基于多传感器信息融合的油品水分检测系统

在油品含水量智能检测系统中，基于水的介电常数远远大于油的介电常数，因而两者所呈现的射频阻抗特性不相同的原理，使用了射频电容传感器，但在测试过程中发现传感器的输出不但决定于含水量一个参量，环境温度发生变化时系统的输出值也会发生变化，即系统对温度存在交叉灵敏度，从而影响系统性能和测量准确度，因此在油品含水量智能检测系统中，通过对温度和水分两个参量进行监测，并采用多传感器信息融合技术对传感器输入信息温度和水分，输出信息温度电压和水分电压进行融合处理以提高目标参量的测量准确度和测量系统的温度稳定性。     

射频电容传感器非线性校正方法研究

在油品含水量智能检测系统的开发过程中,使用了射频电容传感器。基于水的介电常数远远大于油的介电常数,因而两者呈现了不同的射频阻抗特性。针对射频电容传感器的非线性特性和在对油品水分检测过程中传感器存在对温度的交叉灵敏度问题,提出了基于L-M算法的多层前向神经网络建立传感器逆模型的二维非线性校正方法。为了保证神经网络训练达到最佳效果,对采集的数据提出了抗脉冲滤波和限幅滤波算法。实验结果验证了上述方法的可行性和实用性。     

利用虚拟仪器技术的油品水分检测仪

提出利用虚拟仪器技术构成的油品水分检测仪，它集数据检测、处理及融合为一体，并较好地解决了射频电容传感器的温度补偿问题，使油品水分的测量更加快速、方便、准确。给出了曲面拟合方程系数的获取方法和实际油品含水量测量程序框图。实践证明该仪器能满足检测要求。     

沥青混合料含水量集成检测系统设计与研究

为提高路面沥青混合料含水量测量装置精度,简化结构,提出一种1.5 GHz微带环结构的含水量传感器检测系统.因含水量不同,不饱和混合料介电常数变化,导致微带环有效介电常数发生改变,谐振频率偏移.通过谐振频率反演混合料介电常数,建立含水量与有效介电常数的线性关系求得沥青混合料含水量.研究工作包括算法分析、微带环结构设计仿真、系统软硬件集成设计.混合料样本(含水量0 ～ 30％)测试显示测量分辨率≤0.1％,误差≤1％,系统响应时间≤100 ns.这种新型传感器体积小、功耗低、精度高,适合路面测量.     

电容性湿度计

本文讨论的仪器用于测量传感器附近样品的百分比含水量。测量是通过检测温、干样品之间介电常数的变化来实现的。水的介电常数(81)与混凝土或土壤的介电常数(2至5之间)相比是很高的。含水量的微小变化将大大改变混合物的介电常数。     

基于介电常数法的高精度油品含水率检测仪

油品含水率影响潜艇和飞机等装备的液压系统、燃油系统、滑油系统的可靠性和安全性,要求含水率小于0.01%。基于介电常数法建立了采集油水混合乳液介电常数变化的电容传感器的数学模型,并经过温度补偿修正。采用S3C2410ARM9作为控制核心,以WinCE作为操作系统管理多个任务,通过AD7745实现介电常数与电容量的数字转换,设计实现了0.01级精度的油品含水率检测仪。实验表明:在-5℃~60℃温度条件下和0~0.35%含水率范围内,润滑油和轻质成品油的含水率精度达到了0.01,且具有重复性好、可靠性高、设备简单等优点。可应用在舰艇、电力、航空航天等对油品含水率要求严格的领域,以保证装备的可靠性和安全性。     

岩石饱和度阵列耦合谐振器的研究

大多岩石饱和度检测设备存在精度低、结构单一的问题,依据岩石含水量与介电常数之间线性关系,设计一种以耦合微带环阵列结构的饱和度谐振检测系统.根据岩石介电常数变化,微带环产生不同谐振频率和Q值求,通过谐振参数反演岩石介电常数求得饱和度.研究工作包括微带环结构设计仿真,阵列结构设计,系统硬件设计.岩石样本测试显示阵列结构具有更高精度,误差＜0.95％.这种新型阵列传感器系统精度高、体积小适合岩石饱和度检测.     

基于AD7745的数字式油品检测传感器设计

植物油掺伪后难以检测,根据不同油品具有不同介电常数的特性,设计了通过电容值进行检测的数字式油品传感器,建立了传感器等效电路,分析了传感器结构对电容检测的影响。传感器为插杆状结构,平板电容极板为敏感元件,检测时不同油品介质引起的电容量变化经AD7745转换成相应的数字量通过I2C串行总线口输出。实验结果表明:数字式油品传感器能够对掺伪3%以上的植物油进行快速有效鉴别,重复性优于0.2%。     

非接触式物料水分传感器

为实现固体物料水分含量的在线监测,设计了基于频域反射原理的非接触式物料水分传感器。该传感器基于固体状物料含水量与介电常数的关系,利用电容式探头对介电常数的测量能力,通过水分变化关系实验建立了容积含水量与介电常数的数学模型,并完成了传感器的结构设计和电路设计。实验结果表明:该传感器实现了对固体颗粒状物料水分的准确测量,满足物料水分测量的实际需求。     

岩石含水量矩形微带环检测系统的应用研究

针对传统岩石含水量检测设备精度不高、实时性差、结构复杂的问题,设计一种1.5 GHz矩形微带环检测系统,测量原理采用微扰法,当微带环紧贴岩石表面,因为岩石含水量不同,微带环周围电场分布改变,矩形微带环产生不同的谐振频率,通过测量谐振频率和p值可以求得等效介电常数,进而求出岩石含水量。研究工作包括算法分析、结构仿真、样本测试。岩石样本测试结果显示分辨率大于0.1%,误差小于0.6%,系统响应时间小于80 ns,测量精度达到要求。这种新型矩形微带环精度高、结构简单.适合岩石含水量检测。     

射频电容式传感器的研究与应用

射频电容式传感器是近年来快速发展的新型传感器之一 ,特别在石油行业的油品含水量测量方面更得到了广泛的应用。论述了该传感器的测量原理 ,针对其复杂的测量环境对它的敏感探头进行了特殊设计 ,并给出了其先进的全遥控式测量仪器的应用实例。     

路基土壤含水量微波检测系统的设计研究

为实现路基土壤含水量测量设备精度高、持久性强、结构简单的需要,提出一种2.0GHz基于平行微带线结构的微波含水量传感器的设计方法.其测量原理基于土壤含水量与其相对介电常数之间线性关系,通过测量插入不同含水量土壤的微带线上正弦信号传输速率变化而产生的相位差,来求得含水量.研究工作实现平行微带线传感器系统的设计仿真,对含水量在0-30％范围内变化土壤样本测试,结果表明:测量分辨率≤0.1％,误差≤1％,系统响应时间≤1OOns,测量精度达到要求.这种新型微带线传感器体积小、功耗低、精度高、适合长期监测.     

便携式土壤水分测试系统设计

土壤水分含量不仅对农作物生长有较大的影响,而且对越野车辆地面通过性也有重要的影响.设计了一种基于时域反射法的土壤含水量测试系统.通过直接数字频率合成器(DDS)产生电磁波测试其介电常数;然后利用介电常数-含水量经验模型得出土壤含水量.系统还配备了GPS接收系统,能记录每次测量的经纬度坐标,并且根据经纬度地名对照表在记录中存储相应的地名.系统通过扩展存储容量使测试记录数可达上万条,并且能通过串口把数据上传到计算机中进行进一步处理.该测试系统具有便携、快速、原位测量的特点,便于构建时空尺度的土壤含水量演变立体分布图,为车辆地面通过性判断提高依据.     

基于开口谐振环结构的介电常数测量传感器研究

固态材料介电常数的测量常采用双端口传感器，但传感器尺寸较大，针对此问题，设计了一款单端口特性的射频传感器，尺寸仅为30×40 mm。射频传感器采用开口谐振环结构，选用介电常数为4.4的FR4材料作为传感器基板，厚度为1 mm。首先使用电子设计自动化软件ADS设计了传感器，并对加载不同介电常数模型的传感器进行仿真，以得到不同介电常数下的回波损耗S11；随后使用MATLAB对S11谐振频率进行处理，得到待测样品厚度为0.8 mm的拟合公式。最后，将实测数据代入拟合公式得到材料介电常数的测量值，并与样品介电常数标准值比较。实验结果表明，使用该射频传感器测量Rogers 5880得到的介电常数为2.18，误差为0.91 %；测量FR4得到的介电常数为4.32，误差为1.82 %。因此，射频传感器可以用于固态材料介电常数的精准测量。     

基于FDR技术的土壤水分传感器设计

本文以土壤的介电理论为基础,通过测量土壤的介电常数随土壤水分变化的规律得知土壤的体积含水量,并利用土壤水分频域反射法实现土壤水分的测量.此方法可以连续检测土壤含水量的变化,较好的反映土壤水分的变化趋势.本文所设计的土壤水分传感器因具有多个测量分探头,因此可测量较深的土壤.因采用RS485总线通信,使传感器具有实时测量、...     

电容式传感器测量油品中水的体积分数之新方法

提出了一种采用电容式传感器测量油品中水的体积分数的新方法,运用油品中水的体积分数的不同引起油水混合物的介电常数的变化原理设计相应的电容式传感器,传感器调理电路中运用最新集成电容/电压转换芯片XE2004,有效的消除了电路中的引线电缆的分部电容的影响。实验结果表明:当电容式传感器结构一定时,该方法能够较好的克服寄生电容及环境对电容式传感器的干扰,以较高的精度实现油品中水的体积分数的在线测量。     

GNSS姿态测量接收机性能分析

利用同源射频平台实现了一种全球导航卫星系统（ GNSS）姿态测量的接收机,接收机各射频电路相同且使用同一个晶振驱动,各射频通路之间有相同的信号处理特性。可以将射频通路分为主射频通路和从射频通路,主射频通路实现信号的捕获与跟踪,从射频通路利用差分相位鉴别器完成测量观测量提取。与传统使用独立接收机实现载波差分测向不同,主射频通道进入跟踪状态后立即输出观测量,无需检测载波半周跳变,实现快速姿态测量。利用GNSS姿态测量接收机、Novatel接收机以及惯性导航系统进行了跑车实验,实验结果表明：姿态测量接收机具有更好的载波测量输出能力,姿态测量精度和商业接收机相当。     

烘干塔中粮食温度-含水量测量系统设计

粮食在储存之前,需要在烘干塔中利用热风降低粮食的含水量,使其控制在特定范围之内。为了检测烘干中粮食的温度及含水量,设计了以STC89C52芯片为核心的温度-含水量检测系统,DHT21数字传感器采集湿度信号,DS18B20数字传感器采集温度信号,由显示器LCD1602显示温度值和含水量值。当温度或含水量超过设定的安全范围时,系统由蜂鸣器发出报警信号,启动风扇工作进行降温。用Proteus仿真软件对系统进行了仿真,并验证了测量系统的正确性。     

含水含盐土壤的微波介电特性分析研究

用微波网络分析仪测量了实验室制备的各种不同含水量,含盐量的土壤样品的复介电常数,研究了介电常数的实部和虚部与频率、盐度、含水量的关系,得出结论：频率、盐度对土壤介电常数的实部的影响很小,对于某一特定土壤,其介电常数的实部有土壤的含量决定;在较低频率范围内（f＜2GHz),虚部随着的频率增大而迅速下降,高频部分则趋向于一定值,当土壤潮湿含水时,实验结果表明,波长较长的波段,如P波段或L以段对土壤含盐程度具有更高的敏感性,其含盐量对虚部在较低频范围（f＜5GHz)影响很大;这为利用微波遥感进行土壤盐碱化程度监测,提供了可能和实验依据。     

盐渍土介电特性及模型改进研究

基于控制试验对配制的具有不同含水量和含盐量的土壤样本进行介电特征量测和分析,同时结合Stogryn盐水介电模型和土壤溶液离子浓度、电导率、含水量和含盐量等参数对介电常数虚部的影响,将饱和度这个关键参量引入盐渍土介电模型中,提高盐渍土介电模型模拟精度。结果表明：①当土壤体积含水量较低时,土壤含盐量对介电常数的实部和虚部均未产生明显的作用。当土壤体积含水量较高时,介电常数实部则随着土壤含盐量的增加呈逐渐下降趋势,介电常数虚部以增加态势为主;②修正后的盐渍土介电模型可以较好地刻画介电常数变化特征。此外,将修正后的模型在白银采样点进行验证,同样取得较好的模拟结果,表明修正后的盐渍土介电模型对不同土壤类型具有一定的适用性。