基于ADA2200的开关电容微位移传感器信号处理电路研究

为实现天文望远镜子镜之间微小位移的精密测量,采用信号处理电路去除噪声影响。采用基于开关电容技术的驱动与检测器和以ADA2200为中心的位移信号解调方法,设计了主要电路模块。电容检测模块包含了开关电容驱动和电容/电压(C/V)转换电路。同步解调模块使用了ADA2200芯片,基于采样模拟技术(SAT)对信号进行同步正交解调。实验结果表明,该文方案可以实现电容极板之间相对微小位移的检测,ADA2200芯片对包含静态位移信息的调幅波的解调精度优于2.5%,对动态变化的位移参数也能够实现实时解调。     

激励电压对梳齿式加速度计系统的影响

为优化梳齿式微硅加速度计的系统设计,研究了激励电压对加速度计性能和电路参数选择的影响。推导出的系统静电力方程说明,激励电压对静电力的影响相当于在预载电压上叠加了微幅高频干扰,该干扰决定了加速度计的标度因数稳定性。由闭环传递函数得出了标度因数稳定性与电路参数间的关系。实验结果表明,根据标度因数稳定性指标选取了合适的电路参数后,可以忽略激励电压对静电力的影响。在实际应用中,利用该结论可以减小加速度计尺寸并降低功耗。     

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.     

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。     

电容式力平衡加速度计的设计

电容式微机械加速度计是一种将加速度转换成差分电容、通过检测差分电容的变化来检测加速度大小的一类高精度的惯性传感器。利用开关电容电路实现C-V变换,利用反馈静电力实现力平衡闭环控制,设计了一种电容式微机械加速度计。通过构建电容式加速度传感器及外围电路的数学模型,推导了闭环工作的系统函数。并对实际系统进行研制,最后给出了整个系统的测试结果。     

电容式位移传感器的信号处理电路设计

微电容式传感器技术作为微机电系统研究和制造领域一个重要的分支,近年来在微型化、多功能化、智能化得到迅猛发展。目前该领域的研究虽然有了较大发展,但距实际应用仍存在有待进一步研究和解决的问题。本文在对目前较为常用的几种测量电路结构进行分析的基础上,选取交流激励电容一电压转换电路作为微电容检测方式。通过仿真调试和实验,对交流激励电容测量电路的关键元件参数进行了优化。     

基于改进型谐波检测方法的并联型有源滤波器的闭环控制

介绍了一种基于改进型谐波检测方法的并联型有源滤波器的闭环控制方案.该改进型检测方法用积分、延时和增益环节代替传统ip,iq检测方式中的低通滤波器,检测延时可减少到1/6个电源周期,同时这种方法可以推广到单相、三相四线电路和三相不平衡负载的场合中.采用三角载波方法进行电流闭环跟踪,主电路器件开关频率固定且补偿电流准确跟踪指令电流.基于能量平衡原理并借助检测环节实现了逆变器直流侧电压的闭环控制.仿真结果验证了该控制方案的正确性,采用该方案后,电源电流得到有效改善.     

微机电混合陀螺仪的系统设计与仿真

研究了一种新型的微机电混合陀螺仪,它既具有实现传统动力调谐陀螺仪较高精度的潜力,又具有硅微陀螺仪体积小、价格低等优点.研究了该陀螺接口电路,推导了该接口信号灵敏度公式,分析表明增加检测电容Ct和Cb或者减小寄生电容Cp都可以提高信号灵敏度.同时,还推导了力矩器的力矩传递系数和信号器的电容信号传递系数公式,分析表明减小电容间距d和内环半径R1 或者增加外环半径R2都可以提高电容信号器灵敏度.提出一种利用力矩器负刚度效应对微机电混合陀螺进行调谐的方法,并研究了全解耦闭环反馈控制电路.开环仿真表明,残余刚度将导致转子自转轴进动,而调谐后转子自转轴能保持原方位稳定.闭环仿真表明,研究的全解耦闭环反馈控制电路是可行的.     

交流接触器闭环控制联合仿真系统及实验研究

提出一种交流接触器闭环控制联合仿真分析方法.基于PSCAD,根据电压平衡方程和达朗贝尔机械运动方程构建了电压平衡、机械运动子模型,并结合有限元分析软件,构建交流接触器的动态仿真模型,将其与PSCAD搭建的闭环控制系统相结合,组成联合仿真系统.该系统突出优点是将控制方案与动态仿真计算相结合,灵活改变控制方案,为接触器的智能控制提供仿真分析平台,为确定最优的控制策略和硬件电路结构提供科学依据.搭建硬件电路,通过实验验证联合仿真系统的可行性和准确性.采用该系统可以明显缩短硬件电路的设计周期,大幅度节约开发成本.     

引信电子安全系统高压反馈电路研究

为了解决引信电子安全系统中高压反馈电路输入与输出端电气隔离的难题,提出了一种反馈控制电路方案.采用从高压变压器原边采样的反馈控制电路控制高压电容上充电电压的方法,解决了高压反馈电路输入与输出端电气隔离问题,并采用滤波方法消除漏感电压对反馈电容电压的影响.仿真实验结果表明,高压电容上电压被有效控制在2kV,实现了高压变压器输入与输出端在电气隔离,且电路工作可靠.     

光离子化检测器中新型微电流检测电路设计

光离子化检测器(photoionization detector, PID)中需要微电流检测电路模块,而传统的跨阻式微电流检测电路稳定性差,测量范围小,设计成本高,且整体结构较为复杂。采用对数放大器LOG112与微处理器STM32F103VCT6相结合,设计一种宽范围对数式微电流检测电路。通过TINA-9软件仿真,所设计对数前置放大电路应用于500 pA~8 nA的微电流检测,误差低于1%。搭建实验系统,将所设计检测电路检测结果与直接用商用皮安表(吉利时6485型)搭建的检测系统实验结果对比,2种测量方法具有较高的重复性,且整个检测系统线性度良好,拟合优度达到0.987。利用所设计系统与购置的空气检测仪在相同环境下分别测试同种浓度的异丁烯气体,发现所设计系统响应时间更快,准确度更高。实验测得系统响应时间小于6s,系统短期重复性约为±1.37%,长期测试的重复性约为±2.28%。实验结果表明,所设计宽范围对数式微电流检测电路能够应用于光离子化检测器中。     

无源软开关三电平Buck/Boost电路

为了提高系统的效率,且不增加控制的复杂性,将一种无原理性过压的无源无损吸收电路单元引入该电路.文中详细地介绍了Buck/Boost电路的三电平无源无损软开关电路的原理和工作过程,给出了相应的设计要点,并进行了仿真研究,所有功率器件均工作在软开关状态.     

低噪声微光探测器设计与分析

探测微弱光信号时,为防止目标信号被噪声淹没,探测器的低噪声设计成为关键.选用合适的器件,采用低噪声设计技术,兼顾探测器的可靠性、稳定性考虑,提出了适用于微光探测系统的探测器设计方案.通过建模分析,估算出其电路本底噪声仅为333.09μVrms.结果表明低噪声探测器设计合理、可行,对于类似的微光探测系统中探测器低噪声设计及分析具有一定的借鉴意义.该方案已成功应用于某瞬态微光探测系统中.     

一种特殊的防盗报警探测器电路

文章介绍一种特殊的防盗报警探测器电路，采用这种电路的报警系统，用一根导线传送多路报警信号，给出了完整的电路图，分析了电路的工作原理。     

一种具有零稳态电流的新型上电复位电路

为实现具有超低功耗且稳定可靠的上电复位电压输出,提出了基于电平检测的具有零稳态电流的新型上电复位电路,该电路由电平检测电路、状态锁存电路和欠压检测电路组成,通过在上电复位之后切断电平检测电路的电源实现复位稳定后的零稳态电流,其输出复位电压的状态由状态锁存电路锁存.该电路采用0.18μm Bi-CMOS工艺设计,电源电压为1.8 V.Cadence Spectre的仿真结果表明,该电路在上电复位结束后的稳态仅有数纳安的漏电流,起拉电压和欠压检测电压受温度影响很小,因而适用于集成到超大规模片上系统(SoC)芯片中.     

基于红外吸收原理的无线瓦斯巡检仪

针对传统光学瓦斯检定仪存在的量程范围小、测量精度低、不具备数据传输功能等问题,根据红外吸收气体检测原理研制一种无线接入式瓦斯巡检仪。该仪器硬件结构由红外瓦斯传感器、控制单元、LCD显示器、声光报警电路、功能键盘电路、时钟电路、无线通信模块和电源模块等部分组成,无线通信采用半双工模式的无线通信协议。实验结果表明,该瓦斯检巡仪量程为0～10％,检测精度为0．0l％,井下通信距离可达120m。它提高了瓦斯检测的量程和准确性,实现了数据的无线传送,为瓦斯巡检员远程作业定位管理系统的构建奠定了基础。     

基于CAN总线的可燃气体监控系统设计

采用分布式监控结构,选用CAN总线通信,设计了一种新的可燃气体报警系统.阐述了现场测控单元的硬件设计和系统软件设计,提高了该系统测量的精度性和可靠性.     

井下运输轨道参数检测仪的设计

针对井下窄轨在受列车运行中产生的纵向力和横向力的作用而发生永久变形的现状,提出一种便携式的井下轨道参数检测分析系统.该系统包括轨道参数采集部分和线路静态检测分析系统两部分.其中检测仪的行进形式采用手推方式.该系统在行进时能够同时检测铁轨的宽度、水平、里程、三角坑等参数.系统的硬件框架采用基于ARM的嵌入式框架,系统软件的设计采用嵌入式操作系统μC/OS-Ⅱ.该系统不但能显著提高井下轨道的数据检测的工作效率和数据采集精度,而且具有体积小、操作简单的特性.此外,系统的分析部分能对数据进行各种方式的查询、图形对比、图形和报表输出,使得操作者方便迅速地得到轨道的参数,较好地满足了井下轨道维护工作的实际需求.     

单相斩控式交流调压电路的MATLAB仿真

文中采用单管双向斩控式交流调压电路的可控型器件连接方式,减少了全控制型器件的数量,降低了成本,具有推广价值。在控制回路中通过滞环控制与三角波发生器结合的方式对IGBT实现通断控制。最后结合电路计算与仿真的结果进行对比验证仿真的准确性。     

基于SPI的金属探测器人机界面系统设计

针对金属探测器人机界面问题，设计了以SPI（串行外围设备接口）协议为核心的金属探测器人机界面显示系统。重点研究了金属探测器DSP和单片机之间的通信协议SPI，详细介绍了金属探测器人机界面显示系统的硬件电路和软件设计。本文针对矿石存在与否两种情况对设计的系统进行了实验验证。实验结果表明，在DSP高速运行时，单片机通过SPI协议能够准确地读取DSP发送的数据，同时在很短时间内将数据转换为中文信息显示在金属探测器人机界面。本文设计的系统不仅能够检测矿石中存在的金属，还具有较高的检测精度和抗干扰性。