东南大学传感器技术基础

多维力传感器国内外研究现状

1 多维力传感器国内外研究现状早在上个世纪七十年代初，瑞士联邦工学院就开始了多维力传感器方面的研究，并设计了一种以电阻应变片为敏感元件的六维力传感器。随后，日本、美国、德国、法国、比利时和以色列等国也相继进行了探索和研究，先后设计了适用于多种工作场合的六维力传感器。

同期，美国的P.C.Waston于1975年设计了一种三垂直筋结构的六维力传感器，如图1。三个垂直筋的外表面均可以测剪切应变，而内表面则用来测拉、压应变。该结构的显著特点是结构极其简单，承载能力强，抗冲击性能好，但维间耦合严重，灵敏度低。同期，斯坦福大学研制出了Scheinman水平十字梁结构的六维腕力传感器，如图1.3。该传感器为横梁结构，作用于传感器的六维力与力矩主要通过梁的弯曲应变来获得，可同时兼顾纵向和横向的应变效果，结构对称、紧凑。平面横梁结构多维力传感器的研究与应用意义重大，其结构设计在不断地完善和更新。 1981年林纯一等人在Scheinman六维腕力传感器的基础上采用整体轮辐式，并将十字交叉主梁和轮缘处设计成柔性环节，简化了弹性体受力计算。 1982年英国人Robert设计了双轮辐式多维腕力传感器，其滞后小，精度高，但弹性体加工太复杂。图3 双环形六维力传感器图4 筒形六维力传感器

图1 Waston腕力传感器图2Scheinman腕力传感器

1982年德国人Schott提出了双环形六维力传感器，如图3所示。该传感器具有维间耦合小的特点，但其刚度与灵敏度的矛盾较大，难以协调。 1983年JR公司研制出了IR3多维腕力传感器，该传感器采用金属箔纸电阻应变片式的水平四梁结构。CCC(California Cybernetics Corporation)公司也生产敏感元件为光纤轮辐式的十字梁多维腕力传感器。Femandez研制出敏感元件为光栅的类似结构的多维腕力传感器。 1983年美国Stanford研究所设计了筒形的六维力传感器用于风洞测力实验，如图1.5所示。应变片分别贴在变形表面的两个对称表面上，每个变形元件上的应变片组成一个电路，传感器的八个变形元件分别对应于八组相应的电桥。该传感器具有线性度好、重复性高和较小的滞后性，并且对温度有补偿特性，但结构复杂不易制造，刚度低。由于并联结构具有对称性好和结构紧凑等优点，国内外有学者提出将并联结构作为六维力传感器的力敏元件结构。A.Gaillet和C.Reboulet于1983年首次提出基于Stewart平台的传感器。A.Romiti和M.Sorli研究了将Stewart传感器用于机器人装配

东南大学软件学院研究生人工智能期末大作业

研究生课程考试成绩单

（试卷封面）

院系软件学院专业软件工程

学生姓名学号

课程名称人工智能

授课时间 2018年10月至 2018年12月周学时 54 学分 3

简

要

评

语

考核论题

总评成绩

（含平时成绩）

备注

任课教师签名：

日期：

注：1. 以论文或大作业为考核方式的课程必须填此表，综合考试可不填。“简要评语”栏缺填无效。

2. 任课教师填写后与试卷一起送院系研究生秘书处。

3. 学位课总评成绩以百分制计分。

一、基本技术介绍

1、智能Agent

（1）概念：Agent能够通过传感器感知环境，通过执行器的动作作用于环境。在Agent的概念框架下，AI的任务就是设计和建造理性的Agent，所以人们更为关心的是理性Agent。理性Agent对每一个可能的感知序列，根据已知的感知序列提供的证据和Agent具有的先验知识，理性Agent应该选择能使其性能度量最大化的行动。

（2）特点：从感知序列到行动的理想映射，在很多情形下有可能设计一个好的、紧凑的Agent来实现映射。一个真正的智能Agent在有足够时间去学习调整的条件下，应当在各种类型环境下做出成功的行动（自主性）。

（3）结构：从传感器中将感知送到程序，运行程序，并将程序的行动选择送到作用体，这样就完成了一次Agent的工作过程。Agent、结构和程序三者间关系为：Agent=结构+程序。

（4）环境：Agent施加行动于环境中，环境反过来又为Agent提供感知。不同的环境要求用不同的Agent程序与之对应。

（5）AI与agent：在智能 agent的概念框架下，AI的任务就是设计和建造理性的、适合不同任务和环境特征的各种agent，由此将AI领域的各部分内容加以组织使它们有机联系在一起

2、基于知识的Agent

（1）概念：智能获得不是靠反射机制而是对知识的内部表示进行操作的推理过程，在AI的世界里，这种智能方法体现在基于知识的Agent上。用逻辑作为支持基于知识的Agent的一类通用表示。基于知识的Agent的核心部件是知识库，知识库是一个语句集合。这些语句用知识表示语言表达。

(完整版)电涡流位移传感器.

本word文档可编辑可修改

传感器课程设计

燕山大学

课程设计说明书

题目：电涡流位移传感器设计

学院（系）：电气工程系

年级专业： 14级工业仪表 1班

学号： 131203021060

学生姓名：韩升升

指导教师：程淑红

教师职称：副教授

1 本word文档可编辑可修改

传感器课程设计

燕山大学课程设计（论文）任务书

院（系）：电气工程学院基层教学单位：电子实验中心

学生姓

名学号专业（班级）

设计题

目电涡流位移传感器设计

设

计

技

术

参

数

工

作

计

划 1

2 答辩并写好任务书

画出电路图和探头部分结构图

【 1】贾伯年传感器技术东南大学出版社 2007

参

考

资

料【 2】林志琦信号发生电路原理与实用设计人民邮电出版社

2010

【 3】Arthur B.Williams

术出版社 2008 著宁彦卿译电子滤波器设计科学技

指导教师签基层教学单位主任

签字字

说明：此表一式四份，学生、指导教师、基层教学单位、系部各一份。

年月日

2 本word文档可编辑可修改

传感器课程设计

摘要⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯ 4

5

6

8 电涡流位移传感器设计⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯

一、总体设计方案⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯

二、电涡流传感器的基本原理⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯

2.1电涡流传感器工作原理⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯

2.2电涡流传感器等效电路分析⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯

2.3电涡流传感器测量电路原理⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯

三、实验数据⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯ 14

3.1

3.2 电涡流透射式⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯

电涡流反射式⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯ 15

15

个人小结⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯

参考文献⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯ 17

东南大学2015级电子科学与技术本科专业培养方案

1 东南大学 2015级电子科学与技术本科专业培养方案门类：工学专业代码： 080702 授予学位：工学学制： 4 制定日期： 2015 一. 培养目标培养以电子器件及其系统应用为核心，重视器件与系统的交叉与融合，能跟踪新理论、新技术的发展，在微电子、物理电子、光电子和光通信等技术领域从事科学研究、教学、工程设计及技术开发等工作的人格健全、责任感强、具有较强的创新实践能力和宽广的国际化视野的应用型、研究型和管理型人才。二. 毕业生应具有的知识、能力、素质学生应具有扎实的理论基础、系统的专业知识、较强的实践能力和良好的人文素质，具有在电子科学与技术及相关领域从事科学研究、工程设计、技术开发、教学和管理等方面的实际工作能力，包括： 1. 工程知识：能够将数学、自然科学、工程基础和专业知识用于解决复杂电子工程问题； 2. 问题分析：能够应用数学、自然科学和工程科学的基本原理，识别、表达、并通过文献研究分析复杂电子工程问题，以获得有效结论； 3. 设计/开发解决方案：能够设计针对复杂电子工程问题的解决方案，设计满足特定需求的系统、单元（部件）或工艺流程，并能够在设计环节中体现创新意识，考虑社会、健康、安全、法律、文化以及环境等因素； 4. 研究：能够基于科学原理并采用科学方法对复杂电子工程问题进行研究，包括设计实验、分析与解释数据、并通过信息综合得到合理有效的结论； 5. 使用现代工具：能够针对复杂电子工程问题，开发、选择与使用恰当的技术、资源、现代工程工具和信息技术工具，包括对复杂电子工程问题的预测与模拟，并能够理解其局限性； 6. 工程与社会：能够基于电子工程相关背景知识进行合理分析，评价专业工程实践和复杂电子工程问题解决方案对社会、健康、安全、法律以及文化的影响，并理解应承担的责任； 7. 环境和可持续发展：能够理解和评价针对复杂电子工程问题的工程实践对环境、社会可持续发展的影响； 8. 职业规范：具有人文社会科学素养、社会责任感，能够在电子工程实践中理解并遵守工程职业道德和规范，履行责任； 9. 个人和团队：能够在多学科背景下的团队中承担个体、团队成员以及负责人的角色； 10. 沟通：能够就复杂电子工程问题与业界同行及社会公众进行有效沟通和交流，包括撰写报告和设计文稿、陈述发言、清晰表达或回应指令。并具备一定的国际视野，能够在跨文化背景下进行沟通和交流； 11. 项目管理：理解并掌握工程管理原理与经济决策方法，并能在多学科环境中应用； 12. 终身学习：具有自主学习和终身学习的意识，有不断学习和适应发展的能力。三. 主干学科与相近专业电子科学与技术、信息工程、计算机科学与技术、自动化。四. 主要课程 1．通识教育基础课程：思政类、军体类、外语类、计算机类、自然科学类、通识选修课程等。 2．大类学科基础课：电路基础、计算机结构与逻辑设计、信号与系统、电子电路基础、微机系统与接口、电磁场理论。 3．专业主干课：固体物理基础、半导体物理基础、现代光学基础、信息电子技术中的场与波、光电子物理基础、电子器件、VLSI设计基础。 4．专业及跨学科选修课：通信原理、自动控制原理、计算机网络概论、传感器与检测技术、通信电子线路、数字信号处理、工程光学应用与实践、机械设计基础、嵌入式系统设计、微波电路、电子器件可靠性理论基础及应用（研讨）、操作系统。五. 主要实践环节实践环节：毕业设计、科研与工程实践、电子工艺实践、数字逻辑电路实验、电路实验、模拟电子电路实验、电子系统设计、信号与系统实验、微机实验、机械制图（D）、工业系统认识等。 2 六. 双语教学课程电子器件、电路基础、传感器与检测技术、微电子机械系统概论、光网技术概论、光电信息技术及应用、液晶显示技术、汽车电子产品开发与设计、新型微纳电子器件。七. 全英文教学课程光电系统工程实践、计算机视觉基础、视觉感知与统计基础。八. 系列研讨课程（含新生研讨课）电子信息类专业学习概论、电子科学与技术学科概论、微电子机械系统概论、光纤通信原理与系统、显示技术、光电信息技术及应用、液晶显示技术、图像处理技术基础、视觉感知与统计基础、计算电子物理学、真空技术与应用、视频处理与显示基础、纳米材料与器件、信息存储技术、液晶光电子器件、太赫兹技术的基础与应用、新型光电子材料与器件、光电子集成技术概论、光电系统工程实践、光电功能薄膜技术、微波毫米波电子学、微波光子技术、电子/光子器件CAD、微波真空电子器件应用、光网技术概论、微电子系统集成与封装基础、集成电路制造基础、高频集成电路、微纳加工技术、数字集成电路、模拟集成电路、纳微光机电系统基础、功率集成电路设计基础、新型微纳电子器件、汽车电子产品开发与设计、人机交互技术基础、计算机视觉基础、数字通信系统及应用、芯片上的实验室、科技论文写作、技术创新与专利知识基础、创新工程设计导论。九. 毕业学分要求及学士学位学分绩点要求参照东南大学学分制管理办法及学士学位授予条例，修满本专业最低计划学分要求150，即可毕业。同时，外语达到东南大学外语学习标准、平均学分绩点≥2.0者，可获得学士学位。十. 各类课程学分与学时分配课程类型学分学时学分比例

位移传感器原理及应用课程设计[1]

题目：位移传感器的设计

设计人员：

学号：

班级：

指导老师：许晓平、高宏才、陈焰

日期：

位移传感器—光栅的原理和应用

一、概述

位移是和物体的位置在运动过程中的移动有关的量，位移的测量方式所涉及的范围是相当广泛的。小位移通常用应变式、电感式、差动变压器式、涡流式、霍尔传感器来检测，大的位移常用感应同步器、光栅、容栅、磁栅等传感技术来测量。其中光栅传感器因具有易实现数字化、精度高（目前分辨率最高的可达到纳米级）、抗干扰能力强、没有人为读数误差、安装方便、使用可靠等优点，在机床加工、检测仪表等行业中得到日益广泛的应用（1）。

二、原理

计量光栅是利用光栅的莫尔条纹现象来测量位移的。“莫尔”原出于法文Moire，意思是水波纹。几百年前法国丝绸工人发现，当两层薄丝绸叠在一起时，

将产生水波纹状花样；如果薄绸子相对运动，则花样也跟着移动，这种奇怪的花纹就是莫尔条纹。一般来说，只要是有一定周期的曲线簇重叠起来，便会产生莫尔条纹。计量光栅在实际应用上有透射光栅和反射光栅两种；按其作用原理又可分为幅射光栅和相位光栅；按其用途可分为直线光栅和圆光栅。下面以透射光栅为例加以讨论。透射光栅尺上均匀地刻有平行的刻线即栅线，a为刻线宽，b为两刻线之间缝宽，W=a+b称为光栅栅距。目前国内常用的光栅每毫米刻成10、25、 50、100、250条等线条。光栅的横向莫尔条纹测位移，需要两块光栅。一块光栅称为主光栅，它的大小与测量范围相一致；另一块是很小的一块，称为指示光栅。为了测量位移，必须在主光栅侧加光源，在指示光栅侧加光电接收元件。当主光栅和指示光栅相对移动时，由于光栅的遮光作用而使莫尔条纹移动，固定在指示光栅侧的光电元件，将光强变化转换成电信号。由于光源的大小有限及光栅的衍射作用，使得信号为脉动信号。如图1，此信号是一直流信号和近视正弦的周期信号的叠加，周期信号是位移x的函数。每当x变化一个光栅栅距W，信号就变化一个周期，信号由b点变化到b’点。由于bb’=W，故b’点的状态与b点状态完全一样，只是在相位上增加了2π（2）。由图1可得光电信号为

传感器的发展及应用 (论文)

传感器的发展及应用

【摘要】传感器技术作为信息技术的三大基础之一，在信息时代人们的社会活动将主要依靠对信息资源的开发及获取、传输与处理。而传感器是获取自然领域中信息的主要途径与手段。它是指那些对被测对象的某一确定的信息具有感受(或响应)与检出功能，并使之按照一定规律转换成与之对应的可输出信号的元器件或装置的总称。传感器处于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。本文展望了现代传感器技术的发展和应用前景。总结了传感器技术的发展方向。

【关键词】传感器技术；传感器发展方向；传感器网络

一．传感器技术

传感器是指能感受规定的被测量，通常被测量是非电物理量,输出信号一般为电量。并按照一定的规律转换成可用输出信号的器件或装置。我国国家标准（GB7665-2005）对传感器的定义是：“能感受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”。

（一）传感器的发展历史

传感技术大体可分3代,第1代是结构型传感器。它利用结构参量变化来感受和转化信号。例如:电阻应变式传感器,它是利用金属材料发生弹性形变时电阻的变化来转化电信号的。

第2代传感器是70年代开始发展起来的固体传感器,这种传感器由半导体、电介质、磁性材料等固体元件构成,是利用材料某些特性制成的。如:利用热电效应、霍尔效应、光敏效应,分别制成热电偶传感器、霍尔传感器、光敏传感器等。

7 0年代后期,随着集成技术、分子合成技术、微电子技术及计算机技术的发展,出现集成传感器。集成传感器包括2种类型:传感器本身的集成化和传感器与后续电路的集成化。例如:电荷耦合器件(CCD),集成温度传感器AD590,集成霍尔传感器UGN3501等。这类传感器主要具有成本低、可靠性高、性能好、接口灵活等特点。集成传感器发展非常迅速,现已占传感器市场的2/3左右,它正向着低价格、多功能和系列化方向发展。

东南大学测控技术与仪器专业

东南大学仪器科学与工程学院测控技术与仪器专业创建于１　９６０年，是我国最早建立的仪器类　

专业之一，专业所在的仪器科学与技术一级学科１９９８年被国务院批准为首批仪器科学与技术一级学　

科博士学位授予点，在２（）１２年的教育部组织的全国仪器科学与技术一级学科评估中，名列全国第五　

位．在２（）１５年江苏省“十二五”一级重点学科验收评估中，在江苏省１５３个参评学科中评为９个优　

秀一级重点学科之一　专业依托“微惯性仪表与先进导航技术”教育部重点实验室、“远程测控技术”　

江苏省重点实验室、“土地实地调查监测技术”国土资源部重点实验室，以及“伽利略系统欧亚（中国）　

教育与应用开发中心”，建设了两个国家级实验教学示范中心：“机电综合工程训练中心”、“机电　

测控虚拟仿真实验教学中心”，以及一个江苏省＿Ｔ－程实践教育中心“物联网技术工程训练中心”和　

一个江苏省实验教学与实践教育中心“测控技术与仪器学科综合训练中心”　、　

东南大学测控技术与仪器专业为国家级特色专业、教育部首批批准的“卓越工程师培养计划”　

实施专业，也是江苏省“十二五”、“十三五”品牌专业　学院具有一支以中国工程院院士、长江学　

者特聘教授、国家杰出青年科学基金获得者等国家级、省部级优秀中青年学术带头人为核心的高水　

平师资队伍，其中“传感器与检测技术”教学团队为国家级教学团队，团队负责人为江苏省教学名师。　

东南大学测控技术与仪器专业开设有通识教育基础课、电类平台基础课、学科专业主干课和方　

向课、大型实验课和集中实践环节等、ｊ具有规范化、系列化和内容现代４Ｌ￣，９特点，既为学生奠定宽　

厚的基础理论、拓宽知识面、叉反映测控技术与仪器专业的新思想、新技术、新手段。本专业积极　开展教学改革，近五年以来承担了国家级和省部级教学改革项目１　１项，建立了“科研与教学相结合、　

学习与研究一体化”的创新人才培养模式，形成了“理论教学、实践教学、课外研学、网络助学”　的多方位人才培养特色。专业核心课程“传感器技术”和“检测技术”两门课程为国家级精品课程　

毕业设计论文(三维力传感器的设计)

毕业设计（论文）报告

题目三维力传感器的设计

仪器科学与工程学院院（系）测控技术与仪器专业

学号 22004206 学生姓名陈乐指导教师宋爱国

起迄日期 2008年2月至2008年6月

设计地点中心楼303

东南大学毕业生论文

II

摘要

三维力传感器的设计

22004206 陈乐指导老师：宋爱国

力传感器是当今智能机器人的重要传感器之一。将力传感器安装在机器人的各个关节

处，可检测机器人与外部环境相互接触或抓放工件时所承受力的大小和方向，为机器人控制

提供力感信息。本文研制了一种三维力传感器。它能同时检测三维空间中的力信息，输出力

分量反馈给机器人控制系统，以控制或调节机械手的运动，完成所要求的作业。

本文首先用有限单元法对三维力传感器的弹性体进行了结构静力分析和强度、刚度的校

核，并对其结构设计的合理性做出了评价。其次，本文论述了系统的软硬件基本构成,详细

论述了电阻应变电桥的设计及其测量原理、放大电路的设计和基于USB接口的数据采集电路

的设计。此外，文章还论述了系统的抗干扰措施。最后，文章论述了三维力传感器的静态标

定实验装置和实验方法。并给出了三维力传感器的标定实验结果和误差分析，其综合误差和

干扰误差都达到了设计要求。

本文设计的三维力传感器已经过系统的联机调试，运行稳定、具有良好的性能，表明本

设计是合理、可靠的。

关键词：三维力传感器；有限单元法；电阻应变电桥；静态标定

东南大学毕业生论文

III Abstract

Design of a three-dimension force sensor

22004206 Le Chen Supervisor: Aiguo Song

The strain-gauge-based force sensor is currently widely used in the areas of industry,

rehabilitation, entertainment, and so on. Increasing demands for real flexibility and for force

传感技术学报投稿须知

投稿须知

请作者在网上投稿的同时，将版权转让协议书（须盖有单位二级公章）的扫描件以附件的形式上传，或邮寄或传真发到我编辑部，如有特殊情况最迟也请在文章通过初审后及时发到我编辑部，否则将不给予外审。另外为了方便作者与编辑部的联系，沟通顺畅，请投稿作者注册时尽量不使用yahoo和hotmail等国外邮箱。

投稿要求

《传感技术学报》创刊于１９８８年，她是由教育部主管、中国微米纳米技术学会和全国高校传感技术研究会主办，东南大学《传感技术学报》编辑部出版发行的大１６K学术性双核心月刊，主要刊登传感器，执行器和MEMS等材料，设计，工艺，器件，系统及其应用的创新研究论文。

来稿要求和注意事项：

一、来稿要求主题突出，论据充分、内容充实、新颖、创新、实用、言简意赅，字数6000字左右。

二、标稿格式：①文标题（中、英文对照）；②作者姓名（中文、汉语拼音对照）；③作者单位（中、英文对照）；④摘要（中文150-300字、英文100-150字），摘要需能反映文章主要内容，应能给读者关于文章内容的足够信息，它包括研究的目的、方法、结果、结论。而论文的标题、背景信息、作者过去的研究及将来的计划和相同的信息都不应在摘要中出现；⑤关键词（中、英文对照5个左右）；⑥正文；⑦参考文献（限公开发表的文献）按文中引用次序排列（引用处应加角码（[ ]），顺序为：[杂志]：作者、刊名、年、卷（期）、页码（起止）。[书籍]：作者、书名、卷、版次、出版者、年、页码[起止]。专利为国别、专利号.参考文献要求不能少于12个（其中近5年的参考文献.不能少于6个）

三、文稿中使用的名词术语、符号、计量单位要前后一致，符合国家有关标准（SI单位）。

四、文稿应打印清楚，文字、图表均应清晰可辨。文中专业符号、外文字母、大小写、英文与希腊文和正、斜体都要标写清楚，用作上下角的字母、数码和符号，其高低层次分明，章节清楚，四级标题标清楚，插图用激光打印（图中的文字和正文一致）。