基于MEMS传感器的高精度电子罗盘研究

针对电子罗盘易受到干扰和成本高等问题,对电子罗盘结构、倾角补偿、误差分析、误差校正等方面进行了研究,对电子罗盘在实际应用中的误差来源和校正算法进行了归纳,提出了基于STM32 ARM Cortex-M3内核单片机以及MEMS传感器构建电子罗盘系统,开展了电子罗盘的误差分析,提出了电子罗盘误差模型,提出用卡尔曼滤波算法对磁阻传感器和加速度计进行了数据融合与滤波,在利用加速度计计算倾角的基础上对电子罗盘进行了倾角补偿,利用Matlab处理上位机采集到的电子罗盘数据,进行了电子罗盘的输出角度和精度试验。研究结果表明,该电子罗盘可获得高精度的静态姿态角。     

MEMS加速度传感器的数据采集和预处理

设计了一种基于微机电系统(MEMS)加速度传感器的数据采集单元,用微处理器通过内部集成电路(I2C)总线采集加速度传感器ADXL345的数据,对数据进行低通滤波、零偏误差修正以及去除重力加速度等,从而得到载体的运动加速度,并对加速度进行二次积分得到位移,在100 m范围内实测多次,仿真计算位移误差在2%以内。     

机械故障信息监测MEMS高频加速度传感器

结合机械故障信息监测的需求,将微机电系统(micro electro-mechanical system,简称MEMS)传感器技术引入到机械装备的振动测量中,介绍了压阻式MEMS加速度传感器的检测原理、结构设计、微加工工艺及其关键技术。以小变形-大应力为敏感结构设计思路,研制了梁膜结构、孔缝双桥结构以及复合多梁结构3种高频加速度传感器,以满足高速制造装备的振动信号监测对传感器的需求。通过静态、动态性能测试实验可以看出,3种结构均在一定程度上提升了传感器的测量性能,实际测振实验也说明所研制的MEMS加速度传感器具备了装备振动信号检测所需的功能。具有微型化、低成本以及可大规模生产潜力的MEMS传感器的发展为高端机械制造装备的发展提供了新的器件支持,推动主轴部件等的智能化、一体化发展。     

用于蒙皮外表面空气流测量的MEMS微型压力传感器

为实现飞行器蒙皮外表面空气流的分布式压力检测,设计了基于微机电系统(MEMS)技术的光学压力微型传感器。传感器敏感元件主体结构采用单晶硅的法布里帕罗标准具,并通过光纤与发光二极管和光电探测器等光学元件相连。确定了MEMS微型传感器的关键结构与尺寸,并对压力敏感膜片的变形及反射率等进行了理论计算和行为仿真,结果表明达到预期的设计目标。该传感器具有精度高、抗电磁干扰、尺寸小、耗能低等优点。     

基于LabVIEW的六维加速度传感器测量系统设计

设计了基于LabVIEW虚拟仪器技术平台的六维加速度传感器软件测量系统。该系统能够根据具体测量要求对压电陶瓷输出的实时电荷量实现自动采集,并对其进行滤波处理及信号频域特性分析,通过嵌入MathScript Node对传感器检测到的六维加速度进行解耦运算。通过LabVIEW软件中自带的3D图形模块实时显示传感器外壳的位置和姿态,以实现虚拟现实功能。     

一种高分辨率数据采集系统的设计

针对石油测井采集信号的特点,设计了一种高分辨率24位数据采集系统。给出了单片机和A/D转换器的接口电路,设计上位机控制软件。该采集系统采样最大频率为32ksps,可超前采集1s,采集数据以二进制文件形式保存。     

基于MEMS微加速度计的无视觉传感器防摇控制系统研究

通过建立起重机吊重摆动的数学模型,明确吊重摆角与小车运行加减速之间的关系,并将MEMS微加速度计应用到起重机的防摇控制中,建立闭环控制系统,适时根据吊重摆角大小修正小车速度指令,实现防摇控制。实验证明,这种方法简单、经济,不需要安装视觉传感器测量吊重摆角,可以有效地消除载荷的摇动。     

双通道MEMS微波功率传感器的匹配特性

为了降低双通道MEMS微波功率传感器的回波损耗,提高传感器的测量精度,对MEMS悬臂梁的匹配特性进行了研究。首先,通过双通道MEMS微波功率传感器结构构建S参数的理论解析模型,分析了双通道MEMS微波功率传感器的匹配特性,得到了MEMS悬臂梁的间距和回波损耗系数S11的关系;接着利用有限元软件HFSS进行仿真,并和理论结果比较;然后,设计并制作了双通道微波功率传感器;最后,对该传感器的匹配特性进行了测试和分析。实验结果表明:当MEMS悬臂梁的间距为1.6μm时,该传感器在测量8~12GHz频率内的微波信号时,回波损耗小于-19dB。理论和仿真结果较为相符,因此S参数的理论解析模型可以较好地反映双通道MEMS微波功率传感器的匹配特性,对双通道MEMS微波功率传感器的设计具有一定的指导意义。     

加速度传感器标定的数据自动采集系统的设计

论述了利用光的衍射与单片机相结合设计出的加速度传感器的标定系统.利用该系统可以快速准确地对加速度传感器的输出电压与加速度之间的关系进行标定.该系统与传统的方法相比较具有数据采集自动化程度高、误差小、标定快速等优点.     

适用于恶劣环境的MEMS压阻式压力传感器

为了消除潮湿、酸碱、静电颗粒等恶劣环境对压力传感器压敏电阻的影响,提出了一种新型结构的压阻式压力传感器.该传感器将压敏电阻置于应力薄膜的下表面并通过阳极键合技术密封在真空压力腔中,从而减少了外界环境对压敏电阻的影响.介绍了此种压力传感器的工作原理,使用ANSYS软件并结合有限元方法模拟了压敏薄膜在压力作用下的应力分布情况.最后,利用微机电系统(MEMS)技术成功制作出了尺寸为1.5 mm×1.5 mm×500 μm的压阻式压力传感器.用压力检测平台对该压力传感器进行了测试,结果表明,在25～125℃,其线性度小于2.73％,灵敏度约为20mV/V-MPa,满足现代工业使用要求.     

基于ARM处理器的电子式互感器数据采集系统设计

介绍了一种电子式互感器的基本测量原理,提出了将数字积分器ADE7759和ARM处理器应用到电子式互感器数据采集系统的硬件设计方案.重点阐述了ADE7759的工作原理和ARM处理器对其的控制.     

基于生产者/消费者的数据采集系统设计

以LabVIEW为开发平台,介绍了生产者/消费者架构的设计思路和实现过程.详细介绍了以生产者/消费者为架构并结合事件响应机制创建的数据采集系统,可实现多通道数据的采集、数据的在线分析、数据的存储与复现.另外,该系统还具有友好的人机界面,可以有选择性地显示多个通道的数据波形及分析数据,且方便对之进行维护和实现功能的扩充....     

基于Linux的嵌入式GPS/GIS数据采集系统设计

数据采集是GIS应用开发的基础问题之一。为了方便、高效地采集各类数据信息,以Linux为操作系统,QT为GUI设计软件,在嵌入式GIS平台MapGIS-EMS3.0开发包的支持下,设计了一套嵌入式GIS数据采集系统。先是依据需求分析,合理划分功能模块。然后编程实现了各类空间数据的存取、GPS数据的解析等具体功能操作以及地图浏览、数据编辑等人机交互界面。最后,成功将其移植到ARM目标板上。测试结果表明,该系统可以满足点、线、面等基本数据信息的采集以及定位服务的需求。     

基于ARM的降水类型识别数据采集系统

针对降水类型的识别。介绍了一种基于内核为ARM920T的s3c2440芯片的数据采集系统设计方案。主要利用片上A／D对数据进行采集，并通过软件编程对采集到的数据进行计算得到粒子的速度和尺寸，再通过串口将这两个信息传输给计算机。文章首先分析了降水类型识别原理，为接下来的系统设计做好理论准备，然后分别对软件和硬件部分给出了详细的设计方案。     

基于AD7703的20位数据采集通讯系统的设计与实现

AD7703是美国AD公司生产的单片20位A／D转换器．本文首先介绍其性能特点，工作原理及自校准方式，然后重点阐述基于AD7703的20位数据采集通讯系统的硬件设计。     

基于PIC单片机的工业数据采集卡的研究与设计

介绍了一种基于PIC单片机的工业数据采集卡的设计方案,论述了系统结构、工作原理,着重阐述了硬件电路、软件流程与实现方法.该数据采集卡在SF6微水检测中得到应用,实验证明,该数据采集卡可靠性高、成本低、使用方便.     

基于LabWindows/CVI的柔性驱动器软件系统实现

为实时监测和控制柔性驱动器物理试验装置,利用LabWindows/CVI作为软件平台开发设计了集系统参数配置、控制模式选择、指令控制、实时监控、数据显示和保存于一体的上位机柔性驱动器控制系统软件。采用循环冗余校验算法,设计了与下位机DSP的命令和数据双向传输通信协议以提高系统的可靠性;利用动态数据交换(DDE)技术,实现了采集数据的实时随机存储和指令控制。研究结果表明,数据溢出丢失时,系统利用循环冗余校验算法检测报错,提高了数据和命令双向传输的可靠性;软件系统实现了不同采样频率下的数据动态显示和存储,满足了研究不同控制算法动态性能和系统响应分析的需要,实现了直观有效地监测柔性驱动器工作状态,为柔性驱动器的性能分析和控制算法研究提供了方便、良好的人机交互环境。     

基于DSP的新型电参数测量仪设计

针对电机型式试验中的电参数测试,设计了一种基于DSP的新型电参数测量仪。详细论述了整个系统的硬件构架与软件算法,该系统通过采用高精度A/D转换器、DSP芯片以及上位机来完成电压、电流、功率、功率因数及频率的测量与数据的输出显示。对于中小型电机,测量仪既可测三相交流电参数,又可同时测量单相交流与直流电参数;当被测对象为直流有刷电机时,还能测量其转速;测试量程根据输入电流、电压的大小自动进行切换。测试结果表明该系统精度高,运行稳定可靠,能够满足实际需求。