传感器产业调查报告

传感器产业调查报告（共8篇）

传感器产业调查报告 篇1

关于传感器产业调查报告

材料物理张培1043011023

传感器作为能够探测、感受外界的信号、物理条件（如光、热、湿度）或化学组成（如烟雾）的一种物理装置或生物器官，从发现开始就一直备受人们的关注。人们为了从外界获取信息，必须借助于感觉器官。而单靠人们自身的感觉器官，在研究自然现象和规律以及生产活动中它们的功能就远远不够了。为适应这种情况，就需要传感器，因此可以说，传感器是人类五官的延长。随着我国传感器市场迅猛发展，与之相关的核心生产技术应用与研发必将成为业内企业关注的焦点。了解国内外传感器生产核心技术的研发动向、工艺设备、技术应用及趋势对于企业提升产品技术规格，提升市场竞争力十分关键。为此，为了了解我国传感器产业的发展，本人在2012年3月20日—2012年3月29日期间，对我国传感器产业进行了一定调查，具体情况如下：

一、调查目的为了比较清楚地了解我国传感器产业近几年来的发展情况、发展趋势、发展规模

二、调查对象及一般情况

调查对象：中国近几年来传感器产业的发展

一般情况：我国改革开放30多年来，在“发展高科技，实现产业化”、“大力加强传感器的开发和在国民经济中的普遍应用”等一系列政策导向和支持下，在蓬勃发展的我国电子信息产业市场的推动下，传感器已形成了一定的产业基础，并在技术创新、自主研发、成果转化和竞争能力等方面有了长足进展，为促进国民经济的发展作出了重要贡献。

三、调查方式

本次调查采取的是网上调查。查阅了大量关于我国传感器产业的新闻与论文，对这些内容进行分析、对比、总结。

四、调查时间

2012年3月20日—2012年3月29日

五、调查内容

主要调查的是我国近几年来传感器生产种类，各类传感器行业的发展情况，发展趋势和发展规模。

六、调查结果

我国传感器行业虽然起步较早，但是直到1986年“七五”开始才正式将传感器技术列入国家重点攻关项目，展开了以机械敏、力敏、气敏、温敏、生物敏为主的5大敏研究。经过几十年年对国外传感器技术的引进、消化、吸收，现阶段，我国已经形成了一定规模的传感器生产能力，研究开发领域由单一的品种扩展到光敏、热敏、力敏、电压敏、磁敏、气敏、湿敏、声敏、射线敏、离子敏、生物敏等传感器类型，主要产品研制领域与国外已经基本相当。其中，热敏电阻器、ZnO压敏电阻器、可燃性气体传感器、发光二极管等十几个品种已经形成了一定规模的生产能力。

目前中国大陆有455家从事敏感元件及传感器生产厂家，而整个产业链上下游所涉及的企业更是多达1,400多家，传感器年产量突破24亿只，呈现出良好的发展态势。但敏感元件与传感器的研制、生产集中在东部沿海地区，产量较大的企业包括欧姆龙（上海）有限公司、爱科电子（珠海保税区）有限公司、杭州大和热磁电子有限公司、精量电子（深圳）有限公司等，而其它95%以上属小型企业，综合实力较强的骨干企业较少。目前能批量生产的产品涉及光敏、电压敏、热敏、力敏、气敏、磁敏和湿敏7大类，约3,000多个品种，年销售量较高的企业集中在北京、上海、江苏、陕西、广东、浙江等省市。

纵观整个传感器行业,你会发现它有如下几个特点：

（1）产商多，但是上规模的企业却很少。在国内传感器生产企业中90％以上均属于小型企业，很多还都是大专院校和研究所开办的“校办厂”。由于传感器制造早期的投入无需很多，所以有很多民营等小资本介入。

（2）地区发展不平衡。国内传感器生产企业主要集中在陕西省以及东部、沿海地区，西部其他地区以及内陆地区相对较少。

（3）品种多，档次不高。大量小企业的存在使得低端传感器领域，国产传感器的价格竞争进入了惨烈的状态，而另一方面，在高、精、尖领域，国产传感器经营惨淡。目前全球传感器种类约有2万种，而中国大陆目前仅有3,000多种，尚有大量的品种短缺。

（4）产业化技术水平低。我国对传感器技术研究开发阶段的资源投入相对比较重视，但却相对忽略了产业化基础性的开发，对产品化、商品化的基础技术的开发严重滞后，材料、制造工艺和装备、测试及仪器等相关和配套的共性基础技术相互脱节，制约产业化的进程，与国际水平相比落后10-15年。

（5）缺乏专业人才。传感器行业涉及物理、化学、生物、电子，甚至计算机网络等多门学科，其应用领域之广在整个电子行业可以说再无其他产品可以超过它，要掌握其基本原理并应用于生产实践难度颇大。由此，虽然传感器行业的发展前景极高，但相对于计算机、网络、半导体集成电路设计、通信等专业来说，传感器技术的专业人才极度缺乏。

当然，从80年代开始发展传感器技术至今，也取得了一些骄人的成绩。虽说规模有限，但是也给了我们一定的信心，看到了前途的光明：

（1）综合实力得到了加强。

（2）拓宽了开发领域。我国传感器产业已经由过去的少数品种扩展到光敏、热敏、力敏、电压敏、磁敏、气敏、温敏、声敏、射线敏、离子敏、生物敏等各种传感器，以及变送器、二次仪表等多种类、多形式产品，与国外研制相当。

（3）扩大生产规模。热敏电阻器、ZnO压敏电阻器、可燃性气体传感器、光电二极管等十几个品种已经形成一定规模的生产能力。经过“九五”阶段的努力，已建成了敏感技术国家重点实验室以及传感器工程研究中心。

现在，我国传感器产业正处于从传统型向新型转变发展的重要结点，逐渐向微型化、多功能化、数字化、智能化、系统化和网络化的方向发展。具体来说，呈现如下特点：

（1）很多企业具备了从传感器研发到生产一条龙的实力，正在迈向自主创新与国际合作相结合的跨越式发展道路，这将使得我国在不久的将来成为世界主要传感器产品生产国之一。

（2）传感器产品结构向全面、协调、持续性的方向发展。并将根据市场需求，不仅要稳固传统型传感器的市场，做好传统型传感器质量升级与产量增长，还要加强新型传感器的研发，尤其是长期被国外传感器厂家所占领的领域。如此保证传感器各门类和品种比例适当，同时存在，满足不同的需求，形成一种“新旧交替、远近结合、品种齐全”的新的产品结构。

（3）企业生产能力向规模经济或适宜规模经济方向发展，从很多行业的发展可以看出：规模经济出效益，同样传感器产业也不例外。以后，物联网、消费电子、汽车行业的传感器的需求将成跨越式发展，很多传感器年需求量都可能达上亿只，没有规模经济很难满足这方面的需求。另外，实现规模经济生产后，可以很大程度的降低生产成本，实现传感器产品的商品化。

（4）传感器厂家向专业化发展，各个厂家生产的产品门类少而精，将出现很多专门生产某一应用领域需求的特殊传感器系列产品以获得较高的市场占有率的企业。这样既有利于各个传感器企业的专业化合作生产，还可以有效地避免企业内部的“大而全”，提高企业的经济效益。

（5）推动传感器生产技术向半自动化或自动化的方向发展。现在国内传感器工艺线技术水平不一，多数工艺已经能够实现单机自动化，但距离生产过程自动化还有一段路程。生产自动化可以减少人为因素造成的生产次品，提高产品合格率。

（6）企业的重点技术改造应加强从依赖引进技术向引进技术的消化、吸收与自主创新的方向转移，开发出具有自主知识产权的传感器产品。只有掌握了先进的技术，才能赢得竞争主动权。

（7）企业经营应该先稳住国内市场，然后积极拓展国外市场，实现两个市场相结合的国际化发展。

（8）企业结构将向“大、中、小并举”、“集团化、专业化生产共存”的格局发展。集团化大公司将越来越显示出它的垄断作用，占据很多小企业无法企及的市场；而专业化生产的中、小企业因其灵活多变的性能，在小量产品的需求上转变更快，仍具要其生存、发展的空间。

那我们的发展途径又有哪些呢？我们都知道传感器的核心部件是敏感元件，其作用是感受、检测未知量。开发新型传感器，其途径大致为以下几个方面：

（1）采用新的材料。由于材料科学的进步，新功能材料的开发将导致新的传感器出现。半导体材料研究的进展，促进了半导体传感器的迅速发展；光导纤维的问世，产生了各种光纤传感器。

（2）采用新的加工方法。随着生产工艺水平的不断提高，新的加工方法不但能使传感器的性能指标得到提高、应用范围得到扩大，还可以加工出原有工艺不能制造的新型传感器。采用集成工艺和激光电阻微调技术，可制成集成温度传感器等。

（3）采用新的原理。随着各相关学科的发展，人们对非电量转化为电学量的认识逐步加深，它们之间新的转换关系必将导致新型传感器的诞生。

（4）采用新的构思。许多古老的原理或设计，在巧妙的构思下可以产生出新的传感器。对热敏感的热敏电阻可做成温度传感器，也可把酶固定在电阻表面，用来检测酶反应中产生的热量，根据酶反应的专一性，就可测定酶的底物的含量，从而做成各种酶热敏电阻生物传感器。

七、调查体会

我国传感器产业在市场需求的引领之下，正一步步迈向辉煌的时代。在传感器技术研究方面，正在逐渐缩小与国外的差距，逐渐夺取被他们长始以往占据的市场。在竞争日趋激烈的今天，我国生产的传统传感器，如力学量传感器、气体传感器、温度传感器、光学传感器、电压敏传感器，产销形势稳中有升，不仅在国内市场的份额逐步增长，还满足了部分国外市场的需求。

传感器产业调查报告 篇2

从20世纪60年代Clark和Lyon提出生物传感器的设想开始, 生物传感器的发展已经距今已有40多年的历史了。随着社会的进一步信息化, 作为一门在生命科学和信息科学之间发展起来的交叉学科, 生物传感器在发酵工艺、环境监测、食品工程、临床医学、军事及军事医学等方面得到了深度重视和广泛应用。

1 生物传感器的概念

生物传感器是“使用固定化的生物分子结合换能器, 用来侦测生体内或生体外的环境化学物质或与之起特异性交互作用后产生响应的一种装置”。待测物质经扩散作用进入生物活性材料, 经分子识别, 发生生物学反应, 产生的信息继而被相应的物理或化学换能器转变成可定量和可处理的电信号, 再经二次仪表放大并输出, 便可知道待测物浓度。所以生物传感器结构包括:一种或数种相关生物活性材料及能把生物活性表达信号转换为电信号的物理或化学换能器, 二者组合在一起, 用现代微电子和自动化仪表技术进行生物信号的再加工, 构成各种可以使用的生物传感器分析装置、仪器和系统。

根据生物学和电子工程学各自的范畴, 生物传感器主要有以下两种分类方式:

1.1 根据生物传感器中信号检测器上的敏感物质分

生物传感器与其它传感器的最大区别在于生物传感器的信号检侧器中含有敏感的生命物质。这些敏感物质有酶、微生物、动植物组织、细胞器、抗原和抗体等。根据敏感物质的不同, 生物传感器可分酶传感器、微生物传感器、组织传感器、细胞器传感器、免疫传感器等。生物学工作者习惯于采用这种分类方法。

1.2 根据生物传感器的信号转换器分类

生物传感器中的信号转换器与传统的转换器并没有本质的区别。例如:可以利用电化学电极、场效应晶体管、热敏电阻、光电器件、声学装置等作为生物传感器中的信号转换器。据此又将传感器分为电化学生物传感器、半导体生物传感器、测热型生物传感器、测光型生物传感器、测声型生物传感器等。电子工程学工作者习惯于采用这种分类方法。

2 国内产业现状

当前我国自主研发的生物传感器产品及跨国企业集团在中国推出的产品共存并相互竞争。一些掌握生物传感器技术的跨国大企业集团, 看好被称为“世界工厂”的中国市场, 采取技术输出的途径, 吸收我国的技术力量和销售路径, 在我国市场进行生物传感器的开发、产品制造和销售。一部份海外留学归国的生物传感器专门人才也将自己的成果在中国转化并设厂办企业。家用保健类生物传感器技术已率先较好地实现了产业化突破, 取得了显著经济效益。固定化酶生物传感器作为一类多品种的精密科学仪器, 支撑了一部份生物技术过程检测, 对传统生物产业技术改造具有重要意义。我国生物传感器产业表现的空前繁荣景象代表了当前世界生物传感器产业的主要潮流。

3 生物传感器在当前的主要应用领域

3.1 发酵工业

因为发酵过程中常存在对酶的干扰物质, 并且发酵液往往不是清澈透明的, 不适用于光谱等方法测定。而应用微生物传感器则极有可能消除干扰, 并且不受发酵液混浊程度的限制。同时, 由于发酵工业是大规模的生产, 微生物传感器其成本低设备简单的特点使其具有极大的优势。所以具有成本低、设备简单、不受发酵液混浊程度的限制、能消除发酵过程中干扰物质的干扰的微生物传感器发酵工业中得到了广泛的应用。目前已有相关报道在发酵工业生产中将生物传感器应用于原材料及代谢产物的测定, 微生物细胞总数的测定以及代谢试验的鉴定中。

3.2 食品工业

生物传感器可以用来检测食品中营养成分和有害成分的含量、食品的新鲜程度等。如已经开发出来的酶电极型生物传感器可用来分析白酒、苹果汁、果酱和蜂蜜中的葡萄糖含量, 从而衡量水果的成熟度。采用亚硫酸盐氧化酶为敏感材料制成的电流型二氧化硫酶电极可用于测定食品中的亚硫酸含量。此外, 也有用生物传感器测定色素和乳化剂的应用。

3.3 医学领域

生物传感器在医学领域也发挥着越来越大的作用:临床上用免疫传感器等生物传感器来检测体液中的各种化学成分, 为医生的诊断提供依据;在军事医学中, 对生物毒素的及时快速检测是防御生物武器的有效措施。生物传感器已应用于监测多种细菌、病毒及其毒素。生物传感器还可以用来测量乙酸、乳酸、乳糖、尿酸、尿素、抗生素、谷氨酸等各种氨基酸, 以及各种致癌和致变物质。

3.4 环境监测

环保问题已经引起了全球性的广泛关注, 在发达国家如英国、法国、德国、西班牙和瑞典, 在农药残留检测、酸雨监测、水体富营养化监测等过程都采用了生物冷光型的生物传感器。用于环境监测的专业仪器市场越来越大, 目前已经有相当数量的生物传感器投入到大气和水中各种污染物质含量的监测中去, 生物传感器因其具有快速, 连续在线监测的优点, 相信在未来, 还会有更广泛的应用。

4 未来的展望

生物传感器是一个多学科交叉的高技术领域, 伴随着生物科学、信息科学和材料科学等相关学科的高速发展, 生物传感器的发展将会有以下新特点:

4.1 功能更加全面, 并向微型化发展

未来的生物传感器将进一步涉及医疗保健、食品检测、环境监测、发酵工业的各个领域。当前生物传感器研究中的重要内容之一就是研究能代替生物视觉、听觉和触觉等感觉器官的生物传感器, 即仿生传感器。而且随着微加工技术和纳米技术的进步, 生物传感器将不断地微型化, 各种便携式生物传感器的出现使人们面前。

4.2 智能化程度更高

未来的生物传感器将会和计算机完美紧密的结合, 能够自动采集数据、处理数据, 可以更科学、更准确地提供结果, 实现采样、进样、最终形成检测的自动化系统。同时, 芯片技术将越来越多地进入传感器领域, 实现检测系统的集成化、一体化。

随着技术的发展, 基于细胞受体和自由振荡等现象的新原理的生物传感器也不断涌现。相信随着一些关键技术 (如固定化技术) 的进一步完善, 随着人们对生物体认识的不断深入, 随着各学科的不断发展, 生物传感器在未来必将会更大的作为。

摘要：简述了生物传感器近年来的研究与应用, 对其发展前景及市场化作了预测及展望。生物传感器因其专一性好、易操作、设备简单、测量快速准确、适用范围广等特点, 在发酵工业、环境监测、食品监测、临床医学等方面得到广泛的应用。随着固定化技术的发展, 生物传感器在市场上越来越具有竞争力。

关键词：生物传感器,发酵工业,环境监测

参考文献

[1]韩树波, 郭光美等.伏安型细菌总数生物传感器的研究与应用[J].华夏医学, 2000, 63 (2) :49-52.

[2]蔡豪斌.微生物活细胞检测生物传感器的研究[J].华夏医学, 2000, 13 (3) :252-256.

[3]Trosok SP.Mediated microbial biosensor using a novel yeast strain for wastewater BOD measurement[J].Applied micreobiol-ogy and biotechnology, 2001, 56 (34) :550-554.

[4]张悦, 王建龙等.生物传感器快速测定BOD在海洋监测中的应用[J].海洋环境科学, 2001, 20 (1) :50-54.

[5]王晓辉, 白志辉等.硫化物微生物传感器的研制与应用[J].分析试验室, 2000, 19 (3) :83-86.

[6]Leth S, Maltoni S, etc.Engineered bacteria based biosensors for monitoring bioavailable heavy metal[J].Electroanalysis, 2002, 14 (1) :35-42.

传感器产业正在钱江崛起 篇3

在杭州，坐落于钱江经济开发区的国际传感器产业园渐渐进入了人们的视线。时间回到2013年，开发区开始启动建设“杭州国际传感器产业园”暨“钱江传感谷”，以麦乐克电子、中瑞思创等为领军企业，全力打造集产业汇聚、技术创新、公共服务和产学研合作于一体的综合性传感器产业发展平台。

今年4月初，记者从杭州举办的中国传感器产业化发展推进大会上获悉，传感器产业园区的发展受到了与会者们的热切关注，大家就如何打造杭州国际传感产业园展开了深入探讨，而园区所呈现的产业齐聚趋势则成为了与会者们关注的另一焦点。

作为杭州的科技创新平台和高技术产业发展载体，钱江经济开发区重点发展以新一代信息技术产业为主的战略性新兴产业，尤其是传感器产业所呈现出的快速健康发展态势，正向着高端化、集聚化的方向迈进。

紧跟产业发展趋势

近年来，随着我国物联网、云计算等新一代信息技术的不断崛起，为传感器产业发展提供了巨大的市场空间和产业空间，同时作为国内外公认的高新技术产业，传感器产业的技术含量高、市场前景广等特点早已被业界看好。

在全国的传感器产业分布图上，杭州一直扮演着重要的角色。目前在杭州，已集聚了众多传感器产业领域的龙头企业，如中国电子集团公司第52研究所、银江股份、海康威视、东方通信等，加上杭州素有的“国家电子信息产业基地”、“高技术产业基地”、“电子商务之都”等美誉，都为杭州传感器产业的继续壮大与发展打下了了坚实基础。

钱江经济开发区在杭州传感器产业的发展中起到了举足轻重的作用。当前，开发区已经成为杭州传感器产业发展的重要平台，特别是在传感器产业基础技术研发与应用等方面已形成了一定优势。近年来，开发区注重高技术产业差异化特色发展，重点选择以红外技术为特征的红外传感产业，以生物、无线、纳米、微系统为主的新兴传感技术产业，以压力、速度、流量、位移为主的传统传感技术产业等。多年的市场培育孵化，开发区拥有了国际高端红外传感企业，即杭州麦乐克电子科技有限公司。这是一家中高端红外探测敏感元件高新技术企业，是全球传感领域的权威行业协会一一德国AMA协会的会员，也是全球掌握最高端红外传感技术的4家企业之一。此外，杭州中瑞思创科技有限公司也在开发区投资了3.6亿元人民币，建设的RFID系统及设备生产项目即将投产。

一直以来，钱江经济开发区一方面注重全域化推进，制定了覆盖全区、分期推进的产业规划体系；一方面又不断强化产学研用紧密结合，逐步增强基础领域的协同创新能力，进而有效推进传感器产业的全产业链建设。除此之外，开发区还加紧推进传感器产业和开发区现有LED、医疗器械、机器人制造产业的融合互动，推进传感器产业与智慧城市建设的融合互动。

随着杭州国际传感器产业园区的开工建设，将有更多的传感器企业集聚杭州，扎根于钱江经济开发区，并顺着智慧城市建设的这股大趋势不断向前推进杭州传感器产业。而就当前的发展现状来说，我国的传感器产业正处于加速发展期。“确切来说，未来5-155年是我国传感器产业快速发展的关键期，也是做大做强传感器产业集聚区的黄金期。”杭州钱江经济开发区相关负责人表示，选择此时迅速成立并建设国际传感器产业园区，既顺应了行业发展趋势，又能够进一步壮大传感器产业，可谓一举多得。

钱江传感谷正要来临

目前，在全国的传感产业布局上，呈现了由北到南多点开花的局面，包括东三省、京津冀、长三角、珠三角等。传感产业集聚态势正逐步在经济较为发达的地区形成，而杭州就是其中之以i，钱江传感谷的建设正在如火如荼地进行着。

为了更好地推进传感器产业化发展，钱江经济开发区积极完善投融资环境和科技成果转化机制，同时又依托具有优势的产业集聚区，形成创新能力强、创业环境好、产业链完善的传感器产业基地，支撑、引领产业健康发展。

2014年，开发区不仅制定、实施了关于创建杭州国家传感器产业园的扶持政策，还宣布在未来三年内（2014-2016年）投入不少于50亿元资金，专项用于发展传感器产业，并在资金、房租、参展、认证、人才等多方面予以财政奖励和支持。

据了解，钱江传感谷的启动建设时间是在2013年，是按国家级传感器产业园区的建设标准，分三期实施。其中，一、二期规划而积7500亩，计划总投资约为500亿元，实现销售产值1600亿元，规划建设期为l0年（2013-2023年）；第三期将是全面推进期，辐射面将要扩大到25平方公里。当前，一期启动区块已建成76万平米，可用于传感器产业发展的配套工业和生活用房。可以想见，到2023年，这里将会是一个集传感器产业汇聚、公共平台支撑和产学研合作一体化的综合性国际传感器产业基地。

我们从钱江传感谷的最新规划图上看到，钱江传感谷划分为“培育孵化区、生活配套区和产业集聚区”等三个主要功能区，最终将形成“一谷三区”的格局。

在培育孵化区块，以钱江经济开发区创新创业产业园、微时代城和远景电子商务园为建设基地，同时内建有小微企业孵化基地、产品技术研发中心、产品和技术展示中心、检测和认证中心、营销网络服务中心、产学研基地和企业总部予以配套。

而在生活配套区块，钱江传感谷的生活配套区块就在培育孵化区块西侧和北侧，紧邻开发区的中央商务区，内设金融服务平台、风险投资机构、科技中介机构、中大型酒店、商业写字楼、餐饮会所等。

需要特别一提的是，在产业集聚区块，其规划用地约6000亩。该区块主要集聚传感器上下游产业，为培育孵化区内具有国际竞争力的传感器骨干企业和具有持续创新能力的传感科技型中小微企业进行产能拓展。待区块建成后，将着力引进新型传感器、核心芯片、系统集成等领域具有较大规模的各类传感器技术企业，形成一批销售额超10亿元的传感器龙头企业，集聚具备较强国际竞争力的红外传感、新兴传感技术、传统传感技术和国外高精尖传感企业四大产业集群。

未来，钱江经济开发区将充分利用钱江传感谷这个大平台，以创新驱动为核心，形成开发区、企业、科研院所及高校、技术创新支撑服务体系四力联动的创新体系，在传感器领域打造出具有白主知识产权的“中国芯”。

“智慧杭州”推动传感园发展

杭州的智慧城市建设正有序推进，在人们身边，已经有越来越多充满智能化元素的应用服务，如杭州市市民卡，它是集合公共交通、医疗、刷卡消费等多功能为一体的智能卡片。而当市民在使用市民卡时，传感器的作用也得到了充分展现。

又如，杭州在保护六和塔景点方面，传感器的作用也发挥得淋漓尽致。截至目前，塔内上上下下共布设了150多个传感器，其中有位移传感器、应变传感器、压力传感器、湿度传感器、湿度传感器、风速传感器等，几乎遍布塔身的各个部位，更进一步说，即使以后塔内出现一些小毛病也都能得到及时的补救。

今年4月初，钱江经济开发区以“中国传感器产业化发展推进大会”为契机，在已有的高端精锐领军企业和国内外权威组织为坚实基础上，进一步加快推进杭州国际传感产业园暨“钱江传感谷”建设，积极引进国内外知名传感技术公司、先进的传感技术项目、研发机构等，形成高精尖的传感技术产业体系。

在杭州市委十一届六次全会出台的“杭改十条”中也提到，围绕推进高技术产业基地建设，积极完善创新驱动转型发展的体制机制。为此要深入实施创新驱动战略，引导科技资源向实体经济集聚、向重点产业集聚、向企业主体集聚，大力支持信息产业集群的发展和信息产业延伸，推进“智慧杭州”建设。

而在产业集聚的演变过程中，产业园区恰好为其提供了很好的平台，“正是通过传感器产业园区汇聚各方产业资源，进而更快地推动杭州传感器产业壮大与进步，并且在产业做大做强的同时，更好地服务于钱江乃至杭州的智慧城市建设。”钱江经济开发区相关负责人强调。

传感器读书报告题目 篇4

1.温度传感器的现状及发展

2.光纤传感器的现状及发展

3.压力传感器综述

4.CCD与CMOS 传感器的原理和发展

5.霍尔传感器综述

6.霍尔传感器现状及发展

7.超声波传感器的原理和现状

8.流量传感器综述

9.激光传感器综述

10.磁敏传感器综述

11.半导体式传感器现状及发展

12.智能传感器的现状及发展

13.红外传感技术的现状及发展

14.激光位移传感器的原理和现状

15.光电式传感器的原理和发展

16.接近传感器的原理和现状

17.位移传感器综述

18.速度传感器综述

19.速度传感器综述

20.力矩传感器综述

21.角度传感器综述

22.微纳米传感器概述

23.虚拟仪器概述

24.差压式传感器的原理和现状

25.流量传感器的原理和现状

26.气敏湿敏传感器的原理和现状

传感器实习报告 篇5

名 称：传感器综合实验报告

题 目: 院 系：自动化系

班 级：测控1003 班

小组成员：

指导教师：仝卫国

实验周数：1周

成 绩：

日期： 20xx 年 7 月 7日

目录

一、实验目的·········································2

二、实验设备、器材···································2

三、传感器工作原理···································2

1、电容式传感器的工作原理····························2

2、电涡流式传感器的工作原理·························3

3、金属箔式应变片传感器工作原理·····················3

四、传感器特性测试··································3

（一）电容式传感器特性分析··························3

（二）电涡流传感器特性分析··························8

五、实际测试与实验数据处理··························10

（一）电容传感器测重物质量··························10

（二）电涡流式传感器测质量（用于验证）···············12

六、实验结果分析····································14

七、结论·············································14

1、数据结论·········································14

2、心得体会··········································15

八、参考文献·········································16 相敏检波器实验······································17

一、实验目的·········································17

二、实验设备、三实验原理····························17

四、实验步骤········································17

1

传感器综合实验报告

一、实验目的

1、了解各种传感器的工作原理与工作特性。

2、掌握多种传感器应用于电子称的原理。

3、根据不同传感器的特性，选择不同的传感器测给定物体的重量。

4、能根据原理特性分析结果，加深对传感器的认识与应用。

5、测量精度要求达到1%。

二、实验设备、器材

1、金属箔式应变片传感器用到的设备：

直流稳压电源、双平行梁、测微器、金属箔式应变片、标准电阻、差动放大器、直流数字电压表。

2、电容式传感器用到的设备：

电容传感器、电容变换器、差动放大器、低通滤波器、电压表、示波器。

3、电涡流式传感器用到的设备：

电涡流式传感器、测微器、铝测片、铁测片、铜测片、电压表、示波器。

三、传感器工作原理

1、电容式传感器的工作原理：

电容器的电容量C是的函数，当被测量变化使S、d或?任意一个参数发生变化时，电容量也随之而变，从而可实现由被测量到电容量的转换。电容式传感器的工作原理就是建立在上述关系上的，若保持两个参数不变，仅改变另一参数，就可以把该参数的变化转换为电容量的变化，通过测量电路再转换为电量输出。

差动平行变面积式传感器是由两组定片和一组动片组成。当安装于振动台上的动片上、下改变位置，与两组静片之间的相对面积发生变化，极间电容也发生相应变化，成为差动电容。如将上层定片与动片形成的电容定为CX1，下层定片与动片形成的电容定为CX2，当将CX1和CX2接入双T型桥路作为相邻两臂时，桥路的输出电压与电容量的变化有关，即与振动台的位移有关。依据该原理，在振动台上加上砝码可测定重量与桥路输出电压的对应关系，称未知重量物体时只要测得桥路的输出电压即可得出该重物的重量。

2、电涡流式传感器的工作原理：

电涡流式传感器由平面线圈和金属涡流片组成，当线圈中通以高频交变电流后，与其平行的金属片上感应产生电涡流，电涡流的大小影响线圈的阻抗Z，而涡流的大小与金属涡流片的电阻率、导磁率、厚度、温度以及与线圈的距离X有关。当平面线圈、被测体（涡流片）、激励源已确定，并保持环境温度不变，阻抗Z只与X距离有关。将阻抗变化经涡流变换器变换成电压V输出，则输出电压是距离X的单值函数。依据该原理可制成电涡流式传感器电子称。

3、金属箔式应变片传感器工作原理：

应变片应用于测试时，应变片要牢固地粘贴在测试体表面，当测件受力发生形变，应变片的敏感栅随同变形，其电阻值也随之发生相应的变化。通过测量电路，转换成电信号输出显示。

实验中，通过旋转测微器可使双平梁的自由端上、下移动，从而使应变片的受力情况不同，将应变片接于电桥中即可使双平衡的位移转换为电压输出。电桥的四个桥臂电阻R1、R2、R3、R4，电阻的相对变化率分别为△R1／R1、△R2／R2、△R3／R3、△R4／R4

成正比。当E和电阻相对变化一定时，电桥输出电压及其电压灵敏度与各桥臂阻值的大小无关。

四、传感器特性测试

（一）电容式传感器特性分析：

按以下步骤进行实验：

（1）按图接线，电容变换器和差放的增益均调至最大。

（2）测微器带动振动台移动至系统输出为零，此时动片位于两静片组之间。

3 C

电容变换器低 通差放 电压表

旋动测微器，每次0.5mm，记下位移X与电压输出U值，直至动片与静片覆盖面积最大为止。然后向相反方向做上述实验，记下实验数据。

特性分析数据记录分析如下：

I第一次特性测试

1、电容传感器特性曲线

实验所得数据如下：

根据试验段数据绘的电容式传感器的特性曲线如下：

从特性曲线可以看出，电容式传感器的输出电压与位移之间几乎是线性的，非线性误差非常小，线性特性很好。

2、传感器特性曲线拟合直线

根据实验所得数据利用最小二乘法对电容式传感器的特性曲线进行拟合：

利用excel中的函数LINEST,可以使用最小二乘法对已知数据进行最佳直线拟合，由此得到的拟合直线方程为：U=0.164327x-0.00273

传感器产业调查报告 篇6

项目题目：测量桥梁应力传感

器

指导教师：

仪表三班：

学

号： 一．摘要：

目前，多数桥梁都属于柱形桥，随着时间的推移，桥身桥体会逐渐出现承载过重导致应力不集中甚至出现裂纹等破损，为了保证人民的人身财产安全，就要对桥身桥体进行实时监控，采取及时的补救措施。在现在大多数的监测方案中，几乎都需要传感器技术，本文对传感器在测量桥梁应力的应用做了详细的描述。

传感器技术是利用各种功能材料实现信息检测的一门综合技术学科，是在现今科学领域中实现信息化的基础技术之一。现代测量、控制与自动化技术的飞速发展，特别是电子信息科学的发展，极大地促进了现代传感器技术的发展。同时我们也看到，传感器在日常生活中的运用越来越广泛，可以说它已成为了测试测量不可或缺的环节。因此，学习、研究并在实践中不断运用传感器技术是具有重大意义的。

测量桥梁应力的基本思路是将传感器粘附于桥身柱体部分，通过测量桥在空载和承载时传感器的数值变化，通过数值的转换与计算，得出桥梁承受的应力。因此，此次测量所需传感器属于压力传感器。二.电阻应变片的选择 1电阻应变片类型的选择

电阻应变计简称应变计（亦称为电阻应变片或简称应变片）。它由四个部分组成。

第一是电阻丝（敏感栅），它是应变计的转换元件。第二是基底和面胶（或覆盖层）。基底是将长肝气弹性体表面的应变传递到电阻丝栅上的中间介质，并起到电阻丝与弹性体之间的绝缘作用，面胶起着保护电阻丝的作用。

第三是粘合剂，它将电阻丝与基底粘贴在一起。第四是引出线，它作为联结测量导线之用。电阻应变片主要分为电阻丝式应变片、金属箔式应变片和金属薄膜应变片。由于电阻丝式应变片有横向效应对测量的精度有影响，使灵敏度降低，而且耐疲劳性能不高。金属薄膜应变片尚难控制电阻与温度的变化关系，不常用。故选用金属箔式应变片。箔式应变片的主要优点：

(1)本身性能稳定，受温度变化的影响小；

(2)使用温度范围比较宽，在-269—+350 度范围内稳定工作；

(3)适用于各种弹性体材料及弹性结构形式，粘贴操作简便；

(4)价格便宜。

引线引线 覆盖覆盖层 层基片 基片l电阻丝 式敏感栅电阻丝式敏感栅b 金属电阻应变片的结构

丝式金属应变片的敏感栅由直径0.01~0.05mm的电阻丝平行排列而成。

箔式应变片是利用光刻、腐蚀等工艺制成的一种很薄的金属箔栅，其厚度一般在0.003～0.01mm。其优点是散热条件好，允许通过的电流较大，可制成各种所需的形状，便于批量生产。

薄膜应变片是采用真空蒸发或真空沉淀等方法在薄的绝缘基片上形成0.1μm以下的金属电阻薄膜的敏感栅，最后再加上保护层。它的优点是应变灵敏度系数大，允许电流密度大，工作范围广。

(a)箔式应变片

(b)电阻丝式应变片

(c)丝式应变片

几种常用应变片的基本形式

2.应变计敏感栅的材料

(1)材料的选用原则

应变计敏感栅合金材料的选择对制作应变计性能的好坏起着决定性的作用，因此对制作应变计所用的应变电阻合金有以下的要求： a有较高的灵敏系数； b电阻率高；

c电阻温度系数小，具有足够的热稳定性；

d机械强度高，压碾或拉伸性能好，高温时耐氧化性能要好，耐腐蚀性能强；

e与其它金属接触的热电势小； f与引出线焊接容易。三．测量电路原理分析及设计

1.温度补偿原理

电阻应变片的温度补偿方法通常有线路补偿法和应变片自补偿两大类。1)线路补偿法

电桥补偿是最常用的且效果较好的线路补偿法。电桥输出电压U0与桥臂参数的关系为：

U0=A（R1 R4-RB R3）

式中：A——由桥臂电阻和电源电压决定的常数；

当R3和R4为常数时，R1和RB对电桥输出电压U0的作用方向相反。利用这一基本关系可实现对温度的补偿。2）应变片的自补偿法

这种温度补偿法是利用自身具有温度补偿作用的应变片来补偿的，称之为温度自补偿应变片。

由温度自补偿应变片的工作原理，要实现要实现温度自补偿，必须有

RtR0t[0(gs)]tK0K0

α0=-K0（βg-βs）

上式表明，当被测试件的线膨胀系数βg已知时，如果合理选择敏感栅材料，即其电阻温度系数α0、灵敏系数K0和线膨胀系数βs，使上式成立，则不论温度如何变化，均有ΔRt/ R0=0，从而达到温度自补偿的目的。

四．测量电路原理分析及设计 1.电桥电路原理

应变片将应变的变化转化成电阻的相对变化ΔR/R,还要把电阻的变化再转换成电压或电流的变化，才能用电测量仪表进行测量。

电桥电路的原理是：如下图的四臂电桥所示，因为应变片电阻值变化很小，可以认为电源供电电流为常数，即加在电桥上的电压也是定值，假定电源为电压源，内阻为零。当电桥平衡时，即电桥输出电压V0为零的条件是：R1R3=R2R4。

图2 当电桥后面接放大器时，放大器的输入阻抗都很高，比电桥的输出电阻大很多，因此可以把电桥输出端看成是开路。若电桥不平衡时，即R1R3≠R2R4时，电桥输出：

U0R1R3R2R4(R1R2)(R3R4)U

单臂电桥时，令R1=R2,R3=R4,R2,R3,R4为定值电阻，在应变片R1工作时，其电阻R1变化△R,此时电桥的灵敏度为：ku=U/4 电压输出为:

UO=(U/4)(△R1/R1)2.非线性误差

为减少非线性误差，电桥电路常用的措施为：①采用差动电桥；②采用恒流源电桥。为了提高电桥灵敏度或进行温度补偿，在桥臂中往往安置两个应变片，电桥也可采用四臂差动电桥，其输出电压为：

UO=U△R/R 所以，本设计所选用的是全桥形式的差动电桥，且为提高电桥灵敏度或进行温度补偿，每个桥臂都安置两个应变片。3.转换电路和信号放大电路

来自传感器的信号通常都伴随着很大的共模电压（包括干扰电压）。一般采用差动输入集成运算放大器来抑制它，但是必须要求外接电阻完全平衡对称，运算放大器才具有理想特性。否则，放大器将有共模误差输出，其大小既与外接电阻对称精度有关，又与运算放大器本身的共模抑制能力有关。一般运算放大器共模抑制比可达80dB，而采用由几个集成运算放大器组成的测量放大电路，共模抑制比可达100～120dB。

结合以上几点，采用了低漂移运算放大器构成的三运放高共模抑制比放大电路。具体的电路如图所示

本电路主要分为三个部分，第一就是调理调幅电路，二就是电桥转换电路，三就是增益放大电路，这里面还包括共模抑制电路。

4.电桥转换电路

电阻应变片的电阻R1,R2,R3,R4的电阻都为350欧。由这四个电阻组成一个全桥放大电路。

5.放大电路和共模补偿电路

它由三个集成运算放大器组成，其中N1，N2为两个性能一致（主要指输入阻抗，共模抑制比和增益）的同向输入通用集成运算放大器，构成平衡对称（或称同向并联型）差动放大输入级，N3构成双端输入单端输出的输出级，用来进一步抑制N1，N2的共模信号，并适应接地负载的需要。

由输入级电路可写出流过R6，R7和R14都电流IR为

IR=(U02-Ui2)/R7=(Ui1-U01)/R6=(Ui2-Ui1)/R14

由此求得 U01 =（1＋R6/ R14）Ui1－R6 Ui2/ R14 U02 =（1＋R7/ R14）Ui2－R7Ui1/ R14

于是，输入级的输入电压，即运算放大器N2与N1输出之差为

U02－U01 =[1＋（R6＋R7）/ R14]（Ui2-Ui1）

其差模增益Kd为 Kd＝（U02－U01）/（Ui2-Ui1）＝1＋（R6＋R7）/ R14

它的原理是由运放U1，U2组成第一级差分式电路，U3组成第二级差分式电路。在第一级电路中，V1，V2分别加到U1和U2的同相端，R6,R7和R14组成的反馈网络，引入了深度的电压串联负反馈，两运放U1，U2的两输入端形成虚短和虚断,按照上面的分析，可以计算出： 差模增益Kd为

Kd1R6R7 R14R12 R10R12RR7(16)R10R14运算放大器U3的差模增益：Kd3电路的放大增益为：AKdKd3所以设计的放大电路的放大倍数为：ARR7R12(16)，试验中，这个实验可以调节R14,R15R10R14同时改变，达到调节增益的目的。而且放大增益很大，有很宽的调节范围。

6.电路调零调幅电路

如图所示，通过调节R5可以调节电桥的供电电压，并且可以在任何时候把电路调零，所以该电路称为调零调幅电路。电路图如下：

此电路灵敏度很大。五.总结与心得

传感器产业调查报告 篇7

关键词：滑坡 多源传感器 观测

Abstract：China has lots of landslide disasters because of global climate changes， and the likelihood of large-scale sudden landslide is increasing in recent years. This project aims to construct three-dimensional and multi-source sensor networks to strengthen the implementation of the western mountains intelligent observation and provide the landslide warning data services combined with the landslide disaster mode analysis. The studied area is located in Lixian， the northwest of Sichuan Basin in the upper reaches of Minjiang River that is unstable slopes sensitive areas. The 2007 Report from Sichuan Provincial Institute of Geological Survey shows there are 358 points of geological disasters， including 74 landslides， 105 unstable slopes， 65 collapses and 114 debris flows. “5.12” earthquake added more disaster points. Therefore， the study select the worst-hit areas： Xishan Village and Lianhe Town. We research group focused on the following three aspects this year： 1.Interior landslide platform tests： build the test platform， develop remote communication mode and summarize the multi-sensors collaboration to evaluate the availability and suitability of each sensors observation； establish Xishan Village landslide monitoring requirements analysis and sensor networks design in field investigations. 2.Study on remote sensing data observation： test UAV flight area， the ground base set and aerial photography， produce the 1：2000 scale DOM images； collect some high resolution satellite-images （P5， WorldView-1，2， ZY-3） and extract the landslide posterior wall in Xishan Village from two WorldView-2 images； purchase ground SAR system and test the displacement on the library and some buildings in Tongji campus.

Key Words：Landslide；Multi-sensors；Observation

无线传感网实验报告 篇8

无线传感器网络 实验报告

学院:

班级: 学号: 姓名:

时间: 指导老师：

第一章 基础实验

了解环境

1.1 实验目的

安装 IAR 开发环境。CC2530 工程文件创建及配置。源代码创建，编译及下载。1.2 实验设备及工具

硬件：ZX2530A 型底板及 CC2530 节点板一块，USB 接口仿真器，PC 机

软件：PC 机操作系统 WinXP，IAR 集成开发环境，TI 公司的烧写软件。

1.3 实验内容

1、安装 IAR 集成开发环境

IAR 集成开发环境安装文件所在光盘目录：物联网光盘工具CD-EW8051-7601

2、ZIBGEE 硬件连接

安装完 IAR 和 Smartrf Flash Programmer 之后，按照图所示方式连接各种硬件，将仿真器的 20 芯 JTAG 口连接到 ZX2530A 型 CC2530 节点板上，USB 连接到 PC 机上，RS-232 串口线一端连接 ZX2530A 型 CC2530 节点板，另一端连接 PC 机串口。

3、创建并配置 CC2530 的工程文件 IAR 是一个强大的嵌入式开发平台，支持非常多种类的芯片。IAR 中的每一个 Project，都可以拥有自己的配置，具体包括 Device 类型、堆/栈、Linker、Debugger 等。（1）新建 Workspace 和 Project 首先新建文件夹 ledtest。打开 IAR，选择主菜单 File-> New-> Workspace 建立新的工作区域。

选择 Project-> Create New Project-> Empty Project，点击 OK，把此工程文件保存到文件夹 ledtest 中，命名为：ledtest.ewp（如下图）。

（2）配置 Ledtest 工程

选择菜单 Project->Options...打开如下工程配置对话框

选择项 General Options，配置 Target 如下 Device：CC2530；

（3）Stack/Heap 设置：XDATA stack size：0x1FF

（4）Debugger 设置：

Driver：Texas Instruments（本实验为真机调试，所以选择 TI；若其他程序要使用 IAR仿真器，可选 Simulator）

至此，针对本实验的 IAR 配置基本结束.4、编写程序代码并添加至工程

选择菜单 File->New->File 创建一个文件，选择 File->Save 保存为 main.c 将 main.c 加入到 ledtest 工程，将实验代码输入

然后选择 Project->Rebuild All 编译工程

编译好后，选择 Project->Download and debug 下载并调试程序 下载完后，如果不想调试程序，可点工具栏上的按钮终止调试。

到此，程序已经下载到了 cc2530 芯片的 flash 内，按下 ZX2530A 上的复位按钮可看到程序的运行效果。

LED 实验 2.1 实验目的

通过 I/O 控制小灯闪烁的过程。

在 ZX2530A 型 CC2530 节点板上运行自己的程序。2.2 实验设备及工具

硬件：ZX2530A 型底板及 CC2530 节点板一块，USB 接口仿真器，PC 机

软件：PC 机操作系统 WinXP，IAR 集成开发环境。2.3 实验结果

1.正确连接下载线和 ZX2530A 型 CC2530 节点板，打开 ZX2530A 型 CC2530 节点板电源。

2.在文件夹“基础实验2 LED”下打开工程 led,编译工程，并下载到 CC2530 节点板。3.观察 LED 的闪烁情况。

4.修改延时函数，可以改变 LED 小灯的闪烁间隔时间。

5.重新编译，并下载程序到 CC2530 节点板，观察 LED 的闪烁情况。

答：增加延时就会发现小灯闪烁的频率降低了。

串口实验 3.1 实验目的

本次实验将会学习如果使用串口实现与 PC 机的通讯。（实验中需要 PC 机与开发板之间使用RS232 交叉串口连接线）。

能正确配置 CC2530 的串口。3.2 实验设备及工具

硬件：ZX2530A 型底板及 CC2530 节点板一块，USB 接口仿真器，PC 机，交叉串口线一根。

软件：PC 机操作系统 WinXP，IAR 集成开发环境、串口调试助手。3.3 实验结果

CC2530 能与上位机通过串口正常通信

1.正确连接下载线和 ZX2530A 型 CC2530 节点板，用串口线正确连接上位机和 ZX2530A 型板，使能通过串口交换数据。

2.在文件夹“基础实验5 uart”下打开工程 uart,编译工程，并下载到 CC2530 节点板。

3.通过上位机上的串口调试助手，发送数据到 cc2530，然后检查 cc2530 回送给上位机的数据。

3.4 实验总结

通过这次实验，让我对无线传感器网络有了进一步的了解。在无线的世界，感觉一切都是那么神奇，二一切又是那么理所当然，记得小时候常常想，那些无线好神秘，画面，声音等怎么可以从一方到达另一方而可以完全不接触。虽然今天做的实验都是很小很简单的，比起显示中那些绚丽的感觉没什么值得赞扬的，但对于我来说，这个更有魅力，那些绚丽的我是以仰望的视角来对待，而这次我能深入它的原理去真正接触它，以平视来看待它。

第二章 射频实验

点对点射频通信实验 1 实验目的

在 ZX2530A 型 CC2530 节点板上运行相应实验程序。熟悉通过射频通信的基本方法。练习使用状态机实现收发功能。2 实验内容

接收节点上电后进行初始化，然后通过指令 ISRXON 开启射频接收器，等待接收数据，直到正确接收到数据为止，通过串口打印输出。发送节点上电后和接收节点进行相同的初始化，然后将要发送的数据输出到 TXFIFO 中，再调用指令 ISTXONCCA 通过射频前端发送数据。3 实验设备及工具

硬件：ZX2530A 型 CC2530 节点板 2 块、USB 接口的仿真器，PC 机 Pentium100 以上。

软件：PC 机操作系统 WinXP、IAR 集成开发环境、串口监控程序。4 实验原理

发送节点通过串口接收用户的输入数据然后通过射频模块发送到指定的接收节点，接收节点通过射频模块收到数据后，通过串口发送到 pc 在串口调试助手中显示出来。如果发送节点发送的数据目的地址与接收节点的地址不匹配，接收节点将接收不到数据。以下为发送节点程序流程图：

以下为接收节点流程图： 实验步骤

1.打开光盘“无线射频实验2.点对点通信”双击 p2p.eww 打开本实验工程文件。2.打开 main.c 文件下面对一些定义进行介绍 RF_CHANNEL 此宏定义了无线射频通信时使用的信道，在多个小组同时进行实验是建议每组选择不同时信道。但同一组实验中两个节点需要保证在同一信道，才能正确通信。

PAN_ID 个域网 ID 标示，用来表示不同在网络，在同一实验中，接收和发送节点需要配置为相同的值，否则两个节点将不能正常通信。SEND_ADDR 发送节点的地址 RECV_ADDR 接收节点的地址

NODE_TYPE 节点类型：0 接收节点，1：发送节点，在进行实验时一个节点定义为发送节点用来发送数据，一个定义为接收节点用来接收数据。

3.修改 NODE_TYPE 的值为 0，并编译下载到节点板。此节以下称为接收节点。

4.修改 NODE_TYPE 的值为 1，并编译下载到另外一个节点板。此节点板以下称为发送节点。

5．将接收节点的串口与 pc 的串口相连，并在 pc 端打开串口调试助手，配置波特率为 115200。

6.先将接收节点上电，然后将发送节点上电。7.从串口调试助手观察接收节点收到的数据。

8．修改发送数据的内容，然后编译并下载程序到发送节点，然后从串口调试助手观察收到的数据。9.修改接收节点的地址，然后重新编译并下载程序到接收节点，然后从发送节点发送数据观察接收节点能否正确接收数据。6 实验数据分析及结论

发送节点将数据发送出去后，接收节点接收到数据，并通过串口调试助手打印输出。发送数据的最大长度为 125（加上发送的据长度和校验，实际发送的数据长度为 128 字节）。7 实验心得

这次实验在原来的短距离无线通信中有所涉猎，所以应该这个对于我们来说还是很简单的，所以很快就做完实验了，就和几个同学好好研究了一下它的原理和一些它的展望，感觉这个学科以后有很大的发展前途，作为一个物联网的学生，对无线射频技术应该得很了解，指望它吃饭呢。这次实验也很简单，但是还是可以解除它的最底层的东西可以更加激发我们的兴趣。第三章 ZStack组网实验

多点自组织组网实验 1 实验目的

理解 zigbee 协议及相关知识。

在 ZX2530A 型 CC2530 节点板上实现自组织的组网。在 ZStack 协议栈中实现单播通信。2 实验内容

先启动协调器节点，协调器节点上电后进行组网操作，再启动路由节点和终端节点，路由节点和终端节点上电后进行入网操作，成功入网后周期的将自己的短地址，父节点的短地址，自己的节点 ID 封装成数据包发送给协调器节点，协调器节点接收到数据包后通过串口传给 PC，从 PC 上的串口监控程序查看组网情况。发送数据格式为(16 进制): FF 源节点(16bit)父节点(16bit)节点编号 ID(8bit)例如 FF 4B 00 00 00 01，表示 01 号节点的网络地址为 004B，发送数据到父节点，其网络地址为 00 00(协调器)。3 实验设备及工具

硬件：DZ2530 型 CC2530 节点板、USB 接口的仿真器，PC 机 Pentium100 以上。

软件：PC 机操作系统 WinXP、IAR 集成开发环境、ZTOOL 程序。4 实验原理

程序执行的流程图如图 5-4 所示，在进行一系列的初始化操作后程序就进入事件轮询状态。

对于终端节点，若没有事件发生且定义了编译选项 POWER_SAVING，则节点进入休眠状态。

协调器是 Zigbee 三种设备中最重要的一种。它负责网络的建立，包括信道选择，确定唯一的PAN 地址并把信息向网络中广播，为加入网络的路由器和终端设备分配地址，维护路由表等。Z-Stack 中打开编译选项 ZDO_COORDINATOR，也就是在 IAR 开发环境中选择协调器，然后编译出的文件就能启动协调器。具体工作流程是：操作系统初始化函数 osal_start_system 调用ZDAppInit 初 始 化 函 数，ZDAppInit 调 用 ZDOInitDevice 函 数，ZDOInitDevice 调 用

ZDApp_NetworkInit 函数，在此函数中设置 ZDO_NETWORK_INIT 事件，在 ZDApp_event_loop 任务中对其进行处理。由 第 一 步 先 调 用 ZDO_StartDevice 启动网络中的设备，再调用NLME_NetworkFormationRequest 函数进行组网，这一部分涉及网络层细节，无法看到源代 码，在库中处理。ZDO_NetworkFormationConfirmCB 和 nwk_Status 函数有申请结果的处理。如果成功则 ZDO_NetworkFormationConfirmCB 先执行，不成功则 nwk_Status 先执行。接着，在ZDO_NetworkFormationConfirmCB 函数中会设置 ZDO_NETWORK_START 事件。由于第三步，ZDApp_event_loop 任务中会处理 ZDO_NETWORK_START 事件，调用 ZDApp_NetworkStartEvt 函数，此函数会返回申请的结果。如果不成功能量阈值会按ENERGY_SCAN_INCREMENT 增加，并将App_event_loop 任务中的事件 ID 置为 ZDO_NETWORK_INIT 然后跳回第二步执行；如果成功则设置 ZDO_STATE_CHANGE_EVT 事件让 ZDApp_event_loop 任务处理。对 于 终 端 或 路 由 节 点，调 用 ZDO_StartDevice 后 将 调 用 函 数 NLME_NetworkDiscoveryRequest 进行信道扫描启动发现网络的过程，这一部分涉及网络层 细节，无法看到源代码，在库中处理，NLME_NetworkDiscoveryRequest函数执行的结果将会返回到函数ZDO_NetworkDiscoveryConfirmCB 中，该 函 数 将 会 返 回 选 择 的 网 络，并 设 置 事 件ZDO_NWK_DISC_CNF，在 ZDApp_ProcessOSALMsg 中对该事件进行处理，调用 NLME_JoinRequest加入指定的网络，若加入失败，则重新初始化网络，若加入成功则调用 ZDApp_ProcessNetworkJoin函数设置 ZDO_STATE_CHANGE_EVT，在对该事件的处理过程 中将调用ZDO_UpdateNwkStatus函数，此函数会向用户自定义任务发送事件 ZDO_STATE_CHANGE。本实验在 Zstack 的事例代码 simpleApp 修改而来。首先介绍任务初始化的概念，由于自定义任务需要确定对应的端点和簇等信息，并且将这些信息在 AF 层中注册，所以每个任务都要初始化然后才会进入 OSAL 系统循环。在 Z-Stack 流程图中，上层的初始 化集中在 OSAL 初始化（osal_init_system）函数中。包括了存储空间、定时器、电源管理和 各任务初始化。其中用户任务初始化的流程如下：

用户任务初始化流程图

任务 ID（taskID）的分配是 OSAL 要求的，为后续调用事件函数、定时器函数提供了参数。网络状态在启动的时候需要指定，之后才能触发 ZDO_STATE_CHANGE 事件，确定设备的类型。目的地址分配包括寻址方式，端点号和地址的指定，本实验中数据的发送使用单播方式。之后设置应 用 对 象 的 属 性，这 是 非 常 关 键 的。由 于 涉 及 很 多 参 数，Z-Stack 专 门 设 计 SimpleDescriptionFormat_t 这一结构来方便设置，其中的成员如下： EndPoint，该节点应用的端点，值在 1-240 之间，用来接收数据。AppProfId，该域是确定这个端点支持的应用 profile 标识符，从 Zigbee 联盟获取具体的 标识符。AppNumInClusters，指示这个端点所支持的输入簇的数目。pAppInClusterList，指向输入簇标识符列表的指针。AppNumOutClusters，指示这个端点所支持的输出簇的数目。pAppOutClusterList，指向输出簇标识符列表的指针。

本实验 profile 标识符采用默认设置，输入输出簇设置为相同 MY_PROFILE_ID，设 置完成后，调用 afRegister 函数将应用信息在 AF 层中注册，使设备知晓该应用的存在，初 始化完毕。一旦初始化完成，在进入 OSAL 轮询后 zb_HandleOsalEvent 一有事件被触发，就会得到及时的处理。事件号是一个以宏定义描述的数字。系统事件（SYS_EVENT_MSG）是强制的，其中包括了几个子事件的处理。ZDO_CB_MSG 事件是处理 ZDO 的响应，KEY_CHANGE 事件 处理按键（针对 TI 官方的开发板），AF_DATA_CONFIRM_CMD 则是作为发送一个数据包 后的确认，AF_INCOMING_MSG_CMD是接收到一个数据包会产生的事件，协调器在收到 该事件后调用函数 p2p_test_MessageMSGCB，将接收到的数据通过 HalUARTWrite 向串口 打印输出。ZDO_STATE_CHANGE 和网络状态的改变相关在此事件中若为终端或路由节点 则发送用户自定义的数据帧：FF 源节点短地址(16bit，调用 NLME_GetShortAddr()获得)、父节点短地址(16bit，调用 NLME_GetCoordShortAddr())、节点编号 ID(8bit，为长地址的最低字节，调用 NLME_GetExtAddr()获得，在启动节点前应先用 RFProgrammer 将非 0XFFFFFFFFFFFFFFFF 的长地址写到 CC2530 芯片存放长地址的寄存器中)，协调器不做任何处理，只是等待数据的到来。终端和路由节点在用户自定义的事件 MY_REPORT_EVT中 发 送 数 据 并 启 动 定 时 器 来 触 发 下 一 次 的 MY_REPORT_EVT 事件，实现周期性的发送数据（发送数据的周期由宏定义 REPORT_DELAY 确定）。5 实验步骤

1.打开工程文件夹协议栈实验2.多点自组网ProjectszstackSamplesSimpleAppCC2530DB下的工程文件 SimpleApp.eww。2.选择工程

编译，生成协调器代码，并下载到 ZX2530A 开发板。此节点为协调器节点。3.选择工程

编译，生成终端节点代码，并下载到 ZX2530 开发板。此节点为终端节点。4.选择工程

编译，生成路由器节点代码，并下载到 ZX2530 开发板，此节点为路由器节点。5.用串口线将协调器节点与 pc 连接起来，在 pc 端打开 ZTOOL 程序。(ZTOOL 程序在 zstack 安装后自动安装)6.开启 ZX2530A 型 CC2530 节点板电源。7.在 ZTOOL 程序中观察组网结果。6 实验数据分析及结论

由接收数据的 DebugString 可以看出图中有两个节点加入了网了，其中一个节点的 DEVID 是21，网络地址：4f07，父节点地址是 0 即协调器。另外一个节点的 DEVID 是 11，网络地址：A6F7，父节点地址是 4f07 即上一节点。实验中可以试着改变不同节点的位置，然后通过 ZTOOL 看看组网结果有什么不同。7 实验心得

这次实验感觉比原来的更有趣，可以在手机上看到无线连接的组网，所以和同学们很有兴趣，虽然只有几个分支，但是几个的通信还是可以清晰可见的。同时也让我们看到了大型android手机的模样，以前都是看成品，这次看的是半成品，感觉很有意思。在组网的过程中，遇到了一些问题，刚开始不知道如何解决，就问同学和老师，有的是线的问题，由于实验器材本身的问题，导致一些松动之类的，但最后实验总算是顺利的完成了。在这感谢帮助我的同学和老师。第四章 传感器网络综合实验

Zigbee 节点控制程序设计 1.1 协调器节点工程

SimpleCoordinator 即协调器工程，如下图

协调器的应用功能代码实现文件是 SimpleCoordinator.c 在工程文件夹 App 目录下具体实现可参考源码。按下键盘上的 F7 即个编译协调器工程，编译好之后可将代码下载到协调器节点板。1.2 人体红外传感器节点工程

SimpleInfrared 即人体红外传感器工程，如下图

人体红外传感器节点应用控制代码可参考工程目录 App 下 SimpleInfrared.c 1.3 超声波距离传感器节点工程 SimpleDistanceSensor 即超声波距离传感器工程，如下图

超声波距离传感器节点实现代码可参考工程目录 App 下

SimpleDistanceSensor.c。超声波测距驱动代码请参考 ys-srf05.c 文件。

1.4 湿度传感器节点工程

SimpleHumiditySensor 即湿度传感器节点工程，如下图

湿度传感器应用控制代码可参考工程目录 App 下SimpleHumiditySensor.c 文件，其湿度的测量驱动可参考温湿度传感器驱动 dht11.c 文件

平台控制操作 2.1 启动程序

1）安装好程序后，打开 android 应用程序面板，找到图标 点击进入程序。

2）直接点击登录按钮，进入到系统主界面。第一次进入是系统会自动连接到 zigbee 网关然后去搜索 zigbee 网络，默认的 zigbee 网关地址为本机 IP 地址，即 127.0.0.1。

3）如果你的 zigbee 网关地址不是本机，则需要修改默认网关地址。通过按下系统‘菜单’按键，会出现如下菜单，选择‘设置’菜单，可以设置默认的 zigbee 网关。如下图：

4）设置好网关后，下次启动程序就不用再次设置了。2.2 搜索网络

如果 zigbee 网关设置好，通过菜单选择‘搜索网络’就可以搜索 zigbee 网络了，正常情况下至少会有一个协调器节点，如果程序提示搜索不到网络，请检查你的网络连接和协调器是否正确连接。如果 zigbee 网络上还有其它节点，可以在网络 TOP 图上一起显示出来。如下，是一个zigbee 网络 TOP 图：

图中共有 7 个节点，其中最上面那个是协调器节点，其它为传感器节点，其中地址为 58229的灯光设备带有路由功能，属路由器节点，它下面有两个子节点，分别为人体传感器和温度传感器。2.3 传感器节点操作

通过搜索到的 zigbee 网络 TOP 图，可以了解整个 zigbee 网络的节点分布情况。通过点击屏幕上相应节点的图标可以进入相关节点的控制和监控操作。

下图为温度传感器的监控界面：

其它界面读者可以自行实验，并且去了解。

实验心得