关键词：传感器；AD转换；控制器；硬件电路
引言
随着微电子工业的迅速发展，单片机控制的智能型控制器广泛应用于电子产品中，为了使学生对单片机控制的智能型控制器有较深的了解。经过综合分析选择了由单片机控制的智能型液位控制器作为研究项目，通过训练充分激发学生分析问题、解决问题和综合应用所学知识的潜能。另外，液位控制在高层小区水塔水位控制，污水处理设备和有毒，腐蚀性液体液位控制中也被广泛应用。通过对模型的设计可很好的延伸到具体应用案例中。
一、系统设计方案比较说明
对于液位进行控制的方式有很多，而应用较多的主要有2种，一种是简单的机械式控制装置控制，一种是复杂的控制器控制方式。两种方式的实现如下：
(1)简单的机械式控制方式。其常用形式有浮标式、电极式等，这种控制形式的优点是结构简单，成本低廉。存在问题是精度不高，不能进行数值显示，另外很容易引起误动作，且只能单独控制，与计算机进行通信较难实现。
(2)复杂控制器控制方式。这种控制方式是通过安装在水泵出口管道上的压力传感器，把出口压力变成标准工业电信号的模拟信号，经过前置放大、多路切换、AD变换成数字信号传送到单片机，经单片机运算和给定参量的比较，进行PID运算，得出调节参量；经由DA变换给调压变频调速装置输入给定端，控制其输出电压变化，来调节电机转速，以达到控制水箱液位的目的。
针对上述2种控制方式，以及设计需达到的性能要求，这里选择第二种控制方式，同时考虑到成本需要把PID控制去掉。最终形成的方案是，利用单片机为控制核心，设计一个对供水箱水位进行监控的系统。根据监控对象的特征，要求实时检测水箱的液位高度，并与开始预设定值做比较，由单片机控制固态继电器的开断进行液位的调整，最终达到液位的预设定值。检测值若高于上限设定值时，要求报警，断开继电器，控制水泵停止上水；检测值若低于下限设定值，要求报警，开启继电器，控制水泵开始上水。现场实时显示测量值，从而实现对水箱液位的监控。
二、工作原理
基于单片机实现的液位控制器是以AT89C51芯片为核心，由键盘、数码显示、AD转换、传感器，电源和控制部分等组成。
工作过程如下：水箱(水塔)液位发生变化时，引起连接在水箱(水塔)底部的软管管内的空气气压变化，气压传感器在接收到软管内的空气气压信号后，即把变化量转化成电压信号；该信号经过运算放大电路放大后变成幅度为0～5V标准信号，送入AD转换器，AD转换器把模拟信号变成数字信号量，由单片机进行实时数据采集，并进行处理，根据设定要求控制输出，同时数码管显示液位高度。通过键盘设置液位高、低和限定值以及强制报警值。该系统控制器特点是直观地显示水位高度，可任意控制水位高度。
三、硬件设计
液位控制器的硬件主要包括由单片机、传感器(带变送器)、键盘电路、数码显示电路、AD转换器和输出控制电路等。
3.1单片机
单片机采用由Atmel公司生产的双列40脚AT89C51芯片。
3.2传感器
传感器使用SY一9411L—D型变送器，它内部含有1个压力传感器和相应的放大电路。压力传感器是美国SM公司生产的555—2型OEM压阻式压力传感器，其有全温度补偿及标定(O～70℃)，传感器经过特殊加工处理，用坚固的耐高温塑料外壳封装。在水箱底部安装1根直径为5mm的软管，一端安装在水箱底部；另一端与传感器连接。水箱水位高度发生变化时，引起软管内气压变化，然后传感器把气压转换成电压信号，输送到AD转换器。
3.3键盘电路
P1口作为键盘接口，连接一个4×4键盘。
3.4液位显示电路
液位显示采用数码管动态显示，范围从0～999(单位可自定)，选择的数码管是7段共阴极连接，型号是LDSl8820。在这里使用到了74LS373，它是一个8位的D触发器，在单片机系统中经常使用，可以作地址数据总线扩展的锁存器，也可以作为普通的LED的驱动器件，由于单独使用HEF4511B七段译码驱动显示器来完成数码管的驱动显示，因此74LS373在这里只用作扩展的缓冲。
3.5AD转换电路及控制输出
AD转换电路在控制器中起主导作用，用它将传感器输出的模拟电压信号转换成单片机能处理的数字量。该控制器采用CMOS工艺制造的逐步逼近式8位AD转换器芯片ADC0809。在使用时可选择中断、查询和延时等待3种方式编制AD转换程序。控制输出主要有上下限状态显示、超限报警。另外在设计过程中预留了串行口，供进一步开发使用。
四、软件设计
4.1键盘程序
由于键盘采用的是4×4结构，因此可使用的键有16个，根据需要分别定义各键，0～9号为数字键，10～15号分别是确定键、修改键、移位键、加减键、取消键和复位键。
值得注意的是，在用汇编语言编写控制器程序时，相对会比较麻烦，如果用C语言编写程序会简单很多，这里就不再做具体说明。
五、结束语
基于单片机实现液位控制器模型设计的关键在于硬件电路的正确构建，只有在电路准确的前提下再进行软件编程才能取得成功。
参考文献：
[1]黄智伟.传感器技术.2002，21（9）：31～33
1 多传感器融合技术简介
多传感器融合技术可类比于人类逻辑系统中自然实现的基本功能，是用机器实现人类由感知到认知过程的模仿。在人类对客观事物的认知过程中，首先使用来自人体中的传感器（眼、耳、鼻、皮肤等）通过听、嗅、视、触、味五觉对客观事物信息（景物、声音、气味等）进行多方位、多种类的感知，从中获得大量冗余和互补的信息。然后根据人脑的先验知识去对这些信息进行相关分析与处理，进而估计、理解周围环境和正在发生的事件，获得对客观事物统一与和谐的理解与认识。这就是人的复杂的，同时也是自适应的认知过程。人类的感官由于具有各自不同的度量特征可以在不同空间范围内对各种事件进行反应。人脑把各种信息（图像、声音、气味、形貌、上下文等）转换成对事物有价值的一致性解释，需要大量不同的智能处理，以及适用于解释组合信息含义的知识库。
传感器可以类比于人的感知器官：通过不同的原理对自然界的光、热、声、磁等信号进行捕捉，由换能器将其转换成电信号，再数字化后经通讯系统传递给计算机进行处理。单传感器系统只能从单个度量维度获得片面的、局部的特征信息，信息量十分有限。同时单个传感器本身的累计误差对系统造成的影响也无法消除。[2]因此，想要获得对事物的一致性准确解释，单一传感器系统力有不足。
多传感器融合技术把多个不同种类的传感器集中于同一个感知系统中，将各个传感器来的数据进行数据融合，形成对[( dylw.NEt) 专业提供专业论文写作和发表教育论文的服务,欢迎光临]被测事物更准确认识。它出现在20世纪70年代初期，最早应用于军事领域，后于20世纪80年展起来。近年来随着计算技术、遥感技术、通讯技术以及微电子制造业的迅猛发展，多传感器信息融合技术成为了一个热门的研究方向，获得了更广泛的应用。例如，在人机交互领域，要实现人机交互所追求的最终目标“自然人机交互”，对于人、环境的解读尤为重要，[3]这正是多传感器融合技术的优势所在。
2 多传感器融合系统的基本组成及技术原理
多传感器融合技术，虽然没有一个严格的定义，但可以基本概括为： （1）充分利用多传感器数据资源（来自不同时/空范围）。 （2）在一定的规则下对多传感器所得检测数据进行综合分析。 （3）获得一致性解释并根据所设算法实现相应的决策或估计，实现整个系统获得比各单传感器更加充分的信息。[4]多传感器融合系统一般由如图1所示的三个部分组成：传感器部分（包括数据获取及预处理）、数据融合部分、结果输出部分。
多传感器融合系统就像一个为了实现“对被测对象的一致性解释或描述”而有机装配而成的整体，可类比于人的身、脑综合信息处理系统。其中多传感器系统是整个系统获取数据的硬件基础和手段，所得多源信息成为数据融合的对象；融合是指对数据的协调优化和综合处理，也是联系整个系统的核心。它无法用单一的技术来解决，而是多种跨学科技术、理论的综合。
多传感器融合系统同单传感器系统相比，其系统的复杂性大大增加的同时从自然界所获得的信息量也成倍增长。多个传感器的存在从时间和空间的角度都扩展了信息获取的覆盖范围，[5]而传感器之间的协同作业则提高了信息获取的概率，对于某个传感器不能顾及的检测对象，可由其他传感器完成工作。在某个传感器出现故障、受干扰或不可用的情况下，系统仍有其他传感器可以提供信息，不易受到破坏。
各传感器在信息融合系统中所得的数据、信息具有不同的特征，可以是实时/非实时，快变/缓变，模糊/确定，相互支持/互补，相互矛盾/竞争等等。在系统中，这些复杂的数据不是孤立而是融合的，所得最终信息并不是各传感器信息的简单加和，需要根据各传感器之间的逻辑关系依据智能算法进行联合、相关、组合推导出更多的信息。利用多个传感器协同作业的多传感器融合相比由它的各个传感器分别构成单独系统再加和而成的系统集更有优势。
3 多传感器融合技术在公共艺术设计中的应用
利用多传感器融合技术进行公共艺术设计，将前沿科技与传统艺术方式集成在一起，是一种全新的尝试。从字面意思的理解来看，公共艺术分为公共和艺术两个独立的定义，可以理解为：具有“公共性”含义的艺术形式。其界定的核心原则就是“公共性”。“公共”就意味着公共艺术作品必须是能与民众产生自由交流的一种艺术形式，要以公众自主、自由参与到公共艺术中为前提，任何缺少与民众之间自由评论和互动的艺术形式都不是公共艺术。[6]因此，公共艺术不能仅仅是“艺术家创作”的艺术，而是一种“公共互动”的艺术。如何让公众自主自由参与到艺术作品中，形成真正的“公共艺术”是艺术家们亟待解决的重要问题。完整的公共艺术作品必须是“表达”与“吸收”经互动过程的完整呈现。“吸收”的是来自公众的思想，由公众的行为进行表达，通过互动产生交流。因此，艺术家们需要考虑的一个重要问题是，如何由公众的行为导向公众思想的表达，形成有效的交互。在日本艺术家草间弥生（Yayoi Kusama）创造的作品The Obliteration Room中，草间弥生构建了一个纯白色的房间，每个参观者都将被发放一张彩色波点贴纸，参观者可以根据喜好将贴纸贴在房间中的任意位置。空间中的每一个彩色波点都是参观者对此次参观经历的一种表达。[7]
从参观者的行为、思想的角度进行考虑，人类对于思想的表达具有多样性，有显 式的主动动作、行为、语言等等，也有隐式的如表情、眼动、甚至气味及生化物质（如唾液、汗液、荷尔蒙等）的分泌。传统的艺术作品（如图2例）[( dylw.NEt) 专业提供专业论文写作和发表教育论文的服务,欢迎光临]主要是从公众显式的主动作为中获得表达形成交互，所受限制较大，参与门槛较高。将多传感器融合系统应用于公共艺术，首先拓宽了公众思想的行为来源，降低了公众参与的门槛。目前，在国内外已出现了一些基于单传感器的公共艺术作品，但单传感器的单一数据来源、不可靠、易受干扰、不稳定等技术局限性使其发展受到限制。随着先进传感技术的飞跃，除了人类的主要信息来源声音、光、力等自然信号之外，甚至在人传感器力所不及的范畴如红外、紫外等非可见光区域，次/超声波区域，非挥发性痕量生化物质等，我们也能够通过先进传感技术获得所需要的信息。通过多传感器融合技术所带来的巨大优势，科技比人类更懂得人类已经不再是梦想。将多传感器融合系统应用于公共艺术，降低了公众参与公共艺术的阈值。多传感器融合系统对于公众行为的捕捉不是被动的，而是主动地感知公众的行为，将公众“拉”入参与公共艺术的行为中，为公共艺术的设计提供了一种崭新的思路。
以城市中某广场为例，在人们进入广场时，形成参观经历。假设给每个人分发一张彩色波点纸，通过张贴彩色波点纸的显示行为进行表达，即形成类似草间弥生洁净之屋的效果。在没有彩色波点纸的情况下，人们对其参观经历产生隐式的表达。例如，不同的面部表情、走路的步长、速度、方向等等。公众的这些隐式表达可以使用多传感器融合系统进行捕捉。使用彩色数字投影代替彩色波点纸，每一种颜色对应多传感器融合系统所得到的一致性结论。例如，红色对应热情、绿色对应平静、不同程度的黑色对应一些负面情绪如沮丧等，形成交互。此例的多传感器融合系统中，使用摄像装置及压力感应装置对人群进行检测，即通过摄像装置对公众面部表情进行捕捉、压力传感器对公众步态进行捕捉。二类传感器所得数据需进行时间、空间二个层面的融合。时间融合主要是将单传感器的数据进行融合，是指对不同时间点的检测数据进行融合。空间融合适用于多传感器所得信息的一次融合处理，是指对不同位置、类型传感器在同一时刻的检测数据进行融合。在融合过程中，需要结合图像识别技术、步态分析对公众的面部表情、步态行为进行特征数据提取、分析，从而得出对该参与个体的一致性结论，并根据设计需求予以分类。此处可分为热情、平静、沮丧等类别，每一个类别对应于一种颜色，由数字投影进行表达。该“波点”设计的简单模型如图3所示。
随着多传感器融合系统中传感器数量、种类的不断增加，可根据归属将公共艺术装置中使用的传感器分为两类：第一类传感器从属于装置艺术本身，由艺术家根据艺术表达的需求进行设计安装。第二类传感器从属于公众，来自公众随身携带的电子设备，艺术装置提供数据接口，从中获取数据。二类传感器协同作业，通过融合中心进行数据融合，得到全方位多角度的“立体信息”。将多传感器融合系统应用于公共艺术装置，是实现公共艺术公共性的有力保障。
从设计目的的层面考虑，根据马斯洛的理论，将人的需求由低级层次到高级层次依次分为5个层次：生理、安全、社会、尊重以及自我实现。公共艺术的实质就是满足人的真正需求，而不是公共艺术装置的物质形态本身。多传感器融合系统对所得多元数据进行多种层次上的融合，实现对人脑综合信息处理的高级模仿，深刻挖掘公众[( dylw.NEt) 专业提供专业论文写作和发表教育论文的服务,欢迎光临]表面行为背后的含义，帮助艺术家们分析、理解、满足公众的真正需求。随着分布式计算、通讯、云计算、物联网等技术与多传感器数据融合技术的共进发展，多传感器数据融合技术所能实现的功能也越来越强大。可以预见，随着数字化进程的进一步深入，多传感器融合技术与公共艺术的结合必将带给我们更多的惊喜。
参考文献：
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[4] 刘同明，夏祖勋，解洪成.数据融合技术及其应用[M].国防工业出版社，2000.
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[6] 王峰，过伟敏.数字化城市公共艺术交互性内涵研究[J].包装工程，2010，31（24）：124-127.
【关键词】温度 at89s52 nrf9e5
1 引言
由于在局部的温度通常具有不一致性，因此在检测环境温度时，传统的单一测点测量温度的方法并不能够准确说明实际的温度信息。在同一环境中，对多点进行温度测量，能够有效解决这一问题，使得温度测量更加准确。但是多点温度测量的温度测量点比较分散，如果使用传统的有线布线方式的话，则系统设计复杂，十分麻烦。本论文设计了一种基于无线传输的温度采集系统，采用了nrf9e5无线芯片，主控芯片采用的是at89s52单片机，温度测量的传感器为ds18b20[1]。
本论文首先介绍系统整体设计方案，然后分别简要介绍硬件电路设计以及部分软件程序设计。
2 系统方案
无线数据传输按照传输方式的不同，可以分为：点对点、点对多点以及多点对多点。本论文所设计的系统由主控芯片51单片机、主接收器以及多个测量终端组成。每个测量终端都是通过无线传输模块nrf9e5传递数据，进而形成无线传输的温度采集系统。系统框图如图1所示。
将相应的温度传感器分布在所要测量环境的不同位置，就能够精确评估环境温度。然后再将这些测量得到的温度经过无线通信模块发送到主控芯片上，主控芯片对数据进行处理和显示。
3 硬件电路设计
3.1 无线数据传输模块
nrf9e5具有和8051相互兼容的微控制器，但是时序和指令都与其有些差别。nrf9e5与cpu的数据交换是通过串口来进行的。
nrf9e5和其他模块通信主要是通过自身内部的并行口和内部的spi口。nrf9e5与nrf905等具有一样的功能。收发器在与微控制器进行数据交换的过程中，主要是通过片内的spi和并行口。在要传输通信的数据准备好之后，就能够产生中断，供微控制器使用。
3.2 温度测量电路
温度检测的方法有很多，比如采用热电偶等。但是本论文采用的是ds18b20温度传感器。该温度传感器采用的是one-wire总线，即只采用一根信号线与单片机进行连接。该测温传感器能够测量零下55度到125摄氏度的温度范围，同时分辨率能够达到0.5摄氏度。工作电压范围很宽，一般为3.0至5.5v。
3.3 主控芯片
本论文设计的数据采集器使用的主控芯片是at89s52单片机。msc-51单片机是八位的非常实用的单片机。本论文所使用的at89s52单片机就是基于这款单片机的。msc-51单片机的基本架构被atmel公司购买，继而在其基本内核的基础上加入了许多新的功能，同时扩展了芯片的容量以及加入flash闪存等等。51内核的单片机具有很多优点，因此无论是在工业上还是在一些电子产品上应用都很多。全球也有许多大公司对其进行扩展，加入新的功能。即使是在今天，51单片机仍然在控制系统中占据很大市场。
下面对本论文所使用的单片机作简要介绍。这款单片机具有最大能够支持的64k外部存储扩展，同时还具有8k字节的flash空间。该单片机具有4组i/o口，分别是从p0到p3，同时每组端口具有8个引脚。每个引脚除了能够作为普通的输入和输出端口外，还具有其它功能，也就是我们通常所说的引脚复用。其还具有断电保护、看门口、计时器和定时器。51单片机一般的工作电压是5v。
4 软件设计
4.1 通信协议
本系统为单点对多点的无线通信，主接收器在可靠通信范围内分别与每个数据终端通信。主接收器与每个数据终端都有一个唯一的地址，因此在通信过程中必须明确接收方的地址。系统通信协议定制如表1所示。
4.2 温度测量程序
本论文采用的温度传感器是one-wire总线的器件，与主控芯片进行一根数据线连接，就能够同时实现数据和时钟信号的双向传输。但是这样就要求主控芯片的时序必须具有严格的要求。在出厂之前，每个器件的rom上都光刻上64位的编码，这个编码地址序列是唯一的，我们可以通过这个编码地址序列来进行多
点的组网。但是本论文所设计的温度采集系统，在每一个结点只是用一个温度传感器，因此在程序中并不需要读取其rom编码。
5 总结
在实际的温度测量过程中，测量单点的温度往往并不能够准确反映实际温度信息，需要对同一环境进行多次测量，同时要对多个温度节点进行测量。但是多点温度测量的温度测量点比较分散，如果使用传统的有线布线方式的话，则系统设计复杂，十分麻烦。本论文设计了一种基于无线传输的温度采集系统，采用了nrf9e5无线芯片，主控芯片采用的是at89s52单片机，温度测量的传感器为ds18b20。本论文首先介绍系统整体设计方案，然后分别简要介绍硬件电路设计以及部分软件程序设计。
参考文献
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[2]郑启忠，耿四军，朱宏辉.射频socnrf9e5及无线数据传输系统的实现[j].单片机与嵌入式系统应用，2004（8）：51-54.
[3]季一锦，尹明德.一种基于nrf9e5的无线监测局域网系统的设计[j].国外电子元器件，2004，（12）：22-25.
[4]盛超华，陈章龙.无线传感器网络及应用[j].微型电脑应用，2005，21（6）.10-13.
关键词：温度传感器；随机振动；有限元仿真；ANSYS
1概述
航空机载传感器所经受的工作环境极为恶劣，在相当短的时间内会经受相当大的随机振动载荷，从而引起很大的交变应力，振动疲劳损伤非常严重[1]。因此，在产品设计阶段，采用随机振动理论对产品及各零部件结构进行振动特性仿真分析，找出各设计参数对产品性能的影响规律，并采取相应的改进措施，优化产品的结构，提高产品的结构稳定性，保证传感器在整个任务阶段不出现疲劳破坏。文章针对某型航空机载温度传感器进行了基于ANSYS的有限元振动疲劳仿真分析。通过计算随机振动的峰值应力值来对结构的可靠性进行考察，通过在共振频率点的应力响应来计算随机振动的峰值应力，比较峰值应力与材料的屈服极限的大小来考察结构的可靠性[2]，判断结构的抗振强度及薄弱位置，以确定结构设计方案的优劣，为结构进行改进和提高结构的可靠性提供依据。
2温度传感器产品概述
2.1产品功能
传感器安装在燃油控制装置壳体内，用于测量流经燃油控制装置内的计量燃油温度，并将燃油温度信号转变为电信号输送到电子控制器。
2.2产品组成
传感器主要由感温元件（1）、外壳（2）、套管（3）和盖（4）等构成。
3振动特性仿真分析
3.1有限元计算前处理
3.1.1有限元模型的建立
根据温度传感器的设计图纸、装配关系和CAD数字样机建立有限元模型，对不影响产品结构强度的刻字、导线、装配螺纹等特征进行简化，对其他特征进行详细建模。传感器几何形状较为复杂，为保证足够的分析精度，重要部位尽量细化网格，共划分了41023个单元，72901个节点。
3.1.2传感器材料参数的设定
传感器的套管、外壳、盖等零件材料为不锈钢1Cr18Ni9Ti。
3.1.3传感器约束设定
根据实际安装情况，传感器通过外壳零件上的安装螺纹与燃油控制装置壳体上的安装孔相连，因此需对安装螺纹面施加固支约束。
3.2有限元计算结果及分析
3.2.1模态分析
模态分析用于确定设计中结构或部件的振动特性，即计算固有频率及振型。它是瞬态动力学分析、谐响应分析、谱分析等更详细的动力学分析的起点。文章基于有限元法的线性振动理论，应用ANSYS软件模态分析中的子空间法（SubspaceMethod）[3]，对传感器结构的前6阶振动特性进行分析，计算结果如表2所示。从总体来看，传感器的固有频率较高，各阶固有频率均在2000Hz以上，即当产品所承受的振动载荷频率在2000Hz以内的振动载荷时，不会因发生共振而导致结构破坏。
3.2.2随机振动分析
随机振动分析也称功率谱密度分析（PSD），属于一种概率统计分析。功率谱密度是结构对随机动力载荷响应的概率统计，后处理结果为功率谱密度-频率关系曲线。有限元随机振动分析就是建立在对结构进行振动分析得到结构的各阶振型和固有频率的基础上，进一步根据所给的加速度功率谱求出结构在这些随机激励下的位移响应和应力响应。文章利用ANSYS软件对传感器进行随机振动特性进行仿真计算[4]，通过对响应的分析为结构可靠性设计提供理论依据.
4结束语
文章利用仿真分析软件ANSYS对某型温度传感器的振动特性进行了分析和校核，以确定产品结构的可靠性，得到以下结论：（1）传感器的固有频率较高，前6阶固有频率均在2000Hz以上，因此当产品所承受的振动载荷频率在15Hz～2000Hz以时，不会因为共振而产生结构失效的可能。（2）传感器按功能振动谱承受沿三轴向的随机振动载荷时，其应力水平和变形量都非常低，屈服安全系数均在44以上，振动载荷对传感器结构可靠性影响不大，因此该结构具有足够的强度。
作者:彭艳 张磊 钱学富 单位:苏州长风航空电子有限公司
参考文献:
[1]姚起杭.姚军防止结构振动疲劳的设计技术[J].飞机工程，2006，3：9-11.
[2]郭建平，任康，杨龙，等.基于MSC.Fatigue的电子设备随机振动疲劳分析[J].航空计算技术，2008，28（4）：48-50.
关键词：教学方法；传感器；仿真
F272.92-4；G642.4
传感器课程是机械电子类、电子信息类、自动化类、测控技术与仪器类等工科专业的一门重要专业基础课，课程内容涉及到各类传感器的检测原理、结构以及相关测量电路的知识。传感器在工业领域以及人们的生活中应用十分广泛，使学生能掌握传感器的工作原理，并能够在将来的工作中灵活应用，是提高教学质量和培养应用型人才的一个重要内容[1，2]。在教学中发现，对学生进行理论教学时，学生普遍反映教学内容抽象，不容易理解。传感器的实验教学在理论教学之前进行，由于教学时间和实验器具的限制，一般都是采用实验箱来完成，并不能保证每个学生都有时间亲自去操作，实验教学的效果并不理想。基于以上问题，考虑能否采用目前比较成熟的模拟软件来代替实验教学，并将其融入理论教学中，让学生自己设计传感器电路，实现传感器信号由非电量信号到电量信号的转换。这样不仅能激发学生的学习兴趣，提供教学效果，而且对同一个传感器的转换信号可以通过不同的测量电路来实现，使学生主动去思考，主动去实际，有利于提高学生的创新实践能力。
一、传感器教学模式中存在的问题
目前，我们的传感器教学主要分为传感器n堂教学和实验操作两部分来完成，而且实验操作是在理论教学之前的一个学期完成，这两部分的教学过程都不同程度地存在一些问题。
课程教学中主要介绍一些传感器的物理性质，测量原理，常用的测量电路，以及在工业领域中的应用情况等。在给学生讲解这些内容时，由于大部分学生没有接触过工业现场，所以对讲解的内容缺乏感性认识，只能靠死记硬背来对付考试。在讲解理论的过程中用不能把实验装置搬到课堂上，因为实验装置的前期准备、调试就可能耗去一般的课堂时间，而在课堂中通过几张幻灯片和几个动画的演示是不可让学生和实际实验联系起来的。
传感器的课外实验由于开着理论教学之前，在做实验时老师只是大概介绍一些工作原理，让学生分组进行操作。大部分的实验过程都是连接导线，运行仪器，做一些微量调节，观察实验效果。学生没有充实的理论基础，跟着实验指导书按部就班的做完实验，对传感器的具体工作原理，测量电路中的元器件、测量程序都无从知晓。
二、 仿真软件在传感器教学中的应用
1. 模拟仿真软件的选择
传统的实验教学设备着重在向学生演示传感器的工作原理及测量电路，内容单一枯燥、硬件设备容易损坏。而采用模拟软件不存在传统仪器设备的缺点，可以作为传感器实验演示、训练平台[3-5]。常用的模拟软件有LabVIEW软件、Multisim软件、Proteus软件。经过比较，Proteus软件可以进行直观的模拟/数字电路、单片机、ARM等的仿真，可以方便的从原理图设计转到PCB设计，另外该软件体积小，操作简单，元器件库比较齐全，使用者很容易上手[6]。经过比较，确定用Proteus软件作为传感器教学中使用的仿真软件。
2. Proteus软件在传感器教学中应用
使用Proteus软件进行传感器及其测量电路的设计是虚拟仿真技术和计算机多媒体技术相结合的综合应用。在教学实践中，通过该软件的使用，在不需要购买实际硬件的条件下，就能使学生搭建传感器的仿真模型及测量电路，增加了学生对传感器工作原理的感性认识，比单纯的理论学习更容易接受。学生通过该软件，可以发挥出更大的主动学习兴趣，独立设计出传感器的仿真电路来完成一些设计性实验。
在传感器的课堂教学中，运用Proteus软件能够增加教学的生动性，帮助学生理解抽象的理论知识。例如在讲解应变式传感器的测量电路时，教师可以利用事先设计好的电桥电路，通过软件中的虚拟仪器测量应变片电阻改变后，电桥各个节点的输出电压，与测量公式的计算结果进行比较，使抽象的理论分析和实际电路变化对应起来，以提高学生的认识和理解。
传感器在工业生产和日常生活中应用广泛，在教学中只是讲授传感器的原理及功能，常常使学生感到迷茫，不知道学这些有什么用。通过Proteus软件的使用，学生利用自己设计的电路将传感器感知的非电量转换成与被测量相关的电信号，根据学习的理论知识分析传感器测量电路的性能，通过改变不同的参数，能直观地观察电路的输出信号变化，这样不仅加深了对理论学习的印象，更有益于提高学生的学习兴趣。另外，如果设计的测量电路比较满意，还可以利用该软件很容易的设计出相应的PCB电路板，焊接元器件后，就是一件很好的作品，使学生有设计的成就感。
三、 应用实例
1. 光电式传感器的Proteus仿真
以光电传感器的教学实例来说明Proteus在教学实践中的应用。光电式传感器的工作原理是基于光电效应，光电效应有外光电效应（光电发射）和内光电效应（光电导）之分，利用外光电效应工作的器件主要有光电管、光电倍增管等，利用内光电效应工作的器件主要是光敏电阻、光敏二极管、光敏三极管等[7]。这些都是常见的光电传感器，其中以光电导式光电传感器的应用最为广泛。
图1是光敏电阻传感器的仿真实验。当有光照射时，其电阻值降低，光照越强，阻值越小，其暗电阻一般为1MΩ，其亮电阻（当光照为10lx时）一般为几百欧姆到几千欧姆。图中，点击光源左边的上下箭头可以改变光源与光敏电阻之间的距离，从而改变光源照射到光敏电阻上的光强。当照射到光敏电阻上的光能量改变时，其产生的光电流随之变化，从而在取样电阻R1上产生不同的电压。图中光敏电阻产生的光电流为25μA，通过R1时产生的电压降为2.5V，与电压表测得的电压相同。
如果采用实际的器件向学生演示该实验，将占据课堂大部分时间，而采用Proteus件制作的仿真电路，基本不占据课堂时间，又能结合光电效应理论理论，加深学生对光电导效应及其应用的理解。
2. 热电式传感器的Proteus仿真
热电式传感器是将温度变化转换为电量变化的装置，热敏电阻是最常用的一种热电式传感器。以下实验以铂热电阻PT100为例进行仿真，其阻值会随着温度的变化而改变。PT100表示它在0℃时阻值为100Ω，在100℃时它的阻值为138.5欧姆。用供电电流为1.5mA的恒流源作为供电电源，设计一个单运放查分放大电路，当温度为100℃时，输出电压为5V，仿真电路如图2所示。
图2所示的电路是一种热敏电阻四线制的接法，通过该电路可以向学生演示热敏电阻的测温原理，以及热敏电阻的四线制测量电路。当然，通过Proteus软件还可以方便的演示热敏电阻的其他测量电路，如二线制、三线制测量电路。
四、结语
传感器是一门应用性比较强的课程，而理论教学又比较抽象，在教和学的过程中教师和学生都比较吃力。本文通过在理论教学的课堂中引入传感器的Proteus仿真模型，使教师在讲授传感器理论的同时，配合传感器仿真模型及相应的测量电路，把传感器的测量理论和实际设计、应用结合起来，不仅能促进课程和教学改革，而且能极大提高学生的学习兴趣与创新能力，利用仿真软件的便利性，引导学生利用所学的理论展开丰富的实践应用。因此仿真软件在传感器教学中的应用值得广大教师进行研究和推广。
参考文献：
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[关键词]传感器；检测技术；微课程
[中图分类号] G642.0 [文献标识码] A [文章编号] 2095-3437（2016）08-0177-02
对于进入信息时代的今天，人类的一切活动都离不开有用信息的获取以及必要信息的转换，这其中，传感器的作用至关重要。“没有传感器就没有现代科学”也说明了传感器的不可或缺。[1]未来科学的发展，关键在于高精度新型传感器的研究发现。[2]其中，高校对传感器的普及起到了至关重要的作用，很多工科高校都开设了有关课程。传感器与检测技术课程是电气工程及其自动化、机械设计及其自动化等专业的必修课。但是，传感器与检测技术课程的专业实践性很强，传统教学通过各类传感器的工作原理、基本结构、测量电路和应用等顺序来对传感器测量系统的基本知识进行介绍的方式已经远远不能适应当前形势。
一、传统的教学特点
（一）教学内容多、涉及范围广
传感器与检测技术这门课程的内容很多，涉及现在人们生活中所使用或遇到的很多传感器，按照转换原理来分类，有光电传感器、压电传感器、热电传感器、磁电传感器等常用的传感器，也有核辐射传感器、光纤传感器等特殊使用场合的传感器，它集成了物理学、化学、生物学、光学、热学、电子学、力学等知识，综合性很强，属于多学科渗透的一门课程。[3]要能熟练的完成传感器的设计与应用，必须要有很强的理论功底。传感器与检测技术的教学都是先学习各种传感器的原理，然后基于此讲解后续的电路结构设计应用以及可能遇到的问题。
（二）验证性多、实践性差
传感器发展到现今，很多技术已经相当的成熟了，但是在学校里面学习的理论知识，根本不足以设计传感器，很多学生由于在学校主要学习了传感器的理论，导致学了传感器而不认识传感器，更不用说传感器的选择以及使用了。[4]这主要是因为传统的传感器教学以理论为主、实验为辅，而且即使做实验，主要也是做传感器参数的测试，演示性和验证性的实验偏多，基本上没有功能性、综合性的实验，而且现在的高校，基本上都是使用实验箱，检测部分设计成一个个的模块，转换及后续电路部分就设计成一个实验平台，做实验时，学生只要根据实验原理自己连线就可以完成实验。实验不涉及或者较少涉及传感器在实际应用中较常见的温度漂移、放大失真等问题，这样往往无法提高学生的专业应用能力与综合能力。
（三）考勤制度死板、考核方式落后
传统的传感器与检测技术课程的教学，都是老师在课堂上填鸭子似的灌输理论知识，同时强迫学生来上课，对考勤查得很严格，学生都是被动的学习。但是很多学生都是典型的“身在曹营心在汉”、“留住了他的人却留不住他的心”，即使来教室了也是玩手机或者睡觉，根本没有在听课学习。成绩的考核也往往在期末用试卷进行考试，这种方法只能考查学生对一些已经熟知的传感器理论知识的背诵掌握情况，根本无法考查学生的探索、设计新型传感器的能力，同时分数也完全不能显示一个学生能力的强弱，往往是能突击背诵的学生成绩分数较高，而这些学生，也许连一些常见的传感器都不认识，更不用说设计以及探索新型的传感器了。这样的考核制度完全阻碍了学生个性化的发展，对学生的积极性也是个很大的打击。
二、传感器与检测技术课程的教学改革
（一）理论教学与实例相结合
传统的传感器与检测技术课程教学通常采用先讲传感器“原理”，其次讲传感器“结构”，最后讲传感器“应用”的平铺直叙的模式。对于传感器这个大家庭而言，这种枯燥的理论讲解很容易引起学生的反感，即使能对其中一种比较感兴趣，但是也难长久，很快就会心生厌倦。为了提高理论教学的教学效果，必须进行教学内容和教学方法的改革。传感器技术的发展，在实际生活中的应用中得到了很大的体现，讲课时可以先从应用实例展开，即先讲传感器应用，激发学生的学习兴趣，然后通过设疑、讨论等方式，来使学生带着疑问对传感器的测量电路、结构和原理来反着学习，最终达到融会贯通、水到渠成的效果。[5]比如学习压电传感器，针对于学生都喜欢吃火锅的情况，老师可以重点分析其中的点火装置，压电陶瓷如何产生电荷，然后通过导线引出去以后尖端放电来起到点火的作用；比如讲到热敏电阻，可以给学生仔细的分析一下电机、变压器等过热保护的电路，看其中的热敏电阻在不同温度下的作用。通过这些简单的实例分析，学生会产生很大的兴趣，会尝试去做一些新的研究与开发。
（二）教学内容模块化
当前的传感器，不管是在数量上，还是在功能、质量上，都远远不能满足社会多方面的发展，人们在不停的寻求传感器技术发展的新方法或者新技术，未来的传感器，在精度及灵敏度方面都将非常高，因此开发新型传感器是未来传感器技术发展的趋势之一。而且，为了能满足更多的要求，传感器将会高度集成化以及多功能化。因此，在传感器与检测技术教授内容的选择上，必须要能跟上时代，必须涉及适合当前社会需求的传感器。可以把传感器内容分成几个模块，如温度传感器模块、压力传感器模块、光电传感器模块等，学生可以选择自己喜欢的某一个模块，然后进行相关资料的查阅及研究设计工作，不用全部都学习，对其中一个模块熟悉了，其他的模块用类似的方法分析设计。老师可以重点分析各个模块的具体应用。
（三）教学方式微课程化
据科学研究，课堂上的45分钟，学生能集中精力听课的时间不超过15分钟，剩下的半个小时，学生根本无法把注意力集中于一点，这个时候如果再继续讲解理论知识，只会让学生心生厌倦。可把传感器分成几大类，让学生选择自己喜欢的一类传感器，然后分开讨论研究，老师也可以把时间错开，给每个组一些必要的指导和帮助。
（四）考核方式多元化
传感器与检测技术课程是很多其他理论学科的结合，它的综合性很强，对它的学习需要扎实的理论功底，大部分学生完全无法学懂，并不适合传统的试卷考核方式，因此适当改革考核方式是很有必要的。项目考核法就是在教学中给出几个日常生活中常用的传感器应用实例，要求学生完成与此有关的考核项目。此方法是学生自己钻研和探索的过程，做完项目后及时总结，找出不足点和创新点，实现理论知识到实践技能的迁移。而大作业法就是设计一些传感器和控制系统综合应用的作业，考查学生传感器与检测技术同计算机应用技术、自动控制原理、单片机等相关专业课程的结合能力。任何一门学科的学习，都是为了能学有所用，传感器与检测技术更不例外，因此，能设计、应用传感器为学习最终目的，老师可以让学生选择自己喜欢的传感器类型，提供必要的硬件，让学生完成最终的传感器产品。
三、单片机教学改革后的效果
在采取了教学理论与生活实例相结合、教学内容模块化、教学方式微课程化、考核方式多元化等一系列措施以后，学生学习的效果显著提高，主观能动性大大增强，自己可以设计多种产品，也知道如何从千万种传感器中选择自己需要的，真正能做到学有所用。在参加的最近两届大学生电子竞赛中，在超声波测距、红外避障等控制方面，学生能灵活的应用所用的传感器进行设计。有很多学生把自己的一些生活中的想法，也通过传感器来实现了更加智能化的控制。这些都表明，改革后的传感器与检测技术教学取得了明显的效果。
[ 注 释 ]
[1] 张小奇.传感器课程教学改革研究[J].吉林工程技术师范学院学报，2009（10）：43-44.
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关键词：农业；无线传感器网络；课程特点；教学方法
中图分类号：G642.0 文献标识码：A 文章编号：1007-0079（2014）23-0037-02
无线传感器网络是一种由大量低复杂度的传感器节点通过自组织方式形成的无线网络，每个网络节点由传感模块、处理模块、通信模块和电源模块组成，完成数据采集、数据收发、数据转发三项基本功能。[1]从21世纪开始，美国和欧洲相继启动了许多关于无线传感器网络的研究计划。特别是美国通过国家自然基金委、国防部等多种渠道投入巨资支持传感器网络技术的研究。在我国，无线传感器网络的研究也受到了重视，2006年政府将发展无线传感器网络列入了未来《国家中长期科学和技术发展规划纲要》，对无线传感器网络的基础理论和关键技术的研究进行了资助。作为新一代的传感器网络，无线传感器网络具有非常广泛的应用前景，其发展和应用将会给人类的生活和生产的各个领域带来深远影响。
“无线传感器网络”是农业电气化与自动化专业的专业选修课，它涉及到通信技术、计算机技术和传感器技术等多种技术领域，其先修课程包括“信号与通信”“计算机网络”“传感器与检测技术”等。通过对无线传感器网络的基本概念、基本方法和理论的学习，了解常见的微型传感器，传感器网络的通信技术、支撑技术、应用开发基础，传感器网络协议的技术标准，掌握无线传感器网络的结构、分析和设计方法，提高学生解决农业应用中实际问题的能力。尽管“无线传感器网络”是农业电气化与自动化本科专业课程体系中重要的专业选修课程之一，但从督导评估和学生评教的反馈情况看，教学效果并不理想。笔者对该课程的特点和教学现状进行分析，并对其教学方法改革进行一些有益的探索和尝试。
一、课程的特点及要求
在农业监测应用领域，无线传感器网络具有得天独厚的优势：一方面，低功耗、微型化、高度集成、低价格的传感器节点，可以密集部署，使实时监测作物的各种生长环境因素和传递控制信号成为现实；另一方面，与传统有线传输方式相比，无线传感器网络具有无基础设施（自组织）、精度高、灵活性强、可靠性好等优点，可以有效解决环境监控数据的采集、自组多跳的无线发送等问题。因此，无线传感器网络具有其他技术不可比拟的优势。典型无线传感器网络架构主要包含4个层次：感知层、网络层、中间件层、应用层。感知层包括传感器节点等数据采集设备以及数据输入网关前的无线传感器网络；网络层主要负责网络接入、网络传输以及相应的管理与控制；中间件层提供通信服务、任务分析、任务调度、安全访问、可靠性控制和信息服务能力；应用层解决信息处理与人机界面的问题。
农业无线传感器网络所处物理环境及网络自身状况与工业应用有本质区别，其主要特点有：
1.节点数量受限
农业无线传感器网络设备成本低、节点分散，布置面积大，节点间距离较远。目前普通农作物收益并不高，投入成本有限，这些因素决定了无法密集布置传感器节点。另外，大量铺设传感器节点还会对农业机械化作业形成较大的阻碍，给传感器节点的维护带来诸多不便，导致农业无线传感器网络维护成本过高。
2.要求传输距离远，功耗低
农业无线传感器网络中各传感器节点之间的距离往往会比较大，且一般无人维护。传感器节点不仅要求传输距离远，还要求功耗小，在低成本太阳能供电情况下实现长期不断电的工作目的。
综上所述，无线传感器网络是近年来得到迅速发展和普遍重视的新型网络技术，它的出现和发展对农业领域产生了极其深刻的影响，具备广阔的应用前景。[2]通过“无线传感器网络”课程的学习，要使学生掌握农业无线传感器网络的原理和实现方法，了解最新的科技动态，使其具备从事网络设计开发的能力和正确解决实际工程问题的能力。
二、课程教学现状
“无线传感器网络”课程的设置适用于农业电气化与自动化本科及研究生专业，即在更广阔的背景下融入了多学科的相关知识，同时也使得无线传感器网络渗透到更广泛的应用领域当中，体现了各个学科相互交叉融合的特点。在传统的“无线传感器网络”课程教学中，教师往往单纯注重基本理论、基本方法和基本概念的描述，忽视将理论与实践相结合，忽略对学生设计思维能力和创新能力的培养，教与学之间的信息单向流动。具体表现在以下几个方面：
第一，无线传感器网络理论枯燥、应用性强，学生认知难度大。该课程涉及无线传感器网络关键技术的网络部署、拓扑结构、路由协议、节点定位、目标跟踪、拥塞控制、数据融合、网络安全等方面，覆盖面广 ，对网络通信、传感器结合技术要求较高。从往年教学的反馈情况看，学生普遍感到该课程理论抽象，内容枯燥，缺少感性认识，学习难度大。因此，不少学生产生畏难情绪，学习积极性差。
第二，教材针对性差，传统教学模式存在弊端。目前，多数无线传感器网络教材普遍存在注重理论、轻视应用的问题，致使内容艰深枯燥，还有一些教材概念模糊不清，令学生难以理解。基于上述原因，亟需对教材进行革新，以便为学生提供优秀的学习资源。另外，在教学模式方面，教学依然主要依靠课堂讲解，这种单纯的理论分析缺乏参与思考的积极性，致使教学效果不佳，必须采用多种方法对教学模式进行改革。
第三，实验环节薄弱。该课程是一门实践性和应用性非常强的课程，其实验环节在教学过程中起着重要的作用，通过实验不仅能使学生加深对网络技术原理的理解，更能直接增强学生的实践应用能力。而目前实验课偏重学生对无线网络接口芯片的功能验证，缺乏设计型和创新性的实验项目，抑制了学生的创新欲望，导致该课程实验教学环节较为薄弱，学生动手能力和创新能力不足。
第四，课程考核方式单一。考核方式对学生的学习积极性有重要的影响。目前，该课程的考核方式侧重考核基础理论，往往使学生忽视平时动手能力、实践能力和思考能力的培养，从而出现“高分低能”的现象。鉴于这种现象，亟需改变课程考核方式，对学生的学习效果做出准确和客观的评价。
三、课程教学方法改革
随着我国高等教育教学改革的深化，高等院校越来越重视对学生创新意识和创造能力的培养，同时也对教师的课堂教学方式提出了新的挑战。[3，4]转变传统教学观念、改革创新教学方法、着力提高学生科学素质和科研能力是当前教学改革的趋势和关键，也是人才培养的必然要求。[5]
1.案例教学法
在教学过程中，使用实际案例作为教学材料，通过对案例进行分析，引导学生理解掌握专业知识进而提高技能。教师在授课过程中，为了让学生直接接触到实际工程问题，应该引入一些具有代表性、有实用价值的案例，结合实际应用讲解相关技术及应用方式，激发学生兴趣，培养学生自主学习的习惯，激励学生对问题进行深入的钻研和思考，最终发现创造的秘诀。例如，要求学生应用CC2431芯片对温室无线传感器网络节点进行设计，满足无线传感器网络节点设计时外形小、集成度高、功耗低、速度快、成本低的要求，并将其作为平时考核。该系统涉及传感器、微处理器、无线通信、电源、TinyOS操作系统等多个内容，学生需要熟悉芯片和路由协议才能设计出最终的作品。因此，学生学习课程内容时会时刻把学习内容和任务制作联系起来，带着问题听课，从实现任务的目标出发学习课堂知识，取得事半功倍的效果。
2.任务驱动式教学法
以具体农业环境监测任务为教学活动的主线，在问题动机的驱动下，让学生积极主动地通过探索和学习，完成既定任务，培养学生解决问题的能力。在实验教学中，为每个教学单元设置了一个明确的任务需要完成，以充分调动学生的学习积极性，并在完成任务的整个过程中实现应用能力的培养。教学中要采用适当的方式，给学生以心理上的鼓舞，使学生的思维更加活跃，探索热情更加高涨。以“网络数据压缩”为例，将该内容任务设计为温室多传感器节点数据处理，任务提出后，引导学生对该任务进行分析讨论.教师对学生的讨论结果进行补充、修正，并引导出为实现该任务所需要的相关理论知识。通过教师指导、讲解的方式为完成该任务，提出一种温室无线传感器网络数据压缩方案，网络按轮运行，每轮中利用均值聚类算法将节点按监测数据相似性划分到相同的区域，每个数据相同区只允许聚类有效性指标值最高的节点传输数据，其余节点暂时休眠，以达到压缩发送数据量、降低能耗的目的。
3.课题教学法
鼓励学生设计相关实验，深化课堂教学内容，积极引导学生参与教师相关课题的研究，以课题研究的方式培养学生独立的科研能力，在课题研究的过程中要注重发挥学生的作用，让学生参加到调研、研讨、报告的写作等实际问题当中。积极支持学生自发性的科研活动，充分发挥教师的引导作用，为学生创造良好的创新环境。
四、结论
“无线传感器网络”课程理论性和实践性强，通过改进课堂教学方法，将抽象概念变得形象生动，丰富了教学手段，提高了教学效果，激发了学生的学习兴趣和热情，也提高教师对科研工具的应用能力；充分发挥学生的主观能动性和动手实践能力，不仅巩固了所学到的专业知识，也提高了应用能力和科研能力。学生反映良好，教学效果明显。对于该课程教学方法改革更深层次的研究和探索仍在不断进行中，今后将继续在教学上进行创新改革，以适应新时期高等院校创新人才培养的需要。
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【关键词】封装 传感器 性能
1 动力学模型
加速度传感器尽管原理结构不尽相同，但是它们都有一个共同点，那就是传感器芯体都固定在管壳上，传感器内部都有一个质量块，质量块都通过弹簧或其它弹性体与传感器底座相连，振动体的绝对运动通过弹簧带动质量块与底座之间产生相对运动，其相对运动受到传感器内阻尼器的阻尼作用，这样一个由质量块-弹簧-阻尼器构成的运动系统认为是一个弹簧质量块系统，如图1所示。
从经典的二阶系统模型我们可以得知，当阻尼系数为0.707时，传感器具有最平坦的幅频响应特性和近似最优的线性响应特性，如图2所示，但事实上，大多数实际使用的传感器的阻尼都不是0.707，为了减少动态误差和扩大频率范围，通常采用提高传感器的固有频率提高，以此提高传感器的动态性能。
2 加速度计芯片的振型分析
所封装的加速度计是一种梁膜结构的高量程MEMS加速度传感器，如图3所示。通过背面KOH腐蚀和正面刻蚀形成加速度结构，如图3所示，设计量程为10万g，加速度传感器的敏感方向垂直硅平面。当加速度传感器感受到加速度时，敏感梁弯曲，梁根部的压敏电阻条阻值发生变化，通过压阻效应和惠斯通全桥便有相应的电压输出。当一个结构系统设计用于动态载荷条件之下时，系统的固有频率和相应的振型是很重要的参数，它们代表了系统的振动特性。这些参数需要通过对该系统进行模态分析而获得。通过约束芯片支撑梁不动，使用Ansys软件对裸芯片进行模态分析，第1阶模态为两根悬臂梁在敏感方向（Z方向）的振动，模态频率均为56kHz。
3 封装结构的模态分析
加速度计封装结构的示意图如4所示。使用铝合金材料，弹性模量较高，首先建立封装加速度计的几何模型，然后用8节点的六面体单元SOLID45进行网格划分得到有限元模型。封装器件在冲击环境中使用时，芯体感受到Z轴方向的应力波。所以，我们感兴趣的主要是Z方向（管壳高度方向）的振动，共振频率121KHZ。
4 封装后的振动模态分析
加速度计与管壳粘接到一起，加上盖板后进行仿真分析，其中一阶模态振动频率是51KHZ，示意图如图5所示，c传感器芯体振动频率接近，振型和芯体振型接近。
5 结论
对高量程MEMS加速度计的封装结构进行了模态分析，得出如下结论；安装固有频率主要取决于传感器芯体频率和管壳本身频率，管壳频率越高，安装固有频率越接近芯体固有频率。
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作者简介
谌福华（1967-），男，黑龙江省哈尔滨人。学士学位。研究方向为传感器技术。
