global positioning System)技术，即全球卫星定位系统技术，是利用分布在高空的多颗人造卫星对地面上的目标进行测定并进行定位和导航，它用于对船舶和飞机及其它飞行物的导航、对地面目标的精确定时和定位、地面和空中的交通管制以及空间和地面的灾害监测等。

GPS可以用于车辆导航，实现的主要功能有：车辆跟踪、航线设计、按计划航线进行导航、查询功能等。车辆导航系统主要由GPS接收机、微处理器、显示器、车辆导航软件和地理信息系统组成。GPS用于车辆运营管理，实现的主要功能有，查询功能、多屏幕，多车辆跟踪功能、指挥与车辆跟踪相结合、报警与意外处理等。

GIS(Geography Transportation System)技术，即地理信息系统，综合了数据库、计算机图形学、地理学、几何学等技术，以地理空间数据为基础，采用地理模型和分析方法，适时提供多种空间和动态的地理信息，从而为存放和管理定位导航信息提供信息服务。GIS用于车辆导航与监控，实现的功能包括，电子地图显示功能、标注当前车位、地物信息分类索引、最佳路径选择、行车路线导航等。

GIS用于道路实网数据和属性数据以分路段的方式和地理坐标联系起来，可以对路面质量、路况和路面维护进行管理，另外也可以对桥梁、隧道及其他各种道路管理设施如信号装置、可变情报板等进行测量和管理，从而保证各项设施正常运转，交通管理和控制措施得以顺利实施。

在基于GPS+GIS的车辆定位与导航技术及应用方面，比较有市场前景的有两个方面。一是终端设备提供；二是增值运营服务。这两者相辅相成，终端设备市场的规模形成，离不开增值运营网络的建成与内容服务的增加，而增值运营服务的提供，最终又需要通过终端设备传递给用户。

目前，在国内增值运营服务这个市场正在逐渐为产业界所关注，但是，从发展的角度来说，目前缺少的是内容提供，而内容提供的瓶颈在于数据收集的手段有限。

五、结论

智能交通系统是随着人类科学技术的进步而不断发展的。同时实践也证明，智能交通系统是缓解现代交通问题的有效手段。随着人类社会进入信息时代，智能交通系统将是现代化交通运输体系的发展方向。

可以预见，智能交通系统的服务功能将更加完善，信息服务将呈现出多元化、个性化和细化发展；技术水平也将越来越高，系统处理、处置水平智能化程度将更高；系统的运营方式也将日趋多样化，系统运营将更加高效经济。

总之，随着智能交通系统的整合速度逐渐加快，多出行方式相关的ITS整合速度也将加快；智能化交通设施将得到逐步的发展；交通信息提供将更倾向于智能化发展水平。

参考文献：

[1]赵晓春. 现代科学跨学科研究的模式探析[J ].中国科技论坛，2008（11）.

[2]鲁兴启，王琴. 跨学科研究方法的形成机制研究[J ].系统辩证学学报，2004（4）.

[3]文洪朝. 跨学科研究―当今科学发展的显著特征[J ].西北工业大学学报(社会科学版)，2007（6）.

篇9

关键词：机械工程 测试技术 创新能力 本科教育

中图分类号：G648 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2015）04（a）-0154-02

机械工程测试技术涉及范围十分广泛，几乎渗透到了各个学科领域，探讨新理论，研究新技术、新材料和新工艺是现代测试技术总的发展方向[1]。机械工程测试技术是一项在不断完善与发展的先进科学技术，相应的教学内容也具有发展性与不定性。任课教师一定要紧跟学科与学术发展动态，积累大量的文献资料，才能保证教学内容的及时更新，构筑扎实的专业基础，促进教学质量的提高。由于《机械工程测试技术》课程是机械类专业一门重要的专业基础课程，历年来该校机械与汽车工程学院的多个专业都将其作为本科专业课程。该课程对于构筑机械类本科生扎实的专业理论基础、拓宽研究思路、提高本科生培养质量，为进一步学习、研究和处理机械工程技术问题打下基础具有重要意义。

1 教学内容

针对我校人才培养定位，我们在教学内容上进行科学安排和合理调整。教学内容安排上首先介绍现代测试技术发展态势，讨论机械工程测试技术发展的现状、特点及趋势；随后介绍机械工程测试技术的共性知识和各种传感器所依据的定律和效应，重点分析基于传感器的各种基础效应，使学生对传感器有全新理解；然后对智能传感器进行了全面介绍，包括智能传感器的结构与系统、智能传感器的功能特点、智能传感器中的软件、设计与制造等；最后重点介绍近年来出现的几种新型传感技术，如磁流体传感器、生物传感器、MEMS系统、机器视觉、无损检测、多传感器融合等。整个课程体系的设置把握了重点、难点和新技术的动态，以机械工程测试技术基本概念和原理为基础，以传感新效应、新原理、新技术为重点，同时将传感与信息处理结合起来，使学生对信息处理这一抽象理论知识能有更好的掌握和理解。由于上课学生涉及多个专业，根据学生背景增加与专业相关的交叉学科的部分内容，如汽车安全状态监测、信息解耦、多信息融合、网络化传感、机器人控制等内容。此外，在教学环节上还设置了实践环节，安排了自学内容和研究热点问题，通过撰写相关的课程论文，培养学生查阅文献资料和总结写作能力，使学生掌握最新发展动向和国际前沿，培养学生的专业学习兴趣、动手能力和创新能力，为今后的论文选题和科研打好基础。总体来说，本课程的教学内容的设计与人才培养目标相结合，具有基础性、研究性、前沿性和行业性。

2 教学方法

开课学生对象主要为大二和大三学生，他们已经奠定了初步的知识结构，具有一定的自学能力。在课程教学中教师的职责已经不在于传递知识，而更注重激励思考，讲授的重点应该放在科学方法论、教学方法、推理方法、搜集资料的方法、如何从事实中做出结论以及如何分析事实和综合事实上。《机械工程测试技术》是一门工程技术类综合性课程，涉及大量基础理论知识及传感技术研究进展的内容[2-3]。针对本科生的特点，我们在教学方法上进行了改革，运用问题启发式、发言讨论式和项目驱动式等多种教学方式，来激发学生的兴趣，引导学生思考，启发他们的学习兴趣和科研思路。

（1）问题启发式。不能把问题启发式教学简单、片面地看成就是在课堂中多提问，而是多让学生练习。教师的教学指向思考过程而不是答案，让学生受到思维过程上的启发。首先向学生介绍某一类研究专题或方向大致的研究内容与进展，然后根据具体内容提出一些启发性的问题，引导学生进行思考，让学生自己进行相关的资料收集、调查研究，构思研究方案，教师指导学生的研究方法，最后由学生设法解决问题。在教学过程中，适时、适度地启迪、诱导学生的学习活动，锻炼学生的理解判断能力，调动学生学习的主动性和积极性。比如在介绍光电绝对编码器时，首先让学生了解它是一种角度编码器，可以将角位移转换成二进制编码，方便与计算机连接，具有非接触性、体积小、分辨率高、可靠性好、使用方便等特点。然后分别介绍绝对编码器的二进制码盘和循环码盘，启发学生对以下几个问题进行研讨：为什么要设计这两种编码方案？各自的优点与不足是什么？如何设计一种新的编码方案？ 该编码方案可解决哪些实际问题？

（2）发言讨论式。这种教学方法让学生发表自己的见解，并针对这些问题展开小组或集体讨论，再由教师作总结分析。这是一种教师和学生之间、学生和学生之间的互相交流、互相评价、互相完善的教学方法，让学生发言讨论的形式，可以培养学生思考、语言表达与归纳总结的能力，引导学生在课程教学中由被动接受转化为主动参与，在此过程调动了学生的注意和兴趣，大大提高了教学效果[4]。同时也促使教师不断学习，了解最新的技术发展趋势和学科前沿，教师的学术水平也会得到提高。我们在讲授传感器特性时，布置的一次讨论题目是研究传感器温度补偿方法。在讨论过程中，同学们根据不同传感器的特性谈到了多种传感器温度补偿方法。同学们也发现实际传感特性往往与多种环境因素（如温度、湿度、压力等）有关，因此可以进一步引导学生思考如何进行传感器的多维因素补偿。采用这种教学方式之后， 学生在学习过程中真正的从“要我学”变成了“我要学”。

（3）项目驱动式。从培养学生科研能力入手，通过结合实际课题项目来实现教学目标。教师根据讲授内容，安排一些实际课题项目让学生完成，或者直接让学生参加到自己的科研项目中去，给学生创造科研实践的机会，在科研实践中培养学生的科研情感和提升科研素质。教师在必要时对学生进行指导和帮助，同时授课时把自己的研究成果纳入教学之中，课程教学内容可以及时更新[5]。在《机械工程测试技术》教学中，我们十分注重将课程内容与教师具体科研项目结合。一部分学生参与了相关课题项目的具体研究工作，在完成任务的过程中，学生发挥了主动性、创造性，使枯燥的公式推导和解题变成有趣的试验过程，培养了研究能力，提高学习效果，起到了以科研项目提高教学质量的作用。将科研项目和《机械工程测试技术》课程的教学过程结合，在这几年的教学实践中收到了明显的教学效果，有一些学生已经申报了专利、发表了学术论文[6-8]。作为一种行之有效的教学方法，项目驱动教学法对于解决教学中理论与实践脱节的问题有着良好的补偿作用，能够充分发挥学生个体的学习主动性，大大提高了学生的综合素质，有效地培养了学生自主学习、分析问题、解决问题、科研创新的能力。

3 教学手段

教材是本科生课程教学的一个重要组成部分，教材的质量直接影响课程教学的有效性。目前，《机械工程测试技术》课程的国内可用教材众多，教学基本上都以知识体系为顺序。先讲传感器的基本概念和基本特性，然后依据不同传感原理介绍几类传感器和相关应用，如电阻式、压电式、电容式、电磁式、光电式传感器等，一般还配有几个简单的传感原理演示和验证试验，过多地强调了理论知识的传授，忽视了知识应用能力的培养，因此带来了一些负面影响。我们精心选择口碑较好的教材进行教学，并要求学生查阅相关文献。此外，结合多年的教学经验和科研成果，我们还编写了补充讲义，新增了近几年机械工程测试技术新发展。力争使学生能系统地学习该课程，掌握机械工程测试技术的基础知识，了解最新研究动态。根据讲授内容，教师带有关实物在课堂上展示，使枯燥的理论与实际有机结合；根据讲授内容，教师提出有关工程实际案例。以工程应用背景的案例激发学生的学习兴趣，强化学习效果；通过例题、习题和思考题的内容选编和精心设计反映传感器技术在当代科技和工程实际与现实生活中的应用。为了增加课程信息量，我们还采用Flash、Powerpoint等多媒体应用软件，设计开发了电子教案和网络课件进行教学，借助Matlab、Proteus、Labview等计算机仿真软件进行模拟演示和实验验证，使教学内容更加丰富，表现形式更为多样，变粉笔黑板式教学为现代电子教学，使过去因没有实物对象而抽象难学的内容变得具体、生动、形象。

4 实践环节

近两年，我们购置了一批功能更为齐全和先进的教学实验设备，精心安排了一批实验项目，将原来单纯传感器原理验证性实验改变为与现代检测技术相结合的研究性实验。鼓励学生参加教师或企业的科研项目，培养学生的实际动手能力和工程应用能力。对一些想学习兴趣浓厚、学有余力的学生，可利用毕业设计的形式进行深入研究，结合课程知识的学习，完成一个测试系统的设计和实现。同时，开放教学实验室和科研实验室，鼓励学生结合课程知识申报校级大学生创新项目、参加社会实践和各类学科竞赛，开展DIY电子设计制作等，并将这些活动的成果作为课程成绩的考核，建立起以全面发展为导向，以能力考核为重点，多元化的学业评价体系[9]。此外，利用假期学校组织教师开展“千名教师进农村、进社区、进企业”活动的契机，由任课老师带领学生进入企业实地考察、现场学习，与企业开展合作，解决一些实际问题。同学们在活动中能很快发现课堂知识在企业中的实际运用，而且一些老师回来以后有了很多的好想法、好点子，也会融入到课堂教学中。这样的实践形式，不仅为师生们提供了服务社会的机会，也更好地培养了学生理论联系实践的能力，提高了课程教学的质量和效果。

5 结语

《机械工程测试技术》在机械类相关专业的课程体系中有着重要的地位和作用，这几年的教学实践探索表明，要教好这门课，必须及时地补充更新教学内容，采取与教学内容相适应的教学方法，加快教材和课件建设，充分利用各种资源，重视实践环节的组织与实施，才能让学生在学习过程中掌握基本理论，培养创新能力，为今后的专业工作打下坚实的基础。

参考文献

[1] 岳春生，许宝庆.浅谈工业仪表及关键测试技术的发展应用[J].中国新技术新产品，2013（10）：26-27.

[2] 王保建，刘吉轩，陈花玲.“卓越工程师教育培养计划”下的机械工程测试技术教学改革与实践[J].实验室科学，2014（5）：120-123.

[3] 徐琳，李伯全.“机械工程测试技术”课程教学改革的研究与现状[J].中国电力教育，2014（29）：49-50.

[4] 王杰.讨论式教学法在课堂教学中的实践―― 以液压系统故障诊断课程为例[J].教育教学论坛，2014（46）：220-222.

[5] 刘韵璇.项目驱动式教学模式浅析[J].长江大学学报：自科版，2013，10（22）：155-156.

[6] 王翠，王中任，张振华，等.车削工件表面粗糙度在机视觉测量装置的设计[J].装备制造技术，2012（7）：46-47.

[7] 王鹏飞，王中任，秦凯歌，等.基于机器视觉的积屑瘤在机监测的实验研究[J].装备制造技术，2012（7）：4-5.

篇10

论文摘要：随着信息技术的飞速发展，数字化实验作为一种新型实验教学方法，对传统实验教学的变革起到了积极的影响。笔者结合本校数字化实验室的发展，对数字化实验室在中学实验教学中的应用及数字化实验的优越性，数字化实验与传统实验的关系方面做了论述。

数字化实验是在传统实验技术的基础上引入了计算机技术。随着计算机技术的发展，数字化实验技术也得到了飞速发展，成为传统实验室技术向现代化、数字化发展的方向。数字化实验室作为一种新型的实验手段，在新课程改革背景下破土而出。数字化实验室既是对传统实验教学的有效补充，又是传统实验教学的延伸。我校在物理、化学、生物、地理四个学科中装备了数字化实验室，其中的数字化设备包括高级数据采集(在平板电脑中加装数据采集卡)和传感器。

一、数字化实验室的优越性

数字化实验是在传统实验技术的基础上，应用传感器技术，将传统实验中的信息数字化并传送到计算机，由专用软件处理后，通过图像、表格、视频等多种形式来动态地显示出来。能使学生观察到化学变化的整个过程，能对变化过程进行直观、形象处理的实验方法。在一定程度上将化学反应过程中微观世界通过数据与图表展现出来，揭示其中的科学规律。根据我校数字化实验室使用过程来看，数字化实验具有如下特点。

1.数字化实验室具有开放性。根据教学的实际需要，数字化实验室既可用于演示实验（配合投影设备），也可进行分组实验；既可课堂教学使用，也可用于综合实践活动。其中最适合于综合实践活动，利用高级数据采集器的特点，可以到家庭、田野、工厂做实验。因此，数字化实验室是一个开放性的实验平台，无论在教学内容还是教学方式上都具有开放性。例如，测定污水中的酸碱度。传统的实验方法是到各点取样，送回实验室分析，这样即费时又费力。而数字化实验就可以直接带上设备到各点测定，数据由电脑分析后通过无线网络发回，可以方便地汇总数据。

2.数字化实验室具有智能型的特点，其智能性特征基本贯穿整个科学实验过程。例如，在中和热的测定实验中，传统的实验方法无论取点和作图都由手工完成。而数字化实验这些过程都是由计算机完成的，而且能准确、清晰地显示出温度的变化曲线。利用智能软件能够直接显示数据坐标，精确测量任何两点的距离，而且可以同步显示真实数据。

3.数字化实验室与传统实验具有整合性。数字化实验室仍以学生的真实实验为基础，只是在信息处理的重要环节上采用了计算机技术(采集、处理和表达)，从而实现了计算机技术与传统实验技术的整合。

二、数字化实验是对传统实验技术的延伸与发展

传统定性实验一般是通过人的主观观察（颜色、气味、冷热、沉淀、气泡等）来判断反应进行的情况。而定量实验是通过仪器（温度计、电流表、电压表等）断续地测量数据，进一步由手工绘制图表，最后通过分析来完成任务。而数字化实验则是通过传感器技术直接测定并且量化数据，同时将数据传给计算机，由计算机给出动态的输出结果。测定各组成成分的数值及其之间的数量关系，从而更科学地分析问题、解决问题。

由于传感器和计算机的介入，实验的过程中能更快更准确地连续监测、采集和处理实验数据，能够利用软件实时显示数据。并能够存储、传输以及对数据进行统计等分析处理，提高了实验准确性，使实验结果更真实。这样数字化实验不仅使原来的定量实验实现自动化，迅速、准确地给出实验结果，而且可以使原来的定性实验做定量化。

数字化实验可以及时捕捉细微的科学过程。传统实验一般都是靠眼睛观察实验现象、靠手脑记录和处理数据。但很多实验现象是来不及观察或者根本观察不到，有时即使能够读数，也容易造成较大误差。而数字化实验可以通过传感器可以捕捉 “瞬时”的过程，我们能够通过计算机记录下来仔细分析，可以探究的问题范围和深度都大大拓展，更容易、更深刻地揭示客观规律。

数字化实验可以拓展问题探究的深度和广度，更有利于探究性教学。把很多原来只能意会的问题通过数字、表格、视频等形式显示出来，将传统实验技术与传感技术、信息技术的有机结合，使学生能观察、捕捉并分析传统实验仪器无法观察到的微弱信息和瞬间信息，对探究问题的深度提出了更高的挑战，更具备发展性，更有培养学生的积极探究意识。

例如，在做酸碱中和滴定实验时，传统实验是通过酸碱指示剂来确定中点。实验过程中只能看到中点时指示剂颜色的突变，不能看到PH值变化的全过程。而在数字化实验中使用PH传感器就可以让学生看到在中和反应中溶液PH值变化的全过程，并将整个过程用图形显示出来。学生可以很方便地探究中和反应的本质问题。

数字化实验室其实就是传统实验室的延伸。它是在传统实验技术的基础上，引入传感器、数据采集器和计算机组成的多功能实验平台。数字化实验室既是对传统实验教学的有效补充，又是传统实验教学的变革，更是一次对新课标下实验教学的挑战。这需要我们不断地探索，才能有效地用于实验教学，才能发挥它的巨大优越性。

参考文献