① 原電池發明史
1780年的一天,義大利解剖學家伽伐尼在做青蛙解剖時,兩手分別拿著不同的金屬器械,無意中同時碰在青蛙的大腿上,青蛙腿部的肌肉立刻抽搐了一下,彷彿受到電流的刺激,而只用一種金屬器械去觸動青蛙,卻並無此種反就。伽伐尼認為,出現這種現象是因為動物軀體內部產生的一種電,他稱之為「生物電」。伽伐尼於1791年將此實驗結果寫成論文,公布於學術界。
伽伐尼的發現引起了物理學家們極大興趣,他們競相重復枷伐尼的實驗,企圖找到一種產生電流的方法,義大利物理學家伏特在多次實驗後認為:伽伐尼的「生物電」之說並不正確,青蛙的肌肉之所以能產生電流,大概是肌肉中某種液體在起作用。為了論證自己的觀點,伏特把兩種不同的金屬片浸在各種溶液中進行試驗。結果發現,這兩種金屬片中,只要有一種與溶液發生了化學反應,金屬片之間就能夠產生電流。
1799年,伏特把一塊鋅板和一塊銀板浸在鹽水裡,發現連接兩塊金屬的導線中有電流通過。於是,他就把許多鋅片與銀片之間墊上浸透鹽水的絨布或紙片,平疊起來。用手觸摸兩端時,會感到強烈的電流刺激。伏特用這種方法成功的製成了世界上第一個電池──「伏特電堆」。這個「伏特電堆」實際上就是串聯的電池組。它成為早期電學實驗,電報機的電力來源。
義大利物理學家伏打就多次重復了伽伐尼的實驗。作為物理學家,他的注意點主要集中在那兩根金屬上,而不在青蛙的神經上。對於伽伐尼發現的蛙腿抽搐的現象,他想這可能與電有關,但是他認為青蛙的肌肉和神經中是不存在電的,他推想電的流動可能是由兩種不同的金屬相互接觸產生的,與金屬是否接觸活動的或死的動物無關。實驗證明,只要在兩種金屬片中間隔以用鹽水或鹼水浸過的(甚至只要是濕和)硬紙、麻布、皮革或其它海綿狀的東西(他認為這是使實驗成功所必須的),並用金屬線把兩個金屬片連接起來,不管有沒有青蛙的肌肉,都會有電流通過。這就說明電並不是從蛙的組織中產生的,蛙腿的作用只不過相當於一個非常靈敏的驗電器而已。
② 21世紀發明 集成電路發明歷史 用途
發明史:
1947年:貝爾實驗室肖特萊等人發明了晶體管,這是微電子技術發展中第一個里程碑; 1950年:結型晶體管誕生;
1950年: R Ohl和肖特萊發明了離子注入工藝;
1951年:場效應晶體管發明;
1956年:C S Fuller發明了擴散工藝;
1958年:仙童公司Robert Noyce與德儀公司基爾比間隔數月分別發明了集成電路,開創了世界微電子學的歷史;
1960年:H H Loor和E Castellani發明了光刻工藝;
1962年:美國RCA公司研製出MOS場效應晶體管;
1963年:F.M.Wanlass和C.T.Sah首次提出CMOS技術,今天,95%以上的集成電路晶元都是基於CMOS工藝;
1964年:Intel摩爾提出摩爾定律,預測晶體管集成度將會每18個月增加1倍;
1966年:美國RCA公司研製出CMOS集成電路,並研製出第一塊門陣列(50門);1967年:應用材料公司(Applied Materials)成立,現已成為全球最大的半導體設備製造公司;1971年:Intel推出1kb動態隨機存儲器(DRAM),標志著大規模集成電路出現;
1971年:全球第一個微處理器4004由Intel公司推出,採用的是MOS工藝,這是一個里程碑式的發明;
1974年:RCA公司推出第一個CMOS微處理器1802;
1976年:16kb DRAM和4kb SRAM問世;
1978年:64kb動態隨機存儲器誕生,不足0.5平方厘米的矽片上集成了14萬個晶體管,標志著超大規模集成電路(VLSI)時代的來臨;
1979年:Intel推出5MHz 8088微處理器,之後,IBM基於8088推出全球第一台PC;
1981年:256kb DRAM和64kb CMOS SRAM問世;
1984年:日本宣布推出1Mb DRAM和256kb SRAM;
1985年:80386微處理器問世,20MHz;
1988年:16M DRAM問世,1平方厘米大小的矽片上集成有3500萬個晶體管,標志著進入超大規模集成電路(ULSI)階段;
1989年:1Mb DRAM進入市場;
1989年:486微處理器推出,25MHz,1μm工藝,後來50MHz晶元採用0.8μm工藝;
1992年:64M位隨機存儲器問世;
1993年:66MHz奔騰處理器推出,採用0.6μm工藝;
1995年:Pentium Pro, 133MHz,採用0.6-0.35μm工藝;
1997年:300MHz奔騰Ⅱ問世,採用0.25μm工藝;
1999年:奔騰Ⅲ問世,450MHz,採用0.25μm工藝,後採用0.18μm工藝;
2000年: 1Gb RAM投放市場;
2000年:奔騰4問世,1.5GHz,採用0.18μm工藝;
2001年:Intel宣布2001年下半年採用0.13μm工藝。
用途:
4N35/4N36/4N37 "光電耦合器 "
AD7520/AD7521/AD7530/AD7521 "D/A轉換器 "
AD7541 12位D/A轉換器
ADC0802/ADC0803/ADC0804 "8位A/D轉換器 "
ADC0808/ADC0809 "8位A/D轉換器 "
ADC0831/ADC0832/ADC0834/ADC0838 "8位A/D轉換器 "
CA3080/CA3080A OTA跨導運算放大器
CA3140/CA3140A "BiMOS運算放大器 "
DAC0830/DAC0832 "8位D/A轉換器 "
ICL7106,ICL7107 "3位半A/D轉換器 "
ICL7116,ICL7117 "3位半A/D轉換器 "
ICL7650 "載波穩零運算放大器 "
ICL7660/MAX1044 "CMOS電源電壓變換器 "
ICL8038 "單片函數發生器 "
ICM7216 "10MHz通用計數器 "
ICM7226 "帶BCD輸出10MHz通用計數器 "
ICM7555/7555 CMOS單/雙通用定時器
ISO2-CMOS MT8880C DTMF收發器
LF351 "JFET輸入運算放大器 "
LF353 "JFET輸入寬頻高速雙運算放大器 "
LM117/LM317A/LM317 "三端可調電源 "
LM124/LM124/LM324 "低功耗四運算放大器 "
LM137/LM337 "三端可調負電壓調整器 "
LM139/LM239/LM339 "低功耗四電壓比較器 "
LM158/LM258/LM358 "低功耗雙運算放大器 "
LM193/LM293/LM393 "低功耗雙電壓比較器 "
LM201/LM301 通用運算放大器
LM231/LM331 "精密電壓—頻率轉換器 "
LM285/LM385 微功耗基準電壓二極體
LM308A "精密運算放大器 "
LM386 "低壓音頻小功率放大器 "
LM399 "帶溫度穩定器精密電壓基準電路 "
LM431 "可調電壓基準電路 "
LM567/LM567C "鎖相環音頻解碼器 "
LM741 "運算放大器 "
LM831 "雙低雜訊音頻功率放大器 "
LM833 "雙低雜訊音頻放大器 "
LM8365 "雙定時LED電子鍾電路 "
MAX038 0.1Hz-20MHz單片函數發生器
MAX232 "5V電源多通道RS232驅動器/接收器 "
MC1403 "2.5V精密電壓基準電路 "
MC1404 5.0v/6.25v/10v基準電壓
MC1413/MC1416 "七路達林頓驅動器 "
MC145026/MC145027/MC145028 "編碼器/解碼器 "
MC145403-5/8 "RS232驅動器/接收器 "
MC145406 "RS232驅動器/接收器 "
MC145407 "RS232驅動器/接收器 "
MC145583 "RS232驅動器/接收器 "
MC145740 DTMF接收器
MC1488 "二輸入與非四線路驅動器 "
MC1489 "四施密特可控線路驅動器 "
MC2833 "低功率調頻發射系統 "
MC3362 "低功率調頻窄頻帶接收器 "
MC4558 "雙運算放大器 "
MC7800系列 "1.0A三端正電壓穩壓器 "
MC78L00系列 0.1A三端正電壓穩壓器
MC78M00系列 "0.5A三端正電壓穩壓器 "
MC78T00系列 3.0A正電壓穩壓器
MC7900系列 1.0A三端負電壓穩壓器
MC79L00系列 0.1A三端負電壓穩壓器
MC79M00系列 0.5A三端負電壓穩壓器
Microchip "PIC系列單片機RS232通訊應用 "
MM5369 3.579545MHz-60Hz 17級分頻振盪器
MOC3009/MOC3012 "雙向可控硅輸出光電耦合器 "
MOC3020/MOC3023 "雙向可控硅輸出光電耦合器 "
MOC3081/MOC3082/MOC3083 "過零雙向可控硅輸出光電耦合器 "
MOC8050 "無基極達林頓晶體管輸出光電耦合器 "
MOC8111 "無基極晶體管輸出光電耦合器 "
MT8870 "DTMF雙音頻接收器 "
MT8888C DTMF 收發器
NE5532/NE5532A "雙低雜訊運算放大器 "
NE5534/SE5534 "低雜訊運算放大器 "
NE555/SA555 "單時基電路 "
NE556/SA556/SE556 "雙時基電路 "
NE570/NE571/SA571 "音頻壓縮擴展器 "
OP07 "低電壓飄移運算放大器 "
OP27 "低噪音精密運算放大器 "
OP37 "低噪音高速精密運算放大器 "
OP77 "低電壓飄移運算放大器 "
OP90 "精密低電壓微功耗運算放大器 "
PC817/PC827/PC847 "高效光電耦合器 "
PT2262 "無線遙控發射編碼器晶元 "
PT2272 "無線遙控接收解碼器晶元 "
SG2524/SG3524 "脈寬調制PWM "
ST7537 "電力線數據機電路 "
TDA1521 2×12W Hi-Fi 音頻功率放大器
TDA2030 14W Hi-Fi 音頻功率放大器
TDA2616 2×12W Hi-Fi 音頻功率放大器
TDA7000T FM 單片調頻接收電路
TDA7010T FM 單片調頻接收電路
TDA7021T FM MTS單片調頻接收電路
TDA7040T "低電壓鎖相環立體聲解碼器 "
TDA7050 "低電壓單/雙聲道功率放大器 "
TL062/TL064 "低功耗JFET輸入運算放大器 "
TL071/TL072/TL074 "低雜訊JFET輸入運算放大器 "
TL082/TL084 JFET 寬頻高速運算放大器
TL494 "脈寬調制PWM "
TL594 "精密開關模式脈寬調制控制 "
TLP521/1-4 "光電耦合器 "
TOP100-4 TOPSwitch 三端PWM開關電源電路
TOP200-4 TOPSwitch 三端PWM開關電源電路
TOP209/TOP210 TOPSwitch 三端PWM開關電源電路
TOP221-7 TOPSwitch-Ⅱ 三端PWM開關電源電路
TOP232-4 TOPSwitch-FX 五端柔韌設計開關電源電路
TOP412/TOP414 TOPSwitch 三端PWM DC-DC 開關電源
ULN2068 1.5A/50V 4路達林頓驅動電路
ULN2803 500mA/50V 8路達林頓驅動電路
ULN2803/ULN2804 線性八外圍驅動器陣列
VFC32 "電壓—頻率/頻率—電壓轉換器 "
常用ic資料2
AD711 高精度、底價格、高速 BiFET 運放
CA3130 15MHz, BiMOS 運放 with MOSFET Input/CMOS Output
LH0032 Ultra Fast FET-輸入 單運放
LF351 Wide B與門width JFET 輸入 單運放
LF411 Low Offset, Low Drift JFET 輸入 單運放
LM108 高精度、單運放
LM208 高精度、單運放
LM308 高精度、單運放
LM833 雙 音頻 運放, 低噪音
LM358 雙 運放
LM359 雙, 高速, Programmable, Current Mode (Norton) Amplifier
LM324 QUADRUPLE 運放
LM391 音頻 Power Driver
LM393 雙 Differential Comparator
NE5532 雙 音頻 運放, 低噪音
NE5534 Single 音頻 運放, 低噪音
OP27 低噪音、高精度、高速 運放
OP37 低噪音、高精度、高速 運放
TL071 Single JFET-輸入 運放 , 低噪音
TL072 雙 JFET-輸入 運放 , 低噪音
TL074 Quad JFET-輸入 運放 , 低噪音
TL081 Single JFET-輸入 運放
TL082 雙 JFET-輸入 運放
TL084 Quad JFET-輸入 運放
TLC271 LinCMOS..PROGRAMMABLE LOW-POWER 運放
TLC272 LinCMOS.... PRECISION 雙 運放
TLC274 LinCMOS.... PRECISION QUAD 運放
MN3004 512 STAGE 低噪音 BBD
L165 3A POWER 運放 (20W)
LM388 1.5W 音頻 功率放大
LM1875 20W 音頻 功率放大
TDA1516BQ 24 W BTL or 2 x 12 w 立體聲 汽車用 功率放大器
TDA1519C 22 W BTL or 2 X 11 W 立體聲 功率放大
TDA1563Q 2 x 25 W high efficiency car radio 功率放大
TDA2002 單聲道、功率放大 8W [NTE1232]
TDA2005 雙 功率放大 20W
TDA2004 10 + 10W STEREO 立體聲 汽車用 功率放大器
TDA2030 Single 功率放大 14W
STK4036 II 模塊電路, AF PO, 雙 電源 50W
STK4036 XI 模塊電路, AF PO, 雙 電源 50W
STK4038 II AF 功率放大 60 W
STK4040 II AF 功率放大 70 W
STK4040 XI AF 功率放大 70 W
STK4042 II AF 功率放大 80 W
STK4042 XI AF 功率放大 80 W
STK4044 II 模塊電路, AF 功率放大、單聲道 100W
STK4044 II 模塊電路, AF 功率放大、單聲道 100W
STK4046 XI 模塊電路, AF 功率放大、單聲道 120W
STK4048 XI 模塊電路, AF 功率放大、單聲道 150W
STK4050 V 模塊電路, AF 功率放大、單聲道 200W
LM3914 10-Step Dot/Bar顯示驅動器, Linear scale
LM3915 10-Step Dot/Bar顯示驅動器, Logarithmic scale
LM3916 10-Step Dot/Bar顯示驅動器
UAA180 LED driver Light or light spot display operation for max. 12 emitting diodes
CA3161E BCD to Seven Segment Decoder/Driver
CA3162E A/D Converter for 3-Digit Display
ICL7136 3 1/2 Digit LCD, Low Power Display, A/D Converter
LM1800 PLL Stereo Decoder [NTE743]
CA3090P Stereo Multiplex Decoder (Comp.to NTE789 From NTE)
MC1310P FM Stereo Demolator (Comp. to NTE801 From NTE)
555 時鍾
556 雙 555
MN3101 時鍾/ 驅動
XR2206 Monolithic Function Generator
4N25 6-PIN 光電晶體管 OPTOCOUPLERS
4N26
4N27
4N28
4N35 6-PIN 光電晶體管 OPTOCOUPLERS
4N36
4N37
78xx 系列 3端穩壓器 +5V 到 +24V1A
78Lxx 系列 3端穩壓器 +5V 到 +24V 0.1A
78Mxx 系列 3端穩壓器 +5V 到 +24V 0.5A
78Sxx 系列 3端穩壓器 +5V 到 +24V 2A
79xx 系列 3端負電壓穩壓器 -5V 到 -24V 1A
79Lxx 系列 3端負電壓穩壓器 -5V 到 -24V 0.1A
LM117 +1.2V...+37V 1.5A 正電壓可調穩壓器
LM217 +1.2V...+37V 1.5A 正電壓可調穩壓器
LM317 +1.2V...+37V 1.5A 正電壓可調穩壓器
LM137 -1.2V...-37V 1.5A 負電壓可調穩壓器
LM237 -1.2V...-37V 1.5A 負電壓可調穩壓器
LM337 -1.2V...-37V 1.5A 負電壓可調穩壓器
LM138 +1.2V --32V 5-安培 可調
LM338 +1.2V -- 32V 5-安培 可調
LM723 高精度可調
L200 2 A / 2.85 to 36 V.可調
74LS00 Quad 2-Input 與非門
74LS04 Hex 反相器
74LS08 Quad 2 input 與門
74LS10 Triple 3-Input 與非門
74LS13 SCHMITT TRIGGERS 雙 門/HEX 反相器
74LS14 SCHMITT TRIGGERS 雙 門/HEX 反相器
74LS27 TRIPLE 3-INPUT NOR 門
74LS30 8-Input 與非門
74LS32 Quad 2 input OR
74LS42 ONE-OF-TEN DECODER
74LS45 BCD to Decimal Decoders/Drivers
74LS47 BCD to 7 seg decoder/driver
74LS90 Decade 與門 Binary 記數器
74LS92 Divide by 12 記數器
74LS93
Binary 記數器
74LS121 Monostable multivibrator
74LS154 4-Line to 16-Line Decoder/Demultiplexer
74LS192 BCD up / down 記數器
74LS193 4 bit binary up / down 記數器
74HC237 3-to-8 line decoder/demultiplexer with address latches
74LS374 3-STATE Octal D-Type Transparent Latches 與門 Edge-Triggered Flip-Flops
74LS390 雙 DECADE 記數器 雙 4-STAGE BINARY 記數器
4001 Quad 2-input NOR 門
4002 雙 4-input NOR 門
4007 雙 Complementary Pair 與門 反相器
4011 Quad 2-Input NOR Buffered
4013 雙 D-Type Flip-Flop
4016 Quad Analog Switch/Quad Multiplexer
4017 Decade 記數器/Divider
4022 Divide-by-8 記數器/Divider with 8 Decoded Outputs
4023 Triple 3-input 與非門
4025 Triple 3-input NOR 門
4026 DEC. COUN./DIVIDER WITH DECODED 7-SEG. DISPLAY OUTPUTS
4028 BCD to Decimal Decoder
4029 Binary/Decade Up/Down 記數器
4040 12-Stage Ripple-Carry Binary
4046 Phase-Locked Loop
4051 Single 8-Channel Analog
4052 Differential 4-Channel Analog
4053 Triple 2-Channel Multipl/Demul
4054 顯示驅動
4055 顯示驅動
4056 顯示驅動
4060 14-Stage Ripple-Carry Binary C
4066 Quad Bilateral Switch
4067 Cmos Analog Multiplexer / Demultiplexer [266kb]
4068 8-input 與非門
4069 Hex 反相器
4071 Quad 2-input OR 門
4072 雙 4-input OR 門
4075 Triple 3-input OR 門
4081 Quad 2-Input 與門 門
4082 雙 4-input 與門 門
4093 Quad 2-Input Schm.Trigger
4511 BCD-to-7-Segment Latch Decade Driver
4518 雙 BCD 記數器
③ 電感器有沒有記憶作用
有.
電容和電感都具有記憶作用, 本時刻的響應不光取決於本時刻的輸入, 還取決於初始狀態.
與電容和電感相比, 電阻是無記憶作用的原件, 即本時刻的響應僅僅取決於本時刻的電流和電壓.
④ 感應式電動機的發展史!~和 都什麼控制方法!~求教~
一個說法:電力技術革命起源於歐洲,完成在美國。1866年,維·西門子發明電機後曾給他在倫敦的弟弟寫信:「電力技術很有發展前途,它將會開創一個新紀元。」後來事實證明了他的預見。繼西門子的電機之後,1876年貝爾(1847一l922)發明了電話,1879年愛迪生發明電燈,這三大發明照亮了人類實現電氣化的道路 19世紀80年代初,電機在結構上已經較為完備,進一步改善的需要促進了理論的研究。因為電源只有電池提供的直流電,當時大多數的電機仍然是直流的,供給電解、電鍍等用途的發電機也必須是直流的。根據電磁感應產生的交流電,要由電機上的換向器變為直流才能應用。
最早較大規模使用交流電,是1876年在電力照明中的應用。俄國H.雅布羅奇可夫為照明建立的發電廠,發送的就是交流電。1883年英國高拉德(L.Golard 1850~1888)和吉布斯(I.Dickson Gibbs)製成具有分接頭和幾個繞組的變壓器,用改變接線的方法變換所需的電壓,仍然用的是開放式磁路。這種變壓器在英國倫敦博覽會上展出,每台容量達到5kVA。1885年,匈牙利工程師麥克斯韋(MaxWeri1851~1934)研製出採用閉合式磁路的乾式變壓器,效率更大為提高,並取得德國的專利。
交流電的另一個特點是由靜止的線圈可以產生旋轉的磁場。對後來的電機發生了重大的影響。義大利科學家費拉伊(GalileoFerrais1847~1897)1888年春在都靈科學院報告,他於1885年發現用不同相位的交流電通向幾個靜止的線圈,可以產生旋轉磁場。幾乎同時,美籍南斯拉夫裔工程師特斯拉(NicolaTeslal1856~1943)在美國也報道發現了旋轉磁場,並在1882年製成了沒有滑環的交流電動機。
1888年秋,俄國年青的工程師多里沃-多布羅夫斯基(1862~1919)注意在電機的動態制動實驗中,如果將電動機的電樞線圈短接,會產生很強的制動作用。由此他很快體會到如果減少電樞上線圈的電阻,使感應電流增大,不是用來制動,而是隨著旋轉磁場旋轉,就可以提供一定的力矩。根據這種設想,他在鐵柱中穿過銅條,並在端部短接做為轉子,放在旋轉磁場中製成鼠籠式感應電動機。
這種電動機不需要向轉子引入勵磁電流,從而免除了滑動觸環,構造簡單堅固,成本低廉,運行平穩,直到現在仍被廣泛採用為動力來源。他又將二相改為三相,使電機圓周上的空間可以充分利用。三相的交流電,各自的相位互差120電度,這樣的三個正弦式大小相等的電流相加,恰好等於零。換句話說,供給三個線圈三相電流,不需要用六根導線,只要將線圈的另一端接到一起成為中點,這樣僅需要三根導線就可以了。1889年他製成了功率為100W的電動機,1891年製成的電動機達3.7kW。
多里沃-多布羅夫斯基還製成了三相變壓器。他提出幾種構造都是可行的,包括鐵芯為殼式、芯式、或日字形。
人們發現交流電機中能量損失的測量結果與計算結果相差很多。英國愛文(J.A.Ewing)指出這可能是由於磁滯損失未考慮在內的原因。德裔美國人司坦麥茲(Charles Proteus Steinmetz 1865~1923)給出了計算磁滯損失的經驗公式,即損失正比於磁通密度B的1.6~2次方,按材料而採用不同的方式。這個公式很有效,一直應用到現在。
交流電的使用,促進了交流電路理論的發展。交流電路與直流電路有很大差別,不僅電動勢及電流是隨時間有正負交互的變化,而且電路中不僅有電阻的作用,還必須考慮電感和電容的影響。早在1847年,Y.X楞次就發現了線圈中通過交變電流時,它與電動勢的變化相位上不一致。1877年,II.H.雅布羅奇可夫觀察到電容上交流電壓也與電流的相位不同。19世紀80年代J.C.麥克斯韋曾提出過電路中交流的全阻抗表示。卡普(KingsburgKapp1852~1922)在1887年推出了計算變壓器產生的感應電動勢E平均值的公式:
E=4.44wfΦ10-8
式中f為頻率,W為匝數,Φ為磁通量。根據這個式子可確定變壓器中磁通與磁化電流的關系。M.O.多里沃-多布羅夫斯基發展了卡普的理論。1891年他在法蘭克福電工學術會議上提出了關於交流電理論的報告:「磁通是決定於所加電壓的大小,而不是決定於磁阻。而磁阻的變化隻影響磁化電流的大小。如果磁通的變化是正弦式的,則電動勢或電壓也是正弦式的,但二者相位差90度。」他又將磁化電流分成兩個分量,即「有功分量」與「磁化分量」。他提出交流電的基本波形為正弦式,將線圈中電流分為兩個分量等都為後來所沿用。
交流電路計算方法中一個重要進展,是C.P.司坦麥茲的復數符號法。他利用數學中的第莫威定理,用復數代表正弦量的大小和相位。在給定的頻率下,三角函數的運算就簡化為復數的代數運算了。他又根據瑞士數學家阿根德(JeanRobert Argand1768~1813)在1806年所提出的用矢量表示復數,則又可以用平面上的矢量代表交流電的大小和相位,所以可稱之為「相量」。相量概念因其直觀性易懂,成為分析交流電的有力工具。 管理交大電氣
⑤ 電流互感器簡史有哪些
(1)分析電流互感器的發展歷史,將有助於我們更好地總結經驗,(這里有點不一樣)找出不足,促進新型CT的研究和生產。最早的CT實際上就是一台升壓的變壓器。傳統型CT不需要外界電源的支持,所以是無源型的,改變元件的參數可以設計出不同性能的CT;但它有著難以克服的缺陷:體積過大、重量過重、容易產生磁滯現象、有渦流損耗。此外,油浸式CT還有潛在的油爆炸的危險。
(2)人們根據電阻的U-I特性設計了串聯在電網中的互感器。這種CT也是無源型的,而且在理論上,其相位無誤差,帶寬無窮大,但這樣的CT難以實現測量系統與被測量系統的電隔離,且很難實現對電阻發熱而採取的溫度補償。
(3)霍爾效應又給CT的研究人員提供了一個大舞台。用霍爾元件設計的CT也就隨之出現了。用霍爾元件測量磁場大小來反映被測的電流,排除了測量系統對被測量系統的干擾;但霍爾元件必須要有穩定的電源支持,而且還要解決溫度和磁飽和對霍爾元件的影響問題。
(4)最新型的CT是光電式電流互感器。由於光纖有良好的電磁絕緣性,且不會存在電磁干擾,設計出的CT體積小、重量輕、安全性能好,但其准確度和長期運行的穩定性還有待進一步提高。
⑥ 電感是不是記憶元件
電感是記憶元件。
(1)i 的大小取決於 u 的變化率,與 u 的大小無關,電容是動態元件。
(2)當 u 為常數(直流)時,i =0。電容相當於開路,電容有隔斷直流作用。
(3)實際電路中通過電容的電流i為有限值,則電容電壓u必定是時間的連續函數。
表明電容元件有記憶電流的作用,故稱電容為記憶元件。
注意:
(1)當 u,i為非關聯方向時,上述微分和積分表達式前要冠以負號;
(2)上式中u(t0)、(t0)稱為電容電壓的初始值,它反映電容初始時刻的儲能狀況,也稱為初始狀態。
(6)電感的發明史擴展閱讀
電感,導線內通過交流電流時,在導線的內部周圍產生交變磁通,導線的磁通量與生產此磁通的電流之比。當電感中通過直流電流時,其周圍只呈現固定的磁力線,不隨時間而變化。
可是當在線圈中通過交流電流時,其周圍將呈現出隨時間而變化的磁力線。根據法拉第電磁感應定律—磁生電來分析,變化的磁力線在線圈兩端會產生感應電勢,此感應電勢相當於一個「新電源」。當形成閉合迴路時,此感應電勢就要產生感應電流。
由楞次定律知道感應電流所產生的磁力線總量要力圖阻止磁力線的變化的。磁力線變化來源於外加交變電源的變化,故從客觀效果看,電感線圈有阻止交流電路中電流變化的特性。
電感線圈有與力學中的慣性相類似的特性,在電學上取名為「自感應」,通常在拉開閘刀開關或接通閘刀開關的瞬間,會發生火花,這自感現象產生很高的感應電勢所造成的。
由此可見,電感量只是一個與線圈的圈數、大小形狀和介質有關的一個參量,它是電感線圈慣性的量度而與外加電流無關。
⑦ 片式電感器的發展史
片式電感器亦稱表面貼裝電感器,它與其它片式元器件(SMC及SMD)一樣,是適用於表面貼裝技術(SMT)的新一代無引線或短引線微型電子元件。其引出端的焊接面在同一平面上。
從製造工藝來分,片式電感器主要有4種類型,即繞線型、疊層型、編織型和薄膜片式電感器。常用的是繞線式和疊層式兩種類型。前者是傳統繞線電感器小型化的產物;後者則採用多層印刷技術和疊層生產工藝製作,體積比繞線型片式電感器還要小,是電感元件領域重點開發的產品。
1.繞線型
它的特點是電感量范圍廣(mH~H),電感量精度高,損耗小(即Q大),容許電流大、製作工藝繼承性強、簡單、成本低等,但不足之處是在進一步小型化方面受到限制。陶瓷為芯的繞線型片電感器在這樣高的頻率能夠保持穩定的電感量和相當高的Q值,因而在高頻迴路中占據一席之地。
NLC型 適用於電源電路,額定電流可達300mA;NLV型為 高Q值,環保(再造塑料),可與NL互換;NLFC 有磁屏,適用於電源線。
2.疊層型
它具有良好的磁屏蔽性、燒結密度高、機械強度好。不足之處是合格率低、成本高、電感量較小、Q值低。
它與繞線片式電感器相比有諸多優點:尺寸小,有利於電路的小型化,磁路封閉,不會干擾周圍的元器件,也不會受臨近元器件的干擾,有利於元器件的高密度安裝;一體化結構,可靠性高;耐熱性、可焊性好;形狀規整,適合於自動化表面安裝生產。
3.薄膜片式
具有在微波頻段保持高Q、高精度、高穩定性和小體積的特性。其內電極集中於同一層面,磁場分布集中,能確保裝貼後的器件參數變化不大,在100MHz以上呈現良好的頻率特性。
4.編織型
特點是在1MHz下的單位體積電感量比其它片式電感器大、體積小、容易安裝在基片上。用作功率處理的微型磁性元件。
⑧ 求:鋁點解電容的發展史
你好!隨著電子信息產業的發展和家電的普及,從上世紀80年代的彩電國產化開始,電冰箱、洗衣機、收錄機、黑白電視機、家用空調器、電話機、節能燈、VCD、DVD、計算機、程式控制交換機等的發展,提高了每一個中國家庭的生活質量。我國的電容器行業也得到了空前發展,從數量上、質量上、服務上,滿足了上述電子整機及家用電器發展的需要,並帶動了相關的材料行業、設備行業、儀錶行業的發展,已成為全球電容器生產大國。
一、持續發展內涵將異於過去
回顧歷史,經過20多年的奮斗,我國已成為全球電容器生產大國,佔全球總產量的30%左右。由於全球經濟復甦及我國信息產業快速發展,電容器行業在繼續做大的同時必須做強,以強做大,這是發展內涵變化的核心。
在電子元件片式化進程中,電阻器和電容器一馬當先。2002年,日本電阻器片式化率就達98%,陶瓷電容器片式化率達80%,鉭電容器片式化率2001年就已達99%;美國電阻網路片式化率2000年達41%。至於電感器片式化率日本1998年已達52%以上,2002年日、美均已達70%,而信號電路用的電感器片式化率已達80%以上;開關片式化率達20%以上。1999年日本陶瓷濾波器片式化率達19%,而蜂窩移動通信設備中使用的片式陶瓷濾波器已佔71%,溫度補償晶體振盪器片式化率已超過90%。
電子元件在片式化的同時,小型化也在迅速發展,不僅傳統元件在迅速小型化,片式元件也在迅速小型化。目前,1608型片式阻容元件已成為日本生產的主流產品,1005型的片式阻容元件已成為移動通信設備使用的主流阻容元件。片式鉭電容和片式塑料膜電容器最小尺寸均已達1608,且已商品化片式陶瓷電容器、片式負溫度系數熱敏電阻器(NTC)已開始批量生產0603型極小產品,金屬化塑料膜電容器和雲母電容器均已商品化生產1608型產品。
隨著電子設備的薄輕小化,對電子元件復合化的要求也越來越強烈。日本TDK公司現已生產由4、8、16個電容器芯子組成的獨石陶瓷電容器陣列。
陶瓷電容器仍將在世界電容器市場上居主導地位,而片式電容器將主宰陶瓷電容器和鉭電容器市場。小型化、大容量、高電壓、高頻率、抗干擾和陣列化仍將是陶瓷電容器發展的方向。1005型片式陶瓷電容器已流行,0603型產品已上市,0402型產品已在開發。目前,利用薄層和多層化(600層~800層)技術以及內電極賤金屬技術,已開發出容量高達100μF的獨石陶瓷電容器,製造商已在開發容量為200μF甚至200μF以上的獨石陶瓷電容器的製作技術。
小尺寸、大容量、長壽命、耐高溫、低等效串聯電阻等仍是鋁電解電容器的發展方向。2000年松下電子元件公司開發出了WA系列鋁電容器,其容量值較先前提高了2倍~18倍,同時,該公司還投放了超低外型的片式鋁電容器,其高度僅0.95mm。
片式產品繼續引領鉭電容向小型化、大容量、低阻抗、低ESR方向發展,功能高分子聚合物鉭電容器生產和應用將進一步擴大,鉭粉CV值將繼續提高,目前鉭粉CV值已達100000,但製造商(如日本ELNA公司)已在開發150000CV值的鉭粉。
值得注意的是工程技術人員正在開發利用鈮作介質材料的鈮電容器,由於鈮的供應相當於鉭的100倍,而該電容器的外形、結構和性能與片式鉭電容器相似,由於成本關系,鉭電容器不適於1000μF級產品的大批量生產,而鈮電容器可實現該量級產品的批量生產。
鋁電解電容器的市場主要集中在日本和中國,而相對於中國的鋁電解電容器來講,中國鋁電解電容器行業的增長推力是來自節能、新能源、軌道交通三駕馬車。如何看待中國電解電容接下來的發展,還是需要更多的探索和研究。
中國電子元件行業協會信息中心預測通過對市場分析,大體上總結下了如此結論,2010-2012年我國鋁電解電容器市場規模將保持5%-9%的增長速度,同時也要注意其他方面的影響,在「節能減排」思想的日益深入人心的時候,變頻技術在國民經濟各領域得到了更加廣泛的應用,以風力發電、光伏發電為代表的綠色能源領域正在逐漸在市場上起到了重要作用,當然,在日益不可以忽視的交通方面,也是對也對鋁電解電容器提出了巨大的需求,這三大領域將會成為鋁電解電容器行業高增長的主要推動力。
日本地震已經過去了,但是其影響還是存在的,日本電子類生產企業遭受地震和海嘯巨大影響。日本多處鋁電解電容器工廠受到影響,日本主要鋁電解電容器企業Nichicon、Rubicon、chemi-con等大都集中於受日本地震影響的福島及周邊地區,在地震與核輻射雙重打擊下,這些企業短期內難以恢復產能。由於公司與這些企業技術差距較小,這勢必加速公司獲得更多訂單,預期公司將會長期受益於日本地震帶來的訂單轉移。目前鋁電解電容器市場處於供不應求狀態,各大鋁電解電容器廠商普遍提高了產品銷售單價,公司也已經開始逐步提高部分鋁電解電容器的銷售單價,預計調整幅度在8%左右,化解成本上漲帶來的壓力。
在中國,進行電解電容這方面生產的廠家也是非常多的,我公司是東莞一家多年來專業生產銷售電解電容、鋁電解電容的廠家,公司吸納了許多人才,在產品發明方面,做出了巨大的成績。抓住客戶迫切要求和未來的發展機遇,高起點、高要求建設好工業和車輛用高壓大型薄膜電容器,以適應新能源、軌道交通、電動汽車、高壓變頻器等行業未來的需求是非常重要的一點,我公司准備在這之後的時間里,為客戶帶來更多更優秀的產品。
⑨ 位移感測器的種類及發展歷史~
位移感測器又稱為線性感測器,它分為電感式位移感測器,電容式位移感測器,光電式位移感測器,超聲波式位移感測器,霍爾式位移感測器
⑩ 感測器的發展史 求詳盡點的 最好配上一些圖片 我目前只知道主要經歷了三個階段!高分求助!在線等~!
1 微型化(Micro)
為了能夠與信息時代信息量激增、要求捕獲和處理信息的能力日益增強的技術發展趨勢保持一致,對於感測器性能指標(包括精確性、可靠性、靈敏性等)的要求越來越嚴格;與此同時,感測器系統的操作友好性亦被提上了議事日程,因此還要求感測器必須配有標準的輸出模式;而傳統的大體積弱功能感測器往往很難滿足上述要求,所以它們已逐步被各種不同類型的高性能微型感測器所取代;後者主要由硅材料構成,具有體積小、重量輕、反應快、靈敏度高以及成本低等優點。
1.1 由計算機輔助設計(CAD)技術和微機電系統(MEMS)技術引發的感測器微型化
目前,幾乎所有的感測器都在由傳統的結構化生產設計向基於計算機輔助設計(CAD)的模擬式工程化設計轉變,從而使設計者們能夠在較短的時間內設計出低成本、高性能的新型系統,這種設計手段的巨大轉變在很大程度上推動著感測器系統以更快的速度向著能夠滿足科技發展需求的微型化的方向發展。
對於微機電系統(MEMS)的研究工作始於20世紀60年代,其研究范疇涉及材料科學、機械控制、加工與封裝工藝、電子技術以及感測器和執行器等多種學科,是一個極具前景的新興研究領域。MEMS的核心技術是研究微電子與微機械加工與封裝技術的巧妙結合,期望能夠由此而製造出體積小巧但功能強大的新型系統。經過幾十年的發展,尤其最近十多年的研究與發展,MEMS技術已經顯示出了巨大的生命力,此項技術的有效採用將信息系統的微型化、智能化、多功能化和可靠性水平提高到了一個新的高度。在當前技術水平下,微切削加工技術已經可以生產出來具有不同層次的3D微型結構,從而可以生產出體積非常微小的微型感測器敏感元件,象毒氣感測器、離子感測器、光電探測器這樣的以硅為主要構成材料的感測/探測器都裝有極好的敏感元件[1],[2]。目前,這一類元器件已作為微型感測器的主要敏感元件被廣泛應用於不同的研究領域中。
1.2 微型感測器應用現狀
就當前技術發展現狀來看,微型感測器已經對大量不同應用領域,如航空、遠距離探測、醫療及工業自動化等領域的信號探測系統產生了深遠影響;目前開發並進入實用階段的微型感測器已可以用來測量各種物理量、化學量和生物量,如位移、速度/加速度、壓力、應力、應變、聲、光、電、磁、熱、PH值、離子濃度及生物分子濃度等
2 智能化(Smart)
智能化感測器(Smart Sensor)是20世紀80年代末出現的另外一種涉及多種學科的新型感測器系統。此類感測器系統一經問世即刻受到科研界的普遍重視,尤其在探測器應用領域,如分布式實時探測、網路探測和多信號探測方面一直頗受歡迎,產生的影響較大。
2.1 智能化感測器的特點
智能化感測器是指那些裝有微處理器的,不但能夠執行信息處理和信息存儲,而且還能夠進行邏輯思考和結論判斷的感測器系統。這一類感測器就相當於是微型機與感測器的綜合體一樣,其主要組成部分包括主感測器、輔助感測器及微型機的硬體設備。如智能化壓力感測器,主感測器為壓力感測器,用來探測壓力參數,輔助感測器通常為溫度感測器和環境壓力感測器。採用這種技術時可以方便地調節和校正由於溫度的變化而導致的測量誤差,而環境壓力感測器測量工作環境的壓力變化並對測定結果進行校正;而硬體系統除了能夠對感測器的弱輸出信號進行放大、處理和存儲外,還執行與計算機之間的通信聯絡。
通常情況下,一個通用的檢測儀器只能用來探測一種物理量,其信號調節是由那些與主探測部件相連接著的模擬電路來完成的;但智能化感測器卻能夠實現所有的功能,而且其精度更高、價格更便宜、處理質量也更好。與傳統的感測器相比,智能化感測器具有以下優點:
1.智能化感測器不但能夠對信息進行處理、分析和調節,能夠對所測的數值及其誤差進行補償,而且還能夠進行邏輯思考和結論判斷,能夠藉助於一覽表對非線性信號進行線性化處理,藉助於軟體濾波器濾波數字信號。此外,還能夠利用軟體實現非線性補償或其它更復雜的環境補償,以改進測量精度。
2.智能化感測器具有自診斷和自校準功能,可以用來檢測工作環境。當工作環境臨近其極限條件時,它將發出告警信號,並根據其分析器的輸入信號給出相關的診斷信息。當智能化感測器由於某些內部故障而不能正常工作時,它能夠藉助其內部檢測鏈路找出異常現象或出了故障的部件。
3.智能化感測器能夠完成多感測器多參數混合測量,從而進一步拓寬了其探測與應用領域,而微處理器的介入使得智能化感測器能夠更加方便地對多種信號進行實時處理。此外,其靈活的配置功能既能夠使相同類型的感測器實現最佳的工作性能,也能夠使它們適合於各不相同的工作環境。
4.智能化感測器既能夠很方便地實時處理所探測到的大量數據,也可以根據需要將它們存儲起來。存儲大量信息的目的主要是以備事後查詢,這一類信息包括設備的歷史信息以及有關探測分析結果的索引等;
5.智能化感測器備有一個數字式通信介面,通過此介面可以直接與其所屬計算機進行通信聯絡和交換信息。此外,智能化感測器的信息管理程序也非常簡單方便,譬如,可以對探測系統進行遠距離控制或者在鎖定方式下工作,也可以將所測的數據發送給遠程用戶等。
2.2 智能化感測器的發展與應用現狀
目前,智能化感測器技術正處於蓬勃發展時期,具有代表意義的典型產品是美國霍尼韋爾公司的ST-3000系列智能變送器和德國斯特曼公司的二維加速度感測器,以及另外一些含有微處理器(MCU)的單片集成壓力感測器、具有多維檢測能力的智能感測器和固體圖像感測器(SSIS)等。與此同時,基於模糊理論的新型智能感測器和神經網路技術在智能化感測器系統的研究和發展中的重要作用也日益受到了相關研究人員的極大重視。
指出的一點是:目前的智能化感測器系統本身盡管全都是數字式的,但其通信協議卻仍需藉助於4~20 mA的標准模擬信號來實現。一些國際性標准化研究機構目前正在積極研究推出相關的通用現場匯流排數字信號傳輸標准;不過,在眼下過渡階段仍大多採用遠距離匯流排定址感測器(HART)協議,即Highway Addressable Remote Transcer。這是一種適用於智能化感測器的通信協議,與目前使用4~20mA模擬信號的系統完全兼容,模擬信號和數字信號可以同時進行通信,從而使不同生產廠家的產品具有通用性。
能化感測器多用於壓力、力、振動沖擊加速度、流量、溫濕度的測量,如美國霍尼韋爾公司的ST3000系列全智能變送器和德國斯特曼公司的二維加速度感測器就屬於這一類感測器。另外,智能化感測器在空間技術研究領域亦有比較成功的應用實例[6]。
發展中,智能化感測器無疑將會進一步擴展到化學、電磁、光學和核物理等研究領域。可以預見,新興的智能化感測器將會在關繫到全人類國民生的各個領域發揮越來越大作用。
3 多功能感測器(Multifunction)
如前所述,通常情況下一個感測器只能用來探測一種物理量,但在許多應用領域中,為了能夠完美而准確地反映客觀事物和環境,往往需要同時測量大量的物理量。由若干種敏感元件組成的多功能感測器則是一種體積小巧而多種功能兼備的新一代探測系統,它可以藉助於敏感元件中不同的物理結構或化學物質及其各不相同的表徵方式,用單獨一個感測器系統來同時實現多種感測器的功能。隨著感測器技術和微機技術的飛速發展,目前已經可以生產出來將若干種敏感元件綜裝在同一種材料或單獨一塊晶元上的一體化多功能感測器。
3.1 多功能感測器的執行規則和結構模式
概括來講,多功能感測器系統主要的執行規則和結構模式包括:
(1) 多功能感測器系統由若干種各不相同的敏感元件組成,可以用來同時測量多種參數。譬如,可以將一個溫度探測器和一個濕度探測器配置在一起(即將熱敏元件和濕敏元件分別配置在同一個感測器承載體上)製造成一種新的感測器,這樣,這種新的感測器就能夠同時測量溫度和濕度。
(2) 將若干種不同的敏感元件精巧地製作在單獨的一塊矽片中,從而構成一種高度綜合化和小型化的多功能感測器。由於這些敏感元件是被綜裝在同一塊矽片中的,它們無論何時都工作在同一種條件下,所以很容易對系統誤差進行補償和校正。
(3)藉助於同一個感測器的不同效應可以獲得不同的信息。以線圈為例,它所表現出來的電容和電感是各不相同的。
(4)在不同的激勵條件下,同一個敏感元件將表現出來不同的特徵。而在電壓、電流或溫度等激勵條件均不相同的情況下,由若干種敏感元件組成的一個多功能感測器的特徵可想而知將會是多麼的千差萬別!有時候簡直就相當於是若干個不同的感測器一樣,其多功能特徵可謂名副其實。
3.2 多功能感測器的研製與應用現狀
多功能感測器無疑是當前感測器技術發展中一個全新的研究方向,日前有許多學者正在積極從事於該領域的研究工作。如將某些類型的感測器進行適當組合而使之成為新的感測器,如用來測量流體壓力和互異壓力的組合感測器。又如,為了能夠以較高的靈敏度和較小的粒度同時探測多種信號,微型數字式三埠感測器可以同時採用熱敏元件、光敏元件和磁敏元件;這種組配方式的感測器不但能夠輸出模擬信號,而且還能夠輸出頻率信號和數字信號.
從目前的發展現狀來看,最熱門的研究領域也許是各種類型的仿生感測器了,而且在感觸、刺激以及視聽辨別等方面已有最新研究成果問世。從實用的角度考慮,多功能感測器中應用較多的是各種類型的多功能觸覺感測器,譬如人造皮膚觸覺感測器就是其中之一,這種感測器系統由PVDF材料、無觸點皮膚敏感系統以及具有壓力敏感傳導功能的橡膠觸覺感測器等組成。據悉,美國MERRITT公司研製開發的無觸點皮膚敏感系統獲得了較大的成功,其無觸點超聲波感測器、紅外輻射引導感測器、薄膜式電容感測器、以及溫度、氣體感測器等在美國本土應用甚廣。
與其它方面的研究成果相比,目前在人工嗅覺方面的研究還似乎遠遠不盡人意。由於嗅覺元件接收到的判別信號是非常復雜的,其中總是混合著成千上萬種化學物質,這就使得嗅覺系統處理起這些信號來異常錯綜復雜。
人工嗅覺感測系統的典型產品是功能各異的Electronic nose(電子鼻),近10多年來,該技術的發展很快,目前已有數種商品化的產品在國際市場流通,美、法、德、英等國家均有比較先進的電子鼻產品問世。
「電子鼻」系統通常由一個交叉選擇式氣體感測器陣列和相關的數據處理技術組成,並配以恰當的模式識別系統,具有識別簡單和復雜氣味的能力,主要用來解決一般情況下的氣味探測問題。根據應用對象的不同,「電子鼻」系統感測器陣列中感測器的構成材料及配置數量亦有所不同,其中,構成材料包括金屬氧化物半導體、導電聚合物、石英晶振等,配置數量則從幾個到數十個不等。總之,「電子鼻」系統是氣體感測器技術和信息處理技術進行有效結合的高科技產物,其氣體感測器的體積很小,功耗也很低,能夠方便地捕獲並處理氣味信號。氣流經過氣體感測器陣列進入到「電子鼻」系統的信號預處理元件中,最後由陣列響應模式來確定其所測氣體的特徵。陣列響應模式採用關聯法、最小二乘法、群集法以及主要元素分析法等方法對所測氣體進行定性和定量鑒別。美國Cyranosciences公司生產的Cyranose 320電子鼻是目前技術較為先進、適用范圍也比較廣的嗅覺感測系統之一,該系統主要由感測器陣列和數據分析演算法兩部分組成,其基本技術是將若干個獨特的薄膜式碳-黑聚合物復合材料化學電阻器配置成一個感測器陣列,然後採用標準的數據分析技術,通過分析由此感測器陣列所收集到的輸出值的辦法來識別未知分析物。據稱,Cyranose 320電子鼻的適用范圍包括食品與飲料的生產與保鮮、環境保護、化學品分析與鑒定、疾病診斷與醫葯分析以及工業生產過程式控制制與消費品的監控與管理等。
4 無線網路化(wireless networked)
無線網路對我們來說並不陌生,比如手機,無線上網,電視機。感測器對我們來說也不陌生,比如溫度感測器、壓力感測器,還有比較新穎的氣味感測器。但是,把二者結合在起來,提出無線感測器網路(Wireless Sensor Networks)這個概念,卻是近幾年才發生的事情。
這個網路的主要組成部分就是一個個可愛的感測器節點。說它們可愛,是因為它們的體積都非常小巧。這些節點可以感受溫度的高低、濕度的變化、壓力的增減、雜訊的升降。更讓人感興趣的是,每一個節點都是一個可以進行快速運算的微型計算機,它們將感測器收集到的信息轉化成為數字信號,進行編碼,然後通過節點與節點之間自行建立的無線網路發送給具有更大處理能力的伺服器
4.1 感測器網路
感測器網路是當前國際上備受關注的、由多學科高度交叉的新興前沿研究熱點領域。感測器網路綜合了感測器技術、嵌入式計算技術、現代網路及無線通信技術、分布式信息處理技術等,能夠通過各類集成化的微型感測器協作地實時監測、感知和採集各種環境或監測對象的信息,通過嵌入式系統對信息進行處理,並通過隨機自組織無線通信網路以多跳中繼方式將所感知信息傳送到用戶終端。從而真正實現「無處不在的計算」理念。感測器網路的研究採用系統發展模式,因而必須將現代的先進微電子技術、微細加工技術、系統SOC(system-on-chip)晶元設計技術、納米材料與技術、現代信息通訊技術、計算機網路技術等融合,以實現其微型化、集成化、多功能化及系統化、網路化,特別是實現感測器網路特有的超低功耗系統設計。感測器網路具有十分廣闊的應用前景,在軍事國防、工農業、城市管理、生物醫療、環境監測、搶險救災、防恐反恐、危險區域遠程式控制制等許多領域都有重要的科研價值和巨大實用價值,已經引起了世界許多國家軍界、學術界和工業界的高度重視,並成為進入2000 年以來公認的新興前沿熱點研究領域,被認為是將對二十一世紀產生巨大影響力的技術之一。
4.2 感測器網路研究熱點問題和關鍵技術
感測器網路以應用為目標,其構建是一個龐大的系統工程,涉及到的研究工作和需要解決的問題在每一個層面上都很多。對無線感測器網路系統結構及界面介面技術的研究意義重大。如果我們把感測器網路按其功能抽象成五個層次的話,將會包括基礎層(感測器集合)、網路層(通信網路)、中間件層、數據處理和管理層以及應用開發層。
其中,基礎層以研究新型感測器和感測系統為核心,包括應用新的感測原理、使用新的材料以及採用新的結構設計等,以降低能耗、提高敏感性、選擇性、響應速度、動態范圍、准確度、穩定性以及在惡劣環境條件下工作的能力。
4.3 感測器網路的應用研究
感測器網路有著巨大的應用前景,被認為是將對21 世紀產生巨大影響力的技術之一。已有和潛在的感測器應用領域包括:軍事偵察、環境監測、醫療、建築物監測等等。隨著感測器技術、無線通信技術、計算技術的不斷發展和完善,各種感測器網路將遍布我們生活環境,從而真正實現「無處不在的計算」。以下簡要介紹感測器網路的一些應用。
(1)軍事應用
感測器網路研究最早起源於軍事領域,實驗系統有海洋聲納監測的大規模感測器網路,也有監測地面物體的小型感測器網路。現代感測器網路應用中,通過飛機撒播、特種炮彈發射等手段,可以將大量便宜的感測器密集地撒布於人員不便於到達的觀察區域如敵方陣地內,收集到有用的微觀數據;在一部分感測器因為遭破壞等原因失效時,感測器網路作為整感測器網路體仍能完成觀察任務。感測器網路的上述特點使得它具有重大軍事價值,可以應用於如下一些場景中:
▉監測人員、裝備等情況以及單兵系統:通過在人員、裝備上附帶各種感測器,可以讓各級指揮員比較准確、及時地掌握己方的保存狀態。通過在敵方陣地部署各種感測器,可以了解敵方武器部署情況,為己方確定進攻目標和進攻路線提供依據。
▉監測敵軍進攻:在敵軍駐地和可能的進攻路線上部署大量感測器,從而及時發現敵軍的進攻行動、爭取寶貴的應對時間。並可根據戰況快速調整和部署新的感測器網路。
▉評估戰果:在進攻前後,在攻擊目標附近部署感測器網路,從而收集目標被破壞程度的數據。
▉核能、生物、化學攻擊的偵察:藉助於感測器網路可以及早發現己方陣地上的生、化污染,提供快速反應時間從而減少損失。不派人員就可以獲取一些核、生、化爆炸現場的詳細數據。
(2)環境應用
應用於環境監測的感測器網路,一般具有部署簡單、便宜、長期不需更換電池、無需派人現場維護的優點。通過密集的節點布置,可以觀察到微觀的環境因素,為環境研究和環境監測提供了嶄新的途徑感測器網路研究在環境監測領域已經有很多的實例。這些應用實例包括:對海島鳥類生活規律的觀測;氣象現象的觀測和天氣預報;森林火警;生物群落的微觀觀測等
▉洪災的預警:通過在水壩、山區中關鍵地點合理地布置一些水壓、土壤濕度等感測器,可以在洪災到來之前發布預警信息,從而及時排除險情或者減少損失。
▉農田管理:通過在農田部署一定密度的空氣溫度、土壤濕度、土壤肥料含量、光照強度、風速等感測器,可以更好地對農田管理微觀調控,促進農作物生長。
(3)家庭應用
建築及城市管理各種無線感測器可以靈活方便地布置於建築物內,獲取室內環境參數,從而為居室環境控制和危險報警提供依據。
▉ 智能家居:通過布置於房間內的溫度、濕度、光照、空氣成分等無線感測器,感知居室不同部分的微觀狀況,從而對空調、門窗以及其他家電進行自動控制,提供給人們智能、舒適的居住環境[16]。
▉建築安全:通過布置於建築物內的圖像、聲音、氣體檢測、溫度、壓力、輻射等感測器,發現異常事件及時報警,自動啟動應急措施。
▉智能交通:通過布置於道路上的速度、識別感測器,監測交通流量等信息,為出行者提供信息服務,發現違章能及時報警和記錄[17]。反恐和公共安全通過特殊用途的感測器,特別是生物化學感測器監測有害物、危險物的信息,最大限度地減少其對人民群眾生命安全造成的傷害。
(4)結論
無線感測器網路有著十分廣泛的應用前景,它不僅在工業、農業、軍事、環境、醫療等傳統領域有具有巨大的運用價值,在未來還將在許多新興領域體現其優越性,如家用、保健、交通等領域。我們可以大膽的預見,將來無線感測器網路將無處不在,將完全融入我們的生活。比如微型感測器網最終可能將家用電器、個人電腦和其他日常用品同互聯網相連,實現遠距離跟蹤,家庭採用無線感測器網路負責安全調控、節電等。無線感測器網路將是未來的一個無孔不入的十分龐大的網路,其應用可以涉及到人類日常生活和社會生產活動的所有領域。但是,我們還應該清楚的認識到,無線感測器網路才剛剛開始發展,它的技術、應用都還還遠談不上成熟,國內企業應該抓住商機,加大投入力度,推動整個行業的發展。
無線感測器網路是新興的通信應用網路,其應用可以涉及到人類生活和社會活動的所有領域。因此,無線感測器網路將是未來的一個無孔不入的十分龐大的網路,需要各種技術支撐。目前,成熟的通信技術都可能經過適當的改進和進一步發展,應用到無線感測器網路中,形成新的市場增長點,創造無線通信的新天地。
5 結語
當前技術水平下的感測器系統正向著微小型化、智能化、多功能化和網路化的方向發展。今後,隨著CAD技術、MEMS技術、信息理論及數據分析演算法的繼續向前發展,未來的感測器系統必將變得更加微型化、綜合化、多功能化、智能化和系統化。在各種新興科學技術呈輻射狀廣泛滲透的當今社會,作為現代科學「耳目」的感測器系統,作為人們快速獲取、分析和利用有效信息的基礎,必將進一步得到社會各界的普遍關注。
微波感測器依靠微波的很多優點,將廣泛地用於微波通訊、衛星發送等無線通訊,和雷達、導彈誘導、遙感、射電望遠鏡中。並且在一些非接觸式的監測和控制中也有很好的應用。
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