傳感器測試技術(shù)論文
當今，所有以微處理器為基礎的測控系統(tǒng)都需要傳感器來提供作出實時決策的數(shù)據(jù)。這是學習啦小編為大家整理的傳感器測試技術(shù)論文，僅供參考!
傳感器測試技術(shù)論文篇一
基于建構(gòu)主義學習理論的傳感器與測試技術(shù)課程研究型教學實踐
摘要：建構(gòu)主義學習理論強調(diào)學習是主動的知識建構(gòu)過程。結(jié)合傳感器與測試技術(shù)課程特點，從設計教學流程、規(guī)范教學六大要素、構(gòu)建“點、線、面”相結(jié)合的教學模式、實施多種教學方法和手段以及多元化、全過程的綜合評價體系等方面，詳細介紹了用建構(gòu)主義學習理論指導課程研究型教學的實踐活動。
關鍵詞：建構(gòu)主義學習理論 研究型教學 教學模式 評價體系
研究型教學是與創(chuàng)新性教育相適應、以“學生為中心”的教學模式，是教師以課程內(nèi)容和學生的學識積累為基礎，引導學生創(chuàng)造性地運用知識和能力，自主發(fā)現(xiàn)問題、研究問題和解決問題，在研討中積累知識、培養(yǎng)能力和鍛煉思維的新型教學模式[1]。而建構(gòu)主義學習理論提出學習是一個積極主動的建構(gòu)過程，強調(diào)學生對知識的主動探求、主動發(fā)現(xiàn)和對所學知識的主動建構(gòu)[2]。教學過程則是充分利用情境、協(xié)作、交流會話等環(huán)境要素，調(diào)動學生的主動性、積極性和創(chuàng)新精神，提高教學質(zhì)量和效率?？梢妼⒔?gòu)主義學習理論運用到研究型教學實踐中，會起到事半功倍的效果。傳感器與測試技術(shù)課程具有以下的特點：工程實踐性強;涉及的專業(yè)知識面廣、知識點多、綜合性強;傳感器和測試技術(shù)本身發(fā)展迅速。結(jié)合課程特點，深入闡述建構(gòu)主義學習理論指導下的傳感器與測試技術(shù)課程的研究型教學實踐。
1 建構(gòu)主義學習理論的知識觀和學習觀
建構(gòu)主義學習理論最早是由認知發(fā)展領域最有影響力的瑞士著名心理學家皮亞杰在20世紀60年代提出的，他認為兒童是在與周圍環(huán)境相互作用的過程中，逐步建構(gòu)起關于外部世界的認識，從而使自身的認知結(jié)構(gòu)得到發(fā)展。后來又有許多心理學家和教育學家，如維果茨基、奧蘇貝爾、布魯諾等發(fā)展了建構(gòu)主義學習理論，從而形成較完整的理論，它對學生的學習方式、教師的教學方式以及師生間的關系都產(chǎn)生了重要的影響，并逐漸成為研究與實施素質(zhì)教育的重要理論依據(jù)[2]。
1.1 知識觀
建構(gòu)主義學習理論認為世界是客觀存在的，但每個人是以自己的經(jīng)驗為基礎來建構(gòu)現(xiàn)實[2]。知識不是從外部輸入人內(nèi)心的，而是在與外部作用的過程中在人的心靈內(nèi)部建立起來的[3]。知識并不是對現(xiàn)實的準確表征，它是一種解釋、一種假設，而不是問題的最終答案，會隨著人類的進步而出現(xiàn)新的假設。另外，知識不可能以實體的形式存在于具體個體之外，盡管我們通過語言符號賦予知識一定的外在形式，甚至這些命題還得到了較普遍的認可，但這并不意味著學習者會對這些命題有同樣的理解。因為這些理解只能由個體學習者基于自己的經(jīng)驗背景建構(gòu)起來，這取決于特定情境下的學習歷程。
1.2 學習觀
學習過程是學習者從外界選擇性地知覺新信息，然后進行主動構(gòu)建并生成意義的過程[4]。學習者通過對外部信息的選擇和加工，通過新舊經(jīng)驗之間的相互作用，構(gòu)建自己知識，為“理解而學習”是建構(gòu)性學習的核心目標。學習者通過構(gòu)建自己對各種問題的理解形成自己的觀點，而不僅僅是記住別人已經(jīng)研究出來的結(jié)論[5]。學習者的知識構(gòu)建過程受到教師指導、學生參與、周圍環(huán)境等因素的影響。教師與學生之間以教學內(nèi)容為中介形成雙向互動關系，可以更好地激發(fā)學生主體作用的發(fā)揮，促進學生積極構(gòu)建知識。學習活動要發(fā)生則必須滿足兩個條件：學生的背景知識與新知識有一定的相關度、新知識的潛在意義能引起學生情感的變化。學習活動發(fā)生后，通過與其他學生和教師的不斷交流和溝通，在自己原有知識的基礎上完成新知識的建構(gòu)。
2 建構(gòu)主義學習理論指導下的傳感器與測試技術(shù)研究型教學實踐
2.1 設計課程教學流程，規(guī)范課程教學六大要素
建構(gòu)主義學習理論強調(diào)“教學情境”“協(xié)作”以及“知識主動建構(gòu)”，基于該理論指導，根據(jù)“科學引領工程、工程引入教堂、教員在研究中教、學員在實踐中學”的教學理念，以“知識、素質(zhì)、能力綜合培養(yǎng)”為課程目標，設計了傳感器與測試技術(shù)課程教學流程(如圖1所示)。規(guī)范了課程的講授、教材、作業(yè)、討論、實踐訓練、考核等課程教學六大要素，使每個環(huán)節(jié)都有實施依據(jù)和具體實施方法。
2.2 采取以點、線、面相結(jié)合的方式構(gòu)建新的教學模式
解決傳感器與測試技術(shù)課程中理論與實踐相結(jié)合及學時少、內(nèi)容多、要求高的問題。突出專業(yè)基礎教學的綜合性、系統(tǒng)性，體現(xiàn)現(xiàn)代儀器及測試科學和技術(shù)的相互關聯(lián)和完整性。
“點”指以課程教學六大要素為單元，課程重點講授核心知識點，重點引導學生把握科學的思維方式和研究方法;講授內(nèi)容寬而新，以儀器學科的應用為大背景，引導學生了解傳感器基本原理、在工程中的應用。“線”指以理論課程體系、實踐課程體系、科研訓練體系為三條主線，探索研究型教學體系。理論課程體系由理論型課程教學單元構(gòu)成，強調(diào)對傳感器基本原理的掌握;實踐課程體系由基礎型、綜合與研究型實驗構(gòu)成，強調(diào)通過基本技能訓練、綜合能力培養(yǎng)、開放研究實驗的鍛煉，培養(yǎng)創(chuàng)新意識;科研訓練體系由課程設計、學科競賽、課題研究等構(gòu)成，鍛煉工程實踐能力，提高創(chuàng)新能力。“面”指以教學科研結(jié)合型的教師隊伍和學科的整體實力來鉸鏈點與線，建設立體化的應用型教學模式。課程內(nèi)容注重先進性和科學性，將最新軍事應用科研成果轉(zhuǎn)化為教學資源，使學生盡早參與科學研究訓練，接觸科學前沿。同時讓學生接受教師研究和教學文化的熏陶及嚴謹?shù)膶W術(shù)作風的浸潤。這是培養(yǎng)學生自主研究性學習能力的一個重要環(huán)節(jié)，也是培養(yǎng)學生創(chuàng)新思維的主渠道，同時對教學隊伍的建設提出了更高的要求。
2.3 實施“從單元構(gòu)建系統(tǒng)，從系統(tǒng)細化到單元”的教學手段和方法
貫穿傳感器原理、結(jié)構(gòu)及應用這一主線，設計了一套適合本課程的教學進程，對不同的教學內(nèi)容方法不同，在不同的教學階段方法不同，對不同傳感器的特點，具體的教學手段也不同。
2.3.1 按不同課程內(nèi)容實施不同教學模式
該課程內(nèi)容分為三大塊：基礎理論、典型傳感器原理與應用以及典型參量的測試。在學期開始的基礎理論部分，采取“以興趣為核心”的方式，讓學生在感興趣和親身感知的事件中由實踐到理論、從工程實際到科學理論認識傳感器;再分門別類講述傳感器原理及應用，采取“以問題為核心”的方式，從科學到工程，引導學生對傳感器工作原理進行探究，根據(jù)工程需要對科學問題進行提煉;課程后期，典型參量測試部分，采取“以案例或課題為核心”的方式，從科學到工程，從單元構(gòu)建系統(tǒng)，進行設計學習。教學進程表和教學模式如圖2所示。 2.3.2 針對不同傳感器設計不同的教學手段
不同傳感器具有不同的特性，在教學中設計了不同的教學手段。如電感式傳感器部分，差動變壓器靈敏度特性是教學難點，教學思路是“先做實驗，主動探究”。先講授差動變壓器的工作原理，而對特性部分不予講解，接著布置實驗內(nèi)容，學生通過實驗得出“電壓頻率在一定范圍內(nèi)時靈敏度不變”這一規(guī)律。學生在自問為什么時，會主動根據(jù)差動變壓器的工作原理和公式作進一步推導。壓電式傳感器的教學思路是“搭建支架，分析比較”。兩種典型的壓電材料石英晶體和壓電陶瓷，由于其具有不同的結(jié)構(gòu)和特性，所以兩種壓電式傳感器在穩(wěn)定性、靈敏度、價格和抗干擾性方面有很大區(qū)別，學生只要掌握了壓電材料的基本特性，即可自己分析得出兩種壓電傳感器的特性。如計量光柵，教學思路是“創(chuàng)造情境，絲絲入扣”，包括以下幾步：(1)以學生熟悉的測量轉(zhuǎn)速光電傳感器為例，提出是否可以用光電傳感器來測量位移。(2)大家分組討論，提出設計方案。這時有學生提出，可以把光電傳感器中的開孔圓盤拉直變成開槽板，并拿出事先準備的一張均勻刻槽的紙，現(xiàn)場演示了學生的思想—這是光柵的雛形。(3)分析方案的可行性。即測量的精度、實際系統(tǒng)中光電接收元件的安裝等問題。(4)討論并改進方案。學生的方案提高精度可以通過減小槽的距離，進一步讓學生分析這種思路的技術(shù)可行性和難點。于是引出用2塊光柵交疊，并請大家伸出雙手演示著名的“莫爾條紋效應”。至此，學生已經(jīng)基本明白了光柵數(shù)字位移傳感器測量位移的基本原理。(5)配合演示動畫，讓大家分析光柵的特點。
2.4 多元化、全過程的綜合評價體系研究
該課程涉及對基本原理的掌握、對測試系統(tǒng)的設計，評估學生的能力需要建立更加科學合理的評估模式。教學評價系統(tǒng)遵循學習過程評價和教學目標管理相結(jié)合的基本原則，以研究學習過程的知識獲取(如傳感器原理)、探索研究(如測試技術(shù)應用與最新發(fā)展)、思維創(chuàng)新(如測試系統(tǒng)設計)等要素為評價因子，以完成教學大綱要求的教學目標進行評價，考核重點從獲取知識量向知識、能力、綜合素質(zhì)的評價轉(zhuǎn)移，形成多元化、全過程“合格+拔尖”的綜合評價系統(tǒng)。最后成績考核包括平時作業(yè)、卷面成績、課程設計綜合評估。作業(yè)包括課本習題/調(diào)研報告、資源檢索等，作業(yè)可以通過網(wǎng)絡提交。第一次課的作業(yè)是請學生跟蹤調(diào)研新型傳感器、測試技術(shù)或測試系統(tǒng)發(fā)展動態(tài)，后續(xù)的課堂中，適當安排些調(diào)研比較充分的學生做匯報、研討，教師再進行點評。課程中期布置了課程設計、自行車測速系統(tǒng)的設計，不限傳感器類型。每個小組上交傳感器設計說明書，并根據(jù)條件實現(xiàn)傳感器部分或全部環(huán)節(jié)的制作。各小組代表發(fā)言，時間不超過10分鐘，小組成員可隨時補充，其他組學生可隨時提問，對相互間的不同觀點可據(jù)理力爭，甚至駁斥。最后，教師再逐一點評，和學生一起評價出最佳設計獎。這種研討課的教學效果超過了預期設想。每組選用了不同的傳感器進行測速，設計方案五花八門，并從傳感器選型、電源、安裝、成本、誤差分析、實用性等方面全面分析，考查學生全面掌握課程核心知識點的情況以及分工、合作、溝通的能力。
3 結(jié)束語
建構(gòu)主義學習理論指導下的研究型教學，迎合了創(chuàng)新型人才培養(yǎng)的大方向，不僅提高了教師教學理論水平和教學科研能力，同時也促進了學生的全面發(fā)展，參加各種科技創(chuàng)新的學生人數(shù)激增，并且作品質(zhì)量有很大提升。但建構(gòu)主義學習理論在教學實踐中的運用并不是生搬硬套，如何在傳感器與測試技術(shù)迅速發(fā)展、教學理念不斷與時俱進的情況下，探索更科學的教學模式，切實提高學生的創(chuàng)新意識和創(chuàng)新能力，還需繼續(xù)實踐和探索。
參考文獻
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傳感器測試技術(shù)論文篇二
機車轉(zhuǎn)速傳感器測試系統(tǒng)
【摘 要】 介紹了一種基于PLC自動控制平臺，采用示波器等設備對機車轉(zhuǎn)速傳感器性能進行測試的方法，并介紹了該系統(tǒng)的基本原理、軟硬件設計等內(nèi)容。使用表明轉(zhuǎn)速傳感器測試系統(tǒng)是一款具有高實用性、高可靠性，操作方法簡單、精度高、穩(wěn)定性好等優(yōu)點的測試設備。
【關鍵詞】 轉(zhuǎn)速傳感器測試 自動控制 PLC 伺服電機
1 引言
轉(zhuǎn)速傳感器為機車電氣控制提供脈沖信號，是機車安全、正常工作的主要參數(shù)。機車速度越來越快，速度傳感器測試系統(tǒng)必須具備更寬的測速范圍和更高的測試精度才能保證轉(zhuǎn)速傳感器能夠提供準確的速度信號。傳統(tǒng)的測試裝置存在精度不高和工作效率低等缺點。隨著PLC、伺服電機以及智能儀器等設備的廣泛應用，高性能實用的傳感器測試系統(tǒng)勢在必行。
2 傳感器簡介
2.1 傳感器工作原理及結(jié)構(gòu)
TQG15機車光電轉(zhuǎn)速傳感器由支承機構(gòu)、轉(zhuǎn)軸及萬向聯(lián)軸傳動機構(gòu)、光電轉(zhuǎn)換電路系統(tǒng)三部分組成。光電轉(zhuǎn)換電路的核心是碼盤和光敏三極管組成的電路，碼盤固定在轉(zhuǎn)軸軸伸端部，通過七芯電纜連接電路，七芯電纜分為A、B兩組，每組三根引線，其中兩根引線是15V直流電源;另一根是輸出脈沖信號。傳感器上電后，利用發(fā)光二極管作為光源，碼盤在車輪轉(zhuǎn)軸的帶動下而旋轉(zhuǎn)，由于碼盤的遮擋作用，致使光斷續(xù)器巾的光敏三極管通、斷交替切換而產(chǎn)生脈沖信號，經(jīng)過電路的放大整形后，輸出與轉(zhuǎn)速成比例的方波脈沖列。
2.2 轉(zhuǎn)速傳感器的主要性能參數(shù)
(1)電源電壓(VDC)(V)12～30。(2)輸出脈沖幅值(VDC)(V)高電平≥9(負載電阻3KΩ)低電平≤2。(3)相位差：1-2-3-4-5-6通道相位差為90°±15%。(4)轉(zhuǎn)速測量范圍(r/min)0～2000。(5)每轉(zhuǎn)脈沖數(shù)36，200。(6)輸出方波波形占空比(%)50±20。
3 硬件設計
轉(zhuǎn)速傳感器測試系統(tǒng)硬件主要包括PC機、PLC、程控電源、示波器、伺服電機、步進電機、碼盤等設備。其功能是根據(jù)上位機指令調(diào)整程控電源為傳感器提供電源，調(diào)整傳感器與碼盤之間的工作間隙。根據(jù)指令任意速度旋轉(zhuǎn)碼盤模擬車輪轉(zhuǎn)動從而產(chǎn)生信號用于測試。
PLC即可編程控制器主要功能：邏輯控制、定時控制、計數(shù)控制、步進(順序)控制、PID控制等。該測試系統(tǒng)選用的是具有雙路高速計數(shù)器輸出的32點繼電器型PLC。
由于被測傳感器與碼盤間的工作間隙調(diào)要求精度高。所以采用伺服電機拖動被測轉(zhuǎn)感器移動。伺服靠脈沖實現(xiàn)精確的定位，可以達到0.001mm。
測試速度范圍非常廣，所以低速和高速分別使用不同電機。低速轉(zhuǎn)動時系統(tǒng)驅(qū)動步進電機轉(zhuǎn)動通過減速機降低到指定的轉(zhuǎn)速為傳感器提供低頻信號。步進電機配減速機最低可以達到0.01轉(zhuǎn)/分，保證在極低轉(zhuǎn)速時提供穩(wěn)定信號。高速轉(zhuǎn)動時系統(tǒng)將驅(qū)動高速伺服轉(zhuǎn)動，高速伺服電機最高轉(zhuǎn)速可到達4000轉(zhuǎn)。伺服電機有良好的速度控制特性，在整個速度區(qū)內(nèi)可實現(xiàn)平滑控制，高效率，不易發(fā)熱。
為保證測試臺工作的安全可靠，測試臺有冗余設計。在操作臺上裝有前限位器和后限位器，防止傳感器因誤動作而被撞壞。
測試系統(tǒng)的主要技術(shù)參數(shù)：(1)輸出工作電壓：10V--30V連續(xù)可調(diào);(2)電機轉(zhuǎn)速成范圍：0.9r/min-3500r/min，低速時精度±0.5%，高速時精度±1%;(3)測試精度：電壓幅值：±0.01V，方波占空比：±1%，通道相位差：±0.1°;(4)示波器帶寬100MHz，2 GSa/s實時采樣率及50GSa/s等效采樣率 時基范圍2ns/div-50s/div邊沿、脈寬、視頻、碼型、交替觸發(fā)功能物理通道 4通道(各通道完全獨立同步采集) (5)間隙調(diào)節(jié)范圍及精度：0-5mm，±0.02mm
4 軟件設計
軟件設計立足于系統(tǒng)功能、性能和用戶的要求，采用模塊化結(jié)構(gòu)進行設計工作。為提高工作效率，運行時盡量減少人工干預和操作，同時，系統(tǒng)初始化在線可調(diào)、工作狀態(tài)直觀顯示。軟件設計內(nèi)容主要包括PLC程序設計和上位機程序設計兩個基本模塊。
4.1 PLC程序設計
PLC主要工作流程：PLC根據(jù)指令要求發(fā)脈沖信號驅(qū)動伺服電機轉(zhuǎn)動從而拖動被測傳感器移動，調(diào)整被測傳感器與碼盤間的工作間隙。上位機實時讀取光柵尺數(shù)據(jù)當達到工作間隙時，PLC停止調(diào)整間隙。當收到上位機旋轉(zhuǎn)碼盤指令及相關參數(shù)時PLC將會根據(jù)不同速度要求驅(qū)動不同電機旋轉(zhuǎn)(高速時驅(qū)動伺服電機，低速時驅(qū)動步進電機)，在加速過程中PLC控制相應的指示燈閃爍，當達到要求PLC輸入信號提示上位機轉(zhuǎn)速已達到標準并使相應的指示燈常亮。收到停止測試指令時PLC停止輸入脈沖輸出，當電機0速時(即碼盤停止轉(zhuǎn)動)PLC驅(qū)動間隙調(diào)整電機向后退，當退到后限位時停止。
4.2 上位機程序設計
上位機程序是利用C#語言編寫的應用程序。C#語言既具有高級語言的特點，又具有匯編語言的特點，它可對位、字節(jié)和地址進行操作而且結(jié)構(gòu)化方式可使程序?qū)哟吻逦?，便于使用、維護以及調(diào)試。C#引入了指針概念，可使程序效率更高。另外它還具有強大的圖形功能。
上位機程序主要功能是：測試試驗、查詢記錄、系統(tǒng)維護。
測試試驗：根據(jù)工藝要求發(fā)送命令，實時讀取示波器數(shù)據(jù)并保存，同時繪出曲線并做相關參數(shù)計算。在測試過程中需要同時處理多項任務，故采用多線程方式。本程序共使用了3個線程，一是讀取數(shù)據(jù)，二是保存數(shù)據(jù)(由于數(shù)據(jù)量大，要求存儲速度快，故采用記錄文件形式保存數(shù)據(jù))三是繪圖并計算相關參數(shù)。
查詢記錄：試驗的所有數(shù)據(jù)均保存在存儲器中，可隨時調(diào)出查詢。用戶可看到整個試驗的相關數(shù)據(jù)，并可回放實時曲線并打印相關數(shù)據(jù)。
系統(tǒng)維護：包括參數(shù)設置、工藝設置、記錄數(shù)據(jù)整理等。
5 結(jié)語
本系統(tǒng)的設計，以PLC、伺服、示波器等設備為硬件設備為基礎，充分利用自動化控制技術(shù)，完成了對機車轉(zhuǎn)速傳感器性能的測試，克服人工測試不準確等弊端，并降低了勞動強度的，提高了測試的準確性和可靠性，增強了測試的可操作性，和安全性。
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傳感器測試技術(shù)論文
