傳感器測試系統(tǒng)的應(yīng)用

張海

摘要 傳感器檢測系統(tǒng)這一概念是傳感技術(shù)發(fā)展到一定階段的產(chǎn)物，它能彰顯我國科技發(fā)展的程度，現(xiàn)已在各個領(lǐng)域中發(fā)揮著重要的作用。基于此，本文通過對傳感器測試系統(tǒng)的概況了解，以氣體傳感器的動態(tài)高精度系統(tǒng)、探針式傳感器測試系統(tǒng)和多鐵納米MEMS傳感器測試系統(tǒng)為例，分析傳感器測試系統(tǒng)在現(xiàn)實生產(chǎn)與生活中的實際應(yīng)用與操作。

【關(guān)鍵詞】傳感器 測試系統(tǒng) 無線傳感器網(wǎng)絡(luò)

檢測系統(tǒng)是將傳感器同變換裝置、測量儀表進(jìn)行有機(jī)組合，在進(jìn)行工程的操作中，通過傳感器與多個測量儀器的有機(jī)組合，從而構(gòu)成一個完整體，隨后開始對信號進(jìn)行檢測，這樣就有了整個檢測系統(tǒng)。隨著計算機(jī)技術(shù)的普及和信息處理技術(shù)的完善與發(fā)展，檢測系統(tǒng)中涉及到的內(nèi)容不斷得到充實。在現(xiàn)代化生產(chǎn)生活中，檢測系統(tǒng)自動完成檢測任務(wù)，因此有必要探究和掌握檢測系統(tǒng)的構(gòu)成原理及相關(guān)應(yīng)用。

1 傳感器測試系統(tǒng)相關(guān)概況

傳感器測試系統(tǒng)中的傳感器對物體進(jìn)行探測后得知其大小，隨后輸出對應(yīng)下的可用信號，這個環(huán)節(jié)主要為了數(shù)據(jù)的傳輸功能服務(wù)，如果想要讓每個環(huán)節(jié)能夠獨立，也就是可以一個區(qū)域向另一個區(qū)域傳輸數(shù)據(jù)，整個過程就是傳輸功能的體現(xiàn)。數(shù)據(jù)處理環(huán)節(jié)指的是處理或者變換傳感器的輸出信號，例如想要放大、運算或線性化一個信號，又或者想要轉(zhuǎn)換數(shù)模（D/A）或模數(shù)（A/D），得到的信號為了符合標(biāo)準(zhǔn)參數(shù)，同時又能清晰的進(jìn)行分析與記錄，所有的信息在處理和系統(tǒng)控制時可以直接與計算機(jī)連接。經(jīng)過處理后的數(shù)據(jù)在顯示時信息會變成了人的感官可以清晰接受的形式，從而有利于對監(jiān)視的數(shù)據(jù)進(jìn)行監(jiān)視、控制以及分析。測量后的數(shù)據(jù)既可以用模擬的效果來表達(dá)，也可以用數(shù)據(jù)的方式直接顯現(xiàn)，人們習(xí)慣性接受哪個就會選擇哪種方式進(jìn)行記錄，有時為了更直觀的分析，還可以用打印機(jī)直接打印出來，所有的數(shù)據(jù)是真實有效的。

2 傳感器測試系統(tǒng)的應(yīng)用

2.1 氣體傳感器的動態(tài)高精度測試系統(tǒng)應(yīng)用

氣體傳感器是將所要轉(zhuǎn)換的氣體體積積分?jǐn)?shù)進(jìn)行對應(yīng)電信號轉(zhuǎn)換的裝置，傳感器的探測頭調(diào)理氣體樣品，對氣體樣品中的雜質(zhì)和干擾氣體進(jìn)行濾除處理，對樣品進(jìn)行干燥或制冷處理。這是一種將氣體的成分、濃度等信息轉(zhuǎn)化成能夠被人員、儀器儀表、計算機(jī)等利用的信息裝置，被得以廣泛應(yīng)用。當(dāng)今人們的生活水平逐漸提高，人們專注身體健康與人身安全的時候會對有毒害的氣體進(jìn)行檢測，并著手于監(jiān)控有污染的大氣和有廢氣的工業(yè)工廠，其中傳感器測試系統(tǒng)起到了至關(guān)重要的作用，當(dāng)前半導(dǎo)體氣體傳感器是最常見的，最初的氣體傳感器主要采用Sn0，和Zn0為氣敏材料，隨著研究的展開，復(fù)合金屬氧化物和混合金屬氧化物半導(dǎo)體傳感器開始走入研究中，Sn02和Zn0有吸附和催化的作用，可以對表面進(jìn)行控制，使用時需要將溫度調(diào)高一些，200-500℃即可。如果對含量在1×l0^-5數(shù)量級的H2S氣體添加l%2r02的ZrOr Sno2氣體傳感器，與未添加2r02元件相比，其靈敏度增加了50倍，并且采用薄膜技術(shù)和集成電路技術(shù)可以不進(jìn)提高靈敏度，結(jié)構(gòu)和制作上更加精良。

2.2 探針式傳感器測試系統(tǒng)的設(shè)計應(yīng)用

為了提高線源模型的工程應(yīng)用效率，探針式傳感器測試系統(tǒng)被運用，該系統(tǒng)由測試平臺和傳感器探針組成，測試平臺的流程為計算機(jī)通過USB將數(shù)據(jù)傳輸給基站SPOT，基站和遠(yuǎn)端節(jié)點通過802.15.4無線通信協(xié)議進(jìn)行通信，探針主要由加熱絲和溫度傳感器構(gòu)成。探針式溫度傳感器采用的是有針狀結(jié)構(gòu)的不銹鋼外殼，有很強(qiáng)的硬度和尖銳性，能夠輕易刺入被測試物體的內(nèi)部，測試物體內(nèi)部溫度的時候十分快捷便利，例如選取A級Ptl00，溫度-20-60℃，管徑為4mm，保護(hù)管長度為200mm，探頭結(jié)構(gòu)為直插式，導(dǎo)線為三線制3 00mm，線材為聚氯乙烯線。該設(shè)計廣泛應(yīng)用于糧食、食品、土壤、木材、實驗室等測溫場所，方便了人們對溫度的控制和分析，有助于相關(guān)行業(yè)的進(jìn)步。

2.3 多鐵納米MEMS傳感器測試系統(tǒng)應(yīng)用

多鐵納米MEMS傳感器的敏感元件是多納米纖維構(gòu)成的，多納米纖維具有壓電特性。機(jī)械裝置設(shè)計下部分為壓力容器，方便待測MEMS傳感器提供壓力差，量程范圍控制在0-20KPa，上部分作為測試裝置固定待測樣片及測試環(huán)境，材料建議選擇鋁合金，更加方便加工和處理。控制系統(tǒng)的硬件電路以STM32微處理器為核心，軟件包括整個測試系統(tǒng)的主程序和上位機(jī)界面，通過對c++和LabVIEW等軟件設(shè)計及運用，程序軟件將所有數(shù)據(jù)在最短時間內(nèi)顯示出來并進(jìn)行儲存，未來研究實驗中能夠直接取來應(yīng)用分析。實驗平臺利用薄膜壓力傳感器的測試實驗系統(tǒng)的功能，將靜態(tài)特性值和標(biāo)準(zhǔn)傳感器測量值對比，分析誤差，從而進(jìn)一步完善裝置。最后得出該測試裝置能夠提供一定的溫度、壓力和磁場的測試環(huán)境，根據(jù)相關(guān)數(shù)據(jù)的對比分析，得出傳感器所輸入的壓力值同輸出電壓值之間的數(shù)據(jù)聯(lián)系，透過分析驗證了測試方案的可行性和裝置功能的完整性，在不同環(huán)境下的應(yīng)用體現(xiàn)了該裝置測試系統(tǒng)能夠促進(jìn)工業(yè)生產(chǎn)與生活的發(fā)展。

3 總結(jié)

通過舉例和檢測分析得知，任何傳感器檢測系統(tǒng)本身性能并不理想，測試的方法無法達(dá)到完善的地步，外在客觀干擾因素和人為疏漏無法避免，被測參數(shù)的測量值與真實值最后不一樣，這種情況下誤差是會存在的。為了避免誤差過大保證數(shù)據(jù)的真實程度，對傳感器檢測系統(tǒng)的研究還需繼續(xù)進(jìn)行，無論是選擇探針式傳感器檢測系統(tǒng)還是選擇氣體傳感器檢測系統(tǒng)，盡管應(yīng)用的范圍很大，功能也不相同，但最后都是同樣的目標(biāo)，都是求得真實數(shù)據(jù)，從而達(dá)到當(dāng)前現(xiàn)代化生產(chǎn)的需求與標(biāo)準(zhǔn)。

參考文獻(xiàn)

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