3-D磁传感器的电路设计与信号处理

研究具有倾斜传感器的三维方向磁传感器电路设计及信号处理。首先,二维磁传感器HMC1052和一维磁传感器HMC1051Z正交测量地磁场的三个分量,并将其转换为差分电压信号放大输出,电压信号分别被A/D采样存储到单片机中;其次,倾角传感器输出与磁传感器的倾角成正比的脉冲信号,脉冲信号高电平被单片机内部计数器计算出存储在单片机内;最后,单片机通过串口将数据传送到PC机进行处理和显示。文中利用传感器的复位/置位电路有效地提高传感器的灵敏度,同时还对此进行了仿真。此外,通过软件方法消除电桥偏置电压。     

一种船用气象要素相对湿度传感器

针对陆地用气象要素相对湿度传感器难以适应海洋高湿、高盐雾、高腐蚀环境的问题,研制了一船用气象要素相对湿度传感器。采用高精度湿敏元件,设计出频率发生电路,将空气相对湿度的变化量转换为频率信号;通过设计的频率电压转换电路将频率信号转换为电压信号;设计的线性化调理电路将变化的电压信号进行线性化处理,使电压的变化能够线性化地对应于空气相对湿度的变化。通过特殊结构和可靠性设计,满足了气象要素相对湿度传感器的海洋环境适应性。测试结果表明:研制的船用气象要素相对湿度传感器测量精度高、线性化好,能够适应于海洋环境。     

传感器系统的非线性校正

通常传感器的输入与输出呈非线性关系,本文采用多项式拟合法列出其反非线性特性拟合方程,并用MATLAB求出方程系数;在压力传感器系统中,压力经导电橡胶传感器转换为电压,电压数据被送到LabVEW软件中的公式节点,经过节点中拟合方程的计算,使传感器系统的输入-输出呈线性,即通过软件实现传感器系统的非线性自动校正.     

环境自适应灰度循迹传感器设计

针对灰度循迹传感器在环境光照发生变化时不能自动适应调节基准电压的问题,设计了一种新型灰度循迹传感器.该传感器将微处理器与传统灰度循迹传感器电路进行结合.微处理器对多路传统灰度传感器电路采集到的检测电压信号进行融合计算,得到该环境光照下最优基准电压,以解决传统灰度循迹传感器基准电压无法自适应环境光照,存在循迹误判的问题....     

外力对逆磁致伸缩索力传感器影响研究

基于索力传感理论模型和环式结构的索力传感器,对索力测量原理做了推导,传感器输出感应电压与激励磁场变化、外力变化、某一激励磁场下的材料磁导率及空气间隙尺寸、线圈密度等有关.重点分析了加载外力对传感器输出的影响.在稳恒直流激励下,当外力缓慢变化时可通过感应积分电压反映外力;当外力交流变化时,可通过感应电压求得外力,感应电压幅值与加载外力的频率成正比.最后,确定模拟实验参数,对传感器进行了仿真.结果表明当外力缓慢变化时,感应积分电压与外力成线性关系,传感器的灵敏度与线圈匝数.材料逆磁致伸缩系数成正比.     

磁致伸缩力传感器输出特性及其影响因素分析

为揭示磁致伸缩力传感器的物理机制,研究了磁致伸缩传感器输出电压与核心元件磁特性的关系。基于磁致伸缩材料的逆磁致伸缩效应,使用片状Fe-Ga和Fe-Co合金设计一种新型的力传感器,根据霍尔效应原理和Jiles-Atherton模型推导了力传感器输出电压模型,通过传感器输出特性测试平台对传感器输出特性进行测试,实验结果表明在偏置磁场6kA/ｍ、 外力2N时,Fe-Ga合金力传感器的最大输出电压为112mV,Fe-Co合金力传感器最大输出电压为58mV,与输出电压模型具有较好的一致性,从物理机制层面上分析磁致伸缩力传感器输出电压的影响因素,确定力传感器的输出电压主要由偏置磁场、外力、以及传感器核心元件磁致伸缩(λ/ λｓ)和Ms/ λｓ1/ 2决定,并且传感器的输出电压与(λ/ λｓ2)１/2成正比,与(Ms/ λｓ１/2)成反比,揭示了磁致伸缩力传感器输出特性的物理机制。     

基于脉冲占空比调节灵敏度的光电开关传感器

调整光电开关传感器的检测距离可通过调节其灵敏度来实现。该研究讨论了脉冲占空比对红外光电开关传感器灵敏度的影响,提出了基于脉冲占空比调节红外光电开关传感器灵敏度的技术方法。以连续周期矩形脉冲信号为例进行了傅里叶级数展开,得到了直流电压分量和倍频信号电压幅值与占空比的正弦函数关系,并仿真分析了占空比与基频信号电压幅值的相关性,实验测量了占空比对传感器相对灵敏度影响的关系曲线。结果证明,在不改变矩形脉冲电压幅度和频率的情况下,通过调节占空比δ可以改变传感器的灵敏度。即当0<δ<50％时,灵敏度随δ增大而增大;当δ＝50％时,灵敏度最大;当50％<δ<100％时,灵敏度随δ增大而减小。在红外光电开关传感器上应用该技术方法,实现了利用软件控制占空比来调节传感器的检测距离。     

温度对二氧化锡气体传感器响应信号的影响

在方波调制的条件下,研究了不同的外加电压和不同的占空比下SnO2气体传感器动态响应信号,同时测定了两种条件下的传感器表面相应的温度变化曲线;在7V的外加电压和30/(30 20)的占空比下,传感器能给出完整的动态响应信号;温度曲线的线形虽然相似,但温度梯度却不同,表明电压和占空比对动态信号的影响是通过温度这一本质因素来实现的.对温度这一本质因素进行了理论分析.     

基于零磁通的双隔离高电压传感器设计与实现

传统霍尔电压传感器测量千伏级电压采用外接电阻转换成电流的方式,存在输入功率大和测量隔离度低的问题。基于此,设计了一种基于零磁通的双隔离高电压传感器。设计电阻阵列、仪表放大和运放双跟随匹配的U/I转换电路,降低输入功耗并精确传送测量电压;引入特殊耐高压设计的霍尔模块,对原次级磁场建立零磁通反馈,实现测量和输出隔离以及高精度线性转换;设计宽电压式DC-DC电源对内部高低压模块隔离供电。测试结果表明,传感器线性度优于0.1%,精度优于0.2%,耐压达到2 000 V,具有重要的工程价值。     

基于电容式套管的电子式电压传感器的研制

在分析电容式套管结构和分压原理的基础上,采用传感器与一次高压设备融合技术,设计了基于套管次末屏以及末屏分压的电压监测传感器,并通过实验验证了该传感器的有效性.测试结果表明:该传感器能可靠地采集套管传过来的工频电压和冲击电压信号.     

低真空封装的新型变电容面积MEMS惯性传感器阶跃响应特性分析

一种新型变电容面积MEMS惯性传感器与传统的梳齿电容传感器相比,具有对梳齿电容不平行敏感度低,可加测试电压高等优点.通过对该传感器在低真空封装条件下的惯性阶跃响应特性分析,着重研究了不同梳齿电容倾斜角度对该传感器的阶跃惯性信号响应的影响,以及不同倾斜角度梳齿的位移响应和测试电压、空气真空度的关系,并把该结果和梳齿结构的情况进行比较.结果表明,工艺因素对变电容面积MEMS惯性传感器在低真空封装下的阶跃惯性响应影响很小;另外,该结构上可加的测试电压可以是梳齿电容结构上可加测试电压的近10倍,这有利于减小接口电路的噪声.以上分析论证了该新型传感器有利于降低器件的工艺要求和提高传感器的分辨率.     

低真空封装的新型变电容面积MEMS惯性传感器阶跃响应特性分析

一种新型变电容面积MEMS惯性传感器与传统的梳齿电容传感器相比,具有对梳齿电容不平行敏感度低,可加测试电压高等优点。通过对该传感器在低真空封装条件下的惯性阶跃响应特性分析,着重研究了不同梳齿电容倾斜角度对该传感器的阶跃惯性信号响应的影响,以及不同倾斜角度梳齿的位移响应和测试电压、空气真空度的关系,并把该结果和梳齿结构的情况进行比较。结果表明,工艺因素对变电容面积MEMS惯性传感器在低真空封装下的阶跃惯性响应影响很小;另外,该结构上可加的测试电压可以是梳齿电容结构上可加测试电压的近10倍,这有利于减小接口电路的噪声。以上分析论证了该新型传感器有利于降低器件的工艺要求和提高传感器的分辨率。     

光纤传感器技术入门(五)

<正> 10.光纤电压、电流传感器 在光纤电压、电流传感器中,最初受到人们重视的是用来测量高电压下的大电流,也把它叫作激光变流器。假如激光光通过磁场中的法拉弟效应元件的话,其极化面就旋转,这种激光变流器就是利用这种性能进行工作的。该激光变流器与以前的电磁感应型交流器相比较,其优点     

宽频逆压电-光栅电压传感器的性能提高研究

现有的PZT-FBG电压传感器体积小、成本低廉、易加工和易批量生产，已成为目前运用最为广泛的压电材料。本文采用有限元方法改善PZT-FBG电压传感器的频率特性，通过初步计算谐振频率来选择最优的基本结构。结合仿真计算与实验验证，深入分析了压电模块尺寸参数、待测电压施加方式和压电模块堆叠PZT片数对传感器性能的影响规律。结果表明，对电压传感单元和光信号解调单元同时施加极性相反的待测电压，可以显著提高传感器输出特性的分辨率；PZT堆叠片数的增加能够提高传感器输出特性的分辨率，但也会降低传感器的测量准确度。最后提出相应的传感器传感特性的改进方案，可为进一步改进该传感器及其他同类压电陶瓷传感器提供参考。     

电子称重装置

电子称重装置包括:传感器(loadCell),偏置电路,电压发生器,模数转换器以及置零电路等,其中置零电路联接并使用传感器和偏置电路的输出电压,所以传感器无载输出电压大体会保持为零伏。     

基于虚拟仪器的传感器静态特性测试系统研究

采用虚拟仪器技术,对CSY10B型传感器的输出进行了数据采集和处理,设计了传感器静态性能测试系统。在Windows系统环境下,利用LabVIEW软件编程,构建虚拟仪器,实现了对传感器输出电压的实时测量、显示、记录;同时对其输出电压数据进行数据拟合,确定了其最佳拟合曲线,实现了对传感器的静态特性的自动分析与测定。所提出的传感器静态性能测试系统具有良好的人机交互界面,简单实用。     

80C196KC单片机在光纤电压传感器中的应用

光纤电压传感器是近年来出现的用于实时高压监测的一种新型的传感器,其实时监测性能与数据处理单元密切相关。分析了光纤电压传感器的数据处理单元的硬件框图和软件结构。实验表明,用单片机８０Ｃ１９６ＫＣ作为光纤电压传感器的信息处理单元,基本可以满足实时监测的各项要求。     

80C196KC单片机在光纤电压传感器中的应用

光纤电压传感器是近年出现的用于实时高压监测的一种新型的传感器,其实时监测性能与数据处理单元密切相关。本文分析了我们研制的光纤电压传感器的数据处理单元的硬件框图和软件结构,实验表明,用单片机８０Ｃ１９６ＫＣ作为光纤电压传感器的信息处理单元,基本可以满足地监测的各项要求。     

基于边缘电场传感器的大范围位移测量方法

主要研究基于边缘电场传感器的位移测量方法,由于在测量位移时交叉指型传感器互导电容的变化具有周期性,因而可以实现大范围的位移测量.运用Ansoft Maxwell有限元仿真软件对边缘电场传感器的二维半波长模型进行了仿真分析,仿真结果表明当传感器工作区间内有物体移动时,会改变传感器的电场分布,使传感器互导电容发生周期变化.设计了一个简单的、低成本的调理电路,可以将电容变化转化为电压输出信号,得到边缘电场传感器输出电压与电容的关系.对电极尺寸为35 mm×30 mm×0.02 mm的边缘电场传感器进行了测量实验,实验结果与仿真结果吻合较好.     

容栅传感器谱分析与逆设计

在理论分析和实际测试容栅传感器的基础上,改进了以往的等效电路;采用谱分析方法对容栅传感器的激励信号、传递函数和输出电压进行了研究,确定其最佳形式,并根据传感器逆设计方法,给出了传感器的新型电极.