基于CAV424的电容式压力传感器测量电路设计

随着差动式硅电容传感器广泛应用于各行各业中,对差动电容信号的检测至关重要.文中提出基于CAV424电容检测芯片作为前置检测单元,实现了电容压力传感器测量电路.该电路具有稳定性好,抗干扰性强,且通过非线性补偿有良好的线性.实验结果表明,实际电路与理论分析具有良好的一致性.     

原油含水率检测电路的设计

在介绍CAV424测量原理和变介电常数型电容传感器工作原理的基础上,设计了一种基于CAV424的电容传感器原油含水率检测电路.测量时,CAV424将电容变化量转换成差动电压信号,送给差动放大器INA101放大后形成与含水率对应的输出电压.通过试验表明:检测电路测量原油含水率与蒸馏水法测量值的差值在5%以内,较好地克服了电容法测量时调理电路易受寄生电容和环境变化影响的问题,具有测量准确度高,测量速度快,显示直观,安装使用简单,价格低廉,操作方便的特点.     

啤酒发酵温度的差动中值定标方法

在嵌入式集散控制系统中,需要检测的模拟量绝大部分是非线性的.依据啤酒发酵中对温度的控制特点,提出了铂电阻四线补偿式恒流源测温的差动中值定标方法.差动中值定标方法计算工作量小,检测速度快,能保证铂电阻温度检测在小范围内准确,满足了低成本、高精度的测温需求.该方法为小范围非线性模拟量检测问题提供了可行的解决方案.     

基于硅微陀螺的环形二极管电容检测技术研究

针对电容式硅微陀螺在角速率激励下产生的电容变化量在微弱的aF量级,易受外界信号的干扰而湮没的问题,对传统电容检测方法与环形二极管检测方法进行分析对比,采用了电路结构简单、功耗低、易于集成的环形二极管电路完成电容检测,建立了环形二极管电容检测电路的数学模型,分析其参数对检测电路输出电压的影响,结果表明检测电容变化量、解调电容以及载波均对差分输出电压产生影响。进行电路设计时应同时考虑非线性及灵敏度的影响,保证动态灵敏度最高的范围内尽可能增大解调电容,有效改变电容转换增益的非线性,输出与角速度成线性关系的电压信号。     

基于DSP控制的动态无功补偿装置优化设计

研制了一台基于DSP控制的晶闸管投切电容(TSC)型无功补偿装置.该装置利用DSP的捕获功能实时跟踪电网频率变化,同步采样交流电网电压电流信号,并使用均方根算法,实现采样数据的实时快速处理,获得三相功率相关参数;投切补偿电容采用混合编码方式,融合了等值编码和不等值编码的优点,在保证补偿-装置投切精度的同时,实现了电容的循环投切.实际运行表明,该装置可以快速准确检测并计算电网各项参数,实时控制电容补偿,达到了实际应用的水平.     

ECT系统微小电容信号采集的研究

针对ECT系统微小电容检测中信号调理和完整性的问题,对基于FPGA的ECT数据采集系统进行了详细的研究,其中包括FPGA产生可调高频正弦信号的模块功能介绍,FPGA控制通道选择电路的原理及正弦数据变为激励信号的处理过程,保证了采集信号的准确性和完整性,提高了ECT系统的集成度,并提出了改进方案.     

天气雷达天线无线电子水平校准装置的设计与实现

为了解决人工校准天气雷达天线水平过程存在的问题,文章采用差动倾角式电容传感器、数据无线通信、计算机数据通信和数据处理等多项技术,设计了一套雷达天线无线水平自动校准装置。文章重点介绍了差动倾角式电容传感器设计算法特性方程、差动电容输出电压检测电路以及输出数据非线性处理和测量精度的影响因素等技术难题,并给出了具体解决办法,提高了雷达天线水平校准精度和工作效率。     

MEMS差动电容加速度传感器

介绍了一种MEMS差动电容加速度传感器的设计及所达到的技术指标。对MEMS Sensor选择差动电容传感器的理论依据进行了分析，叙述了MEMS差动电容加速度传感器各项参数的设计依据，包括灵敏度、非线性、温度漂移、隔离度、频带宽度等，同时介绍了该传感器各项指标的测试数据。该传感器具有灵敏度高、参数设计合理，不用温度和线性补偿就达到了高线性和低漂移，结构合理，达到理想的横向隔离效果和宽的频率响应特性等特点。     

铍铜倾斜仪敏感头研制及其线性软件补偿

倾斜仪是测量倾斜角度的仪器,利用铍青铜材料优良的弹性性能加工振动元件,制作"三明治"式差动电容检测结构的倾斜仪敏感头,分析了敏感头的力学特性,给出了被测倾角和铍铜元件偏角的关系。对敏感头进行测试,利用单片机软件编程方法对敏感头进行了非线性补偿,提高了敏感头的输出线性度。     

一种电容薄膜真空计检测电路的设计

针对电容薄膜真空计的电容检测精度要求高以及非线性的问题,文中设计了一种基于二极管桥的检测电路。该电路检测电容薄膜真空计的测量电容与参考电容的差值,能有效抑制共模噪声的干扰,并采用负反馈的方法对非线性进行补偿。仿真表明负反馈的方法能够有效降低真空计的非线性,在仿真数据上非线性度从7.27%降低到0.662%。实际测试结果表明该电路能准确地检测电容,电路灵敏度为1.85 V/pF,非线性度为0.4%,电路稳定性较好。     

基于DSP和FPGA的多路型光纤光谱仪系统

描述了一种能同时快速地测量多达八组的光谱信号并具有实时光谱处理能力的新型多路型光纤光谱仪系统。该多路型光纤光谱仪以多个CCD作为光电探测器,以FPGA作为控制核心产生各种控制时序,利用DSP进行光谱数据处理并实现与PC机的USB通信。概述了整个系统的构成,给出了光谱采集的光学平台设计,研究了在DSP和FPGA控制下光谱数据的采集和处理过程。为了避免测量时各个通道光谱数据的相互串扰并控制光谱峰值的随机漂移,除采用传统的滤波电路和电源稳压技术之外,提出了利用FPGA内部编程的方法来解决IC芯片内部电容效应的新技术。光谱测试结果表明,该系统具有良好的长期稳定性、较大的信号动态范围和较高的信噪比,适合于各种场合的光谱及相关参数测量。     

高精度原油储罐液位计研究

通过对数字式电容液位计及等值基准电容补偿法的研究，提出将数字式电容液位计与压差法相结合，由数字式电容液位计测量原油液位和油水界面的高度，等值基准电容法补偿由于环境温度、极板腐蚀和油液粘结带来的测量误差，采用压差法测量混油密度，依据混油密度和液位高度求得油重及容积；通过高精度A/D板采集模拟和数字信号，连续对储罐内原油的液位、密度、温度等各种参数进行运算，并由智能监测仪实施全自动显示，其测量精度可达到毫米级。     

A micromachined surface stress sensor with electronic readout

A micromachined surface stress sensor has been fabricated and integrated off chip with a low-noise, differential capacitance, electronic readout circuit. The differential capacitance signal is modulated with a high frequency carrier signal, and the output signal is synchronously demodulated and filtered resulting in a dc output voltage proportional to the change in differential surface stress. The differential surface stress change of the Au(111) coated silicon sensors due to chemisorbed alkanethiols is Deltasigma(s) approximately -0.42+/-0.0028 N m(-1) for 1-dodecanethiol (DT) and Deltasigma(s) approximately -0.14+/-0.0028 N m(-1) for 1-butanethiol (BT). The estimated measurement resolution (1 Hz bandwidth) is approximately 0.12 mN m(-1) (DT: 0.2 pg mm(-2) and BT: 0.8 pg mm(-2)) and as high as approximately 3.82 microN m(-1) (DT: 8 fg mm(-2) and BT: 24 fg mm(-2)) with system optimization.     

基于LabVIEW的油水界面检测系统

以虚拟仪器理论为基础,采用LabVIEW为软件开发平台,FPGA为硬件核心,设计了一套油水界面检测系统.该系统采用电容传感器和多谐振荡器,配合FPGA,实现油水界面信息的采集,并由上位机软件对采集的信号进行处理、显示和存储.调试结果表明:该系统具有界面友好、操作方便、集成度高及可扩展性强等特点.     

A high speed photon counter system for microwave mercury ion frequency standard

This report describes a high speed photon counter system for microwave mercury ion frequency standard based on a field programmable gate array (FPGA). A high speed comparator is chosen to convert analog signal to digital pulse. A circuit with low-voltage differential signaling (LVDS) receiver in FPGA is used to capture the rising edges of the pulses. In our experiment, the clock of the Altera FPGA EP4CE10E22C8N is 80 MHz which is easy for logic design, and the de-serialization factor of the LVDS receiver is 8, the measured minimum pulse width that can be correctly captured is about 1.67 ns. As a compact and low-cost module, the photon counter system is used for the microwave mercury ion frequency standard.     

通用型光栅信号处理系统的研制

为了实现基于光栅传感器的位移测量,设计了一种通用光栅信号处理系统。无论光栅尺的输出是方波信号还是正弦波信号,处理系统均可识别并处理。运用FPGA芯片对光栅信号进行四倍频细分、辨向以及可逆计数。计数得到光栅扫描测头的位移数据经由DSP预处理,然后通过ISA或串口传到上位机,并由液晶显示位移结果。实现了对光栅信号的测量处理过程,同时通用性得到了提高。     

新型电平衡式差动电容测微仪

阐述了新型电平衡式差动电容测微仪的工作原理、硬件结构设计及其软件实现方法.应用LabVIEW对传感器的输出信号进行检测,获得位移数据、曲线和图形.与其他测微仪相比,具有更高的灵敏度、更高的检测精度和更好的线性度.     

电容式加速度计读出电路芯片设计

针对实验室的差分电容变化量为fF量级、频带宽度为0~20kHz的电容式加速度计,设计了一种可以有效减少噪声、失调电压和寄生电容影响的读出电路。该电路由开关电容积分电路、低噪声运放和单位增益采样保持电路组成。在0.5μm 2P3MCMOS工艺下完成该电路设计,通过仿真结果表明,该电路的输出电压与差分电容变化量成很好的线性关系,可以检测差分电容变化量达到fF量级。     

用于激光测距的高精度时间数字转换电路

针对大容量现场可编程门阵列(FPGA)时间数字转换电路线性度较差的问题,采用小容量FPGA实现了用于激光测距的高精度、高线性度时间数字转换电路。通过对高速计数器、数字插入方法、编码器硬件算法的研究,分析了影响时间数字转换电路精度和非线性误差的因素,提出了一种降低非线性误差的方法。首先,根据所分析的影响因素,解决了高速锁存的问题,在单片小容量FGPA XC2V250上实现了时间数字转换电路;接着,通过USB接口将携带时间信息的计数器值和温度计码转为二进制编码值传给PC机,进行计算和显示;最后,设计了延时测量电路,对所设计的时间数字转换电路进行了测试,得到了各个延时单元延时的大小,并进行了数据分析和处理。测试结果显示:时间数字转换电路单次测时分辨率约为80 ps,校正后可达40 ps左右,微分非线性误差为-0.524LSB~+0.448LSB,积分非线性误差为-1.598LSB~+1.492LSB,可以满足飞行时间法激光测距中高精度测时的要求。