转速传感器无源信号测试设计及其Matlab仿真性能测试

针对当前转速参数测量方法,因物理引线及敏感器件难以在高温等恶劣环境下存在的测试技术难点问题,提出了一种可应用于特殊恶劣环境的无源转速参数测试方法。基于电磁互感耦合,深入探讨和分析了读取天线端电压信号幅值随转速周期性减小的无线传感机制,制作了转速无源LC敏感器件及信号解调电路,构建了无源转速测试验证系统,对无线转速测试方法进行验证。理论与实验结果表明,该测试方法可以实现转速测试。同时,无源转速参数测试方法因其无需引线,体积小,非接触实现能量传输等优点,为高温高旋等恶劣环境中转速参数的测试提供了可靠解决方案。     

基于LabVIEW的高速压力机振动测试系统

为研究转速和气压对压力机振动的影响,设计了以压电陶瓷为传感元件和LabVIEW为开发平台的高速压力机振动测试系统。介绍了系统测量方案、系统硬件组成和软件功能。使用基于Matlab脚本的分析模块分析机床振动信号,实现振动信号的数据预处理、频谱分析、振幅计算和模态参数识别。调试结果表明,该测试系统具有操作方便和和效率高等特点,满足了振动信号分析的要求。     

基于EMD-ICA音频特征提取的故障诊断系统设计

机械设备在运行时,其音频信号往往包含了诸多状态特征。然而在工业环境下,设备故障的音频特征易受现场各种噪声信号的干扰,致使音频信号在故障诊断中的应用存在很大的局限性。针对这一问题,设计了一种基于EMD-ICA音频特征提取的故障诊断系统。利用EMD-ICA联合处理技术,对参数未知的源信号进行了有效分解,进而通过峰值分析与峭度值分析对故障音频特征实现了成功提取。经测试表明,在杂波环境下,系统能对设备故障作出正确诊断,与传统的音频故障诊断系统相比,其诊断准确性具有较大优势。     

利用 Wi-Fi 信道的超低功耗无线传感系统

现有的无线传感系统的传感节点需要主动发射射频电磁波进行数据传输,功耗高;利用反向散射调制的无源无线传感系统需要高成本专用阅读器,应用受限。针对上述问题,本文提出利用Wi-Fi信道的无线传感系统,用反向散射调制将传感数据调制于Wi-Fi设备发射的信号中,影响Wi-Fi信道参数。使用Wi-Fi接收设备获取信道状态信息,通过支持向量机训练识别传感数据的检测器,实现无需专用阅读器的超低功耗无线传感系统。用路由器、无线网卡、传感节点搭建无线温度传感系统,传感节点最高功耗不超过350μW,安装无线网卡的Wi-Fi接收设备可读取传感节点距路由器5 m内,以200 bit/s速率传输的传感数据。该系统为智能家居、可穿戴设备等应用的超低功耗无线传感需求提供了有效解决方案。     

基于单片机和CPLD的无刷直流电机系统

基于高速单片机和复杂可编程逻辑器件(CPLD)设计了一种具有霍尔位置传感器接口电路、电流采样电路以及编码器接口电路的无刷直流电机伺服控制器.该控制器可以实现无刷直流电机的有位置传感器控制和无位置传感器控制.以霍尔位置传感器的位置信号作为电机的换向信号并对该信号进行六倍频处理作为速度反馈,从而实现对电机的转速控制,给出了该控制系统的硬件结构设计和软件流程设计.试验结果表明:该无刷直流电机控制系统能够较好地实现电机的转速控制,为电机控制系统的设计提供了新思路.     

基于MSP430和ZigBee的煤矿液压支架压力监测系统设计

基于MSP430和ZigBee设备,设计了一套可通过无线传感网络进行液压支架压力监测的微型监测系统,并给出系统的具体方案。硬件部分的设计内容有压力采集节点、信号调制电路、ZigBee无线通信方案、CAN总线通信电路等的设计;软件部分的设计内容有主程序和压力采集节点CC2530模块子程序的流程框图。经过现场运行测试,该系统可通过无线传感网络实现对液压支架各个位置的压力监测,数据传输稳定,安装便捷,具有一定的应用价值。     

超声电机驱动和疲劳寿命集成测控系统

针对旋转型行波超声电机驱动和疲劳寿命测试要求,采用嵌入式微控制器可编程片上系统(PSOC)设计了单片集成测控系统.利用该微控制器的数字模拟混合设计特性,设计了超声电机驱动信号产生模块;基于内部运放设计了数控电流源,针对磁粉制动器实现了数控加载控制;采用内部比较器设计了转速信号调理电路,实现了信号整形处理,便于外部接口.该集成测控系统简化了电路设计,提高了系统的稳定性,便于组成测控网络或移植到其他类似应用.     

基于复合振动能量采集器的自供电无线传感微系统研究

工业机械装备的在线实时状态监测和故障预警是保障工业生产安全、提高工业生产效率的重要手段.目前大多数机械装备的状态监测设备都存在体积大、功耗高的问题,并且依赖于电缆或化学电池供电,机动性、灵活性、环境适应性差.本文提出了一种基于复合振动能量采集器的高集成度自供电无线传感监测微系统,设计了压电-电磁-摩擦电三种发电方式复合的能量采集模块采集机械设备的振动能量,通过能源管理电路进行电能存储和整个系统供电.搭建了基于振动-温度高集成微纳传感芯片的环境信号采集及无线传输电路,并进行了低功耗电路设计.系统集成能源管理模块和传感电路模块后进行了采煤机状态监测测试.测试结果表明,该系统能够实时采集煤机装备的振动、温度信号并无线传输给上位机,同时也证明系统内的能量采集模块能够收集采煤机的振动能量并转换为电能带动传感电路模块工作,这将为工业物联网传感网络节点的自供电、无线化发展提供技术支持.     

新型高温压力传感器的设计与性能测试

针对高温恶劣环境下对压力参数的测试需求,以单晶蓝宝石为原材料,对无线无源蓝宝石高温压力传感器进行了设计、工艺加工及性能测试.以压力膜片敏感原理为主要根据,结合不同的信号传输与提取方式,首先对LC谐振式的无线无源蓝宝石高温压力传感器进行了设计,然后通过蓝宝石刻蚀、蓝宝石减薄、直接键合等3个关键工艺实现了蓝宝石密封压力腔的...     

基于Cortex-M3与FPGA的无线生理参数监测仪的设计

设计了以Cortex-M3与FPGA为核心的无线生理参数监测仪,可以实时监测人体运动状态下的重要生理参数。文中介绍了监测仪的测量原理,和以心电信号提取为主的系统采集模块、无线电信号传输和中继器等硬件电路的设计;在该硬件系统中,采用NRF24L01无线芯片完成自定义协议数据通信,中继器则采用Cyclone III的FPGA实现对信号预处理及显示功能,同时控制Cy68013经USB与上位机通信;最后进行了对血氧饱和度的实时监测和系统性能的测试,验证了监测仪的可行性。     

基于PLC的直流电机PWM调速系统设计

设计了基于SIMATIC S7-200 PLC直流电机PWM调速系统。主电路采用双极式可逆PWM变换器,选用集成驱动器M57962L,通过设计其驱动外围电路,实现了对IGBT的导通和关断控制。采用硬件延时电路,防止上、下桥臂直通事故的发生。利用PLC的高速计数功能实现了对电机转速的测量,设计开发了基于PLC的PI控制程序及PWM信号产生程序。从而实现了直流电机的PWM调速,并实现了转速的无静差调节。     

基于LED可见光通信的音频传输系统设计

可见光作为通信链路的信息载体,以绿色低碳的通信方式实现信息数据的交互。为了更好地开展可见光在通信系统的应用研究,从信号接入层、调制解调层、LED接口层以及应用处理层等软硬件方面设计基于低功耗微控制器的音频传输系统,利用白光LED作为灯源实现音频信号通信传输。在系统中,音频信号在发送侧被采集后,经过微控制器ADC处理,得到数字信号,通过改进型达林顿管结构形成载波调制音频信号,进而驱动大功率LED,LED发出包含数据信息的调制光信号。接收侧使用以光敏二极管为主的光电检测电路对信号接收,经过运放LM393组成的比较器对波形整形,在MCU串口处被接收解析,得到解调信号,最终通过运算放大器NS4890组成的功率放大电路驱动扬声器。实验输入两种信号进行测试,一种是发生器产生的正弦信号,另一种是手机播放的MP3音频信号,通过示波器的观察,可以在通道查看实时发送以及接收的波形,接收波形与发送波形的形状一致,实现了音频信号的无失真有效传输。系统硬件集成度高、体积小、功耗低,为音频传输提供一种新的实现方案,不断拓展可见光通信的应用领域。     

基于声表面波谐振器和延迟线的编码型无源无线阵列传感器

提出了一种新型延迟编码式谐振声表面波无源无线传感系统。该传感单元由单端口谐振器和延迟线组成，激励信号采用间歇正弦脉冲串信号。响应为一变化的振荡波形，该信号的频率与声表面波器件固有频率相等。该传感阵列系统利用不同延迟线构成编码器不仅有谐振式无源无线传感器距离远的优点，而且，还具有延迟型大规模编码的优势。该方法提高了传感系统遥感测量的距离、灵敏度和信噪化，也为该声表面波阵列传感器的广泛应用提供了保证。     

自供电传感监测的煤机械振动能量采集器设计

振动和温度信号是反映煤机械设备工作状态的重要参数,针对采煤机状态监测中环境复杂、布线困难等问题,设计一种自供电传感监测的煤机械振动能量采集器,该采集器由磁悬浮式电磁发电机、晶体二极管升压电路、能源管理电路组成。依据煤机系统工作自身振动特点,利用电磁感应原理采集振动能量并实施力电转换,供给无线传感装置,最后将环境温度及加速度信号通过无线传输至接收端,从而提升探测系统整体续航能力。采用晶体二极管升压电路,将高频振动环境下发电装置输出由1.4 V升至4.4 V给电路系统正常连续供电,电压提升效果最高可达3.14倍。解决了矿井下煤机械工作时振动频率较大,振幅较小,电磁发电机输出电压较小的问题,提升了复杂环境下探测系统的稳定性、集成度和续航能力,实现煤机械无线无源监测。     

基于SOC的微气压传感器研究

研究了基于SOC的微气压测试系统的工作原理,设计了基于集成温度传感器的微气压测试系统.以AD590为例,实现了微气压测试和系统的单片集成.测试结果表明,在恒功率加热模式下,系统在一定的气压范围(1～100kPa)内,对微小气压的响应具有良好的线性性质,易于实现信号处理电路和传感电路的单片集成.     

433MHz声表面波传感系统信号处理的研究

目前无源无线声表面波传感系统在测温、测压、测扭矩以及气体测量领域的应用越来越普遍,针对此类传感系统设计并实现了通用的信号处理系统,包括信号源、发射信号处理模块、接收信号处理模块与控制与回波信号处理模块。为了使信号处理系统的适应性更灵活,使用可编程逻辑器件进行电路配置、控制以及回波信号处理,最后通过系统测试证实了信号处理系统的可行性。     

基于石英敏感电路的露点跟踪测量系统

针对主动控温型露点跟踪测量问题,设计了一套基于石英敏感电路的露点跟踪测量系统。首先对传统的单制冷传感结构进行优化,设计了新的对称式传感结构以提高灵敏度。利用半导体制冷器从双面对敏感电路中的石英晶片进行制冷,当石英晶片电极表面发生水分凝结时,电路的振荡特性突变。将敏感电路输出的信号转化为可以表征晶片电极表面相态变化的逻辑电平信号,将逻辑电平作为反馈信号对露点温度进行跟踪,通过软硬件结合实现了基于石英敏感电路的露点自动跟踪测量。通过试验分析,验证了该系统对被测气体具有很好的自适应性,可以实现对露点的精确跟踪测量。     

基于零相位数字带通滤波的旋转机械不平衡量提取方法

针对动平衡测试中FFT频谱法难以从非整周期采样信号中提取不平衡相位的问题,提出一种基于零相位数字带通滤波提取旋转机械不平衡量的方法。首先将采集的振动信号通过中心频率为转速频率的零相位带通滤波器,得到无相位差的转速同频信号,然后计算信号峰值点幅值和相位的算数平均值,得到不平衡量。实现了非整周期采样下不平衡幅值和相位的精确提取。仿真和实测验证了方法的有效性,相位提取误差小于2°,动平衡效率大于80%。该方法无需专门的硬件跟踪滤波电路,具有较高的工程实用价值。     

基于多媒体传感器网络的智能家居监控系统

设计开发了基于多媒体传感器网络的集多传感、分布式处理和事件触发监视于一体的智能家居监视系统.该系统基于无线传感网络和视频监控网络构建:前者由标量传感节点利用IEEE 802.15.4/ZigBee协议建立,负责采集、处理标量数据并传输结果到汇聚节点;后者则由多媒体传感节点利用以太网构成,将无线传感网络上汇聚节点的监控数据、压缩视/音频流等多媒体数据发送到监控中心及用户.测试结果显示,此系统能够较好地提供家居环境参数监测、用户危险事件报警、事件触发或持续的远程家居监控功能.     

管道流体测量无线无源LC谐振式传感技术研究

针对管道内流体测量需求,提出基于LC无线无源谐振式传感技术的测量方法。在绝缘管道外表面设计螺旋型的电容和电感,构成非接触式的流体测量LC传感器,LC谐振频率反映流体参数变化。相比常规的电容式传感技术,LC传感器能实现无源无线测试,可用于非实时性流体检测。对水平式管道内水气两相流,进行了静态的模拟测量,实验表明在直径10 mm的亚克力管道内,随着水相含率从10%增加到100%,传感器谐振频率变化15.51 MHz。