LC谐振式压力传感器的高温关键参数研究

无线无源高温压力传感器在高温、高压等恶劣环境中应用日益广泛,其耐高温性能已成为衡量传感器的一项最基本且重要的指标。利用低温共烧陶瓷LTCC(Low Temperature Co-Fired Ceramic)技术,分别设计和制作了陶瓷基片上电感及电容器件,并进行高温特性测试,通过讨论和分析确定了造成电感和电容随温度变化的原因。测试结果表明:在100℃~500℃温度范围内,电感L基本保持不变,等效串联电阻R增大了2.7倍,电容C增大了5.3%,从而LC谐振传感器的品质因数Q减小了72.8%。该测试及分析对高温环境下基于LC谐振式压力传感器的优化设计具有重要的指导意义。     

无线无源转速传感特征变换电路设计与研究

针对特殊环境下高速转速无线传感特征信号提取的需求,设计了基于数字频率合成器、检波器的高速解调电路结构,实现了基于单音频率的无线无源转速传感特征信号拾取。设计了一种单音频率信号源,可以实现高达600 MHz的稳定信号输出。基于所设计的单音高速变换电路构建转速测试平台系统,通过无线无源方法实现高速转速参数的提取,实验验证了该无线无源转速传感测试系统可以实现转速参数高速获取且具有无需引线、无需供电的特点,可以用来实现工程化传感器的小型化以及集成化应用。     

基于ZYNQ的CLAHE图像增强算法实时加速设计

在低照度环境下，CMOS传感器采集的图像整体效果偏暗，用传统的图像处理方式进行增强速度较慢，满足不了实时性要求，为此，本文设计了基于ZYNQ的CLAHE图像增强算法。CLAHE增强算法主要通过对分块后的直方图进行限幅操作，再利用双线性插值算法消除块状效应来对较暗的图像进行处理，能够提高图像的整体质量并保留局部的细节，防止在像素增强的过程中将噪声放大。在HLS设计的算法中循环使用pipeline流水线操作指令以提高计算的并发性和吞吐率。最后，将综合生成的IP核固化到ZYNQ的PL端，能够在几乎没有延迟的情况下处理多组图像并在HDMI显示器上显示，验证了图像算法增强的实时性。     

基于FBG温度解耦的光纤法布里-珀罗 高温压力传感器

本文提出了一种基于光纤布拉格光栅(FBG)温度解耦方法的光纤法珀(FP)压力传感器,该传感器采用低温共烧陶瓷(LTCC)技术实现批量化制作.通过在膜片式压力传感器的基础上集成光纤布拉格光栅(FBG),实现温度、压力双参数测量;提出温度解耦方法,对传感器进行温度补偿及压力测量结果的修正.实验结果表明,在20～300℃的温度范围内, FBG温度传感器的灵敏度为0.012 nm/℃,在160 kPa的压力范围内,压力测量灵敏度约为0.1μm/kPa, 3次重复实验的重复性误差和非线性误差分别约为5.6%和1.3%,温度系数为0.018μm/℃,压力灵敏度随温度变化为0.283 nm/(kPa·℃),同时,采用温度解耦方法,得到压力计算值与真实值最大偏差小于2.5 kPa.     

A readout system for passive pressure sensors

This paper presents a readout system for the passive pressure sensors which consist of a pressure- sensitive capacitor and an inductance coil to form an LC circuit. The LC circuit transforms the pressure variation into the LC resonant frequency shift. The proposed system is composed of a reader antenna inductively coupled to the sensor inductor, a measurement circuit, and a PC post-processing unit. The measurement circuit generates a DC output voltage related to the sensor＇s resonant frequency and converts the output voltage into digital form. The PC post-processing unit processes the digital data and calculates the sensor＇s resonant frequency. To test the performance of the readout system, a sensor is designed and fabricated based on low temperature co-fired ceramic （LTCC）, and a series of testing experiments is carried out. The experimental results show good agreement with the impedance analyzer＇s results, their error is less than 2.5%, and the measured values are almost insensitive to the variation of readout distance. It proves that the proposed system is effective practically.     

宽温度范围下多通道高精度模拟量输出板卡设计

针对无人机综合测试领域对复杂温度环境下模拟量信号输出的精度以及通道数量的需求,设计了一种宽温度范围下多通道高精度模拟量输出板卡。系统采用FPGA作为主控单元,使用分辨率为16位的D/A转换器AD5372,利用DS18B20温度传感器实时监测系统工作温度,进行模拟量输出的温度校准,最终实现在0～85℃条件下精准输出64路模拟量信号,输出范围在-10～10 V。为提高通用性和标准性,系统支持千兆以太网、LVDS、RS422 3种数据通讯接口,并配备上位机软件实现人机交互。经实际工程验证,在0～85℃条件下输出的模拟量信号误差均在±0.5 mV以内,符合系统设计指标,为无人机测试领域产生多通道高质量的模拟量信号提供了成熟可靠的工程化解决方案。     

多通道波特率自适应CAN总线监测系统

为满足无人机的多通道CAN总线监测要求,设计一种波特率自适应的多通道CAN总线实时监控系统.该系统使用FP GA作为控制芯片,可自动识别总线通信波特率并记录数据,双片冗余存储模块作为存储单元,引入基于汉明码(hamming code)的ECC数据纠错技术,最大限度地保证数据正确性.实验结果表明,系统能够对多种常用波特率...     

基于ADS8365的多路数据采集存储系统设计

介绍了基于A/D转换器、FPGA、Flash和USB单片机的多路数据采集存储系统的设计及实现过程。系统以FPGA为控制核心,由FPGA控制实现数据采集并将采集的数据存入Flash。在采集完成后,可以读出Flash中的数据并通过USB单片机传输到计算机进行分析和处理。测试结果表明:该系统简单实用,可以对6路模拟输入信号实时采集和存储。     

一种SOI高温压力传感器敏感芯片

从传感器的受力结构、能量转化结构和金属引线三个方面对SOI压阻式压力传感器芯片进行高温设计,计算出每个因素所造成的影响并与外部气压对传感器造成的影响进行对比,并给出了压阻的工艺尺寸和掺杂浓度。通过工艺制备和封装,研制出耐高温压力传感器芯片,常温压力测试结果表明传感器敏感芯片在常温下灵敏度较高,非线性误差在0.1%以下,迟滞性小于0.5%。高温下的性能测试结果表明,传感器可以用于350℃恶劣环境条件下的压力测量,为压阻式高温压力芯片的研制提供了参考。     

基于氧化铝陶瓷的无线无源压力传感器

研究了一种基于质量分数为96%氧化铝陶瓷的无线无源压力传感器,利用陶瓷的多层叠片技术、高温烧结技术和丝网印刷技术完成了压力传感器的设计和制备。分析了传感器的无线耦合测试的理论模型,提出了一种读取相位差值的检测方法,并通过搭建常温下的压力测试系统,对传感器在3 cm的测试距离以及0~2 bar(1 bar=105Pa)的压力变化下进行压力测试。测试结果表明,基于氧化铝陶瓷的传感器的谐振频率随压力的增大而减小,近似于线性变化,其灵敏度约为225 kHz/bar。