BISS001 红外传感信号处理器
BISS001 红外传感信号处理器
一: 实验目的：
理解BISS001红外传感信号处理器的工作原理。能更好的把理论与实践相结合。更重要的是让自己多学一点专业知识。
二: 元件及参数：
极性参数（Vss=0V）
电源电压：-0.5V~+6V
输入电压范围：-0.5V~6V（V DD=6V）
各引出端最大电流：+10mA（V DD=5V）
工作温度：-10~+70
存放温度：-65~150
电参数：
特点:
●COMS数摸混合专用集成电路
●具有独立的高出入阻抗运算放大器,可与多种传感器匹配进行
处理
●双向鉴幅器可有效的抑制干扰
●内设延迟时间定时器和封锁时间定时器,结构新颖,稳定可靠,
调节范围宽
●内设参考电源
●电压工作范围+3V~+5V
●采用16脚DIP封装
人体热释电红外传感器和应用介绍
被动式热释电红外探头的工作原理及特性：
一般人体都有恒定的体温，一般在37度，所以会发出特定波长10UM左右的红外线，被动式红外探头就是靠探测人体发射的10UM左右的红外线而进行工作的。人体发射的10UM左右的红外线通过菲尼尔滤光片增强后聚集到红外感应源上。红外感应源通常采用热释电元件，这种元件在接收到人体红外辐射温度发生变化时就会失去电荷平衡，向外释放电荷，电后续电路经检验处理后即可产生报警信号。
1)这种探头是以探测人体辐射为目标的。所以热释电元件对波长为10UM 左右的红外辐射必须非常敏感。
2)为了仅仅对人体的红外辐射敏感，在它的辐射照面通常覆盖有特殊的菲尼尔滤光片，使环境的干扰受到明显的控制作用。
3)被动红外探头，其传感器包含两个互相串联或并联的热释电元。而且制成的两个电极化方向正好相反，环境背景辐射对两个热释元件几乎具有相同的作用，使其产生释电效应相互抵消，于是探测器无信号输出。
4)一旦人侵入探测区域内，人体红外辐射通过部分镜面聚焦，并被热释电元接收，但是两片热释电元接收到的热量不同，热释电也不同，不能
抵消，经信号处理而报警。
5)菲尼尔滤光片根据性能要求不同，具有不同的焦距（感应距离），从而产生不同的监控视场，视场越多，控制越严密。
在电子防盗、人体探测器领域中，被动式热释电红外探测器的应用非常广泛，因其价格低廉、技术性能稳定而受到广大用户和专业人士的欢迎。外引线连接图:
BISS0001工作原理:
图2为BISS0001红外传感信号处理器的原理框图
可见BISS0001是由运算放大器、电压比较器和状态控制器、延迟时间定时器及参考电压源等构成的数模混合专用集成电路。可
广泛应用于多种传感器和延时电路控制器。
各引脚功能如下：
V DD——工作电压正端。范围为3~5V。
Vss——工作电压负端。一般接0V。
1B———运算放大器偏置电流设置端。经R0接Vss端，R B取值为1M 左右。
11N-——第一级运算放大器的反相输入端。
11N+——第一级运算放大器的同相输入端。
1out——第一级运算放大器的输出端。
21N-——第二级运算放大器的反相输入端。
2out——第二级运算放大器的输出端。
V c——触发禁止端。当V c
V R约为0.2V DD
V RF——参考电压及复位输入端。一般接V DD，接“0”可定时复位。A——可重复触发和不可重复触发控制端。当A=“1”时，也许重复出发，当A=“1”时不允许重复触发。
V O——控制信号输出端。由Vs的上跳边沿触发使V O从低电平跳变到高电平时为有效触发。在输出延迟时间Tx之外和无Vs上跳变时V O为低电平状态。
RR1RC1——输出延迟时间Tx的调节端。Tx约为49152 RC1
RR2RC2——触发封锁时间Ti的调节端。Ti约为24 RC2
我们先以图3所示的不可重复触发工作下的波形来说明BISS0001的工作过程。首先，由使用者根据实际需要，利用运算放大器OP1组成传感器预处理电路，将信号放大。然后偶合给运算放大器OP2,再进行第二级放大,同时将直流电位抬高为V M(约为0.5V DD)后,送到比较器COP1和COP2组成的双向鉴幅器,检出有效信号Vs,由于Vs约为0.7V DD,V L约为0.3V DD,所以当V DD=5V时,可有效的抑制正负1伏的噪声干扰,提高系统的可靠性.COP1是一个条件比较器.当输入电压Vc
下面再以图4所示可重复触发工作方式下各点的波形，来说明BISS0001在
此状态下的工作过程。
在Vc=“0”、A=“0”期间,Vs不能触发V O为有效状态.在Vc=“1”、A=“1”时，Vs可重复触发V O为有效状态。并在Tx周期内一直保持有效状态。在Tx时间内，只要有Vs的上跳变，则V O将从Vs上跳变时刻算起继续延长一个Tx周期没一直保持有效状态。在Tx时间内，只要有Vs上跳变时刻算起继续延长一个Tx周期；若Vs保持为“1”状态，则V O一直保持有效状态。若Vs保持为“0”状态，则在Tx周期结束V O恢复为无效状态，并且在封锁时间Ti时间内，任何Vs的变化都不能触发V O为有效状态。
通过以上分析，我们对BISS0001的电路结构和工作过程有了全面的了解，可以看出该器件的结构设计新颖，功能强，可在广泛的领域得到应用。
原理图:
热释红外开光电路
总结与展望
总结
本次的设计和制作,让我受益非浅,虽然在制作和调试的时候遇到了很多的困难,但是在同组同学的帮助下困难总是能很快解决.这次让我们不但获得了课本以外的知识,还对以前学过的知识得到了巩固。此外我们也学到了很过从课本上无法学到的知识,这对我们来说是很大的收获,但也发现了自己很多不足之处。我还体会到了所学理论知识的重要性。更因为如此，实践能力得到了进一步提高，在设计与调试过程中也积累了一些经验。面对以后的挑战我想我们一定不会轻易放弃,会勇敢面对,让自己变的更强.
展望
本次的设计基本达到了预期的目的和要求，BISS0001红外传感信号处理器还可以用在很多的地方，比如企业、宾馆、商场、车库及家庭的过道等.
传感技术与传感网
传感技术及传感网 传感技术同计算机技术与通信技术一起被称为信息技术的三大支柱。从仿生学观点，如果把计算机看成处理和识别信息的“大脑”，把通信系统看成传递信息的“神经系统”的话，那么传感器就是“感觉器官”。传感技术是关于从自然信源获取信息，并对之进行处理（变换）和识别的一门多学科交叉的现代科学与工程技术，它涉及传感器（又称换能器）、信息处理和识别的规划设计、开发、建造、测试、应用及评价改进等活动。获取信息靠各类传感器，它们有各种物理量、化学量或生物量的传感器。按照信息论的凸性定理，传感器的功能与品质决定了传感系统获取自然信息的信息量和信息质量，是高品质传感技术系统的构造第一个关键。信息处理包括信号的预处理、后置处理、特征提取与选择等。识别的主要任务是对经过处理信息进行辨识与分类。它利用被识别（或诊断）对象与特征信息间的关联关系模型对输入的特征信息集进行辨识、比较、分类和判断。因此，传感技术是遵循信息论和系统论的。它包含了众多的高新技术、被众多的产业广泛采用。它也是现代科学技术发展的基础条件，应该受到足够地重视。 就目前的现状来看无论是国内还是国外，与计算机技术和数字控制技术相比，传感技术的发展都落后于它们。从80年代起才开始重视和投资传感技术的研究开发或列为重点攻关项目，不少先进的成果仍停留在研究实验阶段，转化率比较低。我国从60年代开始传感技术的研究与开发，经过从“六五”到“九五”的国家攻关，在传感器研究开发、设计、制造、可靠性改进等方面获得长足的进步，初步形成了传感器研究、开发、生产和应用的体系，并在数控机床攻关中取得了一批可喜的、为世界瞩目的发明专利与工况监控系统或仪器的成果。但从总体上讲，它还不能适应我国经济与科技的迅速发展，我国不少传感器、信号处理和识别系统仍然依赖进口。同时，我国传感技术产品的市场竞争力优势尚未形成，产品的改进与革新速度慢，生产与应用系统的创新与改进少。 为了发展先进制造与振兴机械工业的要求和国内外发展趋势的分析，传感技术攻关的目标是：提高传统传感技术等级、可靠性和可应用性水平，增强竞争力；积极创新系统，开发新产品，缩小差距，支持和促进我国先进制造技术的发展，振兴制造业。主要研究内容：1）传统传感技术与系统的研究开发。侧重应用量大、面广的力／力矩、功率／电流、视觉、声振、光学、振动、触针等工业用及
传感技术与应用论文
光电传感器的应用与研究 学院名称：邵阳学院专业名称：自动化年级班别： 13 姓名：史利东指导教师：罗卲屏 2015年5 月 摘要：在科学技术高速发展的现代社会中，人类已经入瞬息万变的信息时代，人们在日常生活，生产过程中，主要依靠检测技术对信息经获取、筛选和传输，来实现制动控制，自动调节，目前我国已将检测技术列入优先发展的科学技术之一。由于微电子技术，光电半导体技术，光导纤维技术以及光栅技术的发展，使得光电传感器的应用与日俱增。这种传感器具有结构简单、非接触、高可靠性、高精度、可测参数多、反应快以及结构简单,形式灵活多样等优点，在自动检测技术中得到了广泛应用，它一种是以光电效应为理论基础，由光电材料构成的器件。 关键词：PSD,效应，原理，光电传感器 目录 摘要 (1) 一、绪论 (3) 1.1光电传感器概述 (3) 1.2光电传感器发展 (4) 二、光电传感器的基本原理 (7) 2.1光电效应 (7) 2.2光电原件及特性 (8) 2.3光电传感器 (11) 三、新型的光电传感器 (15) 3.1 CCD传感器 (15) 3.2光纤传感器 (16) 3.3光电位传置感器 (6) 四、其他的光电传感器 (20) 4.1 高速光电二极管 (20) 4.3 光位置传感器 (22)
五、光电传感器的应用 (23) 5.1光电传感器的优点 (23) 5.2光电传感器的具体应用举例 (23) 六、我对光电传感器的看法 (26) 七、结论 (28) 一、绪论 1.1光电传感器概述 （1）定义 光电传感器是采用光电元件作为检测元件的传感器。它首先把被测量的变化转换成光信号的变化，然后借助光电元件进一步将光信号转换成电信号。光电传感器一般由光源、光学通路和光电元件三部分组成。光电检测方法具有精度高、反应快、非接触等优点，而且可测参数多，传感器的结构简单，形式灵活多样，因此,光电式传感器在检测和控制中应用非常广泛。（2）光电传感器的分类 光电元件有光敏电阻、光电二极管、光电三极管、发光二极管（LED）、光电倍增管、光电池、光电耦合器件等。由光通量对光电元件的作用原理不同所制成的光学测控系统是多种多样的，按光电元件（光学测控系统）输出量性质，光电式传感器可分二类，即模拟式光电传感器和脉冲（开关）式光电传感器；模拟式光电传感器按被测量（检测目标物体）方法又可分为透射（吸收）式、漫反射式、遮光式（光束阻挡）三大类。 1．槽开光电开关把一个光发射器和一个接收器面对面地装在一个槽的两侧的是槽形光电。2．对射式光电开光若把发光器和收光器分离开，就可使检测距离加大。由一个发光器和一个收光器组成的光电开关就称为以射分离式光电开光，简称对射式光电开关。 3．反光板反射式光电开关把发光器和收光器装入同一个装置内，在它的前方装一块反光板，利用反射原理完成光电控制作用的称为反光板反射式（或反射镜反射式）光电开关。 4．扩散反射式光电开关它的检测头里也装有一个发光器和一个收光器，但前方没有反光板。正常情况下发光器发出的光收光器是收不到的；当检测物通过时挡住了光，并把光部分反射回来，收光器就收到光信号，输出一个开关控制信号。 光纤式光电开关把发光器发出的光用光纤引导到检测点，再把检测到的光信号用光纤引导到光接收器就组成光纤式光电开关。按动作方式的不同，光纤式光电开关也可分成对射式、反光板反射式、扩散反射式等多种类型。 （3）光电传感器的作用
传感器与信号处理
《传感器与检测技术》试题 一、填空：（20分） 1，测量系统的静态特性指标主要有线性度、迟滞、重复性、分辨力、稳定性、温度稳定性、各种抗干扰稳定性等。（2分） 2.霍尔元件灵敏度的物理意义是表示在单位磁感应强度相单位控制电流时的霍尔电势大小。 3、光电传感器的理论基础是光电效应。通常把光线照射到物体表面后产生的光电效应分为三类。第一类是利用在光线作用下光电子逸出物体表面的外光电效应,这类元件有光电管、光电倍增管；第二类是利用在光线作用下使材料内部电阻率改变的内光电 效应，这类元件有光敏电阻；第三类是利用在光线作用下使物体内部产生一定方向电动势的光生伏特效应，这类元件有光电池、光电仪表。 4.热电偶所产生的热电势是两种导体的接触电势和单一导体的温差电势组成的，其表达式为Eab （T ，To ）=T B A T T B A 0d )(N N ln )T T (e k 0σ-σ?+-。在热电偶温度补偿中补偿导线法（即冷端延长线法）是在连接导线和热电偶之间，接入延长线，它的作用是将热电偶的参考端移至离热源较远并且环境温度较稳定的地方，以减小冷端温度变化的影响。 5.压磁式传感器的工作原理是：某些铁磁物质在外界机械力作用下，其内部产生机械压力，从而引起极化现象，这种现象称为正压电效应。相反，某些铁磁物质在外界磁场的作用下会产生机械变形，这种现象称为负压电效应。（2分） 6. 变气隙式自感传感器，当街铁移动靠近铁芯时，铁芯上的线圈电感量（①增加②减小③不变）（2分） 7. 仪表的精度等级是用仪表的（① 相对误差 ② 绝对误差 ③ 引用误差）来表示的（2分） 8. 电容传感器的输入被测量与输出被测量间的关系，除（① 变面积型 ② 变极距型 ③ 变介电常数型）外是线性的。（2分） 9. 电位器传器的（线性），假定电位器全长为Xmax, 其总电阻为Rmax ，它的滑臂间的阻值可以用Rx = （① Xmax/x Rmax,②x/Xmax Rmax ,③ Xmax/XRmax ④X/XmaxRmax ）来计算。 10、变面积式自感传感器，当衔铁移动使磁路中空气缝隙的面积增大时，铁心上线圈的电感量（①增大，②减小，③不变）。 11、在平行极板电容传感器的输入被测量与输出电容值之间的关系中，（①变面积型，②变极距型，③变介电常数型）是线性的关系。 12、在变压器式传感器中，原方和副方互感M 的大小与原方线圈的匝数成（①正比，②反比，③不成比例），与副方线圈的匝数成（①正比，②反比，③不成比例），与回路中磁阻成（①正比，②反比，③不成比例）。 13、传感器是能感受规定的被测量并按照一定规律转换成可用输出信号的器件或装置，传感器通常由直接响应于被测量的敏感元件 和产生可用信号输出的转换元件以及相应的信号调节转换电路组成。 14、热电偶所产生的热电势是由两种导体的接触电势和单一导体的温差电势组成。 15、电阻应变片式传感器按制造材料可分为① _金属_ 材料和②____半导体__体材料。它们在受到外力作用时电阻发生变化，其中①的电阻变化主要是由 _电阻应变效应 形成的，而②的电阻变化主要是由 温度效应造成的。 半导体 材料传感器的灵敏度较大。 16、在变压器式传感器中，原方和副方互感M 的大小与 绕组匝数 成正比，与 穿过线圈的磁通_成正比，与磁回路中 磁阻成反比。 17.磁电式传感器是利用导体和磁场发生相对运动而在导体两端 产生感应电势的。而霍尔式传感器为霍尔元件在磁场中有电磁效应（霍尔效应）而输出电势的。霍尔式传感器可用来测量电流，磁场，位移，压力。（6分） 18.测量系统的静态特性指标通常用输入量与输出量的对应关系来表征（5分） 简答题 1 简述热电偶的工作原理。（6分）
传感器与信号处理电路习题答案
第1章 传感器与检测技术基础 1.某线性位移测量仪，当被测位移由4.5mm 变到5.0mm 时，位移测量仪的输出电压由3.5V 减至 2.5V ，求该仪器的灵敏度。 解：该仪器的灵敏度为 25 .40.55.35.2-=--=S V/mm 2.某测温系统由以下四个环节组成，各自的灵敏度如下： 铂电阻温度传感器： 0.45Ω/℃ 电桥： 0.02V/Ω 放大器： 100(放大倍数) 笔式记录仪： 0.2cm/V 求：(1)测温系统的总灵敏度； (2)记录仪笔尖位移4cm 时，所对应的温度变化值。 解： （1）测温系统的总灵敏度为 18.02.010002.045.0=???=S cm/℃ （2）记录仪笔尖位移4cm 时，所对应的温度变化值为 22.2218 .04==t ℃ 6.有三台测温仪表，量程均为0~800℃，精度等级分别为2.5级、2.0级和1.5级，现要测量500℃的温度，要求相对误差不超过2.5％，选那台仪表合理? 解：2.5级时的最大绝对误差值为20℃，测量500℃时的相对误差为4％；2.0级时的最大绝对误差值为16℃，测量500℃时的相对误差为3.2％；1.5级时的最大绝对误差值为12℃，测量500℃时的相对误差为2.4％。因此，应该选用1.5级的测温仪器。 10.试分析电压输出型直流电桥的输入与输出关系。 答：如图所示，电桥各臂的电阻分别为R 1、 R 2、 R 3、R 4。U 为电桥的直流电源电压。当四臂电阻R 1=R 2=R 3=R 4=R 时，称为等臂电桥；当R 1=R 2=R ,R 3=R 4=R ’(R ≠R ’)时，称为输出对称电桥；当R 1=R 4=R ，R 2=R 3 =R ’(R ≠R ’)时，称为电源对称电桥。 D 直流电桥电路 当电桥输出端接有放大器时，由于放大器的输入阻抗很高，所以可以认为电桥的负载电阻为无穷大，这时电桥
传感技术与信号处理
浙江工业大学之江学院010/011 学年 第二学期《传感技术与信号处理》期终试卷 （考试类型：闭卷） 班级姓名学号 一、填空( 每空1.5分共45分) 1．通常把频谱中作为信号的频宽，称为1/10法则；对于有跃变的信号，取作为频宽。 2.测试装置的灵敏度愈高，测量范围往往愈________，稳定性愈______。 3.若要信号在传输过程中不失真，测试系统的输出和输入的幅频特性必须满足（表达式）__________________，相频频特性必须满足（表达式）__________________。 4.为了消除应变片的温度误差，可采用的温度补偿措施包括：、、 和。 5. 电感式传感器按工作原理可分为_______________、________________和电涡流式三种。 6.为了提高极距变化式电容传感器的灵敏度，应_______初始间隙。但初始间隙过_______时，一方面使测量范围_______，另一方面容易使_______击穿。 7.压电式传感器测量电路的前置放大器有_________________和_________________两种，_________________作为前置放大器时压电式传感器输出信号与测量导线的距离无关。 8. 光电耦合器是由一个和一个共同封装在一个外壳内组成的复合型转换元件，又称为。 9.光栅传感器中莫尔条纹的一个重要特性是具有位移放大作用。如果两个光栅距相等，即W=0.02mm，其夹角θ=0.1°，则莫尔条纹的宽度B=_____________莫尔条纹的放大倍数K=_____________。 10.热电偶产生热电势必须具备的基本条件是 ____________、____________。 11.霍尔式传感器为______ _______在磁场中有电磁效应（霍尔效应）而输出电势的。霍尔式元件的电路符号图为：_________________。 14.热电动势由两部分电动势组成，一部分是两种导体的________电动势，另一部分是单一导体的______电动势。
传感器技术及传感器信号处理
传感器技术及其信号处理方法 第一章传感器概述 1.1 传感器技术基础 传感器(sensor)是一种把物理量转换成电信号的器件。可以说，传感器代表了物理世界与电气设备（如计算机）世界接口的一部分。这种接口的另一部分由把电信号转换成物理量的执行器（actuator)表示。 为什么我们这么关心这个接口？近年来，电子行业拥有了巨大的信息处理能力。其中最明显的例子是个人计算机。此外，价格低廉的微处理器的使用对汽车、微波炉、玩具等嵌入式计算产品的设计产生了重大影响。最近几年，使用微处理器进行功能控制的产品越来越多。在汽车行业，为满足污染限制要求必须利用微处理器的这种信息处理能力。而在其他行业，这种能力又带来了降低产品成本、提高产品性能的优势。 所有这些微处理器都需要输人电压以接收指令和数据、因此，随着廉价微处理器的出现，传感器在各种产品中的应用也越来越多。此外，由于传感器输出的是电信号，因而传感器也就能够按电子没备的描述方式来插述。同电子产品数据手册一样，很多传感器数据手册也都遵照某种格式撰写。然而，目前存在很多种格式，而且传感器规格说明的国际标准还没有制订，这样，传感器系统设
计师就会遇到对同一传感器性能参数存在不同的解释，这常常令人混淆。这种混淆并非由于这些术语的含义无法理解，而是在于传感器界不同的人群习惯于使用不同的术语，认识到这一点至关重要。 1.1.1 传感器数据手册 为了解决上述术语使用的差异向题，有必要首先命绍数据手册的功用，数据手册主要是一份营销文件，用来突出某一传感器的优点，強调其潜在的应用，但是有可能忽视该传感器的不足。很多情况下，传感器是设计用来满足特定用户的特定性能要求的，而数锯手册就集中了该用户最感兴趣的性能参数。这种情况下，传感器制造商和客户就有可能越来越习惯于使用某种约定的传感器性能参数定义，而这种定义却未必通用，这样，这种传感器未来的新用户必须认清这种情形以便恰当地理解这些参数。人们常常遇到不同的定义。此外，大多数传感器数据手册都缺少对特定应用有用的信息。 1.1.2 传感器性能特征定义 下面是一些较重要的传感器性能特征。 1.传递函数 传递函数表示物理输入信号与电瑜出信号之间的函数关系。通常，这种关系以输入输出信号关系图来表示，具体的关系构成了对传感器性能特点的完整描述。对需逐
《检测传感技术》期末复习题参考答案_97451457072171904
中国石油大学（北京）远程教育学院 《检测传感技术》期末复习题参考答案 一、填空题（本题每一填空计2分，共计占总分的40%） 1. 一个完整的测试系统由激励装置、传感器、信号调理、信号处理、显示记录等五个基本环节组成。 2. 在测试系统中，激励装置的功能是激发隐含的被测信息；传感器的功能是将被测信息转换成其他信息；信号调理环节的功能是将传感器获得的信息转换成更适合于进一步传输和处理的形式；信号处理环节的功能是对来自信号调理环节的信息进行各种处理和分析；显示记录环节的功能是显示或存储测试的结果。 3. 不失真测试即测试系统的输出要真实地反映其输入的变化。为实现不失真测试，系统频率响应需要满足的条件是：幅频特性为常数；相频特性呈线性。对系统瞬态响应的要求是：瞬态误差小；调整时间短。 4. 测试工作的任务主要是要从复杂的信号中提取有用信号。 5. 测试信号的时域特征参数主要有均值、方差和均方值。 6. 信号的均值反映随机信号变化的中心趋势；信号的方差反映随机信号在均值附近的分布状况；信号的均方值反映随机信号的强度。 7. 任何周期信号均可分解为一系列频率比为有理数的简谐信号, 其频谱特性包括离散性、谐波性、收敛性。 8. 频率单一的正弦或余弦信号称为谐波信号。一般周期信号由一系列频率比为有理数的谐波信号叠加而成。 9. 周期信号的频谱特性：离散性即各次谐波分量在频率轴上取离散值；谐波性即各次谐波分量的频
率为基频的整倍数；收敛性即各次谐波分量随频率的增加而衰减。 10. 瞬态信号是在有限时间段存在，属于能量有限信号。 11. 瞬态信号的频谱为连续谱,其幅值频谱的量纲为单位频宽上的幅值，即幅值频谱密度函数。 12. 瞬态信号的时域描述与频域描述通过傅立叶变换来建立关联。 13. 不能用确定的数学公式表达的信号是随机信号。 14. 从时域上看，系统的输出是输入与该系统脉冲响应的卷积。 15. 测试系统的静特性主要包括线性度、灵敏度和回程误差。 16. 一阶测试系统的基本参数是时间常数。根据对测试系统的基本要求及一阶测试系统的频率响应和单位阶跃响应，一阶测试系统的基本参数的选取原则是时间常数小。 17. 二阶测试系统的基本参数是固有频率和阻尼比。 18. 测量传感器的动态特性的实验方法包括频率响应法和时间响应法。 19. 测试系统动态特性的测定方法包括阶跃响应试验和频率响应试验。 20．用阶跃响应法求一阶装置的动态特性参数，可取输出值达到稳态值的0.632倍所经过的时间作为时间常数。 21. 用二阶系统作测量装置时，为获得较宽的工作频率范围，则系统的阻尼比应接近0.7。 22. 金属丝应变片依据应变效应工作；半导体应变片依据压阻效应工作。 23. 压力传感器由弹性敏感元件和机电转换元件两部分组成。
网络智能化传感技术发展浅析
1、引言 传感器技术、通信技术与计算机技术构成现代信息的三大基础，它们分别完成对被测量的信息提取、信息传输及信息处理，是当代科学技术发展的一个重要标志。随着科学技术的发展，数字化、智能化和网络化已成为时代发展趋势：计算机技术和通信技术结合进而产生了计算机网络技术；计算机技术和传感器技术结合产生了智能传感器技术；将三者融为一体（计算机网络技术与智能传感技术结合）便产生了网络化智能传感技术。网络化智能传感技术已成为人们关注的热点[1],本文仅就网络化智能传感技术的发展现状与发展趋势作简要论述。 2、网络化智能传感技术 网络化智能传感器是以嵌入式微处理器为核心，集成了传感单元、信号处理单元和网络接口单元，使传感器具备自检、自校、自诊断及网络通信功能，从而实现信息的采集、处理和传输真正统一协调的新型智能传感器，原理框图如图1所示。 网络化智能传感器与其它类型传感器相比，具有如下特点： ⑴具有智能传感功能。随着嵌入式技术、集成电路技术和微控制器的引入，使传感器成为硬件和软件的结合体，一方面传感器的功耗降低、体积减小、抗干扰性和可靠性提高，另一方面传感器具有了自识别和自校正功能，同时利用软件技术实现传感器的非线性补偿、零点漂移和温度补偿等； ⑵ 具有网络通信功能。网络接口技术的应用使传感器方便地接入工业控制 网络，为系统的扩充和维护提供了极大的方便。 3、基于现场总线的智能传感技术
现场总线技术是一种集计算机技术、通信技术、集成电路技术及智能传感技术于一身的新兴控制技术，按照国际电工委员会IEC61158的标准定义：“安装在制造和过程区域的现场装置与控制室内的自动控制装置之间的数字式、串行、多点通信的数据总线称为现场总线”。一般认为“现场总线是一种全数字化、双向、多站的通信系统，是用于工业控制的计算机系统工业总线”。 现场总线技术是在仪表智能化和全数字控制系统的需求下产生的。现场总线是连结智能化现场设备和控制室之间全数字式、开放式和双向的通信网络。随着各种智能传感器、变送器和执行器的出现，一种新的工业控制系统体系?D数字化到现场、控制功能到现场、设备管理到现场的现场总线控制系统FCS（Fieldbus Control System）必将取代传统的集散控制系统DCS（Distributed Control System）。基于现场总线的智能传感器如图2所示。 3.1现场总线的本质含义 现场总线不仅是一种通信协议，也不仅是用数字信号传输的仪表代替模拟信号（4～20mA DC）传输的仪表，关键是用新一代的现场总线控制系统FCS代替传统的集散控制系统DCS，实现现场通信网络与控制系统的集成。其本质含义体现在以下六个方面[2]： ⑴全数字化通信 和半数字化的DCS不同，现场总线系统是一个纯数字系统。现场总线是用于过程自动化和制造自动化的现场设备或现场仪表互连的现场数字通信网络，利用数字信号代替模拟信号，其传输抗干扰性强，测量精度高，大大提高了系统的性能。 ⑵现场设备互连 现场设备或现场仪表是指传感器、变送器和执行器等，这些设备通过一对传输线互连。传输线可以使用双绞线、同轴电缆和光纤等。 ⑶互操作性 互操作性的含义来自不同制造厂的现场设备，不仅可以互相通信，而且可以统一组态，构成所需的控制回路，共同实现控制策略。 ⑷分散功能块 FCS废弃了DCS的输入/输出单元和控制站，把DCS控制站的功能块分散地分配给现场仪表，实现了彻底的分散控制。
第二章PSD传感器与信号处理电路
a 第二章 PSD 传感器与信号处理电路 为了将电机轴的位置信号转换为相应的电信号，本文的传感器使用光电位置敏感器件PSD （Position Sensitive Detector ）。 本章介绍PSD 及其信号处理电路的工作原理及选型。 2.1 PSD 传感器的工作原理及选型 传感器是一种以一定的精确度将被测量（如位置、力、加速度等）转换成与之有确定对应关系的、易于精确处理和测量的某种物理量（如电量）的测量部件或装置。 传感器在检测系统中是一个非常重要的环节，其性能直接影响到整个系统的测量精度和灵敏度。如果传感器的误差很大，后面的测量电路、放大器等的精度再高也将难以提高整个系统的精度。所以在系统设计时慎重选择传感器是十分必要的。 光电位置敏感器件PSD （Position Sensitive Detector ）是一种对其感光面上入射光斑重心位置敏感的光电器件。即当入射光斑落在器件感光面的不同位置时，PSD 将对应输出不同的电信号。通过对此输出电信号的处理，即可确定入射光斑在PSD 的位置。入射光的强度和尺寸大小对PSD 的位置输出信号均无关。PSD 的位置输出只与入射光的“重心”位置有关。 PSD 可分为一维PSD 和二维PSD 。一维PSD 可以测定光点的一维位置坐标，二维PSD 可测光点的平面位置坐标。由于PSD 是分割型元件，对光斑的形状无严格的要求，光敏面上无象限分隔线，所以对光斑位置可进行连续测量从而获得连续的坐标信号。 实用的一维PSD 为PIN 三层结构，其截面如图2.1.1所示。表面P 层为感光面，两边各有一信号输出电极。底层的公共电极是用来加反偏电压的。当入射光点照射到PSD 光敏面上某一点时，假设产生的总的光生电流为I 0。由于在入射光点到信号电极间存在横向电势，若在两个信号电极上接上负载电阻，光电流将分别流向两个信号电极，从而从信号电极上分别得到光电流I 1和I 2。显然，I 1和I 2之和等于光生电流I 0，而I 1和I 2的分流关系取决于入射光点位置到两个信号电极间的等效电阻R 1和R 2。如果PSD 表面层的电阻是均匀的，则PSD 的等效电路为图2.1.1〔b 〕所示的电路。由于R sh 很大，而C j 很小，故等效电路可简化成图2.1.1 (c) 的形式，其中R 1和R 2的值取决于入射光点的位置。 假设负载电阻R L 阻值相对于R 1和R 2可以忽略，则有： （2.1.1）I I R R L x L x 1221==-+式中，L 为PSD 中点到信号电极的距离，x 为入射光点距PSD 中点的距离。式（2.1.1）表明，两个信号电极的输出光电流之比为入射光点到该电极间距离之比的倒数。将I 0= I 1+I 2与式（2.1.1）联立得：
传感技术在电子信息技术中的应用
传感技术在电子信息技术中的应用 摘要：近年来随着随着计算机技术的发展，电子信息技术的应用深入了人们生活的各个方面，尤其传感技术在电子信息技术中的各方面应用，更是生活中随处可见，传感技术俨然成为电子信息技术的一大支柱技术应用在各个领域。本文就详细阐述传感技术在电子信息技术中的具体应用。 关键词传感电子信息应用 概述：何谓传感器？传感器指“能感受规定的被测量件并按照一定的规律转换成可用信号的器件或装置，通常由敏感元件和转换元件组成”。简而言之，就是指能够感知信息并且把信息传输转化为电信号传输到第二个系统中的器件。 当然，获取信息要靠各类传感器，它们有各种物理量、化学量或生物量的传感器。它们有各种物理量、化学量或生物量的传感器。按照信息论的凸性定理，传感器的功能与品质决定了传感系统获取自然信息的信息量和信息质量，是高品质传感技术系统的构造第一个关键。信息处理包括信号的预处理、后置处理、特征提取与选择等。识别的主要任务是对经过处理信息进行辨识与分类。它利用被识别（或诊断）对象与特征信息间的关联关系模型对输入的特征信息集进行辨识、比较、分类和判断。因此，传感技术是遵循信息论和系统论的。它包含了众多的高新技术、被众多的产业广泛采用。它也是现代科学技术发展的基础条件，应该受到足够地重视。 传感器的工作原理
传感器的作用是将电量或非电量信号参数转换为规定电量信号；对于同一参数可以使用不同的传感原理去实现；不同的传感原理的测量需要不同电路作为支持。例：运动速度测量，运动速度是一个非电量信号，可以采用多种测量方法。 ①可用测量风压的原理进行运动速度的测量，其传感原理是，在运动的物体上安装一个管，让管口向着运动方向，管的底部所受压力与运动速度成正比，只要测出压力大小就可以知道运动速度多少。如果使用硅杯电桥进行压力测量，后面还要有放大等。 ②可用测量距离与时间的原理测量出运动速度，其传感原理是，在地面上用发射电磁波（激光、声波等）接收反射波所用时间，当物体移动时，每次测量出的距离就不相同，前次测量与本次测量的间隔时间也可以测量出，用距离除上时间可得到速度。发射、接收、计时都需要电路 ③可用离心力测量运动速度，在运动物体上一个轮接触不动地面等，会使轴转动，将转动传给一个垂直于地面的轴，也让它转动，用个连杆挂在立轴上，在离心力的作用下，杆会向外张，运动速度越大，杆张开的角度也越大，测量角度和测量杆头距立轴的距离都可以得知运动速度。测量角度或距离都要用到电路。 综上所述，传感原理及应用决定了电路形式，而电路是实现测量的基本结构，可谓传感与电子信息的应用相辅相成缺一不可。 发展现状 无论是国内还是国外，与计算机技术和数字控制技术相比，传感技术
ABS轮速传感器及其信号处理
ABS轮速传感器及其信号处理 车轮防抱死制动系统简称ABS 是基于汽车轮胎与路面之间的附着特性而开发的高技术制动系统。ABS由信号传感器、逻辑控制器和执行调节器组成。其控制目标是：当汽车在应急制动时，使车轮能够获得最佳制动效率，同时又能实现车轮不被抱死、侧滑，使汽车在整个制动过程中保持良好的行驶稳 定性和方向可操作性。 在ABS系统中，几乎都离不开对车轮转动角速度的测定，因为只要有了车轮转动角速度，其它参数（如车轮转动角和加速度）均可通过计算机计算获得。ABS的工作原理就是在汽车制动过程中不断检测车轮速度的变化，按一定的控制方法，通过电磁阀调节轮缸制动压力，以获得最高的纵向附着系数和较高的侧向附着系数，使车轮始终处于较好的制动状态。因此精确检测车轮速度是ABS系统正常工作的先决条件。 1 ABS轮速传感器及特性分析 通常，用来检测车轮转速信号的传感器有磁电式、电涡流式和霍尔元件式。由于磁电式轮速传感器工作可靠，几乎不受温度、灰尘等环境因素影响，所以在ABS系统中得到 广泛应用。 1.1 磁电式轮速传感器的工作原理 磁电式传感器的基本原理是电磁感应原理。根据电磁感应定律，当N匝线圈在均恒 磁场内运动时，设穿过线圈的磁通为φ，则线圈内的感应电势ε与磁通变化率有 如下关系： 若线圈在恒定磁场中作直线运动并切割磁力线时，则线圈两端的感应电势ε为：
式中，N为线圈匝数；B为磁感应强度；L为每匝线圈的平均长度：为线圈相对磁场运动的速度；θ为线圈运动方向与磁场方向的夹角。
若线圈相对磁场作旋转运动并切割磁力线时，则线圈两端的感应电势ε为： 式中，ω为旋转运动的相对角速度；A为每匝线圈的截面积；φ为线圈平面的法线 方向与磁场方向间的夹角。 根据上述基本原理，磁电传感器可以分为两种类型：变磁通式（变磁阻式）和恒定磁通式。由于变磁通式磁电传感器结构简单、牢固、工作可靠、价格便宜，被广泛用于车辆上作为检测车轮转速的轮速传感器。图1为变磁通式磁电传感器的结构原理。其中传感器线圈、磁铁和外壳均固定不动，齿轮安装在被测的旋转体上。 当齿轮与被测的车轮轴一起转动时，齿轮与铁芯之间的气隙随之变化，从而导致气隙磁阻和穿过气隙的主磁通发生变化。结果在感应线圈中感应出交变的电动势，其频率等 于齿轮的齿数Z和车轮轴转速n的乘积，即： f=Zh （4） 感应电动势的幅值与车轮轴的转速和气隙有关，当气隙一定时，转速越大，其幅值越大；当转速一定时，气隙越小，其幅值越大。 1.2 轮速传感器特性试验研究 目前，测量车轮转动速度的一般方法是将变磁阻式磁电传感器安装在车轮总成的非旋转部分上，与随车轮一起转动的由导磁材料制成的齿圈相对。当齿圈随车轮一起转动时，由于齿圈与传感器之间气隙的的交替变化，导致两者间磁阻的变化，从而在传感器内的线 圈上感生出交变的电压信号。
传感器与检测技术课后答案
1-2 自动检测系统通常由几个部分组成？其中对传感器的一般要求是什么？ 首先由各种传感器将非电被测物理或化学成分参量转化成电参量信号，然后经信号调理，数据采集，信号处理后，进行显示，输出，加上系统所需的交，直流稳压电源和必要的输入设备，便构成了一个完整的自动检测系统。 对传感器通常有如下要求：1，准确性2，稳定性3，灵敏度4其他：如耐腐蚀性，功耗，输出信号形式，体积，售价等。 1-3 试述信号调理和信号处理的主要功能和区别，并说明信号调理单元和信号处理单元通常由哪些部分组成。 信号调理在检测系统中的作用是对传感器输出的微弱信号进行检波，转换，滤波，放大等，以便检测系统后续处理或显示。 信号处理模块是自动检测仪表，检测系统进行数据处理和各种控制的中枢环节，其作用和大脑相类似。 信号调理电路通常包括滤波、放大、线性化等环节。 信号处理模块通常以各种型号的嵌入式微控制器、专用高速处理器（DSP）和大规模可编程集成电路，或直接采用工业控制计算机来构建。 2-1 随机误差，系统误差，粗大误差产生的原因是什么？对测量结果的影响有什么不同？从提高测量准确度看，应如何处理这些误差？ 随机误差主要是由于检测仪器或测量过程中某些未知或无法控制的随机因素综合作用的结果。 系统误差产生的原因大体上有：测量所用的仪器本身性能不完善或安装，布置，调整不当；在测量过程中温度，湿度，气压，电磁干扰等环境条件发生变化；测量方法不完善，或者测量所依据的理论本身不完善；操作人员视读方式不当等。 粗大误差一般由外界重大干扰或仪器故障或不正确的操作等引起的。 减小和消除系统误差的方法——1，针对产生系统误差的主要原因采取相应措施 2，采用修正方法减小恒差系统误差 3，采用交叉读书法减小线性系统误差 4，采用半周期法减小周期性系统误差随机误差的处理——可以用数理统计的方法，对其分布范围做出估计，得到 随机影响的不确定度。 粗大误差的处理——拉伊达准则和格拉布斯准则 2-2 工业仪表常用的精度等级是如何定义的？精度等级与测量误差是什么关系？ 人为规定：取最大引用误差百分数的分子作为检测仪器（系统）精度等级的标志，即用最大引用误差去掉正负号的数字来表示精度等级。精度等级常用符号G表示。0.1,0.2,0.5,1.0,1.5,2.5,5.0七个等级是我国工业检测仪器（系统）常用精
(完整版)第二章PSD传感器与信号处理电路
第二章 PSD传感器与信号处理电路 为了将电机轴的位置信号转换为相应的电信号，本文的传感器使用光电位置敏感器件PSD（Position Sensitive Detector）。 本章介绍PSD及其信号处理电路的工作原理及选型。 2.1 PSD传感器的工作原理及选型 传感器是一种以一定的精确度将被测量（如位置、力、加速度等）转换成与之有确定对应关系的、易于精确处理和测量的某种物理量（如电量）的测量部件或装置。 传感器在检测系统中是一个非常重要的环节，其性能直接影响到整个系统的测量精度和灵敏度。如果传感器的误差很大，后面的测量电路、放大器等的精度再高也将难以提高整个系统的精度。所以在系统设计时慎重选择传感器是十分必要的。 光电位置敏感器件PSD（Position Sensitive Detector）是一种对其感光面上入射光斑重心位置敏感的光电器件。即当入射光斑落在器件感光面的不同位置时，PSD将对应输出不同的电信号。通过对此输出电信号的处理，即可确定入射光斑在PSD的位置。入射光的强度和尺寸大小对PSD的位置输出信号均无关。PSD的位置输出只与入射光的“重心”位置有关。 PSD可分为一维PSD和二维PSD。一维PSD可以测定光点的一维位置坐标，二维PSD可测光点的平面位置坐标。由于PSD是分割型元件，对光斑的形状无严格的要求，光敏面上无象限分隔线，所以对光斑位置可进行连续测量从而获得连续的坐标信号。 实用的一维PSD为PIN三层结构，其截面如图2.1.1所示。表面P层为感光面，两边各有一信号输出电极。底层的公共电极是用来加反偏电压的。当入射光点照射到PSD光敏面上某一点时，假设产生的总的光生电流为I0。由于在入射光点到信号电极间存在横向电势，若在两个信号电极上接上负载电阻，光电流将分别流向两个信号电极，从而从信号电极上分别得到光电流I1和I2。显然，I1和I2之和等于光生电流I0，而I1和I2的分流关系取决于入射光点位置到两个信号电极间的等效电阻R1和R2。如果PSD表面层的电阻是均匀的，则PSD的等效电路为图2.1.1〔b〕所示的电路。由于R sh很大，而C j很小，故等效电路可简化成图2.1.1 (c) 的形式，其中R1和R2的值取决于入射光点的位置。 假设负载电阻R L阻值相对于R1和R2可以忽略，则有： I I R R L x L x 1 2 2 1 == - + （2.1.1） 式中，L为PSD中点到信号电极的距离，x为入射光点距PSD中点的距离。式（2.1.1）表明，两个信号电极的输出光电流之比为入射光点到该电极间距离之比的倒数。将I0= I1+I2与式（2.1.1）联立得：
传感器与信号处理
传感器 一、名词解释 1．传感器;能感受规定的被测量并按照一定规律转化成可用输出信号的器件和装置。 2．应电效应 某些电介质在沿一定的方向上受到外力的作用而变形时，内部会产生极化现象，同时在其表面上产生电荷，当外力去掉后，又重新回到不带电的状态，这种现象称为压电效应。 3．压阻效应 4．霍尔效应 金属或半导体薄片置于磁感应强度为B的磁场中，当有电流I通过时，在垂直于电流和磁场的方向上将产生电动势U H，这种物理现象称为霍尔效应。 5．热电效应 将两种不同的导体A和B连成闭合回路，当两个接点处的温度不同时，回路中将产生热电势。 6．光电效应 光电效应是物体吸收到光子能量后产生相应电效应的一种物理现象。 二、填空题 1．传感器通常由、、三部分组成。 2．按工作原理可以分为、、、。 3．误差按出现的规律分、、。 4．对传感器进行动态的主要目的是检测传感器的动态性能指标。 1．敏感元件、转换元件、测量电路 2．电容传感器、电感传感器、电阻传感器、压电式传感器 3．系统误差、随机误差、粗大误差 4．标定(或校准或测试) 5．传感器的过载能力是指传感器在不致引起规定性能指标永久改变的条件下，允许超过的能力。 6．传感检测系统目前正迅速地由模拟式、数字式，向----------方向发展。 7．已知某传感器的灵敏度为K0，且灵敏度变化量为△K0，则该传感器的灵敏度误差计算公式为Rs= 。 5．测量范围 6．智能化 7．(△K0 / K0)×100% 8．电容式压力传感器是变型的。 9．图像处理过程中直接检测图像灰度变化点的处理方法称为。 8．极距(或间隙) 9．微分法 10．目前应用于压电式传感器中的压电材料通常有、、。 11．根据电容式传感器的工作原理，电容式传感器有、、三种基本类型12．热敏电阻按其对温度的不同反应可分为三类、、。 13．光电效应根据产生结果的不同，通常可分为、、三种类型。 14．传感器的灵敏度是指稳态标准条件下，输出与输入的比值。对线性传感器来说，其灵敏度是。 10．压电晶体、压电陶瓷、有机压电材料 11．变间隙型、变面积型、变介电常数型 12．负温度系数热敏电阻（NTC）、正温度系数热敏电阻（PTC）、临界温度系数热敏电阻（CTR）
现代信息技术的三大支柱是传感器技术
传感器技术发展动态与展望 现代信息技术的三大支柱是传感器技术、通信技术和计算机技术, 它们分别完成对被测量的信息提取、信息传输及信息处理。目前, 信息传输与处理技术已取得突破性进展, 然而传感器的发展相对滞后。在今天信息时代, 各种控制系统自动化程度、复杂性以及环境适应性(如高温、高速、野外、地下、高空等)要求越来越高, 需要获取的信息量越来越多,它不仅对传感器测量精度、响应速度、可靠性提出了很高的要求, 而且需求信号远距离传输。显然,传统的传感器已很难满足要求,发展集成化、微型化、智能化、网络化传感器将成为传感器技术的主流和方向。 传感器的集成化 传感器的集成化是利用集成电路制作技术和微机械加工技术将多个功能相同、功能相近或功能不同的传感器件集成为一维线型传感器或二维面型(阵列)传感器；或利用微电子电路制作技术和微型计算机接口技术将传感器与信号调理、补偿等电路集成在同一芯片上。前一种集成具体可分为三种类型： （1）将多个功能相同的敏感元件集成在同一芯片上,检测被测量的线状、面状、甚至体状的分布信息,例如固态图像传感器(CCD阵列光敏器件,它不仅在自动化生产线上发挥“视觉”作用(例如纺织品质量检查及大规模集成电路图形检查等),而且在天文罗盘、星体跟踪、卫星遥感装置上也开始应用。 （2）将多个结构相似、功能相近的敏感元件集成在同一芯片上,在保证测量精度的扩大传感器的测量范围。例如将不同气敏元件集成在一起组成,利用各种气敏元件对不同气体的敏感效应,采用神经网络及模式识别等先进的数据处理技术,对混合气体的各组分同时监测,得到混合气体的有关信息,同时提高气敏传感器的测量精度。这种方式还可将不同量程的传感元件进行集成, 根据被测量的大小在各传感元件之间进行切换。 （3）将多个不同功能的敏感元件集成在同一芯片上,使传感器能测量不同性质的参数,实现综合检测。例如集成压力、温度、湿度、流量、加速度、化学等不同功能敏感元件的传感器,能同时检测外界环境的物理特性或化学特性,从而实现多环境的多参数综合监测。 多传感元件集成具有以下优点：可使传感器检测由点到面甚至到体,从而实现信息多维化;若加上时序,变单参数检测为多参数检测。另一种集成可使传感器由单一的信号变换功能,扩展为兼有放大、运算、补偿等功能。将硅单晶腐蚀成膜片作为压力敏感元件,在膜片上镀电极,对面为固定电极，构成一个压力敏感电容。压力作用使电容变化,在同一硅片上制作出输出信号放大电路。 显然,集成化将降低对单一传感器的性能要求,但在多敏感元件集成时,应充分考虑传感元件的性能互补性,电磁兼容性以及资源共享性等问题。 传感器微型化 八十年代末, 随着微电子技术高速发展和工艺成熟, 一种具有重大影响的核心技术─微电子机械加工技术(MEMT─Micro Electro─Mechanical Technology)已获取飞速发展, 为制作为传感器、微电子机械系统 ( 简称MEMS ) 创造了条件。 微传感器一般是指敏感元件的特征尺寸从几μm到几mm的这类传感器的总称, 它包括三种结构形式：1、微型传感器, 通常它是单一功能的简单传感器, 其敏感元件工艺一般与集成工艺兼容;2、具有微机械结构敏感元件的机电一体化的微结构传感器,如微电容加速度传感器,微谐振梁式压力传感器等,其制造工艺具有微机械加工特点;3、具有数字接口、自检、EPROM (CPU)、数字补偿和总线兼容等功能的微传感器系统。 微系统是指系统各部件的制造和部件组装成系统, 组装工艺均采用MEMT, 形成了微系统。包括各种微电子、微机械、微光学及各种数据处理单元。 微传感器和微系统具有划时代微小体积、低成本、高可靠等独特的优点。例如一个压力
图像传感技术中的图像信号处理
图像传感技术中的图像信号处理 发表时间：2017-11-06T18:33:39.203Z 来源：《电力设备》2017年第16期作者：左远洋 [导读] 摘要：21世纪以来，随着计算机技术的不断推进，图像处理技术逐渐进入到人们的视野当中，并受到人们的广泛关注。如今，图像处理技术已经被广泛运用到建筑设计、机械设计、土木工程、数字娱乐等各个领域，大大促进了社会经济发展。图像处理技术依赖于图像信号处理设备，但在实际应用过程中，其设备常常会受到各种环境等因素的影响，从而达不到预计的图像处理效果。对此，本文对图像传感技术中的图像信号处理进行了重点分析和探讨。 （广东美的厨房电器制造有限公司） 摘要：21世纪以来，随着计算机技术的不断推进，图像处理技术逐渐进入到人们的视野当中，并受到人们的广泛关注。如今，图像处理技术已经被广泛运用到建筑设计、机械设计、土木工程、数字娱乐等各个领域，大大促进了社会经济发展。图像处理技术依赖于图像信号处理设备，但在实际应用过程中，其设备常常会受到各种环境等因素的影响，从而达不到预计的图像处理效果。对此，本文对图像传感技术中的图像信号处理进行了重点分析和探讨。 关键词：图像传感技术；图像信号处理；基本功能 1.前言 所谓的图像处理技术又称之为影像处理技术，主要是指利用计算机来对图像进行深层次的研究和分析，以达到所预计的目的和结果。一般来讲，图像处理指的是数字图像处理，需要通过特殊的图像信号处理设备来进行具体操作，最为常见的就是视频监控系统。目前，视频监控已经开始步入第三代全数字网络视频监控时代，大大拓宽了视频监控范围，提高了监控效率，但是由于数字产品受外界环境影响较大，因此经常达不到预计的监控效果[1]。针对这一情况，许多图像处理技术人员开始重点关注图像传感技术中的图像信号处理，以寻求更好的优化解决措施。 2.图像传感技术中图像信号处理的基本功能分析 2.1噪声去除 若想获得高质量的图像，则必须要图像进行严格的噪声去除技术处理。图像产生噪声的主要源头是信号的获取和传输，由于在获取和传输图像信号时，图像传感器常常会受各种外界因素的影响，从而产生噪声，造成画面缺失，进而影响图像的整体质量，因此去除图像噪声十分必要。一般来讲，图像噪声可以分为外部噪声、内部噪声、平稳噪声、非平稳噪声等，只有找到噪声的具体来源，才能采用有效的噪声去除方法。传统的图像除噪方法为空间除噪法，具体包括均值滤波法和中值滤波法，它们虽然能够去除图像噪声，但在使用时不可避免的会出现许多弊端。比如均值滤波可以将噪声进行平滑处理，但在一定程度上会有损边缘画面质量，为解决这种现象，通常采用较小的滑窗对图像画面进行处理；中值滤波与均值滤波处理方法较为相似，唯一不同的是中值滤波所采用的滑窗像素以所有像素的中间值为标准，这在一定程度上依然会模糊边缘画面，降低画面质量。针对这一不足，目前已经发展出一种基于bayer模式的双边自适应滤波器，它只需对二维灰度图像进行滤波处理，这既能够有效去除图像噪声，又可以最大程度的确保图像的完整性[2]。 2.2自动曝光技术 在日常拍照时经常会由于拍照场景的变换和过度导致画面不清晰，画质较低，无法真实反映拍照现场的情况，对此可以采用自动曝光技术来对画面进行一定的调整和处理。该技术的使用原理是根据特殊的算法来对已拍好的图片信息进行统计，以此来判断图片是否存在强烈的光感变化，从而确定具体的曝光时间和曝光强度，以免出现曝光不足或曝光过度现象，这样一来就可以很大程度的提高图片的画面质量。 2.3自动聚焦控制技术 自动聚焦技术是图像处理技术的一种，它广泛应用于照相机、摄像机等精密仪器当中。以摄像机为例，其自动聚焦对象主要为运动着的物体，因此对于聚焦速度有着严格的要求。此外，自动聚焦之后输出的图像必须要符合人们的视觉要求，达到这些标准才能对物体进行准确的拍摄。然而对于摄像机来说，视频序列的物体和场景都是时刻变化着的，这就大大增加了自动聚焦难度，甚至难以进行聚焦，所以要想拍摄出完美的视频画面，就必须要增强自动聚焦能力，具体要符合以下几点要求：1）聚焦收敛既要速度快又要聚焦准确；2）所成图像的清晰度必须要保持单向变化。只有做到这些要求，才能在聚焦收敛之后获取一个清晰的图像画面。 3.图像传感技术中图像信号处理的特性分析 随着图像处理技术的快速发展，现在大多的图像处理技术都已经具备了抗干扰的特性功能，这使得在特定环境下可以获取到质量较高的监控图像，例如3D数字降噪功能有助于消除低照度场景图像中产生大量的噪声；宽动态功能不仅利于体现图像暗处的细节而且也不会导致图像明处产生过曝的现象；用实时视频透雾功能获取到的图像除了准确性较高外，图像看上去也更加自然[3]。下面将主要介绍这些特性功能的具体算法。 3.1 3D数字降噪算法 由于客观条件的限制，视频图像的噪声往往很大，因此视频图像的降噪对提升视频图像的质量就显得格外重要。在视频图像降噪算法中，时域降噪要比传统的空间降噪更有利于保护图像的边缘和细节，所谓的3D数字降噪算法就是结合空域降噪技术和时域降噪技术。众所周知，每一帧间图像内容的相关性较强，在时域上，以运动估计为基础，同时在当前帧的上一帧和下一帧中搜索匹配块，并对搜索到的匹配块使用运动强度检测。若检测显示运动强度过小，则需用时域滤波对其进行处理，若强度较大，则用空域滤波对其处理。通过在视频图像中结合使用时域和空域降噪算法，能够对视频图像中的噪声进行有效的消除，从而在较大程度上提升了视频图像的质量。 3.2 宽动态算法 所谓的宽动态技术是指在强背光环境下，能够让摄影机捕捉到目标的技术。从相关文献上来看，宽动态算法有很多，但从严格意义上来说，目前只有2种宽动态处理算法，其余的都是这2种处理算法的衍生算法[4]。这2种算法分别是：其一，使用LZ77等压缩算法把宽动态图像的原始数据压缩到低动态范围内，但在压缩过程中尽量不要破坏图像的细节和对比度；其二，利用CLAHE等图像增强算法对原本低动态范围内的图像进行增强处理，从而使得图像中的细节和对比度能够得到较大的提升。值得注意的是这2种算法的处理数据不同，前一种算法的数据是图像的原始数据，而后一种算法的数据是低动态范围的图像数据。宽动态算法的依据是先将长、短曝光分别用于低光照和强