本研究基于光纖傳感技術和氣體光譜吸收檢測技術，初步研究設計了氣態烴光纖傳感器，提出了裝置設計的總思路，建立了相應的實現模塊。海洋化探烴類檢測的野外工作需要有相應的航次配合，重復采集樣品幾率很小，對現場技術也就提出了更高要求…。

1基于光纖傳感技術的氣體吸收檢測技術

光纖傳感器是一種把被測量的狀態轉變為可測的光信號的裝置。其原理為：由光發送器發出的光經源光纖引導至敏感元件。光的某一性質受到被測量的調制，已調光經接收光纖耦合到光接收器，使光信號變為電信號，最后經信號處理得到所期待的被測量。本文中使用的為傳光型光纖傳感器1。非對稱雙原子和多原子分子氣體(如CH4、H20、C2H，、NOz等)在紅外波段均有特征吸收峰，當激發光源覆蓋一個或多個氣體吸收線，光通過氣體時將發生衰減：部分光被氣體吸收，一部分光被氣體散射，其衰減符合比爾一朗伯定律¨】：c=爿其中三為傳感長度；a為摩爾吸收系數(與溶液濃度無關的一個常數)；Io、I為入射光強和出射光強。此時如果和己知，那么通過檢測J『和厶就可以測得氣體的濃度[～。基于以上理論，本研究對氣態烴光纖傳感器進行了技術路線的選擇和初步設計。

2氣態烴光纖傳感器的初步設計

本研究設計的氣態烴光纖傳感器與其配套裝置，可實現海洋烴類快速探測與現場數據處理一體化，可實現對不同尺度、不同精度數據的綜合解釋和烴類異常的現場圈定。

2．1技術的總體思路

摘要：簡述了生物傳感器尤其是微生物傳感器近年來在發酵工業及環境監測領域中的研究與應用，對其發展前景及市場化作了預測及展望。生物電極是以固定化生物體組成作為分子識別元件的敏感材料，與氧電極、膜電極和燃料電極等構成生物傳感器，在發酵工業、環境監測、食品監測、臨床醫學等方面得到廣泛的應用。生物傳感器專一性好、易操作、設備簡單、測量快速準確、適用范圍廣。隨著固定化技術的發展，生物傳感器在市場上具有極強的競爭力。

關鍵詞：生物傳感器；發酵工業；環境監測。

中圖分類號：TP212.3文獻標識碼：A文章編號：1006-883X(2002)10-0001-06

一、引言

從1962年，Clark和Lyons最先提出生物傳感器的設想距今已有40年。生物傳感器在發酵工藝、環境監測、食品工程、臨床醫學、軍事及軍事醫學等方面得到了深度重視和廣泛應用。在最初15年里，生物傳感器主要是以研制酶電極制作的生物傳感器為主，但是由于酶的價格昂貴并不夠穩定，因此以酶作為敏感材料的傳感器，其應用受到一定的限制。

近些年來，微生物固定化技術的不斷發展，產生了微生物電極。微生物電極以微生物活體作為分子識別元件，與酶電極相比有其獨到之處。它可以克服價格昂貴、提取困難及不穩定等弱點。此外，還可以同時利用微生物體內的輔酶處理復雜反應。而目前，光纖生物傳感器的應用也越來越廣泛。而且隨著聚合酶鏈式反應技術（PCR）的發展，應

一、生物傳感器的原理

待測物質經擴散作用進入生物活性材料，經分子識別，發生生物學反應，產生的信息繼而被相應的物理或化學換能器轉變成可定量和可處理的電信號，再經二次儀表放大并輸出，便可知道待測物濃度。

二、生物傳感器的種類

（1）按照其感受器中所采用的生命物質分類，可分為：微生物傳感器、免疫傳感器、組織傳感器、細胞傳感器、酶傳感器、DNA傳感器等。

（2）按照傳感器器件檢測的原理分類，可分為：熱敏生物傳感器、場效應管生物傳感器、壓電生物傳感器、光學生物傳感器、聲波道生物傳感器、酶電極生物傳感器、介體生物傳感器等。

（3）按照生物敏感物質相互作用的類型分類，可分為親和型和代謝型兩種。

作用：對傳感器輸出的信號進行放大、濾波、消除干擾，為后續的a/d轉換提供具有足夠能量的所需信號。

一、設計任務

橋式放大電路、低通濾波器和恒流電源設計等，其輸出應滿足a/d卡要求。畫出原理圖及pcb圖。

技術要求：（1）為a/d轉換電路提供、兩種信號電壓。

（2）電橋具有調零和標定功能。原創：（3）電路具有抗混淆低通濾波功能，以滿足抽樣定理。

二、電橋放大器設計（電橋放大器）

1.光纖傳感器的基本構成和組成原理

光纖傳感器主要由光源、光纖與探測器3部分組成，光源發出的光耦合進光纖，經光纖進入調制區，在調治區內，外界被測參數作用于進入調區內的光信號，是其光學性質如光的強度、相位、偏振態、波長等發生變化成為被調制的信號光，再經過光纖送入光探測器而獲得被測參數，光纖傳感器中的光纖通常由纖芯、包層、樹脂涂層和塑料護套組成，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。光纖能夠約束引導光波在其內部或表面附近沿軸線方向向前傳播，具有感測和傳輸的雙重功能，是一種非常重要的智能材料。

2.光纖傳感器的類型及特點

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，同時又是敏感元件，它利用光纖本身的傳輸特性經被測物理量作用而發生變化的特點，使光波傳導的屬性(振幅、相位、頻率、偏振)被調制。因此，這一類光纖傳感器又分為光強調制型，偏振態調制型和波長調制型等幾種。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，它是將經過被測對象所調制的光信號輸入光纖后，通過在輸出段進行光信號處理而進行測量的。在這類傳感器中，光纖僅作為傳光元件，必須附加能夠對光纖所傳遞的光進行調治的敏感元件才能組成傳感元件。

【摘要】研究影響壓力傳感器（以下簡稱傳感器）電磁敏感性的主要因素，并提出優化設計方案，確保提高傳感器的電磁敏感性。論文中運用模擬退火算法和仿真軟件分析方法來預測傳感器內射頻能量分布的聚集點與畸變點，對傳感器的電磁敏感性薄弱環節，有針對性地進行相應優化，并且采用一些其它必要的優化方法來進行優化，對比優化前后的傳感器電磁敏感性數據，結論證實，傳感器的電磁敏感性得到提高，傳感器符合電磁兼容要求，可以將該優化設計在實踐應用中推廣。

【關鍵詞】壓力傳感器；電磁敏感性；電磁兼容；模擬退火算法；仿真軟件分析

電磁兼容是指設備或系統在其電磁環境中符合要求運行并不對其環境中的任何設備產生無法忍受的電磁干擾的能力[1-2]。電磁敏感性是指存在電磁騷擾的情況下，裝置、設備或系統能夠避免性能降低的能力。在具體論文研究中，將針對傳感器的電磁兼容問題，提出優化設計方案，確保提升傳感器的電磁敏感性。

1.提高傳感器電磁敏感性原因

傳感器在運行過程中需具有有一定的抗電磁干擾性[3]，電磁干擾除影響傳感器的正常工作外，對人體健康也會造成有害的影響，這樣的傳感器在實際使用中是不安全的[4-5]，所以需要提高傳感器的電磁敏感性，使傳感器符合電磁兼容要求。文中所指的傳感器，對外界的電磁影響可以忽略不計，故只需要研究傳感器的抗電磁干擾性，并提高傳感器的電磁敏感性。

2.影響傳感器電磁敏感性主要因素

基于傳感技術的探究實驗儀器包括數據采集器、各種傳感器和計算機等。學生借助數字化傳感器對周圍的事物進行探究，能獲得豐富的信息，更準確地感知科學世界。針對前面的實驗，用光學傳感器可以降低實驗的操作難度，并得到準確的數據，從而減少了不必要的操作時間，讓孩子有充分交流與分析論證機會。利用聲音傳感器采集不同聲音，借助數字化探究系統即可得到對應的聲音波形圖像。孩子們能清楚地“看見”每個聲音，幫助孩子對聲音的認識從感性層面上升到理性層面。

一、基于傳感技術探究實驗設計

在教學實踐中我利用傳感技術儀器進行實驗能夠得到很好的實驗效果。分析教材、根據教學目標及學生的年齡特點合理選擇利用數字化傳感器材能夠有效提高課堂實驗效果。課堂實驗探究的高效，傳感技術儀器的有效使用，不僅需要分析教材，合理選材，還需要精心設計實驗方案。只有通過有效的實驗設計和規范的實驗操作，以學生為主體性，讓學生配合教師來完成實驗，學生便于理解，又可增加學習興趣，才能使實驗變得簡單易行，達到教學目標。以下是四上年級《運動起來會怎樣》一個有關于心率傳感器的實驗。首先，連接手握心率傳感器、界面和計算機。其次，啟動LoggerPro或LoggerLite軟件，最后，程序將自動識別手握心率傳感器，這樣就可以準備采集數據了。測量一個人在激烈活動，例如做跳躍運動前、之間和之后的心率；測量一個人在運動后的心率返回平常心率要多久。讓學生在探究實踐的過程中，注重體驗和感悟，又便于學生對知識的接受和理解，從而也激發學生的興趣。

二、傳感技術探究實驗室的組建

為了提高實驗探究效率，保證實驗教學的有效開展，創建探究實驗室，合理利用“數字化”儀器設備是非常重要的。數據采集器和傳感器的配備，主要用于采集并儲存實驗數據并根據探究需測定的參數。通過政府采購，我們采購到探究實驗室套材，主要有濕度、音高、音量、光強、pH值、溶解氧濃度、電流、電壓、氧氣含量、二氧化碳含量等傳感器，還可以根據需求來自行選擇；同時，這些儀器的輕巧與便攜還為學生進行戶外探究提供了可能。計算機軟件的安裝將傳感器插入計算機時，傳感器可以精確地測量實驗中獲取的各種數據，并通過數據采集器傳到計算機中，計算機經由配套軟件將數據以表格和圖像的形式呈現，并進行分析處理。

三、傳感技術實驗器材在拓展課程中的應用

摘要：簡述了生物傳感器尤其是微生物傳感器近年來在發酵工業及環境監測領域中的研究與應用，對其發展前景及市場化作了預測及展望。生物電極是以固定化生物體組成作為分子識別元件的敏感材料，與氧電極、膜電極和燃料電極等構成生物傳感器，在發酵工業、環境監測、食品監測、臨床醫學等方面得到廣泛的應用。生物傳感器專一性好、易操作、設備簡單、測量快速準確、適用范圍廣。隨著固定化技術的發展，生物傳感器在市場上具有極強的競爭力。

關鍵詞：生物傳感器；發酵工業；環境監測。

中圖分類號：TP212.3文獻標識碼：A文章編號：1006-883X(2002)10-0001-06

一、引言

從1962年，Clark和Lyons最先提出生物傳感器的設想距今已有40年。生物傳感器在發酵工藝、環境監測、食品工程、臨床醫學、軍事及軍事醫學等方面得到了深度重視和廣泛應用。在最初15年里，生物傳感器主要是以研制酶電極制作的生物傳感器為主，但是由于酶的價格昂貴并不夠穩定，因此以酶作為敏感材料的傳感器，其應用受到一定的限制。

近些年來，微生物固定化技術的不斷發展，產生了微生物電極。微生物電極以微生物活體作為分子識別元件，與酶電極相比有其獨到之處。它可以克服價格昂貴、提取困難及不穩定等弱點。此外，還可以同時利用微生物體內的輔酶處理復雜反應。而目前，光纖生物傳感器的應用也越來越廣泛。而且隨著聚合酶鏈式反應技術（PCR）的發展，應

一、概述

對于電阻應變片式測力傳感器（以下簡稱“測力傳感器”）來說，彈性體的結構形狀與相關尺寸對測力傳感器性能的影響極大。可以說，測力傳感器的性能主要取決于其彈性體的形狀及相關尺寸。如果測力傳感器的彈性體設計不合理，無論彈性體的加工精度多高、粘貼的電阻應變片的品質多好，測力傳感器都難以達到較高的測力性能。因此，在測力傳感器的設計過程中，對彈性體進行合理的設計至關重要。

彈性體的設計基本屬于機械結構設計的范圍，但因測力性能的需要，其結構上與普通的機械零件和構件有所不同。一般說來，普通的機械零件和構件只須滿足在足夠大的安全系數下的強度和剛度即可，對在受力條件下零件或構件上的應力分布情況不必嚴格要求。然而，對于彈性體來說，除了需要滿足機械強度和剛度要求以外，必須保證彈性體上粘貼電阻應變片部位（以下簡稱“貼片部位”）的應力（應變）與彈性體承受的載荷（被測力）保持嚴格的對應關系；同時，為了提高測力傳感器測力的靈敏度，還應使貼片部位達到較高的應力（應變）水平。

由此可見，在彈性體的設計過程中必須滿足以下兩項要求：

（1）貼片部位的應力（應變）應與被測力保持嚴格的對應關系；

（2）貼片部位應具有較高的應力（應變）水平。

摘要：簡述了生物傳感器尤其是微生物傳感器近年來在發酵工業及環境監測領域中的研究與應用，對其發展前景及市場化作了預測及展望。生物電極是以固定化生物體組成作為分子識別元件的敏感材料，與氧電極、膜電極和燃料電極等構成生物傳感器，在發酵工業、環境監測、食品監測、臨床醫學等方面得到廣泛的應用。生物傳感器專一性好、易操作、設備簡單、測量快速準確、適用范圍廣。隨著固定化技術的發展，生物傳感器在市場上具有極強的競爭力。

關鍵詞：生物傳感器；發酵工業；環境監測。

中圖分類號：TP212.3文獻標識碼：A文章編號：1006-883X(2002)10-0001-06

一、引言

從1962年，Clark和Lyons最先提出生物傳感器的設想距今已有40年。生物傳感器在發酵工藝、環境監測、食品工程、臨床醫學、軍事及軍事醫學等方面得到了深度重視和廣泛應用。在最初15年里，生物傳感器主要是以研制酶電極制作的生物傳感器為主，但是由于酶的價格昂貴并不夠穩定，因此以酶作為敏感材料的傳感器，其應用受到一定的限制。

近些年來，微生物固定化技術的不斷發展，產生了微生物電極。微生物電極以微生物活體作為分子識別元件，與酶電極相比有其獨到之處。它可以克服價格昂貴、提取困難及不穩定等弱點。此外，還可以同時利用微生物體內的輔酶處理復雜反應。而目前，光纖生物傳感器的應用也越來越廣泛。而且隨著聚合酶鏈式反應技術（PCR）的發展，應