探空湿度传感器的信号调理电路设计

针对高空气象湿度测量对高精度和低噪声提出的需求,设计了一种基于电荷放大器原理用于探空湿度传感器的微弱电容检测电路。该电路由晶体振荡电路、电荷放大器电路、整流滤波、A?D转换、MCU等部分组成。实验结果表明：研制的检测电路具有较强的抗杂散电容性能,线性度良好,准确度优于0.04%,对于标称100 pF的待测电容,噪声引起的误差仅相当于待测电容的100 PPM（百万分之一）,约10 fF,能满足高空探测的要求。     

介电常数法在墙体水管探测中的应用

文中利用水与建筑材料介电常数差异很大的特点,设计了一款电容传感器用于墙体水管探测.基于空间静态电场的拉普拉斯方程建立了电容传感器的探测模型,通过松弛迭代进行解算,得到了传感器输出电容随被测水管位置的变化规律.文中还基于脉宽调制法设计电容传感器的测量电路,并利用模糊PID控制单元调节电路激励电压,以保证测量电路快速进入工作状态.针对该传感单元,设计了墙体中水管的中心检测算法.测量结果表明,PID控制单元可以迅速、准确地完成测量电路激励电压调节,以使传感器适应不同的工作环境,系统能在120mm厚度墙体内完成水管探测,并在70mm厚度墙体内可以完成中心定位.     

工业用电容式两相流相浓度传感器

为解决工业管道内气固两相流体的离散相浓度的在线测量问题，研制了一种非接触式电容传感器。通过计算机辅助设计优化电容传感器测量探头的结构，配置高频抗杂散电容的信号检测转换电路，已制成原理样机。静态实验和初步动态实验表明，此传感器性能稳定，满足工业应用要求。     

微电容阵列检测系统的设计

通过实验分析了电容读取芯片MS3110P各项性能指标,并设计了一款能自适应匹配模拟开关产生的电荷注入效应的P控制器;开发出一款具有单电容阵列测量模式和差分电容阵列测量模式的微电容阵列检测电路,并探讨了其寄生电容产生的原因。测试结果表明,该检测电路克服了各种寄生电容对传感器的影响,提高了测量精度,能够应用于MEMS触觉传感器微电容阵列的测量。     

高盐度气液两相流测量系统频率优化

针对用电容法测量天然气采集管道中气液两相流的液相含率时,由于液相介质电导率过高而无法采用纯净水标定的归一化曲线的问题,该文提出对测量电路的激励频率进行优化从而增加液相含率检测精度的方法,并采用理论推导的方式证明随着激励频率的增大高盐度溶液的高电导率对测量带来的影响将减小。采用直接数字频率合成器设计可变激励频率的微小电容测量电路用于实验测试。实验用NaCl溶液模拟工业现场高盐度水,分别使用100kHz,1MHz以及10MHz的激励频率对纯净水和质量浓度为0. 1%的NaCl溶液进行静态实验,对比两者归一化电压测量值的均方根误差分别为0. 081,0. 052和0. 011,可以得出,提高测量电路交流激励频率可以减小介质高电导率对气液两相流液相含率检测影响的结论。     

电容层析成像中微小电容检测的研究

本文对几种微小电容检测的方法进行了探讨，详细地阐述了交流电桥法微小电容检测的原理，提出并了一种交流型电容测量电路，其电路硷定性：信噪比、分辨率部比充／放电直流型转换电路的高。该电路能抑制杂散电容的干扰，能测量微小电容的变化。     

基于CAV444的电容式油位传感器的设计与优化

在传统电容传感器液位测量的基础上,采用了一种基于CAV444电容-电压转换芯片的液位测量方式,在此基础上提出并验证了一种新的误差补偿方案。综述了电容传感器的工作原理,设计了电容传感器的液位测量电路。误差补偿传感器将高度补偿值转换成相应电容信号再与油位电容信号一起输入到转换电路转换成电压信号输出。实验测试证明,该测量系统性能可靠稳定,最大非线性误差1.14%,测量线性度好;误差补偿后引用误差为1.17%,测量准确度高,应用前景广泛,能够满足大多数工业现场液位测量的需求。     

C~4D技术在工业管道流体电导测量中的应用

基于虚拟电感技术研发一种工业毫米级管道新型电容耦合式非接触电导测量传感器。虚拟电感基于Riordan电路研制,相应的工业型C4D传感器基于串联谐振原理实现电导测量,并采用特殊的屏蔽罩结构屏蔽工业干扰。研究结果表明,所研制的虚拟电感与实际电感相比,具有内阻小和电感可调等优点。在内径为1.80 mm的管道内进行电导测量实验,结果表明,所研发的工业型C4D传感器是可行的和有效的,可用于实际工业毫米级管道流体的电导率在线测量。     

基于磁感应的呼吸信号测量的可行性实验

基于磁感应测量生物阻抗变化的原理,提出了一种通过测量胸腔电导率变化来检测呼吸信号的方法.首先根据呼吸运动的特点,假定人体胸腔为电导率均匀的球体,建立磁感应测量呼吸信号的理论模型;通过仿真研究,分析阻抗与胸腔容积变化的关系,以及线圈传感器半径对测量结果的影响;最后通过实验研究探讨线圈传感器参数、盐溶液电导率和容积、测量距离、呼吸行为对测量电路的影响.实验结果表明,基于磁感应的呼吸信号测量为非接触式、长期的呼吸信号测量提供一种解决方案,具有进一步研究价值.     

数字万用表电容测量电路原理及检修

数字万用表巳成为维修检测和实验室最常用工具,电容测量时,指针式万用表只能依据指针摆动幅度估测电容好坏,而数字万用表能直观准确读出电容容量值。首先分析数字万用表电容测量电路及原理,之后介绍电容测量电路一般检修方法和几个实例。     

基于谐波注入法的差分式非接触电压测量

当前基于电容耦合的传感器尚无有效、便捷的耦合电容动态校准方法,影响测量精度。因此,本文提出了基于谐波注入的差分式非接触电压测量方法,首先利用感应探头与跨阻运算放大器将基频信号引入测量系统;其次通过屏蔽罩,减小外界杂散电容变化带来的干扰,改进探头并引入差分式电路结构,消除运放输入电容的影响;接着对测量电路注入谐波,并利用DFT实现对响应信号中基波信号与谐波信号的提取,通过谐波源与谐波响应信号的比值,求解出耦合电容参数,实现其动态校准;然后将校准的电容参数代入基波方程,实现基波电压信号的测量;最后,通过仿真结果表明,文章所提的测量方法可在10kV的应用场景中满足对变化的耦合电容校正要求,且最大的电压测量误差小于0.4%     

基于氧敏感膜的海水溶解氧测定技术研究

提出了一种利用荧光猝灭原理测定海水溶解氧的方法,分别从光电检测电路、LED驱动电路、光电二极管电路、温度检测电路、信号产生采集处理控制电路等方面详细介绍了基于氧敏感膜的海水荧光信号检测系统设计方案,通过实验测试了荧光信号检测系统对荧光相位滞后检测能力、系统的整体稳定性和系统测试数据的准确度。准确度测试中溶解氧测试数据点饱和度从100.00%减小到11.56%,氧敏感膜荧光信号检测系统所测数据与碘量法误差最大为5.15 μmol/L,两种方法变化趋势相同。此系统可以作为一种海水溶解氧测量仪器,具有良好的应用价值。     

基于极限学习快速分类方法的人体跌倒检测方法

为了准确快速检测人体跌倒状态,提出基于惯性测量单元(inertial measurement unit,IMU)测量和处理数据的极限学习机(extreme learning machine,ELM)快速分类判别方法。分析了人体运动行为特征,构建了腿部运动参数提取模型;通过IMU采集人体腿部运动特征数据,并进行姿态解算;采用ELM方法对人体运动特征的加速度、角速度和姿态进行分类,判断人体是否处于跌倒状态;根据机器学习评价指标对ELM参数进行优化,得到最佳参数。进行了人体运动状态测量实验,结果表明,ELM方法能够对IMU测量和处理数据进行准确快速地分类。当隐含层结点为1 000时,ELM检测方法跌倒检测的准确率为96. 45%,灵敏度为97. 32%,特异性为89. 32%。因此,采用ELM快速检测方法,可有效地对人体运动特征数据进行分类,实现对人体跌倒行为的准确检测。     

基于延时复用技术的短时间间隔测量方法

提出了一种基于延时复用技术的新的短时间间隔测量方法.根据基于时-空关系的时间间隔测量原理,将若干延时单元组成延迟链.延迟链的输出被反馈到系统输入端并与输入信号进行单稳态触发逻辑判断,判断结果被重新送回到重合检测电路中去,实现一个延迟链可以多次重复使用的循环检测,扩展了基于时-空关系的时间间隔测量范围,提高了测量系统的稳定性.实验和分析结果表明了该方法的科学性和先进性,其测量分辨率可达到100皮秒至10皮秒量级.结合现场可编程门阵列(FPGA)片上技术,新方案设计的测量系统具有结构简单、成本低廉的优点.     

神经心理量表理解力检测的人体姿态特征识别方法

神经心理测试可以对各认知域受损严重程度做出客观评价，是检测疾病进展、评估药物疗效的有效手段。其中理解力测试部分通过判断受试者是否根据指令要求作出相应动作实现，是老年人认知功能障碍评估的重要部分，有利于痴呆的早预防早干预。文章提出了一套神经心理测试中理解力检测的人体姿态估计视频分析方法，基于Openpose深度卷积网络提取人体关键点坐标，随后基于图像形态学处理技术和Faster R-CNN等技术提出了纸张、牙刷等目标物体关键点二维坐标提取方法，并以量表中动作要求建立人体姿态估计数学模型。通过实验对神经心理测试的6个动作进行识别，结果表明，所提姿态估计数学模型和交互动作识别方法能够有效检测人体姿态动作指令及人与纸张的交互指令。     

基于CNN的彩色图像边缘提取方法

根据人眼对R、G和B的敏感特性,提出一种基于视觉感知的矢量角度彩色空间距离度量方法,较传统方法补偿了RGB颜色空间的不均匀性,有效提高了RGB颜色空间内色差度量的精确程度.对基于细胞神经网络(Cellular Neural Network,CNN)进行的彩色图像边缘提取进行理论分析,确定与其功能相适应的最佳模板参数.实验结果表明:该算法不仅实现了彩色图像的边缘提取,同时提取效果更全面,更符合人眼的视觉效果,具有较强的鲁棒性.     

可燃粉尘浓度“超声-电场”复合探测方法研究

可燃粉尘浓度到达浓度极限是发生粉尘爆炸的必要条件之一,监测粉尘浓度是预防灾难发生的有效手段,但是目前尚无可燃粉尘浓度实时探测实用技术.为解决这一问题,提出"超声-电场"复合检测方案,完成混合式系统设计;分析复合探测系统数据关系特征,提出两级数据融合模型;对基于最优加权法的数据融合算法开展研究,最终形成可燃粉尘浓度快速探测模型.试验结果表明,采用文中所述"声电"复合浓度探测方法能够实现可燃粉尘的快速精准测量.     

经纬仪测量系统自动水平调整设计

简要介绍了便携式经纬仪在工程测试中的重要应用,提出了利用变间隙动极板电容传感器代替传统水准器的设计方案,设计了实时检测系统及通讯接口电路,并完成系统的软件设计工作．实验结果表明该方案能够缩短测量时间、提高了测量精度．     

用于被动式非接触探测的人体心脏电场分析

基于人体心脏电场的被动式非接触探测技术,具有抗干扰性好、无辐射、隐蔽性好、操作简单等优点.利用传统心脏偶极子模型,由单个心肌细胞推导出了心脏场源电位;建立了心脏-躯干模型和等效阻抗耦合电路模型,得到了心脏电场从体内到体表传输的传递函数和衰减增益;通过对人体躯干点电荷模型进行了分析,得到了人体心脏电场的探测方程,对其进行了仿真分析.由此得出在允许误差范围内,可以将人体心脏电场等效为点电荷电场模型分布,并通过仿真得到了人体心脏电场被动式非接触探测的理论探测距离.     

弹性基础梁振动的负电容控制

将电路中负电容可用来抵消压电片容抗、耗散能量的特性引入到弹性基础梁的振动控制研究中.基于Winkler基础梁建立了分支压电阻尼系统模型,设计了负电容控制系统,并用H2范数优化控制理论对阻尼进行了优化设计.通过算例证实了该系统具有较好的控制效果.与未采用负电容的结果进行比较,说明了采用负电容电路的优越性,并为探索负电容在振动控制中的应用前景提供了参考.