高精度桥式传感器信号调理电路设计与实现

针对桥式传感器数据采集系统中桥式传感器输出的信号微弱、噪声大,不能直接进行A/D采集的问题,为了提高数据采集系统的精度,设计了桥式传感器信号的调理电路。设计采用FPGA作为主控芯片,实现了整个调理电路的程控,并给出了电路的硬件设计;具体介绍了程控桥式传感器接口模块、程控放大模块和程控滤波模块的设计,放大增益范围为0～60 dB可调,滤波截止频率范围为0～50 kHz可调,操作方便,灵活性高,成本低,有着非常好的交流和直流性能。经仿真和实验验证,直流精度优于0.1%,能广泛应用于相关工程领域。     

窝点接触力自动测试仪数据采集系统的设计

实现了一种用于自动测量弹性臂窝点接触力的新型测试仪.主要介绍了该仪器数据采集系统的硬件和软件设计.其中硬件电路的设计包含了信号调理电路和信号采集电路,前端使用了仪用放大器调理传感器输出的微弱信号,后端使用了AVR单片机完成AD转换和数据串行传输.上位机软件主要负责仪器的运动控制、视觉测量和数据的采集和处理.软件的数据处理部分采用了Matlab6.5与VC6混合编程来实现窝点接触力的求解.     

多通道环境下油样检测光谱分析系统的方案研究

对于光谱仪的信号采集系统的两个关键技术指标是微弱光电信号的处理和多通道数据的同步采集和传输。在分析信号采集的工作原理基础上，结合工程应用，研究了用于直读光谱仪的多通道数据采集与处理系统。基于微弱光电信号的特性和系统性能指标的需求，设计了以FPGA为控制核心、信号调理模块增益可控、多通道数据并行采集、实现数据无损传输的系统总体设计方案。设计了实现数据采集系统各功能模块的硬件电路，以及FPGA对系统各个模块的控制逻辑，并完成系统硬件测试和功能测试。测试结果表明本系统能够采集光电倍增管输出的微弱电流信号。     

高精度微电容检测系统的设计

针对微弱电容信号检测的问题,设计了一种基于Pcap01芯片的高精度微电容检测系统。系统硬件主要由微电容测量芯片Pcap01、单片机MSP430最小系统以及供电电路组成。系统软件主要实现了微小电容采集、Pcap01与MSP430之间的SPI通讯以及通过RS485通讯将数据发送到上位机界面显示。实验证明,该系统测量电容的误差可以低至4.114 7 f F,具有精度高、抗干扰强等优点。     

ERT数据采集系统通讯模块的设计

电阻层析成像(Electrical Resistance Tomography,ERT)技术的广泛应用及发展对ERT数据采集系统提出了更高的要求,便于安装携带、与计算机进行高速数据传输是ERT系统在实际测量中应用的基本要求.本文采用Cypress公司EZ-USB开发系统,利用EZ-USB开发板AN2131Q和配套软件,设计了ERT数据采集系统的通讯模块,实现了基于DSP的ERT数据采集系统与PC机的USB通讯接口模块,提高了系统的实时性能.     

基于霍尔传感器的无刷直流电机改进测速方法

针对有感无刷直流电机中测速周期长、精度低、硬件电路复杂等问题,文中给出了一种滚动测速与软件倍频相结合的改进测速方法。在分析霍尔传感器测速原理的基础上,采用软件编程实现霍尔信号输出六倍频处理,以提高测速分辨率、提高可移植性;采用滚动测速法实现速度检测,可提高系统测速精度、缩短测速时间间隔;进行了系统硬件和软件设计。所设计系统在全自动酶免分析仪上的实验表明,该测速方法精度可达±0.36%。     

光纤光栅微弱信号检测的解调电路

为了在光纤光栅匹配解调系统中实现对光纤光栅微弱信号的检测与处理,在应用微弱光电信号检测原理的基础上设计一种高信噪比、高检测精度的解调电路,该解调电路采用低噪声电路元件参数选取原则和前置放大器设计的一般方法,在雪崩光电二极管与信号数模转换之间采用互阻放大器、巴特沃斯滤波电路和多级放大电路,实现了电路的最佳噪声匹配,有效地抑制了电路的噪声和干扰。该解调电路在光纤光栅匹配解调系统中具有很高的信噪比和测量精度,且具有很好的灵敏度,在测量低频率振动信号试验中具有优异的性能。实验表明:该电路解调系统在25～200 Hz正弦激励振动信号下具有很好的低噪声性能,精确的测试出振动信号,同时该电路所采用的方法与措施对其他测量系统也有借鉴意义。     

锁定放大微弱信号检测仿真与设计研究

为解决商用锁定放大器不便于特定应用背景下微弱信号检测系统的灵活扩展与剪裁,该文分析了正交锁定放大的基本原理,建立了正交锁定放大的MATLAB/SIMULINK数学模型,展示了锁定放大所能达到的性能以及数字信号处理对锁定放大性能的改善效果。给出了正交锁定放大检测装置的硬件设计过程,包括前端信号调理电路、移相电路、相敏检测电路、低通滤波电路、均方值电路及数字显示电路等。仿真表明,在高斯噪声影响下,微弱信号检测可以达到较高的检测精度,且通过滑动平均值滤波算法可以有效提高检测的精度。实验研究表明,在噪声信号峰峰值为10 V情况下,可以将50 m V的有用信号提取出来,且在50 m V以上可以拟合出较好的输入输出线性关系,便于检测装置的标定。     

基于压电蜂鸣片的脉搏仪的设计与实现

针对脉搏信号微弱且有干扰信号不易测量的特点,提出了一种利用陶瓷压电蜂鸣片进行脉搏信号检测的硬件设计方案。首先为了减小外界干扰和提高测量精度,设计中给出了信号调理电路的一次放大器和陷波器的设计电路;其次在脉搏信号测量过程中,针对外界干扰等因素的影响造成测量基线不稳定的问题,利用中值滤波算法很好地实现了基线的校准;最后经过试验数据的比较,验证了基于压电蜂鸣片的脉搏仪的可行性。     

基于标记分子法的大管径气体流量的测量

介绍了一种基于标记分子法的新型电离式气体流量计.该流量计通过测量气体若干点的流速反映总体气体的流量.设计了微弱电流信号处理的硬件模拟电路;分析和计算了影响测量精度的硬件电路时间延迟;实现了在恶劣环境下大管径气体流量的准确测量.     

基于STM32单片机的液压动力系统监测仪设计

针对传统液压动力系统存在精度低、实时性差、可靠性低的问题,设计了基于STM32单片机的液压动力系统的监测仪。监测仪设计包括硬件系统设计和软件系统设计,其中硬件系统以STM32f407单片机为核心,主要对传感器信息采集电路进行设计;软件系统采用Free RTOS实时操作系统,提高系统监测的实时性,监测数据通过RS485总线传送到MCGS触摸屏并显示。实验证明:检测仪可对液压动力系统进行实时监测且测量准确性高,测量精度达到0.44%。     

新型扭矩电动扳手显示的设计

介绍了新型电动扳手显示系统的设计,并基于I2C（Inter—Integrated Circuit）总线技术实现LCD（Liquid Crystal Display）的显示。给出了硬件电路的设计和软件流程图。该设计可简化硬件电路,提高扭矩精度,使电动扳手小巧、轻便、美观,性能安全可靠。     

选煤厂瓦斯无线监测系统设计

目前国内选煤厂对煤仓瓦斯的监测大多采用人工监测的方式,其效率低、精度差。针对这一现状设计了一种基于ZigBee的无线监测系统,通过分析研究煤仓中瓦斯浓度较高的位置,设计了系统的总体方案,对硬件部分包括处理器单元与无线通信单元的硬件设备进行了选型设计,设计了看门狗电路与CC2430的时钟电路,以及系统软件的主程序流程图。系统的应用将提高煤仓瓦斯监测的精度与效率,保障选煤厂的安全生产。     

基于冷镜式原理的高精度露点温度检测系统设计

为了实现对露点温度的精密测量,设计了一种基于冷镜式原理的高精度露点温度检测系统。硬件部分主要设计了铂电阻测温电路、温度采集电路等。运用冷镜式露点温度检测方法,同时采用铂电阻测温电路的设计,实现了对露点温度的精密测量。实验结果表明,该系统稳定性好、测量精度优于±0.5℃。     

棉纤维水分检测中数据融合与虚拟仪器技术的应用

提出了一种基于虚拟仪器和数据融合技术的棉纤维水分测量方法.系统由硬件检测电路和虚拟仪器软件平台两部分组成,重点对数据融合方法和虚拟仪器软件平台的设计进行了讨论;通过对温度和水分2个参量进行BP神经网络数据融合处理,实现了提高测量精度的目的.     

电阻层析成像系统的硬件设计

电阻层析成像是利用多相介质具有不同的电导率,通过传感器测得数据,运用适当的算法重建电导率分布的一种过程层析成像技术。针对现有的成像技术存在的成本高、响应速度慢、不能测量导体的问题,设计了一种新型高精度电阻层析成像系统。硬件部分主要设计了DDS信号产生电路、电流源产生电路、微弱电压信号接收与调理电路、RS485通讯以及STM32F407和CPLD最小系统电路。实际实验搭建了固液两相流测量装置,结果表明该系统成像精度高、实时性好。     

基于STM32的动力锂离子电池极片轧机控制系统设计

动力锂离子电池作为新能源汽车的核心动力部件,而电池极片厚度的均匀性决定了电池的性能,目前锂离子电池极片轧机轧制速度慢、轧制精度低。针对以上问题,开发了一套基于STM32的动力锂离子电池极片轧机控制系统,系统采用模块化设计,对系统开关量输入输出电路、模拟量输入输出电路、通讯电路等硬件电路进行设计;软件采用Free RTOS操作系统,提高系统实时性以及轧制效率。测试结果表明,系统可有效地提高锂电池极片的轧制精度和轧制效率,轧制速度可达30 m/min,轧制精度误差达±0.003 mm。     

基于非晶态合金丝传感器的人民币磁性安全线测量系统

构建了基于非晶态合金丝的纸币防伪安全线测量系统。该系统包括硬件和软件2个部分。硬件主要由传感器与PC机组成。传感器采用单非晶丝磁芯双绕组结构的磁敏探头,改善了传感器的性能,可更精确地检测纸币上的微弱磁信号。介绍了传感器的工作原理,并设计了传感器的信号处理电路,对研制中的关键技术进行了分析。通过LabVIEW软件,实现数据的自动采集和分析。实验表明:该系统使用简单、灵敏度高,并能方便的对测量数据进行存储和分析。     

基于FPGA的高速数据采集系统的设计

针对传统数据采集系统采集频率和采集精度低的问题,开发了一种基于FPGA的高速、高精度数据采集系统。从硬件电路和驱动程序这两部分对系统进行了分析和设计,实现了基于FPGA的AD9740、AD9211和cy7c68001驱动时序,给出了基于vhdl的驱动代码和仿真结果。对实际电路经行了仿真、调试,给出了测试结果。试验结果表明,系统可以实现采样率为300MHz,采样精度为10-Bits。     

基于超声波传感器的风速风向测量研究

针对传统风速仪测量过程中存在精度差、稳定性低等一些问题,设计了一种基于超声波传感器的风向风速测量系统。硬件部分主要设计了超声波发射的DDS驱动电路、信号接收调理放大电路、滤波电路以及ARM控制电路等。系统采用CPLD和AD9754产生高精度的驱动信号,同时采用32位的ARM STM32实现对数据的处理以及外围通信的功能。实验结果表明,该系统在数据处理方面速度快,具有较高的稳定性和精确度,可以满足工程应用要求。