单侧敏感土壤水分传感器设计及标定研究

针对目前土壤水分传感器测量需侵入土壤,无法获取土壤表层含水量信息及其标定过程繁琐等不足,本文改进ECH₂O传感器探头结构,提出单侧敏感型电容式土壤水分传感器。采用ANSYS软件仿真分析探头灵敏度、敏感深度等特性随探头极宽与极距之比(a/b)变化关系,认为a/b在0.8~1之间取值时探头特性较优;基于谐振原理设计了带有频伏转化功能的电容测量电路;推导出混合介电参数标定β模型,提出β模型两点标定法。通过土壤、泥炭、珍珠岩、醋糟测定试验表明：β模型能较好地描述输出电压信号与土壤含水量之间的关系,最小相关系数R^₂=0.9554;除珍珠岩外,基于两点标定β模型的测量误差小于0.025;泥炭、醋糟容重变化引起的测量误差小于0.025。     

三线圈式无源电子标签质量参数检测技术研究

电子商品防盗系统(EAS)中的无源电子标签工作原理可等效为LCR串联电路,其谐振频率FX和品质因素Q是无源电子标签关键质量参数.针对目前二线圈式检测方法检测此类标签参数存在的不足,设计一种差分式三线圈传感探头,分析了三线圈传感探头的工作原理,并采用Proteus软件对此传感探头的等效电路模型仿真,验证测量方法的可行性.同时设计了以MSP430F149处理器为核心的检测硬件电路,并基于二分法设计了快速寻找FX和Q值的跳频程序.以58 kHz声磁无源电子硬标签为测试对象,试验表明:此检测技术的FX、Q值测量的绝对误差分别小于9.1 kHz和1.0,其性能优于市售EAS频率检测仪(E-X5006AM).     

基于快速搜索球心的球度评定方法

提出一种基于快速搜索球心的球度评定方法。通过建立的数学模型和搜索流程,快速搜索并找到两个同心球和球心。首先,采用最小二乘法拟合球面轮廓的近似球心,并获得距离该球心的最远点和最近点,确定球心移动方向;然后,结合设置的步长值搜索下一个球心;最后多次迭代计算直至球度符合最小区域评定准则。实验结果表明:该方法与区域搜索法相比,球度计算误差<1μm,计算效率提高7倍,能够快速实现球度误差的精确评定,符合工程应用需求。     

硬标签插磁调频装置控制系统设计与试验

针对目前无源电子硬标签生产过程，传统硬标签谐振频率检测技术用于插磁调频控制存在的不足，设计用于插磁调频装置的控制系统。提出了基于电容补偿原理的单线圈敏感硬标签谐振频率传感技术，建模仿真分析基于此技术的信号幅值比和相位差变化特性，发现相位差值和极性都存在反转特性；以此为基础设计以MSP430F149单片机为控制中心，控制产生固定频率信号源，相位检测和相位极性判别电路；以相位变化为控制系统提供反馈信号，采用相位差值反转特性实现下压高低速切换，相位极性反转特性完成下压的控制决策，有效给出了一种不需扫频、不受互感系数时变特性影响的压磁调频控制系统。以生产58KHz“中榔头”硬标签进行测试，数据分析表明，此套控制系统高速运行在20mm/s，低速为5mm/s时，硬标签谐振频率控制误差在±75Hz内，方差为0.0006~0.0008KHz，运行稳定。     

无源电子硬标签插磁控制系统设计与实现

针对目前无源电子硬标签生产过程中,通过手动插磁控制硬标签谐振频率工序存在的一些不足,设计一种自动插磁控制系统.该系统由硬标签插磁机械结构和以MSP430F149处理器为核心的控制电路及其配套控制策略组成;其控制系统基于三线圈检测硬标签谐振频率Fx的原理,采用模糊控制策略,构成一个闭环控制系统.以生产58 kHz声磁无源电子硬标签进行测试,数据分析表明:此套控制系统控制Fx精度绝对误差分别小于60 Hz,方差为0.000569,运行稳定,这为无源电子硬标签生产实现全自动化提供了技术支持.