傳感技術(shù)論文大全11篇

緒論：寫作既是個(gè)人情感的抒發(fā)，也是對學(xué)術(shù)真理的探索，歡迎閱讀由發(fā)表云整理的11篇傳感技術(shù)論文范文，希望它們能為您的寫作提供參考和啟發(fā)。

篇（1）

2氧化物半導(dǎo)體型

在氧化物半導(dǎo)體表面上形成一對電極。根據(jù)周圍氣氛的分壓，氧化物半導(dǎo)體（如TiO2、Nb2O5、CeO2、CoO2、SnO2、ZnO等）自身進(jìn)行氧化或還原反應(yīng)，導(dǎo)致半導(dǎo)體的電阻發(fā)生變化。在溫度固定時(shí)，半導(dǎo)體電阻的對數(shù)與氧分壓的對數(shù)成正比。該型傳感器需要加熱器使得半導(dǎo)體達(dá)到工作溫度，不需要參比氣，按照結(jié)構(gòu)分為燒結(jié)體型（片狀）、薄膜型、厚膜型。

3場效應(yīng)晶體管（FET）型或肖特基勢壘二極管型

電極形成在FET的YSZ柵上或半導(dǎo)體表面的氧敏膜上。在氣/鉑/YSZ或氣/鉑/TiO2三相界面上，氧被催化為O2-，使得鉑/YSZ或鉑/TiO2界面的電位發(fā)生變化，進(jìn)而使得FET閾值電壓或二極管端電壓發(fā)生變化，通過測量FET閾值電壓或二極管端電壓變化獲得氧分壓。該型傳感器適用于室溫到高溫。

篇（2）

1.1傳感器節(jié)點(diǎn)的設(shè)計(jì)本系統(tǒng)中，傳感器節(jié)點(diǎn)的主要任務(wù)是實(shí)時(shí)監(jiān)測相關(guān)環(huán)境參數(shù)，并對其他節(jié)點(diǎn)轉(zhuǎn)發(fā)來的數(shù)據(jù)進(jìn)行存儲(chǔ)和轉(zhuǎn)發(fā)，使數(shù)據(jù)通過WSN傳輸?shù)絽R聚節(jié)點(diǎn)處，其處理能力、存儲(chǔ)能力和通信能力要求不高，因此采用簡單節(jié)約的設(shè)計(jì)方案。如圖3所示，傳感器節(jié)點(diǎn)由傳感器模塊、處理器模塊、射頻模塊、電源模塊和電路等部分組成。傳感器模塊負(fù)責(zé)對所需參數(shù)進(jìn)行采集和模數(shù)轉(zhuǎn)換。處理器模塊負(fù)責(zé)控制整個(gè)傳感器節(jié)點(diǎn)的操作，存儲(chǔ)和處理傳感器模塊采集的以及射頻模塊發(fā)送過來的數(shù)據(jù)。射頻模塊負(fù)責(zé)與其他節(jié)點(diǎn)之間的通信，對數(shù)據(jù)進(jìn)行發(fā)送或接收。電源模塊負(fù)責(zé)為整個(gè)節(jié)點(diǎn)提供運(yùn)行所需的能量，是決定節(jié)點(diǎn)壽命的關(guān)鍵因素之一。電路則包括聲光電路、復(fù)位電路及接口電路等。（1）處理器模塊。處理器模塊是傳感器節(jié)點(diǎn)的核心部分，本設(shè)計(jì)方案中，處理器選用德州儀器（TI）公司的16位超低功耗微控制器MSP430F135，該處理器采用1.8V-3.6V的低電壓供電，可以在低電壓下以超低功耗狀態(tài)工作，非常適合應(yīng)用在對功耗控制要求甚高的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)。該處理器同時(shí)擁有較強(qiáng)的處理能力和較豐富的片內(nèi)資源，擁有16kB閃存、512BRAM、2個(gè)16位的定時(shí)器、1個(gè)通用同步異步接口（USART）、12位的模數(shù)轉(zhuǎn)換器（ADC）和6個(gè)8位并行接口。（2）射頻模塊。在無線傳感器網(wǎng)絡(luò)實(shí)際應(yīng)用中，傳感器節(jié)點(diǎn)既需要發(fā)射又需要接收數(shù)據(jù)，因此本設(shè)計(jì)方案中的射頻模塊采用收發(fā)一體的無線收發(fā)機(jī)。射頻模塊采用Chipcon公司推出的無線收發(fā)芯片CC2420，它的工作電壓位于2.1~3.6V之間，收發(fā)電流不超過20mA，功耗低；其具有很高的集成度，只需要較少的電路就可工作，天線設(shè)計(jì)采用PCB天線，進(jìn)一步減小模塊體積。CC2420工作在2.4GHz頻段上，支持IEEE802.15.4和Zig-Bee協(xié)議；采用O-QPSK調(diào)制方式，抗鄰道干擾能力強(qiáng)；128B接收和128B發(fā)射用的數(shù)據(jù)緩存空間，數(shù)據(jù)傳輸速率高達(dá)250kb-ps。（3）傳感器模塊。傳感器節(jié)點(diǎn)的數(shù)據(jù)采集部分根據(jù)實(shí)際需要選擇相應(yīng)的傳感器，如溫度、濕度、振動(dòng)、光敏、壓力等傳感器。本文的研究重點(diǎn)不在傳感器上，因此僅以溫濕度傳感器作為例子。本方案采用Sensirion公司的SHT15溫濕度傳感器，該傳感器將傳感元件和信號(hào)處理電路集成在一起，輸出完全標(biāo)定的數(shù)字信號(hào)[3]。其工作溫度范圍在-40℃-123.8℃之間，其在-20℃-70℃范圍內(nèi)，溫度測量精度在±1℃以內(nèi)；濕度范圍在0%-100%之間，在10%-90%范圍內(nèi)，濕度測量精度在±2%以內(nèi)。

1.2匯聚節(jié)點(diǎn)的設(shè)計(jì)在本系統(tǒng)中，匯聚節(jié)點(diǎn)的主要任務(wù)是接收傳感器節(jié)點(diǎn)轉(zhuǎn)發(fā)來的數(shù)據(jù)，進(jìn)行存儲(chǔ)和處理后傳輸?shù)骄W(wǎng)關(guān)節(jié)點(diǎn)處，同時(shí)，接收來自網(wǎng)關(guān)節(jié)點(diǎn)的信息，向傳感器節(jié)點(diǎn)監(jiān)測任務(wù)。匯聚節(jié)點(diǎn)是連接WSN和外部網(wǎng)絡(luò)的接口，實(shí)現(xiàn)兩種協(xié)議間的轉(zhuǎn)換，使用戶能夠訪問、獲取和配置WSN的資源，對其處理能力、存儲(chǔ)能力和通信能力要求較高。而為了與傳感器節(jié)點(diǎn)匹配，匯聚節(jié)點(diǎn)的硬件結(jié)構(gòu)與傳感器節(jié)點(diǎn)基本相似，如圖4所示，匯聚節(jié)點(diǎn)沒有傳感器模塊，增加了存儲(chǔ)器模塊和藍(lán)牙通信模塊。（1）處理器模塊。同樣的，處理器模塊也是匯聚節(jié)點(diǎn)的核心部分，主要負(fù)責(zé)控制整個(gè)匯聚節(jié)點(diǎn)的操作，存儲(chǔ)和處理來自射頻模塊或者藍(lán)牙通信模塊的數(shù)據(jù)，再將處理結(jié)果交給射頻模塊或者藍(lán)牙通信模塊發(fā)送出去。本設(shè)計(jì)方案中，處理器選用TI公司的16位超低功耗微控制器MSP430F1611，該處理器和MSP430F135一樣，可以在1.8V~3.6V的低電壓下以超低功耗狀態(tài)工作，但其擁有更強(qiáng)的處理能力和更豐富的片內(nèi)資源，48kB閃存和10KBRAM、2個(gè)16位定時(shí)器、1個(gè)快速12位ADC、雙12位DAC、2個(gè)USART接口和6個(gè)8位并行I/O接口。（2）存儲(chǔ)器模塊。考慮到物流運(yùn)輸過程中環(huán)境多變，容易帶來一些不確定因素，這些不確定因素可能引起處理器自帶的存儲(chǔ)器中的數(shù)據(jù)丟失，因此匯聚節(jié)點(diǎn)需要存儲(chǔ)一些重要的數(shù)據(jù)。本設(shè)計(jì)方案中，匯聚節(jié)點(diǎn)的外部存儲(chǔ)器芯片選用由Mi-crochip公司生產(chǎn)的24AA64，工作電壓低至1.8V，它采用低功耗CMOS技術(shù)，工作時(shí)電流僅為1mA，而且可以在惡劣的環(huán)境下穩(wěn)定工作。由于匯聚節(jié)點(diǎn)對存儲(chǔ)容量要求不高，而且24AA64芯片的存儲(chǔ)容量為64KB，擦寫次數(shù)可達(dá)到百萬次，因此一塊芯片即可滿足本系統(tǒng)的存儲(chǔ)要求。（3）藍(lán)牙通信模塊。本系統(tǒng)采用智能手機(jī)作為后臺(tái)系統(tǒng)和WSN之間的網(wǎng)關(guān)，來實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)距離的數(shù)據(jù)傳輸。為了使匯聚節(jié)點(diǎn)與智能手機(jī)能夠進(jìn)行通信，采用藍(lán)牙通信協(xié)議。而在匯聚節(jié)點(diǎn)使用藍(lán)牙通信方式需要增加一個(gè)藍(lán)牙通信模塊。本設(shè)計(jì)方案中，采用SparkFun公司的BlueSMiRF模塊，其工作電壓為3.3V-6V，工作電流最大為25mA，功耗較低；其最大傳輸距離為100m，通信速率最高可達(dá)115200bps；其天線為PCB天線，所需器件很少，故模塊的體積很小，可以通過串行接口直接與處理器模塊相連。

1.3網(wǎng)關(guān)節(jié)點(diǎn)的設(shè)計(jì)本系統(tǒng)要求在后臺(tái)系統(tǒng)和WSN部署點(diǎn)間進(jìn)行雙向通信，為了實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)距離的數(shù)據(jù)傳輸功能，有兩種方案，一是匯聚節(jié)點(diǎn)增加移動(dòng)通信模塊，如GPRS模塊[4]；二是采用智能手機(jī)作為后臺(tái)系統(tǒng)和匯聚節(jié)點(diǎn)之間的網(wǎng)關(guān)。方案一對匯聚節(jié)點(diǎn)的要求進(jìn)一步提高，不僅處理過程更加復(fù)雜，其能量消耗也大大提高；另一方面要實(shí)現(xiàn)物流過程的跟蹤，還需有定位功能，一般采用GPS模塊[5]，這樣成本也將大大提高。相比之下，方案二優(yōu)勢明顯，采用智能手機(jī)可以進(jìn)行各種復(fù)雜的數(shù)據(jù)處理，進(jìn)行大量數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)，使用移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)與后臺(tái)系統(tǒng)進(jìn)行通信，使用內(nèi)置的GPS定位功能，后臺(tái)用戶可以在緊急事件發(fā)生時(shí)直接聯(lián)系貨車司機(jī)等。因此，本系統(tǒng)采用智能手機(jī)作為網(wǎng)關(guān)節(jié)點(diǎn)。本設(shè)計(jì)方案中，采用中國移動(dòng)M811手機(jī)作為測試對象，其支持4G/3G/GPRS等移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)，可以方便地使用移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)與后臺(tái)系統(tǒng)進(jìn)行通信；其具有GPS定位功能，可以實(shí)現(xiàn)貨車定位；具有藍(lán)牙通信功能，可與匯聚節(jié)點(diǎn)間采用藍(lán)牙通信；使用An-droid4.0操作系統(tǒng)，擁有豐富的開源資源，方便軟件的設(shè)計(jì)。

2系統(tǒng)軟件部分設(shè)計(jì)

本系統(tǒng)使用WSN中的傳感器節(jié)點(diǎn)檢測物流過程中相關(guān)環(huán)境參數(shù)并發(fā)送到匯聚節(jié)點(diǎn)處，由其將數(shù)據(jù)通過藍(lán)牙連接傳輸?shù)街悄苁謾C(jī)，智能手機(jī)通過移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)將加入GPS信息的數(shù)據(jù)傳輸?shù)胶笈_(tái)服務(wù)器。系統(tǒng)各部分的工作任務(wù)不一，硬件條件也有很大差別，因此系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)也十分關(guān)鍵。

2.1傳感器節(jié)點(diǎn)程序設(shè)計(jì)傳感器節(jié)點(diǎn)主要承擔(dān)數(shù)據(jù)采集和發(fā)送的工作，由于其能量及處理資源有限，因此需要采取節(jié)能和減少數(shù)據(jù)處理的設(shè)計(jì)方案。本設(shè)計(jì)方案中，傳感器節(jié)點(diǎn)采取按需求喚醒的工作方式，檢測等待時(shí)間（等待時(shí)間可由后臺(tái)設(shè)置）未到或者沒有收到匯聚節(jié)點(diǎn)命令時(shí)節(jié)點(diǎn)處于休眠狀態(tài)；當(dāng)?shù)却龝r(shí)間一到或者收到命令時(shí)，立刻開始工作，進(jìn)行采集數(shù)據(jù)并發(fā)送，或者根據(jù)命令完成相應(yīng)操作，完成后又進(jìn)入休眠狀態(tài)，等待下一次激活，其程序流程如圖5所示。

2.2匯聚節(jié)點(diǎn)程序設(shè)計(jì)匯聚節(jié)點(diǎn)的主要任務(wù)是接收傳感器節(jié)點(diǎn)轉(zhuǎn)發(fā)來的數(shù)據(jù)，處理后通過藍(lán)牙傳輸?shù)骄W(wǎng)關(guān)節(jié)點(diǎn)處，同時(shí)接收來自網(wǎng)關(guān)的命令，完成相應(yīng)的操作。相比于傳感器節(jié)點(diǎn)，匯聚節(jié)點(diǎn)的工作更加復(fù)雜，而且其能量和處理資源也不多，因此采取與傳感器節(jié)點(diǎn)相似的節(jié)能設(shè)計(jì)方案，將復(fù)雜的數(shù)據(jù)處理工作交予網(wǎng)關(guān)節(jié)點(diǎn)，其程序流程如圖6所示。

2.3智能手機(jī)APP設(shè)計(jì)智能手機(jī)作為本系統(tǒng)的網(wǎng)關(guān)節(jié)點(diǎn)，承擔(dān)協(xié)議轉(zhuǎn)換、數(shù)據(jù)傳輸、數(shù)據(jù)處理等復(fù)雜工作，因此開發(fā)相應(yīng)的應(yīng)用程序（Applica-tionProgram，簡稱APP）來實(shí)現(xiàn)上述功能，其流程圖如圖7所示。該APP實(shí)現(xiàn)對智能手機(jī)內(nèi)部藍(lán)牙模塊的調(diào)用，通過藍(lán)牙連接與匯聚節(jié)點(diǎn)通信；利用智能手機(jī)的GPS模塊獲取位置信息，加入到接收到的傳感器數(shù)據(jù)中，再通過移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)胶笈_(tái)系統(tǒng)；接收后臺(tái)系統(tǒng)的命令，完成相應(yīng)的操作；同時(shí)通過智能手機(jī)對應(yīng)的界面提供數(shù)據(jù)顯示、告警提醒以及日志功能。

篇（3）

2對無線傳感器的安全技術(shù)造成破壞的因素

2.1破撞攻擊。在發(fā)包作用處于正常的節(jié)點(diǎn)中時(shí)，破壞方則會(huì)附帶的將另一個(gè)數(shù)據(jù)包進(jìn)行發(fā)送，使得破壞的數(shù)據(jù)由于出現(xiàn)數(shù)據(jù)的疊加無法有效的被分離開，從而嚴(yán)重的阻礙了正常情況下的網(wǎng)絡(luò)通信，并且破壞了網(wǎng)絡(luò)通信的安全性，即為碰撞攻擊。建立監(jiān)聽系統(tǒng)則是最好的防卸方法，它是利用糾錯(cuò)系統(tǒng)來查找數(shù)據(jù)包的疊加狀況，并及時(shí)的對其進(jìn)行清除，從而確保數(shù)據(jù)安全的傳輸。

2.2擁塞攻擊。擁塞攻擊指就是破換方對網(wǎng)絡(luò)通信的頻率進(jìn)行深入的了解之后，通過通信頻率附近的區(qū)域的得知，來發(fā)射相應(yīng)的無線電波，從而進(jìn)行一步對干擾予以加大。對于這種狀況，則需要采用科學(xué)合理的預(yù)防方式，來將網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)裝換成另一個(gè)頻率，才能進(jìn)行正常的通信。

3加強(qiáng)無線傳感器網(wǎng)絡(luò)安全技術(shù)的相關(guān)措施分析

3.1密鑰管理技術(shù)。通常在密鑰的管理中，密鑰從生成到完畢的這一過程所存在的不同問題在整個(gè)加密系統(tǒng)中是極其薄弱的一個(gè)環(huán)節(jié)，信息的泄漏問題尤為頻繁。目前我國對密鑰管理技術(shù)上最根本的管理是對稱密鑰機(jī)制的管理，其中包括非預(yù)共享的密鑰模式、預(yù)共享密鑰模式、概率性分配模式以及確定性分配模式。確定性分配模式為一個(gè)共享的密碼鑰匙，處于兩個(gè)需要進(jìn)行交換的數(shù)據(jù)節(jié)點(diǎn)間，且為一種非常確定的方式。而概率性分配則是將密碼鑰匙的共享得以實(shí)現(xiàn)，則要根據(jù)能夠進(jìn)行計(jì)算的合理概率，從而使得分配模式予以提出。

3.2安全路由技術(shù)。路由技術(shù)的實(shí)施就是想節(jié)省無線傳感器網(wǎng)絡(luò)中的節(jié)點(diǎn)所擁有能量，并最大程度體現(xiàn)無線傳感器網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)。但由于傳播的范圍較大，因此在傳輸網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)信息時(shí)常常不同程度的遭受攻擊，例如DD路由中最根本的協(xié)議，一些惡意的消息通過泛洪攻擊方式進(jìn)行攔截及獲取，并利用網(wǎng)絡(luò)將類似虛擬IP地址、hello時(shí)間以及保持時(shí)間這樣的HSRP信息的HSRP協(xié)議數(shù)據(jù)單元進(jìn)行寄發(fā)的方式，來對正常情況下的傳輸實(shí)行阻礙，使得網(wǎng)絡(luò)無法進(jìn)行正常且順利的通信流程。但通過HSRP協(xié)議和TESLA協(xié)議進(jìn)行有效結(jié)合所形成的SPINS協(xié)議，則可以有效的緩解且減少信息泄露的情況的出現(xiàn)，同時(shí)進(jìn)一步加強(qiáng)了對攻擊進(jìn)行預(yù)防的能力，從而保證無線傳感器網(wǎng)絡(luò)整體的系統(tǒng)具有安全性。

3.3安全數(shù)據(jù)相融合。無線傳感器網(wǎng)絡(luò)就是通過豐富且復(fù)雜的數(shù)據(jù)所形成的一種網(wǎng)絡(luò)，其中的相關(guān)數(shù)據(jù)會(huì)利用融合以及剔除，來對數(shù)據(jù)信息進(jìn)行傳送，因此在此過程中，必須謹(jǐn)慎仔細(xì)的對數(shù)據(jù)融合的安全性問題予以重視。同時(shí)數(shù)據(jù)融合節(jié)點(diǎn)的過程中，必須將數(shù)據(jù)具體的融合通過安全節(jié)點(diǎn)進(jìn)行開展，并且在融合之后，將一些有效的數(shù)據(jù)通過供基站予以傳送，才能進(jìn)一步對監(jiān)測的評價(jià)進(jìn)行開展，從而保證融合的結(jié)果具有真實(shí)性以及安全性。

3.4密碼技術(shù)。針對無線傳感器網(wǎng)絡(luò)中的一些極其不安全的特性，可通過密碼設(shè)置、科學(xué)化的密碼技術(shù)，從而進(jìn)一步保證網(wǎng)絡(luò)通信能夠安全的進(jìn)行。同時(shí)通過加大密碼中相關(guān)代碼以及數(shù)據(jù)的長度，來大大降低信息泄露的情況，從而可以有效的保證通信數(shù)據(jù)的安全性。由于出現(xiàn)的密鑰算法無法達(dá)到對稱性，其中所具備的保護(hù)因素較大，并且擁有簡單方便的密碼設(shè)置，從而廣泛、普遍的被人們運(yùn)用到日常生活中。而在應(yīng)用不同的通信設(shè)備時(shí)，則需要將相應(yīng)的密碼技術(shù)進(jìn)行使用。

篇（4）

現(xiàn)代包裝設(shè)計(jì)中文字與藝術(shù)通感的關(guān)系

在包裝設(shè)計(jì)中研究人類生理和心理感受的類型和特點(diǎn)，用視覺傳達(dá)形式為主要語言描述人的各種感官體驗(yàn)，是包裝設(shè)計(jì)中視覺溝通的有效途徑。文字更是視覺溝通不可缺少的元素，通過藝術(shù)通感，文字不僅可以傳遞出嗅覺、味覺、觸覺、聽覺等信息，還可補(bǔ)充和豐富人們的感覺，使人產(chǎn)生視覺要素以外的更多感受。另外，現(xiàn)代包裝設(shè)計(jì)中廣告宣傳性文字藝術(shù)通感的傳達(dá)也不容忽視。簡短精煉、表達(dá)準(zhǔn)確、具有聯(lián)覺感受的廣告語，可以使消費(fèi)者產(chǎn)生使用產(chǎn)品后帶來歡樂、美感、激動(dòng)等藝術(shù)通感，直接激發(fā)了消費(fèi)者的情感，起到畫龍點(diǎn)睛的作用。

現(xiàn)代包裝設(shè)計(jì)中藝術(shù)通感的形成

藝術(shù)通感不是簡單的、孤立存在的心理現(xiàn)象。在認(rèn)知的過程中，由感覺引發(fā)、想象搭橋、情感推動(dòng)而達(dá)到領(lǐng)悟的境界，是藝術(shù)實(shí)踐不可或缺的重要因素。它們共同作用將直接作用于人們的各種感覺，豐富、深化為人們的認(rèn)知的過程。我國當(dāng)代著名的詩評家李元洛先生認(rèn)為：“成功的藝術(shù)通感是一種創(chuàng)造性的審美想象。”想象是實(shí)現(xiàn)藝術(shù)通感的中介和橋梁，可以把多種感觀因素聯(lián)接、綜合起來，給人以情深理直的形象感受。如可口可樂包裝設(shè)計(jì)中白色英文品牌名“COCACOLA”加上銀色邊框，與紅色底色形成強(qiáng)烈的動(dòng)靜對比，給人以喜慶、歡樂、熱鬧的視覺想象，傳達(dá)出可口可樂歡慶的品牌形象。而“情感是人對客觀事物是否滿足自己的需要而產(chǎn)生的態(tài)度體驗(yàn)”，具有強(qiáng)大的內(nèi)驅(qū)力、整合力和創(chuàng)造力，能激起消費(fèi)者的強(qiáng)烈共鳴。如印有盲文的外包裝，滿足了盲人的情感需求。

現(xiàn)代包裝設(shè)計(jì)中文字藝術(shù)通感的傳達(dá)形式

1.現(xiàn)代包裝設(shè)計(jì)中文字實(shí)用功能的傳播

文字是商品信息傳達(dá)的主要形式，商品的品牌、廣告語、使用說明等相關(guān)信息都必須明確地表達(dá)在包裝上。要在琳瑯滿目的商品中抓住消費(fèi)者的視線，包裝上的文字必須簡潔、易讀、易懂、易記，具有較強(qiáng)的辨識(shí)度。例如雀巢咖啡包裝設(shè)計(jì)，它以品牌標(biāo)識(shí)和產(chǎn)品形象作為包裝的視覺主體形象。白色中英文品牌標(biāo)志以它鮮明有力的視覺強(qiáng)度向消費(fèi)者傳達(dá)著信賴感，手寫體的產(chǎn)品數(shù)量說明則給人一種輕松與隨意之感，凸顯了產(chǎn)品特性。包裝上文字可讀性的提高還能加強(qiáng)產(chǎn)品的視覺感染力與視覺沖擊力，引發(fā)人們對抽象的產(chǎn)品性格想象及情感需求的共鳴。像羅馬體、宋體這類柔美秀麗的字體，字型優(yōu)美清新，線條流暢，適合運(yùn)用于女性化裝品及日用品包裝設(shè)計(jì)中，給人溫柔、典雅的視覺親切感；而具有穩(wěn)重、簡約、大方等特點(diǎn)的字體，則適合于表現(xiàn)工業(yè)產(chǎn)品類的包裝，以展現(xiàn)其現(xiàn)代感的設(shè)計(jì)主題。不同風(fēng)格的文字帶給我們不同的藝術(shù)通感，在設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)針對訴求人群和商品選擇不同風(fēng)格的文字及表現(xiàn)形式，使包裝設(shè)計(jì)中文字的藝術(shù)通感的表達(dá)更為豐富、準(zhǔn)確。

2. 現(xiàn)代包裝設(shè)計(jì)中文字文化使命的傳承

現(xiàn)代包裝設(shè)計(jì)是對社會(huì)總體文化的一種反應(yīng)，文字又是反應(yīng)文化的有效載體。它既是商品信息傳播的視覺符號(hào)，又是形、音、義相結(jié)合的傳播載體，能延伸語言的交際效力，成為消費(fèi)者知覺文化內(nèi)涵的鑰匙。因此，優(yōu)秀的包裝設(shè)計(jì)應(yīng)利用消費(fèi)者對不同文字形態(tài)的文化情感，使消費(fèi)者通過文字所傳遞的文化信息與自身感覺經(jīng)驗(yàn)相融合，產(chǎn)生某種藝術(shù)通感，完成對商品文化內(nèi)涵的解讀。如中國的宋體古樸典雅，公正勻稱，蘊(yùn)含古典之美；歐美的無飾線體莊重而醒目、簡潔，富有現(xiàn)代感。因此，在包裝設(shè)計(jì)中，理解文字元素的特點(diǎn)、文化背景及藝術(shù)性，找出文字元素和產(chǎn)品的結(jié)合點(diǎn)，將文字滲入到包裝設(shè)計(jì)的視覺表現(xiàn)語言當(dāng)中就尤為重要。

3. 現(xiàn)代包裝設(shè)計(jì)中文字視覺審美的表現(xiàn)

文字作為視覺語言和語言書寫的符號(hào)，除了承載、傳達(dá)各種文字信息的原始功能外，其藝術(shù)性也不容忽視。文字美觀、個(gè)性的視覺形象已成為一種重要的裝飾和載體，能給人耳目一新的感染力。在現(xiàn)代包裝設(shè)計(jì)中，巧妙運(yùn)用文字的創(chuàng)意表現(xiàn)，起到情感傳達(dá)的作用，給人以美好的審美感受，是快速展現(xiàn)品牌形象的一種捷徑。例如日本SOUR水果飲料包裝設(shè)計(jì)，整個(gè)版面品牌名稱來表現(xiàn)。采用斜方向階梯式結(jié)構(gòu)構(gòu)圖，畫面自由生動(dòng)，并通過字母由大到小的漸變營造出富有節(jié)奏律動(dòng)感的藝術(shù)效果，由視覺引發(fā)味覺、聽覺上的通感享受，給人美味、健康的心理印象。文字賦予了品牌個(gè)性的魅力，藝術(shù)形式的高度幾何、抽象化具有鮮明的有企業(yè)的主導(dǎo)作用。

結(jié)語

篇（5）

中圖分類號(hào)TN95 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼A 文章編號(hào)1674-6708（2012）81-0221-02

1 概述

激光雷達(dá)成像壓縮傳感技術(shù)是近年比較活躍的一類信息技術(shù)，它是在傳統(tǒng)激光雷達(dá)成像的技術(shù)基礎(chǔ)上，加入了新的信息獲取理論，即壓縮傳感技術(shù)，有效降低數(shù)據(jù)采集量，并提高了信號(hào)傳輸質(zhì)量。

激光雷達(dá)成像壓縮傳感技術(shù)特定主體情報(bào)信息搜索系統(tǒng)，是以科技論文、技術(shù)專利、作者、地域等特定主體為信息搜索目標(biāo)，綜合運(yùn)用計(jì)算機(jī)處理等技術(shù)，對激光雷達(dá)成像壓縮傳感技術(shù)的有關(guān)情報(bào)信息進(jìn)行識(shí)別和獲取，并實(shí)現(xiàn)對情報(bào)數(shù)據(jù)的預(yù)處理和判斷，實(shí)現(xiàn)激光雷達(dá)成像壓縮傳感相關(guān)技術(shù)的專利、論文、互聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)監(jiān)控，進(jìn)而獲取和掌握技術(shù)情報(bào)數(shù)據(jù)。

在此劃定激光雷達(dá)成像壓縮傳感技術(shù)特定主體包括：

1）中文核心期刊論文數(shù)據(jù)搜索與跟蹤；

2）外文EI、SCI期刊論文數(shù)據(jù)搜索與跟蹤；

3）中國專利數(shù)據(jù)搜索與跟蹤；

4）美國申請專利數(shù)據(jù)搜索與跟蹤；

5）美國授權(quán)專利數(shù)據(jù)搜索與跟蹤；

6）歐洲公開專利數(shù)據(jù)搜索與跟蹤

7）世界知識(shí)產(chǎn)權(quán)組織專利數(shù)據(jù)搜索與跟蹤；

8）中國專利法律狀態(tài)數(shù)據(jù)搜索與跟蹤；

9）歐洲和世界知識(shí)產(chǎn)權(quán)組織專利同族數(shù)據(jù)搜索與跟蹤；

10）美國專利交易數(shù)據(jù)搜索與跟蹤；

11）互聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)搜索與跟蹤。

2 系統(tǒng)架構(gòu)設(shè)計(jì)

系統(tǒng)主要由信息搜索模塊、信息監(jiān)控模塊、信息采集模塊組成。

信息搜索模塊主要針對三大檢索論文數(shù)據(jù)，中文核心期刊數(shù)據(jù)，中國、美國、歐洲、世界知識(shí)產(chǎn)權(quán)組織的專利申請數(shù)據(jù)、授權(quán)數(shù)據(jù)、法律狀態(tài)數(shù)據(jù)、專利權(quán)轉(zhuǎn)移數(shù)據(jù)、同族專利數(shù)據(jù)、引證數(shù)據(jù)，互聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)進(jìn)行搜索；信息監(jiān)控模塊利用搜索模塊的功能，針對技術(shù)、機(jī)構(gòu)、人員、國家的相關(guān)數(shù)據(jù)進(jìn)行監(jiān)控，發(fā)現(xiàn)各類信息的異動(dòng)；之后，由信息采集模塊完成數(shù)據(jù)采集，存入相應(yīng)數(shù)據(jù)庫。

對于不同來源的數(shù)據(jù)，采用網(wǎng)絡(luò)爬蟲技術(shù)設(shè)計(jì)搜索和跟蹤的后臺(tái)程序，后臺(tái)程序不間斷的掃描搜索和監(jiān)測任務(wù)，一旦采集條件成立，啟動(dòng)采集，獲取包括html、xml、txt格式的原始數(shù)據(jù)，然后由信息抽取程序抽取相應(yīng)的格式化數(shù)據(jù)經(jīng)過ETL轉(zhuǎn)換存入到數(shù)據(jù)庫中。以搜索任務(wù)為核心的業(yè)務(wù)表與元數(shù)據(jù)管理表建立關(guān)系，任務(wù)由用戶設(shè)定，與用戶的搜索條件一一對應(yīng)，每個(gè)任務(wù)下可以包含來自一個(gè)數(shù)據(jù)元的任意多個(gè)專利，多個(gè)任務(wù)構(gòu)成一個(gè)分析項(xiàng)目；每個(gè)任務(wù)根據(jù)其數(shù)據(jù)的來源設(shè)定任務(wù)所采用的處理方案，每個(gè)方案對應(yīng)一個(gè)數(shù)據(jù)源的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)特征、數(shù)據(jù)清洗方案、數(shù)據(jù)分析方案，屬于元數(shù)據(jù)的一部分。

圖1 搜索任務(wù)創(chuàng)建示意圖

3 搜索算法

互聯(lián)網(wǎng)中的網(wǎng)頁相互連接，彼此連同，構(gòu)成一個(gè)巨大的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，相對于專利和論文來說，對其進(jìn)行搜索，技術(shù)難度略大。對于互聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)則要采用網(wǎng)絡(luò)搜索算法進(jìn)行網(wǎng)頁的深度搜索。激光雷達(dá)壓縮傳感技術(shù)信息搜索系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)搜索算法以深度優(yōu)先搜索算法為主。

深度優(yōu)先搜索所遵循的搜索策略是盡可能“深”地搜索網(wǎng)頁節(jié)點(diǎn)。在深度優(yōu)先搜索中，對于最新發(fā)現(xiàn)的網(wǎng)頁頂點(diǎn)，如果它還有以此為起點(diǎn)而未探測到的鏈接邊，就沿此邊繼續(xù)漢下去。當(dāng)網(wǎng)頁結(jié)點(diǎn)的所有鏈接邊都己被探尋過，搜索將回溯到發(fā)現(xiàn)網(wǎng)頁結(jié)點(diǎn)那條邊的始結(jié)點(diǎn)。這一過程一直進(jìn)行到已發(fā)現(xiàn)從源網(wǎng)頁結(jié)點(diǎn)可達(dá)的所有網(wǎng)頁結(jié)點(diǎn)為止。如果還存在未被發(fā)現(xiàn)的網(wǎng)頁結(jié)點(diǎn)，則選擇其中一個(gè)作為源結(jié)點(diǎn)并重復(fù)以上過程，整個(gè)進(jìn)程反復(fù)進(jìn)行直到所有結(jié)點(diǎn)都被發(fā)現(xiàn)為止。

如下圖，采用深度優(yōu)先搜索算法，輸出的網(wǎng)頁順序?yàn)椋篈->B->D->H->I->E->J->

C->F->K->G->L->M

主要搜索算法如下：

public void DFSTraverse（）

{

InitVisited（）；

DFS（items[0]）；

}

private void DFS（Vertexv）

{

v.visited=true；

Nodenode=v.firstEdge；

while（node！=null）

{

if（！node.adjvex.visited）

{

DFS（node.adjvex）；

}

node=node.next；

}

}

private void InitVisited（）

{

foreach（Vertexvinitems）

{

v.visited=false；

}

}

4 結(jié)論

本研究以情報(bào)信息搜索為核心，以特定主體為信息來源，運(yùn)用計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，構(gòu)建了一套技術(shù)情報(bào)信息搜索系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了對特定主體技術(shù)情報(bào)的跟蹤和監(jiān)控，為摸清有關(guān)技術(shù)發(fā)展態(tài)勢、掌握潛在競爭威脅提供了手段，為管理決策部門制定技術(shù)發(fā)展路線、做出準(zhǔn)確部署判斷提供了有效的情報(bào)支持。

參考文獻(xiàn)

篇（6）

中圖分類號(hào)：G642.0 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號(hào)：1674-9324（2016）09-0065-04

一、引言

光纖傳感技術(shù)是一門基礎(chǔ)理論與工程應(yīng)用緊密結(jié)合、理論與實(shí)踐能力并重的系統(tǒng)學(xué)科，既要求學(xué)員有扎實(shí)的光學(xué)、電學(xué)基礎(chǔ)，又要求學(xué)員能夠擺脫課本的束縛、根據(jù)實(shí)際工程應(yīng)用靈活運(yùn)用已學(xué)到的知識(shí)。為適應(yīng)這一形勢，2006年以來，我們針對技術(shù)類本科生、軍事指揮類本科生、碩士研究生和博士研究生的不同特點(diǎn)和未來適應(yīng)部隊(duì)工作的不同要求，建立了光纖傳感技術(shù)系列課程。

作為一門應(yīng)用學(xué)科，“學(xué)以致用”是光纖傳感技術(shù)系列課程的特色之一。為此，課程建設(shè)非常注重學(xué)員對課程知識(shí)的實(shí)踐應(yīng)用能力培養(yǎng)，在教學(xué)實(shí)踐中，結(jié)合課程特點(diǎn)和授課對象的學(xué)習(xí)特點(diǎn)，大力推進(jìn)教學(xué)方法與手段的研究改革，在多層次一體化課程體系建設(shè)、教學(xué)方法與手段改革、創(chuàng)新人才培養(yǎng)、教師隊(duì)伍建設(shè)等方面取得了較大成績，下面分別進(jìn)行介紹。

二、光纖傳感技術(shù)多層次一體化課程建設(shè)

我校早在上世紀(jì)90年代就開設(shè)了《光纖傳感技術(shù)》課程，并作為光纖傳感專業(yè)研究生的必修專業(yè)基礎(chǔ)課，為培養(yǎng)光纖傳感技術(shù)人才起到了不可替代的作用。然而隨著光纖傳感技術(shù)在現(xiàn)代化信息戰(zhàn)爭中的應(yīng)用越來越廣泛，部隊(duì)對光纖傳感專業(yè)的人才數(shù)量和質(zhì)量要求越來越高。我校原有的只針對研究生展開的《光纖傳感技術(shù)》課程已經(jīng)遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能適應(yīng)培養(yǎng)部隊(duì)所需人才的緊迫要求。從2004年開始我院開始醞釀對光纖傳感技術(shù)課程進(jìn)行深入改革，將授課對象拓展到全校本科生和本院研究生，并從2006年開始實(shí)行。經(jīng)過6年多的系統(tǒng)建設(shè)，最終建立起了完備的多層次光纖傳感系列課程。

由于本科生和研究生、本專業(yè)和非本專業(yè)學(xué)員、技術(shù)類和軍事指揮類學(xué)員的知識(shí)基礎(chǔ)和應(yīng)用方向差異太大，如何科學(xué)劃分課程層次、清晰明確課程內(nèi)容、準(zhǔn)確定位課程目標(biāo)是光纖傳感系列課程建設(shè)的重點(diǎn)和難點(diǎn)。

在廣泛調(diào)研軍隊(duì)需求、不同類別學(xué)員的知識(shí)積累和興趣及國內(nèi)外學(xué)校同專業(yè)的課程設(shè)置基礎(chǔ)上，我們建立起了分別面向本科生和研究生、技術(shù)類和軍事指揮類、本院專業(yè)和全校學(xué)員的光纖傳感系列課程。新增了技術(shù)類《光纖傳感技術(shù)》、軍事指揮類《光纖傳感技術(shù)》，面向全校本科生專題研討課《基于虛擬儀器的光纖傳感技術(shù)》三門課程，原有針對研究生的《光纖傳感技術(shù)》則改為《光纖傳感系統(tǒng)》[1，2]。

（一）建立起針對本院技術(shù)類本科生的《光纖傳感技術(shù)》課程內(nèi)容體系，以“扎實(shí)廣泛的技術(shù)基礎(chǔ)為核心，典型的系統(tǒng)應(yīng)用為亮點(diǎn)”

考慮到授課學(xué)員在學(xué)習(xí)本課程之前已經(jīng)在《光纖通信》、《光電檢測技術(shù)》等課程中對光纖和光纖器件等有初步了解，在本課程中首先介紹光纖傳感技術(shù)的概念和內(nèi)涵，然后針對光纖傳感系統(tǒng)的特點(diǎn)，介紹光纖、光纖器件、光纖傳感原理和光纖傳感信號(hào)解調(diào)原理。這四部分內(nèi)容涵蓋了強(qiáng)度型、偏振型、波長型、相位型和分布式光纖傳感的系統(tǒng)構(gòu)成、傳感原理和關(guān)鍵技術(shù)，為光纖傳感基礎(chǔ)知識(shí)，具有信息量大、知識(shí)點(diǎn)多、覆蓋范圍廣泛的特點(diǎn)；最后以2-3種典型的光纖傳感系統(tǒng)為例，向?qū)W員示范在系統(tǒng)中如何對基礎(chǔ)知識(shí)進(jìn)行靈活應(yīng)用，啟發(fā)學(xué)員根據(jù)學(xué)到的基礎(chǔ)知識(shí)來分析理解新型光纖傳感系統(tǒng)。

（二）研究生的《光纖傳感系統(tǒng)》課程以“系統(tǒng)應(yīng)用技術(shù)為核心，系統(tǒng)設(shè)計(jì)為亮點(diǎn)”

與原有的研究生《光纖傳感技術(shù)》相比，新的課程內(nèi)容和標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行了大幅度的改革，突出“系統(tǒng)應(yīng)用”，大幅度削減了光纖傳感基礎(chǔ)知識(shí)，而是以四大類典型光纖傳感系統(tǒng)為授課重點(diǎn)。課程中的四大類典型光纖傳感系統(tǒng)選取了目前應(yīng)用最為廣泛或技術(shù)難度較高的光纖水聽器系統(tǒng)、光纖陀螺系統(tǒng)、分布式光纖傳感系統(tǒng)和光纖光柵傳感系統(tǒng)，針對每一類對其應(yīng)用背景、系統(tǒng)組成、系統(tǒng)指標(biāo)和關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行詳細(xì)分析，構(gòu)建課本知識(shí)到實(shí)際工程應(yīng)用的技術(shù)橋梁。在講解完每一類典型光纖傳感系統(tǒng)后，特別設(shè)計(jì)了光纖傳感系統(tǒng)設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)，要求學(xué)員以分組的形式，根據(jù)特定應(yīng)用背景設(shè)計(jì)出光纖傳感系統(tǒng)，闡明系統(tǒng)特色和關(guān)鍵技術(shù)。

課程調(diào)整所面臨的最大難題在于：學(xué)習(xí)本課程的研究生既包括本校本專業(yè)的學(xué)員，也包括來自于外院和外校的本科非光信息專業(yè)的學(xué)員。對于前者，通過本科生階段的《光纖傳感技術(shù)》學(xué)習(xí)已經(jīng)具備了良好的基礎(chǔ)，在新課程學(xué)習(xí)中應(yīng)盡量避免內(nèi)容重復(fù)；對于后者，直接學(xué)習(xí)典型光纖傳感系統(tǒng)中的關(guān)鍵技術(shù)存在一定難度，需要對光纖傳感基礎(chǔ)知識(shí)進(jìn)行介紹。為此，在研究生的《光纖傳感系統(tǒng)》課程中，首先設(shè)定了3個(gè)課時(shí)對光纖傳感基礎(chǔ)知識(shí)進(jìn)行回顧和總結(jié)，并點(diǎn)明各部分基礎(chǔ)知識(shí)所涉及的參考書。同時(shí)由于使用了與本科生《光纖傳感技術(shù)》課程同一系列的教材，為解決學(xué)員基礎(chǔ)參差不齊的難題提供了有效的解決辦法，而面向全校的《基于虛擬儀器的光纖傳感技術(shù)》則為畢業(yè)于本校其他專業(yè)的研究生學(xué)員提供了學(xué)習(xí)本課程的基礎(chǔ)。

（三）軍事指揮類本科生的《光纖傳感技術(shù)》課程以“完善學(xué)員知識(shí)結(jié)構(gòu)為重點(diǎn)，突出軍事應(yīng)用特色為亮點(diǎn)”，為學(xué)員提供裝備相關(guān)知識(shí)基礎(chǔ)

課程針對軍事指揮類本科學(xué)員培訓(xùn)的主要目標(biāo)，將軍事指揮類本科生《光纖傳感技術(shù)》課程的主要任務(wù)確定為拓展軍事指揮類學(xué)員的知識(shí)面，完善知識(shí)結(jié)構(gòu)，了解最新軍用傳感器技術(shù)，一方面可以充分發(fā)揮我軍現(xiàn)有裝備的作戰(zhàn)效能，另一方面可以掌握外軍作戰(zhàn)手段，有效克敵制勝。課程簡化了基礎(chǔ)知識(shí)部分內(nèi)容，擴(kuò)充了典型光纖傳感部分，特別是注重光纖水聽器、光纖陀螺和分布式光纖傳感器在軍事中的應(yīng)用，并拓展光纖水聽器在聲納系統(tǒng)應(yīng)用中的相關(guān)知識(shí)，讓學(xué)員在進(jìn)行工作崗位后可以更快的掌握相關(guān)裝備的使用和維護(hù)。

（四）面向研究生的《虛擬光纖傳感技術(shù)》以“引導(dǎo)學(xué)員自主學(xué)習(xí)為核心，激發(fā)學(xué)員獨(dú)立思考為亮點(diǎn)”

課程以光纖傳感技術(shù)中相干檢測技術(shù)為背景，以虛擬儀器技術(shù)為手段，通過一個(gè)具體實(shí)例為研討對象，讓學(xué)員一邊學(xué)習(xí)新知識(shí)，一邊動(dòng)手做實(shí)驗(yàn)，一邊學(xué)會(huì)自主學(xué)習(xí)。課程首先在學(xué)員高中已經(jīng)具備的光學(xué)知識(shí)基礎(chǔ)上講解干涉型光纖傳感的基本內(nèi)容，然后引導(dǎo)學(xué)員自習(xí)LabVIEW虛擬儀器語言，通過研討學(xué)習(xí)心得讓學(xué)員掌握LabVIEW基本知識(shí)，最后要求學(xué)員利用所學(xué)知識(shí)和工具完成光纖傳感中一個(gè)典型信號(hào)處理問題。整個(gè)課程以學(xué)員自己動(dòng)手動(dòng)腦為主，精選了一門易學(xué)好用的虛擬儀器語言LabVIEW，使學(xué)員可以在四到五次課的時(shí)間內(nèi)學(xué)會(huì)，并結(jié)合光纖傳感技術(shù)系列課程的建設(shè)成果，讓學(xué)員可以在課程上針對典型的干涉型光纖傳感系統(tǒng)進(jìn)行信號(hào)處理實(shí)驗(yàn)，一方面提升了學(xué)員的學(xué)習(xí)的積極性，另一方面加強(qiáng)了學(xué)員的自信心，并為學(xué)員以后的創(chuàng)新實(shí)踐奠定了基礎(chǔ)。

三、教學(xué)方法與手段改革

在教學(xué)過程中，在教學(xué)方法和教學(xué)手段上也進(jìn)行了一系列的改革，使用了大量的新技術(shù)、新手段、和新的教學(xué)方式。主要體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：

（一）充分運(yùn)用科研成果和虛擬儀器技術(shù)的特點(diǎn)，增加了大量的課堂演示實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)

在光纖傳感技術(shù)系列課程中引入堂演示實(shí)驗(yàn)，對于加深學(xué)員對知識(shí)的理解效果最為明顯。在課程建設(shè)中，充分利用所在實(shí)驗(yàn)室在光纖傳感技術(shù)研究上的優(yōu)勢，在每門課程講授中都加入了1～2個(gè)課堂演示實(shí)驗(yàn)。

與專門的實(shí)驗(yàn)課不同，課堂演示實(shí)驗(yàn)的側(cè)重點(diǎn)在實(shí)驗(yàn)效果上，通常都是完整的光纖系統(tǒng)，包括光源、光傳輸鏈路、光接收模塊、顯示模塊等等，并注重演示效果。以往的光纖系統(tǒng)雖然功能性明顯，但結(jié)構(gòu)復(fù)雜。近年來，課題組所在的實(shí)驗(yàn)室在光纖傳感系統(tǒng)的工程可靠性研究上投入了大量精力，一些便攜式高可靠性的光纖傳感集成模塊在科研項(xiàng)目中得到廣泛應(yīng)用；這些科研成果的突破使得在課堂上演示一些復(fù)雜的光纖傳感系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)成為可能[5]。另一方面，由于虛擬儀器技術(shù)在光纖傳感技術(shù)中的廣泛應(yīng)用，復(fù)雜的信號(hào)解調(diào)可以通過電腦直觀的顯示在課堂多媒體系統(tǒng)中，“所見即所得”的方式使得課堂演示實(shí)驗(yàn)的效果非常直觀和可信。以研究生的《光纖傳感系統(tǒng)》課程為例，我們選取了光纖光柵應(yīng)變系統(tǒng)作為課堂演示實(shí)驗(yàn)內(nèi)容。在硬件上，這套系統(tǒng)的光收發(fā)模塊為集成化的便攜式光纖光柵解調(diào)儀，采用法蘭盤對接可串接起多個(gè)光纖傳感陣列；而復(fù)雜的信號(hào)解調(diào)系統(tǒng)則全部通過虛擬儀器技術(shù)在電腦上軟件實(shí)現(xiàn)，解調(diào)結(jié)果直接顯示在電腦程序界面中。通過這套系統(tǒng)，我們完整地演示了光纖傳感器設(shè)計(jì)、光纖傳輸鏈路構(gòu)成、復(fù)用光纖傳感網(wǎng)絡(luò)、和光纖傳感信號(hào)解調(diào)等多項(xiàng)知識(shí)內(nèi)容，學(xué)員普遍反映通過這一演示實(shí)驗(yàn)對光纖傳感系統(tǒng)有了清晰深刻的了解。

（二）借鑒國外大學(xué)相關(guān)專業(yè)的教學(xué)模式，在考核中引入小型綜合設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)，充分考察學(xué)員的綜合素質(zhì)

課題組的兩位教員具有國外留學(xué)的經(jīng)歷，在課程建設(shè)中充分參考國外大學(xué)在光纖傳感技術(shù)課程的教學(xué)方法，在作業(yè)環(huán)節(jié)引入小型光纖傳感綜合設(shè)計(jì)內(nèi)容，并將其作為課程考核評價(jià)標(biāo)準(zhǔn)的一部分，實(shí)現(xiàn)對學(xué)員綜合素質(zhì)的培養(yǎng)和考核評價(jià)。

光纖傳感綜合設(shè)計(jì)參考了香港理工大學(xué)和英國南安普頓大學(xué)的教學(xué)經(jīng)驗(yàn)，以對知識(shí)的綜合運(yùn)用為主要考察目標(biāo)。本科生光纖傳感技術(shù)采用適當(dāng)?shù)木C合設(shè)計(jì)題目難度，重視對知識(shí)融會(huì)貫通和綜合應(yīng)用能力的考察，一般在授課過程中只進(jìn)行1次；研究生除了要求基礎(chǔ)知識(shí)綜合應(yīng)用能力，更注重對實(shí)際工程應(yīng)用系統(tǒng)的完整性和前沿問題的拓展性考察[6]，一般則開設(shè)2～3次。綜合設(shè)計(jì)作業(yè)由學(xué)員分組完成，小組內(nèi)成員根據(jù)資料調(diào)研、方案設(shè)計(jì)、報(bào)告撰寫等工作內(nèi)容的不同進(jìn)行明確分工，并推選一位組員參加課堂專門設(shè)置答辯環(huán)節(jié)。

（三）針對授課內(nèi)容的層次劃分和授課對象的學(xué)習(xí)特點(diǎn)，科學(xué)合理設(shè)置研討專題

研討式教學(xué)我校近年來大力推廣的教學(xué)方式之一。由于光纖傳感技術(shù)具有經(jīng)典與前沿相結(jié)合、理論與工程應(yīng)用相結(jié)合的特點(diǎn)，在系列課程建設(shè)中，課題組在原有研究生《光纖傳感技術(shù)》的研討式專題內(nèi)容基礎(chǔ)上，進(jìn)行了深入的思考和大膽的拓展，將課程中的研討專題劃分為三大類：經(jīng)典理論知識(shí)的研討、前沿研究的研討和學(xué)位論文研究方法的研討。

經(jīng)典理論知識(shí)的研討要求學(xué)員在授課之前對相關(guān)內(nèi)容進(jìn)行預(yù)習(xí)，并在課堂上對全體學(xué)員講解自己對該問題的理解。如在進(jìn)行“光纖干涉儀傳感系統(tǒng)”的授課時(shí)，要求學(xué)員預(yù)習(xí)時(shí)弄明白兩個(gè)問題：什么是隨機(jī)相位衰落？什么是偏振誘導(dǎo)信號(hào)衰落？進(jìn)行研討時(shí)不要求學(xué)員對這兩個(gè)問題進(jìn)行深入剖析，但要求學(xué)員用精煉的語言闡明問題的物理含義。學(xué)員普遍認(rèn)為這種研討專題不是特別復(fù)雜，通過預(yù)習(xí)教材即可，但大部分學(xué)員會(huì)準(zhǔn)備PPT課件，且自愿上講臺(tái)講述的學(xué)員一般在以往的學(xué)習(xí)過程中接觸過與該專題相關(guān)的研究工作，因此在其課件上還會(huì)加入自己以往的工作、自己對該問題的擴(kuò)展認(rèn)知及自己尚未弄明白的問題等。這種教學(xué)效果是在深入了解學(xué)員的知識(shí)積累基礎(chǔ)上，通過巧妙設(shè)置研討專題取得的。

前沿研究的研討要求學(xué)員進(jìn)行大量的資料查閱，特別是光纖傳感前沿研究課題的查閱。對于某一個(gè)問題，由于課堂講授的時(shí)間受限或者教材中沒有系統(tǒng)的描述，對該問題的課堂講授可能不夠全面，在這種情況下，教師會(huì)提供相關(guān)信息，要求學(xué)員查閱該文獻(xiàn)并進(jìn)行精讀，然后在課堂上進(jìn)行研討。這種研討專題分為兩種：一種是教師提供明確的檢索信息，由學(xué)員查閱到該文獻(xiàn)后精度文獻(xiàn)，分析文獻(xiàn)的精華及不足；另一種則是教師提供所要解決的問題，由學(xué)員對該問題進(jìn)行解讀，提煉關(guān)鍵檢索信息，進(jìn)行檢索后，對檢索文獻(xiàn)進(jìn)行初步分析，總結(jié)該問題的研究現(xiàn)狀。學(xué)員反映這種研討專題的難度稍大于第一種，但一般稍花時(shí)間都能解決。

學(xué)位論文研究方法的研討目的在于：無論是本科生還是研究生，在學(xué)習(xí)完相應(yīng)的光纖傳感技術(shù)課程后馬上就要投入到學(xué)位論文工作中。通過對這類問題的研討，學(xué)員逐漸掌握了在未來從事學(xué)位論文研究中必須具備的研究方法，這類的研討主要培養(yǎng)學(xué)員的仿真計(jì)算能力和光纖傳感系統(tǒng)的設(shè)計(jì)能力。例如在講授完光纖光柵的基本理論之后，學(xué)員反映耦合模理論的公式很繁瑣，難以一眼看出其中的物理特性，為此，我們安排了相關(guān)理論的仿真計(jì)算研討，要求學(xué)員根據(jù)課堂講授的公式進(jìn)行理論仿真，計(jì)算光纖光柵反射光譜，并繪制帶寬、反射率等關(guān)鍵參數(shù)隨著光柵參數(shù)的變化曲線。學(xué)員在課堂研討時(shí)要講述自己的關(guān)鍵參數(shù)設(shè)置和仿真結(jié)果。通過這種研討方式，學(xué)員對光纖光柵的反射譜特性建立了深入的了解，效果遠(yuǎn)遠(yuǎn)好于課堂直接講授相關(guān)結(jié)論。

根據(jù)光纖傳感課程層次劃分，不同的光纖傳感技術(shù)課程對三種研討專題的應(yīng)用程度也不相同，本科生的光纖傳感技術(shù)課程以經(jīng)典理論知識(shí)的研討為主，并設(shè)置1～2次前沿研究的研討；研究生的光纖傳感技術(shù)課程則以前沿研究的研討專題和學(xué)位論文研究方法的研討專題為主，對特別重要的概念設(shè)置少量經(jīng)典理論知識(shí)的研討專題。

四、以光纖傳感技術(shù)課程為支撐的創(chuàng)新型人才培養(yǎng)

光纖傳感技術(shù)的應(yīng)用范圍極廣，一套實(shí)用的光纖傳感系統(tǒng)可以很龐大很復(fù)雜，也可以很小巧靈活。針對這一特點(diǎn)，課題組教師在學(xué)院本科生和研究生的各項(xiàng)教學(xué)活動(dòng)中，積極開展與光纖傳感技術(shù)相關(guān)的各項(xiàng)活動(dòng)。

針對本科生的光纖傳感技術(shù)系列課程，在授課結(jié)束后，在光電設(shè)計(jì)大賽、畢業(yè)設(shè)計(jì)等教學(xué)活動(dòng)中開設(shè)了大量關(guān)于光纖傳感技術(shù)應(yīng)用的課題，引起學(xué)員濃厚的興趣和廣泛的參與熱情。一方面，參與光纖傳感技術(shù)相關(guān)的本科畢業(yè)設(shè)計(jì)學(xué)員數(shù)量大幅度提高。以技術(shù)類本科畢業(yè)設(shè)計(jì)為例，2013、2014年參與光纖傳感技術(shù)相關(guān)課題的學(xué)生均達(dá)到光信息專業(yè)學(xué)員總數(shù)的50%以上。另一方面，學(xué)員完成課題的質(zhì)量也得到大幅度提升，近年來有8名本科生獲得學(xué)校創(chuàng)新資助，從側(cè)面反映出光纖傳感技術(shù)課程教學(xué)效果的日漸提高。這些競賽成果也作為評價(jià)授課效果的標(biāo)準(zhǔn)之一，并將學(xué)員在課外延拓活動(dòng)中的效果和意見及時(shí)反饋到教學(xué)過程中[3，4]。

針對研究生的光纖傳感技術(shù)系列課程，一方面鼓勵(lì)學(xué)員在課程學(xué)習(xí)的基礎(chǔ)上努力拓展研究深度，在光纖傳感研究領(lǐng)域不斷創(chuàng)新。在課題組所在實(shí)驗(yàn)室所培養(yǎng)的研究生中，有3名研究生獲得學(xué)校創(chuàng)新資助，1名研究生獲得湖南省創(chuàng)新資助，其課題都是光纖傳感領(lǐng)域的研究重點(diǎn)和難點(diǎn)。此外還有5項(xiàng)研究生參與申請的光纖傳感技術(shù)相關(guān)專利；另一方面，鼓勵(lì)學(xué)員積極參與到與光纖傳感技術(shù)相關(guān)的科研項(xiàng)目中，在實(shí)際工程環(huán)境中對課程知識(shí)進(jìn)行融會(huì)貫通。目前在光纖信息專業(yè)的畢業(yè)研究生中，參加過光纖傳感相關(guān)的湖上或海上試驗(yàn)的學(xué)員達(dá)到95%以上，為其真正走向工作崗位后充分適應(yīng)部隊(duì)對光纖傳感技術(shù)人才的需要積累了寶貴的經(jīng)驗(yàn)。

五、高素質(zhì)教師隊(duì)伍建設(shè)

作為教育的重要媒介，教師是活動(dòng)中的主要因素。教員整體素質(zhì)的高低，直接影響著教學(xué)質(zhì)量的高低。因此，建立一支教學(xué)水平高、結(jié)構(gòu)合理的高素質(zhì)師資隊(duì)伍顯得尤為重要。

（一）從教學(xué)和科研兩個(gè)方面錘煉教師隊(duì)伍，使教師的教學(xué)水平和科研能力相互促進(jìn)共同提高

科學(xué)研究是教師工作的重要組成部分，是提高教學(xué)水平的重要手段，也是提高自身素質(zhì)的重要途徑。對于光纖傳感技術(shù)系列課程而言，學(xué)即能致用是其重要特點(diǎn)之一，教學(xué)和科研的相互促進(jìn)作用尤為明顯。課題組全部教員均參加了多個(gè)重大科研項(xiàng)目。通過重大科研項(xiàng)目的歷練，教員的學(xué)術(shù)水平得到很大的提高，一方面教員接觸了學(xué)術(shù)前沿，開拓了學(xué)術(shù)視野，經(jīng)歷了科研實(shí)踐，在課堂教學(xué)中自然會(huì)將科研最新成果、專業(yè)發(fā)展動(dòng)向帶進(jìn)課堂，另一方面，教員在參與重大科研項(xiàng)目時(shí)對光纖傳感的技術(shù)內(nèi)容有了更加深刻的認(rèn)知，對于在課堂上清楚明白的講好各個(gè)知識(shí)點(diǎn)至關(guān)重要。同時(shí)，通過教學(xué)活動(dòng)中對課程內(nèi)容的反復(fù)推敲及與學(xué)員之間展開的研討交流，可以加深教員對技術(shù)環(huán)節(jié)的領(lǐng)悟，甚至激發(fā)教員的靈感。通過在科研和教學(xué)兩個(gè)方面同時(shí)錘煉，促進(jìn)教師知識(shí)更新和自身進(jìn)步，提高教師的創(chuàng)新能力和教學(xué)質(zhì)量，將真正做到科研教學(xué)一體化。

（二）鼓勵(lì)教員進(jìn)行對外交流，充分借鑒國內(nèi)外同類專業(yè)課程的教學(xué)經(jīng)驗(yàn)

課題組有兩名教員具有國（境）外留學(xué)經(jīng)歷，其他教員也多次參加國內(nèi)外的學(xué)術(shù)活動(dòng)和教學(xué)活動(dòng)交流，在課程建設(shè)過程中充分利用了這一優(yōu)勢。在教員已經(jīng)帶回的國外大學(xué)教學(xué)經(jīng)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，鼓勵(lì)教員在回到學(xué)校后仍然定期與留學(xué)單位交流，及時(shí)獲取留學(xué)單位最新的課程設(shè)置和教學(xué)安排信息，并通過交流，不斷補(bǔ)充自身的不足，更新課程內(nèi)容，豐富教學(xué)手段，提高自身教學(xué)水平。在對外學(xué)術(shù)活動(dòng)交流中，有意識(shí)的了解其他院校同類專業(yè)課程的教學(xué)情況，對于感興趣的單位積極主動(dòng)與對方聯(lián)系進(jìn)行實(shí)際考察。活躍的對外交流活動(dòng)極大地激發(fā)了教師的教學(xué)熱情，并不斷提高其教學(xué)水平。

（三）加強(qiáng)青年教師的教學(xué)技能培訓(xùn)

目前，課題組教員是一支相對年輕化的隊(duì)伍，很多才剛剛博士畢業(yè)，青年教師充滿熱情，思想活躍，比較了解學(xué)員的思想，與學(xué)員進(jìn)行交流方面具有優(yōu)勢。但是，他們大多沒有經(jīng)過系統(tǒng)的教學(xué)技能訓(xùn)練，普遍缺乏教學(xué)經(jīng)驗(yàn)。為了使青年教師盡快掌握教學(xué)技能，提高業(yè)務(wù)能力與水平，課題組指定認(rèn)真負(fù)責(zé)、教學(xué)經(jīng)驗(yàn)豐富的老教師擔(dān)當(dāng)青年教師的導(dǎo)師，對青年教師實(shí)行“一對一”的“傳、幫、帶”指導(dǎo)，指導(dǎo)青年教師備課、編寫教案；采取措施督促教員投入足夠的精力。教員上崗前，必須經(jīng)過教研室、系所、學(xué)院三級(jí)試講，每次授課必須重新編寫教案、編寫課件、編制教學(xué)日歷；在教學(xué)過程中，教學(xué)指導(dǎo)委員會(huì)、督導(dǎo)組、院系領(lǐng)導(dǎo)經(jīng)常性聽查課，督促教學(xué)水平的提高。

通過從科研和教學(xué)兩方面錘煉教學(xué)隊(duì)伍，課題組教員自身水平得到了大大提高，多次在全軍和全校獲得教學(xué)優(yōu)秀獎(jiǎng)，其中獲軍隊(duì)院校育才獎(jiǎng)1人次，優(yōu)秀研究生導(dǎo)師獎(jiǎng)3次，校本科“研究型”教學(xué)比賽三等獎(jiǎng)1人次，校研究生教學(xué)優(yōu)秀三等獎(jiǎng)1人次，教員在國內(nèi)教學(xué)期刊上發(fā)表高水平教學(xué)論文10篇，課題組已經(jīng)成為了一支能獨(dú)立承擔(dān)授課任務(wù)的高水平教師隊(duì)伍。

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篇（7）

光纖傳感器隨著光纖通信技術(shù)的實(shí)用化有了迅速發(fā)展，且以體積小、重量輕、檢測分辨率高、靈敏度高、測溫范圍寬、保密性好、抗電磁干擾能力強(qiáng)、抗腐蝕性強(qiáng)等明顯優(yōu)于傳統(tǒng)傳感器的特點(diǎn)，其應(yīng)用范圍深入至國防軍事、航天航空、土木工程、電力、能源、環(huán)保、醫(yī)學(xué)等。現(xiàn)如今光纖傳感器已經(jīng)能夠?qū)囟取毫Α囟取⒄駝?dòng)、電流、電壓、磁場等物理量進(jìn)行測定，發(fā)展空間相當(dāng)廣闊。

1. 光纖傳感器的基本構(gòu)成和組成原理

光纖傳感器主要由光源、光纖與探測器3部分組成，光源發(fā)出的光耦合進(jìn)光纖，經(jīng)光纖進(jìn)入調(diào)制區(qū)，在調(diào)治區(qū)內(nèi)，外界被測參數(shù)作用于進(jìn)入調(diào)區(qū)內(nèi)的光信號(hào)，是其光學(xué)性質(zhì)如光的強(qiáng)度、相位、偏振態(tài)、波長等發(fā)生變化成為被調(diào)制的信號(hào)光，再經(jīng)過光纖送入光探測器而獲得被測參數(shù)，光纖傳感器中的光纖通常由纖芯、包層、樹脂涂層和塑料護(hù)套組成，纖芯和包層具有不同的折射率，樹脂涂層對光纖起保護(hù)作用，光纖按材料組成分為玻璃光纖和塑料光纖；按光纖纖芯和包層折射率的分布可分為階躍折射率型光纖和梯度折射率光纖兩種。光纖能夠約束引導(dǎo)光波在其內(nèi)部或表面附近沿軸線方向向前傳播，具有感測和傳輸?shù)碾p重功能，是一種非常重要的智能材料。

2. 光纖傳感器的類型及特點(diǎn)

光纖傳感器的類型很多，按光纖傳感器中光纖的作用可分為傳感型和傳光型兩種類型。

傳感型光纖傳感器又稱為功能型光纖傳感器，主要使用單模光纖，光纖不僅起傳光作用，同時(shí)又是敏感元件，它利用光纖本身的傳輸特性經(jīng)被測物理量作用而發(fā)生變化的特點(diǎn)，使光波傳導(dǎo)的屬性(振幅、相位、頻率、偏振)被調(diào)制。因此，這一類光纖傳感器又分 為光強(qiáng)調(diào)制型，偏振態(tài)調(diào)制型和波長調(diào)制型等幾種。對于傳感型光纖傳感器，由于光纖本身是敏感元件，因此加長光纖的長度可以得到很高的靈敏度。

傳光型光纖傳感器又稱非功能型光纖傳感器，它是將經(jīng)過被測對象所調(diào)制的光信號(hào)輸入光纖后，通過在輸出段進(jìn)行光信號(hào)處理而進(jìn)行測量的。在這類傳感器中，光纖僅作為傳光元件，必須附加能夠?qū)饫w所傳遞的光進(jìn)行調(diào)治的敏感元件才能組成傳感元件。

3. 光纖傳感器的應(yīng)用

光纖傳感器的應(yīng)用范圍很廣，幾乎涉及國民經(jīng)濟(jì)的所有重要領(lǐng)域和人們的日常生活，尤其可以安全有效地在惡劣環(huán)境中使用，解決了許多行業(yè)多年來一直存在的技術(shù)難題，具有很大的市場需求。主要表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面的應(yīng)用:

(1) 城市建設(shè)中橋梁、大壩、油田等的干涉陀螺儀和光柵壓力傳感器的應(yīng)用。光纖傳感器可預(yù)埋在混凝土、碳纖維增強(qiáng)塑料及各種復(fù)合材料中，用于測試應(yīng)力松弛、施工應(yīng)力和動(dòng)荷載應(yīng)力從而來評估橋梁短期、施工階段和長期營運(yùn)狀態(tài)的結(jié)構(gòu)性能。

(2) 在電力系統(tǒng)，需要測定溫度、電流等參數(shù)，如對高壓變壓器和大型電機(jī)的定子、轉(zhuǎn)子內(nèi)的溫度檢測等，由于電類傳感器易受強(qiáng)電磁場的干擾，無法在這些場合中使用，只能用光纖傳感器。分布式光纖溫度傳感器是近幾年發(fā)展起來的一種用于實(shí)時(shí)測量空間溫度場分布的高新技術(shù)，分布式光纖溫度傳感系統(tǒng)不僅具有普通光纖傳感器的優(yōu)點(diǎn)，還具有對光纖沿線各點(diǎn)的溫度的分布式傳感能力，利用這種特點(diǎn)我們可以連續(xù)實(shí)時(shí)測量光纖沿線幾公里內(nèi)各點(diǎn)的溫度，定位精度可達(dá)米的量級(jí)，測溫精度可達(dá)1度的水平，非常適用于大范圍多點(diǎn)測溫的應(yīng)用場合。

(3) 在石油化工系統(tǒng)、礦井、大型電廠等，需要檢測氧氣、碳?xì)浠衔铩O等氣體，采用電類傳感器不但達(dá)不到要求的精度，更嚴(yán)重的是會(huì)引起安全事故。因此，研究和開發(fā)高性能的光纖氣敏傳感器，可以安全有效地實(shí)現(xiàn)上述檢測。

(4) 在環(huán)境監(jiān)測、臨床醫(yī)學(xué)檢測、食品安全檢測等方面，由于其環(huán)境復(fù)雜，影響因素多，使用其它傳感器達(dá)不到所需要的精度，并且易受外界因素的干擾，采用光纖傳感器可以具有很強(qiáng)的抗干擾能力和較高的精度，可實(shí)現(xiàn)對上述各領(lǐng)域的生物量的快速、方便、準(zhǔn)確地檢測。目前，我國水源的污染情況嚴(yán)重，臨床檢驗(yàn)、食品安全檢測手段比較落后，光纖傳感器在這些領(lǐng)域具有極好的市場前景。

(5) 醫(yī)學(xué)及生物傳感器。醫(yī)學(xué)臨床應(yīng)用光纖輻射劑量計(jì)、呼吸系統(tǒng)氣流傳感系統(tǒng);圓錐形微型FOS測量氧氣濃度及其他生物參數(shù);用FOS探測氫氧化物及其他化學(xué)污染物;光纖表面細(xì)胞質(zhì)粒基因組共振生物傳感器;生物適應(yīng)FOS系統(tǒng)應(yīng)用于海水監(jiān)測、生化技術(shù)、醫(yī)藥。

光纖傳感器在實(shí)踐中運(yùn)用到的例子舉不勝舉，這些技術(shù)都是多學(xué)科的綜合，涵蓋的知識(shí)面廣，象光纖陀螺，火花塞光纖傳感器，光纖傳感復(fù)合材料，以及利用光纖傳感器對植物葉綠素的研究等等；隨著科技的不斷進(jìn)步，越來越多的光纖傳感器將面世，它將被應(yīng)用到生產(chǎn)生活的每一個(gè)角落。

4. 光纖傳感器的技術(shù)發(fā)展方向

光纖傳感技術(shù)經(jīng)過20余年的發(fā)展也已獲得長足的進(jìn)步，出現(xiàn)了很多實(shí)用性的產(chǎn)品，然而實(shí)際的需要是各種各樣的，光纖傳感技術(shù)的現(xiàn)狀仍然遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足實(shí)際需要。目前，光纖傳感器技術(shù)發(fā)展的主要方向是。

(1) 傳感器的實(shí)用化研究。即一種光纖傳感器不僅只針對一種物理量，要能夠?qū)Χ喾N物理量進(jìn)行同時(shí)測量。

(2) 提高分布式傳感器的空間分辨率、靈敏度，降低其成本，設(shè)計(jì)復(fù)雜的傳感器網(wǎng)絡(luò)工程。注意分布式傳感器的參數(shù)，即壓力、溫度，特別是化學(xué)參數(shù)(碳?xì)浠衔铩⒁恍┪廴疚铩穸取H值等)對光纖的影響。

(3) 傳感器用特殊光纖材料和器件的研究。例如:增敏和去敏光纖、熒光光纖、電極化光纖的研究等。這些將是以后傳感器進(jìn)一步發(fā)展的趨勢。

(4) 在惡劣條件下(高溫、高壓、化學(xué)腐蝕)低成本傳感器(支架、連接、安裝)的開發(fā)和應(yīng)用。

(5) 新傳感機(jī)理的研究，開拓新型光纖傳感器。

參考文獻(xiàn)

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篇（8）

【中圖分類號(hào)】TU196+.1 【文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼】 B

Study on high strain detection of precast pile using FBG sensing technology

Qiu Zhenhong

(Shanghai jiangnan architectural design institute co,. ltd ShangHai 201800)

【Abstract】 FBG which has the advantage of high precision, strong ability of anti-electromagnetic, strong adaptive capacity to environment, long service life, etc has become a new advanced detection way in the field of pile foundation and bridge. This paper introduces the measure principle of FBG sensing technology and the implantation process of fiber grating into precast pile. Combined with the specific project, the traditional high strain data and FBG strain data is compared. The results showed that FBG data is suitable for high strain detection.

【Keywords】 FBG; high strain; detection of pile foundation; precast pile

0 引言

樁基檢測中高應(yīng)變檢測是一項(xiàng)重要檢測內(nèi)容，通過分析應(yīng)力應(yīng)變隨樁身變化情況分析樁身完整性和樁的承載性狀[1-2]。由于采用高應(yīng)變進(jìn)行承載力檢測具有工期短、成本低、效率高等特點(diǎn)，促進(jìn)了高應(yīng)變檢測法的推廣，但是高應(yīng)變檢測的精度很大程度上與測試傳感器有關(guān)。傳統(tǒng)的電阻式、鋼弦式、電感式傳感器普遍存在靈敏度差、精度低、抗電磁干擾能力弱，受水腐蝕失真或失效等缺點(diǎn)，難以適應(yīng)現(xiàn)代工程精確檢測的要求。而近年來興起的光纖光柵傳感器則具有精度高、抗電磁干擾、防水防潮、抗腐蝕和耐久性長等特點(diǎn)[3-6]，其體積小、重量輕，便于鋪設(shè)安裝，且不存與監(jiān)測對象不匹配的問題，對監(jiān)測對象的材料性能和力學(xué)參數(shù)等影響較小。另外，光纖光柵傳感技術(shù)采用光纖進(jìn)行信號(hào)傳輸，傳輸損耗小，容易實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)距離信號(hào)傳輸，正好彌補(bǔ)了傳統(tǒng)檢測技術(shù)的不足。本文結(jié)合具體的工程實(shí)例，將FBG傳感器植入檢測的預(yù)制樁中，同時(shí)采集傳統(tǒng)

的高應(yīng)變檢測應(yīng)變數(shù)據(jù)和FBG應(yīng)變數(shù)據(jù)，并進(jìn)行對比研究。結(jié)果表明：FBG測量數(shù)據(jù)可靠，具有較好的適用性。

1 FBG傳感技術(shù)測量原理

光纖布拉格光柵（Fiber Bragg Grating,簡稱FBG）是利用光纖材料的光敏性在纖芯內(nèi)形成空間相位,光柵其作用的實(shí)質(zhì)是在纖芯內(nèi)形成一個(gè)窄帶的濾波器或反射鏡，使得光在其中的傳播行為得以改變和控制[7]。

圖1 光纖光柵傳感器的構(gòu)造

如圖1所示，F(xiàn)BG傳感器分布在光纖纖芯的一小段范圍內(nèi)，它的折射率沿光纖軸線發(fā)生周期性變

作者簡介：邱正紅，1982年出生，男，漢族，重慶潼南縣人，工學(xué)學(xué)士，助理工程師，主要從事巖土工程勘察和基坑設(shè)計(jì)工作。E-mail：qzh@live.it

化，圖中纖芯的明暗變化代表了折射率的周期變化。光纖布拉格光柵是光纖纖芯折射率沿光纖軸向呈周期性變化的一種光柵。目前已有的基于光纖布拉格光柵的各種傳感器的工作原理都可以歸結(jié)為對布拉格光柵中心波長的測量[8-9]，即通過對由外界擾動(dòng)引起的布拉格光柵中心波長漂移量的測量，得到被測參數(shù)；布拉格光柵中心波長與光纖纖芯有效折射率以及光纖光柵長度周期Λ相關(guān)[10]即：

(1)

其中：為布喇格光柵的中心波長；為光纖纖芯的有效折射率；為布喇格傳感器光柵的柵距。

圖2FBG傳感器工作原理圖

顯然，寬帶光源的輸入光譜在通過FBG傳感器1后，形成了波谷峰值為的凹陷，而反射光譜則具有波峰。當(dāng)光柵所在處的光纖產(chǎn)生軸向應(yīng)變時(shí)，柵距變?yōu)椋?/p>

(2)

此時(shí)布喇格波長產(chǎn)生相應(yīng)的變化，它滿足：

(3)

其中：為有效光彈系數(shù),它的值約為0.22。

另外，溫度變化會(huì)引起光纖折射率的變化，同時(shí)也會(huì)引起柵距的變化，當(dāng)溫度變化為時(shí)，將引起布拉格波長產(chǎn)生移動(dòng)，可以表示為：

(4)

其中：為光纖的熱膨脹系數(shù)，；為光纖的熱光系數(shù)，。

由(3)、(4)兩式得到同時(shí)考慮應(yīng)變與溫度變化時(shí)，所引起的波長移動(dòng)：

(5)

由此可知，只要測出布喇格波長的變化，就可以得到外界的應(yīng)變或溫度擾動(dòng)。

2 預(yù)制樁FBG植入工藝

預(yù)制樁一般是在工廠制作而成的，特別是預(yù)應(yīng)力預(yù)制樁是在預(yù)制廠經(jīng)過先張預(yù)應(yīng)力，離心成型及高壓蒸養(yǎng)等工藝生產(chǎn)而成的高強(qiáng)預(yù)制混凝土構(gòu)件[11]，無法將光纖光柵澆注到其中。在打樁的過程中，由于預(yù)制樁管壁與土體的摩擦力很大，將光纖光柵貼在預(yù)制樁表面時(shí)，很容易造成打樁時(shí)光纖光柵被刮斷[12]。本文采用在預(yù)制樁表面刻槽后放入光纖光柵再用高強(qiáng)度膠進(jìn)行密封，這樣既成能保證光纖光柵的成活率，又能保證光纖光柵與預(yù)裝樁身變形的一致性。預(yù)制樁的FBG植入工藝主要包括以下四個(gè)工序。

（1）光纖熔接

在FBG傳感技術(shù)測量中，光纖只是進(jìn)行光信號(hào)的傳輸，真正起到測量作用的是光柵的那部分。所以要根據(jù)樁長截取相應(yīng)長度的傳輸光纖與FBG傳感器進(jìn)行熔接。

（2）刻槽布纖

用開槽機(jī)在預(yù)制樁身表面沿著布纖路線刻槽，槽寬和槽深以能放入光纖為準(zhǔn)(太深容易破壞樁身強(qiáng)度)，光纖放入槽內(nèi)用502膠水進(jìn)行定點(diǎn)固定，刻槽布纖如圖3所示。

圖3 刻槽布纖

（3）光纖保護(hù)

用高強(qiáng)膠（環(huán)氧樹脂）填充槽內(nèi)進(jìn)行光柵粘貼和光纖線路保護(hù)，在樁端出露的光纖用套管進(jìn)行保護(hù)，將多余的光纖盤繞在樁頭并用緩沖材料進(jìn)行包裹保護(hù)，光纖保護(hù)如圖4所示。

圖4 線路保護(hù)

（4）打樁對接

將布好光纖的樁按順序進(jìn)行打入，在樁對接時(shí)進(jìn)行上下兩樁光纖的對接，并將多余光纖盤繞在接頭地方進(jìn)行強(qiáng)化處理，打樁對接如圖5所示。

圖5 打樁對接

3 工程實(shí)例

3.1 工程背景

嘉定區(qū)城北大型經(jīng)濟(jì)適用房（南塊）位于上海市嘉定區(qū)，住宅樓和配套商業(yè)擬采用樁基礎(chǔ)，地下車庫、地下P型站和地下水泵房擬采用抗拔樁。工程主要負(fù)責(zé)樁基設(shè)計(jì)參數(shù)可行性研究工作。根據(jù)設(shè)計(jì)需要，結(jié)合勘察資料，進(jìn)行現(xiàn)場原位測試，包括：模型樁單樁豎向抗壓、單樁豎向抗拔靜載，錘擊樁高應(yīng)變跟蹤監(jiān)測及樁身應(yīng)力分析，獲得各層土設(shè)計(jì)參數(shù)。

3.2 測試方法

本文主要研究該工程中管樁（管樁樁長13.0m，內(nèi)徑0.22m，外徑0.4m）的高應(yīng)變檢測。通過光纖光柵測得應(yīng)變數(shù)據(jù)分別與高應(yīng)變測樁儀導(dǎo)出數(shù)據(jù)進(jìn)行對比。樁身應(yīng)力測量采用光纖光柵應(yīng)變傳感器。光纖光柵應(yīng)變傳感器布設(shè)：在樁頂以下1m處（-1m)布設(shè)一個(gè)；在土層交界處6.5m處（-6.5m)布設(shè)1個(gè)，在樁底以上50cm處（-12.5m)布設(shè)1個(gè)，F(xiàn)BG傳感器布設(shè)如圖6所示。

圖6 FBG傳感器布設(shè)圖

高應(yīng)變初打跟蹤監(jiān)測試驗(yàn)按照《建筑基樁檢測技術(shù)規(guī)范》（JGJ 106-2003）進(jìn)行，測試方法見圖7。

圖7 高應(yīng)變測試圖

3.3 檢測數(shù)據(jù)分析

本文選取了一根測試樁，對樁的錘擊高應(yīng)變數(shù)據(jù)進(jìn)行分析。通過預(yù)埋在樁身上的光纖光柵測得應(yīng)變數(shù)據(jù)分別與高應(yīng)變測樁儀輸出數(shù)據(jù)進(jìn)行對比研究，F(xiàn)BG傳感器測試出的數(shù)據(jù)曲線如圖8所示。曲線中第一個(gè)峰值的出現(xiàn)表示在擊打過程中樁身產(chǎn)生的最大應(yīng)變，其余峰值是由于擊打過程中余震產(chǎn)生。圖形顯示在-1m處峰值最高，其次-6.5m處，-12.5m處峰值最小。這表明：在被擊打過程中，離測試樁由樁頂至樁底，樁身應(yīng)變逐漸減小，在樁頂處會(huì)產(chǎn)生最大應(yīng)變，所以在錘擊過程中要加強(qiáng)對樁頂?shù)谋Ｗo(hù)。

圖8高應(yīng)變時(shí)光纖測得應(yīng)變曲線圖

由于-1m處安裝的FBG傳感器與高應(yīng)變檢測中的應(yīng)變片安裝位置接近（檢測傳感器的安裝用膨脹螺栓安裝在距樁頂約2倍樁徑處），將-1m處的FBG測試數(shù)據(jù)與應(yīng)變片的數(shù)據(jù)進(jìn)行了對比，光纖應(yīng)變曲線與高應(yīng)變儀導(dǎo)出應(yīng)變曲線對比圖如圖9所示。從圖9中可以看出，兩者的曲線較為吻合，這說明FBG傳感技術(shù)適用于高應(yīng)變檢測。

圖9 高應(yīng)變時(shí)光纖曲線與高應(yīng)變儀導(dǎo)出曲線對比圖

4 結(jié)論

（1）本文將FBG傳感監(jiān)測技術(shù)應(yīng)用于樁基檢測中，將光纖光柵測得應(yīng)變數(shù)據(jù)與高應(yīng)變測樁儀輸出數(shù)據(jù)進(jìn)行比較研究。結(jié)果表明：FBG傳感數(shù)據(jù)能較好地適用于高應(yīng)變檢測，但也存在不足，由于高應(yīng)變檢測同時(shí)需要應(yīng)變數(shù)據(jù)和加速度數(shù)據(jù)，而此次測試只采集了樁身FBG應(yīng)變數(shù)據(jù)，如果在樁身相應(yīng)的位置能安裝FBG加速度傳感，同時(shí)采集FBG應(yīng)變和加速度數(shù)據(jù)，擬合樁基的承載力與傳統(tǒng)高應(yīng)變測樁儀測出的樁基承載力進(jìn)行對比，將是本論文需要深入研究的一個(gè)方向。

（2）FBG傳感器可以安裝在樁體的任何位置，如果將FBG傳感技術(shù)運(yùn)用于高應(yīng)變檢測中，就可以

測得樁體任何位置的應(yīng)變，而不僅僅局限于樁頂附近。

（3）檢測數(shù)據(jù)的精確度不但與測試方法有關(guān)，還與傳感器的性能有關(guān)，F(xiàn)BG傳感器正是由于其高精度、抗電磁干擾能力強(qiáng)等特點(diǎn)得到了工程界廣泛的關(guān)注。但是，由于其比較高的價(jià)格也限制著它的發(fā)展。隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，F(xiàn)BG傳感技術(shù)將會(huì)得到廣泛發(fā)展。

參 考 文 獻(xiàn)

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篇（9）

中圖分類號(hào)：E91 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1674-7712 （2012） 14-0026-01

一、前言

隨著社會(huì)的進(jìn)步，汽車成為人們出行必不可少的交通工具，車輛堵塞、交通事故等問題也日益顯現(xiàn)。汽車數(shù)量的快速增長造成了公共交通效率低下、交通事故頻發(fā)。建立起現(xiàn)代化的智能交通系統(tǒng)便被提到日程上來。智能車輛（Intelligent Vehicles， IV）作為智能交通系統(tǒng)（Intelligent Transportation Systems，ITS）的重要組成部分，也是系統(tǒng)的運(yùn)行主體，能夠提高駕駛安全性，大幅改善公路交通效率，降低能源消耗量，由于眾多優(yōu)點(diǎn)，該技術(shù)的研究日益受到國內(nèi)外相關(guān)機(jī)構(gòu)的關(guān)注。

智能交通系統(tǒng)能夠有效緩解交通壓力，合理調(diào)配公共交通資源和道路資源。基于機(jī)器傳感技術(shù)和控制技術(shù)，駕駛系統(tǒng)采用信息傳輸技術(shù)和計(jì)算機(jī)視覺技術(shù)監(jiān)測道路路面、交通標(biāo)志、其他車輛、行人以及交通事故等道路環(huán)境狀況，有效保證智能車輛在各種路況下的安全行駛，并能對一些異常狀況進(jìn)行及時(shí)處理。在過去的10多年里，相關(guān)技術(shù)取得了很大的進(jìn)步，有些國家已經(jīng)成功開發(fā)了一些基于視覺的道路識(shí)別和跟蹤系統(tǒng)。其中，具有代表性的系統(tǒng)有：LOIS系統(tǒng)、GOLD系統(tǒng)、RALPH系統(tǒng)、SCARF 系統(tǒng)和ALVINN系統(tǒng)等。從這些先進(jìn)技術(shù)的應(yīng)用便可看出，感知外部環(huán)境模塊是智能車輛的核心技術(shù)。

二、環(huán)境感知傳感器在智能車輛上的應(yīng)用現(xiàn)狀

智能車輛在道路上暢行離不開相應(yīng)的傳感技術(shù)，其中最重要的是道路環(huán)境感知模塊，該模塊將先進(jìn)的通訊技術(shù)、信息傳感技術(shù)、計(jì)算機(jī)控制技術(shù)結(jié)合起來系統(tǒng)利用。智能車輛系統(tǒng)主要有環(huán)境感知模塊、分析模塊、控制模塊等部分組成。環(huán)境感知傳感系統(tǒng)主要由機(jī)器視覺識(shí)別系統(tǒng)、雷達(dá)系統(tǒng)、超聲波傳感器和紅外線傳感器組成。

（一）機(jī)器視覺識(shí)別系統(tǒng)

機(jī)器視覺識(shí)別系統(tǒng)是指智能車輛利用CCD等成像元件從不同角度全方位拍攝車外環(huán)境，根據(jù)搜集到的視覺信息，識(shí)別近距離內(nèi)的車輛、行人、交通標(biāo)志等。機(jī)器視覺也有其弱點(diǎn)，容易受到環(huán)境的影響，在能見度較低時(shí)效果不理想，因此，在傳感器類別中屬于被動(dòng)型。與雷達(dá)系統(tǒng)相比較，視覺識(shí)別系統(tǒng)價(jià)格低廉，一輛車上可以安裝多處，監(jiān)測范圍更大，搜集道路信息更為全面，通過對其所得的圖像進(jìn)行處理可以識(shí)別、檢測周圍路況，這些也是主動(dòng)型傳感器無法替代的。所以越來越多的人對利用機(jī)器視覺感知車輛行駛環(huán)境產(chǎn)生很大的興趣，該系統(tǒng)在現(xiàn)實(shí)生活中隨處可見，普及率最高，機(jī)器視覺在智能車輛研究領(lǐng)域得到廣泛的應(yīng)用， 成為最受歡迎的傳感器之一。

（二）雷達(dá)系統(tǒng)

雷達(dá)系統(tǒng)是一種主動(dòng)型傳感器，利用微電磁波探測目標(biāo)距離、速度、方位等。雷達(dá)不需要復(fù)雜的設(shè)計(jì)與繁復(fù)的計(jì)算。雷達(dá)系統(tǒng)的使用不受光線、天氣等因素干擾，無論是白天還是黑夜，晴天或者下雨，雷達(dá)系統(tǒng)都能夠正常運(yùn)轉(zhuǎn)。由于雷達(dá)是靠電磁波反射原理來工作的，這會(huì)導(dǎo)致相近的不同雷達(dá)間電磁波相互干擾而影響工作效能。但是，瑕不掩瑜，由于雷達(dá)在準(zhǔn)確提供遠(yuǎn)距離的車輛和障礙物信息方面有著得天獨(dú)厚的優(yōu)勢，因此在車輛的防碰撞系統(tǒng)中有著廣闊的應(yīng)用前景。

（三）超聲波傳感器

顧名思義，超聲波傳感器是指利用超聲波為檢測方法的傳感器。使用超聲波探測得來的的數(shù)據(jù)處理簡單、快速，超聲波傳感器可以發(fā)射定向長生波，能夠在較小范圍內(nèi)檢測到物置。這種技術(shù)在醫(yī)學(xué)應(yīng)用上比較廣泛和成熟。汽車工業(yè)上的利用首見于在歐洲銷售的的BMW 車上的超聲波停車裝置。這種系統(tǒng)利用一片單片機(jī)進(jìn)行控制，超聲波遇到障礙反射回傳后，根據(jù)傳感器探測距離發(fā)出不同的提示音。

（四）紅外線傳感器

紅外線傳感器是利用紅外線來進(jìn)行測量工作的傳感器，技術(shù)更加先進(jìn)。紅外線傳感器不受黑暗、風(fēng)、沙、雨、雪、霧的阻擋，環(huán)境適應(yīng)性好，且功耗低。這些特點(diǎn)使它遠(yuǎn)超其他傳感器。與超聲波傳感器相比，反應(yīng)速度更快，探測范圍更廣，由于其探測視角小，方向性和測量精度有所提高。與機(jī)器視覺結(jié)合使用，紅外線傳感器可以增強(qiáng)機(jī)器視覺識(shí)別的可靠性，使黑夜如同白晝，因此常被用于智能汽車中的夜視系統(tǒng)中。

三、多傳感器的綜合利用

在復(fù)雜的路況環(huán)境下，單一傳感器都有其局限性，僅僅安裝單一傳感器難以提供路況環(huán)境的全面描述，因此設(shè)計(jì)智能車輛必須配置多種傳感器。例如夜間行駛時(shí)紅外線傳感器是必不可少的；而停車、倒車時(shí)主要使用超聲波、雷達(dá)探測周邊障礙物的遠(yuǎn)近；機(jī)器視覺除日常應(yīng)用外與其他傳感器結(jié)合起來可以使得智能車輛駕駛安全性更加可靠。

隨著計(jì)算機(jī)信息技術(shù)、通信技術(shù)、控制技術(shù)和電子技術(shù)的進(jìn)步，智能車輛技術(shù)研究中多傳感器信息融合技術(shù)的應(yīng)用取得了許多令人振奮的成果。如車載系統(tǒng)互聯(lián)技術(shù)、歐洲的Peugeo系統(tǒng)、美國的IVHS系統(tǒng)等。Tsai-Hong Hong等利用激光傳感器采集圖像獲得車輛前方的距離信息，在正常的路況環(huán)境下，采用彩色攝像機(jī)與激光傳感器聯(lián)合感知道路表面和定位道路邊界。這些技術(shù)經(jīng)過不斷改進(jìn)，相信在不久的將來引起汽車工業(yè)的革命。

四、結(jié)語

在智能車輛的環(huán)境感知模塊技術(shù)研究中，傳感器是智能車輛控制系統(tǒng)的關(guān)鍵。如何使傳感器技術(shù)更好的應(yīng)用到汽車行業(yè)上來，未來將成為傳感器技術(shù)研究領(lǐng)域的一個(gè)發(fā)展方向。

整合各種類型的傳感器技術(shù)，使其為智能車輛提供更加真實(shí)可靠的路況環(huán)境信息，對智能汽車技術(shù)的發(fā)展來說是至關(guān)重要的。由于實(shí)際的應(yīng)用環(huán)境所得到信息大多數(shù)都是不確定信息，傳感器回饋信息融合還原真實(shí)路況還有很大的困難。

縱觀全球，我國的智能車輛研究工作還處于起步階段，同歐美日等相比還很落后。但隨著我國社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，汽車保有量不斷膨脹，嚴(yán)峻的交通現(xiàn)狀迫使我們把發(fā)展智能交通盡早提到日程上來，只要我們勇于創(chuàng)新，結(jié)合我國具體國情，不斷進(jìn)行深入、細(xì)致的研究，我國智能化交通必能早日實(shí)現(xiàn)。

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機(jī)電一體化技術(shù)內(nèi)容多，涉及面廣，綜合性強(qiáng)，因此，根據(jù)教學(xué)大綱要求，精選教學(xué)內(nèi)容，制定合理的教學(xué)計(jì)劃，以達(dá)到最佳的教學(xué)效果。

（一）根據(jù)教學(xué)目標(biāo)優(yōu)選教材

機(jī)電一體化技術(shù)作為一門新興的綜合性學(xué)科，發(fā)展非常迅速；目前現(xiàn)有的教材雖然版本繁多，但各有局限。為此按照教學(xué)大綱的要求選取一套內(nèi)容體系相對合理且能反映機(jī)電一體化學(xué)科水平的教材，就尤為重要。依托培養(yǎng)目標(biāo)，在對教材的選擇上應(yīng)把握以下幾點(diǎn)：實(shí)用性，教材避免紙上談兵，避免冗長的理論推理、介紹，使用時(shí)既要有入門的引導(dǎo)，又要兼顧提高和深入；系統(tǒng)性，教材針對機(jī)電一體化技術(shù)的組成展開，因此，對于每一環(huán)節(jié)都要強(qiáng)調(diào)在整個(gè)系統(tǒng)中的作用及其與系統(tǒng)其他要素的關(guān)聯(lián)性；先進(jìn)性，介紹最新技術(shù)前沿，讓學(xué)生了解最新發(fā)展?fàn)顩r，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣，把握學(xué)習(xí)方向。

（二）教學(xué)內(nèi)容的改革

由于該課程開設(shè)之前，其主要內(nèi)容都有多學(xué)時(shí)的專門課程講授，如傳感器有傳感器測試技術(shù)在前，機(jī)械部分有機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)等；如果課程內(nèi)容僅僅是對先修課程的回顧和重復(fù)，勢必造成學(xué)生普遍對該課程提不起興趣，教學(xué)效果很不理想。因此，課程內(nèi)容的設(shè)置上必須要有所突破。

1.理論教學(xué)內(nèi)容的改革

首先，透徹講述機(jī)電一體化的概念、體系結(jié)構(gòu)等。本部分內(nèi)容對學(xué)生建立機(jī)電一體化技術(shù)框架有高屋建瓴的作用，透徹的理解能對課程學(xué)習(xí)能起到事半功倍的效果。

其次，對各單元技術(shù)的講解，要分清主次。機(jī)電一體化技術(shù)是機(jī)械技術(shù)、檢測傳感技術(shù)、自動(dòng)控制技術(shù)、伺服驅(qū)動(dòng)技術(shù)、信息處理技術(shù)、系統(tǒng)總體技術(shù)等多種技術(shù)的融合。雖然這些技術(shù)在系統(tǒng)設(shè)計(jì)中都很重要，但是如果在教學(xué)過程中不分主次，對每項(xiàng)技術(shù)的講解等同視之，勢必會(huì)大大加重學(xué)生負(fù)擔(dān)，轉(zhuǎn)移系統(tǒng)設(shè)計(jì)這一教學(xué)重點(diǎn)。因此，要分清主次，增刪結(jié)合。對伺服驅(qū)動(dòng)技術(shù)和檢測傳感技術(shù)要重點(diǎn)講解，特別是伺服驅(qū)動(dòng)技術(shù)，它是系統(tǒng)設(shè)計(jì)的核心；檢測傳感技術(shù)要突出檢測系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，減少傳感技術(shù)的講解，可改為學(xué)生自學(xué)。自動(dòng)控制技術(shù)、信息處理技術(shù)內(nèi)容較多，且前期相關(guān)科目有所講解，所以不宜過細(xì)，可以總結(jié)性的講解。

最后，重點(diǎn)引導(dǎo)學(xué)生運(yùn)用所學(xué)知識(shí)進(jìn)行課程設(shè)計(jì)，可以采用較多課時(shí)，分析實(shí)際系統(tǒng)的設(shè)計(jì)過程。比如工業(yè)機(jī)器人、數(shù)控機(jī)床、全自動(dòng)洗衣機(jī)等典型機(jī)電一體化產(chǎn)品為實(shí)例，可以精講其中一兩個(gè)，使達(dá)到舉一反三的效果。同時(shí)，可以根據(jù)實(shí)際情況，引入最新科技產(chǎn)品，提高學(xué)生學(xué)習(xí)興趣。

2.實(shí)踐教學(xué)內(nèi)容的改革

在教學(xué)過程中，由于學(xué)生缺乏綜合應(yīng)用知識(shí)的經(jīng)驗(yàn)，普遍感到學(xué)習(xí)《機(jī)電一體化技術(shù)》的難度較大。因此，實(shí)踐教學(xué)就顯得尤為重要。根據(jù)課程特點(diǎn)，在此環(huán)節(jié)中應(yīng)該避免或減少驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)，加強(qiáng)綜合性、設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)的開設(shè)。隨著我院實(shí)驗(yàn)設(shè)備的不斷完善，機(jī)械工程實(shí)訓(xùn)中心、創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)室、機(jī)械原理實(shí)驗(yàn)室等逐步投入使用，實(shí)訓(xùn)、實(shí)驗(yàn)條件大大改善。同時(shí)，在實(shí)踐教學(xué)中，做到以學(xué)生動(dòng)手為主，教師輔導(dǎo)為輔的教學(xué)模式，充分調(diào)動(dòng)學(xué)生的主觀能動(dòng)性，由被動(dòng)學(xué)習(xí)轉(zhuǎn)變?yōu)橹鲃?dòng)學(xué)習(xí)。

另外，安排學(xué)生進(jìn)行課程設(shè)計(jì)時(shí)到企業(yè)進(jìn)行調(diào)研，了解不同企業(yè)的崗位要求，明確自己能做什么，再經(jīng)過指導(dǎo)教師的指導(dǎo)，最終進(jìn)行設(shè)計(jì)選題；在做中學(xué)，學(xué)中做，最后完成課程設(shè)計(jì)及論文。這樣可以避免學(xué)生設(shè)計(jì)時(shí)理論與實(shí)踐脫節(jié)，紙上談兵多、實(shí)際動(dòng)手少的問題。

二、教學(xué)方法的改革研究

（一）采用多種教學(xué)方法和手段

《機(jī)電一體化技術(shù)》課程具有內(nèi)容豐富、信息含量大、抽象、理論性強(qiáng)等特點(diǎn)，內(nèi)容比較枯燥。為此，采用形式多樣的教學(xué)方法，例如多媒體教學(xué)法、啟發(fā)式教學(xué)法等，來激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。采用動(dòng)畫演示、實(shí)物展示等形式強(qiáng)化學(xué)生感性認(rèn)識(shí)，加強(qiáng)學(xué)生對相關(guān)知識(shí)點(diǎn)的理解。重點(diǎn)講授知識(shí)的精華、知識(shí)的內(nèi)在聯(lián)系。從能力培養(yǎng)著眼，注重講、練結(jié)合。

此外，在理論教學(xué)方面重點(diǎn)采用類比法。類比法是指對兩個(gè)或幾個(gè)相似的的對象進(jìn)行聯(lián)想，根據(jù)它們之間在某些方面的相同或相似，而推出它們在其他方面也可能相同或相似的邏輯推理方法。

（二）增強(qiáng)實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)，理論聯(lián)系實(shí)際

實(shí)踐環(huán)節(jié)包括實(shí)驗(yàn)、課程設(shè)計(jì)等。針對《機(jī)電一體化技術(shù)》課程綜合性強(qiáng)的特點(diǎn)，減少演示性、驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)，增加綜合性、創(chuàng)新性實(shí)驗(yàn)，在教學(xué)中充分采用理論聯(lián)系實(shí)際的教學(xué)方法。

開設(shè)綜合性實(shí)踐環(huán)節(jié)，如《機(jī)電一體化系統(tǒng)設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)》，要求學(xué)生在兩周內(nèi)，利用簡易模塊，任意搭建各種機(jī)械模塊，如打印機(jī)等，在構(gòu)建機(jī)械模塊之余，完成電機(jī)、傳感器的選擇、安裝，完成其控制電路板的設(shè)計(jì)、開發(fā)、制作、調(diào)試，以及軟件編程調(diào)試。通過小型機(jī)電一體化系統(tǒng)的開發(fā)設(shè)計(jì)，來培養(yǎng)學(xué)生的動(dòng)手能力和創(chuàng)新意識(shí)，增強(qiáng)學(xué)生“工程化”的意識(shí)，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，提高其學(xué)習(xí)的主動(dòng)性和目的性。

三、結(jié)束語

通過筆者近兩年對《機(jī)電一體化技術(shù)》課程的教學(xué)改革，把握系統(tǒng)化、整體化、工程化這一主線，充分調(diào)動(dòng)學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性和參與性，綜合運(yùn)用多種有效的教學(xué)方法，增強(qiáng)實(shí)踐環(huán)節(jié)，提高了教學(xué)效果和教學(xué)質(zhì)量。

參考文獻(xiàn)：

[1]梁景凱.機(jī)電一體化技術(shù)與系統(tǒng)設(shè)計(jì)[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2009.

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九天攬?jiān)馒欩]志 步步為營創(chuàng)輝煌

在通往科學(xué)高峰的路上,張教授一路前行,品嘗著希望與困難,交融著榮耀與汗水,深造期間,他用不懈的努力換來了中國光學(xué)科技前沿領(lǐng)域的重大突破。讀研期間,他同導(dǎo)師劉樹田教授一起在國內(nèi)率先開展光學(xué)分?jǐn)?shù)傅立葉變換的研究。為利用光學(xué)分?jǐn)?shù)傅立葉變換進(jìn)行信息處理鋪平了道路。在中科院物理所攻讀博士學(xué)位期間,開拓了分?jǐn)?shù)傅立葉變換在光學(xué)信息處理領(lǐng)域中的應(yīng)用,被評價(jià)是國內(nèi)在現(xiàn)代光學(xué)技術(shù)科學(xué)領(lǐng)域研究工作中的優(yōu)秀成果具有國際先進(jìn)水平。

1999-2001年,他獲得日本學(xué)術(shù)振興會(huì)博士后基金資助,在日本山形大學(xué)工學(xué)部從事生物成像研究,被應(yīng)用在實(shí)際的儀器上。2001-2002年,他在香港理工大學(xué)電子工程系從事光纖氣體傳感器研究。其研究內(nèi)容被收錄在《光纖傳感技術(shù)新進(jìn)展》一書中,已出版發(fā)行。2002-2003年,他在德國洪堡基金的資助下在德國斯圖加特大學(xué)應(yīng)用光學(xué)研究所任洪堡研究員,從事數(shù)字全息重建算法的研究,提出了利用相位恢復(fù)算法來進(jìn)行數(shù)字全息重建的新方案,引起了同行的重視和肯定。這部分內(nèi)容作為美國Nova Science出版社的新書《New Developments in Lasers and Electro-Optics Research》中的一章,已經(jīng)出版發(fā)行。

2003年,他進(jìn)入首都師范大學(xué)物理系工作,先后獲得了北京市科技新星計(jì)劃,北京市留學(xué)人員擇優(yōu)資助等人才項(xiàng)目的資助。作為北京市“太赫茲波譜與成像”創(chuàng)新團(tuán)隊(duì)的核心成員,主要從事太赫茲波譜與成像,太赫茲波段表面等離子光學(xué)和微納光電子器件設(shè)計(jì)研究。他提出的多波長成像方法得到了美國Rice大學(xué)太赫茲研究者M(jìn)ittleman的認(rèn)可,被評價(jià)為不僅可以有效地增加成像范圍,還可以提高信噪比。多篇論文被太赫茲領(lǐng)域的虛擬期刊收錄。并于2007年和2009年分別到美國倫斯特理工大學(xué)和德國康斯坦茨大學(xué)進(jìn)行訪問研究。