一、传感器的定义信息处理技术取得的进展以及微处理器和计算机技术的高速发展,都需要在传感器的开发方面有相应的进展。微处理器现在已经在测量和控制系统中得到了广泛的应用。随着这些系统能力的增强,作为信息采集系统的前端单元,传感器的作用越来越重要。传感器已成为自动化系统和机器人技术中的关键部件,作为系统中的一个结构组成,其重要性变得越来越明显。最广义地来说,传感器是一种能把物理量或化学量转变成便于利用的电信号的器件。国际电工委员会(IEC:International Electrotechnical Committee)的定义为:“传感器是测量系统中的一种前置部件,它将输入变量转换成可供测量的信号”。按照Gopel等的说法是:“传感器是包括承载体和电路连接的敏感元件”,而“传感器系统则是组合有某种信息处理(模拟或数字)能力的传感器”。传感器是传感器系统的一个组成部分,它是被测量信号输入的第一道关口。传感器系统的原则框图示于图1-1,进入传感器的信号幅度是很小的,而且混杂有干扰信号和噪声。为了方便随后的处理过程,首先要将信号整形成具有最佳特性的波形,有时还需要将信号线性化,该工作是由放大器、滤波器以及其他一些模拟电路完成的。在某些情况下,这些电路的一部分是和传感器部件直接相邻的。成形后的信号随后转换成数字信号,并输入到微处理器。德国和俄罗斯学者认为传感器应是由二部分组成的,即直接感知被测量信号的敏感元件部分和初始处理信号的电路部分。按这种理解,传感器还包含了信号成形器的电路部分。传感器系统的性能主要取决于传感器,传感器把某种形式的能量转换成另一种形式的能量。有两类传感器:有源的和无源的。有源传感器能将一种能量形式直接转变成另一种,不需要外接的能源或激励源(参阅图1-2(a))。有源(a)和无源(b)传感器的信号流程无源传感器不能直接转换能量形式,但它能控制从另一输入端输入的能量或激励能传感器承担将某个对象或过程的特定特性转换成数量的工作。其“对象”可以是固体、液体或气体,而它们的状态可以是静态的,也可以是动态(即过程)的。对象特性被转换量化后可以通过多种方式检测。对象的特性可以是物理性质的,也可以是化学性质的。按照其工作原理,传感器将对象特性或状态参数转换成可测定的电学量,然后将此电信号分离出来,送入传感器系统加以评测或标示。各种物理效应和工作机理被用于制作不同功能的传感器。传感器可以直接接触被测量对象,也可以不接触。用于传感器的工作机制和效应类型不断增加,其包含的处理过程日益完善。常将传感器的功能与人类5大感觉器官相比拟: 光敏传感器——视觉;声敏传感器——听觉;气敏传感器——嗅觉;化学传感器——味觉;压敏、温敏、流体传感器——触觉。与当代的传感器相比,人类的感觉能力好得多,但也有一些传感器比人的感觉功能优越,例如人类没有能力感知紫外或红外线辐射,感觉不到电磁场、无色无味的气体等。对传感器设定了许多技术要求,有一些是对所有类型传感器都适用的,也有只对特定类型传感器适用的特殊要求。针对传感器的工作原理和结构在不同场合均需要的基本要求是: 高灵敏度,抗干扰的稳定性(对噪声不敏感),线性,容易调节(校准简易),高精度,高可靠性,无迟滞性,工作寿命长(耐用性) ,可重复性,抗老化,高响应速率,抗环境影响(热、振动、酸、碱、空气、水、尘埃)的能力 ,选择性,安全性(传感器应是无污染的),互换性 低成本 ,宽测量范围,小尺寸、重量轻和高强度,宽工作温度范围 。二、传感器的分类可以用不同的观点对传感器进行分类:它们的转换原理(传感器工作的基本物理或化学效应);它们的用途;它们的输出信号类型以及制作它们的材料和工艺等。根据传感器工作原理,可分为物理传感器和化学传感器二大类:传感器工作原理的分类物理传感器应用的是物理效应,诸如压电效应,磁致伸缩现象,离化、极化、热电、光电、磁电等效应。被测信号量的微小变化都将转换成电信号。化学传感器包括那些以化学吸附、电化学反应等现象为因果关系的传感器,被测信号量的微小变化也将转换成电信号。有些传感器既不能划分到物理类,也不能划分为化学类。大多数传感器是以物理原理为基础运作的。化学传感器技术问题较多,例如可靠性问题,规模生产的可能性,价格问题等,解决了这类难题,化学传感器的应用将会有巨大增长。常见传感器的应用领域和工作原理列于表1.1。按照其用途,传感器可分类为: 压力敏和力敏传感器 ,位置传感器 , 液面传感器 能耗传感器 ,速度传感器 ,热敏传感器,加速度传感器,射线辐射传感器 ,振动传感器,湿敏传感器 ,磁敏传感器,气敏传感器,真空度传感器,生物传感器等。以其输出信号为标准可将传感器分为: 模拟传感器——将被测量的非电学量转换成模拟电信号。数字传感器——将被测量的非电学量转换成数字输出信号(包括直接和间接转换)。膺数字传感器——将被测量的信号量转换成频率信号或短周期信号的输出(包括直接或间接转换)。开关传感器——当一个被测量的信号达到某个特定的阈值时,传感器相应地输出一个设定的低电平或高电平信号。
上传时间: 2013-10-11
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设计一数字 频率计,其技术要求如下: (1) 测量频率范围:1Hz~100kHz。 (2) 准确度Dfx/fx£ ± 2%。 (3) 测量信号:方波,峰峰值为3V~5V。
上传时间: 2014-01-06
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本系统参照片上系统的设计架构、采用FPGA与SPCE061A相结合的方法,以SPCE061A单片机为进程控制和任务调度核心;FPGA做为外围扩展,内部自建系统总线,地址译码采用全译码方式。FPGA内部建有DDS控制器,单片机通过系统总线向规定的存储单元中送入正弦表;然后DDS控制器以设定的频率,自动循环扫描,生成高精度,高稳定的5Hz基准测量信号。
上传时间: 2014-01-12
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本简易网络导纳分析仪以C8051F020为控制和数据处理核心,由正弦信号发生器模块、滤波和功率放大模块、I/V变换模块、导纳角测量模块、导纳模测量模块、键盘模块以及液晶显示模块组成。采用数字控制DDS芯片AD9851产生100Hz-10KHz正弦信号,经滤波和功率放大后驱动网络负载。从网络负载中提取被测量信号,输入到以真有效值转换集成芯片AD637为核心的电压和电流测量电路构成的导纳模测量模块中进行导纳模测量。导纳角测量模块是从导纳模测量模块中取电压和电流信号分别经过零比较后使用鉴相器对信号相位差测量。把上述的测量结果经单片机处理后用液晶显示。为了提高测量精度,将各部分电路的误差合理分配,使电路达到最佳测量效果。
上传时间: 2014-09-06
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直接型自适应滤波器的源码,并能实时跟踪测量信号频率,滤除白噪声和谐波
上传时间: 2016-10-18
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利用单片机定时计数器,测量信号频率: 利用单片机定时计数器,测量信号频率
上传时间: 2016-10-19
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本设计以P89V51RD2FN单片机为电动小车的控制核心,采用MSA-LD2.0倾角传感器实时测量跷跷板的倾斜角,用ST198光电传感器检测黑色引导线监测小车运动。光电传感器和倾角传感器模块把实时测量信号馈送至单片机,利用专用细分芯片TA8435H驱动步进电机,以脉宽调制式斩波方式对步进电机步进角进行细分,控制和调节小车速度。采用增量式PID控制算法确保小车能够达到平衡;用RT128×64M液晶显示时间、角度等参数。经测试表明:小车各项性能指标达到设计要求,能够实现30秒内小车行驶到规定点,并保持跷跷板平衡;在跷跷板一端配重可调整的情况下,小车也能自动找到平衡点并保持跷跷板平衡。
上传时间: 2013-12-07
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1设计任务与要求1.1基本功能1)能够测量正弦波、方波、三角波等交流信号的频率;2)测量信号的频率范围为1HZ-9999KHZ,分辨率为1HZ:3)测量结果直接用十进制数值,通过四个数码管显示;4)可手动测量,手动清零;5)具有高精度、迅速测量、读数方便等优点。1.2扩展功能1)具有不同可测频率范围的多个档位;2)有超量程警告,当测量信号频率超过所选档位的量程时,频率计发出警报。2设计原理脉冲信号的频率就是在单位时间(1s)里产生的脉冲个数,若在一定时间间隔tw内测得这个周期信号的重复变化次数为N,则其频率可表示为:豆f-N/T(1)数字频率计的总体框图如图1所示:数字频率计由四大基本电路组成:整形系统,单稳态触发器构成的闸门电路,可控的计数系统、锁存译码显示电路、超量程报警系统。经过放大衰减后的被测信号(包括正弦波,三角波,方波等周期信号)经过整形电路,变成峰值为3~5V(与TTL兼容)的方波信号Vx,送入计数器的时钟脉冲端。当门控信号到来后,闸门电路开启,时间为Ti,计数器实现计数功能,Ti时间过后闸门关闭,计数停止,锁存器使能端置零,计数结果被锁存,通过数码管可以方便读出被测信号频率。图2为数字频率计的波形图:
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GB/T 4728.08-2008 电气简图用图形符号 第08部分:测量仪表、灯和信号器件
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在超声波探头上施加一电脉冲信号,探头发出超声波,在遇到不同介质界面时被反射,超声波探头接收回波并将之变为电脉冲信号。利用P89LPC935 的捕捉功能测量发射波和回波之间的时间间隔,通过环境温
上传时间: 2013-06-06
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