基于DSP的时栅位移传感器误差在线处理与系统设计

概要分析时栅传感器的幅值误差、正交误差、相移误差等误差因素以及其对检测精度的影响,给出了对上述各误差进行在线检测的方法,同时通过信号合成、数字滤波与延迟补偿等方法联合消除误差影响,提高了系统测量精度。为实现上述方法,进而提出一种以DSP为处理核心的新型一体化系统信号处理解决方案。该方案将信号产生、数据采样控制、误差检测、位移解算与误差修正等数据处理集成到一片DSP内,压缩了系统硬件空间,提高了系统综合性能。实验表明:经过误差处理后,72对极传感器系统的误差从±128.4″减少至±1.7″。     

基于DSP的时栅位移传感器误差处理与系统设计

摘 要：概要分析时栅传感器的幅值误差、正交误差、相移误差等误差因素以及其对检测精度的影响,给出了对上述各误差进行在线检测的方法,同时通过信号合成、数字滤波与延迟补偿等方法联合消除误差影响,提高了系统测量精度。为实现上述方法,进而提出一种以DSP为处理核心的新型一体化系统信号处理解决方案。该方案将信号产生、数据采样控制、误差检测、位移解算与误差修正等数据处理集成到一片DSP内,压缩了系统硬件空间,提高了系统综合性能。实验表明：经过误差处理后,72对极传感器系统的误差从±128.4″减少至±1.7″。     

一种新型磁阻式传感器在漏磁检测中的应用

与传统的磁性传感器相比,巨磁阻传感器具有灵敏度高、可靠性好、测量范围宽、体积小、价格低等优点。随着纳米技术的发展,巨磁阻传感器必将成为这些传统磁性传感器的替代品。介绍了巨磁阻传感器的原理及其在缺陷漏磁信号检测中的应用,表明采用巨磁阻传感器的检测系统可以检测到管道壁上的微小缺陷。     

非线性自适应滤波在磁致伸缩导波传感器信号处理中的应用

针对传统滤波算法对磁致伸缩导波传感器信号滤波,存在降噪效果不理想、滤波后信号失真等问题,提出一种基于小波分解的非线性自适应滤波算法。在利用小波分解提取参考噪声的基础上,将神经网络和粒子群优化算法引入传统自适应滤波中,实现了对信号的非线性自适应滤波。以纵向导波磁致伸缩传感器对钢杆的检测信号为例,应用该算法进行滤波处理,结果表明:这种算法能够有效滤除检测信号中的噪声,具有滤波后信号信噪比高、信号不失真、容易实现实时处理等优点,可以实际应用在磁致伸缩导波传感器信号处理中。     

基于ZSSC3008的智能应变式传感器设计

针对压阻式传感器存在的零点偏差、满度偏差以及输出信号的非线性误差,提出了采用ZSSC3008传感器信号调理芯片进行补偿校准的方案;描述了传感器补偿系统的整体构架,阐述了ZSSC3008的硬件结构、应用电路设计以及对传感器的补偿过程;实验结果表明:用上位机补偿校准软件对传感器补偿后,实现了传感器的一致性以及输出信号与压力良好的线性关系,并具有操作效率高的优点。     

基于信号差分特性的被动入侵检测方法

被动入侵检测系统在空巢老人监护、边境监测、安防等众多领域有着广泛的应用,传统的基于信号变化特征的入侵检测方法容易受到复杂环境变化的影响而使检测效果不容乐观。为了解决该问题,本文提出了一种可靠的被动入侵差分检测方法。用链路信号的均值和方差组成的特征矩阵在相邻两个时刻的相似度来表征信号的差分变化并以此作为特征信号实现目标的入侵检测。该方法解决了由于参考信号随环境参数变化带来的检测误差增大的问题,抵消了测试环境变化引起的噪声。利用自主设计的传感器节点进行了相关的实验验证,结果表明,本文的方法成功的克服了噪声和信号时变性的影响,具有较高的检测率与较低的误检率。     

一种新型的水位检测系统

主要从系统原理的简单描述,硬件、软件的设计和介绍,数据采集处理方式及创新点几个方面介绍了一种新型水位检测系统。该系统采用非接触式测量,针对接触式水位检测系统的测量电路测量速度慢、测量精度低、要与水接触、测高温液体时会产生误差等不足之处进行了改善,利用新型的压力传感器,能在传感器不接触到水的情况下对水位进行测量,延长了系统寿命。并且添加了温度补偿的功能来减小误差,提高了系统测量高温液体液位时的测量精度。该系统结构简单,成本较低,速度比接触式测温更快且使用寿命较长,适用于对液位测量精度要求较高的场合。     

列车横向加速度传感器的误差补偿

提出了一种基于最小二乘法的加速度传感器误差补偿方法,用来提高列车横向加速度的检测精度。利用正弦信号对加速度传感器进行了性能测试,确定了放大器倍数,证实了加速度传感器输出信号在波峰和波谷处误差最大,误差与输入加速度信号的幅值成正比,与输入加速度信号的周期成反比。为了减少误差,对加速度传感器进行了误差补偿,推导了补偿器的数学模型,使用最小二乘法对模型参数进行了辨识,求出该模型最优的待定常量,确定了补偿器模型。针对典型的列车横向加速度检测系统,以采集的列车横向加速度为输入信号,利用实验来验证补偿器的有效性。实验结果表明,经过补偿后,加速度传感器输出信号误差明显减少,均方误差收敛到10－4。传感器的测量精度有了显著提高,完全满足工程要求。     

热电厂汽包水位预报警故障检测系统设计与实现

汽包水位系统的正常工作对于热电厂的安全生产非常重要.据此设计了热电厂汽包水位预报警故障检测系统.首先提出了基于关联规则和神经网络汽包水位传感器、给水泵故障检测算法;然后,给出了汽包系统中单信号的预报警算法;接着,提出了基于模糊控制的汽包水位系统的预警算法,最后,将所有算法集成起来,在VC 系统上开发了整个汽包水位预报警系统.对于所提出的算法都进行了仿真试验,结果表明,本系统对于热电厂汽包系统的预报警故障检测有着较好的效果.     

压阻式压力传感器输出特性的补偿

在某型无人机高度传感器性能检测设备中,为解决压力的测量问题,设计了一种用于压阻式压力传感器(PRT)的信号调理电路,实现了对PRT传感器的零点输出、热零点漂移、满量程输出、热灵敏度漂移和满量程输出非线性等的高准确度校准和补偿。电路摒弃了以往传统的误差补偿形式,采用了一款新型信号调理芯片MAX1457,提出了软件补偿的方法,建立了误差校准补偿参数表,经过校准补偿传感器输出误差控制在了0.110%～0.158%。     

基于总线传输的锚杆应力传感器研制

针对传统锚杆应力传感器存在的功耗较大、抗干扰能力差、系统繁杂等问题,研制了一种基于RS485总线传输的低功耗锚杆应力传感器.创新性地采用高精度的电阻应变片原理的应力检测元件,显著提高了传感器的检测精度.从器件选型、低功耗运行机制两方面详细介绍了接口EMC电路、DC-DC降压电路、元件供电电路、差分信号放大电路、数码管显示电路、遥控电路、声光报警电路、通讯电路八部分硬件电路设计方案,以及传感器的软件流程.进行了实验室基本性能实验,实验结果表明,传感器具有低功耗高精度的特点,实现了一条总线带载10台的设计需求.     

基于霍尔开关的磁性浮子式液位传感器设计

针对传统的干簧管式液位计接触点易产生抖动、长期稳定性差等缺点,设计了一种利用开关式霍尔元件作为敏感元件的液位传感器,详细介绍了其工作原理和设计方案,并利用ANSYS软件对磁性浮子进行了磁场仿真计算,通过分析可根据测量精度确定所需永磁体大小,简化工艺流程,缩减了工作量.该传感器可根据需要输出标准电流信号4～20 mA或数字通信RS-485,并可配备LED现场指示器,实验表明:该传感器具有有效距离大、不易受干扰、响应速度快、可靠性高等特点.     

基于矢量传感器的无人驾驶车辆信号远程监测系统

传统无人驾驶车辆远程检测系统,由于信号传输距离的影响,在信号波传输过程中在电路耦合率衰减下出现监测信号清晰度降低,信号整体监测效果无法满足实际检测系统应用要求的问题;对此设计系统通过采用矢量传感器对系统变量、模量与定量数据进行矢量统一计算,提出基于矢量传感器的无人驾驶车辆信号远程监测系统;首先完成基于矢量传感器的系统总体框架设计;然后根据设计框架建立无人驾驶车辆监控信号交互硬件单元,通过不同矢量传感器构成监控信号数据矢量转换计算平台;最后通过对硬件平台的矢量化软件适配,完成硬件与软件监控信号统一,提升信号传输强度,增强信号清晰度,从而满足无人驾驶车辆信号远程监测要求,完成系统的设计;通过对比实验数据表明,设计的基于矢量传感器的无人驾驶车辆信号远程监测系统,能够在50～100 km范围内稳定监测车辆状态,车辆状态数据监测实时性与连续性明显优于传统检测系统.     

基于网络传感器的大坝安全监测系统

网络传感器是传感器领域发展的一项新兴技术。它在统一网络协议的基础上实现了传感器信号的数字化、网络化变送。为解决传统安全监测系统的弊端,介绍了一种利用微处理器ADμC812和RS-485接口芯片SN65LBC184设计的网络传感器的原理及实现,并利用网络传感器构成网络化大坝监测系统。结果表明:该网络传感器具有通用性好、灵活性强、可靠性高等优点,代表了大坝安全监测系统的新的发展方向。     

基于电容传感器的飞机滑油磨粒检测系统设计

飞机发动机的异常摩擦、磨损会在滑油中产生大量的磨粒,对滑油磨粒的有效检测可以为发动机的故障诊断提供可靠信息。设计了一个弧状极板式电容传感器,但传感器中电容变化量非常小,传统方法难以检测,采用交流电桥式电容检测方法。系统以AD9833为DDS信号发生器给交流电桥施加激励信号,经C/V转换、差分放大、相敏解调以及低通滤波等处理后得到实时电压变化。可实现弱信号的精确检测,且能有效克服杂散电容和寄生电容的影响。多次实验结果均表明：该检测系统具有灵敏度高,稳定性好等特点。     

数字电台在自来水管网监测调度系统中的应用

本文介绍了数字电台在自来水管网监测调度系统中的设计、安装和使用。数字电台利用数字信号处理、纠错编码和数字调制解调等技术,克服了模拟电台在使用中出现的丢失数据包头、误码率高以及通信经常中断等缺点。实际应用表明用数字电台代替模拟电台的方案可大大提高系统的通信的稳定性和可靠性,为管网压力监测系统提供了一种较好的选择方案。     

基于MQ-2型传感器的烟雾探测报警器的设计

针对城市轨道交通、农业等应用领域的烟雾测试需要,设计了一种基于MQ—2型传感器的烟雾探测报警器;该烟雾探测报警器遴选单片机小系统(STC89C51)作为主控芯片,使用气体传感器(MQ—2)与温度传感器(DS18B20)实时采集烟雾浓度和温度信号,并通过ADC0809模数转换器来进行模拟信号与数字信号之间的相互转换,然后把转换完成的数字量输入单片机(STC89C51)中,单片机(STC89C51)再将烟雾浓度、温度等数字量输入LCD1602实现实时信号的显示;当环境中可燃气体浓度或温度等超过系统设定的阈值,烟雾探测报警器会通过灯光、声音2种方式进行报警,以实现智能化的预警提示;该烟雾探测报警器温度测试与阈值设定范围为0～99℃,烟雾探测范围为0～9级.基于MQ—2型传感器的烟雾探测报警器具有响应时间短、稳定性能好、性价比高、寿命长的特点,可广泛应用于城市轨道交通、农业等领域.     

基于dsPIC单片机的气密性检测仪

针对传统泄漏检测方法中的检测效率低，测量精度不高等问题，设计了一种以dsPICPIC30F6012数字信号处理器为核心的差压泄漏检测仪，论述了其工作原理、系统硬件电路结构及软件设计。采用高精度微差压变送器、温度传感器及具有标准12C总线的低功耗液晶显示器，并利用温度补偿技术，实现了快速高效、高精度的气密性检测。     

基于线阵CCD的图像采集系统设计

介绍了一种快速提取边缘特征信息的图像采集系统设计方法。该方法以C8051f060单片机为控制核心, 结合外围环形硬件电路实现对线阵CCD图像传感器的驱动,采用简单的预处理电路将两路CCD输出信号转变为一路可利用的视频信号,再利用单片机的A/D转换模块对视频信号进行模数转换和串口通信将数字图像数据发送到上位机等待后续处理。该系统电路设计较简单,集成度高,成本低,避免了以往设计方法的不足,通过实验结果表明：该系统具有较好的抗干扰性和稳定性,产生的驱动信号符合CCD工作需求,可以快速、高效完成对含有边缘特征信号的采集并实现高精度测量。     

基于双模控制的直流力矩发动机控制系统设计

针对航控发电机对控制直流力矩发动机性能要求,在分析传统控制系统故障目标精准度定位速度慢基础上,提出了基于双模控制的直流力矩发动机控制系统设计。根据直流力矩发动机双模控制原理,设计系统总体结构。通过转速信号模拟器产生数字信号,在串行A/D转换电路中引入MAX144型号可编程逻辑器件,改善信号转换精准度。使用碳化硅（Sic）智能功率模块,为硬件设备提供合适膨胀匹配系数,改善能耗问题。选择TMS320F28335PGFA型号数字信号处理器,可将信号转换为数字形式。控制电源开关频率在50-100kHz范围内,具有一定抗干扰能力。添加电流环,为发动机提供相对恒定电流。在MPLABI_DE集成开发环境下,采用双模控制磁场补偿方式调试电流环控制程序,选择大小适中的通电电流,设置转子预定位程序,根据系统主程序流程,完成发动机控制系统设计。由试验结果可知,该系统在故障目标精准度定位速度上最快可达到0.05个/s,大大增强了系统鲁棒性能。