混合型流量积算仪的设计和实现

本文介绍了低功耗混合型流量积算仪的功能要求和技术指标,比较了恒压法和恒流法两种传感器供电方法对测量精度的影响,设计了系统的组成和接口,分析了各个模块的功耗,确定了芯片的选型和系统的工作频率,并提出采用分时给三个传感器加恒流源激励的方法,结合A/D转换芯片的开关功能和CPU的睡眠功能,可以实现系统的低功耗要求.最后,提出了保证系统测量精度的方法.实践表明,采用上述方法可以较好地实现系统的功能、低功耗要求和精度指标,温度、压力和差压的测量精度都优于0.2%.     

超声波热量表的设计研究

鉴于超声波传感器在管道上的安装问题,设计了直通式管道,彻底解决了超声波传感器的入射角问题,采用高精度的时间测量芯片TDC-GP2解决了时差法的测量精度问题,并采用了当前最流行的低功耗单片机MSP430作为积算仪,通过软件设置,使系统能以较低的功耗工作.     

线性霍尔传感器技术及其在气动定位控制中的应用

为了克服线性位移动态测量中机械结构磨损大、精度低等缺点,研制了一种低功耗线性位移霍尔传感器,具有功耗低、线性度好、精度高、抗干扰性强等优点.同时,基于线性霍尔传感器技术和新型压电阀控制技术,推出了一款国产新型霍尔式智能气动控制器.与传统连杆式产品相比,具有一系列优点,譬如无接触、无机械磨损、滞后小、结构简单可靠、运行寿命长、精度高等[1-2].     

TDC-GP2在激光测距传感器中的应用

激光测距传感器可以测量激光脉冲飞行时间来获得传感器和探测目标之间距离.设计的脉冲激光测距传感器采用Spl p190半导体激光器,PerkinElmer C30737型APD作为接收的光电转换器,Msp430f449单片机作为系统控制核心.为了提高激光飞行时间间隔的测量精度,采用了一种专用的时间数字转换芯片(TDC-GP2),设计了时间间隔测量模块,采用延迟线插入法技术,测试分辨率可高达65ps.该传感器功耗低,测量精度高.     

双路低功耗超声明渠流量计的研制

针对超声波明渠流量测量中液位面波动对测量精度的影响,以及电池供电的问题,提出了一种双路低功耗超声明渠流量计的设计方法。采用2个超声波传感器,设计了基于MSP430单片机为核心的低功耗超声明渠流量计,实验表明该流量计测量精度高,功耗低。     

基于多传感融合的吊装过程监测系统联合标定方法研究

为实现大尺度产品部件吊装对接实时位姿安全监控,利用多传感器数据融合技术,组建了包括单目视觉系统、九轴MEMS以及激光测距传感器的多传感器联合测量系统-集成测量单元。针对组建的集成测量单元设计了多传感器联合测量系统联合标定的方法,该方法借助于工业机器人首先将单目视觉系统与九轴MEMS标定于集成测量单元坐标系,然后借助单目视觉系统和工业机器人将激光测距传感器的激光射线的空间直线方程标定于集成测量单元坐标系中,最终将单目视觉系统、九轴MEMS以及激光测距传感器联合标定于统一的集成测量单元坐标系下,完成联合标定。最后经过实际试验的数据分析以及误差验证,该方法完全满足吊装过程监测任务的精度与特性要求。     

基于Cortex-M0的无线高精度温湿度智能传感器

通过分析气象数据采集系统的功能需求,确定了无线高精度温湿度智能传感系统总体设计方案,文章介绍了该方案的软硬件设计与实现。该系统以超低功耗ARM Cortex-M0架构的LPC1114为主控芯片,配合低功耗、16位串行A/D转换芯片AD7792以及超低功耗、具自动应答及自动重发功能的单片式2.4 GHz的无线射频芯片NRF24L01等实现无线通信、高精度测量、自动采集和实时处理等功能,它与现有气象数据采集器相比,具有体积小、功耗低、组网灵活和测量精度高等特点。实验测试结果表明,本智能传感器工作稳定可靠,并具有足够的精度,达到了预期的设计目标。     

电子式电流互感器高压端信号处理电路

电子式电流互感器被广泛应用于电力系统中进行电流测量。为了提高测量精度,降低高压端的功耗,采用专用高精度Rogowski线圈作传感元件,设计一种新型模拟信号处理系统,即采用一条回路来完成测量和过载保护两种功能,并采用高精度低功耗元器件设计电路,从而提高了测量精度,降低了功耗。由试验结果可知此系统方便可行,精度可达到国标0.2级要求。     

基于激光测距的三坐标测量系统研究

提出了基于激光测距的三维坐标测量系统。介绍了系统所采用的 PSD光学三角法测位移原理 ,并分析了影响测量精度的因素 ,提出了相应的补偿方法。最后 ,研究了系统的控制方法。     

基于光学原理的铁路钢轨直线度测量系统设计

提出采用激光位移传感器测量技术对铁轨直线度尺寸进行测量的方法,设计了主要由运动控制测量平台、激光位移传感器、二维PSD位置传感器、信号采集及信号处理模块等四部分组成测量系统。软件系统按照最小二乘拟合的方法对采集数据进行计算,并具备分析、处理存储功能。根据测量结果,分析了系统误差及影响系统精度的主要因素。应用表明:该系统满足高速铁道长轨直线度测量测量要求。     

伺服电动机驱动泵控缸的位移软测量方法

针对位移传感器在液压系统应用中存在的不足,提出了一种液压缸活塞杆的位移软测量方法。该方法基于泵控缸系统的伺服电机转速、转矩信号以及泵、缸、油液相关参数,建立其液压缸活塞杆的位移软测量模型。根据油液黏温、黏压特性补偿活塞杆的位移,以减少软测量位移误差,并在MATLAB/Simulink中建立伺服电机泵控缸系统模型和位移软测量模型。结果表明:所提出的位移软测量方法比位移传感器获取的位移精度略差,但响应速度快,是一种替代位移传感器来获取液压缸位移的有效方案。     

基于MSP430的微功耗无线压力变送器研究与设计

基于压阻式压力传感器的测压原理,以MSP430F449单片机为核心,设计了一种微功耗无线压力变送器,用来实现对井口压力的快速准确测量.系统设计中,为了降低功耗,外部电路均采用微功耗设计方式,并通过精确电源管理,关闭不用的模块,使设备处于低功耗状态.同时,采用微功耗编程技术,进一步延长了电池的使用寿命.设计中,选用TR3001芯片作为无线发射接收模块,实现了测量数据的无线传输.通过合理的研究与设计,提高了压力数据的采集精度,解决了系统微功耗问题.     

Overhauser磁力仪初步设计

针对国产仪器功耗大、测量精度差、不稳定的问题,初步设计了基于overhauser效应的核子旋进磁力仪.该仪器将核的overhauser效应用到测磁中来,采用超低功耗单片机作为主控CPU,运用新型CPLD器件实现高精度频率测量.给出了overhauser磁力仪的工作原理、系统硬件框图及探头的配谐,设计了等精度测量频率方法,分析了测频精度误差,说明了程序设计内容及要点.结果表明:该磁力仪精度高、功耗低、稳定性强、功能丰富.     

基于RS485总线的顶板离层传感器设计

针对传统顶板离层传感器存在功耗较大、抗干扰能力差、系统结构繁杂的问题,对低功耗角度位移传感原理及整机低功耗电路优化设计进行了研究,创新性地设计了一种基于RS485总线传输的低功耗顶板离层传感器,整机功耗下降50%。该文详细介绍了接口保护电路、开关电源电路、元件供电电路、元件信号处理电路、数码管显示电路、遥控电路、声光报警电路、通信电路的元器件选型依据及模块电路设计,以及传感器的软件程序流程。现场应用表明,该设计实现了1条总线带载16台顶板离层传感器的设计需求。     

基于DSP指纹锁低功耗设计

研究了基于嵌入式DSP指纹锁的低功耗的设计方法。针对脱机指纹锁的特点。在硬件设计方面,考虑系统整体低功耗实现方法;在图像传感器上。对采集头采取非典型节省功耗设计;在核心处理器和底层控制器上。软硬件结合优化设计。本文选择性价比高、功耗低的元器件。并在软件设计上作出优化,降低了系统的整体功耗,实现脱机指纹锁的低功耗特点。     

基于磁敏测量技术的拉线式位移传感器

基于磁敏感角度测量处理器MLX90316开发了一种拉线式位移传感器。分析了拉线位移传感器的测量原理并推导了拉线位移与滚轮角度的解析关系。基于Cortex ARM处理器,设计了位移传感器的角度信号采集和信号输出电路;完成了传感器的整机机械结构设计。开发了位移传感器的应用软件,具有参数设置、传感器标定及符合标准Modbus协议的通讯等功能。试验表明:拉线式位移传感器测量精度能达到0.02 mm,性能稳定,可满足工业领域对位移测量的需求。     

智能刚度测量仪

本文介绍了高精度光栅位移传感器，经过对光栅输出的电信号的电路和软件细分等处理后，智能光栅传感器的测量范围２０ｍｍ，分辨率１μｍ、由位移传感器、压力传感器和测试台组成智能波纹管刚度测量仪系统。在测量系统中对由压力产生的位移误差以及压力的非线性误差进行误差补偿，提高测量精度一个数量级别，最后测量精度为２‰。刚度测量仪可以自动测量波纹管，测量时间１０秒／件，最后由打印机直接打印出所测量刚度、压力、位移的数值。     

基于衍射光栅计量系统的非接触轮廓测量位移传感器

聚集检测法是一种非接触轮廓测量方法,但是现有的聚焦检测法采用音圈电机,其测量精度有限.针对此问题,文中提出了一种非接触位移传感器,该传感器基于改进的傅科聚焦检测法,并带有衍射光栅计量系统.通过压电驱动器取代音圈电机驱动,并配合位移计量系统,提高了传感器的测量精度.在表面轮廓采样时,根据聚焦偏差信号,压电驱动器驱动聚焦透镜作垂直运动,使焦点始终在工件表面,同时衍射光栅计量系统测得聚焦透镜的垂直位移并将其作为采样点的轮廓高度.所有采样点的位移显示出被测量表面的整个轮廓,评定软件处理这些位移数据即可获得测量结果.该非接触的位移传感器的分辨率为10 nm.     

基于激光测距的火车车轴轮座直径非接触式测量方法研究

为了实现火车轮对压装前对车轴轮座直径的非接触式在线实时测量,在普通车床的横向溜板上换装上高精度激光测距传感器及其微调装置,根据激光测距传感器到车床轴线距离不变的原理,实现相应位置零件外径的准确测量。通过对两根已知直径的标准量棒的测量,对激光线仰角α进行了标定,消除了激光线仰角产生的误差,并分析了激光线摆角β的误差影响,此测量系统能达到轮对压装工艺要求的测量精度。     

低功耗预付费热量表的研究

提出了一种基于射频卡的低功耗热量表的软、硬件设计方法。采用了Atmel公司的T5557射频卡实现预付费功能,应用目前国际上功耗最低的MSP430FW425单片机为主控制器,Pt1000为温度传感器,其流量测量部分采用无磁流量计和韦根流量传感器,提高了测量的精度和灵敏度。