硬标签质量参数检测传感器设计及测试

电子商品防盗系统(EAS)中使用的一类硬标签核心电路由磁棒线圈和电容串联组成,LC谐振频率F和品质因数Q值是硬标签关键质量参数。针对该类硬标签参数检测的市场需求和传统双线圈检测方法存在的不足,提出了一种基于互感耦合原理,以亥姆赫兹线圈磁场为激励,采用差分和二级积分电路获取硬标签幅频特性信息的检测方法,搭建了硬标签参数检测传感器电路分析传感器检测F、Q值的理论模型。通过对市售58 k Hz硬标签试验数据的分析表明:该传感器F、Q值的绝对误差分别小于0.025 k Hz和1.3,其谐振频率测试性能明显优于市售EAS频率检测仪(E-X5006AM),性能满足行业测试要求。该传感器可为硬标签生产过程和质量检测提供F和Q值信息,具有行业实际应用价值。     

单非晶丝磁芯双绕组新型磁传感器理论与实验研究

采用旋转水中淬火纺丝法制备的钴基非晶态合金丝作为磁敏感材料,提出了一种采用单非晶丝磁芯双绕组结构,多谐振荡桥励磁,对弱磁场进行检测的高灵敏度、高线性度新型磁传感器.通过建立敏感磁芯的理想磁滞回线模型并根据电路理论及电磁场理论,推出了传感器的输出信号与待测磁场、振荡桥元件参数、线圈匝数、敏感磁芯的磁参数及磁芯几何参数的关系,通过实验证实了在传感器线性检测区域内理论结果的正确性,从而为优化传感器性能提供了理论依据.文中给出了研制的磁传感器对外磁场的检测结果.     

谐振式MEMS磁传感器接口电路设计

介绍了一种谐振式微系统（MEMS）磁传感器的接口电路,电路由驱动电路和信号检测处理电路组成。驱动电路采用直接数字频率合成器（DDS）产生磁传感器驱动信号,同时为检测电路提供同步信号;信号检测处理电路对磁传感器输出信号和 DDS 产生的同步信号进行同步解调,最终得到所需的磁场信号。最后对电路的性能和测试结果进行分析和总结。     

基于C/F的多路太阳能热水器水位传感器设计

设计了一种基于NE555谐振电路的电空/频率(C/F)转换的多路水位传感器。单片机实时检测谐振电路输出频率确定水位信息,控制GAL芯片实现多路水位测量。通过对不同水位及不同水温下的输出频率进行正态分布分析,确认了5挡划分满足太阳能热水器水箱水位测量要求。实验表明该传感器准确度较高,可靠性强,可用于温度为20~100 C的多路太阳能热水器水位测量。     

综合灵敏度和品质因数的电涡流谐振测量电路参数优化

为提高电涡流传感器的性能,综合考虑了测量灵敏度和回路品质因数两个重要影响因素,研究了其谐振测量电路的参数选择优化方法。在不影响问题性质的前提下,建立了调幅谐振电路的等效简化模型。首先推导了电路阻抗和幅频响应函数的解析式,通过MATLAB数值仿真,分析耦合电阻R0,谐振电容C0对灵敏度影响。其次推导了测量回路的品质因数Q公式,并分析了R0和C0对Q的关系。最后通过实验验证参数取值对测量电路的影响,为电涡流传感器测量电路参数优化选择提供了有效的指导和参考。     

一种三端式磁通门传感器激磁电路设计

磁通门传感器是目前微弱磁场检测中较为理想的测试元件,具有高灵敏度、高精度和良好的稳定性等优点;在分析了三端式磁通门传感器的数学模型的基础上,介绍了其工作原理,即需要激励源、传感器和检测电路共同作用才可以构成完整的测量系统;同时,设计了一种三端式磁通门传感器的激磁电路,其激励电压幅值为5V,频率为5kHz;结果表明,该信号频率和幅值比较稳定,可以作为磁通门传感器的激磁信号。     

电容传感器测量电路的稳零研究

受到测量电路中元件本身性能、温度和供电电源性能等的影响,采用四相检测测量电路的微电容传感器的输出不可避免地会出现零漂,影响传感器的稳定性.为此,对微电容传感器测量电路的零漂现象进行了研究,给出了稳零方案和电路,并说明了电路中各元件对稳零的影响以及元件的选择和计算方法.     

压电换能器谐振频率动态检测的研究

超声波换能器串联谐振频率的检测和研究都是基于静态分析,因而存在无法对实际应用电路进行动态参数的识别和实时跟踪的缺点.基于压电换能器的等效电路,结合导纳圆分析,提出了一种检测换能器谐振频率和相关参数的方法.该方法对超声波电源实现自动识别、跟踪以及动态匹配压电换能器谐振频率等具有非常重要的参考作用.动态检测结果表明,该方法可以较好地检测出压电换能器的谐振频率.     

直接监测钢筋锈蚀的光纤传感技术

介绍了直接监测混凝土结构中钢筋锈蚀的光纤传感技术和各监测方法的原理、监测参数及优缺点,并提出改进这些监测方法的思路.鉴于土木工程中钢筋锈蚀环境的复杂性和监测的长期性,监测方法必须反映混凝土中钢筋锈蚀的实际环境,传感器设计必须保证监测精度和耐久性,并尽量扩大钢筋锈蚀率的测量范围,以使其在土木工程中具有可行性.     

基于广义阻抗变换电路的电阻-频率传感信号的表征

提出了将电阻信号直接转换为频率信号的电路。基于广义阻抗变换(GIC)电路,可以将传感器的电阻转换为等效电感或电容,并形成谐振电路,实现了频率偏移信号对电阻式传感器敏感信号的表征。通过对气体传感器仿真和实测进行对比,分析了高频下的寄生效应并进行修正。通过调节电路参数,增大频率对电阻变化的灵敏度。最后采用商用传感器对甲醛进行实测,结果表明:该传感器可以简便地将电阻变化转换为频率信号,并应用到物联网中进行无线传感。     

基于低温共烧陶瓷的无线无源传感器设计

设计一种基于低温共烧陶瓷(LTCC)的无线无源压力传感器。电感器和电容器并联组成的LC谐振回路构成传感器的工作电路,采用厚膜工艺完成了平面螺旋电感器和平行板电容器的制备。传感器利用LC谐振回路的谐振频率对不同压力的响应来表征传感器的应变特性,采用2个电感耦合的方式来实现无线检测。测试结果显示:传感器的谐振频率随外加压力的增大而减小,其谐振频率变化对压力的响应灵敏度约为331.70 kHz/bar。     

三线圈式无源电子标签质量参数检测技术研究

电子商品防盗系统(EAS)中的无源电子标签工作原理可等效为LCR串联电路,其谐振频率FX和品质因素Q是无源电子标签关键质量参数.针对目前二线圈式检测方法检测此类标签参数存在的不足,设计一种差分式三线圈传感探头,分析了三线圈传感探头的工作原理,并采用Proteus软件对此传感探头的等效电路模型仿真,验证测量方法的可行性.同时设计了以MSP430F149处理器为核心的检测硬件电路,并基于二分法设计了快速寻找FX和Q值的跳频程序.以58 kHz声磁无源电子硬标签为测试对象,试验表明:此检测技术的FX、Q值测量的绝对误差分别小于9.1 kHz和1.0,其性能优于市售EAS频率检测仪(E-X5006AM).     

基于单片FGPA的谐振式光纤陀螺数字系统设计与实现

谐振式光纤陀螺（Resonator Fiber Optic Gyro,RFOG）是基于Sagnac效应产生的谐振频率差来测量旋转角速度的一种新型光学传感器,在小型化和集成化方面具有明显优势。相比于传统的模拟检测技术,数字检测技术具有稳定性好、抗干扰能力强、处理速度快和体积小、易于集成等优势。论文建立了基于单片可编程逻辑器件（Field Programmable Gate Array,FPGA）的数字RFOG系统,在单片FPGA上实现了基于比例积分控制技术的谐振频率伺服回路、用于自动反馈补偿相位调制器由于环境温度等发生变化时引起的2π复位电压漂移问题,以及体现Sagnac频差信号的第二闭环反馈控制回路。最后将研制的基于单片FPGA的闭环数字检测电路应用于实际RFOG系统,顺利验证了上述功能,并实际观测了陀螺转动信号。     

电磁激励谐振式MEMS压力传感器闭环控制研究

在谐振器动力学分析的基础上,系统地比较了谐振式压力传感器检测速度谐振频率和检测位移谐振频率的优缺点.设计出一种零相移的电磁激励谐振式MEMS压力传感器闭环控制系统,该系统利用检测速度谐振频率提高传感器的信号检测稳定性,并且控制电路无需移相环节即可保证传感器在工作频率范围内实现稳定可靠的闭环自激.实验结果表明,采用该闭环控制系统的传感器具有较高的稳定性,传感器长时漂移低于0.025%F.S.,在10 hPa～1 050 hPa范围内非线性度为0.06%.     

MEMS石英振梁高增益谐振电路的设计与分析

介绍了一种基于新型高阻抗QVBA的高增益谐振电路设计和谐振电路的分析测试实验。利用阻抗分析仪4294A测得石英振梁的等效参数,对石英振梁的电气特性进行分析,发现高阻抗石英振梁起振比普通晶振需要更高增益。基于双门振荡电路,利用运算放大器在开环系统中具有无限增益的理论,提高谐振电路的驱动能力。同时采用谐波抑制网络,指出谐波抑制网络可以抑制无用的频率避免传感器输出信号出现泛音频率,并提高谐振电路的稳频速度。考虑电噪声对输出波形质量的影响,在电路的输入部分采用滤波电容,并在电路的输出部分采用反向器整形,使电路输出标准的方波信号。最后利用安捷伦DSO5012A型号示波器和频率计对高增益谐振电路和石英振梁组成的谐振系统进行测试,测试结果表明本文设计的谐振电路与石英振梁组成的谐振系统可以输出标准的方波信号,输出频率精度达到10-5 kHz,在振动稳定以后频率变化小于0.1 Hz,无泛音频率出现,对研究高精度MEMS加速度计传感器具有重要意义。     

谐振敏感元件特性模拟器的研究

为了实现谐振式硅微传感器测试仪器的直接校验,以及进行谐振式传感器反馈控制电路的优化研究,设计了能够模拟压阻拾振式谐振敏感元件特性的电路.其中压阻变换是该电路实现的关键.文章采用模拟电路实现对谐振敏感元件的电阻拾振特性的模拟,得到受电压线性控制的交变电阻.对该电路进行了高频特性分析,提出一种可拓宽其频带的反馈补偿技术,从...     

Corrosion current density prediction in reinforced concrete by imperialist competitive algorithm

This study attempted to predict corrosion current density in concrete using artificial neural networks (ANN) combined with imperialist competitive algorithm (ICA) used to optimize weights of ANN. For that reason, temperature, AC resistivity over the steel bar, AC resistivity remote from the steel bar, and the DC resistivity over the steel bar are considered as input parameters and corrosion current density as output parameter. The ICA–ANN model has been compared with the genetic algorithm to evaluate its accuracy in three phases of training, testing, and prediction. The results showed that the ICA–ANN model enjoys more ability, flexibility, and accuracy.     

新型体声波传感器读出电路的实验验证

为了实验验证此前通过仿真验证的基于六端口反射计的新型BAW传感器读出电路的方案的可行性,本文制作了新型BAW传感器读出电路并对其进行了测试.以串联谐振频率约为1.5 GHz的薄膜体声波谐振器(FBAR)为待测器件(DUT),设计、制作了一种能够满足该FBAR谐振频率测量带宽(1.3 GHz~1.7 GHz)要求的PCB上微带六端口网络和检波器,配合射频信号发生器和示波器,获得了模拟DUT(50ΩSMA匹配负载)的反射系数-频率(Γ-f)曲线测量结果.与矢量网络分析仪(VNA)的测量结果进行了对比,两者吻合较好,实验验证了"基于六端口反射计的BAW传感器读出电路"可用于FBAR谐振频率的测量.本文工作对实用化BAW传感器的研制和片上矢量网络分析仪(VNA-on-Chip)的设计都有借鉴意义.     

EPC高频变压器分布参数及其影响的分析

随着高频化的需要,变压器分布参数的影响也逐渐显著。从高频化的等效电路入手,对开关变压器分布参数的影响进行了详细的理论分析和仿真验证,提出了在设计和绕制变压器时能够减小分布参数的几种措施,并通过仿真结果给出了利用分布参数作为谐振元件的一部分的高频软开关电路的具体实现。