基于总线传输的锚杆应力传感器研制

针对传统锚杆应力传感器存在的功耗较大、抗干扰能力差、系统繁杂等问题,研制了一种基于RS485总线传输的低功耗锚杆应力传感器.创新性地采用高精度的电阻应变片原理的应力检测元件,显著提高了传感器的检测精度.从器件选型、低功耗运行机制两方面详细介绍了接口EMC电路、DC-DC降压电路、元件供电电路、差分信号放大电路、数码管显示电路、遥控电路、声光报警电路、通讯电路八部分硬件电路设计方案,以及传感器的软件流程.进行了实验室基本性能实验,实验结果表明,传感器具有低功耗高精度的特点,实现了一条总线带载10台的设计需求.     

振动信号在线检测的超低功耗无线传感器节点设计

本文介绍了实现在线振动检测和分析的无线传感器节点的超低功耗硬件设计。该传感器节点基于超低功耗单片机MSP430F135,由射频通信模块和加速度传感器及信号调理电路构成。我们主要研究了用集成加速度器件以低功耗方式实现振动信号在线检测的设计方法,以及使节点满足超低功耗和检测性能要求的系统各模块工作方式（包括模式和时序）和电能管理措施,使节点在满足在线实时检测和信号传送要求的基础上,其平均功耗达到采用电池供电的无线传感器节点的性能和寿命要求。     

基于Fe_2O_3系列气体传感器阵列的电子鼻系统

阐述了一种基于Fe2O3系列气体传感器阵列的电子鼻系统硬件实现方法及其系统的一般组成,介绍了Fe2O3系列气体传感器和传感器的加热电路。该系统以MSP430F149单片机为核心,实现对检测气体的自动数据采集、脱机和联机识别。利用该系统对甲烷、氢气和液化石油气进行检测,结果表明:该电子鼻系统能有效地对这3种气体进行定性识别,识别率接近100%。     

基于谐波检测技术的光纤甲烷气体传感器的研究

基于甲烷气体的近红外吸收光谱，研究了一种高灵敏度光谱吸收型光纤甲烷气体传感器。采用DFBLD作为光源，通过光源调制实现气体浓度的谐波检测，利用二次谐波与一次谐波的比值来消除由光源的不稳定和变化所引起的检测误差。建立了谐波检测的数学模型，给出了甲烷气体的测量结果。     

低功耗甲烷传感器研究进展

针对分布式无线甲烷传感器需功耗低、微型化、响应时间短、可靠性高、安全性好的要求,介绍了基于微机械电子系统技术和纳米材料的低功耗催化燃烧式、热导式、电导式甲烷传感器的工作原理和研究进展,分析了它们的优缺点,展望了低功耗甲烷传感器的发展方向和前景。(1)低功耗催化燃烧式甲烷传感器可测量低浓度甲烷,然而易中毒,稳定性不高,由于工作温度较高,低功耗催化燃烧式甲烷传感器的功耗一般较高,通过采用脉冲方式运行,传感器平均功耗可降低至2mW以下;然而其稳定性不高,未来的研究方向是改进封装工艺或者催化材料,以增强其抗毒化的能力,同时需结合人工智能和机器学习等先进算法研究免人工校准的低功耗催化燃烧式甲烷传感器。(2)低功耗热导式甲烷传感器具有全量程测量甲烷的能力,可同时测量低浓度和高浓度甲烷,在矿井中可以稳定运行,且对煤矿井下环境的适应力强,具有分布式无线甲烷传感器应用前景;未来的发展方向是改进电路模组,实现睡眠-唤醒运行模式,同时研究传感器元件和外围电路的集成技术,以实现片上集成式热导式甲烷传感系统,降低整体运行功耗。(3)低功耗电导式甲烷传感器分为室温型和微加热板型,室温型电导式甲烷传感器功耗较低,但响应时间较长;微加热板型电导式甲烷传感器功耗相对低,结合特定的纳米材料,可以在较低工作温度下实现对甲烷的响应,具有低浓度甲烷监测应用前景,但微加热板电导式甲烷传感器一般对环境湿度很敏感,基线易偏移,敏感材料对电极的粘附力差,器件重复性和可靠性均较差,需要进一步改进敏感材料和封装工艺;应用磁控溅射方法将半导体氧化物敏感材料沉积到电极上可提高材料的粘附力,从而提高器件的重复性和可靠性,同时需结合算法纠正基线偏移,保证微加热板型电导式传感器的稳定运行。(4)从整个传感系统角度看,传感元件外围电路的功耗有时甚至高于传感元件本身,未来的方向是研究片上集成式甲烷传感器,可大大降低外围电路功耗,形成极低功耗甲烷传感器。(5)需要研究先进的传感器自校准算法,实现分布式无线低功耗甲烷传感器免人工标校或自校准。     

一种新型便携式甲烷检测仪

介绍一种新型单片机控制甲烷检测仪的电路结构、程序设计和功能.它具有低功耗、高精度、操作方便和防爆性能好等特点.     

多参数空气质量检测仪的硬件电路设计

在分析公共场合空气质量的基础上,研究开发了一款以MSP430为核心的气体检测仪。介绍了该系统的硬件电路实现方法。该系统以低功耗MSP430F2252单片机为核心,选择高精密传感探头,多种传感探头协同工作,可完成多种污染源的检测;对检测电路、信号处理电路以及反馈电路进行了设计和改造;系统检测的数据可通过液晶显示,通过存储电路存储及查询,数据超限时还可通过报警电路声光报警。经实验验证,系统具有低功耗、数据精确可靠、性能稳定、方便携带以及价格低廉等优点。     

CH4传感系统微弱光电信号处理电路的研究

为改善以CH4为目标气体的检测系统的信噪比,提高系统的检测灵敏度.基于微弱信号的锁定检测原理,以方波调制系统LED为光源,设计以锁相放大器为核心的微弱信号处理电路和计算机控制电路,将携带浓度信息的光强信号转换为直流电压输出.实验结果表明,电路输出电压与检测甲烷气体浓度呈线性关系.分析表明,理论上电路对甲烷浓度检测极限值为1.5×10-4.系统灵敏度可通过设计光源功率稳定电路和温度控制电路得到进一步提高.     

基于高灵敏度SnO_2纳米棒传感器的便携式酒精测量仪

设计了一款基于高灵敏度的单晶体SnO2纳米棒传感器,以高性能、超低功耗的单片机MSP430F135为控制核心的便携式精密酒精测量仪。阐述了高灵敏度的单晶体SnO2纳米棒传感器的特性,并给出了传感器测试电路。简单介绍了系统硬件电路的工作原理和软件实现流程。     

一种具有温压补偿功能气体涡轮流量计的设计

设计了基于MSP430单片机的具有温度压力补偿功能的气体涡轮流量计,介绍了该系统的硬件电路和程序设计.以MSP430F149单片机为处理芯片,有效降低了系统的功耗,该系统采用高性能的温度压力传感器进行温度压力补偿,确保了系统的精度,同时温度压力传感器等器件均采用低功耗器件进一步降低了系统功耗.