基于微控制器的风速风向传感器系统设计

提出了一种基于惠斯通全桥电路的热式风速风向传感器系统设计方案.传感器芯片结构利用ANSYS软件进行了热学和电学的耦合仿真,并进行了结构优化.芯片采用剥离工艺在陶瓷衬底上加工而成,利用直接安装技术对传感器进行封装.系统采用恒温差工作原理进行控制,热温差工作原理测量风速和风向.系统中微控制器集成的电流型D/A对传感器恒温差控制模式的初始状态进行设定,同时补偿环境温度的变化造成的输出信号的漂移,使得系统的工作温度扩展到-40～60 ℃.热温差检测模式利用位于片上的8个温敏元件构成两路惠斯通全桥电路连接,这种设计在保证灵敏度的同时提高了其测量范围.本系统的微控制器集成了大量模拟和数字模块,减少片外元件使用量,大幅缩小系统体积,同时能够提高测量系统的测量精度及可靠性.通过风洞测试表明,该系统能够完成360o风向检测,精度达到3°,风速的检测范围达到35 m/s.     

多点热电偶精密测试电路的硬件设计

现有的温度测量电路受热电偶输出电压极小且线性度差的影响,普遍只能在较小范围内实现单点温度测量,并且测量精度不高,难以满足实际应用需求.本系统通过优化设计,克服了以上缺陷,实现了较大范围的多点温度精确测量.该系统选用低失调高精度运算放大器ADOP07组成同相并联型差动放大电路,对热电偶进行非电测量;选用CD4051芯片构成分时切换电路,以实现温度多点测量;采用AD538芯片组成平方运算电路,以进行温度线性补偿;最后将测量数据通过A/D转换器送单片机进行数据处理,运用现代模糊控制理论进行控制以达到精密测量和控制目的.通过实践检验,本系统实现了在20～400℃宽范围内的多点温度精确测量,实验结果令人满意.     

伺服阀新型叠合量液动测量系统的研制

为提高伺服阀叠合量液动测量的自动化程度、可靠性、精度和效率,研制了新型的叠合量液动测量系统.适应叠合量液动测量要求阀口压力恒定的需要,研制一种定量泵-比例溢流阀控系统.该系统具有可靠性高,响应快,成本低的特点,压力控制精度达到±0.02 MPa.液压油的温度直接影响叠合量的测量精度,研制了一种基于压缩机-电加热器的温度自动控制系统,油源温度控制精度为±2℃.最后通过实验验证,该测量系统的叠合量重复测量精度优于±0.5 μm,并具备伺服阀滑阀的压力和流量特性的自动测量的新功能.     

高精度温度测控系统

介绍了一种高精度温度测控系统,该系统以STC89C51 RC单片机为控制核心,由前端小信号温度检测与滤波电路和移相调压电路等组成.针对铂热电阻测温存在非线性误差的特点,从软件和硬件两方面进行误差修正和补偿,以保证测温精度.同时,采用积分分离PID控制算法和最优控制参数整定方法以达到提高控温精度的目的.而且,以电加热水温作为系统控制对象,用铂热电阻Pt100为温度传感器,对研制的温度测控系统进行了反复调试,并测量了大量实验数据.实验结果表明：不仅所用测量和控制方法是可行的,而且系统的测量精度达到了±0.04 ℃,控制精度达到了±0.5 ℃.     

时差法在超声波气体流量计中的应用研究

为了提高小管径煤矿瓦斯抽采管道的气体流量测量精度,基于时差法测量原理设计了超声波气体流量计,采用一对40 kHz的收发一体式超声波换能器作为发射和接收元件.以74HC00与非门设计的推挽式超声波驱动电路实现了低压驱动超声波换能器,并用集成红外遥控接收芯片CX20106A和单稳态触发器4013构成了信号调理电路,实现了对固定波形的稳定检测.利用高精度的时间数字转换芯片TDC-GP21作为计时芯片,实现了极低风速的测量.实验测试表明:设计的硬件电路具有良好的性能,测量风速分辨力可以达到0.1 m/s,提高了气体流量的测量精度.     

影响PCR仪温度控制精度的因素分析

简述了PCR仪器的基本原理,归纳阐述了影响PCR仪器温度控制精度的四种因素加热器结构形式、温度传感与测量电路的形式、加热器的控制方式和温度控制算法.对每种因素都进行了比较研究.     

基于BioMEMS技术的DNA芯片研究

近年来基于微电子机械系统 (MEMS)技术研究和开发的一个新领域就是BioMEMS ,特别是对生物芯片和生物化学微分析系统的研究。文中叙述了基于BioMEMS技术的DNA芯片研究 ,介绍了几种不同结构的DNA芯片 ,以及DNA PCR扩增器芯片、DNA CE毛细管电泳芯片、微流动控制器件和实验室芯片 (LabonaChip)等。还报告了作者们成功采用MEMS技术 ,研制成集成化微结构型PCR DNA扩增芯片 ,芯片上包括有加热器、温度传感器、2 μL容积的反应池以及输入输出通道 ;能实现快速扩增 ,最快加热速度为 15℃ s ,降温速度为 10℃ s。研制成Si—玻璃 ,玻璃—玻璃和玻璃—PDMS三种结构的毛细管电泳芯片 ,沟道宽 2 0 0 μm ,深 2 0 0 μm。研制成一种表面等离子体谐振 (SPR)生化分析系统 ,其入射光扫描角范围从 40°到 70° ,分辨率 0 .1%度 ,可测折射率范围 1.0 4～ 1.47。     

基于DSP的高精度半导体激光器温度测控系统

半导体激光器的激光输出波长对温度变化极其敏感,其工作温度必须具有很高的稳定度.介绍了基于DSP TMS320LF2407控制核心的半导体激光器恒温控制系统.采用四线制测量电路、高分辨率(24位)ADC和软件非线性校正等方法提高测量精度.利用DRV592驱动芯片对半导体制冷器进行线性驱动,采用模糊自整定PID控制算法来提高控温精度.结果表明:该系统不仅结构简单、稳定性强,且温度调节速度快.在6～50 ℃范围内,系统测量精度达±0.004 ℃,控温精度达±0.02 ℃.     

PCR（聚合酶链式反应）仪温度特性的实验研究与分析

该文的目的是测量PCR温度的精确性和PCR仪上孔间以及不同循环和不同次测量的温度均一性.PCR程序:95℃(变性),30 s;55℃(退火),40 s;72℃(延伸),50 s;6个循环.孔和管内的温度重复性都很好;变性阶段,孔和管内液体温度与程序温度偏差较大,孔及管内的温度均一性和重复性均很好;孔内温度不能达到通常所需的温度(90℃以上)的比例为22.2%.退火和延伸阶段孔和管内的温差较小;有2个孔不能达到通常需要的温度.实际温度在各阶段停留的时间分别占设定时间的90%的比例较低.这些缺陷可能导致扩增结果假阳性或假阴性.     

电定标热释电辐射计系统的数字相位计

基于Altera公司cycloneⅢ系列EP3C5芯片,提出了一种基于电定标热释电辐射计（ECPR）系统中一种数字相位计的实现方法.该相位计的作用是调整系统中被测信号和参考信号之间的相位差,使得相敏检波的幅度达到最大,从而提高光功率的检测精度.将被测信号A/D转换成数字信号送到FPGA芯片中,与查找表中的参考信号做I-Q正交解调算法,得到一组I-Q值利用CORDIC算法计算arctan函数荻取相位差,最后做出相应的信号同步调整.实验结果表明,该相位计使辐射计系统的测量光功率值的精度得到了改善和提高,系统运行更加稳定,当测量精度为1mW,其不确定度为1％.     

基于测控样板的微反应槽PCR芯片阵列温度控制系统

文章设计了内部不含温度传感元件、加热元件的低成本微反应槽聚合酶链式反应（PCR）芯片，研制了宏观集中控制与微观分散控制有机结合的PCR芯片阵列温度控制系统。宏观集中控制装置以水为传热媒质，通过特制换热器给芯片提供聚合酶链式反应所需的基本温度，在换热器每个等温区选择一个芯片充满水作为测控样板并插入微型热电偶。在柔性印刷电路板上形成与芯片阵列对应的微型加热器阵列，根据测控样板的实测数据对各芯片进行分散的温度补偿，并采用串级控制策略实现微加热器阵列与换热器之间的良好配合。     

温度可控全透明PDMS微通道阵列芯片的设计

本文设计制作温度可控全透明PDMS微通道阵列芯片。采用具有光学透明的PDMS和ITO导电玻璃,分别加工微通道阵列及加热器并利用真空氧等离子实现芯片的键合。芯片的温度控制部分采用单片机AT89C51为核心,通过对PID温度控制算法进行修正,芯片的温度控制精度可达到±0.2℃。该芯片可用于DNA分析或细胞培养。     

基于PIC单片机的红外测温系统设计与仿真

为实现胶粘剂固化温度的精确测控,基于PIC16F877A单片机和红外测温传感器OPTC设计了胶粘剂微波固化温度的测控系统及其C语言驱动程序。红外测温信号由单片机自带10位ADC模块进行采集,微波功率控制所需PWM方波由调节电位器所得模拟输入电压的A/D转换值控制。Proteus仿真结果表明,系统的软硬件设计正确。     

基于DS18B20U的轧机轴承智能防飞系统研制

提出了一种基于单线数字微型温度传感器DS18B20U的轧机轴承智能防飞系统,并给出了硬件电路和软件主程序及部分子程序。它采用单片机AT89C2051作为主控制芯片,由DS18B20U采集温度信息。该系统结构简单,能在线检测温度,准确有效地防止轧机轴承由于温度过高而炸飞,极大地提高了轧机的运行安全性。     

编码式谐振SAW无源无线温度传感阵列系统

提出了一种新型编码式谐振声表面波无源无线温度传感系统。该传感系统采用间歇正弦脉冲串信号作为无线激励信号，而经谐振式声表面波器件延迟后的反射波是一瞬时变化的振荡波形，该反射信号的频率与声表面波器件固有频率相关。温度改变，其反射信号的频率也发生变化。该传感阵列系统利用不同延迟线构成编码器，可实现大规模的传感器构造。该方法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点。该法还可用于无源无线的目标识别。     

基于PLC热工量综合测控系统设计与实现

介绍了实验水箱热工量综合测控系统,涉及液位、温度的测量,并能够对水箱液位和加热温度进行准确控制.系统采用PLC作为主控系统,应用PID算法实现控制调节,通过模拟量的扩展模块EM235实现输入测量信号的模-数转换及输出控制信号的数-模转换.通过组态软件完成上位机的测控界面设计,实现上下位机之间的通信,参数的输入输出传送、显示及控制曲线的实时监视.     

基于Cortex-M0的半导体制冷温度控制系统设计

冷凝露点法是一种高精度的食品水分活度检测方法,温度控制是其关键技术之一。本设计采用最新型Cortex-M0内核芯片LPC1114作为控制单元,选用半导体制冷器和加热器作为温度控制元件,运用数字PID智能算法进行温度控制。可用于水分活度测量辅助实验,精度高、响应快,取得良好的控制效果。     

基于Web的远程温度监控系统的设计

提出了基于Web的远程温度监控系统的设计和实现方法。系统中监控计算机对现场温度实时监控,并通过Web服务器与Internet上的客户端建立连接,以较低的成本完成了现场温度的远程监控。     

车辆避撞超声预警控制器的设计

介绍一种基于超声波测距的车辆避撞预警控制系统。采用AT89S51控制,系统由超声波发射电路、超声波接收与信号处理电路、显示电路、报警电路、温度检测与补偿电路等组成。利用该系统可以准确及时地测出车的前后距离,以提醒驾驶员及时地采取避撞措施,从而减少交通事故的发生。     

基于物联网的高精度超声波气体流量监测系统设计

针对工业现场超声波流量计要求较高精度,简化现场布线,对安装现场进行监控预警又要远距离传输数据的需求,设计了一种基于物联网MQTT协议和ESP8266芯片的高精度超声波气体监控系统。使用DHT22测量温湿度、MQ-4测量甲烷浓度。为提高超声波流量计的精度,使用Z式探头安装法与MAX35104高精度气体测量芯片。采用STM32F103ZET6作为主控MCU,实现对外围电路的控制及数据处理。为实现远程控制与无线传输数据,采用ESP8266芯片通过网络传输数据。实验证明,该系统实现了测量现场的布线简化、危险环境监控和远程数据传输,可以进行气体流量测量,成本较低,可靠性高。