传感器设计论文范文

导语：如何才能写好一篇传感器设计论文，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

1.弹性元件的虚拟模型根据导体材料的应变电阻效应，电阻的相对变化与应变之间的关系。为了获得电桥输出与载荷的关系，需要构建弹性元件的数学模型。电阻式传感器的弹性元件结构有圆筒式、柱环式、悬梁式和轮辐式四种基本类型，各种不同的结构型式的弹性元件应变ε与载荷F的关系如下所示。（1）柱筒式弹性元件其中E为弹性模量，A为横截面积。（2）柱环式弹性元件其中R0为内环半径，b为柱环宽度，h为柱环厚度，E为弹性模量。（3）悬梁式弹性元件其中l为有效长度，b为悬梁宽度，h为悬梁厚度，E为弹性模量。（4）轮辐式弹性元件其中b为轮辐条厚度，h为轮辐条宽度，G为剪切模量。将四种弹性元件类型设计在一个子VI中，通过操作“弹性元件类型”下拉列表进行选择。

2.虚拟电桥模型电桥是目前常用的电阻式传感器测量电路，整个电桥电路由四个桥臂组成，当桥臂接入应变电阻时则成为应变电桥。当有一个臂被接入应变电阻时，被称为单臂电桥；两个臂被接入应变电阻时则为双臂电桥（也称半桥）；四个臂均被接入应变电阻时则称为全桥。在桥路中均未接入应变电阻时。

3.电阻属性和接桥方式设计前面板（如图1所示）上电桥部分的电阻属性分为固定电阻、应变电阻和平衡电阻三种，应变电阻的贴片方式分为受拉应力和受压应力。（1）电阻属性。图1中的电阻R1的属性只有两种：应变电阻和固定电阻。该属性通过操作“R1”设置开关进行选择。若R1为应变电阻属性，其阻值会随载荷F的增减而产生相应的ΔR1以及因温度变化产生的ΔR1t。电阻R2的属性与R1相同。通过操作“R2”设置开关可以选择R2的属性。若R2作为应变电阻，则会随载荷F的增减而产生相应的ΔR2以及因温度变化产生的ΔR2t。若操作“差动设置”开关，则可使R2的受力方式为受压应力，从而会随载荷F的增减而产生相应的-ΔR2以及因温度变化产生的ΔR2t。R3，R4需要参与调平电路的设计，因此接线也会相对复杂。通过操作“R3”和“R4”设置开关对该电阻进行属性操作。图中出现的Rr显示框为调零电路中的R5的右半部分与R6串联然后再与R3并联后的阻值。Rl显示框为R5的左半部分与R6串联后再与R4并联后的阻值。（2）接桥方式的设计。虚拟前面板上的电桥工作方式分别为：不工作、单臂工作，半桥工作和全电桥工作方式四大类型。对于半桥和全桥方式，其中应变片又分为差动和非差动两种布片方式。不工作方式指的是R1，R2，R3和R4都设置成固定电阻。该方式无论怎样施加外力，输出始终为零。单臂工作时将R1设置为应变电阻，R2、R3、R4设置为固定电阻。此时，按“R1”按钮，“R1”按钮变绿，图中应变电阻R1如果显示向上的箭头，表明该应变电阻受拉应力，对应电阻值增大；如果应变电阻R1显示向下的箭头，表明该应变电阻受压应力，对应电阻值减小。半桥非差动工作时，R1、R2设置为应变电阻，R3、R4设置为固定电阻。按下“R1”、“R2”两个按钮，两者均变绿表示接入工作臂，同时电阻R1、R2上的箭头方向一致，表示应变片受到相同性质的应力，此时电桥输出基本为零。半桥差动工作时，R1、R2设置为应变电阻，R3、R4设置为固定电阻。按下“R1”、“R2”两个按钮，两者均变绿表示接入工作臂，同时电阻R1显示向上箭头，R2显示向下的箭头，表示对应的应变片受到拉应力和压应力。全桥非差动工作时R1、R2、R3、R4属性均为应变电阻，此时，按下“R1”、“R2”、“R3”、“R4”按钮，均变为绿色。四个电阻上的箭头方向一致，表明四个电阻受相同性质的应力，此时电桥输出基本为零。全桥差动工作时，“R1”、“R3”电阻箭头向上，表示受拉应力；“R2”“R4”箭头向下，表示受压应力。

4.温度误差计算及补偿在讨论应变计的工作特性时通常是以温度恒定为前提的，但在实际应用过程中，工作温度可能会发生变化，从而导致应变电阻的阻值发生变化。设工作温度变化为Δt℃，则由此引起粘贴在试件上的应变电阻的相对变化为。将公式（11）代入公式（7）-（10），即可以计算出温度变化时的电桥输出，该输出即为温度误差。单臂工作时，采用补偿块法进行温度误差补偿，该方法利用两块参数相同的应变计R1、R2，R1贴于试件上并接入工作臂，R2贴于与试件材料相同温度环境的补偿块上，但该补偿块不参与机械应变，同时接入电桥相邻臂作为补偿臂。当接通电源并施加负载时，补偿臂产生的热输出与工作臂产生的热输出相同，则可达到温度误差补偿的目的。对于半桥差动和全桥差动工作方式，根据公式（10）的和差特性即能进行温度误差补偿。5.非线性误差计算及补偿公式（10）是对公式（9）进行线性化后的输出。对于单臂工作时，非线性误差可以通过在电路中加入补偿臂（该臂不受外加应力作用）。对于半桥差动和全桥差动工作方式，不需要外接补偿电路，因为差动工作方式具有很好的非线性补偿作用。

二、虚拟操作面板的设计

用LabVIEW软件开发虚拟仪器，用户能“量身定制”仪器的操作面板。本实验根据真实的电阻式传感器实验电路接线图作为虚拟仪器的操作面板，能直观地阐述电阻式传感器实验原理及操作方式，虚拟面板如图1所示，主要包括虚拟弹性元件选择、应变电阻布片方式选择、电桥接法选择、电桥调零模块、差动放大模块、直流电源模块。此外前面板还包括电阻、外力、温度的赋值等。

三、远程虚拟实验的演示步骤

电阻式传感器实验的远程操作分别由DataSocket技术与Web网络工具来实现。DataSocket技术以及网络化技术的结合使虚拟仪器的远程控制成为可能，可在若干计算机上对传感器虚拟实验进行操作及数据处理。这为传感器虚拟实验的互动教学提升了便捷性。电阻式传感器虚拟实验的远程操作过程如下：第一步，打开服务器网页。第二步，输入R1、R2、R3、R4的阻值。第三步，选择弹性元件类型。第四步，设置接桥和布片方式。第五步，打开电源开关。第六步，调节调零电位计，直至电桥近似达到初始平衡状态。第七步，点击“施力F”按钮。第八步，查看客户端网页，查看电桥输出曲线。第十步，点击服务器面板中的“复位键”，使所有选项、开关及输入数据均清零和初始化。第十一步，关闭电源开关。

四、结束语

篇2

知识与技能：通过实验探究，知道磁敏传感器的工作原理及应用；能分析、设计、制作简单的磁敏传感器．过程与方法：学生组装和调试磁敏传感器，经历科学探究过程，学习科学研究方法，培养学生的实践能力、团队合作能力和创新思维能力．情感态度与价值观：通过自己设计、制作简单的磁敏传感器，体验科技创新的乐趣，体会到传感器在生活、生产和科技中的理论意义和实践意义，激发学习兴趣．

2学习任务

任务1：制作防盗报警器．任务2：制作位置传感器．任务3：制作模拟电梯关门控制电路。

3问题与方案

通过阅读教材与实验探究完成以下问题：（1）什么是霍尔效应及应用？（2）单、双干簧管的检测方法有哪些？（3）磁敏元件在控制电路中起什么作用？（4）用干簧管与霍尔开关设计、制作简易的磁敏传感器．能画出方案图并说出工作过程．

4探究过程

4.1熟悉器材

具体器材如下：磁敏元件，稳压电源，负载［电位器、定值电阻、12V或6V直流电动机、蜂鸣器、小灯泡、SRD－05V或JZC－23F（12V）的直流电磁继电器］，MF－47型万用表，DT830B型数字万用表，逻辑非门74LS14或74LS04，三极管（S9013，S9018，S8050等），面包板等．

4.2实验探究

4.2.1制作防盗报警器

利用干簧管、电磁继电器、霍尔开关、非门的特点进行设计．所做的作品和市场销售的“门磁”相同，灵敏度高，简单实用，形象、直观地演示了磁敏传感器工作原理及磁控开关的应用．（1）干簧管与继电器制作的防盗报警器，小灯泡为“6．3V，0．15A”，根据负载选取电源电压，J和Ja是5V继电器，J为线圈，Ja为常闭触点．将小磁铁嵌入在活动门的上方边缘上，将常开干簧管嵌入在门框内，让两者相对靠近，即门处于关闭状态，此时干簧管内两簧片闭合．接通电路，继电器线圈得电，常闭触点Ja动作断开，工作电路不接通；当有人开门时，磁铁与干簧管远离，两簧片断开，线圈失电，Ja触点释放复位闭合，工作电路接通，蜂鸣器发声报警，红灯亮．（2）干簧管与非门制作的防盗报警器，采用74LS04非门，R为2．2kΩ电位器或电阻箱，首先按图将元件接插在面包板上，接上5V电压，再调试电位器R，当其阻值在1～2kΩ时，蜂鸣器发声报警，然后用小磁体靠近干簧管，报警声停止．本电路工作过程为：当门关闭时，永磁体使干簧管接通，非门输入端A与电源负极相接，处于低电平，则输出端Y为高电平，蜂鸣器不发声；当开门时，没有磁场作用，干簧管不通，非门输入端A高电平，则输出端Y低电平，蜂鸣器通电发声报警．（3）制作霍尔防盗报警器，R为5kΩ电位器（或电阻箱），采用74LS04非门，首先按图将元件接插在面包板上，接通5V电源，调试电位器，当R为2～4kΩ时，蜂鸣器发出报警声，再将小磁铁靠近霍尔开关平面，报警声立刻停止．本作品在生活中应用是：将小磁铁固定在门的上方边缘上，将霍尔开关固定在门框的边缘上，让两者靠近，即门处于关闭状态，霍尔开关输出为低电平，非门输出端Y为高电平，蜂鸣器达不到工作电压不报警；当门被撬开时，霍尔开关输出为高电平，非门输出端Y为低电平，蜂鸣器接通发出报警声．

4.2.2制作干簧管位置传感器（自动停车的磁力自动控制电路）

用于玩具车接近磁铁时自动切断电源的自动控制电路，电源电压3～4．5V，R为200～500Ω电阻，M为6V直流电动机，VT为三极管9013，8050，9012等．开启电源开关S，三极管VT基极有偏置电流，VT处于饱和导通状态，玩具直流电动机M转动．当磁铁靠近H时，触点闭合，将基极偏置电流旁路，VT截止，电动机停止转动，保护了电动机及避免了大电流放电．

4.2.3制作模拟电梯关门控制电路

参考电路，VT为三极管9012，9014，9013等，J为12V电磁继电器，小灯泡为6．3V，接6～11V电源，按图接插电路元件，调试电位器，当R2阻值达到8～10kΩ，R1达到2．2kΩ，电流达到45mA时，用磁铁靠近霍尔开关，电流达到50mA时再微调R2与R1，电流稍高于50mA时，线圈得电，触点动作，电动机转动，绿灯亮；磁铁离开时，电动机停转，绿灯熄灭，同时红灯亮，蜂鸣器发声报警．模拟了电梯门关闭时，电梯才能运行，不关闭时红灯亮，蜂鸣器报警，此电路灵敏度高、可操作性强。

5探究结果

篇3

关键词：无线传感器网；理论课程教学；自制实验平台；实验项目

Discussion on education of the postgraduate course: wireless sensor networks

Zhang Jianhui, Zeng Hong

Hangzhou dianzi university, Hangzhou, 310018, China

Abstract: This paper analyzed some appearing problems in teaching this course among postgraduate students, and designed a new way in theory teaching by designing and constructing test-bed, by designing and developing experiment items. Our new teaching way could change the unsmooth and bald status quo in unidirectionally teaching theoretical courses, and was a reference to promote the teaching development of postgraduate courses.

Key words: wireless wensor networks; teaching of theoretical course; self-developed test-bed; experiment item

无线传感器网近年来成为IT领域的研究热点[1]。2009年8月，总理提出尽快建立“感知中国”中心，促进我国无线传感器网技术与产业的发展。无线传感器网是物联网的技术核心，2010年7月20日，教育部向社会公布了2011年全国各高校140个本科新专业详细名单，其中“物联网工程”专业占据30个，高居榜首。无线传感器网是物联网专业骨干课程之一，也是一门新课程。我们对该课程的教学方法作了些探索性的改革。

1 目前存在的问题

物联网作为新专业有新的建设和教学思想[2]。而无线传感器网作为新兴行业的新课程，其理论基础要求高，应用性也要强，因而给教学带来新的挑战。存在的主要问题有：

(1)教学内容涉及广与系统性教学的矛盾。无线传感器网是一门应用性和理论基础要求都很强的课程。该课程所讲述的网络是一种集成创新型技术，同时理解和运用好该技术需要一定理论基础。它所涉及的内容广泛，需要多方面计算机基础理论知识，且涵盖面广，包括概率论、图论、高等数学、随机过程等。同时，它涉及单片机编程、电子线路、无线电发射等多方面硬件知识。而这门课程的传授对象是研究生，研究生班的学生往往来自不同专业，读研期间的主修专业也各不相同，而其导师所指导的研究方向更是千差万别。因而，如何系统地讲授这门课，同时又能满足学生不同需求，将成为面临的难题。

(2)理论教学与实验教学的脱节。无线传感器网是门全新课程，问题(1)中所述特点使得在理论与实验教学两个方面的任务既各有特色又繁重，造成这两方面的教学任务难以平衡。由于它是一门新课程，可以借鉴的教学经验并不多。而从横向比较来看，类似应用性很强的课程，其教学方法一般单一地偏向理论教学或实验教学。

(3)传统单向性教学模式的不良影响。多年来，研究生教学模式一般都是单向性的，即教师教、学生学，缺乏真正的互动，难以培养学生的独立思维，更难以激发其主动性和创造性。从学生角度来看，这种教学模式从中学一直延续到研究生阶段，没有让学生充分参与到教学中来，使得学生的学习效果无法保证，学习的兴趣也不高。这种长期的被动式参与教学，使得学生失去了主动性、独立性和主导性，形成了不良的学习和科研习惯，最终导致研究生创造性的缺失[5]。

2 改革方法

我们在Seminar[4]教学方法的基础上，让学生充分参与教学，体会完成科研任务的独立性和自主性。总体改革方法是教师导引，学生参与学、教、实验设计与实现全过程，形成单向教学向理论教学与实验互动、学生参与转变。在设计该方法时，要充分考虑到所在高校的历史与优势，发挥其在电子电路设计、嵌入式编程等方面的坚实基础与专业特色，观察学院近几年在无线传感器网方面的发展速度，针对前一小节所提出的问题，给出相应的教学改革方法。

夯实基础知识，划分学习小组。本课程选择的教材清华大学出版社出版、孙利民等编著的《无线传感器网络》为主教材，以剑桥大学出版社出版的Xiangyang Li的专著"Wireless Ad Hoc and Sensor Networks: Theory and Applications"为辅助教材。在掌握无线传感器网络这门课程的基础知识的同时，根据学生所学专业和研究方向，将他们分为两大组：理论组和应用组(如图1所示)。对于理论组和应用组分别布置不同的课外作业。为此，笔者从计算机网络、体系结构和应用技术领域的一些最新国际顶级会议上，如SigComm，MobiCom，SenSys，InfoCom等，选择理论和应用两类论文。其中，根据每名学生的指导教师对研究方向的要求，对所选论文进行较细致的筛选。在所选出的论文中，学生可以根据自己的兴趣进行再选择。当然，学生也可以从指定的学术会议论文集中选择论文。这是一个有限定的双向选择过程，所选论文包含诸多无线传感器网络应用案例和科研实例。这些论文作为课外作业让学生自己去研读，而教师会从两个组中分别随机抽取部分学生，分两个阶段，即理论阶段和应用阶段，让其上讲台宣讲其所读的论文。在宣讲过程中，大家可以自由提问和讨论，学生由此可以充分参与到教和学的两个环节。课堂的自由讨论，使得学生从传统课程授课模式中的被动听课变为主动参与，提高了学生对该课程的学习和参与兴趣。为保证效率，教师对宣讲和讨论的时间做了限定，在讨论的过程中也会做一些导引。

在两个阶段(理论阶段和应用阶段)开始之前，教师分别讲授两个阶段的基础知识，即理论基础知识和应用基础知识。由于所涉及的内容非常广泛，讲授一些入门知识，而对学生所要宣讲论文的相关基础知识要深入地讲解。另外一个重要的组成部分是给学生讲授获取相关知识的技巧与途径，例如如何使用图书馆资源及学术网站，如Google scholar，Citeseer等。

图1 教学步骤图

在上述过程中，理论组的学生偏重理解算法的原理，应用组的学生偏重算法实现所需的硬件运行原理和编程实现。笔者所在实验室的主要研究方向之一是无线传感器网络，依托这个实验室特点，在指导学生时采用TelosB传感器节点，在TinyOS平台上开发算法实现程序。

统分兼顾，学生自主。如图1所示，在“理论(应用)基础知识”阶段中，通过让学生自己阅读学术论文，让两个组的学生分别对某一方面的理论知识有了具体了解，对无线传感器网络中的硬件原理也有了初步认识。在紧接着的“理论(应用)案例”阶段中，从学生宣读过的学术论文中挑选出几篇经典的论文，它们有算法设计及其性能的理论分析，又有实验设计与验证。为此，根据先前的理论组和应用组划分，以及所选经典论文，进一步将学生交叉分队。一个分队一般由5名学生组成：一名学生负责算法原理的解释，两名负责TinyOS编程和调试，一名负责数据采集与硬件平台搭建，最后一名负责协调分队整体工作并撰写最终实验报告。实际教学过程中，每队学生人数和任务分配可以视情况做适当调整，例如，当理论组学生人数较多时，在每队中负责算法原理解释的学生可以适当增多。当分队组建好以后，分给每名学生的任务以课外作业的形式完成。每个分队的进度情况由该队负责人以实验报告的形式按阶段提交给教师。同时，在协调学生完成作业的过程中，教师应逐个分析案例，这些案例中有涉及路由设计的，有涉及面向实际应用数据采集的，也有涉及网络时延分析的，案例涵盖面广，以解决课程内容涉及广的问题。

案例分析结束以后，进入实验验证或者仿真分析。在这个过程中，主要分以下几个阶段：实验平台的构建、实验设计、实验验证及其实验报告的撰写。在这些过程中，学生不仅充分参与，而且在有些过程中，学生还起到主导的作用。实验平台的构建需要一定的科研经费支持，制作过程复杂，将在下文中阐述。在无线传感器网络的教学中，由于实验条件限制，不一定都能搭建硬件平台。另外，在教学中还发现，一个实验平台不能同时满足多个分队使用，而有些分队的任务也不一定要在实验平台上进行。为此，让部分有一定C/C++语言编程基础的学生使用一个专门的网络仿真平台―OMNeT++[3]。

OMNeT++是一个面向对象的离散时间模拟器，由土耳其布达佩斯技术大学的Andras Varga等人设计。其内核源代码完全开放，采用标准C++语言编写，可以运行于Linux，Windows等几乎所有支持标准C++的系统平台上。它采用了一种搭积木式的建模方式，可以应用于任何离散事件系统的计算机模拟和仿真，包括模拟通信网络的业务流，模拟通信协议的模型，排队网络，模拟多处理器和其他分布式系统。对于教学比较有利的是OMNeT++完全免费，有很多现成的模块、框架和范例，相关资源可从其官方网站[3]免费下载。在教学过程中，部分学生使用该仿真软件，完成了一些无线传感器网络中的案例，如消息洪泛案例仿真(如图2所示)，目标追踪案例仿真(如图3所示)。在图2，3中，灰色点和白色点表示传感器节点，灰点表示已经接受到消息的节点；图中间较大的点表示Sink节点；图3左上角的黑色点表示目标。

图2 消息洪泛仿真截图 图3 目标追踪仿真截图

自制实验平台，自己设计完成实验，学生充分参与。需要实验平台验证的分队参与设计与构建了一个无线传感器网络平台(如图6所示)。该平台高2米，宽4米，由200个自制TelosB节点(如图4所示)、50个多接口Hub(如图5所示)和一台台式机组成。2009和2010级部分研究生参与了该实验平台的设计与搭建。在该实验平台上验证理论或应用案例的每个分队，都自行设计、开发、调试实验和相应的TinyOS程序。根据无线传感器网络这门课程教学的需要，以及学生科研和兴趣的选择，先后设计了6个实验：时间同步、路由树构建、基于非时间同步的通信时间调度、消息洪泛、主被动式追踪、人物辨别。

图4 自制TelosB传感器节点 图5 多接口Hub

图6 200个节点组成的测试平台

3 结束语

在整个教学过程中，总体教学思路是：从课程基础知识开始，将学生分成两类(理论类和应用类)；根据学生的兴趣和科研需要，有重点地讲解具体的理论和应用基础知识；而后以国际顶级会议论文为素材，从具体案例着手，通过让学生充分参与的方式诱导学生理解理论知识(如图论、概率论、随机过程等)是如何在无线传感器网络这个应用性技术中应用的，也让他们体验无线传感器网络中的算法是如何在实际实验平台上实现的。整个过程从基础理论知识细化到具体理论知识，再到具体案例分析，循序渐进，有重点、系统性地讲授了这门知识涉及面广、结构较为庞杂的应用性课程。同时，在整个教学中，学生也从逐渐参与、充分参与到教和学中，到最后甚至在某些方面起到主导作用。新教学方法使得学生在研究生阶段能够体会从被动地学到主动地、独立地完成一个完整的科研任务的转变。这种转变中蕴含着主动创新的种子，在长期的科研锻炼中将会发芽结果。

参考文献

[1] 李建中.无线传感器网络专刊前言[J].软件学报,2007,18(05):1077-1079.

[2] 吴功宜.对物联网工程专业教学体系建设的思考[J].计算机教育,2010,21:26-28.

[3] OMNeT++ [N/OL].省略/.

篇4

本书为第11届意大利传感器与微系统会议的论文集，其中精选了具有代表性的会议论文。这次会议展示了在传感器与微系统领域的理论模拟与实际应用的最新成果。传感器与微系统是一个新兴的交叉学科，其涉及到物理、化学、材料科学以及生命科学等领域。

本书共分为六部分，第一部分为化学传感器，主要介绍了：可调谐二极管激光光谱仪原位测量平流层微量气体；四苯基卟啉在高有序热解石墨上的组装：前所未有的吸附压缩驱动的双层模式组装；一种室温下的基于铂／氧化铱复合物的氧气传感器；聚合物涂层的长周期光栅作为高灵敏度化学传感器；用于低温下检测氢气的光纤传感器；溶剂对复合薄膜形貌和传感特性的影响；纳米钛对气体的传感性质；基于二元金属的碳水化合物传感装置；一种快速检测牛奶中M1黄曲霉素的便携式荧光计；利用光学传感器检测橄榄油的质量；质量标准体系在计划、设计和实现厚膜气体检测器中的应用；基于单壁碳纳米管的光纤传感器；合成且表征用于二氧化氮检测的纳米材料；铂金元素作为覆盖层的P型一氧化钛薄膜用于对氢气的检测；包含银纳米簇的氟化聚亚酰胺纳米复合薄膜用于对有机气体的光学检测等等。第二部分为物理传感器，主要介绍了荒芜环境中的固体定位风速计；一种具有溅射内核的二维平面磁通量阀门；一种用于探测RF电场的光学探针；通过拉曼散射来测量多孔硅结构的应力；对热传感器的一种十分有效的计算机模拟模型；对硅化铬应力传感器的认识。第三部分为生物传感器，主要介绍了基于不定型硅基器件检测DNA分子；抑制酪氨酸酶的有机相酶传感器；用于人瘤病毒检测的DNA压电生物传感器；用于检测硬质小麦安全型的用户友好的电化学手持设备；采用SPR成像技术来研究DNA―DNA生物分子的相互作用。第四部分为微米纳米技术，主要介绍了实验室芯片技术对基因进行分析；利用硅基玻璃芯片对化学物质进行快速光学检测；采用不同导电纳米颗粒来控制复合材料聚合物的传感性质；采用电化学刻蚀硅片的方法制备嵌入式微通道；采用超声束沉积方式制备具有气体传感的金属氧化物／有机物杂化材料；聚焦离子束刻蚀用于气体传感技术；一种模拟IPMC传感器的软件工具；对印迹二氧化钛纳米粒子的合成与表征；机车安全与舒适度测量；悬臂梁的强制型阻尼振动。第五部分为传感器阵列和多重传感系统，主要介绍了整合型微重力化学物质检测装置；采用杂化电子鼻原位检测硫质喷气孔火山口喷发的火山气体；对主要公路旁的漂浮粒子和氧化氮化合物的检测；多传感器布局在敌对环境中的机器人。第六部分为传感器网络和对传感器的数据分析，主要介绍了对于无线传感器网络的概览：对ZGIGBEE网络架构一瞥；动态场景下尘埃传感器网络：在城市环境中普遍应用性能的研究；一种配置了IEEE 802.15.4的移动设备的便携式软件工具；一种神经光谱分类的光学传感器；对城市环境污染检测无线网络设备的设计；应用多传感器微型化系统对橄榄油进行评价。

本书几乎涵盖了传感器方面的所有方向，包括化学、物理、生物以及传感器构架等等。相信从事任何传感器研究方向的科研人员都会在本书中找到有参考价值的内容。

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【关键字】传感器；内容编写；辅助教材结构

【中图分类号】G40057 【文献标识码】A 【论文编号】1009―8097（2008）13―0077―01

一 辅助教材编写的背景

《传感器》课程是测控技术与仪器专业以及电子信息类专业的一门核心课程，它涉及多学科的知识，是一门内容繁杂的交叉学科。我校测控技术与仪器专业的性质是一门以电子测控技术、智能仪器技术和自动测试技术为技术基础，以计算机及电子信息技术为工具的高新技术学科。由于专业课程设置，学生学习电子技术及电子测量相关的课程较多，因此在传感器的授课中对检测不必过多讲解，而本专业学生缺少机械、仪器设计及工程力学方面的知识，也就是说在传感器应用和设计方面的基础知识欠缺，这样就导致在《传感器》教材的选择上具有一定的局限性。近几年来,本专业一直使用的教材是强锡富教授主编的《传感器》，学生反映在传感器的设计和应用方面理解比较困难，究其原因是学生缺乏机械原理、精密仪器、工程力学方面知识。对比各种教材，不太切合我校测控专业的实际，因此根据专业特色，主要参考强锡富教授主编的《传感器》一书，结合本专业的课程设置制作课件，编写多媒体辅助教材，并将多媒体辅助教材提供给学生，进而改善了教学效果。

二 辅助教材编写的特色

1 内容简单明白。通过知识的提炼，辅助教材具有言简意赅，深入浅出、通俗易懂，一目了然的效果。辅助教材对内容的提炼主要体现在以下几个方面：

首先，合理的内容结构有助于学生对传感器知识的系统掌握，每章内容从五个方面介绍：基本效应、基本结构、基本电路、基本特性、基本应用。传感器的基本物理效应、基本结构及基本电路是反映事物本质的理性知识，是本课程的讲授重点。而基本特性及基本应用则是寓于理性知识的反映事物表面现象的感性知识，其准确性及唯一性都欠佳，而且易学易忘，因而不能教授过多，但考虑到这两方面内容在教学中是相辅相成的，因此辅助教材对后者也有相当篇幅的阐述。以半导体气体传感器为例，对此进行说明，具体内容见表1。

其次，教学难点实例引入，以谐振式传感器原理介绍为例。对于谐振式传感器，辅助教材此部分主要以单自由度二阶振动系统为例，通过分析受迫振动和阻尼振动得出系统振动频率的表达式，然后介绍分类、测量电路及应用。这种对于较难章节原理深入浅出的讲解方法，有利于学生的理解。

2 原理知识与实际应用的结合。传感器原理方面的知识大部分在相关课程如大学物理、模拟电路等课程已学过，如果在课堂上重新叙述原理，学生会感到没有兴趣，辅助教材中，讲解原理的重点是启迪学生如何运用所学的知识解决问题。如电容式传感器，辅助教材先举例说明实际的应用，然后让学生分析原理，通过不同问题的回答，让学生自己分析出其分类、缺点及解决方法。这种讲解方式即消除了讲解原理知识的枯燥，又增加了学生对实际问题的思考。另一方面，用简图和实际装配图结合的方式介绍传感器的应用，简图讲解传感器应用的测量原理，装配图介绍传感器的实际应用方法，这样即增加对传感器的理性认识，又增加对传感器的感性认识。

3 基础与现代的结合。为了使学生了解当代传感器的新技术，增长知识，以利于学生创新思维和研发能力的提高，在辅助教材中加入了新型传感器。对新型传感器及传感器最新动态的介绍主要体现在以下方面：（1）集成传感器的应用，如在介绍热式传感器的应用时，介绍数字温度传感器DS18B20与模拟温湿传感器HSM-20R的应用；（2）敏感器件和测量电路结合起来的新技术，如在介绍热电偶冷端温度补偿时，介绍MAXIM公司近期推出的数字输出K型热电偶信号处理集成芯片MAX6675的特点及应用；（3）常见传感器目前的近况，如电容传感器中的触觉传感器等。

4 课后设计题的设置，扩充了学生传感器的知识面，提高了学生创新和设计能力。辅助教材每章设置一两个应用性设计题和思考题，学生以小论文的形式完成设计性习题。如应变片传感器章节布置电子称的设计、光电传感器章节布置太阳灶阳光跟踪系统的设计、超声波传感器章节布置水泵流量测量仪设计等。学生要完成这些题目，需要查阅相关资料，结合电子测量、智能仪器、测控电路等相关专业知识完成，提高了学生工程设计的能力和专业知识综合运用的能力。

三 总结与展望

辅助教材针对本专业的特色和课程设置，积累授课教师多年的授课和科研经验编写而成。此辅助教材已经使用两年，通过使用第一年学生的调查，大部分同学反映简单明白，改善了学习效果，少部分学生反映辅助教材内容不够深和广，因此辅助教材在第二年加入思考题和小型设计题进行完善，通过这一环节，解决课时少和知识面广之间的矛盾。通过调查，大部分学生反映辅助教材简洁清楚，提高了学习效率。但是由于设计题是课后习题，学生重视程度不一，做的结果差别很大，因此需要采取一定的措施，以调动学生的积极性，提高学生的完成质量，这方面在今后的教学中需要不断改进。

《传感器》课程是在大四第一学期进行，这阶段的学生由于就业压力，对课堂内容往往不够重视，因此课堂的质量和效率是吸引学生的关键。自从采用将辅助教材发到学生的手中和多媒体教学结合的方法，课堂气氛活跃，通过课后设计题的完成，激发了学生的学习兴趣，巩固了专业知识，扩展了学生的视野和增强了自信心，可谓一种成功的教学方法。

参考文献

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关键词：体系结构；水文自动测报；传感器网络技术

中图分类号：TN711 文献标识码：A 文章编号：

传感器最早在军事等领域应用，传感器网络由空间上分布的许多自动装置构成计算机网络，通过传感器，装置对不同位置的物理或者污染物、运动、压力、振动、声音、湿度等环境状况进行协同监控。虽然传感器网络最早起源于军事监测，现今已经在交通控制、家庭自动化、健康监护、生态监测等很多民用领域应用。传感器集成了分布式信息处理技术、嵌入式计算技术、通信技术、传感器技术，具备通信、计算、感知等功能。而论文中的主角传感器网络技术可以对网络分布区域内各种监测或环境对象的感知和采集，并对其进行处理，最后以多跳中继的方式，通过随机无线通信网络，给用户终端传输信息。在交通管理、医疗卫生、环境监测、远程控制等领域方面都离不开传感器网络技术，我们就来了解一下其在水文自动测报系统中的应用。

水文测报系统

传感器网络与其他无线网络的本质区别在于：它是以数据为核心的网络，它是具有分布式的智能网络系统。传感器网络实现了虚拟计算世界和真实物理世界的耦合。传感器网络中，网络在得到信息后，将其汇报给用户。社会经济的飞速发展，科学技术水平的不断提升，水文测报系统也进入了网络时代。水文测报系统为一个计算机网络。而系统按照不同的用户，将其分为中央机、中枢机、中心机、现场机。在国家防洪防旱调度指挥中心或者国家水利部服务的为中央机，在流域级管理的信息系统称为中枢机，服务于市级管理部门的信息系统称为中心机，而布置在现场环境的水文传输以及遥测系统称为现场机。建立水文测报系统的目的就是要将在现场采集的水文数据传达到数据处理中心，再通过决策和融合处理，满足系统同于管理与组织的目的。由现地机到中心机、由中心机到中枢机、中枢机到中央机，水文测报系统采用网络拓扑结构。通过现场装配的传感器，将各种水文数据由各个水文测站进行采集后，在进行存储前，适配器会将不同标准与格式的数据转变为具有统一标准格式的数据，并通过等无线方式或等有线方式传输到中心机，再对各种数据分析、处理、存储后，通过例如：、等传输至上层控制中心。

获取与处理信息是为了能够使传感器资源达到最优工作状态，用户除了能够及时掌握环境内的影响因素数值外，就需要控制与管理资源。管理层与系统组织控制与管理了分布于网络环境中各个节点上的数据源设备。智能仪表仪器、工作站、计算机等都在网络节点上体现。其核心设计就是采用分布模式代替了原来集中控制的测控网络，使其成为具有智能化、网络化、分散性、可互操作性、开放性的测控系统。

水文测报系统中传感器网络技术的应用

由处理、传递、收集水文实施数据的各种计算机、通讯设备、传感器等装置共同组成了水文自动测报系统。主要用于水利的调度和防汛，其分为中心控制站、信息传输通道、遥测站这3部分。水文自动测报系统仅需要几分钟的时间就可以处理小流域范围内的数据收集，并提供出水库、重点河段的水清和雨情等。

中心控制站将各个遥测站的水文数据集中，在经过了整理和计算后，对闸门的启闭进行控制，并及时预报洪水情况，最终实现水利调度。中心控制站的设备主要有电子计算机和通信电台等组成。信息传输通道分为无线和有线两类，作为电波传输线，它将中心控制站与遥测站连接。无线电通道克服了距离或障碍的困难，中继站在通信距离大于五十公里位置设置，能够满足各个方向通信要求。而有线通道可采用电话线为其专用线路，有线通道的不足之处在于受恶劣天气影响较大，会增加架空线等设备的成本。而有线通道最大的特点就是使用较为可靠方便，抗干扰能力强等。人们往往采用脉冲调制数字通信来作为传输信息的方式。遥测站中有电源设备、电台、数传机、编码器、水位计、雨量计等仪器设备，通过中心控制站的控制，遥测站实现自动收集水文参数实时数据，并将这些数据编成脉冲信号，传递于中心控制站。

我国的湖泊、江河分布范围广，例如太湖、长江等流域范围内存在着人力难以观测障碍，而在这些难于达到的流域部署传感器节点，就可对高精度的数据做到了如指掌，在水文监测中，使用传感器节点所组成的传感器网络，具有着显著的特点。第一，传感器的节点可以在节点之间进行监控，且具有通信能力，可以通过环境的变化来实现对复杂情况的控制。无线传感器节点其自身也具备了一定的存储功能和计算功能。第二，传感器的网络节点具有精度高、采集数据量大等特点，每一个局部区段的具体信息都可以由每个节点检测，其节点分布的范围广、密度高。第三，该传感器网络人为影响流域的因素小，因为传感器节点的部署简便，仅需要部署一次即可，且体积小。

2.1结构

传感器节点能够分布在不相邻的测控区域中，也可以集中部署在同一个区域内，不管如何布置，都可以形成传感器网络。传感器网络在水文测报中的应用如图所示。传感器节点向网关节点传送感知到的数据，而将传感器节点传输来的数据传到基站就是网关节点的任务，期间，数据会经由传输网络进行传输。传输网

图传感器网络用于水文测报系统的体系结构图

络的传输方式可以是无线也可以是有线。它负责协同综合网关节点、传感器网络网关节点信息的局部网络。基站备有本地数据库，用于传感数据的存放。通过，基站可以将数据传输至用户数据处理中心。用户可以在任何时候、任何地方，通过连接了的计算机，发出命令控制基站。

2.2功能

传感器网络通过分析流域内水文测报传感网络，而构建了其功能。在其功能中，从下至上分别为基础层、网络层、中间件层、数据处理与管理层、应用开发层。一个传感器的集合体现在基础层中，基础层是以研究水文测控系统中的蒸发器急闸门开度仪、雨量计、水位计等传感器及其系统为核心，它的主要功能有信息的初步处理、感知信息的传输与、感知对象信息的采集、监测感知对象等。网络层支持多传感器之间的写作，成功完成大型感知工作，网络层实现用户与传感器、传感器与传感器之间的通信，有效管理和控制传感器节点。通过软件系统，中间件层能够分析传感器网络系统的动态环境和资源管理。传感器数据管理与处理是数据处理层的核心，其中包括了对各种数据进行管理，支持感知数据的查询、存储、采集等，并对软件系统进行分析和处理。另外，还包括，对大型分布式传感器阵列的图像识别方法，排除误差信息的方法、新型统计算法等等。应用开发曾能够使用不同的应用层软件，开发各种传感器网络应用软件，它以检测任务为基础，传感器网络的管理层有远程管理、网络管理、拓扑管理、能量管理等。传感器管理主要对传感器智能设备和资源的管理，这时从广域上来讲的。另外，传感器的管理还可以看成是对传感器网内节点的管理。

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关键词 无线传感器网络 节点能耗检测 装置

中图分类号：TP393 文献标识码：A

0 概述

目前，无线传感器网络的相关装置实现了对环境的检测以及各个网络节点进行自组织的方式构成无线传感器网络，无线传感器网络节点通常是没有稳定能源提供能量，只能靠自身携带的电池作为能源。若无线传感器网络节点出现能源耗尽，则管理端不能正常显示其传感器节点检测的结果，会导致管理端无从得知该网络节点不能正常显示的真正原因，即电池能量耗尽；还是传感器节点硬件电路出现问题导致的不能正常显示；同时也会导致无线传感器网络中其他节点在不知道该节点已经无法正常工作的情况下仍然会继续将信息发送到该故障节点，这样不利于整个网络的节能，不利于延长整个网络的使用寿命。

1 设计方案

1.1 本装置的功能要求

首先，该装置可以将传感器节点的能耗发送给管理端，使得在管理端软件实时读取传感器的能耗信息。其次，该装置能检测传感器节点电池的剩余电量。再次，该装置对于电池快枯竭的节点能自动地向管理端和其他节点发送能量即将耗尽的信息，从而避免管理端和其他节点继续向该节点发送信息，导致不必要的浪费，以达到节能、延长整个网络的使用寿命的目的。

1.2 采用的技术方案

在无线传感器网络节点上加入低功耗单片机MSP430F247。首先，MSP430实现无线传感器网络节点的能耗检测，其方法是通过非常灵敏的采样电阻对以CC2530为主要芯片的高频发射模块进行电压采样。通过RS—232串口将实时采样信息传递给管理端软件，已达到在管理端软件实施时读取传感器的能耗信息。其次，利用MSP430中集成的A/D转换器，定期采集电池电量信息进行模数转换，将转换得到的数字信号与预先设定的阈值相比较，若低于该阈值MSP430通过发射模块将信息发送给管理端和其他无线传感器节点。最后，该方案集成了传感器模块和高频发射模块，传感器模块由温湿度传感器和光照传感器组成。传感器将采集的光照信息或温湿度信息通过发射模块将信息传递给管理端。指示模块由两种不同颜色的发光二级管组成，每种颜色的二极管点亮与熄灭均代表该节点的工作状态。

1.3 装置的整体结构

本论文的无线传感器网络节点主要由MSP430F247构成的检测模块、Po188光照传感器构成的光照传感器模块、SHT11传感器构成的温湿度传感器模块、LT2051构成的信号放大模块、两种不同颜色的发光二极管构成的工作状态指示模块、CC2530构成的2.4GHz高频发射模块、MSP430F247构成的能耗检测模块、AP1117构成的电池/电源供电模块、MAX3223构成的串口输出模块。具有能耗检测功能的无线传感器节点结构如图1所示。

电池电源供电模块为整个无线传感器网络节点提供稳定的能量使各模块上电工作，使用中先将光照传感器或温湿度传感器插在传感器插座上，上电后以CC2530为主的高频发射模块基于Zigbee技术以自组织的方式与其他传感器网络节点组网。光照传感器/温湿度传感器感知节点周围的光照强度/温度、湿度，将感知的信息传递给与其串联的CC2530，再通过发射模块将感知的信息传递给其他节点或管理端。

提前设置在MSP430的两个阈值（一个是电量较少的阈值，另一个是电量即将枯竭的阈值）进行比较。若电池电量低于电量较少的阈值，那么MSP430会将信号经过高频发射模块将信号发送给管理端或其他节点，达到少使用该节点目的，进而平衡整个网络的电量避免因一个节点的电量提前耗尽而导致整个网络崩溃，延长网络使用寿命；若电量低于电量即将枯竭的阈值，那么MSP430会将信号经过高频发射模块将信号发送给管理端或其他节点，达到管理端或其他节点得知该传感器电量耗尽即将不能工作，不会继续向该节点发送信息与指令节省发射信号时所浪费的电量，进而延长网络的使用寿命。

2 不足与展望

首先，本方案只实现了对电源能耗的监测，不能提供更有效的方式维持无线网节点的正常工作；其次，当网关节点程序连接到主控端后，若因不可控制原因网关节点掉线，程序无法自动再连接，未来需要深入研究，解决这一问题；再次，本方案只是个硬件设计，在以后的设计中，加入软件，实现监测信息的有效存储和直观的显示。

参考文献

[1] 陈勇，刘建平.无线传感器网络应用综述[J].安防科技，2009.5.

[2] 余向阳.无线传感器网络研究综述[J].单片机与嵌入式系统应用，2008.8.

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无线传感器网络WSN（Wireless Sensor Network）是一种由传感器节点构成的网络，能够实时监测、感知和采集节点部署区观察者感兴趣的感知对象的各种信息（如光强、温度、湿度等物理现象），并对这些信息进行处理后以无线的方式 发送。无线传感器网络在军事侦察、环境监测、医疗护理、智能家居、工业生产控制等领域有着广阔的应用前景。在低功耗的无线传感器网络中，传感器节点一般采用电池供电，而有限的电池能量限制了传感器节点的工作寿命，从而影响整个传感器网络的生存周期。为了摆脱传感器节点对电池的依赖，作者做了大量工作。本书介绍了无线能量传输技术在传统电池供电的传感器网络应用的简明指南。

全书共6章：1. 引言：包括相关背景和基本概念的介绍，如无线充电技术、电磁辐射、磁耦合共振等内容；2.网络结构和原理：包括网络组件、无线充电传感器网络设计原则，有能源设计、节点寿命估计、自适应充电阈值，最后进行了总结；3.分布式节点状态报告：主要介绍其协议的设计，包括状态请求、状态报告和补给、应急报告和补给、层次维护等；4.充电调度：包括紧急补给调度问题、正常补给调度、自适应充电调度算法和加权算法等相关内容；5.绩效评估：包括参数设置、充电调度算法的比较、能量演化、充电车辆的运动能量消耗、与静态优化方法的比较等；6.结论：对全书内容进行总结，对工作成果及局限性进行了分析，并提出了未来研究的目标。

作者杨元元现任纽约州立大学石溪分校终身教授。长期担任纽约州立大学石溪分校电子与计算机工程系研究生部主任、纽约州无线与信息技术中心通信与设备部主任等职务。在网络交换技术，无线网络和光网络等领域进行了深入研究并做出了突破贡献，在此领域已发表230多篇学术论文，其中在IEEE Transactions on Computer、IEEE/ACM Transactions on Networking，IEEE Transactions on Communications等顶级国际期刊上60多篇。担任许多重大国际会议如IEEE INFOCOM，GLOBECOM，ICC等的主席，程序委员会主席、分会主席。2009 年当选为IEEE Fellow。

本书讨论了如何利用新的无线可充电技术为传统的无线传感器网络提供持久的能量来源。书中提供了无线充电技术及其影响的最新文献综述；通过描述网络组件和它们的特征，介绍了无线充电传感器网络架构的两个调度算法，进行了模拟，并从性能方面对模拟结果进行了比较。本书适用于网络、无线通信、能源技术和信息技术的专业人员及工作人员，电气工程和计算机科学高水平的学生。

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【关键词】传感器；无线；环境监测

1.引言

无线传感器可以用于探测包括环境温湿度、光强强度、噪声强度、地动地震强度、移动物速度方向等环境参数。可以应用在：农业、工业、地理科学、军事国防及紧急救灾等各大环境领域。目前煤矿井下环境复杂多变，在实际应用中，有些场合没有及时布线，因此很多环境监测仪器无法正常使用，通常是工人携带监测仪器去人工采集，这种方法效率低，而且无法保障所采集参数的实时性，本论文针对这一情况，设计了一种用于环境参数采集的无线传感器。本无线传感器硬件节点外形小、集成度高、功耗低、成本低、有安全保证，适用于现有井下环境。

2.硬件模块设计

设计时，我们充分考虑到无线传感器体积小、功耗低、在高组装密度下运行、制造成本低、能自动运行、无人操作、要适应恶劣环境等许多限制条件。通过使用温湿度传感器SHT11、光传感器BH1750和瓦斯传感器MH-440V/D采集环境的相应数据，通过STC89C52单片机的数据处理，由CC2420射频芯片实现节点间无线的短距离数据通信。从而能很好地保证环境参数采集的准确性和节点间通信的成功率。

2.1无线通信模块设计

CC2420的电路由射频输入/输出电路、晶振时钟电路和对应控制器接口电路等三部分组成。由于射频芯片频率是2.4GHz，我们在设计PCB板时充分考虑了元件的合理布局和线路的走向，特别是电源和接地的处理。射频电路集成度高，布线密度大，跟据CC2420提供的数据资料我们利用电压可靠的电源适配器进行供电，较好地实现就近接地，有效地降低寄生电感。能够有效地加强信号的传输长度，能大幅度地减少高频信号对外的发射和相互间的耦合，降低信号间的交叉干扰。

2.2数据采集单元设计

瓦斯浓度采集使用了MH-440V/D红外气体传感器，瓦斯的主要成分为甲烷，所使用的传感器根据瓦斯气体对波长吸收率的特点，来测量环境中的瓦斯浓度，该传感器具有体积小、集成度高的特点。集成传感器内部的温度传感器可以对元器件的温漂进行补偿。该传感器具有电路简单，设计方便的特点，可以很好的适应煤矿井下的恶劣环境。

光照强度采集使用的是BH1750传感器，该传感器内置16位的模数转换器，它能够直接输出一个数字信号，不需要再做复杂的计算。这款环境光传感器能够直接通过光度计来测量。光强度的单位是流明"lx"。

温湿度采集使用了DHT11传感器，这是一款含有已校准数字信号输出的温湿度复合传感器，它应用专用的数字模块采集技术和温湿度传感技术，确保产品具有极高的可靠性和卓越的长期稳定性。传感器包括一个电阻式感湿元件和一个NTC测温元件，并与一个高性能8位单片机相连接。

3.结束语

本设计综合考虑精度、成本等因素，合理选用了传感器、单片机及其芯片，分析了各种类型的传感器特点，完成了监测系统的硬件电路和软件结构设计。以CC2420无线射频模块为核心，以52系列单片机作为微型处理器，以3种传感器来检测环境参数数值。本文所设计的监测仪外形小、集成度高、功耗低、成本低、有安全保证。

参考文献

[1]孙利民.无线传感器网络[M].清华大学出版社，2005.

[2]李晓.无线传感器网络技术[M].北京理工大学出版社，2007.

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关键词：无线传感器网络，关键技术，传感器节点

 

1 前言

环境保护越来越受到重视，环境监测是环境保护的基础，其目的是为环境保护提供科学的依据。目前无线传感器网络在环境监测中发挥着越来越重要的作用。与传统的环境监测手段相比，使用无线传感器网络进行环境监测有三个显著优势[1]：一是传感器节点的体积很小且整个网络只需要部署一次，因此部署传感器网络对被检测环境的人为影响很小。二是传感器节点数量大，分布密度高，每个节点可以采集到某个局部环境的详细信息并汇总融合后传到基站，因此传感器网络具有数据采集量大，探测精度高的特点。三是传感器节点本身具有一定得计算能力和存储能力，可以根据物理环境的变化进行较为复杂的检测，传感器节点还具有无线通信能力，可以在节点间进行协同监控。因为传感器网络节点对环境变化、传感器网络自身变化以及网络控制指令做出及时反应，所以无线传感器网络适用于多种环境监测应用中。

2 环境监测应用中无线传感器网络节点的硬件设计

图1节点硬件组成

微处理器采用TI公司的超低功耗的MSP430系列处理器，功能完善、集成度高，而且根据存储容量的多少提供多种引脚兼容。

无线通信采用CC2420ZigBee芯片，CC2420ZigBee芯片通过SPI接口与MSP430相连接。

电源用电池供电，使用AA电池。

传感器节点可以不在节点中包含模数转化器，而是使用数字换能器接口。

3 无线传感器网络用于环境监测中的关键技术

3.1 节点部署

好的无线传感器的节点部署必须同时考虑覆盖和连通两个问题。覆盖要求在感知中的每个地方都能至少被一个节点监视到，而连通要求在网络通信上不被分割。覆盖受节点的敏感度影响，而连通受到节点的通信距离影响。

因监测环境的复杂性和监测环境对于外来设备的敏感性、为了获得周围环境的确切参数和为了延长传感器网络部署的有效时间、增强传感器网络的实用性，所以用于环境监测的传感器节点需要满足体积小、精度高、生命周期长的要求。

选择可替换、高精度的传感器对于环境监测来说至关重要。一般来说，同类的传感器测得数据之间误差应不超过3%，这样通过一定得补偿机制可以将误差控制在1%之内。选择传感器的另一个重要因素是传感器的启动时间。在启动时间内传感器需要一个持续的电流作用，因此需要采用启动时间较短的传感器以节省能量。

3.2 能量管理

目前的传感器节点大多使用两节AA电池供电，这样的电力在3V情况下大约是2200mAh。如果需要持续工作9个月，每个节点平均每天只有8.148mAh的电量。表列出了传感器节点常用操作消耗的能量。实际应用中需要仔细地在本地计算、数据采集和通信之间分配能量