基于ARM嵌入式平台的作物抗倒伏性检测系统

针对现有作物茎秆在推力作用下倾斜角度和对应推力的测量装置需要人工读数,测量误差大,并且后期数据处理不方便等问题,以茎秆受力简化模型为研究对象,利用力学传感器和倾角传感器,基于ARM嵌入式平台设计了作物抗倒伏性检测系统,可以实时、准确的测量茎杆在推力作用下倾斜角度和对应推力大小。经测试表明,系统有效的提高了测量田间作物茎秆拉弯强度的工作效率,为茎秆抗倒伏性研究提供了科学的数据依据和决策支持。     

基于物联网的温室智能管理平台

本文借助互联网技术、传感器技术来开展数据传输、信息采集等工作,并以此为基础,准确判断作物的生长状态,整合并优化信息,最终实现智能化、高效化灌溉,提升工作效率,为作物更好生长,提供最佳条件与环境。     

基于MEMS的电容式传感器信号调理电路设计

为了提高（Micro-electro-mechanical Systems,MEMS）微机电系统电容式传感器测量低电容的灵敏度,提出了一种MEMS电容式传感器调理电路,并采用绝缘硅片（SOI）MEMS电容式加速度传感器组成了完整的电容测量系统。该信号调理电路采用了一组片上电容阵列用以抵消电容结构的失配。并且采用可调的方形波发生器来调谐系统的灵敏性,以此弥补电子装置制成后产生的变化。电路采是0.18-μm CMOS 技术设计并制成,测量结果显示,提出的测量系统能够准确测量到MEMS传感器的电容变化以及加速度,证明了信号调理电路的正确性和精确性。     

基于作物水胁迫声发射技术与Zigbee无线传感器网络的精细灌溉系统的设计

设计了基于Zigbee无线传感器网络与作物水胁迫声发射技术的精细灌溉系统。该系统通过声发射传感器采集作物需水信息,通过Zigbee网络发送至远程服务器,服务器根据采集信息进行精细灌溉。软件系统采用VC++6.0和Lab VIEW编写。实验结果表明该系统界面友好,操作简单,能对作物需水量进行准确的判断,能够很好的实现精细灌溉。     

单一平面电容式漏水检测传感器的研究

针对北方地区冬季暖气管道漏水可能导致的大型设备机房或重要仪器损坏的问题,提出了一种用于管道漏水检测的单一平面电容式传感器的设计方案。该装置利用平面电容原理,检测水滴落在平面电容上时引起的电容变化,采用微电容测量电路将电容转换成频率,然后通过单片机处理后计算出电容值,通过和预先设定的阈值电容的比较来判断平板上是否漏水。经实际试验,该方案实施的平面电容式漏水检测传感器应用于管道漏水检测具有结构简单、成本便宜、性能可靠的特点。     

基于电容检测技术的公路路面测厚仪的设计

分析了电容检测技术在公路路面厚度检测中的应用,利用环形电容传感器分别对自制的厚度不等的公路路面物理模型的厚度值进行检测,设计了以单片机为微处理器,兼有键盘、显示器、存储器等外围电路的电容测量电路对环形电容传感器的输出电容值进行采集,利用归一化处理方法依次得到不同厚度的路面模型的厚度值并显示出来。经过实验测试,该测量系统测量路面模型的厚度范围为0～15cm,测量精度达±3.0%,各项指标均达到了设计要求。     

基于单片机的土壤湿度检测系统设计

根据农田环境的应用需求,为快速、准确地获取农田中土壤体积含水率和水分变化信息,文中研究一种基于单片机的土壤水分检测系统的硬件结构并进行功能设计。利用湿度传感器检测土壤的水分含量,经模数转换器将采集到的湿度模拟信号转换成数字信号,送至单片机进行处理,加上外围电路对水分湿度值进行预设、显示,实现超限报警等功能。通过试验数据表明,该系统性能稳定,能为农田监测、节水灌溉提供有效、可靠的监测手段。     

微电容式传感器信号检测电路的设计

微电容传感器检测电路是微电容传感器中的关键技术,由于微电容传感器的电容变化量很小,电路中的杂散电容对传感器的影响就会非常大,所以微电容测量电路必须具备大动态范围、高测量灵敏度、低噪声、抗杂散性好等性能。因此提出了电桥式交流电容检测电路。首先将转换后的电压信号加载到高频正弦激励信号中,然后通过放大等一系列处理得到输出电压,最后根据待测电容与输出电压的关系得到待测电容的容抗。(１)采用Multisim仿真软件对提出的电桥式交流电容检测电路进行了调试及可行性验证。(２)在设计的基础上对电路进行了实物焊接和调试。(３)利用信号发生器和示波器对一批已调试的微电容进行了实验验证。实验结果表明,提出的电桥式交流电容检测电路测量的输出电压与理想情况下的输出电压基本一致?且该电路能很好地抑制寄生电容的影响,有良好的线性和稳定性。     

一种简单的电容式三维力柔性触觉传感器设计

随着机器人智能化程度不断提高,机器触觉和机器视觉技术均得到了很大发展,但是目前大部分触觉传感器均不能满足触觉感知应用的要求。因此,提出了一种新型的具有滑觉检测功能的柔性三维力触觉传感器。该传感器能够将力量变化转化为气隙变化,进而引起电容发生变化。然后将接触力建模为实测电容的多项式函数,对传感器输出进行校正进而实现法向力测量和滑动检测。测试结果显示,提出的传感器能够以较高的精确度测量法向力,重复性好,并且能够检测滑动现象,在0-100mN测量范围内的法向灵敏度约为0.4 pF/N,均方根误差为1%。此外提出的传感器结构简单、成本较低,易于大规模生产和应用。     

一种用于融水机油检测的测试装置研究

机油在正常工作时,受温度、湿度的影响,不可避免地会混入水分,长此以往,会使发动机磨损失效。因此,对机油的水融组份进行监测尤为重要。本课题在对国内融水机油检测领域进行相关学习和研究后,设计了一种适用于融水机油检测的平板型电容传感器,利用油水介电常数的巨大差异所引起的电容值的显著变化进行检测,并匹配上后续的检测和调理电路,使其转换成直流电压输出。经调试以后,该电路对电容值的变化能较好地响应,含水量的分辨率较明显。     

一种新型的CMOS集成湿度传感器

利用MEMS技术 ,对一种新型CMOS湿度传感器进行理论分析、模拟以及结果讨论。该湿度传感器采用标准CMOS工艺制造 ,采用梳状铝电极结构、梳状多晶硅加热结构 ,衬底接地 ,感湿介质采用聚酰亚胺 ,利用商业软件Coventor进行模拟绘制出敏感电容与相对湿度的曲线图。接口电路采用开关电容电路 ,输出可测电压信号 ,利用Microsim公司的Pspice模拟电路得到相对湿度与输出电压曲线关系     

基于MEMS技术的仿生纤毛风速传感器的设计和仿真

设计了一种可以实现二维风速测量的电容式纤毛传感器,其特点为通过差分电容检测流速,传感器运动结构所对应的背硅被完全刻蚀。采用有限元分析软件,通过流体-固体-静电场的多物理场仿真,分析得到了传感器的差分电容与风速的变化关系。结合电容传感器AD7746的理论精度,计算得出传感器的风速灵敏度为0.25mm/s。此外,设计了基于SOI硅片的传感器微加工制备的工艺流程。     

三自由度介电型EAP软材料位置传感器研究

基于介电型电活性聚合物(EAP)变形时的电容值变化原理,设计并实现一种三自由度软材料位置传感器,其内框可沿平面和法向移动,分别用于检测平面和法向位移。建立该传感器的几何模型,推导出其电容值变化和内框位移的关系。采用差分法测试该传感器的电容值变化,分析了面对面两个传感单元的电容值差和内框的平面位移、单个传感单元的电容值和内框的法向位移之间的关系,测试得到其平面和法向位移灵敏度分别为66.69pF/mm、0.47pF/mm~2,与理论分析结果较吻合。该位置传感器的理论与测试分析结果验证了介电型EAP应用于位置传感器中的可行性。     

基于AD7150微位移电容传感器的研究

利用了集成芯片AD7150完成了对微位移电容传感器的电容采样。对AD7150芯片设计了相应的外接电路,为了增强电路的抗干扰能力,加入相应滤波电路;通过单片机模拟I2C通信方式来进行AD7150的读写控制。测量结果给出了10 pF以下不同标称电容值的电容,误差在2.5%以内。初步实验结果表明,当接入双叉电容传感器探头时,电容值随测量距离的增大而增加;在不同位移量下,传感器的灵敏度不同,距离越近,灵敏度越高,最大灵敏度为686 fF/mm,给出了不同情况下的灵敏度分布,并总结了影响电容传感器工作的电路要点。     

双线绕电容传感器原理及应用

双线绕电容传感器是一种基于导线线间电容的新型电容传感器,其电容量与线问间距、绕线长度、绕线环半径成正比.用其取代双圆筒型、平行板型电容传感器测量液位,以及液体介质的介电常数有独到的优点.     

Novel capacitance-type humidity sensor based on multi-wall carbon nanotube/SiO2 composite films

A novel capacitance-type relative humidity (RH) sensor based on multi-wall carbon nanotubc/SiO2 (MWCNTs/SiO2) composite film is reported.Details of the fabrication process,possible sensing mechanism and sensing characteristics,such as linearity and sensitivity,are described.The capacitance of the MWCNTs/SiO2 composite film shows typical concentration percolation behavior with increasing MWCNT loading.At loadings below the percolation threshold (1.842wt％),the sensor capacitance increases obviously with increasing MWCNTs.The water condensed in the MWCNTs/SiO2 layer can lower the percolation threshold and increase the sensor capacitance.The sensor with MWCNT concentration of 1 wt％ has the best properties.The sensor has a humidity sensitivity of about 673 pF/％ RH and a linearity correlation of 0.98428.The response time of the sensor to RH is about 40 s and the recovery time is about 2 s.     

Moisture ingress into organic laminates

The electronic industry's most common laminates (FR-4, HTFR-4, PI, CE, and BT) were investigated for their equilibrium levels of moisture and diffusion rates and monitored for their moisture content as a function of electrical capacitance. Isothermal sorption tests were performed on the laminates to find the equilibrium moisture content in each laminate at various environmental conditions. The moisture content of each laminate was evaluated as a function of electrical capacitance via a capacitance monitoring plate attached to each laminate. A model was developed to assess the equilibrium content as a function of both temperature and humidity. Data from the sorption-time experiments was used to evaluate a diffusion coefficient for each laminate. The Fickian model was used to facilitate the evaluation. The results of the laminate moisture content analyses were subsequently applied to a printed wiring board (PWB) with a capacitor plate on each of its laminates. The capacitance method of moisture measurement in PWB shows slower moisture ingress than the theoretical moisture diffusion based on laminate experiments     

新型磁驱动增大检测电容的高精度MEMS惯性传感器研究

增大传感器振子的质量和静态测试电容可以减小电容式MEMS惯性传感系统的噪声,而深度粒子反应刻蚀工艺由于复杂的工艺原因,当深宽比较大时,不能刻蚀出大质量和大初始电容的传感器.据此,本文研究了一种磁驱动增大检测电容的MEMS惯性传感器,通过电磁驱动器,传感器的静态测试电容可以大幅增加,在梳齿电容上刻蚀阻尼槽后,其机械噪声达到0.61μg每根号赫兹,仿真其共振频率为598Hz,静态位移灵敏度为0.7μm每重力加速度,基于硅 玻璃键合工艺,制作了栅形条电容式惯性传感器,并用电磁驱动的方式测试其品质因子达到715,从而验证了制作工艺的可行性和电磁驱动器改变传感器初始静态测试电容的可行性.     

Cobalt oxide nanosheet humidity sensor integrated with circuit on chip

The work studies a micro humidity sensor integrated with a seven-stage ring oscillator circuit-on-a-chip fabricated by the commercial 0.35 μm complementary metal oxide semiconductor (CMOS) process and a post-process. The structure of the humidity sensor consists of interdigitated electrodes and a sensing film. The sensing film is cobalt oxide nanosheet that is prepared by a precipitation-oxidation method. The sensor, which is a capacitive type, changes in capacitance when the sensing film adsorbs or desorbs water vapor. The ring oscillator circuit is employed to convert the capacitance of the sensor into the oscillation frequency output. The post-process of the sensor includes etching the sacrificial oxide layer and coating the sensing film on the interdigitated electrodes.     

电离式碳纳米管气体湿度传感器

研究了一种新颖的碳纳米管气态离化结构的碳纳米管气体湿度传感器。该传感器具有一对或多对叉指状侧壁电极结构,电极上覆盖一层多壁碳纳米管薄膜,其利用碳纳米管高长径比的尖端电场收敛作用增大局部电场,有效地增强了传感器对气体湿度的敏感性。通过搭建的气体湿度测试平台,对传感器的静态和动态气体湿度特性进行了研究,结果显示传感器对60%以上相对气体湿度表现出了较强的灵敏度。与吸附式等传统气体湿度传感器对比,该气体湿度传感器具有较快的响应速度(约为0.15 s)和回复速度(约为0.6 s),较传统湿度传感器高了一个数量级,能够用于实时并且快速的气体湿度参量标定。