红外线传感器实习报告（精选14篇）
1.红外线传感器实习报告 篇一
基于红外传感器的智能车电机调速系统设计
介绍一种基于红外光电传感器的.智能车电机调速系统设计方案.系统以飞思卡尔16位单片机为核心控制单元,使用红外光电传感器采集电机转速信息,用PWM波驱动直流电机,实现智能车驱动电机的闲环速度控制.
作 者：柴旺兴 赵文兵 Chai Wanxing Zhao Wenbin 作者单位：湖北汽车工业学院电气工程系,442002刊 名：中国科技信息英文刊名：CHINA SCIENCE AND TECHNOLOGY INFORMATION年，卷(期)：2009“”(2)分类号：U4关键词：智能车 红外传感器 PWM 电机
2.红外线传感器实习报告 篇二
电力机车雨刮器是机车的眼睛布,它能在必要的情况下将驾驶室的前窗玻璃擦拭干净,给驾驶员一个清晰、明亮的视野,确保机车的行车安全。目前机车上使用的雨刮器均是手动控制,若有雨雪天气时,驾驶者还需手动操作雨刮器,增加了驾驶员的工作强度,易酿成行车事故。本文研究基于红外线雨滴传感器的机车雨刮控制器,实现对机车雨刮器的自动控制。
1 机车雨刮器参数
电源:DC,110V,100W;雨刮器电机:110V直流永磁电机,80W;雨刮臂慢速:25±5次/分钟;雨刮臂快速:45±5次/分钟;雨刮臂间歇:8±1次/分钟,每隔8s运行一次。
2 设计思路
传统的电动雨刮器是通过人眼直接感受机车前窗上雨滴的大小,进而通过人脑判断雨刮器的动作。红外线雨滴传感器则是利用光学的原理来间接检测雨滴的大小和多少。系统设计结构如图1所示,红外雨滴传感器接收到光信号后,将其转换为合适的电信号,送入主控制器CPU中进行处理,并进行判别雨滴的大小,从而驱动电机做一定的运动。
3 电源电路的设计
图1中所有的元器件均需要稳定的直流电源,而电力机车提供的电源是110V直流开关电源,电力机车在运行过程中110V电压柜会频繁受到分相产生的暂态过电压的冲击,导致电源电压从77~137.5V变化,有较大的纹波。因此,需要将电源进行EMI抗干扰处理,抑制衰减共模和差模干扰后再转换得到较平滑的直流电压,以给雨刮器的单片机和电机提供所需要的电源,电源电路设计如图2所示[1]。
4 红外光线检测雨滴原理
红外光线间接检测雨滴的原理是通过检测反射回来接收到的红外光线的多少来判别雨滴的大小[2]。雨滴传感器内的LED向挡风玻璃发射红外线,发射的红外线通过透镜,依据挡风玻璃的状况(有雨、无雨)反射回来一定数量的红外线,反射回来的红外线被雨滴传感器中的光敏二极管吸收,并转换为相应数值的电信号,送入雨刮控制模块控制雨刮臂进行相应的动作(刮刷、静止)。无雨时,光电二极管接受到的红外反射光线是最多的;一旦挡风玻璃上有了雨滴,光电二极管接受到的红外反射光线相应减少。红外检测无雨滴、红外检测有雨滴原理分别如图3、图4所示。
5 红外光线检测雨滴电路
红外光线检测雨滴电路分为红外线发射电路和红外线电路接收两大部分。
红外线发射电路如图5所示。红外发射管采用4个红外发光二极管组成,主要用来为接收器提供足够用的红外光束辐射通量。利用555定时器组成多谐振荡器电路,555定时器的3脚产生38k Hz的载波信号来装载、调制、传输红外信号,因为红外光线不可见,故用LED来显示红外发射管是否在工作[3]。
红外线接收电路如图6所示。采用一体化红外接收头红外专用集成接收芯片TK1838。当接收不到38k Hz的脉冲信号时,TK1838的1脚输出高电平;TK1838接收到38k Hz的脉冲信号时,1脚输出低电平。当有雨滴落在挡风玻璃的“敏感区域”时,1脚输出一串脉冲波,脉冲波的数量则与雨量的大小成正比,通过检测脉冲的数量就可检测出雨量的大小。小雨时,脉冲波的数量少;大雨时,脉冲波的数量多[4]。
用单片机AT89S52检测规定时间内接收到的脉冲波的数量来控制雨刮器工作在不同的刮刷档位,单片机输出不同幅值的电源电压至下一级电机驱动电路驱动雨刮器工作在不同档位。当反射回来的光线最多时,没有下雨;当反射回来的红外光线较多时,为小雨状态,雨刮器工作在低速挡,当反射回来的红外光线较少时,为大雨状态,雨刮器工作在高速挡。
6 电机驱动电路
电机驱动电路实现雨刮电机的驱动和制动[5],如图7所示,TLP521-4光电耦合器起高电压隔离保护作用,同时还可以隔离电机磁场干扰及碳刷火花对单片机电路的干扰。三极管9013起驱动直流电机的作用,控制电机在不同的条件下正、反向转,用于控制雨刮臂刮刷雨滴。
其中P1.0~P1.2分别为高速、低速、间歇控制档位,P1.3为雨刮器复位档位。当P1.0~P1.3中任何一个有效,即为低电平时,光藕TLP521-4导通其输出端OUT1~OUT4中任意一个为高电平,使得对应三极管导通工作,控制雨刮电机工作在合适的开关档位。
7 结语
红外雨滴传感器安装在机车内部,不受外部环境干扰,雨刮系统反应灵敏,系统性能稳定,实现了雨刮控制器自动工作。
摘要：介绍一款利用红外光线强度的大小来间接检测雨滴大小的雨刮控制器的设计。
关键词：红外光线,雨量,雨滴传感器
参考文献
[1]贺理,龙勇红.基于PWM的机车雨刮控制器的设计[J].湖南工业大学学报,2010,24(06):84-88
[2]任国清.汽车智能刮水器控制系统设计方案汽车电器[J].2013,4:14-17
[3]刘海陵.车用红外感雨器的设计[J].南京气象学院学报2006,29(16):855-858
[4]赵岩,王哈力,蒋贵龙,等.一种新型红外线汽车雨水传感器的设计[J].传感器世界,2006,8:24-26
3.红外线传感器实习报告 篇三
索尼公开自拍的镜头相机专利
一提到镜头相机，大家最先想到的一定是索尼的QX系列，不过近来并没有什么关于QX系列的新消息。索尼公开了一个用于QX系列相机和手机连接的新专利。目前还没有有关QX系列新相机的其他消息，据称之前发布的QX1 E卡口转接环的销量并不好。专利公开号2016-31482；发布时间2016年3月7日，申请日期2014年7月30日。
日本2015年查处售假等侵犯知识产权案件数量创新高
据日媒报道，日警察厅日前公布的消息称，2015年全年，日本警方共查处606起假冒品牌商品等侵犯知识产权的案件。这一数量与前一年相比增加32起，是自1986年有统计以来的最高数量。日本警察厅称，2015年查处316起销售假冒品牌商品等侵犯商标权的案件，与前一年相比增加69起。查处违规在网络上传播盗版动漫、音乐等侵犯著作权的案件239起，同比减少31起。此外，查处盗窃企业机密和客户信息等商业机密侵害案件12起，同比增加1起。
“设计：面向未来——利用与设计相关的权利保护和运用知识产权”会议在新加坡召开
2月29日至3月1日，由国际商标协会（INTA）和国际保护知识产权协会（AIPPI）联合举办的“设计：面向未来--利用与设计相关的权利保护和运用知识产权”国际会议在新加坡成功召开。据悉，这是两大国际知识产权组织在2016年联合举办的首次国际性会议。世界知识产权组织及各国知识产权官员、国际知名企业经理人、跨国律所律师、专利代理人、商标代理人以及各国知识产权研究学者等两百余人出席了此次会议。
印度颁布新法令：取消软件专利申请
据外媒近日报道，印度专利设计和商标管理局发布了一条新法令，未来与计算机相关的软件专利不再受法律保护。该法令一出，无数小型新创公司如释重负，未来这些公司将进入发展快车道。该法令的生效是许多人共同努力的结果，这些人认为软件专利将会阻碍新创公司的健康发展。
ZOO COFFEE商标回归ZOO集团
ZOO HOLDINGS集团近日表示，“近日集团在关于‘ZOO COFFEE的商标纠纷案件中胜诉，成功收回‘ZOO COFFEE在中国以及海外的商标使用权。”自此，ZOO HOLDINGS集团顺利解决了所有的商标问题，并加快了将ZOO COFFEE推向国际化的步伐。ZOO COFFEE是由现ZOO HOLDINGS集团董事长金健佑在韩国创立的咖啡连锁品牌，以动物为设计主旋律，独特的动物主题在当时迅速引起剧烈反响。短短2年时间内在韩门店数量迅速突破100家，但因为2011年在IT领域中投资失败，不得已将韩国的ZOO COFFEE卖给了当时的（株）太映陶瓷公司。ZOO HOLDINGS集团与太映在中国市场就“ZOO COFFEE”商标使用权问题展开了诉讼，最终法院宣布ZOO HOLDINGS集团胜诉，并宣布将之前太映在中国市场非法恶意抢注的商标撤销。ZOO HOLDINGS集团积极确保“ZOO COFFEE”在全球范围内的商标权注册，本次成功解决持续已久的商标问题，也成为ZOO HOLDINGS集团顺利向海外扩张的跳板。
SCEA注册游戏商标
索尼电脑娱乐美国（SCEA）注册名为“A Million Ways to Die（100万种死法）”的新作商标。日前，这一事件被媒体通过美国专利局（USPTO）而获知。“100万种死法”涵盖的商用项目包括PC游戏和电视游戏。根据美国专利局得来的的消息称，SCEA是在8月6日提出的这一商标申请，此前还注册了域名为MillionWaysGame.com的网址，SCEA将推出同名游戏的可能性极大。至于“100万种死法”，游戏界对此出现了各种推测。首先是今年5月在美国上映的西部题材喜剧《死在西部的一百万种方式（A Million Ways to Die in the West）》，有推测新作将是这部电影相关的游戏版。而另一方面，此前由一家铁道公司发布的创意广告《Dumbs Way to Die》也成为今后SCEA可能会进行游戏关联的候选之一。
三星手机新专利曝光：用激光扫描生命体征
目前市面上的大部分健身追踪器都是通过激光来检测用户心率的，这种检测方式相比胸带类追踪器可能不够准确，但对于一般性的概览已经足够了。最近，一项被曝光的三星技术专利就描述了将激光系统整合到智能手机当中以实现生命体征追踪的方式。除了心率之外，激光还能用来扫描其他的生命体征，比如血压、血流速度、脉搏，或是检查皮肤状况。专利中还提到了将相关技术整合到手机、平板和可穿戴设备当中的方式。举个例子，用户可以把手机对准手腕来进行扫描。虽然普通用户可能并不需要如此详细的生命体征数据，但对于医生和健康专家而言，这项专利技术将会提供一种更加便捷的检测方式。
雷克萨斯注册UX车型商标
4.红外遥控电风扇项目报告 篇四
《遥控装置制作与调试》
学习情境：班 级：组 数：组 员： 学习情 境 报 告
红外遥控电风扇制作与调试
通信121 第 3 组 桂成飞、赵焕盛 胡卢泽、孔凯
信 息 工 程 学 院
2013年 6月 3 日
一、产品介绍
1.产品名称：红外遥控电风扇
2.用途：远距离控制电风扇，简单省力，达到清凉效果。3.技术指标：
（一）机械危险及稳定性
1.有牢固的网罩，以防扇叶伤人。
2.底座织成部件保证整体结构的稳定，在其最大仰俯角（扇头在正中州向位置），且高度调至最高位置，向任意方向倾斜10°时，均不翻倒。
3.仰俯角调至最大，告诉运行时，摇头机构工作时，人为阻止机构运动，风扇仍不停转。
（二）防触电保护
电扇的外壳及网罩具有防止人体与带电部分接触的保护作用。
（三）绝缘性能
电扇在高温[(40±2)℃]、高温(93%)状态下，绕阻对机壳的绝缘电阻不小于2MΩ，有加强绝缘的带电部件对地的绝缘电阻不小于2MΩ。
（四）电气强度
电扇带电部分与外壳之间的绝缘能承受50Hz正弦交流电压历时1min而无击穿或闪络现象。
（五）调速比、噪声
调速比符合合格标准，噪声dB符合合格标准。
二、小组计划（组内分工）
发射部分Sch：桂成飞、赵焕盛、胡卢泽、孔凯 发射部分Pcb：赵焕盛、胡卢泽 接收部分Sch：孔凯、桂成飞 接收部分Pcb：胡卢泽
学习情境报告：按键电路、发射电路单片机 孔凯 38kHz载波产生电路、ASK调制 桂成飞
红外发射、红外一体接收与放大 赵焕盛
单片机接收电路、风速、摇头、电源控制电路 胡卢泽
三、实物制作
1.方案制定（框图）
本系统以AT89C52单片机为控制器
AT89C52为8 位通用微处理器，采用工业标准的C51内核，在内部功能及管脚排布上与通用的8xc52 相同，其主要用于会聚调整时的功能控制。功能包括对会聚主IC 内部寄存器、数据RAM及外部接口等功能部件的初始化，会聚调整控制，会聚测试图控制，红外遥控信号IR的接收解码及与主板CPU通信等。主要管脚有：XTAL1（19 脚）和XTAL2（18 脚）为振荡器输入输出端口，外接12MHz 晶振。RST/Vpd（9 脚）为复位输入端口，外接电阻电容组成的复位电路。VCC（40 脚）和VSS（20 脚）为供电端口，分别接+5V电源的正负端。P0~P3 为可编程通用I/O 脚，其功能用途由软件定义，在本设计中，P0 端口（32~39 脚）被定义为N1 功能控制端口，分别与N1的相应功能管脚相连接，13 脚定义为IR输入端，10 脚和11脚定义为I2C总线控制端口，分别连接N1的SDAS（18脚）和SCLS（19脚）端口，12 脚、27 脚及28 脚定义为握手信号功能端口，连接主板CPU 的相应功能端，用于当前制式的检测及会聚调整状态进入的控制功能。
键盘单片机调制红外发射开关（红外发射部分方案）
电风扇低中高三档红外接收头AT89C52转叶开关
（红外接收部分方案）
2.原理图绘制
VCCR1500Ω84U1VCC76R2100Ω5DISCHGTHOLDCVOLTOUTGND5553R4300Ω474LS0056274LS00RESETTRIG2U2A13R5200ΩQ1NPNVCCU2BC40.047uC50.01u1VCCJ121CON2A*P1.0/TP1.1P1.2P1.3P1.4P1.5P1.6P1.7INT1INT0T1T0VCCEA/VPX1X2RESETRDWRGNDAT89C52.P0.0P0.1P0.2P0.3P0.4P0.5P0.6P0.7P2.0P2.1P2.2P2.3P2.4P2.5P2.6P2.7RXDTXDALE/PPSENvccR7R8R9R1010kΩ10kΩ10kΩ10kΩD1LEDR6300ΩS2S3SW-PBS4SW-PBS5SW-PBSW-PBRXDTXDC1VCC30pY112MC2J230pVCCS1SW-PBC310uvccCON41TXD2RXD34R310k 图表 1---发射部分原理图
VCCS1C1VCCVCCR3A1P1.0P1.1P1.2P1.3P1.4P1.5P1.6P1.7RST/VPDP3.0/RxDP3.1/TxDP3.2/INT0P3.3/INT1P3.4/T0P3.5/T1P3.6/WRP3.7/RDXTAL2XTAL1GNDVccP0.0P0.1P0.2P0.3P0.4P0.5P0.6P0.7EA/VppPROGPSENP2.7P2.6P2.5P2.4P2.3P2.2P2.1P2.0D1K1J112R1R2Q4Q3R5Q5Q6Q7Q2C3R4Q1C2C4C6MG1Y1C5R6+MG2A-图表 2---接收部分原理图
3.原理分析
1）按键电路
VCCR7R8R9R1010kΩ10kΩ10kΩ10kΩS2S3SW-PBS4SW-PBS5SW-PBSW-PBRXDTXD 按钮s2-s5接单片机的P0.0-P0.3接口，按键s2、s3、s4控制风速，s5控制摇头。
2）发射电路单片机
J121CON2vccA*P1.0/TP1.1P1.2P1.3P1.4P1.5P1.6P1.7INT1INT0T1T0VCCEA/VPX1X2RESETRDWRGNDAT89C52.P0.0P0.1P0.2P0.3P0.4P0.5P0.6P0.7P2.0P2.1P2.2P2.3P2.4P2.5P2.6P2.7RXDTXDALE/PPSENC1VCC30pY112MC230pVCCS1SW-PBC310uR310k 单片机控制电路图表一所示。单片机自身需要时钟电路和复位电路才能工作。本设计中单片机的时钟电路通过在X1和X2之间连接一个12MHz的晶振而实现，2个引脚再分别接一个30pF的对地电容。复位电路通过在RST引脚和电源之间连接一个10u的电容来实现。
3)38kHz载波产生电路
38kHz振荡产生电路仿真
VCCR1RES184U1VCC76R2RES15DISCHGTHOLDCVOLTOUTGND5553RESETTRIG2C4CAPC5CAP1 38kHz振荡.Sch 在图中，选用了555电路作载波振荡器，利用555产生38kHz方波信号，再利用555的复位端④脚作调制端，即当④脚为高电平时，555是常规的方波振荡器；当④脚为低电平时，555的③脚处于低电平。④脚的调制信号是由与非门的低频振荡器而获得。
4）ASK调制
二进制数字振幅键控是利用基带矩形脉冲去键控一个连续的载波，使载波时断时续地输出。用0或1代表数字信息，有载波输出时表示发送“1”，无载波输出时发送“0”。既由数字基带信号去控制一个开关电路。当出现“1”码时，开关闭合，有高频载波输出；当出现“0”码时，开关断开，无高频载波输出。
ASK信号波形如图所示，输出端高频载波的有无受信码1和0的控制。当信码为1时，ASK的波形是若干个周期的高频等幅波；当信码为0时，ASK的波形是0电平。
5）红外发射
VCCQ1NPND1LEDR6300Ω
调制载波频率38khz，占空比1/3的方波。红外线通过红外发光二极管（LED）发射出去，在其两端施加一定电压时，它发出红外线而不是可见光。
6)红外一体接收与放大
VCCR1R2Q2C3Q1C2 红外遥控接收采用一体化红外接收头，它将红外接收二极管、放大器、解调、整形等电路安装在一起，只有三个引脚。红外接收头的信号输出端接单片机的INT0端，单片机中断INT0在红外脉冲下降沿时产生中断。红外监测二极管监测到红外信号，然后把信号送到放大器。交流信号进入带通滤波器，经一系列处理后还原出发射端的信号波形。
7）单片机接收电路
S1C1VCCVCCR3A1P1.0P1.1P1.2P1.3P1.4P1.5P1.6P1.7RST/VPDP3.0/RxDP3.1/TxDP3.2/INT0P3.3/INT1P3.4/T0P3.5/T1P3.6/WRP3.7/RDXTAL2XTAL1GNDVccP0.0P0.1P0.2P0.3P0.4P0.5P0.6P0.7EA/VppPROGPSENP2.7P2.6P2.5P2.4P2.3P2.2P2.1P2.0R1R2Q2C3R4Q1C2C4Y1C5
其电路就是一个具有红外接收放大、解码、自动控制、手动操作于一体的集成电路。红外接收二极管监测到红外信号，然后把信号送到放大器。交流信号进入带通滤波器，经一系列处理后还原出发射端的信号波形。经万能红外接收头 RXD进入单片机接收电路进行处理，左半部分的单片机的最小系统完成的是单片机的复位功能和启停及时钟。右半部分则是信号的输出，进行风扇电源的开关，风速以及摇头的处理。
8）风速、摇头、电源控制电路
VCCK1J112D1Q4Q3R5Q5Q6Q7C6MG1R6+MG2A-
双向晶闸管与单向晶闸管一样，也具有触发控制特性。不过，它的触发控制特性与单向晶闸管有很大的不同，这就是无论在阳极和阴极间接入何种极性的电压，只要在它的控制极上加上一个触发脉冲，也不管这个脉冲是什么极性的,都可以使双向晶闸管导通。
电源控制：继电器一般由铁芯、线圈、衔铁、触点簧片等组成的。只要在线圈两端加上一定的电压，线圈中就会流过一定的电流，从而产生电磁效应，衔铁就会在电磁力吸引的作用下克服返回弹簧的拉力吸向铁芯，从而带动衔铁的动触点与静触点(常开触点)吸合。当线圈断电后，电磁的吸力也随之消失，衔铁就会在弹簧的反作用力返回原来的位置，使动触点与原来的静触点(常闭触点)吸合。这样吸合、释放，从而达到了在电路中的导通、切断的目的。图示电路中，当控制端口为低电平时，三极管导通继电器吸合，常闭触电断开，常开触电闭合，电源打开。当控制端口为高电平时，三极管断开，继电器线圈通过二极管放电并断开，常闭、常开复位，电源关闭。
摇头、风速控制：通过编码译码，p2.3，p3.2,p3.1控制电风扇的风速。P3.0控制电风扇的摇头。
4.PCB板绘制 发射部分PCB图：
接收部分PCB图：
5.元件检测 红外发光二极管的检测：
从外观上识别。红外发光二极管有两个引脚，长引脚为正极，短引脚为负极。因红外发光二极管呈透明状，所以 管壳内的电极清晰可见，内部电极教宽大的一个为负极，而较窄且小的一个为正极。
将万用表置于R*1k档，测量红外发光二极管的正反向电阻，通常，正向电阻应为30k左右，反向电阻要在500k以上，这样的管子才可正常使用。要求方向电阻越大越好。
红外接收二极管的检测：
从外观上识别。常见的红外接收二极管外观颜色呈黑色。识别引脚时，面对受光窗口，从左至右，分别为正极和负极。另外，在红外接收二极管的管体顶端有一个小斜切平面，通常带有此斜切平面一端的引脚为负极，另一端为正极。
将万用表置于R×1k挡，用来判别普通二极管正、负电极的方法进行检查，即交换红、黑表笔两次测量管子两引脚间的电阻值，正常时，所得阻值应为一大一小。以阻值较小的一次为准，红表笔所接的管脚为负极，黑表笔所接的管脚为正极。用万用表电阻挡测量红外接收二极管正、反向电阻，根据正、反向电阻值的大小，即可初步判定红外接收二极管的好坏。
6.电路板焊接
四、调试
（一）调试目的: 调试目的:
（二）调试前的准备工作: 1.测试仪器:
（三）调试步骤: 1.通电前检测 2.分级调试 3.统调
五、组内评价
5.传感器实习报告 篇五
学院名称： 电气信息工程学院
专 业： 电气工程及其自动化
班 级： 13电气2
学 号：
姓 名： 张航
指导教师： 张红琴、王九龙
二〇xx年二月二十五日 至 三月四日
前 言 ....................................................................................................................................................... 3
第一章 应变式称重系统的整体框图 ................................................................................................... 5
1.1电子秤系统框图 ....................................................................................................................... 5
1.2 基本要求 .................................................................................................................................. 5
1.3 技术指标 .................................................................................................................................. 6
第二章 应变式称重系统的基本原理 ................................................................................................... 7
2.1 应变片称重的基本原理 .......................................................................................................... 7
2.2 仪表放大器工作原理 .............................................................................................................. 8
2.3集成运算放大器 ....................................................................................................................... 9
第三章 硬件电路的设计 ..................................................................................................................... 10
3.1 AD转换电路 .......................................................................................................................... 10
3.2 参考电路设计 ........................................................................................................................ 11
3.3 数码显示电路 ........................................................................................................................ 11
3.4 单片机程序 ............................................................................................................................ 13
第四章 仿真与设计 ............................................................................................................................. 18
4.1 Multisim仿真 ......................................................................................................................... 18
4.2 Protel仿真 .............................................................................................................................. 18
第五章 安装与调试 ............................................................................................................................. 21
5.1硬件安装、调试 ..................................................................................................................... 21
5.2 软件安装、调试 .................................................................................................................... 22
5.3 系统调试 ................................................................................................................................ 22
第六章 功能测试及结果分析 ............................................................................................................. 25
6.1 测试仪器 ................................................................................................................................. 25
6.2 测试结果 ................................................................................................................................ 25
第七章 传感器的综合应用 ................................................................................................................. 27
实验1、输送线-应变式力传感器称重实验 ............................................................................... 27
实验二、转子试验台-轴心轨迹测量实验 .................................................................................. 28
实验三 环形输送线实验 ............................................................................................................. 30
第八章 总结与体会 ............................................................................................................................. 32
附录1 实验报告 .................................................................................................................................. 33
附录2 计算公式 .................................................................................................................................. 34
参考文献 ............................................................................................................................................... 35
前 言
传感器是一种能够感受规定的被测量，并按照一定的规律转换成可用输出信号的器件或装置，其输入信号（被测量）往往是非电量，输出信号常常为易于处 理的电量，比如电压或电流。
传感器种类很多，分类标准不一样，叫法也不一样，常见的有电阻传感器、电感式传感器、电容式传感器、温度传感器、压电式传感器、霍尔传感器、热电 偶传感器、光电传感器、数字式位置传感器等。在水电厂应用的传感器主要有电流传感器、电压传感器、光电编码器、压力传感器、液位传感器、温度传感器、流量 传感器等，主要用来检测位置、直线位移、压力、温度、流量等。
传感器应用的领域是非常多的，传感器是一种检测装置，能感受到被测量的信息，并能将检测感受到的信息，按一定规律变换成为电信号或其他所需形式的信息输出，以满足信息的传输、处理、存储、显示、记录和控制等要求，传感器虽然应用的领域非常多，但是主要的领域还是分为四个方向的，下面中国传感器交易网来具体介绍一下吧。
传感器目前最重要的应用领域主要是涉及到机械制造，医疗设备上，汽车电子产业，通信技术等领域。
在机械制造方面，工业领域应用的传感器，如工艺控制、工业机械以及传统的;各种测量工艺变量如温度、液位、压力、流量等的;测量电子特性和物理量的，以及传统的接近/定位传感器发展迅速。
在医疗设备方面，专用设备主要包括医疗、环保、气象等领域应用的专业电子设备。目前医疗领域是传感器销售量巨大、利润可观的新兴市场。
汽车电子产业方面，现代高级轿车的电子化控制系统水平的关键就在于采用压力传感器的数量和水平，目前一辆普通家用轿车上大约安装几十到近百只传感器，而要求传感器件向小型化、低成本和高可靠性方向发展。
在通信方面，手机产量的大幅增长及手机新功能的不断增加给传感器市场带来机遇与挑战，彩屏手机和摄像手机市场份额不断上升增加了传感器在该领域的应用比例。此外，应用于集团电话和无绳电话的超声波传感器、用于磁存储介质的磁场传感器等都将出现强势增长。
以上几个方面是传感器应用最多的，传感器也主要销售在这些行业，但是随
着传感器的发展，很多行业也在积极开发利用传感器，比如一些消费行业，如鞋子上安装跑步传感器，护腕上安装脉搏传感器等。很多新型的传感器都在广泛的被开放利用。
随着科技的进步，对电子秤的应用越来越广泛。传统机械秤是杠杆放大系统，系统中载重架上比较小的垂直偏移经过放大后在秤的刻度上形成很大的指针偏转。然而载重架的偏移量通常很大，所以不允许机械秤安装在工业过程的设备中，相反，用于电子秤的称重传感器的压缩量通常可以忽略不计，可以安装在工业过程设备中。本系统是基于单片机控制的电子秤，控制精度较高，实时性较强，同时采用LED显示，既美观又实用。
6.红外线传感器实习报告 篇六
由于零部件质量分布不均匀, 可造成零部件旋转时不平衡, 高速旋转的零部件不平衡不仅引起机器振动, 而且容易造成机器损坏, 因此, 零部件的平衡在现代机器制造业中显得尤为重要。
需要做动平衡的零部件主要有:轮船螺旋浆、机床传动装置、电动机转子和各种泵的叶轮等零部件。
国际标准化组织制定了世界公认的ISO1940平衡等级, 共分为11个等级, 以2.5倍为增量, 这11个等级是:G0.4、G1、G2.5、G6.3、G16、G40、G100、G250、G630、G1600、G4000, 其中G0.4要求最高, G0.4主要用于高精度磨床电枢、高精度磨床主轴和陀螺仪。G4000要求最低。
动平衡机能达到的精度等级有:G0.4、G1、G2.5、G6.3、G16。常用的主要是G2.5、G6.3二种精度。我公司的G2.5主要用于高温高压泵叶轮和核泵叶轮动平衡试验, G6.3主要用于普通泵叶轮和核泵叶轮动平衡试验。
2 动平衡机的结构及测试过程
动平衡机的示意图如图1所示, 校正动平衡时, 先用芯棒把被测工件装夹好, 被测工件孔与芯棒无间隙配合, 然后将被测工件与芯棒组合件放在滚轮架上, 在芯棒上用专用反光纸找出一点为零点, 用皮带带动组合件转动, 红外传感器上的红外线光束对准反光纸, 两边用轴向限位装置固定好, 输入下列数据:被测工件至滚轮架的尺寸、外圆尺寸、转速、测试次数。开始启动, 由于被测工件质量分布不均匀, 在转动时对支承架产生振动, 红外传感器将振动传输到电控箱, 测量完毕后自动停止, 得出被测工件的不平衡重量 (g) 和角度 (0°~360°) , 用橡胶泥进行加重校正好, 找准位置, 再用机械加工的方法去重, 至规定范围, 这样被测工件平衡试验合格。
1.轴向限位装置2.底座3.左支架4.滚轮5.被测工件6.右支架7.反光纸8.红外传感器9.罩壳10.安全架11.电机12.皮带
3 光照对动平衡机的影响及其解决方案
我们发现, 在同一台动平衡机上, 不同时间测量同一个零件, 试验结果差异很大, 经研究分析, 是由于外部光照影响红外传感器, 而使动平衡机无法正常工作。
红外传感器发射调焦红外光束至转子表面, 为了使基准传感器正常工作, 必须确保没有外部光源干扰, 因为强烈的外部光源可被测零部件的反差表面所反射, 在实际工作过程中, 遇到的情况有二种:强烈的太阳光和照明灯光, 当基准传感器受到干扰时会形成一个脉冲信号, 导致正常基准信号叠加了干扰脉冲信号, 主要表现在:被测零件转速不稳定、被测零件偏重重量显示不出或显示不准确、不平衡校正位置显示不准确, 目前的方法是用遮蔽的方法隔离光线, 当光线较弱时有一定效果, 当光线太强时, 即使用遮蔽的方法隔离光线, 也无法达到预期效果, 而且具有很大的随机性。为了解决这一问题, 我们在基准传感器上面加一个罩子, 外部光照照不到反光纸上, 这样试验精度不受外界光源的干扰, 简单易行, 效果显著。
摘要：零部件的动平衡测试中, 由于受外部光照影响, 测试结果有差异。文中介绍了动平衡机的结构及原理, 并提出采用遮蔽的方法及在传感器外加罩, 使光照照不到反光纸上的方法。
7.红外线传感器实习报告 篇七
一、实验目的：了解压电传感器的测量振动的原理和方法。
二、基本原理：压电式传感器由惯性质量块和受压的压电片等组成。（观察实验用压电加速度计结构）工作时传感器感受与试件相同频率的振动，质量块便有正比于加速度的交变力作用在晶片上，由于压电效应，压电晶片上产生正比于运动加速度的表面电荷。
三、需用器件与单元：振动台、压电传感器、检波、移相、低通滤波器模板、压电式传感器实验模板。双踪示波器。
四、实验步骤：
1、压电传感器装在振动台面上。
2、将低频振荡器信号接入到台面三源板振动源的激励源插孔。
3、将压电传感器输出两端插入到压电传感器实验模板两输入端，与传感器外壳相连的接线端接地，另一端接R1。将压电传感器实验模板电路输出端Vo1，接R6。将压电传感器实验模板电路输出端V02，接入低通滤波器输入端Vi，低通滤波器输出V0与示波器相连。
3、合上主控箱电源开关，调节低频振荡器的频率和幅度旋钮使振动台振动，观察示波器波形。
4、改变低频振荡器的频率，观察输出波形变化。
光纤式传感器测量振动实验
一、实训目的： 了解光纤传感器动态位移性能。
二、实训仪器： 光纤位移传感器、光纤位移传感器实验模块、振动源、低频振荡器、通信接口（含上位机 软件）。
三、相关原理： 利用光纤位移传感器的位移特性和其较高的频率响应，用合适的测量电路即可测量振动。
四、实训内容与操作步骤
1、光纤位移传感器安装如图所示，光纤探头对准振动平台的反射面，并避开振动平台中间孔。
2、根据“光纤传感器位移特性试验”的结果，找出线性段的中点，通过调节安装支架高度将光纤探头与振动台台面的距离调整在线性段中点（大致目测）。
3、参考“光纤传感器位移特性试验”的实验连线，Vo1与低通滤波器中的Vi相接，低通输出Vo接到示波器。
4、将低频振荡器的幅度输出旋转到零，低频信号输入到振动模块中的低频输入。
8.光纤传感实验报告 篇八
１、基础理论 1 1、1 1 光纤光栅温度传感器原理
1、１、1 光纤光栅温度传感原理 光纤光栅得反射或者透射峰得波长与光栅得折射率调制周期以及纤芯折射率有关,而外界温度得变化会影响光纤光栅得折射率调制周期与纤芯折射率，从而引起光纤光栅得反射或透射峰波长得变化,这就是光纤光栅温度传感器得基本工作原理.光纤 Bragg 光栅传感就是通过对在光纤内部写入得光栅反射或透射 Brａｇg 波长光谱得检测，实现被测结构得应变与温度得绝对测量。由耦合模理论可知，光纤光栅得 Bragｇ中心波长为
式中 Λ为光栅得周期;nｅff 为纤芯得有效折射率。外界温度对 Bｒａgg 波长得影响就是由热膨胀效应与热光效应引起得。由公式(1）可知,Bｒagg 波长就是随与而改变得。当光栅所处得外界环境发生变化时,可能导致光纤光栅本身得温度发生变化。由于光纤材料得热光效应，光栅得折射率会发生变化;由于热胀冷缩效应，光栅得周期也会发生变化，从而引起与得变化，最终导致 Brａｇg 光栅波长得漂移。
只考虑温度对 Bragｇ波长得影响，在忽略波导效应得条件下,光纤光栅得温度灵敏度为
式中Ｆ为折射率温度系数;α 为光纤得线性热膨胀系数；p１1 与 p12 为光弹常数。
由式（2)可知光纤光栅受到应变作用或当周围温度改变时，会使 n eｆf 与发生变化,从而引起Ｂｒａgg 波长得移动。通过测量Ｂrａｇg 波长得移动量,即可实现对外部温度或应变量得测量。
1、1、2 光纤光栅温度传感器得封装 为满足实际应用得要求,在设计光纤光栅温度传感器得封装方法时，要考虑以下因素:(1)封装后得传感器要具备良好得重复性与线性度;(2）必须给光纤光栅提供足够得保护,确保封装结构要有足够得强度;(3）封装结构必须具备良好得稳定性,以满足长期使用得要求。为了能够有效起到增敏作用一般采用合金、钢、铜、铝等热膨胀系数大得材料对光纤光栅进行封装。
１、１、2、1 蝶形片封装
1、1 蝶形片封装 光纤预拉后两头用环氧树脂固定在蝶形片上，中间光栅工作区悬在槽内,测量时将蝶形片固定在待测物体上。
1、1、2、2 套管封装 套管分装一类就是在套管内填充环氧树脂进行温度补偿式分装,另一类就是套管封装。
1、２钢管内腔充满环氧树脂封装
1、3 管式封装 1、1、2、３其她封装方式 考虑到待测物及增敏敏效果等其她因素，还有其她一些特殊封装方式。
2、光纤光栅温度传感器得具体实验 2 2、1 1 实验目得
(1)掌握光纤光栅温度传感器得基础理论知识（２)验证光纤光栅温度传感器相关理论（３)对比光纤光栅温度传感器在不同封装情况下传感效果（4)学会各类仪器得造作与使用（5)学会相关数据处理方法 2 2、2 2 实验器材
温控箱、波长解调仪、两只支光纤光栅传感器(一支经过增敏镀膜处理)、相关软件 2 2、2 2 实验过程
2、1 实验系统组成结构图(1）将各类器件按结构图连接好，将 Bｒaｇg 光栅温度传感器放入温控箱内,检查温控箱气密性。
(2)打开数据采集软件、解调仪,检查传感器联通情况。
(３)打开温控箱电源进行升温实验,温度从 30°到 80°每次１0°递增。
（4）温控箱温度恒定时记录数据采集软件相关数据。(记录时间间隔 1－1000ms)（5)达到８0 摄氏度后，进行降温实验,温度从 80°到 3０°每次 1０°递减．(6)温控箱温度恒定时记录数据采集软件相关数据。
(7）数据处理与分析 ２、３采集数据
（一)升温
℃
4０ ℃
℃
℃
７0 ℃
℃
温度:℃
波长:nm
１ 1３19、7852 1３19、８801 1319、９75 132０、0745 １32０、19 13２0、３４11 1 0 0、0949 0、1898 0、2８93 0、４０48 0、５５59 ２ １３2０、5314 1３20、６３９８ 1320、７45 13２０、8５7 1３20、975 １３21、１0１9 2 0 0、1084 0、21３６ 0、325６ 0、4436 ０、57０５（二）降温
８0 ℃
℃
6０ ℃
５0 ℃
℃
3０ ℃1３20、3411 1３20、１9 1320、074５ １３1９、９７5 13１9、880１ １３19、７８52 1 0、5559 0、4048 0、2893 ０、１89８ 0、０９49 ０ 2 1321、１019 １320、９7５ 132０、85７ 1320、74５ 13２0、63９８ 13２０、531４ 2 0、570５ 0、4436 0、325６ 0、2１36 ０、1084 0 温度:℃
波长:nm 2 2、2 两种封装光纤光栅升温波长输出对比
ﻬ２、4 4 实验数据 分析
传感器得静态特性就是表示传感器在被测输入量得各个值处于稳定状态时得输入一输出关系.衡量传感器静态特性得主要技术指标就是:线性度、灵敏度、迟滞与重复性。
2、4、１线性度 线性度又称非线性,就是表征传感器输出一输入校准曲线与所选定得拟合直线之间吻合程度得指标。通常用相对误差来表示线性度,即
式中,△ｍａx 为输出平均值与拟合直线间得最大偏差;为理论满量程输出.本次实验采用最小二乘法直线法。2、４
正常封装传感器升温波长2、4 正常封装传感器升温波长增量图
从图中可以瞧出,正常封装传感器得灵敏度就是 S=0、０1０89，线性度=99、748%。2、5 5 增敏封装传感器升温波长变化量图
从图中可以瞧出，增敏封装传感器得灵敏度就是 S＝0、０1１26，线性度=９9、693%。2、6 正常封装传感器降温波长变化量图
从图中可以瞧出,增敏封装传感器得灵敏度就是 S＝0、01０66,线性度=９８、９０6％。
２、7 增敏封装传感器降温波长变化量图
从图中可以瞧出,增敏封装传感器得灵敏度就是 S=０、01134,线性度=99、85２% 测量数据处理汇总表
升温普通 升温增敏 灵敏度提高 降温普通 降温增敏 灵敏度提高 灵敏度 ０、０10８９ 0、01126 3、398％ 0、01066 0、０1１34 6、379% 线性度 ９9、7５% 99、69%
98、9１% 9９、８5%
从表中可以可以瞧出增敏后传感器灵敏度有明显提高。
9.红外线传感器实习报告 篇九
科学技术的不断进步使得人们生活水平的日益提高,加上短时间内难以消除的贫富差距,使得人们对于自己的财产和生命安全也提出了更多的要求,为了保证自身周围环境的安全性,人们生活的小区或者村落都安装起了现代化的智能报警系统,来保证人们自身的安全。现在在我们国家比较时兴的各类报警系统都是以红外、超声波及微波等进行信号的发送和接受基础的保安报警器,而这些报警系统都无一例外的使用到了由美国最先开始研发的传感元器件,一种被称为被动式的报警器,专用名词为热释电红外传感器,这种技术的优势在于可以通过非接触方式进行鉴别,包括各种有生命的动物或者无生命的物体,在很多领域中都可以得到应用,最突出的领域就是防盗报警系统。
虽然传统意义上的热释电红外传感器组成的报警系统由于其低廉的制作成本,简便的安装过程在很多的地方都得到了广泛的应用,但是在实际过程中,也存在着防盗性能减弱,抗干扰的能力差等一系列的问题,使得最后的报警系统不具有高可靠性的安全性,同时伴随着人们对于财产和生命等保护意识的加强,这种防盗的措施已经远远不能满足现今的报警系统要求,针对这个情况,本文加入了单片机系统,使进入红外传感器的信号在进入之前就通过单片机进行了处理,同时与计算机进行了通信,就可以保证进入红外系统中更加能确保辨认入侵的物种,保证了这种防盗系统的准确性,且可以方便用户进行远程的统一管理和操作,有足够的时间进行处理,不容易被盗贼所发现。
1 红外防盗报警器原理
在80年代左右,热释电红外线传感器被发展起来,主要用于高灵敏探测仪中,因为它能够自动地检测出从人体中散发出来的红外线,然后就根据探测出来的东西来自发地发射出电信信号,组成了现在众多在使用中的防入侵式报警器,这是一种被动式的自动调整器件,且主要的运作方式也是一种非接触式的途径,通过这种将红外线的能量转化成电压信号或者将其电压进行再加工地放大处理就组成如图1所示的典型控制电路。
科学的数据显示一个正常人体的红外辐射的中心波长为9!10um之间,而一个标准的探测元件的波长一般为0.2!20um之间,范围相对比较广,那么会容易使得灵敏度降低,故在组成系统的时候可以在顶端开一个窗口,加上滤光镜片,就可以把波长范围缩小到7!10um之间,其他的波长被这个镜片吸收,就保证了稳定性和针对性,一旦发现有同人体类似的波长在这个区域内出现,就可以通过镜片将部分辐射进行聚焦,然后通过热释电元将其接收,由于两处的电元吸收的热量不同,就能产生不同的电压信号,最后将其输出。
从上述的原理阐述来看,红外报警系统能够在一定程度上保证人们自身财产,在发现威胁时可以进行排除和报警,但是它的环境也存在着或多或少的影响,从而导致最终报警系统不可靠,像是环境中必然会有各种热源、光源干扰,使得接收的发射波长的长短不一致,又或者人体的红外辐射容易被遮挡,使得被动红外不能进行穿透,那么探头就不会接收,同时由于探测器一般都会选择安装在使用高度相对高的环境中,就会忽略一些地面上的生物,伴随着现今科技产物的不断增多,任何电磁波都能干扰其性能,环境因素不免造成探测和灵敏度降低和短时失灵等现象。
2 基于改进的红外防盗报警器
为了满足现今的报警系统新要求,本文加入了单片机系统进行了改进,在硬件上构成了由单片机组成的控制电路系统,也是核心的系统,同时辅助的还有红外探头电路、驱动执行报警电路和LED控制电路等部分电路,在本文中采用的是51系列单片机AT89C51,其主要的结构框图如图2所示。
从图2可以看出,这个系统的流程如下:先通过热释电红外传感器进行数字采集,也就是在监测点上,设置红外探头,收集人体辐射的红外光谱,将人体辐射的红外光谱变换成电信号,经放大电路、比较电路送至门限开关,打开门限阀门送出TTL电平至AT89C51单片机,然后通过单片机控制电路根据已有的数据库、功能设定和识别判决等环节来进行处理和分析,根据最终得出的信号输出到LED控制电路或者相关的控制管理软件,从而来达到报警的功能,实时发出入侵报警状态控制信号。在这个过程中要重点阐述一下设计的中心单元,也就是单片机,单片机应用系统由硬件和软件组成,硬件分别包括单片机、输入/输出设备以及外围应用电路等,软件是对各种工作程序的总称描述,在系统软件控制下处理器采用51系列单片机AT89C51对信息进行处理和分析,然后再转给个下一个工作系统,这个驱动电路将控制信号放大并推动声光报警设备完成相应动作,当然在这个过程中还要通过单片机使得报警延时一段时间后能够自行解除报警,恢复电路,使之复位。同时根据上述工作原理和硬件结构组成成分进行分析得出如图3所示的系统主程序工作流程图。
根据上述的原理和特征,本文搭建了实验平台,假定存在一个相同的入侵信号,通过与传统的红外防盗报警器对这个闯入监控区的物体进行检测来比较两者的性能特征,同时根据图3的流程图编写仿真程序进行仿真,可以看到经过单片机内部程序处理后,驱动声光报警电路开始报警,再接收到红外传感器带来的低电平信号,可使试验中的灯由暗变亮,红灯产生报警,可观察到红灯一闪一闪的。报警持续10秒钟后自动停止报警,绿灯亮起,然后程序开始循环工作,检测是否还有下次触发信号,等待报警从而使报警器进入连续工作状态。而传统红外防盗报警器具有一定的延时,且多次试验中,有几次未能回到最初的工作状态,系统不是非常的稳定。同时我们也随即搭建了三组相同的干扰环境,提取其探测出干扰的时间和准确度的合计,从而得出了如表1所示的实验结果,从结果中不难看出,无论从哪个方面,改进型的红外报警装置都要比传统的红外报警装置效果要来的理想多,能适应环境情况不理想的状态。
3 结论
上述的试验数据证实了本文研究的成果其改进型的红外智能防盗报警器,通过加入AT89C51单片机作为工作核心处理器,将一种以被动形式的热释电红传感器转化成为一种新颖的主动式红外探测器,这种经单片机内部软件编程处理后来进行的输出装置操作简单、灵活易懂,能够以非接触方式探测出人体发出的红外辐射,并将其转化为相应的电信号输出,同时能有效的抑制人体辐射波长以外的红外光线与可见光的干扰,保证了误报率的低标准,而且更加地智能化,充分地符合现代化人们对于安全的追求,本次的研究对今后报警器的应用有着一定的科学依据,能够适用于更高地领域。
摘要：本文主要研究了防盗报警器系统设计问题,针对热释电红外传感器虽然制作简单、成本低、安装比较方便等优势基础上,提出了使用单片机处理输入的信号,在将输出信号与计算机联系起来,通过进行互通,保证了用户的远程维护和统一管理,又不损坏原有的抗扰能力强,增加了灵敏度,保证防盗的过程安全可靠。
关键词：单片机,红外传感器,数据采集,报警电路
参考文献
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[5]李全利.单片机原理及接口技术[M].北京:北京航空航天大学出版社,2004.
10.笔记本红外线接口打开方法 篇十
笔记本红外线接口打开方法
，
11.红外线传感器实习报告 篇十一
在购买接收头后，有很多客人询问产品焊接时的要求，下面方法可供参考
1).焊接条件：（焊点需离树脂胶体根部2MM以上）
a.浸锡：请在260℃且5秒以内一次焊接完成，同时应避免树脂胶体浸入锡槽内。
b.烙铁：用300W的烙铁，其尖端温度不得高于350℃且5秒以内一次焊接完成。
2).焊接时请勿在产品施加外力，产品引脚成形必须在焊接前完成，以免影响产品接收性能。
3).线路板上的安装孔间距请与产品脚间距离保持一致。
4).产品在高温状态下进行载切引脚容易产生性能不良，请在常温在下或焊接前进行引脚载切;
5).引脚弯折成型条件：a.弯折点需离树脂胶体根部2MM以上。b.须在焊接前或完全冷却状态下。
6).请注意保护红外线接收器的接收面，沾污或磨损后会影响接收效果，切勿用高腐蚀性溶济对
产品进行清洗，以免腐蚀产品影响性能，推荐使用酒精擦拭或浸渍且在常温下不得超过3分钟。
12.红外线传感器实习报告 篇十二
近年来,红外前视成像设备在工业和民用领域的应用越来越广泛[1,2,3]。其实际应用往往需安装在非固定的平台上,非固定的平台通常会产生随机的非稳态抖动,而红外前视成像设备输出图像的稳定性对整个系统的性能影响至关重要。所以建立稳像系统,克服随机非稳态抖动影响,获取稳定的输出图像,意义十分重要。目前大多数应用成熟的稳像系统比较多的都是采用纯数字图像处理的方法,利用运动矢量估计进行图像配准[4,5,6],其中较为先进的方法是在图像配准算法中加入神经网络的“经验学习型”算法,以获取图像的像移量化数据。纯软件化的方法,实现容易,基本不增加硬件,但易受各种干扰因素的影响。特别是在原始图像对比度较差,或者成像对象浑沌性较强(如无较强目标进入成像区域的多云天空背景),往往难以完成图像配准,导致无法计算出正确的像移数据。同时若安装平台抖动的随机性较强,或抖动频率较高,成像输出不是很有规律的序列图像,纯软件的运动矢量估计算法将可能震荡而无解,从而无法获得正确的像移数据。
传统意义认为,使用光机电传感系统进行像移量化数据的获取和实现图像稳定,虽然具有较高的准确性,但会大大增加系统的体积、重量和设计成本。由于常规的用于姿态测量的机电检测元件(如陀螺等)需要具有较高的安装精度(垂直度和平行度),并需提供精确位置进行周期性检校,这样将大大增大系统的研制难度[7]。
伴随着微机械元件(MEMS)的日趋成熟,微机械加速度计的体积已经达到芯片级水平,用微机械加速度计为核心器件构成相应的图像像移采集系统,实现图像像移的实时测量,不仅体积小重量轻,而且结构简单易于安装。本文介绍的一种以微机械加速度计ADXL335为核心器件构成的“像移采集电路板”,尺寸仅约10 mm×60 mm×5 mm,重量不足5 g,其中ADXL335芯片体积约4 mm×4 mm×1.5 mm,重量不足0.2g,同时提出了一种适用的量化处理方法,只要保证像移测量装置安装面与成像系统光轴基本平行,位置基本刚性不变即可。工作中周期性输出相对像移矢量,以供后续稳像环节处理使用。
1 图像像移产生机理分析
安装红外前视设备的平台抖动会传递到红外前视设备上,表现为图像像移抖动。造成像移抖动的平台的不稳定性在空间上可以分解为六维姿态变化,即相对于空间直角坐标系三个坐标轴的轴向平移(dX,dY,dZ),围绕三个坐标轴的旋转(eX,eY,eZ)。如图1所示。下面分别讨论六维姿态变化对图像像移的影响。典型的红外前视设备中单个像素角分辨率,或者称为瞬时视场为,通常约0.1~0.5 mrad;红外前视设备到观测目标距离L约0.5~20 km。本文中试验所用设备的瞬时视场指标为0.1 mrad。
红外前视安装平台通常有车辆、船舰、飞机和自然人手持,本文以振动强度较大的直升飞机平台作为典型例进行分析讨论。按照GJB150.16A中直升机的典型振动谱,以人眼心理学模型中“注意抖动”200 ms为时间度量Teye,可获知直升机平台在Teye时间内的标准平均振动平移量S约为10 mm,平均旋转振动角度量约为4.2 mrad。
首先讨论平动的影响,其中dY和dZ是沿焦平面行方向和列方向的平移,按同一类情况考虑。其几何关系模型如图2所示。
图中S为红外前视系统振动平移量,L为红外前视系统离观察目标的距离,θ为目标偏移角度。由图2可建立如下的关系式:
由直升机平台在Teye时间内的标准平均平移量S和典型观测距离L可得:
按照光学系统反演理论,可以认为θ等效于像方在焦面上的角位移,转换为焦面的线位移量约θ/a=0.2,即0.2个像素。可认为dY和dZ方向上的平移对图像的稳定性无明显影响。dX是沿光轴方向的平移,表现为红外前视设备与观测目标之间的距离变化,其变化关系如图3所示。
图中S为红外前视设备沿光轴方向的移动量,L为平移发生前红外前视设备与观察目标之间的距离,θ为目标点(与未平移时瞬时视场角对应的目标点)的观测张角,α为瞬时视场角,由图3可获得如下的近似关系式:
由于红外设备距目标的观测距离L远大于红外设备安装平台的抖动平移量S,由此可算得目标观测张角θ约等于α。可认为dX方向上的平移对图像的稳定性基本没有影响。
下面讨论旋转振动影响,其中eY和eZ是红外前视设备产生围绕行和列方向的角位移,由于直升飞机平台平均旋转运动角度量β约为4.2 mrad,试验所用设备的瞬时视场约为0.1 mrad,由此可有如下的近似关系式:
即图像的行方向和列方向的随机移动范围为42个像素(±21个像素),如不对图像进行稳定,图像将在水平和垂直方向产生严重的晃动。
eX为焦面内的平面旋转,旋转关系如图4所示。
按照红外前视成像系统的典型分辨率(M×N≤640×512),以图像中心为旋转参考点,最边缘图像在边缘处的位移可以用以下公式估算:
对直升机平台,可算得hM≤1.344,hN≤1.075,即列方向和行方向边缘处产生约1个像素的轻微像移。
按照以上分析可知:造成图像非稳态像移的主要影响因素是eY、eZ的旋转影响,其次是eX影响,轴向平移(dX、dY、dZ)的影响一般情况下基本可以忽略。
2 采用微机械加速度传感器的像移测量系统
本文中采用空间直角坐标系三轴加速度传感器ADXL335作为核心测量器件,测量系统综合精度约0.11mg(1.08 mm/s2),测量范围约±3.6 g(±35.280 m/s2),测量输出频率P为500 Hz。
根据前面分析,eX仅在最极限的情况下才对图像边缘产生约1个像素的影响,故本文所建立的系统不研究eX的测量问题,仅研究主要影响因素eY、eZ的测量方法。根据研究试验需要,研制的“像移采集电路板”如图5所示。该电路板固定在光学系统中段与光轴平行的位置上,板上两个微机械加速度传感器(计为1号、2号),平行放置,其中心距D为50 mm。
测量系统安装完成后,首先放置在三维加速度平台上,完成两个传感器的归一化和正交化参数采集校正。两个传感器校正后输出的瞬时加速度数据分别计为A1X、A1Y、A1Z,A2X、A2Y、A2Z。其中A1X和A2X输出与光轴同轴,不能用于度量旋转运动,故略去。以下以A1Z和A2Z来讨论像移测量方法的建立。
A1Z和A2Z是两个不同轴、互相平行的矢量,同时又垂直于Y轴,故可用于度量ez。系统本身是运动平台,所以需将系统的正常旋转运动eY0和由非稳定性带来的像移抖动eY区分开来。本文中将直升机平台的正常运动响应时间Tpe计为10 s。则系统的正常旋转运动的角速度应满足以下积分关系:
按照P=500 Hz,Tpe=10 s进行离散化处理:
人眼“注意抖动”Teye=200 ms,在这个时间内求得的瞬时角速度减去系统正常运动的本底角速度weY0,即为产生非稳态像移的瞬时角速度,应满足以下离散化公式:
同理可得:
利用式(7)和式(8)可以计算按照500 Hz频率输出的weY和weZ两个矢量,积分后可得所需的角速度矢量eY,eZ。
3 三维模拟摇摆台上稳像试验研究
本文试验使用的红外前视设备的图像输出帧频为50 Hz,利用ωeY和ωeZ可以计算出每一帧图像(帧间隔周期为0.02 s)的行方向瞬时角位移量KHn和列方向瞬时角位移量KVn。行列方向的角位移量可以通过以下公式计算:
按照计算所得位移量对应像素值反向补偿红外前视设备的视频输出,即可获得稳像后的图像。
将安装了像移采集板的红外前视设备(试验装置)固定到三维模拟摇摆台上,首先在摇摆台固定不动时对着大约400 m的目标“冷却塔”成像,图6为摇摆台静止时所获得的图像。
然后使摇摆台按2º/s的角速度扇形扫描,并在扫描过程中叠加三种不同情况的扰动信号,在扰动过程中对同一目标以Teye为时间段进行成像,分别获得:图6(a)非稳像状态成像图;图6(b)利用成像系统中原有纯软件算法稳像图;图6(c)采用本文方法采集像移矢量进行稳像的成像图。
第一种情况:摇摆台只在行方向叠加固定的周期抖动(±1.2 g,25~200 Hz扫频)时其成像对比如图7所示。
由图7可见,在简单有规律的周期抖动情况下,图7(b)方法经过一段时间的神经网络“经验学习”可以达到较好的稳像效果,但仔细观察不如静止图像锐度高,应该是在复杂边缘没有完全消除半像素混叠(运动配准失调),与摇摆台静止时图像比较,图7(c)方法稳像效果非常明显。
第二种情况:摇摆台仍然在行方向叠加固定的周期抖动,同时增加列方向的随机抖动(±0.2 g,25~400 Hz随机),其成像对比如图8所示。
由图8可见,在简单有规律的周期抖动情况下叠加了正交方向上的随机抖动后,采取图8(b)方法图像稳定性虽有改善,但与静止图像差距较大,而图8(c)方法稳像效果与摇摆台静止时图像无明显差别,表明稳像效果仍然十分理想。
第三种情况:摇摆台在行方向和列方向都叠加固定周期抖动,同时两个方向上也叠加随机抖动,其成像对比如图9所示。
由图9可见,在行和列方向均有简单有规律的周期抖动的情况下,同时叠加随机抖动后,图9(b)方法产生了“算法死区”,不能达到图像稳像效果,而图9(c)方法稳像效果仍然有效,并且很理想。
结束语
本文提出了一种便于实现的、基于加速度传感器对红外前视图像由于安装平台非稳定性抖动产生像移的准确测量方案。研制了相应的“像移采集电路板”,在三维模拟摇摆台上进行了试验研究,验证了其理论的正确性和试验装置的有效性。由于该像移检测系统输出频率达到500 Hz,为此可推广应用到高帧频成像设备的稳像应用,或常规帧频输出、但积分凝视时间超长的成像设备的积分回扫上。
摘要：本文对安装于非固定平台上红外前视设备的像移产生的机理进行了详细分析,在此基础上提出了采用微机械加速度传感器获取像移矢量的方法及算法,并研制了可安装于红外前视设备上的像移矢量测量系统,利用三维摇摆台进行了像移测量和稳像试验,并与纯软件化稳像效果进行了比较,验证了本文提出的理论和方法的正确性,以及试验装置的有效性。
关键词：微机械加速度传感器,稳像,像移,红外图像
参考文献
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[5]周渝斌,赵跃进.基于C6711DSP的实时数字稳像系统[J].北京理工大学学报,2004,24(5):435-438.ZHOU Yu-bin,ZHAO Yue-jing.Real-Time Digital Image Stabilization System Based on C6711DSP[J].Journal of Beijing Institute of Technology:Natural Science Edition,2004,24(5):435-438.
[6]赵志强,陈盈.一种基于灰度投影与块匹配的视频序列快速稳像算法[J].光电工程,2011,38(6):146-150.ZHAO Zhi-qiang,CHEN Ying.A Fast Electronic Image Stabilization Algorithm of Video Sequences Based on Gray Projection and Block Matching[J].Opto-Electronic Engineering,2011,38(6):146-150.
13.传感器实训报告 篇十三
专业：
班级：
姓名：
学号：
指导教师：
实训时间：
汽车维护实训的目的通过实训与理论知识融会贯通，做到理论联系实际。帮助汽车电子专业学生掌握的实操技能和专业知识,适应汽车行业工作的需要。
一、实训教学的方法
实训完全基于上海鹏达公司的汽车专业教学平台进行。
鹏达汽车仿真系列软件是一整套面向汽车运用与维修专业建设的软件解决方案，该套解决方案通过专业仿真教学提升教学效果，模拟拆装实训加强学生动手能力，通过软件提高实训硬件使用率扽多个角度进行了综合考虑，是学校实训基地建设能够在低成本的投入下取得更好的教学效果。他们将是现代化汽车专业教学实训的首选软件解决方案。
该系列软件包含三个产品：汽车仿真教学平台；车辆实时检测实训系统；汽车拆装实训平台。
汽车仿真教学平台通过浏览器IE方式访问，突破地域和人数的限制，该系统涵盖了丰田，通用，大众三大车系，具体模块包括发动机，底盘，车身电气基础，自动变速器，电控系统，ABS，空调，安全气囊等。
汽车拆装实训平台汽车拆装实训平台是一个拆装实训类软件，该软件引进先进的企业理念同时结合学校的教学特点而研发，其目的是为了培养学生的实际操作的规范意识和水平。
三、实训内容
参加实训的学生登陆校园网http://10.99.9.1页面，使用学号登陆，点击汽车实训，即可开始。系统自动记录时间，判断操作是否准确，最后进行打分。学生可以多次联系一个项目以取得较好的成绩。
********************填写装配详细过程包括使用工具*********
14.红外线传感器实习报告 篇十四
关键词：煤矿,气体传感器,调校,红外控制,自动闭环校验
0 引言
根据AQ6201—2006《煤矿安全监控系统通用技术要求》,矿用气体传感器的零点、报警点漂移需定时校正。调校过程要分别在低浓度、中浓度和高浓度气体环境下持续较长的时间[1],而矿用传感器所监控的气体大多为有害气体,通入调校装置的标准气样也是有害气体,标准气样与传感元件反应后直接散发到空气中,造成空气中混入大量高浓度的有害气体。与现有矿用气体传感器配套的调校装置大多采用红外遥控器,需人为操作校正传感器,有害气体直接威胁调校人员的生命安全。目前技术较领先的传感器校验仪器仅实现了对标准气体进气气路、气体流量、信息收集的自动控制,而在传感器校正方式上均采用遥控器人工校正方式,无法实现自动闭环校验。同时,由于各厂商所用的红外信号传输协议不同,制造的遥控器也不相同,实际应用中常出现遥控器误用、丢失等情况,给使用者带来了很多不必要的麻烦[2]。
本文在现有传感器校验仪器的基础上集成一个红外信号发送模块,用该模块取代红外遥控器,可实现传感器的自动闭环校验功能。该模块应用于校验仪器后,可在上位机系统数据库中集成多种红外信号传输协议,使得用户在使用时仅需选择对应传感器类型即可完成传感器技术参数的设定,如红外信号传输协议、测量量程、输出信号范围等,大大提高了工作效率。
1 红外调校原理
红外模块一般有发送和接收两个部分。红外发送端采用单片机将待发送的一串二进制信号编码调制为脉冲串信号,并通过红外发射管发射红外信号(频率大多为38 kHz);红外接收端普遍采用价格低廉、性能稳定、抗干扰能力强的一体化红外接收头(如vs1838b,频率为38 kHz,周期约为26 μs)接收红外信号,并对信号进行放大、检波、整形,再将得到的TTL电平编码信号送入单片机,单片机解码、执行后控制相关对象。矿用传感器一般将红外接收端集成在其内部,如图1所示。要实现对多种传感器的调校,首先必须获取各种传感器所采用的红外信号传输协议。
2 红外信号传输协议的获取
2.1 红外信号编码方式
常用的红外信号编码方式有3种:
(1) FSK(移频键控)方式
FSK方式用2种不同的脉冲频率分别表示二进制数“0”和“1”,低频为“0”,高频为“1”,其编码示意图如图2(a)所示。
(2) PPM(脉冲位置编码)方式
在PPM方式下,每一位二进制数所占用的时间相同,只是脉冲位置有所不同。低脉冲在前、高脉冲在后的表示“1”,高脉冲在前、低脉冲在后的表示“0”,其编码示意图如图2(b)所示。
(3) PWM(脉冲宽度编码)方式
PWM方式根据高脉冲的宽度来区分二进制数“0”和“1”。高脉冲较宽的表示“1”,高脉冲较窄的表示“0”,每一位二进制数之间则采用等宽的低脉冲来进行分割,其编码示意图如图2(c)所示。
2.2 数据传输格式
红外信号的数据传输格式没有一个国际规范的通用标准,各大公司均定制了自己的数据传输格式,如Nokia公司的Nokia NRC17协议、夏普公司的Sharp协议等,而欧洲大部分企业使用ITT协议。数据传输有一个基本格式,所有协议都是在此基础上加上自定义的验证码产生的。基本格式包括起始段、数据段以及结尾段。起始段和结尾段用于标识数据段在什么位置开始与结束,同时起校验作用,以区别其它红外信号。起始段和结尾段越长,误码率越低,但整个协议越长,越不容易接收和处理[3]。
2.3 实例分析
以某矿用传感器为例,用数字示波器采集配套遥控器每个按键对应的输出信号波形,如图3所示。可见,所有按键对应的输出信号波形仅在高脉冲的宽度上不同,因此可判断该通信协议采用的编码方式是PWM方式。按PWM方式的编码规则可分析出每个按键所对应的代码。分析代码可知,所有代码前段相同的部分即为起始段,中间不同的部分为数据段,后段相同部分则为结尾段。遥控器各按键对应的代码见表1。
3 红外信号发送模块设计
3.1 硬件设计
红外信号发送模块的微控制器单元采用CYGNAL公司生产的C8051F020芯片,它是完全集成的混合信号系统级MCU芯片,具有64个数字I/O引脚[4]。红外信号发送模块电路如图4所示。
单片机通过P7.0口发出串行数据,当发送低电平时光耦TLP521-4截止,定时器芯片NE555的THR端为高电平,定时器正常工作产生载波,通过红外发射管将信号以波长为950 nm的红外光束发出[5];当发送高电平时TLP521-4导通,NE555的THR端电压被拉低至接近0 V,定时器停止工作,红外发射管不工作。该电路的输入端与输出端完全实现了电气隔离,输出信号对输入端无影响,抗干扰能力强,工作稳定,使用寿命长,传输效率高[6]。NE555产生的载波频率f=38 kHz,通过调节R1、R2、C1可改变f及其占空比q[7]:
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3.2 软件设计
从表1可以看出,红外遥控器传送的指令代码长度为17 bit,而单片机的内部存储空间是以8 bit为1个单元,上、下位机之间的通信协议也是以8 bit为单位传输的。如果发送17位代码,将会占用更多的单片机存储单元,通信时将占用更多的数据位。由于指令代码的结尾段均为00000,因此由上位机将17位代码的前16位发送至下位机,而最后1位“0”由下位机自行补发。红外信号发送模块程序流程如图5所示。
4 红外信号发送模块在传感器调校中的应用
将红外信号发送模块集成到现有传感器校验仪器上,以实现自动闭环校验。自动闭环校验流程:校验人员在上位机选择校验方式、传感器种类、传感器数量后,下位机通过P4、P5口自动打开对应气路,通入标准气体并由D/A输出流量控制信号;完成测试后,下位机通过P1口接收检测数据,同时将数据传送到上位机;上位机通过对比检测值与标准值来判断传感器的检测值是否准确。当检测值不准确、需要校正时,上位机自动下达校正指令(如传感器种类、检测值需校正还是报警点需校正、传感器检测值的偏差度等),下位机自动执行指令,通过红外信号发送模块控制传感器进行校正。自动闭环校验仪器结构如图6所示。
5 结语
将红外信号发送模块集成到矿用气体传感器校验仪上,实现了对多种传感器的自动闭环校验,解决了原有校验技术工作效率低、人为操作误差大、有毒有害气体环境危害调校人员生命安全等问题。
参考文献
[1]国家安全生产监督管理总局.AQ6201—2006煤矿安全监控系统通用技术要求[S].北京:煤炭工业出版社,2006:13-16.
[2]国家安全生产监督管理总局.AQ6203—2006煤矿用低浓度载体催化式甲烷传感器[S].北京:煤炭工业出版社,2006:3-13.
[3]陈阳海.红外遥控工作原理编码方式及常用信号传输协议[J].电子制作,2007(11):6-9.
[4]胡汉才.单片机原理及系统设计[M].北京:清华大学出版社,2002.
[5]李志超,周华.基于单片机的红外遥控器的设计与应用[J].中州大学学报,2008(2):111-112.
[6]翟祥林,王景成.红外遥控在嵌入式系统中的实现[J].微型电脑应用,2010(5):24-26,73.
[7]肖景和,赵健.实用遥控电路[M].北京:人民邮电出版社,1999.