温度对聚偏氟乙烯压力传感器灵敏度的影响

聚偏氟乙烯(PVDF)压电薄膜的热电效应对PVDF压力传感器的输出灵敏度影响较大。通过对研制的PVDF压力传感器灵敏度受温度影响的试验研究得出:传感器的灵敏度随温度增加而增大,两者关系是一条曲线;在-20～60℃范围内其热灵敏度漂移系数是个常数,其值为0.007619℃;利用室温时传感器校准得出的输出灵敏度,用公式可以计算出-20～60℃范围内任何温度时的灵敏度,从而实现了传感器灵敏度受热电效应影响的修正。     

基于聚偏二氟乙烯传感器的斜拉桥损伤识别

斜拉索是斜拉桥的一个重要组成部分 ,是斜拉桥的主要承载部件。斜拉桥桥跨结构的质量和桥上活载绝大部分或全部通过斜拉索传递到索塔上。实时监测分布于大桥上的桥索张力变化 ,对于了解斜拉桥的健康状态 ,确保斜拉桥的安全是至关重要的。聚偏二氟乙烯 (polyvinylidenefluoride)传感器通过监测应变得到拉索的振动信号 ,采用数字信号处理芯片实现振动信号的快速傅立叶变换 ,利用变换得到的振动频率计算出拉索的张力 ,实现斜拉索张力的在线测量。将桥索张力的变化输入到神经网络中进行斜拉桥损伤识别 ,取得了良好的实验结果。     

高热导率的聚偏氟乙烯/ 石墨烯复合材料

芯片散热问题限制了芯片技术的进一步发展,寻求高热导率的热界面材料成为突破该瓶颈的 重要手段之一。有机-无机复合材料由于其柔软性以及热导率可调控,有望取代常规材料——硅脂,成 为新一代热界面材料。实验上,有机-无机复合材料的制备方法包括物理混合、分相析出和原位氧化。 该文采用物理混合方法制备聚偏氟乙烯/石墨烯复合材料,并使用非稳态测量方法得到其热导率高达 83 W/(m·K)(温度 T＝360 K、体积分数 f＝76 vol%)。此外,复合材料的热导率与填料的体积分数、颗 粒大小形状以及填料与基体之间的相互作用等因素密切相关,利用改进的有效介质理论 Bruggeman 模 型和 Agari 模型来解释复合材料热导率的物理机制时发现,改进的有效介质理论 Bruggeman 模型并不 能很好地解释该复合材料的高热导率。由 Agari 模型可知,当填料含量较高时,填料之间更容易形成 导热通道,从而提高了复合材料的热导率。     

聚偏氟乙烯微滤膜的制备及相转化工艺参数的优化

作者采用非溶剂致相分离的方法,以聚偏氟乙烯(polyvinylidene fluoride,PVDF)为原料,以 N,N-二甲基乙酰胺为溶剂制备微滤膜,探究非溶剂添加剂的种类与含量、预蒸发时间、环境湿度等因素对膜的微观结构、纯水通量及表面亲疏水性的影响。结果表明：固定 PVDF 的质量分数为 16%,将异丙醇(质量分数为 16%)和甘油(质量分数为 6%)混合物作为添加剂,放入相对湿度为80% 的环境中预蒸发 4 min 后浸入水浴凝固,可获得具有大孔径、高通量、高疏水性的 PVDF 微滤膜。该 PVDF 膜的表面结构完全开放,支撑层由连通的蜂窝状孔结构组成,浸润后的水通量可达到(8 650.74±305.29) L/(m2·h),同时,对 200 nm 的聚苯乙烯微球的截留率为 99% 以上。此外,该PVDF 微滤膜的表面接触角为 (122±3)°,有望用于生物医药生产过程中的空气除菌过程。     

基于聚偏二氟乙烯步态智能检测的乘客计数系统

针对现有的以低成本、耐损耗的聚偏二氟乙烯(PVDF)为压电材料的客流计数传感器存在的误计数、漏计数而导致精度不够的问题,提出了一种基于PVDF步态智能检测技术的乘客计数系统。采用ANSYS软件对乘客上下车步态作应力分析,观察PVDF压电信号的分布规律,设计多输入信号调理电路获取多通道足底信号,结合信号处理算法,设计了传感器机械结构和基于实验室虚拟仪器集成环境(LabVIEW)的公交车人数统计系统。实验结果表明,该系统平均计数误差为5.3%,与已有的PVDF客流计数传感器相比,提高了精度;与视频图像计数和人体红外检测技术相比,大大降低了成本,具有很高的实用性,可以广泛应用于我国公共交通客运车。     

基于PVDF的振弦式次声波传感器设计

针对当前用于次声波检测的次声波传感器存在的一些不足,设计一种基于PVDF的振弦式次声波传感器,建立了振弦、弹性元件、压电薄膜的数学模型,设计了调理电路,并对该传感器进行测试和验证。结果表明:该传感器具有能对次声波进行全方位接收、量程可调、灵敏度高、误差小等优点。     

基于PVDF压电传感器的车辆动态称重信号的研究

聚偏二氟乙烯(PVDF)是一种高性能压电材料,非常适合应用于车辆动态称重的环境。针对PVDF传感器的特点,提出用阻尼振动模型分析PVDF传感器产生称重信号的过程,给出称重信号的频谱特点,并在自主设计的实验平台基础上对该信号进行测量。实验结果显示:相对于低频噪声,称重信号主要分布在高频段,该特点为滤除系统噪声提供了依据。根据该特点设计称重系统可以有效地减少算法设计的复杂度,提高系统的测量精确性。     

基于PVDF压电薄膜的触觉传感器研究

模仿人体手指的构造,制作了一种以不同硬度的聚二甲基硅氧烷(PDMS)为外层材料,聚偏氟乙烯(PVDF)为传感元件的柔性触觉传感器,利用电荷放大器采集传感器与五种常见物体接触并滑动时产生的振动信号,对信号进行选取、滤波、提取特征值等处理,结合分类算法,对物体材质进行辨识分类.实验证明,此传感器对5种常见物体材质的识别率可...     

基于心冲击信号的睡姿识别

研究证明,睡眠质量与睡姿有着密切关系,不良的睡姿甚至会加剧多种疾病的潜在风险。为了更精准地进行睡眠健康监控,提出了一种基于心冲击（BCG）信号的睡姿模式识别算法,使用非接触、无干扰的压电薄膜传感器采集BCG信号,在腰腹部采集仰卧、俯卧、左侧卧和右侧卧4种睡姿信号,经小波变换降噪等预处理后提取基于J波的特征值,设计并比较基于神经网络和KNN的睡姿识别分类器。实验结果表明,神经网络睡眠识别算法的平均正确识别率为93%,KNN算法为84%,因此基于BCG信号的神经网络睡姿识别算法可以广泛用于睡眠监测应用。     

基于PVDF的三维指尖力传感器设计

在智能机械手控制过程中,为了获取指尖力三维信息,设计了一种基于聚偏二氟乙烯(PVDF)压电薄膜的指尖力触觉传感器,并通过数学模型描述了压电薄膜及传感探头原理,设计了相应的调理电路。以和接触面所呈不同角度的指尖力为测试对象。测试结果显示:所设计的指尖力传感器能准确检测指尖力的三维信息,可用于实际的指尖力检测。     

基于C8051f040的瓦斯传感器阵列信号采集电路设计

利用高性能、低功耗微控制器C8051f040设计一种新型信号采集处理电路，通过多通道模拟多路开关CD4067实现传感器阵列中的多个敏感元件分时工作．在保证每个敏感元件标定周期为2星期的条件下,8个敏感元件组成的敏感元件阵列的标定周期达到16个星期。实验表明，该电路可以实现多个敏感元件分时工作，并具有较高的测量精度。     

CMOS脉搏血氧采集传感器信号处理电路设计

针对脉搏波信号幅度小噪声大等问题,提出并设计了一款基于CMOS的脉搏血氧采集传感器信号处理电路.采用UMC 0.18 μm 1P6M CMOS工艺进行设计,提出一种能有效放大微弱信号、减小噪声且滤除高频信号的信号处理电路,从而使信号达到模数转换的输入范围.芯片测试结果表明:该芯片在1.8V单电源的供电下,输出动态范围为0.7V~1.4V,芯片的可变增益范围为30 dB~54 dB,共模抑制比和电源抑制比均大于88 dB,芯片的总体功耗为360 μW,达到了预期的效果.     

基于无线传感器网络的坡面异常信号检测方法研究

提出了一种适用于硬件资源受限的传感器节点的坡面异常信号检测方法,数据的采集和异常检测在节点前端完成,能提高监测实时性,降低数据传输的通信能耗.传感器节点采集坡面加速度数据,通过对训练数据进行经验模态分解得到本征模函数的上包络,并对该包络数据进行高斯建模自适应学习确定检测阈值.对监测数据经验模态分解得到上包络数据,运用3α原则与检测阈值进行比较实现异常信号判别.通过算法仿真和实际部署测试得到该方法检测精度为98%,具有一定的实用价值.     

基于电感式传感器的非接触测速定位方法研究

对一种新型的电感式传感器装置进行了研究,简单介绍了传感器的基本原理及结构、相关DSP数字信号处理系统,并对测速定位的精度进行了理论分析,得出了其性能参数,通过实验室试验装置验证,与理论计算值相一致。此传感器不仅可用于齿槽状转子的速度测量,还可应用于长定子构造的直线电机的速度、距离的测量上,具有较高的精度和测量范围,以及良好的实际应用价值。     

三维海流传感器信号采集系统的设计与实验

针对上升流流速缓慢难以测量的问题,设计了一种基于测量应变的新式海流传感器.通过电桥转换得到几微伏到几百微伏的微弱电压信号,采用高精度AD转换芯片AD7195作为海流传感器的核心电路,降低量化噪声.采用高精度基准电源以及交流激励、比率测量技术,提高模数转换精度;设计了上位机控制软件,可方便地调整模数转换参数和观察测量结果.通过实验验证了该信号采集系统能够满足海流传感器的测量要求.     

NAMUR型速度传感器信号采集电路的设计

为了准确获取NAMUR型速度传感器信号,设计了一种基于PIC18F2480单片机的信号采集电路,并给出了该电路的软件设计流程。该信号采集电路可采集到0~600 Hz的频率信号,并可在线监测传感器断线、短路或正常工作等状态。     

热释电传感器的非接触式测控系统设计

介绍了利用热释电红外传感器进行非接触式测温的基本原理、红外测温系统结构和信号处理电路的组成。以此为基础,设计了一套非接触式红外测温装置,用该装置测定了移动目标表面温度。在模拟实际场景应用时,实现了对较远距离的运动行人体温的准确测量;装置还增加了高温报警电路和蓝牙无线通信模块,丰富了使用功能。     

基于无线传感网的老人监护系统

通过对老人监护问题的需求分析,设计一套基于无线传感网的监护系统。本系统设计了便携式的心电检测仪,实时采集被监护对象的心电信号,并采用嵌入式零树小波变换算法实现心电数据压缩;同时,构建无线传感网络,利用基于RSSI的三点定位算法实现对被监护对象的定位。最后,将心电数据和位置信息通过无线路由传至监护中心的终端软件,供分析、显示和记录。实验表明,该系统能较好地完成心电信号检测及定位功能,有助于医疗人员实施老人监护工作。