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.     

基于全相位FFT超声波流量计的相位检测方法研究

针对传统相位差法超声流量计在相位测量中易受外界干扰、准确度低的问题,提出了一种基于全相位快速傅立叶变换算法的超声波流量计相位检测方法。该方法由PLL时钟发生器产生两个频率相近的正弦信号分别用于激励与混频,并通过差频技术将混频后的参考信号与回波目标信号的相位信息从高频处理为低频信号,再由16位ADC对信号同步采样。超声波采样信号通过全相位预处理后进行FFT计算,得到准确的相位结果。同时,对比分析了全相位FFT的抗干扰性和采样频率对相位测量精度的影响,并将设计的电路应用于超声波液体流量测量,最终实验结果表明超声波流量计样机的测量误差优于1%,测量量程比为160：1。     

基于VXI总线的8通道测频模块设计

基于频率测量的广泛应用性,设计了一种基于VXI总线的C尺寸8通道测频模块;在详细分析和理解VXI总线规范的基础上,采用CPLD设计了VXI总线寄存器基器件接口电路;采用信号调理电路和光电隔离电路对输人信号进行调理,使其转变成CPLD可识别的脉冲信号;基于多周期同步测频法,采用VHDL语言设计了模块的测频电路;调试结果表明,VXI总线接口电路原理正确,功能合理,接口电气性能满足总线规范的要求;测频功能工作稳定、可靠,测试精度较高.     

提高电桥测量精度的探讨

本文论述一种新颖的惠斯登电桥的双电流源激励方式。采用这种方式不仅可增大有用信号的幅度,而且消除了用传统的单电压源或单电流源激励时产生的非线性误差,使其成为一种理想的线性测量电桥。文中详细分析了不同激励方式的非线性,并讨论了其他性能,最后给出了几种实用的恒流源电路。     

基于SOPC电导率测量方法研究与实现

传统的电极性传感器对水溶液电导率测量方法忽视了电导池中的电容效应,从而导致了测量精度不高。针对这个问题,提出了基于SOPC电导率测量系统,使用选频电导率测量方法,硬件系统使用SOPC系统,此系统是整个测量系统的核心。系统还设计了方波激励信号发生器、信号放大电路、量程切换电路等硬件电路,不但能够减小极间电阻的影响,同时也能排除引线电容对电导率测量的影响。测试结果表明,此系统电导率相对误差可以达到0.5%以下,并且还具有成本低、抗干扰能力强和在线升级的优点。     

基于矢量调制的多因子误差补偿方法研究

自动平衡电桥是阻抗分析仪的核心。在高频段,由于分布参数的影响,矢量合成的正交信号源不能保证严格的正交,使电桥无法达到平衡,高频测量性能普遍较差,限制了自动平衡电桥的应用。为此,建立了一种基于矢量调制的多因子误差自动补偿方法。在误差电压经过矢量检波得到两路正交信号后,通过多个补偿因子调节两路正交信号的幅度与相位,得到两路标准正交信号,使电桥达到平衡,从而适用于高频测量。运用该方法设计的自动平衡电桥电路,工作频率范围拓宽为20 Hz~20 MHz。该方法应用到阻抗分析仪时,以Agilent标准电阻及标准电容作为被测件(DUT),在20 Hz~2 MHz内测量精度为0. 2%,在2~20 MHz内测量精度达到0. 87%。该方法解决了传动自动平衡电桥在高频段无法平衡的问题,在保证测量精度的同时,拓宽了测量频率范围,能够满足市场的需求。     

TMR自校零数字电流传感器及其自校零方法

正本发明公开一种TMR自校零数字电流传感器及其自校零方法。通过TMR电桥芯片、放大器和模数转换器将被测电流信号转换成电压信号,经过放大和模数转换生成测量数据;TMR电桥芯片的噪声数据被数字信号处理器分析后,运算得到激励线圈所需激励电压,通过数模转化器及驱动器施加到激励线圈,产生垂直于TMR灵敏度方向的激励磁场,对TMR电桥芯片进行降低噪声;再采集和分析噪声情况,最终实现TMR零点的自动校准。本发明可以有效地测量电流信号,测量结果精度高动态大,能够有效降低系统的成本。     

生物电阻抗测量系统中同时多频混合激励源的设计

为了满足对生物体内不同组织、器官同一时间阻抗测量的需求,设计了一种同时多频混合激励信号产生电路系统,系统包括单片机控制的直接数字式频率合成(DDS)信号模块,电压控制电流源(VCCS)模块等主要硬件电路,并给出了核心设计电路;经测试:当激励源频率范围为10Hz～1MHz时,其输出电流最大相对偏差为0.74%,实验结果表明所设计的同时多频激励源带负载能力强、抗干扰性能好,满足生物电阻抗测量系统的要求。     

高精度磁场式时栅传感器激励信号对测量误差的影响分析及系统设计

为提高磁场式时栅传感器测量精度,本文从理论上推导分析了时栅传感器激励信号源幅值和相位不一致产生的谐波成分对时栅传感器测量精度的影响,提出了一种基于DDS原理并采用完整闭环调节的高性能时栅激励信号源设计方案。以FPGA为微处理器,通过编程分频系统时钟,设置频率、相位控制字对DDS输出的信号频率、相位进行调节,使用增益控制器配合相位累加器实现相位到幅值精确转换。搭建了信号调理电路和信号反馈电路,通过实时对比反馈控制,解决了系统电路阻抗不匹配及干扰导致的激励信号相位不正交性和幅值不一致性的问题。实验结果表明：本文所设计的激励信号源输出信号幅值相对误差只有0.4%,正交性相对误差只有0.05%,并且采用该激励信号源,磁场式时栅传感器测角原始误差从±103.4"降低到了±20.3",有效抑制由于激励信号源幅值不一致和相位不正交带来的谐波误差。经修正后对极内角位移测量误差只有±1.3",整周角位移测量精度达到±2",满足高精度位移测量要求。     

某型发动机转速测量的实现

为了提高发动机转速测量的精度和可靠性,采用AT89C51单片机制作了飞机发动机智能检测控制系统,此系统通过对转速信号的采集、运算、分析来实现对发动机运行状态的在线监控,此系统采用多周期同步测频法来实现对转速的测量。结果表明:它克服了一般测频方法对被测信号计数产生的±1个字误差,提高了检测精度。系统具有体积小、成本低、精度高等特点,应用前景广阔。