基于电容传感器的多功能液体检测系统设计

设计为一个简易多功能的液体容器,以STM32F103RCT6单片机为控制核心,采用HL-8型压力传感器和HX711AD转换电路进行液体重量的检测,通过超声波传感器实现液体的高度测量;根据不同液体介电常数的区别,通过自制电极检测在不同液体中的电容量,进行信号处理后,送给单片机内置的高精度ADC进行转换和辨别,将辨别结果在LCD12864上显示,同时对测量结果进行语音播报。测试结果表明:该液体容器具有价格比高、功耗低、使用方便、测量精度高等特点。     

基于开口谐振环结构的介电常数测量传感器研究

固态材料介电常数的测量常采用双端口传感器，但传感器尺寸较大，针对此问题，设计了一款单端口特性的射频传感器，尺寸仅为30×40 mm。射频传感器采用开口谐振环结构，选用介电常数为4.4的FR4材料作为传感器基板，厚度为1 mm。首先使用电子设计自动化软件ADS设计了传感器，并对加载不同介电常数模型的传感器进行仿真，以得到不同介电常数下的回波损耗S11；随后使用MATLAB对S11谐振频率进行处理，得到待测样品厚度为0.8 mm的拟合公式。最后，将实测数据代入拟合公式得到材料介电常数的测量值，并与样品介电常数标准值比较。实验结果表明，使用该射频传感器测量Rogers 5880得到的介电常数为2.18，误差为0.91 %；测量FR4得到的介电常数为4.32，误差为1.82 %。因此，射频传感器可以用于固态材料介电常数的精准测量。     

基于分段涂层TDR探针的含水合物多孔介质电学参数测量仿真研究

针对海洋沉积物中天然气水合物饱和度评价需求，提出了基于分段涂层TDR探针的沉积物介电常数和电导率同步测量新方法。针对无涂层探针、全涂层探针以及分段涂层探针分别建立了模拟TDR测量响应的有限元数值模型，仿真研究了涂层参数对介电常数和电导率测量性能的影响规律，继而应用于含水合物多孔介质的测量并对误差进行了分析与校正。研究结果表明：探针涂层的厚度和介电常数直接影响采集电压信号的衰减程度，因此需根据被测介质的电学性质对其进行优化设计；在涂层厚度和介电常数已确定的条件下，通过改变涂层间隙长度可以调节探针所适用的电导率测量范围；当测量非均匀介质时，可以通过增加涂层间隙的个数来提高电导率测量的准确度；采用分段涂层探针测量含水合物多孔介质的介电常数和电导率时，需要对涂层引起的误差进行校正。     

三维海流传感器信号采集系统的设计与实验

针对上升流流速缓慢难以测量的问题,设计了一种基于测量应变的新式海流传感器.通过电桥转换得到几微伏到几百微伏的微弱电压信号,采用高精度AD转换芯片AD7195作为海流传感器的核心电路,降低量化噪声.采用高精度基准电源以及交流激励、比率测量技术,提高模数转换精度;设计了上位机控制软件,可方便地调整模数转换参数和观察测量结果.通过实验验证了该信号采集系统能够满足海流传感器的测量要求.     

一种作物茎秆直径微变测量装置的设计

通过无损、连续观测作物茎秆直径微变化,可以有效评估作物体内水分状况,进而指导科学灌溉。针对当前商用茎秆直径传感器价格昂贵的现状,提出了一种基于线性可变差动变压器原理的作物茎秆直径微变测量装置。该装置由机械支架、传感器探头和信号处理电路等部分组成。机械支架起支撑传感器探头和固定传感器的作用;传感器探头为线性可变差动变压器,可将茎秆直径的变化转换为电信号;信号处理电路主要由信号激发和调理电路组成,实现标准信号输出。作物茎秆直径微变测量装置与两种商用高精度激光测茎仪的相关系数分别达到0.978和0.929,测量精度为±10μm。现场试验结果表明,该作物茎秆直径微变测量装置具有测量精度高、反应灵敏、适应性和稳定性好等优点。采用该作物茎秆直径微变测量装置,不仅可以大大提高作物水分检测系统的精度和自动化程度,而且还可以有效降低使用成本,应用前景广阔。     

基于CAV424的粮食含水率检测仪表设计

根据电容式湿度传感器的工作原理,传感器2个极板间的电容值随介电常数的改变而线性变化,而粮食含水率影响介电常数的大小.仪表采用电容测量专用芯片CAV424,将传感器的电容值转换为直流电压,经片上系统C8051F060单片机片内A/D转换成数字量,再进行数据处理后得到粮食的含水率.仪表通过液晶显示测量值,浏览仪表自动存储的历史数据,可利用RS-485接口将测量数据实时上传到上位机,实现远程测量.仪表采用了片上系统、专用测量集成电路,电路设计简捷、检测精度较高、且稳定可靠.     

车用润滑油品质快速检测技术及实现

设计一款车用润滑油品质检测仪。鉴于评价润滑油品质的理化指标与润滑油介电常数密切相关，而介电常数又与电容量密切相关，将PCB铜箔同轴式电容传感器、CMOS施密特触发器结合为多谐振荡器，采用易于测量的频率信号反映微小电容量，从而通过频率信号表征润滑油品质。通过STC89C2051单片机实现频率测量，采用LED指示灯对润滑油品质进行指示。对不同使用时长的润滑油品质进行检测，LED指示灯点亮个数各不相同。车用润滑油品质检测仪携带方便、使用简单、检测快速、结果可靠，能够为车用润滑油的更换提供科学依据。     

电感式传感器测量转换模块的设计

电感式传感器所采用的测量转换电路输出的都是模拟信号,且都需要提供交流激磁信号,使用不方便.提出一种测量转换方法,即由单片机发出方波信号,经滤波放大后得到标准正弦波信号,用于电感式传感器激磁,传感器输出交流信号由隔离电量传感器变为直流信号后,再由单片机直接测量,测量结果以RS-232串口输出.根据该方法设计的电感式传感器测量转换模块具有电路简单、测量精度高和结果便于数字处理等特点.     

一种船用气象要素相对湿度传感器

针对陆地用气象要素相对湿度传感器难以适应海洋高湿、高盐雾、高腐蚀环境的问题,研制了一船用气象要素相对湿度传感器。采用高精度湿敏元件,设计出频率发生电路,将空气相对湿度的变化量转换为频率信号;通过设计的频率电压转换电路将频率信号转换为电压信号;设计的线性化调理电路将变化的电压信号进行线性化处理,使电压的变化能够线性化地对应于空气相对湿度的变化。通过特殊结构和可靠性设计,满足了气象要素相对湿度传感器的海洋环境适应性。测试结果表明:研制的船用气象要素相对湿度传感器测量精度高、线性化好,能够适应于海洋环境。     

基于LabVIEW的光纤光栅白车身车门内间隙测量系统研究

设计了一种基于光纤光栅(Fiber Bragg Gratings, FBG)传感技术的白车身车门内间隙自动测量系统。传感器采用楔形滑块-悬臂梁式传感体结构,分析了传感器的传感原理。利用FBG高频解调模块采集传感器的信号,通过无线网桥ST5816H-C对数据进行传输,基于Labview开发平台设计上位机交互界面系统。实验研究表明该测量系统的线性度达2.7%FS、测量精度为±0.13 mm,可进行12个点位车门内间隙的同步实时测量,实现传感位置、间隙历史曲线、间隙值等多状态实时显示,满足车间实际监测要求。     

平面电容传感器参数优化设计及实验

平面电容传感器的性能指标由结构参数决定,如何优化结构参数使传感器达到良好的性能是传感器设计的关键.基于三维有限元仿真模型,研究了感应面积一定的条件下,电极对数、电极宽度与间距比对传感器信号强度、灵敏度及穿透深度的影响.采用神经网络方法优化结构参数,在保证穿透深度的条件下,获得较好的信号强度.研制了不同结构参数的PCB型平面电容传感器,并将其用于介电材料检测,实验结果证明了传感器参数优化测量的有效性.     

基于声信号小波包分析的故障诊断

为了避免传统的基于振动信号的内燃机主轴承磨损故障诊断中安装传感器以及提取 故障特征频率的麻烦,提出了一种基于内燃机工作声信号小波包图像处理的方法.通过该方法, 可以得到含有内燃机主轴承间隙磨损状态的时频信息，定义出各个标准故障状态的时-频分布 图,建立了基于图像匹配技术的内燃机主轴承磨损故障诊断模型.通过比较待诊断时频分布图 与所有故障模式时频分布图的欧氏距离,可以判断出轴承的间隙磨损状态.结果表明此方法简 单有效、状态信息利用充分．     

基于声表面波技术探测微量气体的理论分析

声表面波延迟线振荡器的频率对沉积在延迟线表面上的薄膜很敏感,在延迟线路径上覆盖一层具有选择性的吸附薄膜,这层薄膜吸附对其敏感的气体物质后,其质量密度、弹性参数、介电常数、电导率都将发生变化。给出了传感器的理论分析,根据检测需要,设计最优化的气体传感器。     

光子晶体的研究及其在传感器中的应用

光子晶体是指具有光子带隙(PBG)特性的人造周期性电介质结构,有时也称为PBG光子晶体结构。按照光子晶体的光子禁带在空间中所存在的维数,可以将其分为一维光子晶体、二维光子晶体和三维光子晶体。光子晶体传感器应用包括应变传感器、温度传感器、化学传感器、光子晶体光纤传感器、长周期光纤光栅(LPFG)生物传感器、LPFG化学传感器等。本文从光子晶体传感器的概述、研究现状和应用几方面对光子晶体传感器的应用进展进行了综述,希望对光子晶体传感器有一个比较全面的了解。     

非接触式物料水分传感器

为实现固体物料水分含量的在线监测,设计了基于频域反射原理的非接触式物料水分传感器。该传感器基于固体状物料含水量与介电常数的关系,利用电容式探头对介电常数的测量能力,通过水分变化关系实验建立了容积含水量与介电常数的数学模型,并完成了传感器的结构设计和电路设计。实验结果表明:该传感器实现了对固体颗粒状物料水分的准确测量,满足物料水分测量的实际需求。     

测量电场的铌酸锂光传感器综述

铌酸锂(LiNbO3)光传感器具有灵敏度高,不受外部电磁场干扰的特性,吸引了越来越多科研工作者的注意。对基于不同类型传感器的制作工艺、传感原理和适用范围,介绍了3种用于测量电场的铌酸锂光传感器,它们分别是:基于Mach-Zehnder波导调制器与微多环天线的集成方位角铌酸锂光传感器;铌酸锂介质波导光传感器;室温直接粘接的铌酸锂晶体层高电压光传感器。     

基于实时互相关原理的风速风向传感器研制

介绍了国内外风速风向传感器的发展现状,列举出几种风速风向传感器应用场合。为了提高低风速的测量精度,降低现有传感器的成本,提出了基于互相关原理的风速风向传感器的原理和实现。设计了恒流源供电的风速风向传感器、信号调理电路和电压转换电路;通过dsPIC30F4011芯片的A/D模块实现数据的采集处理;通过CAN模块实现系统的远程监控。软件实现上,采用高效实时互相关算法,节省了存储空间,提高了计算效率。实验结果表明,基于互相关原理的风速风向传感器可以实时准确地测得风速风向,对小于10 m/s风速的测量有较高的测量精度。     

PVDF传感器和WSN的振动信号测量系统

为了满足振动传感器阵列对多点信号实时传输的要求,研制了一种基于压电薄膜(PVDF)传感器以及无线传输的振动信号测量系统。该系统包含振动信号采集模块及主控单元,前者集成了振动信号调理电路、ATmega8A微处理器以及nRF24L01无线传输模块,用于采集来自PVDF传感器的振动信号以及实现信号调理和无线传输功能;后者包括Cortex-M3微控制器、SD卡和无线接收模块,用于实现传感器数据的接收和存储。实验结果表明,本系统能够实现准确的振动信号测量以及实时、可靠的数据传输。