土壤电导率测量系统开发

介绍一种基于“电流一电压四端法”的土壤电导率测量系统的开发。该测量系统由传感器单元、数据采集器USB2808和计算机软件等部分组成。传感器单元包括4个电极,2个外侧电极用来向土壤中输入交流恒流激励信号,2个内侧电极用来检测与土壤电导率相关的电压降。数据采集器USB2808用来将传感器测得的模拟电压信号转换为数字电压信号。计算机软件使用VC＋＋来开发人机交互界面,实现了输入恒流值、内侧电极电压降、土壤电导率等值的显示,并可将这些值保存到数据库中。试验结果表明该测量系统可以有效输出土壤电导率的值。     

三轴力解耦测量的高灵敏触觉传感器

针对传统的电容式触觉传感器因存在信号耦合测量,导致切向灵敏度远低于法向灵敏度的问题,基于多层电容结构,设计了一种三轴力解耦测量的高灵敏触觉传感器。传感器分为切向和法向测量单元,切向测量单元采用对称分布的差分式指状结构保证切向高灵敏测量,并结合超薄弹性硅胶介质,提高切向介质层有效压缩刚度,以抑制法向信号的耦合干扰;法向测量单元的介质层采用一种弹性稀疏网状微结构,用于法向高灵敏测量,并通过拓展法向接地极消除切向信号的耦合干扰。在对电容结构参数化设计的基础上,完成触觉传感器的制备,并搭建三轴力测试系统进行测试。结果显示,传感器的切向X,Y以及法向的测量灵敏度为0.206pF/N,0.251pF/N,0.148pF/N;切向X-Y以及切向-法向之间的最大静态耦合比分别为7.636%,1.051%。本传感器实现了三轴力的解耦测量及切向、法向相同量级的高灵敏特性。     

基于WSN的森林土壤含水率在线监测系统

设计了一种基于WSN(无线传感器网络)的森林土壤含水率在线监测系统,通过频域反射技术(FDR原理)设计土壤含水率传感器,以Zig Bee模块构建无线传感器网络,通过自组的方式形成网络,实现森林土壤含水率的在线测量,使得土壤含水率监测更加实时、便利、准确。     

电气设备温度在线监测系统设计

为预防电气设备异常升温而导致的电力故障等问题,设计一种以无线传感器网络(WSN)为核心,传感器技术为基础的温度在线监测系统。系统由6个传感器节点和1个数据汇总单元组成,传感器节点负责温度测量并通过无线传感器网络将温度信息发送给数据汇总单元;数据汇总单元会在每天的规定时间将各个传感器节点测量数据无线传送给巡检员并在系统供电电压不足或者设备异常升温时发出报警短信。测试实验结果表明:无线传感器网络有效通讯距离远,系统功耗低,测量数据准确可靠,适合于电力系统的温度在线监测。     

光阻法成像仪的前端信号调理电路设计

为了实现以光电二极管阵列为传感器,以光阻法为原理对高速运动下的微粒进行精确成像和测量,设计了一种可对光电二极管阵列所生成的多路瞬变信号进行快速响应的前端信号调理电路。该前端信号调理电路包含有128个信号调理电路单元,每个信号调理电路单元均由互阻放大电路、后级信号放大电路、分压射随电路和比较电路组成。经试验测试表明,对大小不同的粒子高速经过采样区时光电二极管阵列因粒子对光源的阻挡所产生的微弱瞬变信号,该电路均能快速有效地进行处理,可满足仪器对高速运动粒子进行成像测量的性能要求。     

基于蒙特卡洛方法的冗余传感器信号测量算法

核电厂从安全角度出发针对同一测量信号(温度、压力、流量等)往往设置了多个冗余传感器。为了减少操纵员工作负荷,如何规避测量误差、传输延时和传感器故障等因素影响,正确地将多个信号综合成一个最真实的信号进行显示和处理就显得尤为重要。设计的冗余传感器信号测量算法可根据信号数据质量计算其数据质量权重,然后利用蒙特卡洛方法根据测量信号的测量误差计算每个测量值的计算权重,综合考虑数据质量权重和测量误差权重后,通过对所有信号进行加权平均值计算得出最终的真实信号值。该算法可以有效地减小测量值同真实值之间的误差,并能够极大减小数据传输超时导致数据质量降级、传感器故障导致数据值偏差过大等因素对计算结果的影响,使得计算值尽量接近真实值。通过使用MATLAB对均值法、卡尔曼滤波法和冗余传感器信号测量算法进行比较,得出冗余传感器信号测量算法在有效性和准确性两方面都表现最为优越。     

基于零磁通原理的微电流传感器的研究

为了快速准确地补偿微电流传感器的误差,提高微电流传感器的测量精度。根据零磁通补偿原理,研制了一种微电流传感器。微电流传感器包含感应单元、信号补偿单元以及信号处理单元,其中补偿单元采用有源与无源相结合的方法对输出电流进行相位和幅值补偿,信号处理电路用于实现对二次侧输出的微弱信号进行调理,放大。通过搭建实验平台,实验结果表明利用该补偿方法时电流传感器在测量μA级到m A级的工频电流时准确度可达到0.2级,且补偿方式方便快捷。     

机床直线进给系统性能测试平台的测控系统设计

为了研究机床直线进给系统的性能,设计了一种测试平台。其控制系统包括电机驱动、随动加载电机控制和气动控制,测量系统包括传感器布局和测量软件开发。设计了控制电路和控制器,以控制被测进给单元和随动加载单元的同步直线进给运动;采用气压缸模拟切削力,对被测进给单元在三个方向上施加随动力;合理布局温度、位移、加速度、扭矩、光栅传感器,以实现对被测进给单元各项性能参数的测试;开发了测量软件,用于采集传感器信号和分析被测进给单元的性能参数。应用设计的测控系统,测试并分析了切削力对直线进给系统温升和热误差的影响。结果表明:所设计的测试平台及其测控系统可以用于测试机床直线进给系统的各项性能。     

新型三轴振动变换器设计

振动传感器采用MEMS技术成果研制而成,针对新型传感器特性,设计了一种新型三轴振动变换器系统。变换器作为信号转换和信号调理单元,实现了对三个方向的振动加速度值测量、信号调节和调理：并介绍了变换器系统的结构设计、信号放大转换、信号调节处理。     

基于MSP430单片机的土壤水分测量系统开发

介绍一种基于MSP430单片机的土壤水分测量系统的开发,采用电容传感器法。该测量系统由传感器单元、MSP430数据处理控制单元、上位机单元等部分组成。传感器单元包括两块平行金属板构成的敏感元件、交流正弦激励信号产生与放大、继电器控制、有效值转换。MSP430单片机将有效值转换后的电压进行处理加工,发送给上位机。在上位机上用VC++开发人机交互界面,实现数据的显示,并将数据保存到数据库中。实验结果表明,该测量系统可以有效输出土壤水分的值。     

基于TrueTime的智能家居系统WSN仿真分析

在智能家居系统中,利用基于超低功耗的zigbee的WSN实现对各种家用电器控制以及家庭安防报警工作,通过WSN,控制器节点接收传感器节点信息,经过相应的控制算法后,对执行结构发出控制信号。为了测试WSN中各节点运行的稳定性,在MATLAB/Simulink环境下,利用TrueTime工具箱设计基于zigbee的WSN仿真模型,针对不同的控制算法,在不同丢包率下传递函数变化差异以及不同通讯距离下节点功耗三个方面进行仿真。仿真结果表明节点在WSN中能够稳定运行,经实验证明,该研究对智能家居系统的设计具有一定参考价值。     

基于陀螺仪的汽车列车轮速测量系统

根据汽车列车制动协调性测试的特点与需求,设计了一种基于陀螺仪的汽车列车轮速测量系统。对这一测量系统的结构进行了介绍,对轮速信号采集模块中的传感器单元与电路进行了设计,对陀螺标定问题进行了研究。这一汽车列车轮速测量系统安装方便,所得数据精确,便于后续分析处理。通过试验确认了这一测量系统的应用效果。     

振弦式传感器信号采集卡的研制

介绍振弦式传感器的数学模型及工作原理,给出了该传感器信号采集卡的设计方案。分析了激振与拾振电路的设计,传感器信号频率的等精度测量电路设计,以及采用CAN总线实现与主控卡相互通信的智能节点设计。该采集卡作为一个嵌入式智能单元,可实现根据不同应用需要与其他传感器采集卡自由组合,构成一个灵活的集成数据采集系统硬件平台。     

电涡流法测量涡旋压缩机轴向间隙的可行性试验研究

介绍了电涡流法测量位移的基本原理和性能,设计了静态校正系统,对电涡流位移传感器进行了静态特性测试,并对不同测试材料的输出特性进行了试验对比。用设计的动态测试平台模拟涡旋压缩机中形成轴向间隙的动静盘间的实际运动情况,利用基于虚拟仪器技术的数据采集系统记录数据波形。试验结果表明,电涡流位移传感器静态和动态性能好、灵敏度高、输出信号强,能满足涡旋压缩机轴向间隙小位移量的测量要求,输出波形信号频率能精确反映压缩机的转速变化情况。指出了传感器用于涡旋压缩机实际测量时的安装要点。     

基于光纤光栅法珀腔传感器的结构表面温度测量方法

针对结构表面温度测量需求,提出了一种基于光纤光栅法珀腔传感器的表面温度测量方法,通过光纤光栅和光纤法珀传感同时获取被测结构的温度、应变信息,从而补偿应变对温度的交叉敏感。本文分析了光纤光栅法珀腔的表面温度测量原理,通过仿真对传感器的主要参数进行了设计;并提出了一种基于双参数的最小均方差估计算法用于光纤光栅法珀腔传感器的信号解调;最后,对光纤光栅传感器和光纤光栅法珀腔传感器进行了温度测量对比实验。试验结果表明,光纤光栅法珀腔温度传感器在常温到400℃范围内,温度测量值的直线拟合相关系数为0.998 4,最大误差百分比为1.46%,均优于单光纤光栅温度传感器。     

微量药品单元动态称重系统的设计与实现

提出了一种微量药品单元动态称重系统的设计方法,可依次完成药品单元的传送和分拨,并统计药品单元的质量情况.建立了药品单元动态称重的动力学模型,模型以能量守恒原理为基础,考虑了滑槽截面参数、传感器参数等因素,对不同质量药品单元的运动过程进行了分析,并利用MATLAB对分析结果进行了仿真.系统对药品单元的传送、分拨控制过程是利用称重传感器对药品单元进行测量,通过与传感器相连的模数转换器连接ARM处理器并发送药品单元质量数据,再由ARM处理器以串口通信的方式将数据发送到控制电机旋转的单片机处理器.同时,ARM处理器基于miniGUI的人机交互界面可以实时显示药品单元质量情况.仿真数据和实验结果表明:当传感器产生信号的阈值0.195 V和称重频率为1.46 s时,药品单元的动态称重过程可以成功实现.微量药品单元称重系统设计方法有效地完成了药品单元称重过程,提高了药品单元动态称重的可靠性、有效性.     

提升机减速器状态检测系统架构

状态检测技术是计算机技术、传感器技术和信号处理技术的融合。本文提出了一种提升机减速器状态检测系统架构,用于对提升机减速器进行故障检测。整个系统主要由传感器,主控单元和一个现场工控机组成。通过现场合理布置传感器、加入温度补偿等手段提高了测量精度。采集得到的信号可以进行存储和分析。     

基于空气湿度的土壤含水量估计模型研究

针对当前土壤含水量测量装置结构复杂、测量稳定时间长、成本造价高以及传感器间一致性差等问题,对土壤水分蒸发过程与土壤含水量之间的关系进行了理论分析。基于对近土壤区域空气相对湿度的测量,在彭曼蒙特斯公式基础上提出了一种土壤含水率估计模型,并设计制作了集温度、光照强度及土壤含水量测量为一体的测试系统进行实验验证。实验表明,测试结果与称重法得到的实际含水量具有较高的一致性,且该测试具有响应速度快、成本低等优势。     

基于MSP430F149的脉诊仪设计与实现

提出了一种基于MSP430F149的脉诊仪设计方案。该方法通过压力传感器探测脉搏信息,并可以结合PC机界面进行波形显示和数据分析。该设计主要包括信号检测和处理单元、微处理器单元、USB转TTL通信单元、脉搏信息显示和数据分析的PC机界面单元等。当该系统不与PC机相连时,也可以作为一个独立的电子脉搏计,记录存储脉搏测量信...     

磁致伸缩与磁弹一体化传感器的研制

为开发具有缺陷检测与应力测量双功能的单体传感器,设计出一种包括静态偏置磁路和内、外层感应线圈的一体化传感器结构,可工作于磁致伸缩与磁弹传感器两种模式。结合磁致伸缩与磁弹基本理论,以能量转换效率和应力测量灵敏度为指标,采用有限元仿真法对一体化传感器的偏置磁场进行优化选取。一体化传感器的试验测试结果表明,传感器工作于磁致伸缩传感器模式时,可在直径6.3 mm钢杆中激励产生L(0,1)模态超声导波并有效检测出宽度和深度均为1 mm的槽型缺陷,增加外层感应线圈的驱动直流可对静态偏置磁场强度进行补偿以使接收的缺陷回波信号幅值增加,提高传感器的缺陷检测能力;工作于磁弹传感器模式时,随激励信号幅值增大,传感器的应力测量灵敏度和测量结果线性度均有提高,其中测量结果线性拟合确定系数最高达0.992 4,表明一体化传感器可用于高精度应力测量。