基于PT1000的冗余温度补偿型超声波测距传感器的设计

针对超声波在介质中传播速度易受到环境温度影响的问题,设计基于PT1000铂电阻温度补偿型超声波测距传感器.传感器基于PT1000铂电阻构成电桥电路,将温度变化转变为电压变化量,经16位A/D芯片模数转换后传给单片机,再依据铂电阻特性曲线进行比较、运算得出温度值,利用误差平均效应方法对四个相同结构冗余的铂电阻电桥测量数值进行平均计算得出最终温度值,进而得出此温度下的速度值;运用渡越时间检测法采集脉冲回波的时间,再利用距离公式计算则得出距离值.实验结果表明,采用PT1000补偿的测距传感器测量平均误差为0.001m,没有温度补偿测距传感器测量平均误差为-0.110m,采用DS18B20补偿测距传感器测量平均误差为0.010m.     

基于渐近线回归法的海浪波高仿真

导航雷达反演的海面信噪比与有效波高真值的数据量分布不均匀,会导致波高的拟合系数不准确,这是一直难以解决的问题。针对这一问题设计了一种新的渐近线回归方法,利用该方法可模拟大海浪下信噪比的开方与有效波高的比值,并生成新的拟合系数。通过仿真实验验证了该方法的有效性。首先对原始数据以及拟合曲线进行转换;然后通过设定误差范围,在转换后的直线两侧生成新的信噪比开方与有效波高比值。通过逆变换可得到有效波高的仿真数据。利用已有数据对该方法进行验证,证明该方法对原数据点的模拟度高,仿真结果符合波高数据的分布和变化规律。将仿真结果应用于海上试验,可大幅度保障船舶的安全航行。该有效波高数值对于大波高测量工作具有重要的数值参考价值。     

基于预测测量方法的时栅位置反馈接口设计

旋转变压器在航空航天、船舶与兵器等领域大量应用,时栅是一种新型的位移传感器,利用时间测量空间;为了提高时栅对传统位移传感器的兼容性,提出了一种回转位置预测测量新方法,利用时间序列理论对时栅测量值进行建模,设计了兼容旋转变压器的典型位置反馈接口,解决了时栅在动态测量过程中的数据更新速率问题;在数控转台上的实验结果表明;在-0.00023"/ms<'2>～0.00019"/ms<'2>的角加速度变化范围内,角位移预测误差为±2".     

基于CAV424的油井含水率在线检测

不同含水率的油水混合物其介电常数差异也会很大,根据这一理论,本文设计了过流式的电容传感器,采用专用集成芯片CAV424将电容量转换成电压信号,并进行了高精度的AD采样,提高了测量的准确性。实验结果表明,该系统性能较好、测量精度高、成本低,具有较好的应用价值。     

电容式物位计在应用中应注意的向个问题

1　电容式物位计的工作原理电容式物位计由电容式物位传感器和检测电容的线路组成。其基本工作原理是电容式物位传感器把物位转换为电容量的变化 ,然后再用测量电容量的方法求知物位数值。电容式物位传感器是根据圆筒电容器原理进行工作的。其结构如同 2个长度为Ｌ、半径分别为Ｒ和ｒ的圆筒型金属导体 ,中间隔以绝缘物质 ,当中间所充介质是介电常数为ε1的气体时 ,两圆筒的电容量为Ｃ1=2πε1Ｌ/Ｒ/ (ｌｎＲ/ｒ) (1)　　如果电极的一部分被介电常数为ε2 的液体 (非导电性的 )浸没时 ,则必须会有电容量的增量ΔＣ产生(因ε2 >ε1) ,此时两极…     

电工钢片磁化曲线无损检测传感器研究

针对一种电工钢片磁化曲线无损检测传感器进行研究,该传感器利用磁通测量线圈和磁位计分别检测电工钢片特定区域的磁通和磁势,实现钢片磁化曲线的无损检测.为了实现传感器的优化设计,利用ANSYS软件对传感器进行二维和三维仿真实验.同时,通过仿真实验获得不同励磁载荷情况下磁通测 量线圈和磁位计的仿真测量值;对检测到的信号进行曲线拟合,求得被测电工钢片的基本磁化曲线.仿真实验验证了该传感器检测方案的正确性和优化设计的可行性,并为实际应用提供了根据.     

基于电容传感器的多功能液体检测系统设计

设计为一个简易多功能的液体容器,以STM32F103RCT6单片机为控制核心,采用HL-8型压力传感器和HX711AD转换电路进行液体重量的检测,通过超声波传感器实现液体的高度测量;根据不同液体介电常数的区别,通过自制电极检测在不同液体中的电容量,进行信号处理后,送给单片机内置的高精度ADC进行转换和辨别,将辨别结果在LCD12864上显示,同时对测量结果进行语音播报。测试结果表明:该液体容器具有价格比高、功耗低、使用方便、测量精度高等特点。     

适用于户外增强现实系统的混合跟踪定位算法

单一传感器无法解决户外增强现实系统中的跟踪定位问题.为了提高视觉跟踪定位算法的精度和鲁棒性,提出一种基于惯性跟踪器与视觉测量相结合的混合跟踪定位算法.该算法在扩展卡尔曼滤波框架下,通过融合来自视觉与惯性传感器的信息进行摄像机运动轨迹估计,并利用视觉测量信息对惯性传感器的零点偏差进行实时校正;同时采用SCAAT方法解决惯性传感器与视觉测量间的时间采样不同步问题.实验结果表明,该算法能够有效地提高运动估计的精度和稳定性.     

一种高精度MEMS 梳齿驱动器有限元仿真方法及实验

为解决目前MEMS 梳齿电容驱动器由于边缘效应导致的理想计算模型计 算误差较大问题,利用有限单元法中的能量法,提出了一种对梳齿驱动器电容量进行精确仿 真计算的方法并以实际制作的微机械陀螺质量块上的90 对梳齿驱动器为对象,分别利用该 方法及常用的CMATRIX 仿真方法对其电容值进行了仿真计算。两种方法得到的电容量的计 算结果分别为1.5283pF 和1.5793pF。二者与利用高精度LCR 测试仪得到的结果1.5172pF 的相对误差分别为0.73%和4.09%。实验结果表明,该方法对考虑边缘效应的MEMS 梳齿 电容驱动器具有较高的计算精度。     

基于负阻效应的高灵敏度电容传感器电路研究

电容传感器灵敏度较低,特别是在传感器本体的初始电容量较大、而测量过程中的增量电容量又较小时,系统的相对灵敏度常常会低至无法准确得出被测参数的变化情况.结合负阻效应逆转正电容的原理,对传感器的初始电容进行负向补偿以降低初始电容量,就能够以很低的电路成本实现系统分辨率与灵敏度的提高.     

基于电容式传感器的建筑物围护结构含水率测试

设计的平面电容式传感器可感应围护结构中水分的变化,给出了传感器的工作原理,针对小电容检测的抗干扰问题,采用了加保护电极和利用驱动电缆传输信号的技术,结合改进的充放电微电容检测电路,对传感器的测试深度和灵敏度与极板尺寸的关系进行了研究和优化。设计了基于嵌入式微控制器的含水率测试系统,实验结果表明:该系统可以用于一定深度的围护结构的含水率现场测试。     

基于模糊控制的高空飞艇姿态控制系统设计

针对高空飞艇纵向姿态控制的操纵特点,提出了采用空气舵和前后副气囊充放气复合控制的方案,并基于模糊控制设计了其纵向姿态控制系统.首先完成了复合控制的高空飞艇纵向通道数学模型建模,给出了高空飞艇纵向通道小扰动线性数学模型;然后,采用模糊控制方法对高空飞艇的纵向姿态控制系统进行了设计;最后通过仿真验证了所设计控制系统的有效性...     

基于遗传算法和偏最小二乘法的电容式油气两相流空隙率测量新方法

电容传感器提供的电容测量信息反映了两相流空隙率的分布,采用12电极阵列式电容传感器提供的电容值的线性组合(即空隙率测量模型)来实现空隙率的测量.遗传算法和偏最小二乘方法用来确定空隙率测量模型.首先应用遗传算法获得对空隙率测量有贡献的最佳电容组合,再用偏最小二乘方法确定各有贡献电容对空隙率测量贡献的大小.实验结果表明,提出的空隙率测量新方法是有效的,测量精度和测量速度满足工业应用要求.     

提高NTC热敏电阻器测量响应速度的方法

为了满足温度测量场合对响应速度的要求,利用电阻电容(RC)一阶系统的阶跃响应特性,设计了一种测量时间与阻值成正比的高精度测量电路,提出了一种快速充放电的方法,消除测量方法的无效等待时间.基于该思想,利用STM32单片机I/O开漏与推挽方式的输出控制,完成自由与快速充放电过程,利用负温度系数(NTC)热敏电阻,实现了高精度温度的测量.稳定性测试实验表明:测量系统在恒温为25℃时,连续测试10h,NTC热敏电阻的阻值相对波动0.006％,具有较高的稳定性.温度响应实验表明:测量系统符合典型的一阶阶跃响应特点,响应时间较常规的RC温度测量电路明显变短,响应速度得到了提高.基本满足一般测温场合对响应速度的要求.     

基于ANSYS有限元法的电导率传感器分析

提出了一种结构简单的新型非接触电导率传感器。从原理出发,采用ANSYS有限元方法,通过建立有限元模型、定义材料属性、网格划分、设置边界条件、加载和求解等,得到了溶液电导率分别与传感器电感和电容之间的关系。利用该传感器对几种已知电导率溶液进行了测试,结果显示其测量的最大相对误差为0.64%,从而证明所提出的传感器测量方法不仅测量精度可行,还提高了测量的冗余度和可靠性,具有很高的商业应用价值。     

基于磁导调制的直线式时栅位移传感器

为了满足恶劣环境下精密位移测量的需求,解决现有测量方法在大量程和高精度之间无法兼顾的难题,克服小栅距造成加工难度大的缺点,提出一种基于磁导调制的驻波合成行波的新方法,研究一种新型直线式时栅位移传感器。通过对传感器测量原理的理论推导,设计了传感器的基本结构,应用三维磁场仿真软件Ansoft Maxwell对传感器进行建模与仿真,采用快速傅里叶变换( FFT)对仿真结果进行误差分析与溯源,根据分析结果对模型结构优化并进行仿真实验验证;根据优化模型制作传感器实物并搭建实验平台进行实验验证。实验结果显示：在200 mm测量范围内,测量精度达±600 nm,且传感器制造简易,成本低廉,在实际工程中具有重要的实用价值。     

单极板微位移电容传感器结构设计与优化

根据单极板微位移电容传感器结构优化设计的问题,提出了一种基于纵横推进法的电磁场仿真参数化建模方法。在建立合理的单极板电容传感器电磁仿真参数模型基础上,首先通过仿真实验选择保护环和绝缘层缺口的最优值。然后依据仿真得到的最优值,选择结构与最优值接近的电容传感器产品对比,取得了较好的研究结果,电容仿真值与实际测量值误差小于0.3%。最后对电容传感器极板倾斜对测量结果的影响进行了研究,极板倾斜2°时测量误差为1.6%。电容传感器结构优化结果满足实际工程要求。     

基于计算机的电容式湿敏元件测试系统及应用

介绍了一种基于计算机技术的新型智能电容式湿敏元件测试系统。该系统采用计算机及单片机技术,应用两次积分复数测量法测量湿敏元件的电容值和品质因数(Q)值。该系统实现了自动化测试,具有数据处理、分析计算、记忆、图表处理等多种功能,还可同时测量湿敏元件的灵敏度、湿滞、线性度等。电容值测试精度达到±0.1pF,Q值测量精度达到±5%。     

恒定低温法在低湿区露点检测中的应用

在低湿区环境下的露点检测中,电容式露点传感器测量的频率与露点值呈现非线性,且受环境温度影响很大,此外,湿度越低,测量的分辨力也越低。采用了一种恒定低温方法来检测低湿区露点,即传感器的环境温度恒定保持在0℃以下,可大大提高低湿区的测量分辨力,再根据露点值与频率值间具有的确定的非线性关系,将采集的频率经牛顿插值计算后就可得到露点值。采用该方法大大提高了电容式露点仪在低湿区露点检测的分辨力,扩展了其测量范围。     

恒流源充电二极管放电的互感值测量方法

介绍恒流源充电二极管放电的互感值的测量方法。其测量原理是采用开关电路,以恒流源电路向互感器的原边线圈充电,只经过二极管放电,定时测量稳定放电的时间和副边线圈的开路电压来测量互感值。分别论述了测量原理,并设计了试验和标定方法,通过试验和数据分析证明这种互感值测量位移的方法可行,不采用高频正弦激励,即可测量较小的互感值。