基于LC的无线无源应变传感器的制备与测试

针对恶劣环境下检测装备应变的需求,设计了一种无线无源的应变传感器,此传感器采用电感电容分离的结构,可以有效延长使用寿命,减少电磁干扰.通过高频结构模拟器(HFSS)仿真对传感器电场进行仿真,验证了其可行性.采用电镀技术制备了传感器,搭建应变测试平台对其进行测试,测试结果表明,该传感器可以检测0～2500με范围内的应变...     

无源无线应变传感器中压电材料接触力学模型研究

针对现有无源无线传感器存在稳定性差,抗干扰能力不强,传输距离过短的问题,提出一种新型无源无线应变传感器。 该传感器由两个线圈和一个体声波传感器组成,体声波传感器包括传力结构和石英晶片,其可将被测表面的应变转化为可检测 的石英谐振频率偏移。 首先,建立了半椭圆接触模型,研究接触力、激励电压、接触元件形状对石英的影响,以提高传感器性能; 其次,设计了石英加载装置,实现石英表面微力加载研究;最后,搭建了无源无线应变传感系统,传输距离可达 5 cm,分辨率约 为 4. 2 Hz/ με,应变测量范围为 600 με,重复性实验显示 RSD 为 5. 47% 。 实验结果表明,该传感系统具有良好性能,在未来将与 无人机结合为大型结构应变测量提供有效的解决方案。     

基于LC谐振的柔性无源无线压力传感器系统设计

为了能够增强LC传感器测量的实时性,提出了一种无源无线压力传感器系统的设计方法。系统包括LC柔性无线压力传感器、信号读取电路和数据接收上位机。LC无线压力传感器由天线、织物和铁氧体膜构成,具备高柔性。当受到外界压力信号时,无线信号读取电路将传感器谐振频率的变化量转换成电压的输出量,并通过蓝牙传输到上位机进行实时数据处理和显示。实验验证了传感器系统在0～15 kPa的压强范围内具有1.97×10^-2 kPa^-1的高灵敏度,且在实时监测人体生理活动信号方面具有良好的稳定性和适用性。     

转速传感器无源信号测试设计及其Matlab仿真性能测试

针对当前转速参数测量方法,因物理引线及敏感器件难以在高温等恶劣环境下存在的测试技术难点问题,提出了一种可应用于特殊恶劣环境的无源转速参数测试方法。基于电磁互感耦合,深入探讨和分析了读取天线端电压信号幅值随转速周期性减小的无线传感机制,制作了转速无源LC敏感器件及信号解调电路,构建了无源转速测试验证系统,对无线转速测试方法进行验证。理论与实验结果表明,该测试方法可以实现转速测试。同时,无源转速参数测试方法因其无需引线,体积小,非接触实现能量传输等优点,为高温高旋等恶劣环境中转速参数的测试提供了可靠解决方案。     

基于声表面波谐振器和延迟线的编码型无源无线阵列传感器

提出了一种新型延迟编码式谐振声表面波无源无线传感系统。该传感单元由单端口谐振器和延迟线组成，激励信号采用间歇正弦脉冲串信号。响应为一变化的振荡波形，该信号的频率与声表面波器件固有频率相等。该传感阵列系统利用不同延迟线构成编码器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势。该方法提高了传感系统遥感测量的距离、灵敏度和信噪化，也为该声表面波阵列传感器的广泛应用提供了保证。     

基于声表面波器件的无源传感器的研究

利用声表面波器件的高频压电转换特性,研究设计了一种可实现无线访问的时间延迟型无源传感器,为提高回波信号的信噪比,在ＳＡＷ器件的设计中,采用了一种并联式的新型结构以替代传统的共线式结构。利用一套射频访问系统,本文重点针对器件的力敏特性进行了实验研究。实验表明,合理地设计器件中ＩＤ－Ｔａｇ与反射栅的参数,可稳定地测出器件上ＳＡＷ的传播参数,测量结果不受器件与访问系统间距离的影响,利用这一原理,可进上步     

基于应变传感器的切削力测试装置实验研究

为了提高应变式切削力测试装置的动态性能,建立了测试装置的动力学方程,利用有限元软件分析了敏感元件的应变分布规律,并进行了装置的结构设计;开发了包含740B02压电式应变传感器、DH5863电荷放大器和PXI-6254数据采集卡的实验装置,通过测量敏感元件的应变,实现了切削力的动态测试。切削实验结果表明,该测试装置结构简单、动态特性较好,适用于较低转速下的切削力实时测量。     

基于RT-Thread和ESP-NOW的无线传感器网络系统设计北大核心CSCD

为提高无线传感器网络汇聚节点的稳定性,缓解云平台数据处理压力,引入ESP-NOW无线通信协议,设计一种基于RT-Thread的无线传感器网络。该系统由传感器感知节点、汇聚节点和物联网云平台组成,实现了对传感器数据采集、处理、显示、存储、上传等,避免了数据在云端处理导致阻塞的问题发生。结果表明:引入ESP-NOW协议使系统在数据传输过程中具备更高的稳定性,基于RT-Thread系统相对于裸机运行,数据协调能力及响应时间明显提升。系统具有稳定可靠、组网简单、实时性强等优点。     

声表面波谐振器型无源无线温度传感器

介绍了一种新型的单端口声表面波谐振器构成的无源无线温度传感器。分析了间歇正弦信号无线激励的单端口声表面波谐振器的响应特性。该响应为幅度衰减的振荡信号，振荡的中心频率为声表面波器件固有频率。设计并构造了高效、快速、较远距离自动无线遥测温度的实验系统，实验系统验证了测量原理的正确性。     

基于无线传感器网络的工业环境温湿度监测系统北大核心CSCD

为了满足现代工业生产需求,设计了一种基于无线传感器网络的温湿度监测系统。该系统以MSP430为开发平台,设计了传感器数据采集电路、数据处理传输电路、单片机最小系统电路以及上位机监测平台。基于ZigBee协议的传感器网络负责采集温度、湿度数据,以MSP430微处理器为核心的网关负责数据的接收处理与转发,上位机监测平台则用于实时监测采集到的温度、湿度数据。本系统解决了传统温湿度测量时存在布线困难、不易维护的缺点,适用于工业化生产等复杂环境对温湿度的测量。     

基于MSP430的超低功耗无线应变传感器的设计

针对解决现有应变传感器存在的一些问题,设计了一种基于MSP430的超低功耗无线应变传感器。首先,介绍了以MSP430F149为控制器的无线应变传感器的工作原理、超低功耗设计、软硬件电路设计。其次实验以传统电阻应变片为信号源,通过放大滤波电路后由MSP430F149内部12位高速AD进行采样,通过nRF905将采集数据发送到接收机,实现应变的无线传输和采集。最后,通过实验验证了该传感器方案的可行性,并分析了传感器的各项技术指标。     

基于无源无线温度传感器的阅读器设计及其研究

研究了基于陶瓷无源无线温度传感器的无线阅读器设计,使其能够从任意方向接收一定频率范围内的温度传感器射频信号并解析为温度数据。陶瓷无源无线温度传感器是一个全新材料科学领域与无线技术领域内的新型传感器,其应答射频信号延时不超过5μs。使用MSP430FG437嵌入式低功耗处理器以及两片CC1101分别作为阅读器的核心处理器和射频信号收发端,该阅读器同时具备发射与接收无线信号的能力,在供应传感器能量的同时也接收一定能量。该硬件平台扩展接口丰富,方便新增ZIGBEE自组网、MODBUS组网等组网通信功能,非常适合某些高温高压非接触式特殊应用场合的温度监测。     

NMP/PVP-MWCNTs湿度传感器制备与测试北大核心CSCD

碳纳米管制备敏感薄膜时往往会因其分散性差,无法保证纳米薄膜的均匀性,从而影响传感器的性能。使用N-甲基吡咯烷酮(NMP)与聚乙烯吡咯烷酮(PVP)作为分散剂对多壁碳纳米管进行表面活性处理,制备以多壁碳纳米管为湿敏材料的电阻型湿度传感器。传感器用微机电系统(MEMS)工艺制备叉指电极作为湿敏电阻,在100℃下将多壁碳纳米水溶液组装在电极上,使用原子力显微镜(AFM)、扫描电子显微镜(SEM)对湿敏薄膜进行形貌表征。经测试,传感器线性度为0.99806,灵敏度为42.99923Ω/%,相对湿度20%~70%循环测试时响应时间为5 s,恢复时间为6 s,且传感器具有良好的重复性和稳定性。     

基于错位偏移无芯光纤的高灵敏度湿度传感器北大核心CSCD

提出一种通过错位偏移拼接的高灵敏度光纤湿度传感器,使用无芯光纤进行错位结构熔接,形成马赫-曾德尔干涉结构。在结构的错位端面采用具有良好吸水性的聚乙烯醇(PVA)作为涂覆层材料,对传感器进行了理论与试验的研究。实验结果表明:所提出的传感器具有良好的折射率特性和湿度特性,灵敏度可达-77.4284 nm/RIU,此外涂覆PVA的传感器在测量湿度的同时提高光纤传感器的机械强度,使错位光纤传感器在工程应用中得以应用。     

基于矩形贴片天线的应变传感器模拟与测试

当贴片天线经历应变时,天线形状发生改变,导致其谐振频率发生偏移。基于此原理,提出采用矩形贴片天线的应变传感器测量结构中的应变。采用了2.4GHz的1/4波长矩形贴片天线作为应变传感单元,首先,利用HFSS~(TM)软件设计应变传感器的尺寸参数,分别模拟该天线在长度与宽度方向经历拉应变时的谐振频率偏移;其次,分别将贴片天线以纵向、横向的方式粘贴在铝板上进行了受拉实验;最后,利用网络分析仪获得天线的谐振频率。模拟与测试结果表明,天线的谐振频率偏移与天线长度方向上的应变具有良好的线性关系,同时,天线宽度方向上的应变对其谐振频率的影响较小。     

机器人关节扭矩传感器的设计与性能分析北大核心CSCD

关节扭矩测试对具备旋转关节的机械结构研究有重要意义。通过对机器人关节扭矩的实时测量,可以充分了解其运行状态,便于实现机器人的精确控制。为了研究机器人的扭矩传感器,首先对其进行了仿真分析,使传感器结构得到了优化。然后对轮辐进行受力分析,得出了应变片的最佳粘贴位置。并利用惠斯登全桥电路对传感器进行测量,对实验数据进行拟合,得到扭矩传感器的线性度、灵敏度等参数指标。最后由公式推导和实验数据综合分析可知:输出电压和输入扭矩成线性关系。     

基于ANSYS的润滑油路静电传感器建模与仿真特性分析北大核心CSCD

静电传感器的感应与监测性能与其特性参数相关,利用理论方法进行数学建模与计算是一种较有效的方法,但模型构建的难度较大。因此,采用基于有限元的建模和仿真研究方法,该方法可以对润滑油路静电传感器结构材质进行设定且无须通过复杂的理论公式推导。仿真结果表明:空间灵敏度在探极感应面中心区域内变化较明显;传感器效率随探极长度与直径比值增大而增大。仿真结果与理论模型计算结果变化趋势相一致,且更精确直观,对后续使用有限元方法研究结构更复杂的静电传感器的性能提供参考。     

无线传感器节点模块级故障诊断方法的研究EI北大核心CSCD

为了快速检测出无线传感器网络(WSNs)节点故障的位置和诊断产生故障的原因,设计了一种WSNs节点故障在线状态监测器,分别对WSNs节点中的供能模块、传感器模块,处理器模块和无线通信模块的工作状态进行在线监测。提出了一种基于无线通信模块电流模型的故障诊断方法,利用BP神经网络对无线通信模块不同状态下的故障诊断参数进行动态调节。经过对节点实际运行数据的采集、分析、建模与实验,结果表明:当WSNs节点出现故障时,诊断系统能够自动定位WSNs节点中故障发生位置,并提示故障产生的原因。此外,本故障诊断方法不需要额外辅助节点或测试整条无线连通路径,就能检出无线通信模块的多种类型故障,且故障诊断结果精度较高。     

基于无源无线传感技术的高压设备温度监测系统分析

提出了一种面向高压设备的基于无源无线传感技术的温度智能监测和预警系统,探讨了高压设备温度监测的必要性及其技术现状,介绍了无源无线传感技术,并给出了系统的实现方法。该系统可以对高压设备各接点温度升高进行实时监测,从而快速发现相关故障,以保障高压设备的稳定、安全和可靠运行。