带风向识别的风速传感技术研究

为了提高矿井风速监测和控制水平,研究了一种基于热膜式原理的高精度风速传感器,为满足矿井救灾时需明确风向需求,设计了风向的正、反方向识别功能,同时为提高风速传感器可靠性水平,采用了冗余设计的思想增加了风速敏感膜贮备系统,风速传感器采用恒温式工作原理,测量范围0.2～15m/s,具有动态特性好、测量精度高、可靠稳定的特点.     

用于探空仪的加热式湿度传感器及测量电路

针对探空仪湿度传感器在高空低温、高湿恶劣环境下容易结露,湿度波动大、电路板分布电容对测量结果有影响等问题,研究了具有蛇形加热器的平板夹心电容式湿度传感器及其工艺制备方法,并设计了测量电路。采用微机电系统(MEMS)加工工艺设计了加热式湿度传感器,通过对传感器进行有限元分析,确定了传感器表面加热区域温度分布情况,得出了环境温度、加热功率与加热温度三者之间的函数关系。提出一种基于电容充放电及比较法的湿度测量电路,从而有效地抑制了温度漂移和零点漂移,减小了寄生电容对测量结果的影响。地面实验结果显示:湿度传感器灵敏度约为2.3%RH·pF-1,迟滞约为0.7%F·S,重复性约为1.9%,测量总不确定度约为4%,时间常数约为0.5s。本文研究的湿度传感器及其测量电路具有很好的温度稳定性,能够在低温环境下正常工作。     

基于GPRS的环境温湿度监测系统设计

提出了基于GPRS的环境温湿度监测系统的设计方案。针对对温度湿度有要求的环境,通过带有高精度温湿度传感器的数据采集终端采集环境温湿度数据,后经由GPRS无线模块将数据传输到监控室电脑实时显示。采用TCP点对点入网连接方式,主要针对没有网络环境的监控中心,客户无需申请公网IP地址或开通专用APN,只需在监控端接上一个接收模块,即可方便地实现远距离数据传输。整个数据采集终端由MSP430单片机进行控制,不用改动硬件,只通过对软件的修改调整,即可满足不同GPRS入网方式下的通信,拥有良好的扩展性能。实验测试表明,该系统精度高,运行稳定,满足系统设计要求。     

一种AIN基热隔离MEMS阵列风速传感器设计

采用微机电系统(micro-electro-mechanical system,MEMS)技术设计和制作了一种基于氮化铝(aluminum nitride,AIN)基热隔离四阵列热流量风速风向传感器,并同时集成了一个环境温度传感器.在厚度为0.2 mm的AlN基片上通过光刻剥离工艺和激光微加工工艺实现2D微结构风速风向传感器制备.传感器由中间加热器、4个温度探测器和1个温度传感器组成,4个温度探测器之间通过激光微加工刻蚀8个热隔离通孔以减少热传导损失,提高有效热流量交换.通过对传感器的ANSYS仿真及性能测试,验证了设计的合理性及工艺的可行性.分析得出采用热隔离通孔可有效提高4个探测器的灵敏度,降低了加热电极的热传导损失,减小了传感器设计尺寸,提高了设计的集成度.传感器测试结果表明:最大角度差为5°,速度误差小于0.5 m/s.加热功耗为120 mW,响应时间仅3 s.     

面向氯气安全监测的无线传感器网络系统

基于无线传感器网络特性,应用传感器技术、无线通信技术和计算机技术,提出了面向氯气安全监测的无线传感器网络系统设计方案.系统采用MSP430F149和CC1101芯片为核心,完成了终端节点和中心节点硬件设计、基于星型拓扑结构的通信协议设计以及PC监测中心监测报警软件设计.无线传感器网络可以快速灵活部署,并且成本较低.系统运行稳定,易于扩展,应用前景广阔.     

一种正弦波磁通门传感器激磁系统的设计

针对方波激励磁通门易出现谐波干扰问题,提出一种采用正弦波激励磁通门的激磁系统。给出了总体设计方案,设计了信号发生器,信号调理电路和功率放大电路,并给出了激磁信号波形、频率和电流等关键参数的设计性能指标。搭建了系统测试平台,分析了在不同激磁波形下磁通门传感器的输出波形变化,实验结果表明：应用本系统能够得出正弦激励下磁通门最佳灵敏度的激磁工作频率为16 kHz,在此激励作用下,测试平台测得磁通门传感器的灵敏度是110 V/T。     

谐波分析及交流比较的高空温度探测方法研究

针对高空环境下温度变化快、外界高频噪声和高斯白噪声影响大、电路板走线对温度传感器基值有影响的3个问题,研究了一种基于谐波分析测量及交流比较的高空温度探测方法。设计了直径为2.5μm,纯度为99.999%,长度为4 cm的铂电阻丝作为温度敏感单元。采用交流比较法温度测量方法能够有效提高信号的信噪比,消除了零点漂移及温度漂移,解决了由于电路板走线引起的温度传感器基值偏大的问题;用谐波分析法对温度数据进行处理,能够滤除A/D产生的量化噪声,减小了高空环境下的高频噪声及高斯白噪声对测量的干扰,依据MATLAB对该法进行仿真实验,获得理想的测量效果。将谐波分析法及交流比较法用于高空探空仪的高空温度探测,设计了高空探空仪,并进行了地面及高空实验,从而验证该方法的有效性与科学性。