计算机传感技术

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计算机传感技术范文第1篇

关键词：传感技术；氯水；次氯酸；光照分解

文章编号：1008-0546（2013）11-0087-02 中图分类号：G632.41 文献标识码：B

doi：10.3969/j.issn.1008-0546.2013.11.034

一、问题的提出

氯水中的次氯酸不稳定，容易分解放出氧气，在阳光的照射下，次氯酸分解加快。传统做这个实验，可以在圆底烧瓶中装满氯水，将烧瓶倒放在装有水的水槽中，用光线照射，在烧瓶中收集到氧气。该实验出现明显的现象所需的时间较长，一般要十天左右，所以教材中一般没有这个实验。全日制普通高级中学教科书（必修）《化学》第一册中只是在正文旁边放了一张该实验的装置示意图（图1），而如今的普通高中课程标准实验教科书，不管是苏教版、人教版还是鲁科版，连这张图都没有，直接是作为一个信息告诉学生让学生记忆，很难让学生直观地感受次氯酸光照分解的过程。

在多年的教学过程中，笔者也感觉到要想做好这一实验有时间长、现象不明显、合适的光源难找等较多的难点。而传感技术能够实时直接监测实验过程中曲线的变化，不同的传感器能够检测传统实验手段无法检测的物理量，有力地弥补了传统实验手段的不足。由于氯水中的次氯酸光照分解生成盐酸，溶液的pH会降低、导电率会增强，所以我们尝试利用pH传感器和导电率传感器实时监测光照条件下氯水的pH和导电率的变化，通过相应的曲线引起学生的思考，进而探索出分解的产物。

二、实验过程

所需用到的仪器与用品有：pH传感器（pH-BTA）、导电率传感器（CON-BTA）、数据采集器（VENIER LabPro）、计算机及其相配套的软件（Logger Pro）、大功率冷光源台灯、烧杯、氯水。

1. 实验步骤

（1）组装实验装置，将pH传感器、数据采集器、计算机三者相连接。

（2）在烧杯中加入少量氯水，插入pH传感器，打开台灯光照氯水，对氯水的pH变化进行测定。

（3）组装实验装置，将导电率传感器、数据采集器、计算机三者相连接。

（4）在烧杯中加入少量氯水，插入导电率传感器，打开台灯光照氯水，对氯水的导电率变化进行测定。

4. 实验现象的分析和理论计算

图2和图3中显示，氯水光照的过程中，pH不断降低，导电率不断增强，这说明次氯酸见光分解产生了强酸，学生会联想到光照分解的产物——盐酸以及氧气。实验起始时pH和导电率变化很快，后来较慢，与次氯酸的浓度变化有关。随着次氯酸的分解，次氯酸的浓度不断降低，分解速率就不断减慢。

考虑到HClO的电离平衡常数较小（查阅文献4为3.0×10-8），所以HClO电离出的H+可以忽略，由此可以求出饱和氯水的pH为1.52。但是，氯气溶于水需要较长的时间才能达到饱和，而且浓度越大的氯水，氯气的扩散越慢，氯气的溶解能力越差。因此通常所用的氯水实际上是不饱和的，各成分的实际浓度比上面的理论值要低。比如：图2显示，实验前氯水的pH约为1.72左右。

通过采集的数据，可以估算出次氯酸的分解率。实验开始时氯水的pH为1.72，c（H+）=0.01905mol/L，忽略HClO的电离，c（HCl）=0.01905mol/L，则此时的c（HClO）=0.01905mol/L；实验开始后，pH减小，c（H+）增大，新增的H+就是HClO分解产生的。由此可以计算出次氯酸的分解率（见表2）。可以清楚地发现，光照少量的氯水，80分钟后次氯酸几乎全分解，40分钟就能分解了一大半，在图像上已经能清楚地看到pH的变化，可用于课堂演示使用。至于导电率的变化，10分钟左右就能看到明显的变化，更有力地说明了次氯酸的分解。

三、实验后的反思

新制的饱和氯水不适合做氯水的光分解实验，因为新制的氯水中，氯气和水的反应并不充分，次氯酸的数量小、浓度低。可以把新制的饱和氯水，在暗处放置1-2周（10天左右）之后，再把它用来做氯水的光分解实验，效果就要好一点。

本实验主要探究次氯酸光分解的产物，采用pH传感器和导电率传感器跟踪其随时间的变化，可以克服传统实验所需时间太长、现象不明显的缺陷。其他实验如果也存在类似的难点，也可以考虑采用传感技术，检测出传统实验无法检测的物理量，从而达到实验目的。

尽管本实验取得了不错的效果，但仍存在实验过程中敞开体系可能有污染、寻找恰当的光源使实验效果更明显等问题，将在以后的研究中继续不断的探索。

参考文献

[1] 人教社化学室. 全日制普通高级中学教科书（必修）化学（第一册）[M]. 北京：人民教育出版社，2003：66

[2] 王祖浩. 普通高中课程标准实验教科书化学1 （必修）[M]. 南京：江苏教育出版社，2009：43

计算机传感技术范文第2篇

【关键词】无线传感器网络；节点定位；三边测量法；最大似然估计法

【Abstract】The node localization based on distance always using geometric knowledge to solve the unknown node’s position. It’s used in the field of high positioning accuracy， and it can bring optimization in error， energy consumption， and influenced by environmental factors. The paper detailed analysis and comparison of the node localization algorithm based on ranging of wireless sensor networks.

【Key words】Wireless sensor network； Node localization； Three sided measurement； Maximum likelihood estimate

0 引言

近十年来，无线传感器网络得到了前所未有的发展，在众多领域中得到了广泛的实际应用，被认为是影响人类发展的十大技术之一。尽管节点定位在定位精度、定位时间、能量开销等方面有了很大改进，但仍然是制约和影响无线传感器网络应用的关键技术之一。

1 常见定位方法分类

无线传感器网络中节点定位方法根据不同手段和角度有不同的分类方法，典型的分类有以下几种。

1.1 绝对定位和相对定位

绝对定位为网络命名空间提供一个唯一的地址，定位结果为坐标位置，如经纬度等。此类定位方法对网络变动时适应性较好；相对定位则以网络中某些节点作为参考节点，为其他节点建立坐标，相对定位不提供唯一的地址，无需信标节点，网络变动时适应性差。

1.2 粗粒度与细粒度

根据信号强度、角度或时间等信息计算未知节点的位置称为细粒度定位，如Radio Camera定位系统中的信号模式匹配技术（signal pattern matching）[1]；根据逐渐接近信标节点的信息来度量未知节点的方法称为粗粒度定位，如质心、衰减模型、凸规划、Active Badge和ParcTAB均属于粗粒度定位。

1.3 集中式定位和分布式定位

集中式定位先将所需的信息传递到中心节点然后进行计算，该方法侧重于对定位信息的集中处理，可以获得相对精确的定位，缺点[1]是中心节点能耗大，容易造成个别节点过快耗尽能量，从而影响其他节点定位。

分布式定位则依赖于节点间的信息交换和协调，获得足够信息后节点自行定位计算。分布式定位通过节点间合作减少了整体定位时间，且能耗比较均衡，但会放大和累积定位过程的误差，从而影响定位精度。

1.4 基于测距定位和无需测距定位

基于测距定位方法测量节点间的距离、角度、信号强度和传输时间等信息，然后借助三边测量、三角测量、最小二乘法或最大似然估计法计算未知节点的位置；无需测距定位方法则通过网络连通度、节点间相对距离计算未知节点位置。

基于测距定位方法能实现较精确的定位，但对节点硬件要求高、功耗大和易受环境因素的影响，常用于精度要求较高的专业领域，如国防军事、国家安全等。无需测距的定位方法具有硬件要求低、成本低、能耗小等优点，但存在误差较大、定位精度较低等问题，常用在精度要求相对较低的领域，如环境监测等。

2 节点位置计算方法及其分析

2.1 三边测量法

三边测量法利用三个已知信标节点的坐标和未知节点的距离推导出未知节点的坐标。假设已知A、B、C三个节点，坐标分别为（xa，ya），（xb，yb），（xc，yc），A、B、C到未知节点D的距离为别为d1、d2、d3，未知节点可用几何图形表示为以已知节点为圆心，节点距离为半径三个圆的交点，如下图1所示。

三边测量法的缺点是节点距离误差较大时，可能出现三个圆无法交于一点，方程无解即定位失败。

2.2 三角测量法

三角测量法根据三个信标节点与未知节点的角度和三个节点的坐标信息计算节点间的距离，然后计算出未知节点坐标。该方法也是一种基于几何运算的定位方法。

三边测量法和三角测量法属于形式化数学方法，并不能很好地直接应用在无线传感器网络中。因此，国内外研究人员对这两种方法进行了优化和适应性修改，以适用无线传感器网络。

2.3 最大似然估计法

最大似然估计（maximum likelihood estimation， MLE）是通用的数学估计方法，当测试数据量大时具有逼近特性，是三边测量法的扩展方法。

2.4 最小二乘法

计算机传感技术范文第3篇

关键词：数字传感仪；硫粉取用量； 酸雨形成；中和反应；石灰水与石灰乳

文章编号：1008-0546（2013）10-0086-03 中图分类号：G633.8 文献标识码：B

一、问题提出

2012版的沪教版《化学（九年级下册）》教材第110页《第九单元 第3节 环境污染的防治》中的《活动与探究》栏目，在原有的“硫酸型酸雨的形成实验”中添加了一个亚硫酸与氢氧化钙溶液中和反应的步骤，即：“将数字pH计置于集气瓶的水溶液中，逐滴加入Ca（OH）2溶液，每滴加一次均记录溶液的pH，并注意pH的变化”。但教科书中这句话缺乏具体可操作性的引导，使得一线教师对于这个实验产生了如下的困惑。

1. 硫粉的用量

硫粉在空气中燃烧会产生具有刺激性气味的二氧化硫气体。硫粉取用过多会导致生成的二氧化硫过多，而容易引起人感到不适。那么，在实际演示实验中，如何选择一个合适的硫粉取用量？

2. 石灰水的用量

氢氧化钙的溶解度较小，饱和石灰水的浓度很小。用该试剂进行中和反应时，所需滴加量会不会太多了？在课堂演示实验中，会不会影响教学进度？

3. 石灰乳的可行性

既然饱和氢氧化钙溶液的浓度太小，那么为什么不能用石灰乳来代替石灰水进行中和反应实验呢？

为了更为直观地反映出该中和反应过程中pH的变化情况，笔者利用数字传感仪等设备进行了实验探索，试图寻求一个比较合理的方案。

二、实验用品

1. 试剂

蒸馏水、饱和氢氧化钙溶液、熟石灰、硫粉。

2. 仪器和用品

集气瓶（250mL）、燃烧匙、玻璃棒、特氟龙旋塞50mL滴定管、塑料滴管、烧杯（100mL）、酒精灯、量筒（50mL）、火柴、药匙、称量纸、吸水纸、电子天平（型号LP202，精度0.01g）、爱迪生手持分析仪（配O2传感仪、pH传感仪）、磁力搅拌器（78-1型）等。

三、实验步骤

（1） 硫粉取用量的探究

1.实验步骤

①选取实验点

本实验点燃硫粉实验的部分中，选用的氧气为钢瓶装氧气，用排水集气法进行收集，集气瓶容积为250mL。收集后，用数字传感仪的O2传感器测定集气瓶中氧气的含量基本保持在80.0%（在通常情况下，氧气的密度为1.429g/L）。由此可以推算，若使其氧气完全耗尽，需要硫粉的质量为：

故多组实验中硫磺最大量选择为0.29g。

根据黄金分割法选取数据点的原则，我们在0.29g～0g之间选取了硫粉6个质量实验点，并分别称取三份，进行三次平行组燃烧实验。

②配制二氧化硫的水溶液

根据各组实验点的质量利用电子天平进行称量，并将其转移至燃烧匙中，点燃后迅速伸入盛有氧气的集气瓶（浓度80%）中燃烧。待硫粉燃烧完全后，将燃烧匙移出，利用50mL量筒量取50mL蒸馏水，缓慢倒入集气瓶中，盖上玻璃片充分振荡溶解，片刻后将溶液全部倾入一小烧杯中，再用数字传感仪测定该溶液的pH。多次实验后，将实验结果填入表1中。

（2）实验结论

综合上述实验观察，我们可以发现：如果硫粉取用量过多，一方面会有部分硫粉没有完全燃烧，造成试剂浪费，另一方面，也会产生过多的二氧化硫，导致硫燃烧过程及其加水溶解过程中有较多的二氧化硫散失在室内空气中，对人体有害。

因此综合实验效果以及环保意识，我们建议在250mL容积的集气瓶中实验，硫粉取用量比较合适的范围是：0.04～0.07g。

2. 澄清石灰水、石灰乳分别与亚硫酸溶液的反应

（1）实验准备

首先在50mL特氟龙旋塞滴定管中缓缓加入50mL饱和的澄清石灰水，并按照图1的装置图将将磁力搅拌器、数字化传感仪、滴定管、烧杯等仪器进行连接、调节、固定在合适的位置。

（2）实验步骤及实验现象记录

（3）反应过程的pH变化趋势图

（4）实验结论

通过上述石灰水和石灰乳的对比实验可以看出：

（1）饱和石灰水和石灰乳滴加到二氧化硫气体的水溶液中，pH变化都会出现相似的两个突跃。但是，由于石灰乳中氢氧化钙的含量要远大于石灰水中的含量，从而使石灰乳的滴加量要远小于澄清石灰水的用量。

（2）利用石灰水实验，能清晰地观察到生成亚硫酸钙而引起的溶液浑浊现象，但是石灰乳本身就是悬浊液，实验后产生的浑浊现象却无法说明是生成了难溶性的亚硫酸钙。

四、问题讨论

1.亚硫酸溶液的pH随氢氧化钙溶液滴加量的曲线分析

与经典的中和滴定实验pH变化曲线不同的是，亚硫酸与氢氧化钙溶液反应时，pH变化出现了两段突跃。原因可能是亚硫酸的一级电离与二级电离有关，即可能发生如下反应：

根据此图像说明，诸多一线教师在平时的教学中存在一个误区：当石灰水滴入亚硫酸溶液至pH达到7后，以为中和反应恰好完全。这样一个推论是有失偏颇的。根据对上述图像的分析，不难猜测，当pH=7时很有可能只是生成了Ca（HSO3）2，也只有当pH=12左右时，才能认为产生了CaSO3。也正是这样一个分析，可以比较合理地解释“为什么当溶液pH=7时，却没有生成难溶性的CaSO3？为什么溶液pH=7左右没有出现沉淀现象？”的问题。

同时在学生层面上来看，也能让学生体会到“不同种酸与碱进行中和反应时，pH的曲线变化趋势可能有所不同”。

2. 石灰乳与石灰水的效果对比

通过本次实验能够让学生直观地体验到石灰乳中氢氧化钙量较多，能够比较有效地用于改良酸性土壤；而饱和石灰水却是氢氧化钙的稀溶液，与亚硫酸溶液作用时消耗石灰水的量较多才能观察到溶液pH变化的曲线。

这个研究也能让学生体验到石灰水稀的程度，感受到相同的化学反应，由于不同的浓度和量，其用途或作用会以不同方式进行。

计算机传感技术范文第4篇

信息技术的核心完全改变了整个时代的面貌，不管是从生产生活还是各项技术领域都带来了不同的改变，不管是哪种技术都能够为不同行业、不同领域的生产提供需求，大大提高了效率。但是，需要认识到的是目前越来越多的技术被利用都是采用几种技术联用的方式，未来的信息技术的发展必定是各种技术联用的方式[1]。这种现象产生的原因主要是因为单一的技术无法满足当下人们对信息水平的要求，因此在这种要求之下建立一个完善、全面的技术联用的模式就成为了当下技术发展的必然，通过将技术联用，其实也推动了整个时代的进步。特别是目前将计算机技术与传感技术、通信技术两两结合联用，不仅推动了社会的发展，同时为新技术的诞生提供了一定的参考。

（一）计算机技术与传感技术的联用。从某种程度上而言，传感技术作为信息技术的一部分，是一个国家信息化程度的重要标志。传感技术就是利用各种物理量、化学量以及生物量的传感器获取信息，如何评价一个高品质的传感技术系统，只需要观察其获取到的信息量大小以及信息的质量。传感技术作为吸纳带科学技术发展的基础，在受重视程度方面还存在一定的欠缺。特别是与信息技术的另外两项技术相比，传感技术的发展都比较落后。利用传感技术制作而成的传感器是一项十分重要的检测装置，其之所以能够完成检测主要是借助传感器中的各项敏感元件。将传感技术与计算机技术联用，能够将传感技术收集到的信息通过计算机技术实现信息数据的处理，换句话而言就是能够实现信息数据的采集与处理的一体化过程。具体表现为基于传感技术的传感器针对不同用户的不同需求采集以及检测到各种信息资源，通过识别与处理出用户需要的资源，再利用计算机技术对筛选出来的信息进行进一步的分析与处理，接着存储到计算机系统的数据库当中，用户可以随时对数据库中的资料进行查询和利用。这样一来大大提高了信息的利用率，同时还能够提高整个工作效率，并且在进行数据传输的过程中也十分的可靠与准确[2]。

（二）计算机技术与通信技术的联用。通信技术的利用就是为了能够更好的实现信息的交流。在整个社会中，各种有形的信息与无形的信息之间的交流都在影响着人们的生产生活，如果出现信息交流中断的问题很有可能影响人们正常的生产生活。在科学技术并没有这么发达时人们采用电报等形式进行信息的交流，这个时代人们使用电话、蓝牙各种先进手段实现信息的交流，特别是无线通信的方式逐渐将有线通信的方式取代，主要是因为无线通信的优势能够高效实现信息的交流。利用将计算机技术与通信技术的联用，两种技术联合衍生出的各种即时交流平台、网络购物等的出现更是实现了数据信息的高效交流。具体表现为发送方能够在最短的时间内将信息传递到接受放，通信技术组成的通信网络能够将计算机已经处理的信息传递给每个用户，同时计算机又能够对通信传输实行在线监控，这样一来就能够以最安全最快速的方式将信息进行传达。目前使用的移动智能手机、移动客户端、线上购物等都融合了计算机技术与通信技术。

总而言之，科技的进步，人们生产生活水平的提高都是借助了各项先进技术的广泛应用。通过实际的实验证明，将计算机技术与传感技术、通信技术有效紧密的联用起来，其不仅能够有效推动社会的发展，同时也证明了技术与技术之间的联用必定是未来的社会发展的必然趋势。

作者:潘谈单位:吉林电子信息职业技术学院

计算机传感技术范文第5篇

关键词：计算机技术 信息技术 联用

中图分类号：TP315 文献标识码：A 文章编号：1007-9416（2014）02-0231-01

近年来，我国市场经济快速发展，推动了各个领域各个行业的信息化建设，人们在生活、工作和学习中的频繁交往对计算机技术提出了更高的要求，单纯的计算机技术已经难以满足人们的需求，计算机技术与信息技术联用是现代化科学技术的一个重要创新，将科学技术的发展推向了一个更加广阔的领域。

1 计算机技术的主要功能

1.1 网络运用

如今的互联网信息时代，计算机技术的快速发展，逐渐实现了计算机技术和网络技术的相互融合，计算机技术借助于互联网平台，在多个计算机系统之间实现了真正的数据信息的高效传输和资源共享[1]。当前，社会中各个单位、企业或者个人都设计了自己的主页或者网站，直接在主页或者网站上一些重要的信息，浏览者直接利用网络链接查看自己需求的信息。一方面，计算机技术的网络运用，发挥了良好的宣传效果，利用计算机网络实现对单位和企业的管理，另一方面，为用户提供了多种有价值的信息，满足了用户的信息需求。计算机技术和网络技术的相互融合，使人们快速了解国内外的重要信息，提高了信息资源的传输效率，使人们之间的沟通交流更加紧密。

1.2 数据处理

数据处理是计算机技术的重要功能，计算机技术可以自动筛选数据信息，为用户提供更加便捷方便的搜索功能。用户在计算机中输入信息数据，计算机技术可以利用内部的程序代码完成多种复杂数据处理，满足了企业和用户的需求。

2 信息技术的特点

2.1 信息性

信息性是信息技术最主要的特点，信息技术能够有效地提高信息的利用率和信息处理，在信息加工、采集、处理等环节，具有动态性、共享性、普遍性、客观性的特征[2]，是现代化科学技术发展的重要标志，为人们生活和工作提供大量的有价值的信息。

2.2 技术性

信息技术的应用设备和工具是非常先进的，现代化的信息技术为人们的生活、工作和学习提供了很多的便利，具有功能高效、操作便捷方便、经验丰富、技能熟练等特点。

3 计算机技术和信息技术联用

信息技术是多种处理和管理信息技术的统称，被广泛的应用在计算机应用软件、计算机信息系统、通信技术安装、设计和计算机科学技术中，信息技术主要由通信技术、传感技术和计算机技术三个核心部分组成[3]，每一种技术在不同的领域发挥着不同的作用，随着现代化科学技术的快速发展，单一的功能已经不能满足社会的发展和人们的需求，因此计算机技术和信息技术联用，实现这三个方面的相互配合和整合，发挥出更加多元化的功能，逐渐成为现代化科学技术发展的趋势。

3.1 计算机技术和传感技术的联用

传感技术是一种重要的现代化科学技术，被广泛的应用在多个领域，传感器有很多不同的种类，工作原理也各不相同，不同的领域需要使用不同功能的传感器，传感器作为一种重要的检测装置，其内部包含了多种敏感元件，在应用的过程中，必须保稳定性，为系统提供可靠准确的数据信息。传感技术主要的功能是将检测信息按照一定的规律转换为用户需求的信息，进而进行交换、筛选和处理。通常情况下，传感技术的主要工作内容包括信息识别规划设计和信息处理、评价、测试和开发，计算机技术和传感技术的联用实现了数据处理和信息采集的一体化操作控制，传感技术结合用户的需求，采集检测对象的信息资源，捕捉和筛选有用的信息资源，然后计算机技术将这些信息资源进行分析和处理，最后储存到计算机系统中的数据库中，用户可以随时查询和使用这些信息资源，极大地提高了信息资源的利用率。

3.2 计算机技术和通信技术的联用

在如今的信息化时代，人们的生活、学习和工作离不开信息的交流和传递，通信技术在各个领域都发挥着非常重要的作用。通信技术主要包括两种重要的技术：无线通信技术和有线通信技术，随着通信技术的快速发展，无线通信技术逐渐代替了有线通信技术，计算机技术和通信技术的联用，不仅提高了通信系统的安全性，而且极大地提高了数据传输的可靠性和稳定性，使得通信数据能够最安全、最快的传动给接收者，实现了通信数据信息的高效率传输。同时，计算机技术和通信技术的联用，推动了多种技术的快速发展，如数字电视、网上购物、手机网页新闻、移动电话、多媒体技术等。

4 结语

现代化科学技术的快速发展对计算机技术提出了更高的要求，计算机技术和信息技术的联用是科技进步和社会发展的重要趋势，极大地推动了科学技术的快速发展。

参考文献

[1]梁静.分析计算机技术与信息技术的联用[J].河南科技，2012，24：5.