可穿戴传感器研究论文

传感器(英文名称：transducer/sensor)是直接作用于被测量、并能按一定规律将其转化为同种或别种量值输出的器件。这是我为大家整理的传感器技术论文 范文 ，仅供参考!传感器技术论文范文篇一 传感器及其概述 摘 要 传感器(英文名称：transducer/sensor)是直接作用于被测量、并能按一定规律将其转化为同种或别种量值输出的器件。目前，传感器转换后的信号大多是电信号，因而从狭义上讲，传感器是把外界输入的非电信号转换为电信号的装置。 【关键词】传感器 种类 新型 1 前言 传感器是测试系统的一部分，其作用类似于人类的感觉器官，也可以认为是人类感官的延伸。人们借助传感器可以去探测那些人们无法用或不便用感官直接感知的事物，如用热电偶可以测量炽热物体的温度;用超声波换能器可以测海水深度;用红外遥感器可从高空探测地面形貌、河流状态及植被的分布等。因此，可以说传感器是人们认识自然界事物的有力工具，是测量仪器与被测量物体之间的接口。通常情况下，传感器处于测试装置的输入端，是测试系统的第一个环节，其性能直接影响着整个测试系统，对测试精度有很大影响。 2 传感器的分类 按被测物理量的不同，可以分为位移、力、温度、流量传感器等;按工作的基础不同，可以分为机械式传感器、电气式传感器、光学式传感器、流体式传感器等;按信号变换特征可以分为物性型传感器和结构型传感器;根据敏感元件与被测对象直接的能量关系，可以分为能量转换型传感器与能量控制型传感器。 3 常见传感器介绍 电阻应变式传感器 电阻应变式传感器又叫电阻应变计，其敏感元件是电阻应变。应变片是在用苯酚，环氧树脂等绝缘材料浸泡过的玻璃基板上，粘贴直径为左右的金属丝或金属箔制成。敏感元件也叫敏感栅。其具有体积小、动态响应快、测量精度高、使用简单等优点。在航空、机械、建筑等各行业获得了广泛应用。电阻应变片的工作原理是基于金属的应变效应，即金属导体在外力作用下产生机械形变，其电阻值随机械变形的变化而变化。其可以分为：金属电阻应变片和半导体应变片式两类。金属应变片有金属丝式、箔式、薄膜式之分。半导体应变片具有灵敏度高(通常是丝式、箔式的几十倍)、横向效应小等优点。它们的主要区别在于：金属电阻应变片式是利用导体形变引起电阻变化，而半导体应变片式则是利用电阻率变化引起电阻的变化。 电容式传感器 电容式传感器是将被测物理量转换成电容量变化的装置，它实质是一个具有可变参数的电容器。由于电容与极距成反比，与正对面积和介质成正比，因此其可以分为极距变化型、面积变化型和介质变化型三类。极距变化型电容传感器的优点是可进行动态非接触式测量，对被测系统的影响小，灵敏度高，适用于较小位移的测量，但这种传感器有非线性特性，因此使用范围受到一定限制。面积变化型传感器的优点是输出与输入成线性关系，但与极距型传感器相比，灵敏度较低，适用于较大的直线或角位移的测量。介质变化型则多用于测量液体的高度等场合。 电感式传感器 电感式传感器是将被测物理量，如力、位移等，转换为电感量变换的一种装置，其变换是基于电磁感应原理。电感式传感器种类很多，常见的有自感式，互感式和涡流式三种。 电感式传感器具有以下特点：结构简单，传感器无活动电触点，因此工作可靠寿命长。灵敏度和分辨力高，能测出微米的位移变化。传感器的输出信号强，电压灵敏度一般每毫米的位移可达数百毫伏的输出。线性度和重复性都比较好，在一定位移范围(几十微米至数毫米)内，传感器非线性误差可达～。同时，这种传感器能实现信息的远距离传输、记录、显示和控制，它在工业自动控制系统中广泛被采用。但不足的是，它有频率响应较低，不宜快速动态测控等缺点。 磁电式传感器 磁电式传感器是把被测物理量转换为感应电动势的一种传感器，又称电磁感应式或电动力式传感器。其工作原理是一个匝数为N的线圈，当穿过它的磁通量变化时，线圈产生了感应电动势。磁通量的变化可通过多种方式来实现，如磁铁与线圈做切割磁力线运动、磁路的磁阻变化、恒定磁场中线圈面积的变化，因此可制造出不同类型的传感器用于测量速度、扭矩等。 压电式传感器 压电式传感器是一种可逆传感器，是利用某些物质的压电效应进行工作的器件。最简单的压电式传感器是在压电晶片的两个工作面上进行金属蒸镀，形成金属膜，构成两个电极。当晶片受压力时，两个极板上聚集数量相等而极性相反的电荷，形成电场。因此压电传感器可以看成是电荷发生器，又可以看作电容器。 4 新型传感器 生物传感器 生物传感器是用生物活性材料(酶、蛋白质、DNA、抗体、抗原、生物膜等)与物理化学换能器有机结合的一门交叉学科，是发展生物技术必不可少的一种先进的检测 方法 与监控方法，也是物质分子水平的快速、微量分析方法。各种生物传感器有以下共同的结构：包括一种或数种相关生物活性材料(生物膜)及能把生物活性表达的信号转换为电信号的物理或化学换能器(传感器)，二者组合在一起，用现代微电子和自动化仪表技术进行生物信号的再加工，构成各种可以使用的生物传感器分析装置、仪器和系统。生物传感器的原理：待测物质经扩散作用进入生物活性材料，经分子识别，发生生物学反应，产生的信息继而被相应的物理或化学换能器转变成可定量和可处理的电信号，再经二次仪表放大并输出，便可知道待测物浓度。 激光传感器 激光传感器：利用激光技术进行测量的传感器。它由激光器、激光检测器和测量电路组成。激光传感器是新型测量仪表，它的优点是能实现无接触远距离测量，速度快，精度高，量程大，抗光、电干扰能力强等。激光传感器原理：激光传感器工作时，先由激光发射二极管对准目标发射激光脉冲。经目标反射后激光向各方向散射。部分散射光返回到传感器接收器，被光学系统接收后成像到雪崩光电二极管上。雪崩光电二极管是一种内部具有放大功能的光学传感器，因此它能检测极其微弱的光信号，并将其转化为相应的电信号。 5 结束语 随着科技的飞速发展，人们不断提高着自身认知世界的能力。传感器在获取自然和生产领域中发挥着巨大上的作用。目前，传感器技术在发展经济、推动社会进步方面起到重要的推动作用。相信未来，传感器技术将会出现一个飞跃。 作者简介 杨天娟(1991-)，女，河北省邯郸市人。现为郑州大学本科生，主要研究方向为机械工程及自动化。 作者单位 郑州大学机械工程学院 河南省郑州市 450001 传感器技术论文范文篇二 温度传感器 摘 要：温度传感器是最早开发、也是应用最广泛的一种传感器。据调查，早在1990年，温度传感器的市场份额就大大超出了 其它 传感器。从17世纪初，伽利略发明温度计开始，人们便开始了温度测量。而真正把温度转换成电信号的传感器，是1821年德国物理学家赛贝发明的，也就是我们现在使用的热电偶传感器。随后，铂电阻温度传感器、半导体热电偶温度传感器、PN结温度传感器、集成温度传感器相继而生。也使得温度传感器更加广泛的应用到我们的生产和生活中。本文主要介绍了温度传感器的分类、工作原理及应用。 关键词：温度传感器;温度;摄氏度 中图分类号：TP212 文献标识码：A 文章 编号：1674-7712 (2014) 02-0000-01 温度传感器(temperature transducer)，利用物质各种物理性质随温度变化的规律把温度转换为可用输出信号。温度传感器是温度测量仪表的核心部分，品种繁多。按测量方式可分为接触式和非接触式两大类。现代的温度传感器外形非常得小，这样更加让它广泛应用在生产实践的各个领域中，也为我们的生活提供了无数的便利和功能。 一、温度的相关知识 温度是用来表征物体冷热程度的物理量。温度的高低要用数字来量化，温标就是温度的数值表示方法。常用温标有摄氏温标和热力学温标。 摄氏温标是把标准大气压下，沸水的温度定为100摄氏度，冰水混合物的温度定为0摄氏度，在100摄氏度和0摄氏度之间进行100等份，每一等份为1摄氏度。热力学温标是威廉汤姆提出的，以热力学第二定律为基础，建立温度仅与热量有关而与物质无关的热力学温标。由于是开尔文 总结 出来的，所以又称为开尔文温标。 二、温度传感器的分类 根据测量方式不同，温度传感器分为接触式和非接触式两大类。接触式温度传感器是指传感器直接与被测物体接触，从而进行温度测量。这也是温度测量的基本形式。其中接触式温度传感器又分为热电偶温度传感器、热电阻温度传感器、半导体热敏电阻温度传感器等。 非接触式温度传感器是测量物体热辐射发出的红外线，从而测量物体的温度，可以进行遥测。 三、温度传感器的工作原理 (一)热电偶温度传感器。热电偶温度传感器结构简单，仅由两根不同材料的导体或半导体焊接而成，是应用最广泛的温度传感器。 热电偶温度传感器是根据热电效应原理制成的：把两种不同的金属A、B组成闭合回路，两接点温度分别为t1和t2，则在回路中产生一个电动势。 热电偶也是由两种不同材料的导体或半导体A、B焊接而成，焊接的一端称为工作端或热端。与导线连接的一端称为自由端或冷端，导体A、B称为热电极，总称热电偶。测量时，工作端与被测物相接触，测量仪表为电位差计，用来测出热电偶的热电动势，连接导线为补偿导线及铜导线。 从测量仪表上，我们观测到的便是热电动势，而要想知道物体的温度，还需要查看热电偶的分度表。 为了保证温度测量结果足够精确，在热电极材料的选择方面也有严格的要求：物理、化学稳定性要高;电阻温度系数小;导电率高;热电动势要大;热电动势与温度要有线性或简单的函数关系;复现性好;便于加工等。根据我们常用的热电极材料，热电偶温度传感器可分为标准化热电偶和非标准化热电偶。铂铑-铂热电偶是常用的标准化热电偶，熔点高，可用于测量高温，误差小，但价格昂贵，一般适用于较为精密的温度测量。铁-康铜为常用的非标准化热电偶，测温上限为600摄氏度，易生锈，但温度与热电动势线性关系好，灵敏度高。 (二)电阻式温度传感器。热电偶温度传感器虽然结构简单，测量准确，但仅适用于测量500摄氏度以上的高温。而要测量-200摄氏度到500摄氏度的中低温物体，就要用到电阻式温度传感器。 电阻式温度传感器是利用导体或者半导体的电阻值随温度变化而变化的特性来测量温度的。大多数金属在温度升高1摄氏度时，电阻值要增加到。电阻式温度传感器就是要将温度的变化转化为电阻值的变化，再通过测量电桥转换成电压信号送至显示仪表。 (三)半导体热敏电阻。半导体热敏电阻的特点是灵敏度高，体积小，反应快，它是利用半导体的电阻值随温度显著变化的特性制成的。可分为三种类型：(1)NTC热敏电阻，主要是Mn，Co，Ni，Fe等金属的氧化物烧结而成，具有负温度系数。(2)CTR热敏电阻，用V，Ge，W，P等元素的氧化物在弱还原气氛中形成烧结体，它也是具有负温度系数的。(3)PTC热敏电阻，以钛酸钡掺和稀土元素烧结而成的半导体陶瓷元件，具有正温度系数。也正是因为PTC热敏电阻具有正温度系数，也制作成温度控制开关。 (四)非接触式温度传感器。非接触式温度传感器的测温元件与被测物体互不接触。目前最常用的是辐射热交换原理。这种测温方法的主要特点是：可测量运动状态的小目标及热容量小或变化迅速的对象，也可用来测量温度场的温度分布，但受环境温度影响比较大。 四、温度传感器的应用举例 (一)温度传感器在汽车上的应用。温度传感器的作用是测量发动机的进气，冷却水，燃油等的温度，并把测量结果转换为电信号输送给ECU.对于所有的汽油机电控系统，进气温度和冷却水温度是ECU进行控制所必须的两个温度参数，而其他的温度参数则随电控系统的类型及控制需要而不尽相同。进气温度传感器通常安装在空气流量计或从空气滤清器到节气门体之间的进气道或空气流量计中，水温传感器则布置在发动机冷却水路，汽缸盖或机体上上的适当位置.可以用来测量温度的传感器有绕线电阻式，扩散电阻式，半导体晶体管式，金属芯式，热电偶式和半导体热敏电阻式等多种类型，目前用在进气温度和冷却水温度测量中应用最广泛的是热敏电阻式温度传感器。 (二)利用温度传感器调节卫生间的温度。温度传感器还能调节卫生间内的温度，尤其是在洗澡的时候，能自动调节卫生间内的温度是很有必要的。通过温湿度传感器和气体传感器就能很好的控制卫生间内的环境从而使我们能够拥有一个舒适的生活。现在大部分旅馆和一些公共场所都实现了自动调节，而普通家庭的卫生间都还是人工操作，尚未实现自动调节这主要是一般客户不知道能够利用传感器实现自动化，随着未来人们的进一步了解，普通家庭的卫生间也能实现自动调节。 参考文献： [1]周琦.集成温度传感器的设计[D].西安电子科技大学，2007.

苏神课上教学生挑战百米9秒83

苏神课上教学生挑战百米9秒83，苏炳添上体育课的话题频频登上微博热搜。他将最先进的训练理念带到了课堂，点燃了无数学生参与体育运动的热情。苏神课上教学生挑战百米9秒83。

据广州日报报道，11月17日上午，暨南大学运动场上，苏炳添的公开课正式开讲。课上，苏炳添教学生挑战百米9秒83、演示高抬腿和摆臂结合动作，称该动作还能练习翘臀。

苏炳添在这次公开课上，给学生安排了新作业，他表示今天的课会让大家挑战9秒83，看看大家在9秒83里能跑多少，能不能跑到100米。这让很多网友都纷纷表示，非常想上苏炳添的课，部分网友调侃自己跑9秒83，只需要50米就行。

苏炳添是中国短跑第一人，在世锦赛和奥运上都有不错表现，成功为国争光。所以苏炳添就得到了社会各方面认可，同时成为了暨南大学体育学院副教授。毫无疑问苏炳添成为了暨南大学体育学院的金字招牌，每次他的公开课人气就特别高。

苏炳添化身苏教授，自然是想给中国短跑人才储备贡献一份力量。毕竟苏炳添已经是高龄老将，中国短跑需要新鲜血液。苏炳添在这种情况下，就投身体育教学工作，希望能培养出更多飞人。苏炳添在世锦赛和奥运会的出色表现，对于推动中国短跑事业的发展，也是做出了不可磨灭的贡献。

很多人都因为喜欢苏炳添，走上了职业短跑运动员这条路。苏炳添职业生涯最大遗憾，就是没有拿到奥运会奖牌。东京奥运会上苏炳添在接力赛上，跟奖牌擦肩而过。不过随着得了银牌的英国运动员被查出服用兴奋剂，苏炳添很有希望以递补身份圆梦，拿到奥运会奖牌。

苏炳添未来在圆梦奥运会之后，未来可能会把更多精力放在体育教学上。苏炳添之后谁能成为中国新飞人，就成为了田径迷关心的话题。或许在不远的未来，中国田径会有类似苏炳添这样的短跑名将横空出世，在世锦赛和奥运会上为国争光。

备战奥运会期间还在写博士论文的苏炳添，之前已经发表过数篇短跑方面的论文，研究内容主要是“自己研究自己为什么跑这么快”，奥运会后，这篇论文在网络走红。

据了解，在2019年，苏炳添以第一作者在《体育科学》期刊发表题为《新时代中国男子100m短跑：回顾与展望》的论文，运用文献资料调研、访谈和案例分析等研究方法系统分析了近10年，特别是新时代以来我国男子100m短跑的成功经验。

在文中，苏炳添分析，这样的姿势使自己的躯干与下肢相对位置更加舒展，减小了臀肌和腘绳肌等后群肌的拉伸幅度，减缓了股直肌和髂腰肌等前群屈髋肌群的紧张度，可以更好地利用肌肉牵张反射和肌肉适宜收缩初长度，使下肢关节处于最佳用力角度，加快起跑蹬离速度。

黄色线为前起跑器距离，橙色线为后起跑器距离，绿色角为预备时前置腿膝关节角度，蓝色角为后置腿膝关节角度 | 视频截图

苏炳添认为，中国男子100m短跑跻身世界一流的原因包括：践行科学化训练理念；打造良性团队竞争模式；实施“接力促单项”策略；贯彻“走出去，请进来”方针；组建完善的训练保障体系；注重提升运动员素养。苏炳添还在论文中贴出自己训练前后的对比数据。

近日，短暂休息后的苏炳添开启了工作模式，先是现身暨南大学授课，随后又在《中国科学：信息科学》上发表了论文《科学训练辅助：柔性可穿戴传感器运动检测应用》。

在论文中，苏炳添综述了近些年柔性电子、光电可穿戴传感器的最新研究进展。他还介绍了不同种类的运动信号检测方法，为我国运动员与体育工作者提供最新、最前沿的可穿戴传感器技术总结，为制定更为精准、可量化的.科学训练方法与理论提供知识与技术支持。

11月15日下午，苏炳添受邀参加华南师范大学附属中学讲坛。演讲期间，他金句频出，在谈及改变战术时表示，过程十分艰苦，教练也说需要一到两年的时间去驾驭它，但他只用了7个月就突破了10秒，果真很苏神很“凡尔赛”！

赛场外致力体育事业发展

在兼顾训练和比赛的同时，苏炳添也没有放弃学业。2009年，他考入暨南大学，先后获得本科和硕士学位。2018年，他正式成为暨南大学的一名教师。

此前，苏炳添上体育课的话题频频登上微博热搜。他将最先进的训练理念带到了课堂，点燃了无数学生参与体育运动的热情。

早在2018年10月，苏炳添就曾开课，为学生讲授短跑技巧。课堂上，他还亲自示范了起跑、加速、冲刺的全过程。“苏神”的体育课也被同学们称为“带风的课堂”。

无论从哪个方面来看，苏炳添的影响力早已经不局限在赛场之内。老师的身份让他有了更多传播正能量的途径，他也希望培养出更多挑战亚洲极限的中国短跑运动员。

数年以来，“苏神”一直和自己在战斗，为了跑得更快，为了刷新纪录，他通过数年的不懈努力不断突破自己。这一点在他与博尔特的多次竞争中体现的淋漓尽致。2012年伦敦奥运会上，苏炳添首次与博尔特交手。在巨大的实力悬殊下，苏炳添最终以秒的差距败给了博尔特，尽管如此，他并没有气馁，而是继续努力训练，不断提升自己，积极为下一次比赛做准备。就这样，经过了三年的准备，苏炳添终于完成蜕变。在2015年北京世锦赛百米半决赛中，苏炳添又一次遇到了博尔特。在国人期盼的目光中，他以极快的速度起跑，并在前80米一度带乱博尔特，只可惜敌不过博尓特的中后程加速。最终博尔特险胜，拿下冠军，但苏炳添也同样以第四名的成绩晋级，更加令人惊讶的是，他的成绩与博尔特的差距缩小到了秒。

从9秒99到9秒91，从9秒91到9秒83。苏炳添通过不懈努力所取得的卓越成就，也向我们说明了一个道理：万事皆有可能，只要你愿意努力，就一定有机会去实现自己的梦想。

“苏神”苏炳添是中国最耀眼的短跑明星，在东京奥运会上，以 9 秒 83 的成绩刷新男子 100 米的亚洲纪录，以中国速度创造新的 历史 。除了这些，苏炳添还有一个隐藏身份，那就是暨南大学 体育 系教授！

而苏炳添的另外一份成就，同样在传感器行业引起了不小的轰动，苏炳添在《中国科学：信息科学》上发表论文 《科学训练辅助：柔性可穿戴传感器运动检测应用》 。论文从运动员训练中对各种体征信号采集、分析的需求出发，综述了近些年来柔性电子、光电可穿戴传感器的最新研究进展。

随着柔性电子、多功能器械集成、人工智能等技术不断进步，运动传感器逐渐向智能化、多元化、微型化、柔性可穿戴化发展，可以对运动员训练过程中产生的信号进项全方位、多角度、多层次采集，实时监控运动员的各项生理指标，预测运动员训练存在的风险，为运动员以及教练团队提供科学化的训练方案。

肌肉电信号可以有效进行动作分析，侦测不同肌肉的协调性与持续性，已经广泛运用在 体育 运动中，用于指导运动康复与训练诊断。随着可穿戴设备的快速发展，实现相关功能器件集成到微小器件中，再结合能与皮肤进行良好贴合的柔性干电极，为肌电信号实时监控提供高灵敏度和便携度解决方案。

心电信号是心脏规律性变化的电生理信号，在运动电生理信号监测中，心电信号监测相对较为容易，随着柔性电极的不断研发。基于心电的信号监测被应用到多个运动场景的监测中，除了可以在陆地的运动项目监测，目前有在游泳、跳水、潜水等水下项目相关研究。

脑电信号是大脑中的神经元电活动产生的电生理信号，主要通过在大脑头皮表面的多位电极进行采集，在 体育 领域中，脑电信号用于反馈信息进行分析，可以训练运动员提高比赛过程专注能力。

血氧饱和度是血液中氧合血红蛋白占所有血红蛋白的容量百分比，反映血液中的血氧的浓度。随着柔性电子技术的发展，基于PGG原理的传感器，不需要进行采血操作，就可有效做到可穿戴式的血氧饱和度监测。

科学化运动训练需要一个完整的运动监控系统，这个系统需要多种可穿戴运动传感器的整合。随着可穿戴传感器集成技术的不断发展，构建一个多功能化运动监控平台将成为可能。科学化运动训练监控系统的发展，将会成为竞技 体育 成绩突破的新 科技 ，助力运动员取得新突破，为青少年运动员培养、优秀运动员选拔提供更精细、更准确的参考与指导，推动我国“ 体育 强国建设”。