自确认压力传感器结构设计

自确认传感器能够实现传感器故障的自诊断和自恢复,除了提供被测量的确认的测量值之外,还提供测量值的不确定度、测量值的状态等表征传感器输出可信度的参数,可以实时了解传感器的工作状态,及时采取相应的措施,大大提高监测系统的可靠性.本文针对自确认圆平膜片应变式压力传感器的设计,分析了圆平膜片的应力和应变分布,建立了圆平膜片上两种传统布片方式的数学模型,在分析圆平膜片压力传感器故障模式的基础上,对传统的布片方式进行了改进,建立了在圆平膜片上进行多组布片的方案,为实现自确认圆平膜片应变式压力传感器提供了坚实的基础.     

自确认压力传感器硬件平台设计

自确认压力传感器是一种不仅能输出压力测量值,并且能对其自身工作状态进行在线评估的新型压力传感器。系统利用TMS320F2812和TMS320C6713组成双处理器系统,完成对自确认压力传感器八路信号的同步采集和信号调理,然后利用DSP实现传感器的故障检测、诊断、自确认参数计算等复杂运算,将确认的测量值,测量值确认的不确定度,传感器状态输出给上位机或用户。实验结果表明,该系统实现了自确认压力传感器的各项功能,通过修改DSP软件部分,可以应用于其他传感器信号的数据采集与处理。     

一种基于ARMA模型的自确认传感器结构

自确认传感器就是一种不仅能输出测量值,同时能够对自身的工作性能、状态进行在线评估的的新一代智能传感器。本文通过对传感器模型的分析,应用时间序列分析法,建立了一个比较系统的、完整的、基于ARMA模型的自确认传感器结构,进而对自确认传感器有一个更深层的认识。最后对自确认传感器技术作了一个简单的展望。     

自确认金属氧化物半导体气体传感器阵列及其应用研究

金属氧化物半导体(MOS)气体传感器阵列是机器嗅觉系统中获取目标气体信息的重要装置.由于气敏元件的材料特性,MOS气体传感器阵列在工作过程中不可避免地会发生突发故障及外界干扰,导致机器嗅觉系统的检测与分析性能下降.为了提升机器嗅觉系统的可靠性,在总结以往研究成果的基础上,提出了自确认MOS气体传感器阵列.该气体传感器阵列结合自确认传感器技术,能够实现自身的多故障检测与隔离、故障识别、故障恢复及测量质量评估等自确认功能.本文分别探讨了自确认MOS传感器阵列的硬件架构、功能模型及其关键技术.最后,介绍了一种面向大气环境污染气体监测的自确认MOS传感器阵列,实现了其异常状态监测与测量质量评估并对其有效性进行了验证.     

自确认压力传感器结构参数设计及其有限元分析

设计了自确认压力传感器弹性体的结构参数,包括弹性体的材料选择,弹性体的形状、厚度和半径,建立了应变片在弹性体上的多组布片方案,为压力传感器实现自确认功能奠定了基础.应用有限元分析软件ANSYS对所设计的传感器弹性体进行了动、静态分析,获得了弹性体在受力情况下的位移、应力、应变分布状态,并且计算了弹性体的固有频率,分析结果表明,所设计的弹性体满足自确认压力传感器的设计要求.     

无参考值情况下自诊断传感器设计方法研究

对于工业现场中传感器进行故障诊断时难以获取参考值的问题, 本文提出了一种基于贝叶斯推理的无参考值情况下自诊断传感器设计方法. 首先, 运用传递熵方法对传感器之间存在的冗余关系进行量化评价, 并借助β–二项分布建立传感器的故障统计模型; 其次, 利用贝叶斯推理对有参考和无参考时的传感器测量系统设计故障自诊断算法, 对于无参考值情况下的传感器测量系统, 通过引入观测值, 进行自学习获取传感器的健康状况; 最后, 以镍闪速炉中的温度测量系统为例, 验证了文中方法的可行性与有效性.     

基于改进的自注意力长短期记忆网络的传感器故障预检测方法

针对传感器故障检测方法对早期微弱故障信息不敏感以及抗异常值干扰能力差的问题,提出了一种基于因果卷积改进的自注意力长短期记忆网络(CCALSTM)模型和Shapiro-Wilk检验与阈值比较法相结合的故障预检测方法.首先在长短期记忆网络(LSTM)模型中引入基于因果卷积的自注意力机制,以提取局部信息特征,减少异常值对预测精度的影响;然后将预测结果与测量值进行残差计算,并利用滑动窗口选取合适长度的残差序列;最后将残差序列通过Shapiro-Wilk检验和阈值比较法相结合的故障检测方法进行故障预检测.通过传感器原始数据进行仿真实验,并与支持向量机(SVM)、误差反向传播网络(BP)、双向长短期记忆网络(Bi-LSTM)等常见预测模型进行对比,结果表明CCALSTM模型取得了更高的预测精度结果,且具有更高的鲁棒性;同时,所提出的故障预检测方法表现出对传感器早期微弱故障敏感,能够在故障潜伏期及时检测出故障.     

自确认测速度仪的设计

在分析传统测速仪缺点的基础上,设计出了自确认测速仪;就脉冲检测及修补,基于预估因子的数据预估算法和设备状态判断进行了详细描述.对测速仪的网络接口和协议也进行了介绍,通过工程实例测试表明其工作可靠,能克服缺栅,跳动等对速度的影响,其性能优于传统测速仪.     

并联式六维加速度传感器的故障自诊断、自修复算法

针对并联式六维加速度传感器的部分输出信号出现干扰失真时,系统解耦算法会完全失效的问题,提出了一种适用于多维传感器的故障自诊断、自修复算法。通过挖掘传感器弹性体拓扑构型中的变形协调条件,推导了系统的6个力协调方程,据此构造了正多边形结构的、关于过渡参量的理想协调闭链。通过分析协调闭链对力协调方程的约束关系,给出传感器故障的诊断组,建立了传感器故障自诊断、自修复算法。通过定义故障自修复率指标,对可修复工况进行统计计算,得到本算法能够实现的最高修复率为72. 62%。另外,当传感器支链故障概率小于22%时,样机试验结果表明:局部支链出现故障后,重构系统的综合解耦误差不超过0. 18%,验证了该方案的可行性。     

基于硬件自冗余的称重设备传感器故障检测方法

传统的称重设备采用的是模拟称重传感器,不具有故障自检测功能。有研究人员研究了针对称重设备传感器故障检测的方法,但都是从称重传感器的输出进行检测,忽略了产生故障的原因,导致了检测过程复杂、运算量大。为此文章提出了基于硬件自冗余的称重设备传感器故障检测方法,利用称重传感器自身具有的硬件冗余现象对称重传感器的故障进行检测。实验表明,当称重传感器由于自身质量问题而发生故障时,此方法可以有效检测出称重传感器发生了故障。     

多通道压力传感器多参数自动测试系统设计

设计了一种压力传感器自动测试系统,可实现对多路传感器和多个参数的自动切换测量.通过设计的多功能矩阵开关电路配合一台高精度数据采集器,实现选通切换与测量;采用LabVIEW设计上位机软件,实现标定数据、温度补偿数据、时漂数据显示以及计算、报表功能.实验证明：该系统可同时进行90只压力传感器的桥路电压、电阻、电流等参数测量,满足精度为1％～0.1％压力传感器批量产品检测与检定的多种测试需要.     

多功能电子秤的研制

以AT89S51单片机为核心,研制了一种新的由单片机控制的智能型多功能电子秤,通过测量电阻应变片的微小变形来测量物体的重量。该设备采用高精度前置放大器放大来自传感器的微弱信号,然后经A／D采样,实现模拟量的数字化。在单片机内部运用最小二乘法原理对数据进行线性化处理和运算,使物重的显示值更加接近真实值,提高了测量的精确度。通过按键实现单价的设置,能同时显示重量和单价,具有去皮和显示总价等多种功能。     

基于ADμC812的专用超声波液位传感器

针对易燃、易爆化学物质储罐内液位及相关量难检测的问题 ,基于ADμC812芯片设计了一套用于远距离、大量程、非接触检测的超声波液位传感器。该传感器具有自增益、可编程和扩展性能好等优点 ,可以检测所有沸点高于储存温度的介质液位 ,对其它同类传感器的远距离检测及智能化实现有良好的参考价值。     

传感器技术的新发展——智能传感器和多功能传感器

智能传感器和多功能传感器是传感技术发展的方向。介绍智能传感器和多功能传感器的概念、功能、结构、特点以及它们的应用和发展趋势。     

Probability estimation algorithms for self-validating sensors

Three alternative approaches are investigated for probability estimation for use in a self-validating sensor. The three methods are Stochastic Approximation (SA), a Reduced Bias Estimate (RBE) of this same approach and a method based on the Bayesian Self-Organising Map using Gaussian Kernels (GK). Simulation studies show that the GK-based method gives superior results when compared to the RBE algorithm. It has also been demonstrated that the GK method is more computationally efficient and requires storage space for fewer variables. The techniques are demonstrated using data from a thermocouple sensor experiencing a change in time constant.     

加速度传感器在气体微流量检测中的应用

根据MEMsic(微电子机械系统集成芯片)加速度传感器的工作原理及特点,提出把加速度传感器作为流量传感器应用于气体微流量检测中,为了验证,建立了一套实验装置用于MEMSic加速度传感器检测气体的流动变化,利用PIC单片机对数据进行采集和处理,经过具体实验验证,在不同温度下,经过一定的温度补偿,当气体流量从0到50sccm发生变化,加速度传感器是能够精确的测量出流量的变化,说明了MEMSic加速度传感器对微流量的检测具有较高的灵敏度和稳定性.     

遗传算法在传感器优化配置中的应用

针对于传感器网络中传感器配置问题,在保证局部网络损坏的情况下仍能进行检测,提高检测网络的可靠性,提出了用遗传算法对其进行优化,并设计了该遗传算法的计算步骤和其相应的适应度函数程序。计算了一个实例,得出了较好的配置方式,满足了传感网络可靠性的要求,说明了用遗传算法进行传感器优化配置是可行的。