机电一体化教案与PPT4

第4章机电一体化检测系统4.1概述4.2位移检测4.3速度、加速度检测4.4力、扭矩和流体压强检测4.5传感器前级信号处理4.6传感器接口技术4.7传感器非线性补偿处理思考题检测技术也称为测试技术，研究的主要内容有被测量的测量、原理、测量方法、测量系统和数据处理四个方面。传感与检测是系统的感受器官。传感器是检测技术的关键元件。检测系统的趋势：（1）不断拓展测量范围，努力提高检测精度和可靠性；（2）传感器逐渐向集成化、组合式、数字化方向发展；（3）重视非接触式检测技术研究；（4）检测系统智能化。4.1概述

4.1.1检测系统的组成

系统中的检测量有电量和非电量。

非电量检测系统的环节： (1)把各种非电量信息转换为电信号,这就是传感器的功能,传感器又称为一次仪表。(2)对转换后的电信号进行测量,并进行放大、运算、转换、记录、指示、显示等处理,这叫作电信号处理系统,通常被称为二次仪表。

图4-1非电量检测系统的结构形式非电量检测系统的结构形式

4.1.2传感器的概念及基本特性

传感器是一种以一定的精确度将被测量转换为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。

1.传感器的构成如图示图4-2传感器的组成框图

（1）敏感元件:是一种能够将被测量转换成易于测量的物理量的预变换装置,其输入、输出间具有确定的数学关系（最好为线性）。 （2）转换元件：又称变换器，将非电量转换为电信号的元件。 （3）基本转换电路：将电信号量转换成便于测量的电量,如电压、电流、频率等。

2.传感器的静态特性（1）线性度线性度是指传感器输出量与输入量之间的实际曲线偏离拟合曲线的程度。通常希望这个特性（曲线）为线性。但实际的输出与输入特性只能接近线性,与理论直线有偏差,如图示。

线性度（非线性度误差）：

式中，γL——线性度(非线性误差)；

Δmax——最大非线性绝对误差；

yFS——输出满度值。

（2）灵敏度传感器在静态标准条件下，输出量的增量与引起该增量的相应输入量增量之比称灵敏度，用S0表示。灵敏度是传感器静态特性中的一个重要指标。

（4-1）

（3）迟滞传感器在正、反行程中输出/输入特性曲线的不重合程度称为迟滞,迟滞误差一般以满量程输出yFS的百分数表示：式中:ΔHm——输出值在正、反行程间的最大差值。迟滞特性一般用实验方法确定。

（4）重复特性传感器在同一条件下,被测输入量按同一方向作全量程连续多次重复测量时的输出/输入曲线不一致的程度。重复特性误差用满量程输出的百分数表示,即式中，ΔRm——最大重复性误差。重复特性也由实验方法确定,常用绝对误差表示。

（5）分辨力传感器能检测到的最小输入增量。（6）漂移传感器在外部输入不变时输出随时间变化的现象。（7）精确度表示测量结果和被测的“真值”的靠近程度。常以测量误差的相对值表示。

3.传感器的动态特性 动态特性是指传感器测量动态信号时，输出对输入的响应特性。

动态特性的表示方法：时域特性、频域特性。图为热电偶的时域动态特性。4、传感器的标定传感器的标定是指利用高等级的标准器具对传感器的特性进行刻度，或者说通过试验建立传感器的输入量输出量之间的关系。

（1）静态标定：确定静态指标。（2）动态标定：确定传感器的动态特性参数，如时间常数、上升时间、工作频率和频宽等。

5、传感器的分类（1）工作原理电阻原理：如电位计式传感器、应变式传感器；变磁阻原理：如电感式、电涡流式、差动变压式传感器；半导体原理：热敏、光敏、气敏等固态传感器。（2）信号特性模拟式：输出信号为模拟量，以幅值形式表示输入量的大小，如电感式传感器、电容式传感器等；数字式：输出信号为数字量，便于计算机联用，抗干扰性强，如光栅传感器、光电编码器等，输出的脉冲数量多少表示了输入量的大小。

（3）电源有源式：将非电量转换为电量，也称换能器（只转换本身不提供能量），如压电式、热电式、电磁式等；通常与测量电路、放大电路配合使用；无源式：也称能量控制型传感器，必须有辅助电源，被测非电量仅对传感器中的能量起控制或调节作用，如电阻式、电感式、电容式，常用于电桥和谐振电路的测量。（4）输入量类型：压力、位移、流量、速度、加速度等等。 4.1.3信号传输与处理电路 传感器信号处理电路内容的选择所要考虑的问题主要包括（1）传感器输出信号形式,如是模拟信号还是数字信号,是电压还是电流。 （2）传感器输出电路形式,是单端输出还是差动输出。 （3）传感器电路的输出能力,是电压还是功率,输出阻抗的大小如何等。 （4）传感器的特性,如线性度、信噪比、分辨率。

信号调理电路类型：阻抗变换—输出阻抗很高时信号放大—输出信号微弱时噪声抑制—信号淹没在噪声中电压/电流转换—需要电流输出时模拟数字转换—需要数字输出工业过程检测产品质量检测

如汽车出厂检验4.2位移检测 位移测量包括线位移和角位移。位移传感器有电感式、电容式、感应同步器、光栅式、磁栅式、旋转变压器、光电编码器。其中光栅式和光电编码器为数字式传感器。

4.2.1模拟式位移传感器 电感式传感器是一种非接触式检测接近测量的传感器。电感式位移传感器基于电磁感应原理，将被测非电量转换为电感量变化的一种结构型传感器。特点：输出功率大，灵敏度高，稳定性好。分类：自感式、互感式、电涡流式

图4-6可变磁阻式电感传感器1、可变磁阻式电感传感器结构如图示，它主要由线圈、铁心和活动衔铁组成。 当线圈通以激磁电流时,其自感L与磁路的总磁阻Rm有关,即 （4-5） 式中，W——线圈匝数；

Rm——总磁阻。 如果空气隙δ较小,而且不考虑磁路的损失,则总磁阻为（4-6） 铁心的磁阻远小于空气隙的磁阻，则 （4-7） 将式(4-7)代入式(4-5),得

若A0不变，则L是δ的单值函数，构成变气隙式电感传感器；若δ不变，使A0随被测量变化，则构成变截面式电感传感器。（4-8）当A0固定不变而改变δ时，L与δ成非线性关系,此时传感器的灵敏度为：传感器的灵敏度与空气隙的平方成反比，愈小，灵敏度愈高。S不是常数，所以会出现非线性误差。例如，设间隙变化范围为（δ0，δ0+Δδ），则灵敏度当Δδ<<δ0时，灵敏度趋于常数。常用于较小位移测量。（4-9）图4-7可变磁阻差动式传感器差动型磁阻式传感器：由两个相同的线圈、铁心及活动衔铁组成。当活动衔铁接于中间位置（位移为零）时,两线圈的自感L相等,输出为零。当衔铁有位移Δδ时,两个线圈的间隙为δ0+Δδ,δ0-Δδ,这表明一个线圈的自感增加,而另一个线圈的自感减小。特点：线性好，灵敏度高，可实现温度、频度的补偿。图4-8可变磁阻面积型电感传感器可变磁阻面积型传感器固定，当改变气隙导磁截面积A0时，自感L与A0呈线性关系。特点：结构简单，线性度好，但灵敏度较差。

单螺管线圈型电感式传感器在螺管线圈中插入一个活动衔铁，当活动衔铁在线圈中运动时，磁阻变化导致线圈自感L的变化。特点：结构简单，制造容易，但是其灵敏度较低，适合于测量比较大的位移量。如果采用双螺管线圈差动型，较单螺管线圈型有较高的灵敏度和线性，常用于电感测微仪上，最小分辨力可达0.5。差动式与单线圈电感式传感器比较：（1）线性好（2）灵敏度提供啊一倍，即衔铁移动距离相同时，差动式输出信号大一倍（3）温度变化、电源波动、外界干扰的影响小（4）电磁吸力对测力变化的影响也能相互抵消三种类型比较：气隙型灵敏度高，线性度差，所以示值范围小，行程小。截面型灵敏度低，但是线性好，所以示值范围大。螺线管的灵敏度更低，但是示值范围大，线性较好。

2.涡流式传感器涡流效应：金属导体在变化的磁场中其内部会产生感应电流。金属板置于一只线圈的附近,相互的间距为δ。当线圈输入一交变电流i0时，便产生交变磁通量；金属板在此交变磁场中会产生闭合的感应电流i，称之为“涡电流”或“涡流”。涡流的大小与金属板的电阻率ρ、磁导率μ、厚度h、金属板与线圈的距离δ、激励电流角频率ω等参数有关。改变其中一参数，固定其他参数，就可根据涡流的变化测量该参数。

图4-10高频反射式涡流传感器（1）高频反射式涡流传感器图示,高频(>1MHz)激励电流i0产生的高频磁场作用于金属板的表面,由于集肤效应,在金属板表面将形成涡电流。该涡流产生的交变磁场又反作用于线圈，引起线圈自感L或阻抗ZL的变化。集肤效应：当交变电流通过导体时，电流将趋于导体表面流过的现象，也称趋肤效应或表皮效应。频率越高，集肤效应越明显。

（2）低频透射式涡流传感器发射线圈W1和接收线圈W2分别置于被测金属板材料G的上、下方。低频磁场集肤效应小，渗透深，有能量损失。金属板材料G越厚损耗的能量越大，输出电动势u2越小，即u2的大小与G的厚度及材料的性质有关。当用此测量厚度时，激励电流频率不能太高，否则渗透过小，不利于测量。涡流传感器特点：结构简单，容易进行非电量测量，灵敏度高，应用范围广，可测位移、振动、厚度等等。 3.互感型差动变压器式电感传感器 互感型电感传感器是利用互感系数M的变化来反映被测量的变化，与变压器的工作原理相似，初级线圈输入稳定交流电时，次级线圈输出的电压随被测量的变化而变化。也常称为变压器式传感器，互感系数M的大小与两个线圈相对位置及周围介质的导磁能力等有关，表明了两线圈间的耦合程度。常采用差动式。图4-12差动变压器式电感传感器（a）、（b）工作原理;（c）输出特性差动变压器式传感器主要由线圈、铁心和活动衔铁三部分组成。初、次级线圈的耦合程度随衔铁的移动而变化，即线圈件的互感随被测量位移变化。 注意：（1）输出的电压是交流电压，用交流表指示时只反应铁心位移的大小不能反应移动的极性；（2）交流电压输出存在一定的零点残余电压。图示为用于小位移的差动相敏检波电路的工作原理。图4-13差动相敏检波电路的工作原理 特点：精度高（0.1um），线性变化范围大，稳定性好。

4.2.2数字式位移传感器 数字式位移传感器有光栅、磁栅、感应同步器等，其特点是利用自身的物理特征，使输出信号为脉冲信号，每一个脉冲代表输入的位移当量，对脉冲计数则可计算出位移。1、光栅传感器光栅传感器是利用莫尔条纹效应实现被测量的测量。测量精度高，分辨率高，广泛用于静态测量和自动化领域中。光栅在一块长条形光学玻璃上均居刻上许多宽度相等的刻线，形成透光与不透光相间排列的光学器件。分类：（1）用途：物理光栅和计量光栅，物理光栅是利用光的衍射原理，主要用于光谱分析、光波长的测量；计量光栅利用光的莫尔现象实现位移、速度、振动等测量。（2）光的走向：反射光栅和透射光栅，所用材料分别为玻璃和金属（不锈钢）。（3）形状：长光栅、圆光栅。光栅传感器测量系统：结构组成：光源、透镜、光栅副、光电元件。光栅副包括标尺光栅和指示光栅。工作原理：莫尔条纹现象。莫尔条纹：标尺光栅和指示光栅的密度相同，但是长度相差很多，当它们沿刻线成一个很小的角度θ叠合在一起，由于遮光效应，在光栅上出现明暗相间的条纹，沿着与光栅条纹几乎成垂直的方向排列，这些明暗相间的条纹称为莫尔条纹。图4-16莫尔条纹示意 莫尔条纹的特点：位移放大作用。用W表示条纹宽度,P表示栅距,θ表示光栅条纹间的夹角,则有 例：若P＝0.01mm,把莫尔条纹的宽度调成10mm,则放大倍数相当于1000倍,即利用光的干涉现象把光栅间距放大1000倍,大大减轻了电子线路的负担。

(4-10)图4-17光栅测量系统光栅测量系统的基本构成如图示。图中a，b，c，d是四块光电池，即在一个莫尔条纹间距间安装四个光电元件。

光电转换：当两块光栅作相对位移时，光电池上的光强度随莫尔条纹移动而变化，则光电池的输出信号也变化。辨向：a，b，c，d在同一个莫尔条纹间距间，则产生的信号相位彼此差900，经处理可辨别位移方向。2、同步感应器感应同步器是利用电磁感应原理将位移量转换为数字量的高精度检测元件，以脉冲形式输出。工作原理：两个平面形印刷电路绕组的互感随两者的相对位移变化。分类：直线型、圆盘型特点：较高的分辨率和测量精度，可靠性好，抗干扰性强。图4-18感应同步器原理图（1）直线同步感应器组成：定尺、滑尺。其上均有均匀节距的绕组，滑尺上有两个绕组，即正弦绕组和余弦绕组。当余弦绕组与定子绕组相位相同时，正弦绕组与定子绕组错开1/4节距。

（2）圆盘式感应同步器组成：定子、转子，分别相当于定尺和滑尺；其转子相当于直线感应同步器的滑尺,定子相当于定尺，而且定子中的两个绕组也错开1/4节距。

信号检测：（1）鉴相式：根据感应电势的相位来鉴别位移量。即当uA=Umsinωt,uB=Umcosωt定尺上的绕组由于电磁感应作用将产生与激磁电压同频率的交变感应电势。图示为感应电势幅值与定尺和滑尺相对位置的关系。 滑尺在定尺上每滑动一个节距,定尺绕组感应电势就变化了一个周期，即

eA=KuAcosθ 式中，K——滑尺和定尺的电磁耦合系数；

θ——滑尺和定尺相对位移的折算角。 若绕组的节距为W,相对位移为l，则 当仅对正弦绕组B施加交流激磁电压UB时,定尺绕组感应电势为

e

B=-KuBsinθ 对滑尺上两个绕组同时加激磁电压,则定尺绕组上所感应的总电势为 e=e

A+eB=KuAcosθ-KuBsinθ =KUmsinωtcosω-KUmcosωtsinω =KUmsin(ωt-θ) （4-14） 可知，感应同步器把滑尺相对定尺的位移l的变化转成感应电势相角θ的变化。因此,只要测得相角θ,就可以知道滑尺的相对位移l： （4-15） （2）鉴幅式滑尺的两个绕组上有激磁电压频率和相位相同，但幅值不同的电压uA和uB

uA=Umsinθ1sinωtuB=Umcosθ1sinωt；θ1—指令位移角。 若滑尺绕组与定尺绕组的相对位移角为θ,则定尺绕组上的感应电势为

e=KuAcosθ-KuBsinθ=KUm(sinθ1cosθ-cosθ1sinθ)sinωt=KUmsin(θ1-θ)sinωt当θ1=θ时，e=0；当滑尺相对定尺有位移时，感应电动势的幅值增量发生变化，测得Δe即可测出B的大小。4.3速度、加速度检测 物体的速度有线速度和角速度两种。速度加速度的测量方法：（1）直接测量速度转变为输出信号（2）通过位移检测换算出速度和加速度（3）通过测试惯性力换算出加速度 速度测量原理：（1）频率计数法（2）模拟法（3）比较法 测速发电机是一种转速测量传感器。在许多自动控制系统中，它被用来测量旋转装置的转速，向控制电路提供与转速大小成正比的信号电压。测速电机有直流测速电机和交流测速电机。4.3.1直流测速机速度检测工作原理：电磁感应原理。转子在磁场中旋转时，电枢绕组即产生交变电势，经换向器和电刷转换成与转子速度成正比的直流电势。分类：（1）励磁方式：电磁式、永磁式。常用的是永磁式测速机。（2）电枢的结构：有无槽电枢、有槽电枢、空心杯电枢和圆盘电枢等。

图4-22直流测速机的输出特性负载电阻RL→∞时输出电压V0与转速n成正比；负载电阻RL小输出电压下降，输出电压与转速之间线性度下降。所以要求精度较高的直流测速机，负载电阻RL应尽可能大。直流测速电机特点：输出电压斜率大，无剩余电压，无相位误差，易实现温度补偿；但结构复杂，摩擦转矩大。作用：测速和校正。安装时尽可能直接连于主轴。如在恒速控制系统中，测速发电机将速度转换为电压信号作为反馈信号，达到调节速度的作用。

4.3.2光电式转速传感器 光电式传感器是将被测量转换为光量的变化，再通过光电元件把光量转化为电信号。它的工作原理是光电效应，即物体吸收光能后转换成电量的变化。目前利用的光电效应有三种：（1）外光电效应：物体光电照射下电子溢出现象，如光电管；（2）内光点效应：材料在光的照射下电阻率发生变化的现象，如光敏电阻；（3）光生伏特效应：物体在光照下内部产生电势的现象，如光敏二极管、光电池等。图4-23光电式转速传感器的结构原理图光电式转速传感器是一种角位移传感器，由装在被测轴(或与被测轴相连接的输入轴)上的带缝隙圆盘、光源、光电器件和指示缝隙盘组成，将光脉冲转换为电脉冲。 根据测量单位时间内的脉冲数N,则可测出转速为 （4-19）式中，Z——圆盘上的缝隙数；n——转速(r／min)；t——测量时间(s)。 一般取Zt=60×10m(m＝0,1,2,…)。利用两组缝隙间距W相同，位置相差（i／2+1／4）W（i＝0,1,2,…）的指示缝隙和两个光电器件,就可辨别出圆盘的旋转方向。 4.3.3加速度传感器加速度是反映物体在空间运动本质的一个基本物理量，通过测量加速度可以测量物体的运动状态。测量方法：通常采用惯性法，即把惯性型测量装置安装在运动体上进行测量。工作原理：利用惯性质量受加速度所产生的惯性力而造成的各种物理效应，进一步转化成电量，间接度量被测加速度。最常用的有应变式、压电式、电磁感应式等。应变式传感器。图4-24应变式加速度传感器应变式加速度传感器：通过测试惯性力引起弹性敏感元件的变形换算出力的关系。电磁感应式传感器是借助弹性元件在惯性力的作用下，变形位移引起气隙的变化导致的电磁特性。

压电式加速度传感器是是利用某些材料在受力变形的状态下产生压电效应的原理进行测量。

特点：输出电压与所受的加速度成正比，使用时不需外加供电源，能直接把振动的机械能转换成电能，而且体积小，输出大，固有频率高（灵敏度高），在振动冲击测量中引用非常广泛。

1.压电效应及压电材料压电效应：当某些材料沿某一方向施加压力或拉力时会产生变形，内部产生极化现象，同时在材料的相对表面产生符号相反的电荷；当去掉外力后，又重新回到不带电的状态；当作用力方向发生变化，电荷的极性也发生变化。压电材料：石英晶体、压电陶瓷多晶体、压电薄膜压电效应具有方向性。

2.压电传感器的结构及特性压电传感器相当于一个电压发生器和电容器。一般由两片或多片压电晶体粘合而成，由于压电晶片有电荷极性,因此接法上分成并联和串联两种。并联接法：输出电荷大，但本身电容也大，时间常数大，适于测量变化较慢的信号，输出测量参数为电荷。串联接法：输出电压高，本身电容小，适于电压输出信号和测量电路输出阻抗很高的情况。

信号处理：压电传感器的信号较弱，以电荷为表现形式，测量电路必须进行信号放大。测量电路要配置高阻抗的前置放大器和一般放大器。高阻抗的前置放大器的将高阻抗输出变为低阻抗输出，也有放大传感器微弱信号的作用；阻抗变换后的信号则可经一般放大器放大至数据处理设备。预应力：保证接触面的平坦且压电片始终有压力。 3.压电传感器的应用 压电加速度测试传感器的结构如图示。压电传感器除了可以测量加速度，还可以用在振动仪、超声波探测、助听器等产品中。4.4力、扭矩和流体压强检测 力、力矩传感器按其工作原理可分为弹性式、电阻应变式、气电式、位移式和相位差式等。

电阻应变式传感器用得最为广泛，工作原理是弹性敏感器元件受到力、压力或扭矩的作用产生相应的应变，致使其表面的电阻应变片的电阻值的变化，再经过转换电路输出电压或电流信号，从而得到应变的大小，再换算为应力。

4.4.1力、力矩检测组成：弹性元件和传感元件组合而成，弹性元件将力转换为位移或者应变，传感元件将位移或应变转换为电量。常见的弹性元件：柱形、筒形、环形、梁式和轮辐式等，应根据被测力的大小和性质选择弹性元件。弹性元件的要求：良好的弹性；足够的精度；随时间和温度变化的稳定性。图4-28柱形和筒形弹性元件组成的测力传感器1.柱形或筒形弹性元件特点：结构简单，承载力大，但其抗偏心载荷和测向力的能力差。采用全桥接法，应变片在柱形和筒形弹性元件上的粘贴位置及接桥方法如图示。这种接桥方法能减少偏心载荷引起的误差，增加传感器的输出灵敏度。 若在弹性元件上施加一压力p,则筒形弹性元件的轴向应变εL为用电阻应变仪测出的指示应变为

ε=2(1+μ)εL（4-21）式中，p——作用于弹性元件上的载荷；

E——圆筒材料的弹性模量；

μ——圆筒材料的泊松系数；

A——筒体截面积,A=π(D1-D2)+2／4。其中,D1为筒体外径,D2为筒体内径。(4-20)

2.梁式弹性元件（1）悬臂梁式弹性元件特点：结构简单,容易加工,粘贴应变片方便,灵敏度较高,适用于测量小载荷的传感器。图示为一截面悬臂梁弹性元件,在其同一截面正反两面粘贴应变片，组成差动工作形式的电桥输出。

若梁的自由端有一被测力p,则应变片感受的应变为电桥输出为USC=KεU

0（4-23）式中，l——应变计中心处距受力点距离；b——悬臂梁宽度；

h——悬臂梁厚度；E——悬臂梁材料的弹性模量；K——应变计的灵敏系数。(4-22)

（2）两端固定梁弹性元件的结构形状、参数以及应变片粘贴组成桥的形式如图示。它的悬臂梁刚度大,抗侧向能力强。粘贴应变片感受应变与被测力p之间的关系为

电桥输出为：USC=KεU0

（3）梁式剪切弹性元件与梁式弹性元件相比,它的线性好、抗偏心载荷和侧向力的能力大,其结构和粘贴应变片的位置如图示。

粘贴应变片处的应变与被测力p之间的关系近似为： 式中，G为弹性元件的剪切模量；b和h为粘贴应变片处梁截面的宽度和高度。

3.扭矩测量扭矩测量常用在旋转设备的扭矩和功率检测中。工作原理：采用应变片电测技术，在弹性轴上组成应变桥，可测得弹性轴受扭的电信号。弹性元件是一个与被测转矩的轴相连的转轴，轴在旋转式主应力与轴线成45°和135°角，在这两个方向上贴有应变片，应变片两两相互垂直，并接成全桥工作的电路方式。图4-32转矩传感器示意图应变片感受的应变与被测试件的扭矩MT的关系如下式：

MT=2GWT*（4-26）式中，G=E/2（1+μ）为剪切弹性量；WT为抗扭截面模量,实心圆轴的WT=πD3/16,空心圆轴的WT=πD3(1-α4)/16,α=d/D,d为空心圆柱内径,D为外径。若能测定轴的扭转角则：MT=G*WT*θ

4.4.2流体压强传感器1.膜式压力传感器弹性元件为四周固定的等截面圆形薄板,又称平膜板或膜片。其一表面承受被测分布压力,另一侧面贴有应变片。应变片接成桥路输出如图示。

膜片上粘贴应变片处的径向应变εr和切向应变εt与被测力p之间的关系为

式中，x——应变计中心与膜片中心的距离；h——膜片厚度；r——膜片半径E——膜片材料的弹性模量；μ——膜片材料的泊松比。（4-27）（4-28）

为保证膜式传感器的线性度小于3％,在一定压力作用下，要求：

2.筒式压力传感器工作应变片R1、R3沿圆周方向贴在筒壁上，温度补偿应变计R2、R4贴在筒底壁上，并接成全桥线路。这种传感器适用于测量较大压力。对于薄壁圆筒(壁厚与臂的中面曲率半径之比<1／20),筒壁上工作应变计处的切向应变与被测压力p的关系,可用下式求得： 对于薄壁圆筒(壁厚与臂的中面曲率半径之比<1／20),筒壁上工作应变计处的切向应变与被测压力p的关系,可用下式求得： 对于厚壁圆筒（壁厚与中面曲率半径之比大于1／20）,则有： （4-31） 式中，D1——圆筒内孔直径；D2——圆筒的外壁直径；

E——圆筒材料的弹性模量；μ——圆筒材料的泊松系数。（4-30）4.5传感器前级信号处理4.5传感器前级信号处理

传感器信号特点：（1）传感器的形式很多，所以输出信号也各式各样。如温度传感器，热电偶输出电压、热敏电阻是阻值变化、双金属传感器输出开关信号。（2）被测的各种非电量信号经传感器检测后转变为电信号，但是这些信号很微弱（3）传感器的输出阻抗都比较高，这样会使传感器信号输入测量电路时产生较大的信号衰减（4）输出与输入的被测量之间不一定是线性比例关系，且信号动态范围很宽，（5）传感器的输出信号大小会受温度的影响由于传感器信号的以上特点，又根据控制器的对信号类型要求，需要对信号放大、隔离、滤波、数模转换、线性化、误差修正等处理等。传感器信号处理的主要目的是：（1）提高系统的测量精度（2）提高测流量系统的线性度（3）抑制噪音传感器的信号处理有传感器接口电路完成。传感器的信号放大大多采用集成运算放大器。

集成运放：是由多级直接耦合放大电路组成的高增益放大器，整个运算放大器制成在一个小硅片上。集成运放性能稳定，可靠性高，体积小，耗电量少；可完成放大、振荡、调制、解调及各种运算和脉冲信号的产生等，特点：（1）增益高（可达60~180dB），（2）输入电阻大（几十千欧至百万兆欧），输出电阻低（几十欧），（3）共模抑制比高（60~170dB），（4）失调与飘移小，输入电压为零输出电压亦为零的特点，适用于正、负两种极性信号的输入和输出；（5）放大倍数取决于外接反馈电阻。输入失调电压：集成运放输出直流电压为零时两输入端间所加的补偿电压。输入偏置电流：输入电压为零时，运放两个输入端偏置电流的平均值。共模信号：运放器两个输入端输入大小相等、极性相同的信号。差模信号：运放器两个输入端输入大小相等、极性相反的信号。共模抑制比：差模电压放大倍数与共模电压放大倍数比值的对数。目前市场上常用的放大器：1、通用运算放大器：具有mv级失调电压，有温漂，不能用于放大微弱信号。2、测量放大器：具有高输入阻抗，低输出阻抗，强抗共模干扰，低温漂，低失调电压，广泛用于放大微弱信号。4.5.1测量放大器也称为测量放大器或仪表放大器（IA），应有精确的增益标定有很高的共模抑制比及高增益、低噪声和高输入阻抗。测量放大电路的基本要求：①输入阻抗应与传感器输出阻抗相匹配；②一定的放大倍数和稳定的增益；③低噪声；④低的输入失调电压和输入失调电流以及低的漂移；⑤足够的带宽和转换速率；⑥高共模输入范围和高共模抑制比；⑦可调的闭环增益；⑧线性好、精度高；

图为三个运放组成的测量放大器，分为两级运放。第一级：两个同相放大器A1、A2，输入阻抗很高。采用对称电路结构,而且被测信号直接加入到输入端上,从而保证了较强的抑制共模信号的能力。第二级：A3是一普通差动跟随器，其增益近似为1。

改变外接电阻Rw可以调整放大倍数。对直流信号，只要运放A1和A2性能对称（主要输入阻抗和电压增益对称），漂移将大大减小，具有高输入阻抗和高共模抑制比，对微小的差模电压很敏感。对于交流信号，由于电缆的分布电阻和电容，会产生相移，使共模抑制比降低。

(4-32)(4-33)测量放大器的放大倍数： AD522的主要特点：（1）AD522具有低电压漂移：2JV/C；（2）低非线性：0.005％（G＝100）；（3）高共模抑制比：>110Db（G＝1000）；（4）低噪声：1.5V（P-P）（0.1～100Hz）；（5）低失调电压AD522集成数据采集放大器可以在环境恶劣的工作条件下进行高精度的数据采集。图4-36AD522的外围电路AD522的一个主要特点是设有数据防护端，用于提高交流输入时的共模抑制比。

图4-37AD522的典型应用

4.5.2程控增益放大器 问题：大小信号同用一个放大器，会出现测量误差；每个传感器用一个放大器则使控制电路体积、成本增加。增益调控测量放大器可以改变放大增益。增益调控放大器分类：自动增益测量放大器、程序增益放大器。程控增益放大器：用计算机软件控制的办法实现增益的自动变换，在多通道或多参数的模拟输入通道共用一个测量放大器、一个A/D转换器时，对不同通道或参数改变测量放大器的增益。具有这种功能的放大器就叫程控增益放大器。图4-38程控增益放大器原理图

图为通过改变反馈电阻实现量程变换的可变换增益放大器电路。当开关S1闭合,S2和S3断开时,放大倍数为 （4-34）而当S2闭合,而其余两个开关断开时,其放大倍数为 （4-35）选择不同的开关闭合,即可实现增益的变换。

图为AD521测量放大器与模拟开关结合组成的程控增益放大器,通过改变其外接电阻R的办法可实现增益控制。

图为AD524的结构原理图，其特点是：（1）具有低失调电压（50mV）,（2）低失调电压漂移（0.5μV/℃）,（3）低噪声(0.3μV（P-P）,0.1～10Hz),（4）低非线性（0.003％,增益为1时）,（5）高共模抑制比（120dB),（6）具有输入保护等。使用：（1）1,10,100和1000倍的整数倍增益只需一个模拟开关即可控制；（2）其他倍数的增益控制,可外接增益调节电阻，或改变反馈电阻与D/A转换器的结合、图4-40AD524原理图

4.5.3隔离放大器 隔离放大器是一种输入电路和输出电路之间电气绝缘的放大器，一般采用变压器或光耦合传递信号。隔离放大器作用是对模拟信号进行隔离,并按照一定的比例放大。由于隔离放大器采用了浮离式设计,消除了输入、输出端之间的耦合,因此还具有以下特点： （1）能保护系统元件不受高共模电压的损害,防止高压对低压信号系统的损坏。 （2）泄漏电流低,对于测量放大器的输入端无须提供偏流返回通路。 （3）共模抑制比高,能对直流和低频信号(电压或电流)进行准确、安全的测量。

隔离放大器采用的耦合方式主要有两种：变压器耦合和光电耦合。变压器耦合实现载波调制，通常具有较高的线性度和隔离性能，但是带宽一般在lkHz以下。光电耦合方式中，发光和光敏元件都是非线性元件，会引起输出信号的失真，但是可以采用负反馈技术克服非线性失真。当采用光电耦合实现载波调制，可获得10kHz带宽，但其隔离性能不如变压器耦合。上述两种方法均需对差动输入级提供隔离电源，以达到预定的隔离性能。一般光电耦合器和隔离放大器能抗千伏以上的电压，所以这种测量电路可以用在高压情况下正常工作。图4-41284型隔离放大器的电路结构图图为284型隔离放大器的电路结构图4.6传感器接口技术问题：模拟信号进行A、D转换时，从启动转换到转换结束输出数字量，需要一定的转换时间，当输入信号频率较高时，会造成很大的转换误差；如果被测量较多，多个A/D使成本增加，系统校准困难。 4.6.1传感器信号的采样/保持

采样/保持器：在A/D转换开始时将信号电平保持住,而在A/D转换结束后又能跟踪输入信号的变化,即对输入信号处于采样状态。从上面的分析也可知,采样/保持器在保持阶段相当于一个“模拟信号存储器”。

1.采样/保持器的原理采样/保持器组成：存储电容C、模拟开关S等。采样/保持器是一种用逻辑电平控制工作状态的器件。采样保持器具有两个稳定的工作状态：1、采样：尽可能快的接收模拟输入信号，并精确的跟踪模拟输入信号的变化，一直到接到保持指令为止；2、保持：对接收到的保持指令前一瞬间的模拟输入信号进行保持。 2.集成采样/保持器 大规模集成电路技术的发展，已经生产出了多种集成采样／保持器，集成采样／保持器的特点是： （1）采样速度快、精度高,一般在2~2.5s内即可达到±0.01％～±0.003％的精度。 （2）下降速率慢,如AD585,AD348为0.5mV／ms,AD389为0.1V／ms。采样保持器的主要参数：采样时间、电压下降率等。

图4-43LF398的原理图图为LF398的原理图。其内部由输入缓冲级、输出驱动级和控制电路三部分组成。 主要技术指标有： （1）工作电压：±5～±18V。 （2）采样时间：≤10μs。 （3）可与TTL、PMOS、CMOS兼容。 （4）当保持电容为0.01μF时,典型保持步长为0.5mV （5）低输入漂移,保持状态下输入特性不变。 （6）在采样或保持状态时高电源抑制。

图为LF398的外引脚图及其典型应用图。

有时还可采取两级采样保持串联的方法,选用不同的保持电容,使前一级具有较高的采样速度而使后一级保持电压下降速率慢,两级结合构成一个采样速度快而下降速度慢的高精度采样／保持电路,此时的采样总时间为两个采样／保持电路时间之和。

4.6.2多通道模拟信号输入当多个信号需要转换时可以利用多路转换开关实现。多路转换开关实现多选一操作，把n路输入信号依次（或随机）地切换到后级，实现CPU对各路模拟量分时采样。 1.常用多路模拟开关集成电路 1）单端8通道 AD7501是单片集成的CMOS8选1多路模拟开关,每次只选中8个输入端的一路与公共端接通,选通通道是根据输入地址编码而得到的。所有数字量输入均可用TTL或CMOS电路。图4-46为AD7501的外引脚图和原理图。 图4-46AD7501的外引脚原理图。 AD7501的主要参数有： (1)导通电阻Ron的典型值为170（-10V≤VS≤10V）,导通电阻温漂为0.5％／℃,路间偏差为4％。 (2)输入电容：3pF。 (3)开关时间：ton=0.8μs,toff=0.8μs。 (4)极限电源电压：UDD＝+17V,USS＝-17V。

图4-47AD7506的外引脚图和原理图

2）单端16通道AD7506为单端16选1多路模拟开关。 (1)导通电阻Ron＝300。导通电阻温漂为0.5％／℃,路间偏差为4％。 (2)开关时间：ton=0.8μs,toff=0.8μs。 (3)极限电源电压：UDD＝＋17V,USS＝-17V。

图4-48AD7502的外引脚图和原理图

3）差动4通道AD7502是差动4通道多路模拟开关,其主要特性AD7501的基本相同,但在同选通地址情况下有两路同时选通。

2.多路模拟开关应用举例在许多机电一体化产品中,都需要用到多路模拟量输入情况,此时可采用多路模拟开关来实现。如两片AD7501可以组合成16路输入。 3.多路开关选用时的注意事项

（1）对于传输信号电平较低的场合,可选用低压型多路模拟开关，但必须在电路中有严格的抗干扰措施。。 （2）对于要求传输精度高而信号变化慢的场合,如利用铂电阻测量缓变温度场,就可选用机械触点式开关。 （3）在切换速度要求高、路数多的情况下,宜选用多路模拟开关。根据通道量选取单片模拟开关集成电路；多片组合时宜选用同一型号的芯片。（4）多路模拟开关速度选择要考虑后级采样保持和A／D的速度；（5）使用高精度采样/保持、A／D进行精密数据采集和测量时，需考虑模拟开关的传输精度问题，尤其是模拟开关漂移特性。4.7传感器非线性补偿处理 非线性补偿也称非线性校正，或线性化。传感器的非线性特性既不利于读书和测量结果的分析处理，而且也会产生测量误差。为减小或消除非线性误差，必须进行非线性补偿。常用的补偿方法有：（1）在测量回路中增加线性化器件（2）利用软件实现线性化和常规的模拟系统相比，计算机数据处理系统具有如下优点：（1）可用各种程序代替硬件电路，甚至完全不需要硬件。从而大大降低系统成本。（2）能够自动修正各种误差，提高测量精度。（3）能够对被测参数进行复杂的计算和处理。（4）能够实现对传感器和测量装置的监控，提高系统的可靠性。图4-51数字量非线性校正框图

用软件进行“线性化”处理的方法有三种： 1.计算法 输出电信号与传感器的参数之间有确定的数字表达式时，可采用计算法进行非线性补偿。2.查表法 查表法是把事先计算或测得的数据按一定顺序编制成表格，查表程序的任务就是根据被测参数的值或者中间结果，查出最终所需要的结果。查表是一种非数值计算方法，程序简单、执行速度快。查表的方法有：顺序查表法，计算查表法，对分搜索法等程序流程图如图

3.插值法（1）插值原理设某传感器的输出特性曲线（例如电阻—温度特性曲线）如图所示。 设x在（xi,xi+1）之间,则其对应的逼近值为

（4-36） 将上式进行化简,可得

y=y

i+ki(x-xi)（4-37） 或

y=yi0+k

ix（4-38） 其中,yi0=yi-k

ixi为第i段直线的斜率。 式（4-37）是点斜式直线方程,而式（4-38）为截矩式直线方程。上两式中,只要n取得足够大,即可获得良好的精度。

（2）插值法的计算机实现

以点斜式直线方程为例说明线性插值计算机实现的方法。第一步,用实验法测出传感器的变化曲线y=f（x）。第二步,将上述曲线进行分段,选取各插值基点。第三步,确定并计算出各插值点的xi、yi值及两相邻插值点间的拟合直线的斜率ki,并存放在存储器。第四步,计算x-xi。第五步,找出x所在的区域(xi,xi+1),并取出该段的斜率ki。第六步,计算ki(x-xi)。第七步,计算结果y=yi+ki（x-xi）。

思考题 4-1机电一体化系统中,需要测试的常见物理量有哪些？举例说明。 4-2在家用电器中,有些传感器是借助敏感元件来进行测试的。举一个事例,并分析其检测原理（绘出原理框图）。 4-3设计一套较完整的汽车油箱液位测试及显示方案,要求有简图和文字说明。 4-4举出机电一体化系统中应用压力传感器的事例。

4-5机械加工装置中应用了大量的位移测试传感器,分析不同位移传感器的应用场合。 4-6各类传感器的信号输出电压差别较大,请简述几种传感器的输出电压范围。 4-7为什么机电一体化系统中的测试过程往往要进行非线性补偿？试分析非线性补偿通常使用的几种方法的原理。4-8传感器信号处理过程有哪些环节？各有什么作用？强化节能减排实现绿色发展内容览要节能减排，世界正在行动为什么要节能减排什么是节能减排节能减排，我们正在行动0502010403目录CONTENTS一、什么是节能减排

在《中华人民共和国节约能源法》中定义的节能减排，是指加强用能管理，采取技术上可行、经济上合理以及环境和社会可以承受的措施，从能源生产到消费的各个环节，降低消耗、减少损失和污染物排放、制止浪费，有效、合理地利用能源。从具体意义上说，节能，就是降低各种类型的能源品消耗；减排，就是减少各种污染物和温室气体的排放，以最大限度地避免污染我们赖以生存的环境。二、为什么要节能减排1、节能减排是缓解能源危机的有效手段

当下，能源危机迫在眉睫，国外有关机构的统计结果显示：2010年中国的能源消耗超过美国，成为全球第一。2011年2月底，中国能源研究会公布最新统计数据显示，2010年我国一次能源消费量为32.5亿吨标准煤，同比增长6%，超过美国成为全球第一能源消费大国。统计数据称，2010年中国一次能源消费量为24.32亿吨油当量，同比增长11.2%，占世界能源消费总量的20.3%。美国一次能源消费量为22.86亿吨油当量，同比增长3.7%，占世界能源消费总量的19.0%。

根据全球已探明传统能源储量测算，按照当前能源消耗增长速度，传统的石化燃料（煤、石油、天然气）已经不够人类再使用一百年。目前新能源的开发利用方兴未艾，2010年全球有23%的能源需求来自再生能源，其中13%为传统的生物能，多半用于热能（例如烧柴），5.2%是来自水力，来自新的可再生能源（小于20MW的水力，现代的生物质能，风能，太阳，地热等）则只有4.7%。在再生能源发电方面，全球来自水力的占16%，来自新的再生能源者占5%。如果我们不对现有能源和资源节约使用，按照目前情况持续下去，有可能百年之后，人类将会部分进入一个“新石器时代”。2节能减排是保护自然生态环境的强力武器

这就是我们美丽的太阳系概念图从太空中拍摄到的蔚蓝色的精灵——地球如诗如画的乡间美景，逸趣横生的劳动生活！

这几乎就是我们每个人为之向往的家园！

然而我们目前不得不面对的却是自然生态环境的日益恶化！

“温室气体大量排放，发生温室效应，造成全球变暖，这已是不争的事实！”目前，在各种温室气体中，二氧化碳对温室效应的影响约占50%，而大气中的二氧化碳有70%是燃烧石化燃料排放的。我们可以了解到冰川融化、海平面上升、干旱蔓延、农作物生产力下降、动植物行为发生变异等气候变化带来的影响。我国最近两年干旱频发，有相当部分原因是受到全球气候变化问题的影响，而这也是我们目前面临的最复杂、最严峻的挑战之一。长江江西九江段裸露出来的江滩湘江长沙橘子洲以西河床（2009年）江西赣江南昌段裸露的桥墩（2009年）温室效应导致气候变化，打破降雨平衡，旱涝频发洪水泛滥——当大自然露出锋利的爪牙，

我们才发现自己原来是如此脆弱，不堪一击！温室效应导致冰川融化

北极熊等极地生命形态遭遇严重的生存危机受世界气候变化影响，曼谷遭遇洪水

温室效应导致的冰川融化还将造成海平面升高的后果，它将直接威胁到沿海国家以及30多个海岛国家的生存和发展。美国环保专家的预测更令人担忧，再过50年～70年，巴基斯坦国土的1/5、尼罗河三角洲的1/3以及印度洋上的整个马尔代夫共和国，都将因海平面升高而被淹没；东京、曼谷、上海、威尼斯、彼得堡和阿姆斯特丹等许多沿海城市也将完全或局部被淹没。

目前，在温室气体排放方面，我们国家正保持领先优势并有继续将其扩大的趋势！！！

马尔代夫倒计时：预计将于90年内被海水淹没。原因：全球变暖导致海平面上升.

马尔代夫是一个群岛国家，80%是珊瑚礁岛，全国最高的两座岛屿距离海平面只有2.4米。因此，它也是受到全球变暖影响最严重的国家.在过去一个世纪里，该国家海平面上升了约20厘米，根据联合国政府间气候变化问题研究小组的报告，2100年全球海平面有可能升高0.18米至0.59米。届时，马尔代夫将面临灭顶之灾。太平洋上的一颗美丽的翡翠——马尔代夫澄澈的碧蓝海水上徜徉着白云——这就是人间天堂婆娑的椰树，洁白的沙滩，舒适的躺椅

图瓦卢倒计时：预计将于未来50至100年消失。原因：气候变暖导致海平面上升.

这个由9座环形珊瑚岛群组成、平均海拔1.5米的小国家每逢二三月大潮期间，就会有30%的国土被海水淹没。近20年来，这些由珊瑚礁形成的海岛已被海水侵蚀得千疮百孔，土壤加速盐碱化，粮食和蔬菜已很难正常生长。事实上，图瓦卢人从2001年就已开始陆陆续续地告别自己的国家，迁往美国、新西兰等国。澳大利亚大堡礁倒计时：20年消失原因：全球变暖和人为破坏大堡礁1981年被列入自然类世界遗产，支撑着规模巨大的旅游业。然而，自上世纪80年代以来，由于全球变暖导致海洋酸性增加以及人为破坏，珊瑚渐渐在人们的视线中消失。海洋学家查利·沃隆今年7月公布的一份报告指出，全球气候变暖将在短短20年时间内让大堡礁荡然无存。

美丽的澳大利亚大堡礁大堡礁色彩缤纷的美丽珊瑚礁和鱼群大堡礁的明星——与海葵共生的小丑鱼

南北极倒计时：50年消失原因：全球变暖导致冰帽融化温室效应造成全球气温升高已经使得两极冰帽开始融化，冰帽融化不仅直接冲击当地的生态环境，使现存的南北极生物面临灭绝，南北极也渐渐消亡。全球海平面上升，许多低洼地区的国家甚至会因此而被淹没。以上几个现实中正在慢慢被证实的例子，已经为我们敲响了最刺耳的警钟，如果我们再不及时采取强有力的措施，那么，后果将不堪设想。我们，需要尽可能为子孙后代留下一个相对较好的生存环境，这是我们每个人义不容辞的责任！【开普勒-22b】科学家用开普勒望远镜发现首颗适合居住星球美国航空航天局（NASA）12月5日宣布，该局通过开普勒太空望远镜项目证实了太阳系外第一颗类似地球的、可适合居住的行星。报道称，NASA表示，科学家们利用开普勒太空望远镜在距地球约600光年的一个恒星系统中新发现了一颗宜居行星。该行星被命名为“开普勒-22b”，半径约为地球半径的2.4倍，这是目前被证实的最接近地球形态的行星。目前，该行星的主要成分尚不清楚，绕恒星运行的周期约为290个地球日。这颗行星围绕运转的母恒星比太阳略小、略冷，但和太阳一样属于比较稳定、寿命比较长的恒星。因此，这也是首次在与太阳系类似的恒星系统中发现宜居行星。最新发现的行星“不冷不热”，温度大约为22.2℃，正好适合人类居住。此外，这颗行星上还可能有液态水，而液态水被科学家视为生命存在的关键指标。据悉，相关研究成果将发表在美国《天体物理学》杂志上。各种水体污染继续加剧，“清流”变“浊流”超标排放造成河流的污染，导致大量鱼类死去，仍存活的鱼类体内也富集了数量不一的各类有害物质酸性气体超标排放导致酸雨形成酸雨频降导致严重污染

以下是全国酸雨分布示意图我国三大酸雨区包括(我国酸雨主要是：硫酸型）1.西南酸雨区：是仅次于华中酸雨区的降水污染严重区域。2.华中酸雨区：目前它已成为全国酸雨污染范围最大，中心强度最高的酸雨污染区。3.华东沿海酸雨区：它的污染强度低于华中、西南酸雨区。我国酸雨主要分布地区是长江以南的四川盆地、贵州、湖南、湖北、江西，以及沿海的福建、广东等省。在华北，很少观测到酸雨沉降，其原因可能是北方的降水量少，空气湿度低，土壤酸度低。然而值得注意的是北方如侯马、京津、丹东、图们等地区现在也出现了酸性降水。酸雨危害是多方面的，包括对人体健康、生态系统和建筑设施都有直接和潜在的危害。酸雨还可使农作物大幅度减产，特别是小麦，在酸雨影响下，可减产13%至34%。大豆、蔬菜也容易受酸雨危害，导致蛋白质含量和产量下降。酸雨对森林和其他植物危害也较大，常使森林和其他植物叶子枯黄、病虫害加重，最终造成大面积死亡。空气中的二氧化硫先与空气中的氧气反应生成三氧化硫，再与氢离子结合生成浓硫酸，浓硫酸再与水反应生成酸雨。酸雨具有腐蚀性，人体遇到酸雨很容易得皮肤癌。被酸雨毁坏的丛林，其危害超乎想象受到酸雨腐蚀影响的乐山大佛

长明灯、长流水等现象屡见不鲜，这些琐碎的细节造成了当今社会能源、资源的大量浪费。3节能减排是改善日常能源和各种资源浪费严重的有力措施长流水现象随处可见

在此，我想向各位在此通报我们各类资源占有率：我国水资源总量占世界水资源总量的7%，居第6位。但人均占有量仅有2400m3，为世界人均水量的1/4，居世界第119位，是全球13个贫水国之一;我国森林面积为15894．1万公顷，全国森林覆盖率达到16．55％，居世界首位，但人均森林蓄积量只有世界人均蓄积量的1／8;当前，我国天然气产量仅居世界第19位，占世界总产量的1%，消费量排名在世界第20位以后；消费量是世界总量的0.9%。节能减排对大至国家、小至个人都是很有意义的一件事情！

首先，国家在节能减排政策方面不断出台各种强制性政策，不断提高对各类企业节能减排组织机构与能力建设的要求；其次，中央和地方政府大幅度增加节能减排方面的财政预算,在税收、价格等方面有各种激励机制，激发企业节能减排的热情；再次，自主节能减排可以企业降低生产经营成本，具有非常直观的经济效益；最后，节能减排是衡量一个企业是不是一个有强烈社会责任意识的优秀企业的重要标准（即你所在的企业是否受人尊重）。4节能减排与企业的发展休戚相关

总之，种种事实向我们说明了节能减排工作的必要性和迫切性！！！而节能减排目标的实现，也涉及生产、生活、建设、流通和消费等各个环节，关系各行各业、社会各界和我们自己的切身利益，所以，在公在私，我们都要充分调动各方面参与这项工作的积极性，全社会动员，全民参与，实施节水、节油、节煤、节电、节地等等，使节能减排成为每个企业、每个社区、每个单位、每个学校、每个家庭、每个社会成员的自觉行动，这是非常必要的。三节能减排世界正在行动世界各国和各相关组织机构的行动计划1、各国从政策律例上为节能减排加大支持力度，很多国家都把节能减排纳入企业管理的一个强力约束指标。2、全球相关组织发起积极行动“地球1小时”是世界自然基金会向全球发出的一项倡议，呼吁个人、社区、企业和政府在每年3月份的最后一个星期六熄灯1小时，以此来激发人们对保护地球的责任感，以及对气候变化等环境问题的思考，表明对全球共同抵御气候变暖行动的支持。参加活动的法国巴黎艾菲尔铁塔灯光对比的图景英国积极响应“地球一小时”熄灯活动，图为伦敦的大本钟灯光明灭对照四节能减排我们正在行动1

.节能减排，国家在行动

在政策方面，国家财政十大措施支持新能源与节能减排：一是大力支持风电规模化发展，建立比较完善的风电产业体系；二是实施“金太阳”工程，加快启动国内光伏发电市场；三是开展节能与新能源汽车示范推广试点，鼓励北京、上海等13个城市在公交、出租等领域推广使用；四是加快实施十大重点节能工程，鼓励合同能源管理发展；五是加快淘汰落后产能，对经济欠发达地区淘汰电力、钢铁等13个行业落后产能给予奖励；

六是支持城镇污水管网建设，推进污水处理产业化发展；七是支持生态环境保护和污染治理，加大重点流域水污染治理，促进企业加强污染治理，加强农村环境保护，探索跨流域生态环境补偿机制；八是实施“节能产品惠民工程”，扩大节能环保产品使用和消费；九是支持发展循环经济，全面推行清洁生产；十是支持节能减排能力建设，建立完善能效标识制度，节能统计、报告和审计制度，加强环境监管能力建设。

出台十二五节能减排规划，作为十二五发展重要考核指标之一，计划在“十二五”期间，全国31个省市自治区被分为5类地区，每类地区确定一个节能指标，其单位GDP能耗降低率分为10%—18%。“十二五”期间和今年我国工业节能减排四大约束性指标：单位工业增加值能耗、二氧化碳排放量和用水量分别要比“十一五”末降低18%、18%以上和30%，工业固体废物综合利用率要提高到72%左右；今年这四项指标同比要分别降低4%、4%以上和7%左右以及提高2.2个百分点。十二五期间，SO2、COD排放总量要比“十一五”末分别减少10%和5%。

我国在节能减排各项相关体系构建上日益严密，约束力和影响力日益凸显！--节约型的生产体系、消费体系建设加快；--政策保障体系“三管齐下”，形成比较完善的节能政策保障体系（法律、行政、经济）；--技术支撑体系：节能技术创新的能力不断提高，节能产品层出不穷，节能成为一些企业“创品牌”的亮点；--监督管理体系：管理节能的部门和机构不断增多、级别不断提高，队伍不断壮大，能力不断提高：（首长负责、中央和地方成立新机构、新鲜血液）

为此，我国还专门制定并推广十大重点节能工程，它包括：节约和替代石油、燃煤工业锅炉（窑炉）改造、区域热电联产、余热余压利用、电机系统节能、能量系统优化、建筑节能、绿色照明、政府机构节能以及节能监测和技术服务体系建设工程。综上所述，我们可以看到国家在节能减排方面的决心和投入是多么的坚决，这一点是非常可喜的！2节能减排，我们自己在行动从之前的实例表明，节能减排与国家、企业息息相关，同时与我们自身也是密不可分的。因为我们每个人都是节能减排这项很有意义的工作执行者，只有当我们每个人都具备强烈的节能减排意识和责任心的时候，节能减排这项工作的开展才算是有了最广泛、最强大的基础和平台，才会达到或者超出预期的效果。事实上，节能减排对我们的工作现实生活也有非常重要的作用——一方面能提高我们的工作质量和个人素养，另一方面还可以节约生活成本，畅享低碳生活！

通过对之前几个节能减排项目的介绍，我们可以看到，节能减排其实并不神秘，很多可以实施的项目就在我们身边以各种形式存在着，它可以是对原有放空蒸汽的回收利用，可以是对冷凝液四处横流浪费现象的有效解决，可以是工艺操作法方面的改进，可以是对设备自身问题的优化解决，等等。然而我们要认识到，尽管我们身边存在不少需要优化改进的问题，但是能否发现并解决这些问题则取决于我们自身的技术水平、工作思路和责任心是否到位，而这三个方面是直接2.1树立和增强节能减排意识有利于我们提高自身的工作质量、个人素养以及未来的发展

决定我们的工作质量和个人综合素养的高低的重要因素，并会最终影响到个人未来的发展。换句话说，节能减排工作开展质量的高低，可以在某种程度上直接反映个人工作能力的高下！从现在起，如果你是班长或巡检员，那么，请你保持细致敏感、善于发现问题的心态，把自己责任范围内的所有工艺问题汇总起来，与技术员和厂领导一起去讨论、解决，然后你就会发现这非常有利于你的技术水平和综合素质的全面提高，如果你又一颗强烈的进取心，那么还有什么理由不用心去做好节能减排工作呢？2.2节能减排可以节约生活成本，畅享低碳生活

我们通过以下方面可以培养良好的节能习惯：1、合理使用空调如果每台空调在国家提倡的26℃基础上调高1℃,每年可节电22度,相应减排二氧化碳21千克.如果对全国1.5亿台空调都采取这一措施,那么每年可节电约33亿度,减排二氧化碳317万吨.如果全国每年10%的空调更新为节能空调,那么可节电约3.6亿度,减排二氧化碳35万吨.2、节能装修如果全国每年2000万户左右的家庭装修能做到减少1千克装修用铝材和钢材，节约使用0.1立方米装修用的木材和1平方米建筑陶瓷,那么可节能约100万吨标准煤,减排二氧化碳220万吨.3、采用节能方式洗衣如果选用节能洗衣机每月用手洗代替一次机洗，每年少用1千克洗衣粉,那么每年可节能约50万吨标准煤,减排二氧化碳120万吨.4、减少粮食浪费

"谁知盘中餐,粒粒皆辛苦",可是现在浪费粮食的现象仍比较严重.而少浪费0.5千克粮食(以水稻为例),可节能约0.18千克标准煤,相应减排二氧化碳0.47千克.如果全国平均每人每年减少粮食浪