基于脉宽调制的传感器读取电路设计与实现

设计了一种新型的传感器信号读取电路,该电路将传统的脉宽调制PWM(PulseWidthModulation)电路进行改进,对PWM信号采用占空比和频率同时调制而不是单一的占空比调制,在信号传输过程中,该电路可将两路电压输入信号调制到一路PWM信号上,通过对输出PWM信号进行解调可还原两路输入信号的电压值.实验结果表明,该电路输出PWM信号占空比和频率分别与两路输入电压信号呈良好的线性关系,电压转换精度分别达到0.34%、0.26%.此外,该电路具有抗干扰能力强、转换精度高和成本低的优点,非常适合传感器信号的调理和读取.     

面向食品质量检测的低功耗射频pH传感器设计

设计了一个检测食品质量的由两片纽扣电池供电、可持续工作30天左右的低功耗射频pH传感器.此传感器由一个由氧化铱(IrOx)电极和氯化银(AgCl)参比电极组成的pH电极、电压转换频率电路和无线通信电路三部分组成.电压转换频率电路将pH电极产生的灵敏度为-49.6 mV/pH的电压转换成灵敏度为-4.073 kHz/pH的频率信号,然后无线通信电路将频率信号调制后传送到阅读器.本文中用此传感器对储藏在5℃下的猪肉持续监测200 h,对储藏在30℃下的牛奶持续监测26 h,实验结果证明射频pH传感器可以用于食品pH随食品质量变化而变化的食品质量检测.射频pH传感器和阅读器系统可以实现准确、方便、长期的无线食品质量检测.     

基于广义阻抗变换电路的电阻-频率传感信号的表征

提出了将电阻信号直接转换为频率信号的电路。基于广义阻抗变换(GIC)电路,可以将传感器的电阻转换为等效电感或电容,并形成谐振电路,实现了频率偏移信号对电阻式传感器敏感信号的表征。通过对气体传感器仿真和实测进行对比,分析了高频下的寄生效应并进行修正。通过调节电路参数,增大频率对电阻变化的灵敏度。最后采用商用传感器对甲醛进行实测,结果表明:该传感器可以简便地将电阻变化转换为频率信号,并应用到物联网中进行无线传感。     

基于新型ICP脉动压力传感器的信号调理电路设计与实现

在飞行器地面试验中,新型ICP脉动压力传感器常用来测量飞行器与发射筒之间的关键位置表面由于空气脉动产生的脉动压力参数;ICP脉动压力传感器工作时需要恒流源供电,同时其输出信号不能满足大多数模数转换芯片对于输入电压的要求,针对以上问题,提出了一种基于新型ICP脉动压力传感器的信号调理电路,并详细介绍了电源电路、脉动压力信号调理电路等模块的设计原理和方法;测试结果表明该设计能够满足新型ICP脉动压力传感器3.4mA恒流源供电需求,并且能准确地将其输出电压信号调理为0.366~2.13V,符合AD7667转换范围要求,同时能有效地滤除信号中混入的9.6kHz以上的高频噪声以及椭圆型高阶低通滤波器自身引入的开关噪声;该信号调理电路可靠性高,已经成功应用于飞行器地面发射试验中。     

基于PIC单片机的本质安全型电流-频率转换电路设计

针对模拟量传感器的信号输出形式存在多样性的问题,设计了一种基于PIC单片机的本质安全型电流-频率转换电路。该电路采用本质安全电源供电,将模拟量电流信号经高精度采样电阻接地转换为电压信号并送入PIC单片机的A/D采样口,由软件处理后转换为频率信号。实际应用表明,该电路能满足各种电流型传感器方便接入煤矿安全监控系统的需求。     

湿度／电压和湿度／频率转换电路

开关电容网络(SCF)是一种把信号在某一时刻的值,通过器件内部周期开关的断开,闭合,利用电容器保持电荷的机能,将信号进行传输和处理的装置。这种装置有很多优点,如易集成化、电容比精度高、温度稳定性高等。因此,它在仪器仪表中得到越来越广泛的应用。本文介绍它在转换电路中的应用。一、湿度/电压转换电路电容性湿度传感器的电容容量与相对湿度成线性关系,转换成电压一般来说电路较复杂。如果采用开关电容网络,电路比较简单。这里采用湿敏电容,对于相对湿度为76%RH时,电容容量为500pF,斜率为1.7pF/%RH。因此,相对湿度为0%RH时,电容应为381pF,湿度为     

空气耦合超声无损检测系统电路设计

为了提高空气耦合超声无损检测系统的能量转换效率,设计了匹配的硬件电路。结果表明:发射电路信号电压达到600 V,接收电路将回波信号放大79. 43 d B,滤波电路可接收频率0. 5～1. 5 MHz的超声波。不仅满足了发射电路的电压要求,有效解决空气耦合中回波信号弱的问题,还实现了对回波中噪声信号的削减,达到了降噪的效果。     

变频式差胀涡流传感器的研究

为了满足汽轮发电机组状态监测系统中的差胀测试需要,研制了变频式差胀涡流传感器.介绍了变频式涡流传感器的工作原理,根据测出的位移与频率的关系,提出了一种线性化数学模型.设计了传感器测量电路,并对变频式差胀涡流传感器进行了相关性能测试.该传感器的优点是可以提供频率和电压2种信号输出,频率输出可以有效提高信号传输的抗干扰能力,便于数据采集和处理,而电压输出则可以直接得到位移量.现场实验结果表明:变频式差胀涡流传感器分辨率和精度高,抗干扰能力强,性能稳定可靠.     

高速图像传感器CCD60驱动电路设计

提供了一种高速EMCCD图像传感器CCD60时序驱动电路的设计方法.采用CPLD进行时序逻辑设计,利用DS0026集成器件对标准时钟进行电平转换,分立电路对快速高压(电子增益)时钟进行电平转换.从而建立EMCCD工作环境.所建立的驱动电路能够输出电压范围为0-50 V,最高频率20 MHz的时钟信号,实现了电子增益的效果.本设计方法建立的驱动电路已经成功应用于1000 frame/s CCD60高帧频摄像机设计中.     

LVDT位移传感器电压电流转换电路的设计

为使传感器输出信号能够远距离传输,设计了一种0～5 V到4～20 mA的电压电流转换电路。在Howland电流泵电路的基础上,增加电压跟随器和偏置直流放大器,实现电压电流的精确转换。仿真分析和实验测试结果表明:电路能够满足传感器电流输出的要求,并已成功应用于LVDT位移传感器调理电路。     

边远岛气压温湿集成测量系统设计

气压、空气温湿度是海洋气象的重要观测内容;介绍了采用新型压力传感器MS5534C和温湿度传感器SHT15构成的集成测量系统在边远海岛气象监测中的一个应用实例,描述了这两个传感器的基本特性及其与微控制器C8051F120的硬件接口设计和软件控制方法;给出了RS-485总线接口电路设计、软件设计及其集成方法;系统经检定表明,气压的最大误差是-0.29hPa,温度的最大误差是-0.19℃,湿度的最大误差是-3%,优于项目的设计指标;实际应用证明,该系统具有精度高、功耗低、维护方便和可靠性高的特点。     

一种电压输出型CMOS集成电容湿度传感器

设计一种湿度传感器。该传感器选用聚酰亚胺作为湿度传感器的感湿介质,采用叉指电容式结构以增加感湿灵敏度,以电荷转移电路为微电容测量电路,用0.35μm多晶硅栅进行设计,形成单片集成湿度传感器。整个组成电路均与CMOS工艺兼容。仿真结果表明:在测量激励方波激励下,片上湿度传感器在27℃下模拟显示出较好的直流电压输出特性。     

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。     

基于LabVIEW温湿度复合测量系统的设计

为了解决传统的温湿度测量过程中存在的问题,利用集成湿度传感器HIH-3610测得相对湿度,用多功能芯片DS2438测得工作电压和湿度补偿数据,上位机采用LabVIEW编程进行湿度补偿计算和显示,研制了一种新型单总线温湿度复合测量系统。实验验证测量系统硬件结构简单、测量精度高,具有极广泛的应用前景。     

基于5G通信的地面气象观测站数据监测系统设计

针对当前地面气象观测站中冗余干扰信息研究存在的数据监测精准度低的问题,提出基于5G通信的地面气象观测站数据监测系统设计;以CC2430芯片参考电路为基础,设计系统硬件结构,利用传感器单元将物理量转化为电信号形式,使用HMP45D型温度/湿度传感器调理温湿度信号,采用MSP430F437 MCU模块,具有可编程电压管理器/监视器;通过GPRS通信模块,将采集到的气象数据传送到处理设备之中,经过后端数据处理模块完成数据处理;确定5G通信RIM-RS时域传输位置,构建地面气象观测站数据监测方程,使用5G通信TD-LTE远端基站干扰管理技术,完成观测站数据监测;由系统调试结果可知,该系统能够抑制来自雷达150°方位0~160 km和雷达300°方位150~300 km的干扰回波,数据监测精准度最高为99%,对地面气象观测站数据具有良好的监测效果。     

新型气象参数测试仪的研制

研制了一种新型气象参数测量仪器,介绍了仪器的组成及功能、电路工作原理、软件设计、测试结果等。该仪器使用了高准确度的ITU温湿度传感器、气压传感器、风向传感器、风速传感器,采用先进的电子线路设计,具有准确度高、集成度高、稳定性好、电路设计先进、可扩展性强、软件设计灵活、性能价格比高等特点,满足了环境监测部门的特殊要求。     

基于IPC的空气压缩机数据采集和压力控制系统

介绍了应用工业控制计算机、交流变频调速器以及参数传感变送器组成的空气压缩机数据采集和控制系统，阐述了系统的硬件工作原理、软件设计方法和可靠性设计措施，给出了温度、压力检测和信号调理电路，系统实现了对空气压缩机的主要运行参数的实时数据采集和压力控制，使用结果表明，系统精度高，功能强，可靠性好。     

基于数字传感器的兔舍温湿度监控仪

为了解决目前工厂化养兔温湿度监控中存在的问题,本文研究设计了基于数字传感器的温湿度监控仪。文中介绍了该温湿度监控仪的主要电路结构和工作原理,并阐述了从温湿度检测电路及软件的设计方面考虑,如何来简化系统的硬件电路结构、降低其成本和提高其精度。经现场测试表明,该监控仪工作可靠,抗干扰性好,且具有较高的性价比。     

基于多源卫星遥感的灾害性气象观测数据监测系统设计

灾害性气象的频发不仅给人们的生活带来了极大的影响,而且还危及生态环境的稳定。为减小实测气象数据与真实数据样本之间误差,实现对灾害性气象观测数据的准确监测,设计基于多源卫星遥感的灾害性气象观测数据监测系统。设置温湿度传感器及防辐射罩,按照数据信息传输网络布局形式,将风速风向传感器、雨量传感器、太阳能控制器接入既定模块单元之中,完成监测系统的硬件设计。利用多源卫星遥感技术,定义多源影像空间,通过分解数字卫星图像的方式,确定监测极值点所处位置,并计算相似性度量指标的具体数值,完成基于多源卫星遥感的灾害性气象图像配准处理。根据上位机组网模型,完善WINSOCK控件的连接形式,实现监测系统的执行程序编制,联合相关传感器元件,完成基于多源卫星遥感的灾害性气象观测数据监测系统设计。实验结果表明,多源卫星遥感技术设计系统的湿度测量曲线、气压测量曲线、风速测量曲线与真实气象数据样本之间的误差值均未超过2%,能够准确监测灾害性气象观测数据。     

一种一体式pH传感器的研制

为解决传统pH值在线监测仪器存在的传输距离短、测量信号易受干扰、温度补偿可靠性差等问题,设计了一种一体式封装的pH传感器,并介绍了传感器的测量原理、结构设计和测控电路设计.参照相关标准对传感器性能进行了实验验证,其响应时间为10 s,最大漂移为0.04 pH,温度补偿精度为0.03 pH.实验结果表明：传感器响应速度快、测量稳定性好、温度补偿可靠性高,特别适合于水环境监测与水质污染控制等领域的溶液酸碱度监测.