气象传感器设计理论关键技术及其应用技
温湿度传感器专业课程设计方案报告
温湿度传感器专业课程设计方案报告
设计目标：
本课程设计旨在使学生了解温湿度传感器的原理、应用和制作过程，培养学生的实践能力和创新意识，使其能够设计和制作出实际应用的温湿度传感器。
设计内容：
1. 温湿度传感器的原理和分类：介绍温湿度传感器的基本原理和常见的分类，包括电阻式、电容式、半导体式等。
2. 温湿度传感器的应用：介绍温湿度传感器在实际应用中的广泛应用，包括气象、农业、环境监测等领域。
3. 温湿度传感器的制作：学生通过实验和实践操作，学习温湿度传感器的制作过程，包括选择传感元件、设计电路和调试等。
4. 温湿度传感器的性能测试：学生通过实验测试，了解温
湿度传感器的性能指标，如准确度、灵敏度、响应时间等。
5. 温湿度传感器的应用案例分析：学生通过分析实际案例，了解温湿度传感器在不同应用场景中的设计和优化方法。
6. 温湿度传感器的未来发展：介绍温湿度传感器的未来发
展趋势，包括新材料、新工艺和新技术的应用。
设计方法：
本课程设计采用理论教学和实践操作相结合的方法，通过
教师讲解、案例分析、实验演示和学生实践等方式进行教学。
评价方法：
本课程设计采用多种评价方法，包括实验报告、作业、考核和课堂参与等，综合评价学生的理论知识和实践能力。
教学资源：
本课程设计所需教学资源包括实验设备、教材、教具和实验材料等。
预期成果：
通过本课程设计的学习，学生能够掌握温湿度传感器的基本原理和分类，了解其应用领域和制作过程，具备设计和制作温湿度传感器的能力，并能够分析和优化传感器的性能。
风云气象卫星光学遥感数据的智能处理与典型应用综述
风云气象卫星光学遥感数据的智能处理与典型应用综述1. 风云气象卫星光学遥感数据处理技术综述风云气象卫星光学遥感数据作为气象监测与预报的核心数据源，其处理技术的先进性直接关系到气象服务的准确性和可靠性。
随着计算机科学、图像处理和数据分析技术的飞速发展，风云气象卫星光学遥感数据处理技术也在不断革新。
在预处理方面，通过采用先进的辐射定标技术，可以有效消除卫星观测中的仪器误差、大气散射和太阳耀斑等影响，从而提高数据的准确性。
基于机器学习算法的图像增强技术也被应用于光学遥感影像的处理中，能够有效提升影像的对比度和细节信息，使得天气现象的识别与分类更为准确。
在特征提取与分类方面，借助深度学习、模式识别等先进技术，可以从光学遥感影像中高效地提取出对天气预报有关键作用的特征信息。
通过训练神经网络模型，可以实现对不同天气状况下的地表温度、湿度、风速等气象要素的自动识别与定量计量。
在定量应用方面，风云气象卫星光学遥感数据已经广泛应用于气候监测、环境监测、灾害预警等多个领域。
通过长时间序列的光学遥感数据分析，可以研究气候变化的趋势和规律；同时，结合地理信息系统（GIS）等技术，可以为城市规划、农业种植等提供科学依据。
风云气象卫星光学遥感数据处理技术在不断发展与创新中，为气象预报、气候研究以及社会经济发展提供了强有力的支持。
1.1 光学遥感数据预处理数据获取与存储：首先，需要从卫星或其他遥感平台获取光学遥感数据。
这些数据通常以图像形式存储，包括多波段、多时相的数据。
图像校正：由于遥感平台在飞行过程中可能受到多种因素的影响，如大气扰动、太阳高度角变化等，因此需要对原始图像进行校正。
这包括几何校正（确保图像中的地物位置准确无误）和辐射校正（消除图像中的辐射畸变，使不同波段的图像具有相同的辐射尺度）。
图像增强：为了提高图像的可读性和对比度，可以对图像进行增强处理。
这包括对图像进行平滑、锐化、去噪等操作，以突出图像中的细节信息。
浅谈大气探测技术
浅谈大气探测技术摘要:大气探测是利用各种探测手段对大气中的物理过程和物理现象及气象要素等进行观测、探测并使用不同的载体记录下来。
大气探测所获取的气象记录、资料是进行天气预报、气候分析、气象科学研究和为各行各业服务的基础。
近年来，随着自然科学与技术的进步，国际气象探测技术也取得了显著的发展。
本文在此阐述了以下几种探测技术。
.关键词: 大气探测技术气象探测.大气探测又称气象观测，是对地球大气圈及其密切相关的水圈、冰雪圈、岩石圈（陆面）、生物圈等的物理、化学、生物特征及其变化过程进行系统的、连续的观察和测定，并大气探测对获得的记录进行整理的过程。
气象观测是气象科学的重要分支,它将基础理论与现代科学技术相结合，形成多学科交叉融合的独立学科，处于大气科学发展的前沿。
气象观测信息和数据是开展天气预警预报、气候预测预估及气象服务、科学研究的基础，是推动气象科学发展的源动力。
发展一体化的气象综合观测业务是气象事业发展的关键。
大气探测主要包括：地面观测、高空探测、特种观测和遥感探测等。
1、地面气象观测主要是对近地层范围内的气象要素进行观察和测定，大气探测主要观测的项目有：气温（离地1.5米高处，百叶箱内的气温）、地温、湿度、气压、风（包括风向风速）、云、天气现象、能见度、降水、蒸发量、日照时数、太阳辐射等。
2、高空气象探测一般是用探空气球携带探空仪器升空进行，可测得不同高度的大气温度、湿度、气压，并以无线电信号发送回地面。
利用地面的雷达系统跟踪探空仪的位移还可测得不同高度的风（风向、风速）。
3、特种观测主要包括大气本底观测、酸雨观测、臭氧观测、紫外线观测等。
遥感气象探测主要是利用气象卫星、雷达等设备进行气象要素探测。
下面介绍三种具体的大气探测技术：一、利用微波折射率仪探测探测对流层中大气时，折射率仪是众多测试手段中的唯一一种直接测量大气折射率的设备。
它的研制可上溯到40年代。
历史上有以谐振腔为传感器和以电容为传感器的两类折射率仪。
当前传感器技术的应用与发展
当前传感器技术的应用与发展【摘要】传感器技术是当前科技的现代信息技术前沿技术之一，传感器技术水平高低作为一个国家科技发展水平高低的重要标志。
传感器产业技术含量高、经济效益好、渗透能力强、市场前景广等特点，本文对常见传感器技术进行了说明，展望了传感器技术未来发展趋势。
【关键词】传感器技术光纤红外一、引言传感器是对被测对象的某一信息具有响应与检出功能，按照一定规律转换成输出信号的装置。
传感器是研究对象与测控系统的接口位置，一切科学研究和生产过程所要获取的信息都要通过它转换为容易传输和处理的电信号。
传感器技术是当前前沿技术，同计算机技术和通信技术共同被称为信息技术的三大支柱，现代传感器技术具有巨大的应用空间，其具有巨大发展前景。
二、传感器概述传感器是指将被测量转化为定量认识的信号的传感器，其感受被测量，并按规律转化为输出信号的装置。
传感器由敏感元件、转换元件、测量电路和辅助电源四部分组成。
传感器能感受到被测量的变化并将其不失真地转换成容易测量的量。
被测量有一般有两种形式，一种是稳定的，称为静态信号。
另一种是随着时间变化的，称为动态信号。
传感器的基本特性用静态特性和动态特性来描述，衡量传感器的静态特性指标有线性度、灵敏度、迟滞、重复性、分辨率和漂移等。
影响传感器的动态特性主要是传感器的固有因素，如温度传感器的热惯性等，动态特性还与传感器输入量的变化形式有关[1]。
三、传感器技术历史传感器技术是二十世纪中期出现的，随着各国机械工业、电子、计算机、自动化等相关信息化产业的迅猛发展，欧美西方国家传感器研发及其相关技术产业的发展处于领先地位。
我国从二十世纪六十年代开始传感技术的研究与开发，当前在传感器研究开发、设计、制造、可靠性改进等方面具备了一定能力，现初步形成了传感器研究、开发、生产和应用的体系，并在数控机床攻关中取得了具有世界领先的成果。
但国产传感器还不能完全适应我国经济与科技的迅速发展要求。
四、传感器技术的应用（一）光纤测量技术。
《传感器技术与应用》期末复习题库
《传感器技术与应用》期末复习题库一、判断题1、可以感受被测量并按照一定规律将其转换成可输出信号的器件或装置称之为传感器。
（）2、每一个传感器都必须由敏感元件和转换元件组成。
（）3、传感器的输入量大多为非电量，如电压、电流等，而输出多为电量，如位移、重量、压力、速度或震动等。
（）4、电子秤的弹性元件属于敏感元件。
（）5、传感器的发展趋势最主要是追求新工艺、新功能、新材料、新理论，所以其可靠性和稳定性可以不需要考虑。
（）6、我们对传感器的追求是其具有较好的精度，功能多样化，同时具有大的测量范围。
（）7、传感器的选择首要考虑因素是其综合经济性。
（）8、检测技术主要研究各种物理量的测量原理和测量信号分析处理方法。
（）9、热电偶和压电式传感器可以将被测量转换成电参量，需通过外部辅助电源作用下才能输出电信号。
（）10、电阻应变式传感器可以将被测量直接转换成电信号输出。
（）二、选择题1、压力传感器、温度传感器、位移传感器是按照（）对传感器进行分类。
A、物理原理B、能量关系C、被测量D、输出信号类型2、光电编码器、光电开关、感应同步器的输出信号是（）信号。
A、模拟量B、数字量C、两者都可以D、不确定3、热电阻、压电式传感器的输出信号是（）信号。
A、模拟量B、数字量C、两者都可以D、不确定4、电阻式传感器、电感式传感器、电容式传感器是按照（）进行分类。
A、物理原理B、能量关系C、被测量D、输出信号类型第二章一、判断题1、传感器的基本特性体现了其输出反应输入的能力。
（）2、传感器的检测能力只受到其自身特性的影响，与外部环境无关。
（）3、传感器在测量静态参数的时候我们主要考虑其静态性能指标，比如灵敏度，线性度等。
（）4、一般情况下，传感器分为静态传感器和动态传感器，静态传感器用于静态参数的测量。
（）5、静态被测量是不随时间的变化而变化或变化缓慢的被测量。
（）6、传感器的灵敏度越高其非线性误差越大。
（）7、理想传感器的输出是输入变化规律的再现，即具有相同的时间函数，能够实时体现输入的变化规律。
传感器毕业论文题目
表征传感器输出与输入之间线性 关系的程度，即实际校准曲线与 某一规定直线之间的偏离程度。
灵敏度
描述传感器对被测量变化的响应 程度，即输出变化量与输入变化 量的比值。
迟滞
传感器在输入量由小到大（正行 程）及输入量由大到小（反行程 ）变化期间其输入输出特性曲线 不重合的现象。
重复性
传感器在同一工作条件下，输入 量按同一方向作全量程连续多次 变化时，所得特性曲线不一致的 程度。
02
环境监测的重要性
为环境保护、污染治理、城市规 划等提供科学依据，促进可持续 发展。
03
环境监测的主要对 象
大气、水、土壤、噪声、辐射等 。
传感器在环境监测中的作用
数据采集
传感器能够实时、准确地采集环境中的各种 参数数据，如温度、湿度、气压、风速、水 质指标等。
数据传输
传感器可将采集到的数据通过有线或无线方式传输 到数据中心或监控平台，实现远程监控和数据共享 。
传感器毕业论文题目
汇报人：XX 20XX-01-24
• 引言 • 传感器工作原理及分类 • 传感器性能指标及评价方法 • 传感器在智能家居中的应用
• 传感器在环境监测中的应用 • 传感器在工业自动化中的应用 • 总结与展望
01
引言
传感器概述
传感器的定义与分类
阐述传感器的基本概念，介绍传感器 的种类及其工作原理。
THANKS
感谢观看
分辨率和阈值
传感器能检测到的最小的输入增 量，即能引起输出量发生变化的 最小输入变化量。
传感器性能评价方法
静态特性评价
通过测量传感器的输入输出数据 ，绘制静态特性曲线，计算线性 度、迟滞、重复性等静态指标。
动态特性评价
(整理)传感器技术绪论
第1篇传感器技术绪论1.传感器引言当我们看见“传感器技术”的时候，大多数同学都不陌生。
传感器已经渗透到了我们生活的各个层面。
看看下表，就知道了。
请同学们自己补充2-3项举例。
看来传感器技术确实是喜欢电子的人必不可少的一项技术。
那么，什么是传感器呢？就做电子技术的人来说，狭义上传感器是将被测量转换为电信号的一种器件或装置。
但是，我们看见上表中出现了体温计和血压计，很多同学认为它们并不是电信号输出。
实际上，国家标准GB7665-87对传感器的定义是：“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，通常由敏感元件和转换元件组成”。
这里所说的“可用输出信号”是指便于加工处理、便于传输利用的信号。
现在电信号是最易于处理和便于传输的信号。
所以，我们可以暂时以电信号输出作为我们课程的学习对象的。
传感器也可以定义为是一种检测装置，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。
1.1人类进步发展与传感器在人类文明史的历次产业革命中，感受、处理外部信息的传感技术一直扮演着一个重要的角色。
在l8世纪产业革命以前，传感技术由人的感官实现：人观天象而仕农耕，察火色以冶铜铁。
从18世纪产业革命以来，特别是在20世纪信息革命中，传感技术越来越多地由人造感官，即工程传感器来实现。
传感器的发展是推动人类进步的巨大力量。
传感器系统代替了人类实现了大量的自动化检测与控制，是把人从繁重的体力劳动中解放出来的关键器件。
那么，把它与人的感觉相比较可以帮助我们学习传感器更多知识。
1.2人的感官与传感器技术人类最早感受周围环境的变化是通过人体感知的，我们的耳可以听见声音、鼻可以闻到味道、眼可以看见周围环境、舌可以品尝各种味道、皮肤可以感受冷暖。
有人说传感器就是电五官，这是说如果将计算机比作人的大脑的话，那么传感器的地位和功能就相当于我们的身体。
推荐高等学校科学研究优秀成果发明技术奖项目公示
推荐高等学校科学研究优秀成果发明技术奖项目公示一、项目名称：宽量程MEMS风速风向传感器设计与制造关键技术及应用二、提名单位：东南大学三、主要完成人：黄庆安、秦明、陈蓓、易真翔、董自强、李伟华四、主要完成单位：东南大学五、项目简介物联网是当今世界新一轮经济和科技发展的战略制高点之一，传感器是物联网的重要组成部分。
风速风向传感器作为气象监测与预警的基础性、关键性器件，在高速公路、高速铁路、智能电网、风力发电、船舶航行等领域不可或缺。
随着物联网的应用，传统风速风向传感器性能、体积、功耗、成本等不能满足物联网技术发展的巨大需求，MEMS（微机电系统）传感器是公认的前沿技术方向，但国际上MEMS风速风向传感器指标尚不能达到我国标准，因此，必须通过探索和自主创新研究，才能有效支撑我国社会经济和重点行业发展。
在国家自然科学基金、国家863计划等持续支持下，该项目组历时15年，解决了MEMS风速风向传感器设计与制造关键技术，并成功应用于传感器研制和批量生产中。
主要技术发明和创新如下：1. 针对MEMS风速风向传感器低风速误差大、高风速难以测量的问题，发明了风速风向传感器深槽隔热结构，降低了衬底横向热传导，提高了灵敏度，降低了测量误差，扩大了传感器的量程。
2. 针对MEMS风速风向传感器高风速难以测量的问题，建立了传感器系统级模型，实现了闭环控制；提出了风速风向传感器的温度自平衡测控方法，实现了60m/s的量程，解决了长期以来风速风向传感器量程难以提高的技术难题。
3. 针对MEMS风速风向传感器野外工作防护技术问题，发明了风速风向传感器的陶瓷圆片级倒装封装技术，提出了导热凸点与导电凸点结构及工艺技术；发明了传感器嵌入式组装结构，突破了传感器野外工作的可靠性技术瓶颈。
4. 针对MEMS风速风向传感器受环境温度、湿度影响问题，在国际上首次建立了风速风向传感器的湿度效应模型；基于传感器材料与结构的温度特性，建立了风速风向传感器温度效应模型，保障了传感器长期工作的稳定性。
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一、项目名称：气象传感器设计理论、关键技术及其应用（技术发明奖）
二、推荐单位：东南大学
三、项目简介
微机电系统（MEMS）是《国家中长期科技发展规划纲要》（2006-2020）的前沿技术方向，而气象传感器是MEMS技术在环境检测领域的主要应用之一。
气象传感器在天气预报、高速公路、船舶航行、机场、国防等方面有巨大需求，但其产业化面临关键技术难题：①复杂性. 气象传感器涉及风速风向、气压、湿度等多种敏感原理，面临复杂的设计、制造、封装等问题；②可靠性. 气象传感器需要长期在野外工作，面临灰尘、腐蚀等恶劣环境下工作的可靠性问题。
在国家自然科学基金和国家863计划等支持下，本项目系统地开展了气象传感器设计理论、关键技术研究，较好解决了上述技术难题，并成功应用于气象传感器研制和批量生产中。
主要技术发明如下：
1. MEMS风速风向传感器：发明了MEMS风速风向传感器的测温方法和深槽隔热结构，提出了风速风向传感器的温度自平衡测控方法，解决了长期以来风速风向传感器量程难以提高的技术难题；发明了风速风向传感器的陶瓷圆片级封装技术，保障了传感器工作的可靠性。
2. MEMS气压传感器：在国际上首次提出了基于面积变化和介电伸缩效应的MEMS电容式气压传感器结构，保证了传感器输出的线性度；发明了二氧化硅介电伸缩系数的悬臂梁测试结构，获取了介电伸缩系数基础数据；提出了带微孔滤膜的电容式气压传感器封装方法，提高了传感器环境适应性。
3. MEMS湿度传感器：发明了MEMS湿度传感器片上集成多晶硅加热电阻结构，缩短了湿度传感器的脱附时间；发明了氮化硅包覆铝电极的结构，有效防止了聚酰亚胺吸水而腐蚀铝电极，突破了湿度传感器长期工作稳定性的技术瓶颈。
4. MEMS结构可靠性：建立了MEMS器件-封装结构温度效应模型，提出了微悬臂梁接触长度的测量结构，发明了微悬臂梁疲劳特性的测量方法，实现了MEMS结构与器件的温度、湿度、振动可靠性测试和评估。
项目获中国发明专利授权55项、软件著作权1项；制订企业标准3项；应邀撰写英文丛书2章；发表论文被SCI 收录38篇（其中本领域顶级期刊JMEMS论文7篇)、SCI他引224次；国内会议大会报告2次、国际会议邀请报告3次；项目负责人被选为IEEE Fellow。
包括4位院士在内的项目验收专家组评价“项目发现了二氧化硅的介电伸缩系数；发明了陶瓷芯片与集成风速风向传感器的倒装封装方法，可测风速达60m/s，是目前国际上公开报导的MEMS 风速传感器的最高测量风速”。
本项目技术成果直接应用于合作企业，实现了批量生产。
气象传感器全部技术指标满足国家标准并已在高速公路等领域应用，合作企业采用本项目成果，近3年新增利润4911.46万元。
项目成果还应用于我国大型通信骨干企业，保障了MEMS故障器件的分析和评估；应用于“蛟龙”号载人潜水器、“雪龙”号极地科学考察船、天宫一号与神州九号载人交会对接任
务，有力支持了我国重大科学工程的实施。
本成果推动了我国气象传感器及相关行业的技术进步，经济和社会效益显著，获中国机械工业科学技术一等奖。
四、推广应用情况
本项目整体技术应用于凯迈（洛阳）环测有限公司ZQX-3型微型气象系统和CAMA-JT 型交通气象自动观测系统的生产中，气象系统已在我国江苏、河北、上海、山东、青海等国家高速公路使用，近3年新增销售额15488.70万元(附件23)。
本项目气压与湿度传感器设计、制造、封装及可靠性等核心技术应用于南京高华科技股份有限公司气压和湿度传感器批产中，该产品已在船舶、石化、工业过程控制等高端装备中批量使用，近3年新增销售额11857.14万元(附件24)。
本项目气压、湿度、风速风向传感器及可靠性等技术应用于无锡市杰德感知科技有限公司气象传感器的生产中，近3年新增利润367.00万元(附件25)。
本项目风速风向传感器相关技术应用于河北美泰电子科技有限公司，提高了流量传感器的性能，MEMS流量传感器已规模化生产(附件32)。
采用本项目成果，南京高华科技股份有限公司生产的压力传感器应用在天宫一号与神州九号载人交会对接任务和“蛟龙”号深水载人潜水器；凯迈（洛阳）环测有限公司一体化气象系统在“雪龙”号极地科学考察船应用；长春气象仪器研究所有限责任公司完成农田小气候气象数据收集试验；北京凯盾环宇科技有限公司完成浮标上气象数据收集试验；北京维天信气象设备有限公司完成单兵手持气象站试验；国家智能交通系统工程技术研究中心完成高速公路外场试验；华为技术有限公司制订了MEMS器件的产品可靠性准入标准；河北美泰电子科技有限公司改善了加速度传感器温度漂移特性，批量生产的加速度传感器在多个重点领域应用。
中国电子科技集团公司第二十四研究所提高了气压与湿度传感器性能。
五、曾获科技奖励情况
六、主要知识产权证明目录
七、主要完成人情况表。