基于STM32和AD5933的多通道阻抗测量仪的设计与实现

针对目前传统使用的阻抗测量仪通道少、精度低、操作复杂等诸多缺点,研制了一款测量阻抗范围0~10MΩ、支持USB总线的全自动多通道阻抗测量仪;系统采用STM32F103C8T6处理器为控制核心,高精度阻抗转换芯片AD5933为测量核心,通过上位机设置AD5933配置参数即可完成多通道的单频、多频自动化测量,阻抗数据经USB总线传输至上位机存储及图形方式显示;结果表明该测量仪电路集成度高,操作简单,而且测量相对误差小于1%,性能稳定可靠。     

基于八段阻抗模型的生物电阻抗测试仪设计

针对五段人体阻抗模型难以反映人体躯干体成分变化的不足,提出了八段人体生物电阻抗模型,从理论上分析了八段模型的求解方法;在此基础上,设计了基于ARM-Linux的八段人体生物电阻抗测试仪,较为详细地论述了该测试仪的硬件设计、软件设计及图形用户界面设计,并对所设计的仪器进行了实验验证.实验结果表明,基于八段阻抗模型的人体生物电阻抗测试仪可提供更为准确的人体躯干阻抗测量结果,是对人体体成分测量的有效改进.     

基于C Sharp的锂电池阻抗谱测量系统设计

本文介绍了基于C Sharp的锂电池阻抗谱测量系统设计,该系统主要由PC机、ARM、直接数字频率合成器（DDS）、AD5933、信号调理电路等模块构成。该系统经过校准后,通过对两种阻抗模型的测量和分析,其结果表明该系统的测量精度在3．5％以内。最后,测得了HL－18650M锂电池在充满电时10mHz至100KHz频带的阻抗谱。较之传统分立方式的锂电池电化学阻抗谱测量系统,该系统具有体积小、集成度高、成本低、精度较高的突出优点,有利于锂电池阻抗谱测量系统的大规模生产与应用。     

基于Ⅵ复数的虚拟阻抗测量实验系统

阻抗的测量是交流电路实验的重要测试技术,通过阻抗测量能分析被测电路的等效参数。在生产测量中有专用的阻抗测量仪,但价格昂贵。由PC机结合测试电路组成的虚拟阻抗测量实验系统,具有实用意义。本文介绍一种基于Ⅵ复数虚拟阻抗测量实验系统的设计与实现原理。     

便携式无线人体脂肪率测量仪的设计

生物电阻抗法(BIA)是一种安全非侵入式的、结果可靠有效的人体组成成分(脂肪含量)测量方法;以此为原理,设计了一款便携式无线人体脂肪率测量仪;硬件上,系统以高集成化、低功耗的阻抗测量芯片AD5933为核心,通过蓝牙实现与上位机的无线通信,大大降低了设备的复杂度;软件部分提出一种单频点小阻抗范围的增益系数校准方式,计算量小且容易实现;将新测量仪和欧姆龙体脂仪HBF-358进行对比实验,并作Bland-Altman一致性分析;结果表明,二者的相关系数为0.997;此外,该测量仪还具有易操作、小型化的特点。     

基于ARM-Linux的便携式人体阻抗分析仪设计

针对人体阻抗的分段变化、受频率影响的特征,采用多频多段的阻抗测量方法来测量人体阻抗。同时,利用嵌入式系统开发的技术优势,设计基于ARM-Linux的便携式人体阻抗分析仪,并分析了该仪器的硬件设计与软件设计。最后,对测量数据进行了分析,结果表明分析仪的方案可行。     

基于ARM的两用核能谱测量仪的研制

介绍了一种以ARM为核心微处理器的核测量仪器,它是一种既可测量α射线又可测量γ射线的微机化智能核测量仪。该仪器具有数据采集、数据处理、信号控制、实时显示和通信打印等功能。仪器利用ARM对传统的完全基于硬件电路和一般51单片机的多道脉冲幅度分析器进行了改进和简化。实验结果表明该仪器具有功能完善、功耗低、性能稳定等优点。     

多频多段人体生物电阻抗测量系统

人体生物电阻抗是人体体成分的重要组成部分,在一定程度上反映了人体组织的生理状况。基于此,设计了一套基于八电极的多频多段人体生物电阻抗测量系统。测量系统由单片机系统、正弦交流激励电流源、有效值检测电路等组成,实现了5～500 kHz频率范围的左右上下肢及躯干的5段测量。测试结果表明,测量系统实现了人体生物电阻抗的幅值和相位的高精度测量,幅值相对误差小于0.7%,相位绝对误差小于0.8°。     

基于Pt100铂热电阻的测温电路设计

针对传统的铂热电阻测温方式存在测量结果受线路阻抗影响有误差、电路接线复杂的问题,设计了一种基于Pt100铂热电阻的测温电路;详细介绍了该电路的硬件设计及参数计算。该电路采用差分方式消除线路阻抗引起的测量偏差,并通过改变电路内参考电压的方式调节测温范围。仿真结果验证了该电路设计的合理性与可靠性。     

基于AD5933的葡萄糖水溶液阻抗分析系统

介绍了基于AD5933的阻抗检测原理和软硬件实现。系统设计采用阻抗测量芯片AD5933,以低功耗高性能处理器STC89C52单片机作为控制器。该检测仪采用AD5933中的数字频率合成器(DDS)产生激励信号,施加在待测阻抗上,ADC采集相应信号并送到片内DFT模块进行数字处理,测量结果通过I2C送至单片机,再由单片机与计算机上位机通信,计算机显示该阻抗值。该仪器能实现电阻、电容、电感阻抗快速、准确地测量,经实验验证,阻抗幅值和相位测量的相对误差较小,(电阻阻抗平均偏差为0.041 1,相位平均偏差为0.152°)。葡萄糖水溶液浓度与阻抗呈线性相关,相关系数大于0.99。     

高性能计算机中电压调节模块阻抗特性研究

针对高性能计算机中电源模块或子系统之间相互作用而导致的不稳定性问题,详细研究了多核处理器电压调节模块的输入输出阻抗特性。建立了电压调节模块的小信号模型和系统框图,求出了各种传递函数,设计了反馈补偿回路,并对开环和闭环阻抗特性进行了仿真和实际测量。仿真和测量结果为解决系统稳定性问题打下了基础。     

基于ARM处理器的自动阻抗匹配器

简要介绍了自动阻抗匹配器的应用背景及使用要求,在此基础上提出了基于ARM处理器的自动阻抗匹配器的设计方案,并进行了系统软硬件的具体设计,最后对系统参数调控进行了计算机仿真和分析.     

涡流测厚传感器阻抗特性分析

为了解决涡流传感器在测量汽车漆膜厚度时受被测基体材料的限制,通过实验对涡流传感器的阻抗特性进行了分析,得到了传感器线圈的阻抗特性曲线。通过对该曲线进行分析,得到了线圈的阻抗实部与虚部随检测变化的规律,并分析了曲线截距随检测距离变化的关系曲线。最后,对传感器的精度进行了分析,通过得到的精度值可以看出:应用该方法设计的传感器可以对多种金属基体的漆膜厚度进行检测,满足该类相关产品5%的测试精度要求。     

电压前馈控制升压变换器输入输出阻抗分析

在电力系统变换器优化设计的研究中,针对直流分布式系统中变换器稳定性问题,提出了一种基于输入输出阻抗分析稳定性的方法.以常见的基本Boost DC/DC变换器为例,采用电压前馈控制,对变换器的输入输出阻抗进行建模.在连续导电模式(continuous conduction mode,CCM)下分析了小信号模型Boost DC/DC变换器输入输出阻抗的特性,研究影响阻抗变化的因素.在上述基础上,根据阻抗比稳定性判据,为直流分布式系统变换器级联设计及稳定性分析提供参考依据.     

Impedance Control of Flexible Robot Arms with Parametric Uncertainties

This paper presents an adaptive impedance control strategy for flexible manipulators by using an end-effector trajectory control approach. The impedance control objective is converted into tracking a trajectory generated by a designed ideal impedance model. A manifold is designed to prescribe desirable performance of the system. An adaptive control scheme is derived in such that the motion of the system will converge and remain to the ideal manifold for the case of parametric uncertainties. Stability of the control system is analyzed. Simulations are carried out to demonstrate the effectiveness of the proposed control method.     

Resonance effect of insulated negative current rail in a subway network

A modeling technique of a subway network is performed in order to quantify the effect of insulated negative current rail on resonance frequencies. A DC track circuit is modeled by means of transmission line modeling (TLM) approach to perform line current and voltage calculation. Impedance and admittance required by TLM equations are first derived. System impedance is expressed in terms of internal and external impedance. The former is calculated using exact expression of a cylindrical conductor whereas the external impedance is taken as the sum of conductor's reactance considering a perfect conducting plane and the ground impedance. The well-known Carson's formulas for ground impedance are compared to Sunde's one to investigate frequency range applicability of the former. Simulations reveal that Carson's expressions are valid for frequencies up to 50 kHz. It appears, however, that using Cason's formulas for higher frequencies lead to underrating ground impedance. To investigate the accuracy impact of internal impedance, ground impedance and inductance on resonance frequencies, a sensitivity analysis is performed. A noticeable resonance effect is observed at 8 kHz for a 10 km length rail. Simulation results show the network impedance effect on track current and voltage.     

Matching network design using non‐Foster impedances

Non‐Foster synthesis bypasses the gain‐bandwidth limitations of conventional LC matching and achieves superior broadband performance by employing negative circuit elements, which are realized via negative impedance converters. The idea is to construct a negative‐image model of an antenna, which cancels the antenna's parasitic reactance and transforms its frequency‐dependent radiation resistance to a constant value. Successful implementation of negative‐image modeling requires the realization of stable, low‐loss negative elements. After a discussion of the basic ideas of non‐Foster matching, we present experimental results for broadband, stable, high‐Q, grounded negative capacitance. Next, in the first experimental confirmation of non‐Foster impedance matching for signal reception, we use a floating negative capacitor to cancel a substantial portion of the reactance of a 6‐in. monopole antenna. Over 20–110 MHz, the signal‐to‐noise ratio improved by up to 6 dB as compared to the same antenna with no matching, or to a lossy‐matched blade antenna of twice the size. © 2006 Wiley Periodicals, Inc. Int J RF and Microwave CAE, 2006.