導(dǎo)語：如何才能寫好一篇傳感器技術(shù)論文，這就需要搜集整理更多的資料和文獻(xiàn)，歡迎閱讀由公務(wù)員之家整理的十篇范文，供你借鑒。

篇1

現(xiàn)在在各個(gè)領(lǐng)域當(dāng)中都普遍的運(yùn)用到了傳感器技術(shù)，集成化方向已經(jīng)成為機(jī)電系統(tǒng)當(dāng)中的傳感器技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)，集成化傳感器具有較強(qiáng)的穩(wěn)定性、較輕的重量、較小的體積以及較高的可靠性等特點(diǎn)，同時(shí)還具有較低的生產(chǎn)成本，非常容易實(shí)現(xiàn)批量生產(chǎn)，因此具有非常廣闊的發(fā)展前景。

2傳感器技術(shù)在機(jī)電技術(shù)當(dāng)中的應(yīng)用

由于傳感器的電磁兼容性能比較強(qiáng)，因此具有較高的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)技術(shù)可行性，同時(shí)還不容易丟失其中的模塊參數(shù)。智能濾波算法以及A/D轉(zhuǎn)換技術(shù)等先進(jìn)的技術(shù)都在傳感器當(dāng)中得到了應(yīng)用，就算是滿量程的時(shí)候，傳感器仍然可以使穩(wěn)定的輸出碼得到保證。傳感器的通訊接口屬于標(biāo)準(zhǔn)的接口，其能夠與計(jì)算機(jī)進(jìn)行直接的連接，同時(shí)也可以連接標(biāo)準(zhǔn)的工業(yè)控制總線，具有十分靈活的使用方式。

2.1在機(jī)器人中傳感器技術(shù)的應(yīng)用

作為典型的仿生裝置，機(jī)器人對(duì)傳感器技術(shù)進(jìn)行了充分的應(yīng)用。通過將感知到的物理量向電量進(jìn)行轉(zhuǎn)化，機(jī)器人就可以實(shí)現(xiàn)信息輸出，在這個(gè)過程中對(duì)機(jī)器人傳感技術(shù)進(jìn)行了充分的利用，其中包括兩方面的內(nèi)容，也就是外部傳感器以及內(nèi)部傳感器。外部傳感器需要通過檢測外部信息，從而對(duì)工作環(huán)境進(jìn)行判別，為機(jī)器人提供必要的信息，使之能夠?qū)Σ僮鲗?duì)象進(jìn)行準(zhǔn)確的控制。而實(shí)施系統(tǒng)的控制是內(nèi)部傳感器的主要功能，其能夠?qū)C(jī)器人的狀態(tài)進(jìn)行有效的檢測，保證機(jī)器人在工作的過程中能夠按照要求來進(jìn)行。內(nèi)部傳感器可以將具有價(jià)值的信息提供給外部傳感器，從而能夠使機(jī)器人對(duì)外部的環(huán)境產(chǎn)生有效的感知，并且將相應(yīng)的動(dòng)作做出。與此同時(shí)，在科技生產(chǎn)的過程中，還可以利用對(duì)機(jī)器人的操作從而能夠?qū)Ψ答伒囊庖娺M(jìn)行獲取。

2.2在機(jī)械制造行業(yè)中傳感器技術(shù)的應(yīng)用

由于在機(jī)械制造行業(yè)當(dāng)中需要實(shí)施包括加工精度等在內(nèi)的動(dòng)態(tài)特性測量，因此要利用傳感器針對(duì)機(jī)械阻抗以及振動(dòng)等相關(guān)部件當(dāng)中的參數(shù)進(jìn)行測量，從而對(duì)其動(dòng)態(tài)特性進(jìn)行檢驗(yàn)。如果需要在線監(jiān)測與控制超精加工中的零件尺寸的時(shí)候，就要利用傳感器將相關(guān)的信息提供出來。比如利用傳感器針對(duì)數(shù)控車床中車刀的位置進(jìn)行檢測；由于工件的表面精度以及尺寸在很大程度上都會(huì)受到刀尖形狀的影響，可以采用在車刀上放置的振動(dòng)傳感器對(duì)其鋒銳的程度進(jìn)行檢驗(yàn)。還可以利用液面?zhèn)鞲衅麽槍?duì)液壓系統(tǒng)中的油量以及車床中的油進(jìn)行監(jiān)測。

2.3在環(huán)境當(dāng)中傳感技術(shù)的應(yīng)用

傳感器網(wǎng)絡(luò)在環(huán)境監(jiān)測當(dāng)中通常具有一系列的優(yōu)點(diǎn)，其中包括無需專人現(xiàn)場維護(hù)、可以長期不用對(duì)電池進(jìn)行更換、具有十分簡單的布置等?？梢岳脤?duì)節(jié)點(diǎn)進(jìn)行密集的布置，從而對(duì)微觀的環(huán)境因素進(jìn)行觀察。在環(huán)境監(jiān)測領(lǐng)域當(dāng)中對(duì)傳感器網(wǎng)絡(luò)具有非常廣泛的應(yīng)用，其中包括微觀觀測生物群落、森林火災(zāi)報(bào)警、觀察氣象現(xiàn)象、觀測海島鳥類的生活規(guī)律等。

2.4在火災(zāi)報(bào)警當(dāng)中傳感器技術(shù)的應(yīng)用

防災(zāi)報(bào)警裝置是現(xiàn)代建筑必須要具備的，其中最為關(guān)鍵的就是火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)。在發(fā)生火災(zāi)的時(shí)候一般都會(huì)出現(xiàn)有害氣體、高溫、火光以及煙霧等。如果將傳感器運(yùn)用到火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)當(dāng)中，就可以對(duì)異常的信號(hào)進(jìn)行轉(zhuǎn)化，使之變成容易進(jìn)行傳送的形式，然后就可以利用消防網(wǎng)絡(luò)向指揮中心提供火災(zāi)地點(diǎn)的報(bào)告。

3結(jié)語

篇2

    基于激光傳感器的船舶交通量觀測系統(tǒng),以激光傳感器作為船舶數(shù)據(jù)的采集手段,實(shí)現(xiàn)船舶特征識(shí)別;以多激光傳感器在航船舶通行檢測系統(tǒng)為基礎(chǔ),采用多源數(shù)據(jù)融合和機(jī)器學(xué)習(xí)方法實(shí)現(xiàn)船舶特征辨識(shí)和自適應(yīng)誤差控制。

    由于系統(tǒng)中選用了兩臺(tái)不同型號(hào)的激光傳感器作為船舶特征信息的采集,它們采用的數(shù)據(jù)接口各異。因此,需選用不同的傳輸方式獲取其數(shù)據(jù)信息。通過對(duì)三種方案的實(shí)踐和比較,最終得到了合適的傳輸方案。

    激光傳感器數(shù)據(jù)的傳輸

    1、激光傳感器

    激光傳感器船舶交通量觀測系統(tǒng)由數(shù)據(jù)采集子系統(tǒng)、數(shù)據(jù)處理子系統(tǒng)和輔助子系統(tǒng)三個(gè)部分組成。數(shù)據(jù)采集子系統(tǒng)中的激光傳感器通過自身激光頭的旋轉(zhuǎn),對(duì)物體進(jìn)行短時(shí)間的線掃描,從而實(shí)現(xiàn)對(duì)被測物截面的二維掃描,可實(shí)時(shí)采集航道上的目標(biāo)圖像。數(shù)據(jù)采集子系統(tǒng)主要由兩臺(tái)激光傳感器組成。

    2、激光傳感器數(shù)據(jù)的傳輸

    傳輸方案:

    傳輸方案:本方案為最初設(shè)計(jì)的傳輸方案,設(shè)計(jì)基于設(shè)備簡單、造價(jià)低廉、安裝方便的原則。 具體方案1號(hào)激光器采用以太網(wǎng)的無線傳輸,2號(hào)激光器由于沒有網(wǎng)絡(luò)接口,采用了通訊電纜RS422方式傳輸。

篇3

關(guān)鍵詞：電磁矢量，非圓信號(hào)，DOA，估計(jì)方法

 

1 緒論

1.1課題背景波達(dá)方向（Direction Of Arrival，DOA）估計(jì)（常稱為DOA估計(jì)）是陣列信號(hào)處理領(lǐng)域內(nèi)的主要研究方向之一。論文格式。陣列信號(hào)處理[1]是近幾十年來綜合陣列理論和數(shù)字信號(hào)處理理論與技術(shù)而發(fā)展起來的一門學(xué)科分支。它是將一組傳感器在空間的不同位置上按一定規(guī)則布置形成的傳感器陣列。盡管采用的傳感器類型可以不同，如天線、水聽器、聽地器、超聲探頭、X射線檢測器，但是傳感器陣列的功能是相同的，它是連信號(hào)處理器和感興趣的空間的紐帶，用傳感器陣列接收空間信號(hào)，獲得信號(hào)源的空間觀測數(shù)據(jù)并加以處理。陣列信號(hào)的處理目的是從這些觀測數(shù)據(jù)中提取信號(hào)場的有用特征，獲取信號(hào)源的屬性等信息。近些年，隨著微電子技術(shù)、數(shù)字信號(hào)處理技術(shù)、并行處理技術(shù)的迅猛發(fā)展，陣列信號(hào)處理的理論和實(shí)際應(yīng)用也得到了迅速發(fā)展。

盡管空間譜估計(jì)的理論與技術(shù)日益成熟，但是需要或者值得研究的方向仍然很多。譬如近幾年來，如何利用非圓信號(hào)(non-circularsi gnals)的特征來提高算法估計(jì)性能己經(jīng)成為信號(hào)處理理論界的一個(gè)研究熱點(diǎn)。

1.2對(duì)非圓信號(hào)的研究意義對(duì)非圓信號(hào)的研究有著現(xiàn)實(shí)意義，一方面，非圓信號(hào)是現(xiàn)代通信系統(tǒng)中常用信號(hào);另一方面，在實(shí)際應(yīng)用場合中經(jīng)常會(huì)遇到由于用戶的高密集性而使得陣列的接收信號(hào)數(shù)要遠(yuǎn)大于陣元數(shù)的情況，并且為了處理的實(shí)時(shí)性，不可能獲得很多的快拍數(shù)。因此研究處理信號(hào)個(gè)數(shù)多、運(yùn)算量小的算法顯得尤為迫切。

2 電磁矢量傳感器陣列非圓信號(hào)模型2.1電磁矢量傳感器輸出信號(hào)模型電磁矢量傳感器由于其獨(dú)特的同點(diǎn)極化分集接收能力，使得隱含于信號(hào)結(jié)構(gòu)中的微觀信息得到充分利用，受到了人們的廣泛關(guān)注。電磁矢量傳感器[3]陣列是一種極化敏感陣列，由若干個(gè)相同形式的電磁矢量傳感器組成。每個(gè)電磁矢量傳感器又可視為一個(gè)6元子陣，由相位中心重合的三個(gè)正交電偶極子和三個(gè)正交磁偶極子組成，可以同時(shí)感應(yīng)入射電磁信號(hào)的3個(gè)電場分量和相應(yīng)的3個(gè)磁場分量。

2.2電磁矢量傳感器陣列流行矢量特點(diǎn)關(guān)于電磁矢量傳感器的陣列流形矢量有幾個(gè)重要的特點(diǎn)。首先單個(gè)矢量傳感器測量產(chǎn)生一個(gè)6×1維的導(dǎo)向矢量，因此，單個(gè)矢量傳感器本身能夠等效表示一個(gè)六元陣列。第二，矢量傳感器的陣列流形沒有時(shí)間延遲相位，也就是說矢量傳感器陣列流形矢量不同于空間平移陣列，單電磁矢量傳感器的導(dǎo)向矢量與空間抽樣間隔以及入射信號(hào)的頻率無關(guān)，這種頻率無關(guān)性是由于組成矢量傳感器的六個(gè)分量傳感器在空間同點(diǎn)放置。論文格式。第三，電磁矢量傳感器陣列流形矢量是極化敏感的；這就意味著具有相同DOA方向但是有不同極化狀態(tài)的信號(hào)有不同的陣列流形矢量，因而可以基于他們的極化分集區(qū)分開來。第四，任意寬帶或者窄帶電磁波信號(hào)的電場矢量和磁場矢量相互正交，并且正交于信號(hào)的歸一化玻印廷矢量，信號(hào)單位傳播矢量的三個(gè)分量是沿著笛卡爾坐標(biāo)的三個(gè)方向余弦。

3 改進(jìn)的非圓信號(hào)DOA估計(jì)方法3.1相干源的分辨問題在實(shí)際情況中，常由于多徑傳輸或人為干擾的影響，陣列有時(shí)會(huì)收到來自不同方向上的相干信號(hào)，相干信號(hào)會(huì)導(dǎo)致接收信號(hào)協(xié)方差矩陣的秩虧損，從而使得信號(hào)子空間“擴(kuò)散”到噪聲子空間中去。因此，MUSIC算法[2]的空間譜搜索就無法在波達(dá)方向上產(chǎn)生譜峰；ESPRIT算法也會(huì)由于秩虧損而無法求解出正確的來波方向。相干源的問題要從解決矩陣的秩虧損入手。論文格式。當(dāng)個(gè)信號(hào)非相干時(shí)，一次快拍得到的是個(gè)信號(hào)線性組合的陣列向量，其協(xié)方差矩陣具有秩為的信號(hào)子空間。如果個(gè)信號(hào)中有兩個(gè)相干，即這兩個(gè)信號(hào)的相位關(guān)系保持不變，再多的快拍數(shù)也只能得到個(gè)非線性相關(guān)的陣列向量，使信號(hào)子空間的秩降為，也就是產(chǎn)生了秩虧損。

由以上分析可知，在相干信號(hào)源情況下正確估計(jì)信號(hào)方向（稱為解相干或去相干）的核心問題是如何通過一系列有效變換使得信號(hào)協(xié)方差矩陣的秩得到有效恢復(fù)，從而正確估計(jì)信號(hào)源的方向。本章將考慮基于電磁矢量陣列的非圓信號(hào)DOA估計(jì)問題，提出一種廣義相位平滑算法，這種方法不僅可以提高非圓信號(hào)的DOA估計(jì)精度，還可以有效處理相干信號(hào)的估計(jì)問題。

3.2廣義相位平滑MUSIC與MUSIC算法比較廣義相位平滑算法能較好的對(duì)兩個(gè)相干非圓信號(hào)解相干。不僅如此，廣義直接相位平滑算法和廣義平方相位平滑算法還可以對(duì)非相干非圓信號(hào)DOA估計(jì)精度有明顯的改進(jìn)。

下面將通過仿真來比較這三種算法的性能。仿真中采用電磁矢量傳感器均勻線陣，由6個(gè)指向相同的電磁矢量傳感器組成，陣元間距為半波長。通過第2節(jié)電磁矢量傳感器輸出信號(hào)模型的建立和電磁矢量傳感器陣列流行矢量的特點(diǎn)分析進(jìn)行比較。比較步驟如下：

1.通過計(jì)算信噪比與均方角度誤差的關(guān)系，信號(hào)為三個(gè)非相干的BPSK窄帶信號(hào)，入射角度為、和，初始相位為、和，極化狀態(tài)為、和，快拍數(shù)為200，所給結(jié)果為200次獨(dú)立實(shí)驗(yàn)的平均；

2.快拍數(shù)與均方角度誤差的關(guān)系，信號(hào)步驟1相同，信噪比為-5dB；

3.在步驟1的基礎(chǔ)上將信號(hào)入射角度變?yōu)?、和?/p>

4.在步驟2的基礎(chǔ)上將信號(hào)入射角度變?yōu)?、和?/p>

通過比較，結(jié)果表明，在低信噪比和短快拍數(shù)兩種困難條件下廣義相位平滑算法對(duì)非相干的線極化非圓信號(hào)DOA估計(jì)精度有明顯的改善作用。

4 .總結(jié)本文主要研究了非圓信號(hào)的定義與性質(zhì)；基于電磁矢量陣列的非圓信號(hào)DOA估計(jì)的數(shù)學(xué)模型；研究了一種改進(jìn)的非圓信號(hào)DOA估計(jì)方法，即廣義相位平滑算法，并把它推廣到電磁矢量陣列。從而提高參數(shù)估計(jì)性能并且能估計(jì)多于陣元個(gè)數(shù)的信號(hào)。同時(shí)，廣義直接相位平滑算法和廣義平方相位平滑算法不僅可以很好的對(duì)兩個(gè)相干的非圓信號(hào)解相干，還對(duì)非相干的非圓信號(hào)DOA估計(jì)精度有明顯的改善作用。

【參考文獻(xiàn)】

[1]莊釗文等.極化敏感陣列信號(hào)處理[M].國防工業(yè)出版社，2006.

[2]Y Xu and Z Liu.Subspace-Based Single-Vector-Sensor Direction Finding for Two Coherent AcousticSources Having Real-Valued Constellations[C].in proc.IET internationalconference on wireless,Mobile&MultimediaNetworks,2006,HangzhouChina,994-997

[3] A. Nehorai andE. Paldi. Vector-sensor array processing for electromagnetic sourcelocalization. IEEE Trans. Signal Processing, Vol. 42, No. 2, 1994, pp. 376-398

篇4

【關(guān)鍵詞】開關(guān)柜；特征氣體；診斷

高壓開關(guān)柜在電力系統(tǒng)中擔(dān)負(fù)著關(guān)合及斷開電力線路、保護(hù)系統(tǒng)安全的雙重功能，隨著電力系統(tǒng)向著高電壓、大機(jī)組、大容量的迅速發(fā)展，電網(wǎng)日益擴(kuò)大以及變電站無人值班管理模式和綜合自動(dòng)化的普及推廣，高壓開關(guān)柜的安全運(yùn)行越來越重要。高壓開關(guān)柜內(nèi)閘刀觸頭、電力電纜進(jìn)出線的接頭接觸不良時(shí)，接觸電阻增大，在負(fù)載電流流過時(shí)會(huì)產(chǎn)生發(fā)熱現(xiàn)象，過熱會(huì)引起金屬材料的機(jī)械強(qiáng)度下降，絕緣材料老化并可能導(dǎo)致?lián)舸?，形成事故。在高壓開關(guān)柜中，固體絕緣中的空穴、不同特性的絕緣層之間，以及金屬（或半導(dǎo)電）電極的尖銳邊緣處，由于氣體的擊穿場強(qiáng)比固體介質(zhì)低得多，氣體中的電場又比固體介質(zhì)中高，往往在氣隙的部位產(chǎn)生局部放電。這些局部放電會(huì)造成電介質(zhì)絕緣強(qiáng)度逐步下降，最終導(dǎo)致絕緣的損壞。此外，高壓開關(guān)柜中還存在SF6氣體的泄漏，同樣會(huì)造成設(shè)備性能的下降。因此，測量和監(jiān)視高壓開關(guān)柜內(nèi)的運(yùn)行狀態(tài)，是避免重大事故發(fā)生及控制故障惡化的有力手段，對(duì)于保證高壓開關(guān)柜的正常運(yùn)行，提高電力系統(tǒng)的運(yùn)行可靠性和自動(dòng)化程度具有非常重要的意義。

目前已有的各個(gè)測試系統(tǒng)存在各種各樣的缺陷，并且各種方法只能實(shí)現(xiàn)對(duì)某一種故障的監(jiān)測，還無法實(shí)現(xiàn)對(duì)高壓開關(guān)柜的運(yùn)行狀態(tài)準(zhǔn)確監(jiān)測。針對(duì)于上述的情況，針對(duì)于上述的情況，對(duì)高壓開關(guān)柜在運(yùn)行過程中各故障狀態(tài)下的氣體成分進(jìn)行了分析，發(fā)現(xiàn)各種故障狀態(tài)下，高壓開關(guān)內(nèi)部會(huì)產(chǎn)生不同的特征氣體。由此可見，采用變壓器油色譜測試的原理，通過對(duì)不同特征氣體的分析，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)高壓開關(guān)柜運(yùn)行狀態(tài)的監(jiān)測。基于上述的原理，本論文介紹了基于故障氣體原理開發(fā)了便攜式開關(guān)柜故障探測裝置，該系統(tǒng)通過提取開關(guān)柜運(yùn)行過程中所形成的氣體，采用氣敏傳感器對(duì)各種氣體成分進(jìn)行分析，從而對(duì)開關(guān)柜的運(yùn)行狀態(tài)做出可靠判斷，確保高壓開關(guān)柜的安全運(yùn)行。

一、開關(guān)柜內(nèi)部故障的特征氣體分析

對(duì)于采用SF6斷路器的小車式開關(guān)柜，最容易發(fā)生的異常是接頭發(fā)熱、SF6氣體泄漏和局部放電。下文將分別研究每種異常狀況的特征氣體特點(diǎn)。

1.接頭發(fā)熱

接頭發(fā)熱是一次設(shè)備的常見故障，對(duì)于常用的小車式開關(guān)設(shè)備，由于其斷路器小車經(jīng)常被移進(jìn)移出，斷路器的觸指和觸頭很容易受到撞擊等外力作用而變形，導(dǎo)致接觸不良而發(fā)熱，另外其電纜接頭也是發(fā)熱故障的高發(fā)部位，由于開關(guān)柜內(nèi)部發(fā)熱幾乎不能早期發(fā)覺，接頭發(fā)熱故障對(duì)于開關(guān)柜的安全運(yùn)行事關(guān)重大。接頭發(fā)熱產(chǎn)生的特征氣體比較復(fù)雜，各種氣體的組分和濃度隨發(fā)熱溫度和接頭材料的不同而不同，主要特征氣體有以下幾種：

a.烷烴和硫化氫——主要是接頭電力脂、脂、示溫蠟片中雜質(zhì)受熱分解產(chǎn)生，由于斷路器觸頭無一例外地涂有脂，如果接頭發(fā)熱，凡士林融化導(dǎo)致內(nèi)部少量碳原子數(shù)量較少的烷烴和硫化物等雜質(zhì)氣化而分布在柜內(nèi)的空氣中，由于各種氣體傳感器對(duì)于烷烴等可燃?xì)怏w靈敏度極高，因此很容易檢出。

b.單質(zhì)銅和氧化銅顆?！绻麥囟冗^高，接頭的銅會(huì)逐步氧化發(fā)黑形成氧化銅，極少量的氧化銅和單質(zhì)銅會(huì)升華進(jìn)入空氣，并產(chǎn)生微量煙霧。

c.絕緣材料分解氣體——發(fā)熱接頭附近的絕緣材料（如環(huán)氧樹脂）受熱也會(huì)產(chǎn)生一定特殊氣體，另外接頭部位的灰塵受熱也會(huì)產(chǎn)生特殊氣體，主要有氫溴酸、胺類、腈類、酚類、烷烴、醛類、氮氧化物，多環(huán)芳烴、雜環(huán)族化合物、羥基化合物等。

2.局部放電

局部放電也是一次設(shè)備的常見故障，空氣中的放電現(xiàn)象會(huì)產(chǎn)生氮氧化合物、臭氧和負(fù)離子，因此對(duì)于空氣中的局部放電，如沿面放電等，可采用探測上述氣體的傳感器進(jìn)行探測，對(duì)于固體介質(zhì)內(nèi)部的局部放電則沒有作用。

3.SF6泄漏

絕大部分的小車式開關(guān)柜均為裝設(shè)斷路器SF6壓力表或密度繼電器，如發(fā)生SF6泄漏，只有等到壓力低于報(bào)警或閉鎖值時(shí)，才能通過處罰壓力接點(diǎn)的方式用光子牌、指示燈間接顯示出來，如果壓力接點(diǎn)失靈，SF6氣體即使漏完運(yùn)行人員也無法知道，如果此時(shí)操作斷路器可能導(dǎo)致設(shè)備爆炸的嚴(yán)重后果，因此采用另一種手段探測SF6泄漏也很有必要。由于現(xiàn)有的SF6氣體傳感器能檢測到0.1ppm以下濃度的SF6氣體，因此開關(guān)柜內(nèi)部的SF6泄漏應(yīng)該能很容易地檢出。

二、氣體傳感器設(shè)計(jì)

1.傳感器的選擇

通過對(duì)不同傳感器的性能比較，分析了各種傳感器在壽命、靈敏度、成本、加熱功耗和反應(yīng)速度方面的優(yōu)缺點(diǎn)，本論文提出了采用電化學(xué)可燃?xì)怏w傳感器+離子型煙霧傳感器+TGS型空氣質(zhì)量傳感器”檢測接頭發(fā)熱、大氣型臭氧傳感器檢測局部放電、環(huán)境監(jiān)測型SF6傳感器檢測SF6的方案。

接頭發(fā)熱采用電化學(xué)可燃?xì)怏w傳感器，該傳感器靈敏度很高，用其可滿意地檢出微量的硫化氫或其他可燃?xì)怏w；游離碳、游離狀氧化銅和單質(zhì)銅用氣體傳感器較難檢出，為了提高檢測性能，又加上了離子型煙霧傳感器，這樣如果柜內(nèi)有極少量的煙霧顆粒，也能及時(shí)檢出，通過聯(lián)合使用2種不同原理的氣體傳感器，就能較可靠地探測出開關(guān)柜內(nèi)部發(fā)熱異常。局部放電和SF6泄漏的檢測分別采用O3/S-5型大氣監(jiān)測用臭氧傳感器和SM-SF6型SF6氣體傳感器，該兩種傳感器的檢出靈敏度都在0.1ppm以下，足以探測開關(guān)柜內(nèi)部的SF6氣體泄漏和表面局部放電現(xiàn)象。

2.氣體傳感器的典型應(yīng)用電路

氣體傳感器是一種將特征氣體濃度量轉(zhuǎn)化為電量的傳感器，大部分氣體傳感器都采用電阻率變化的方式輸出信號(hào)，當(dāng)環(huán)境中某種特征氣體含量較低時(shí)，傳感器電阻較大，當(dāng)該氣體濃度增大后，傳感器電阻減小，大部分氣體傳感器的電阻在一定范圍內(nèi)都能與氣體濃度成比例變化，具有較高的線性度。

典型的采用加熱方式工作的氣體傳感器電路如圖1所示，傳感器的1、2端口為加熱端口，3、4端口為輸出端口，R2為加熱端口的限流電阻，用以將加熱電流調(diào)整到傳感器所規(guī)定的電流值，R1為輸出端負(fù)載電阻，當(dāng)傳感器啟動(dòng)后，需要加熱一段時(shí)間，加熱完畢后即能工作，此時(shí)3、4端口的電阻值會(huì)隨著外界氣體濃度的變化而變化，從而使R1上的電流和輸出端的電壓變化，起到監(jiān)測氣體濃度的作用。

三、系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

通過上述的研究，本論文對(duì)整個(gè)測試系統(tǒng)進(jìn)行了設(shè)計(jì)，其整個(gè)原理如圖2所示。

從上述監(jiān)測系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)框圖可以看出，整個(gè)系統(tǒng)由CPU控制系統(tǒng)、按鍵、液晶顯示屏、通信總線、A/D數(shù)據(jù)采集單元、局部放電探測單元、SF6泄漏探測單元和觸頭過熱探測單元所構(gòu)成。整個(gè)系統(tǒng)的工作過程為：首先采用抽氣的方式，將開關(guān)柜內(nèi)的運(yùn)行氣體送入到各測量單元中，利用局部放電探測單元、SF6泄漏探測單元和觸頭過熱探測單元中的氣敏傳感器對(duì)各種故障的特征氣體進(jìn)行測量，實(shí)現(xiàn)非電量向電量的轉(zhuǎn)換，接著將各測試信號(hào)傳到A/D數(shù)據(jù)采集單元，將模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)，最后將數(shù)字信號(hào)送入CPU控制單元中，對(duì)采集的數(shù)據(jù)進(jìn)行歸類、統(tǒng)計(jì)分析，將測試結(jié)果和分析結(jié)果顯示在液晶屏中，其顯示的內(nèi)容可通過按鍵進(jìn)行更改。此外，整個(gè)系統(tǒng)還可以通過通信總線，將測試結(jié)果上傳至監(jiān)控中心。

四、測試電路設(shè)計(jì)

針對(duì)于上述電路的框架，本論文對(duì)其的測量電路進(jìn)行了設(shè)計(jì)，其原理如圖3所示。

從圖3中可以看出，整個(gè)測試電路由模擬開關(guān)、AD采樣電路和MCU組成，其工作原理：首先將測量信號(hào)（如熱信號(hào)、局部放電信號(hào)等）接入模擬開關(guān)，然后利用MCU控制模擬開關(guān)，實(shí)現(xiàn)對(duì)其分時(shí)控制，將模擬信號(hào)輸入AD采集單元中，接著MCU控制AD采集單元實(shí)現(xiàn)對(duì)其模擬量的數(shù)字轉(zhuǎn)換，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)被測量的測量。

五、系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)

根據(jù)上述的測量電路，對(duì)其控制軟件進(jìn)行了設(shè)計(jì)，其程序的流程框圖如圖4所示。從圖中可以看出，整個(gè)程序的流程為：首先對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行初始化，如接口的電平、寄存器初值的設(shè)定，中斷的關(guān)閉等，然后控制模擬開關(guān)，使模擬信號(hào)進(jìn)入AD的輸入端，接著對(duì)其進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)換，實(shí)現(xiàn)對(duì)模擬量的分時(shí)采樣，然后對(duì)所測量的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，對(duì)高壓開關(guān)柜的運(yùn)行狀態(tài)作出判斷。

六、樣機(jī)的效果測試

鑒于要尋找內(nèi)部存在異常的運(yùn)行開關(guān)柜比較困難，因此設(shè)計(jì)了一些模擬實(shí)驗(yàn)，來驗(yàn)證該樣機(jī)的實(shí)際效果，試驗(yàn)結(jié)果如表1所示，圖4為測量程序流程圖。

七、結(jié)論

本文說明了空氣絕緣開關(guān)柜內(nèi)部異常早期探測的必要性，提出一種通過檢測開關(guān)柜內(nèi)空氣質(zhì)量和特征氣體組分的方式，來探測空氣絕緣開關(guān)柜內(nèi)部異常狀態(tài)的方法。通過理論分析和實(shí)驗(yàn)證明了其具有較高的可行性和實(shí)用性，對(duì)于接頭發(fā)熱、表面放電和SF6泄漏異常具有較高的檢出率，能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)高壓開關(guān)柜的監(jiān)測。

參考文獻(xiàn)

[1]吳家棍，孫良彥.傳感器技術(shù)[J].1997（1）：18-21.

[2]尚文，劉杏芹，湯笑婷.應(yīng)用化學(xué)[J].1998（2）：60-63.

[3]陳爾紹.傳感器實(shí)用裝置制作集錦[M].北京：人民郵電出版社，2000（4）.

[4]陸凡，王小平等.傳感器技術(shù)[J].1997，26（3）：5-6.

[5]彭軍.傳感器與檢測技術(shù)[M].西安：西安電子科技大學(xué)出版社，2003.

篇5

一、傳感器教學(xué)的現(xiàn)狀

傳感器是測控技術(shù)與儀器、電子信息工程、自動(dòng)化、應(yīng)用電子技術(shù)、工業(yè)自動(dòng)化等弱電專業(yè)的一門必修專業(yè)課程，如何讓學(xué)生學(xué)好這門課程，如何通過這門課程培養(yǎng)學(xué)生的動(dòng)手能力、實(shí)踐能力、創(chuàng)新能力，一直都是我們高校相關(guān)教師在思索的一個(gè)課題。我校傳感器課程從開課至今歷經(jīng)了幾次調(diào)整，但是在應(yīng)用型人才培養(yǎng)方面的效果并不十分突出，究其原因主要有以下幾點(diǎn)：

（一）傳感器教學(xué)安排不夠合理

在教學(xué)中，過分強(qiáng)調(diào)理論的指導(dǎo)性，把實(shí)驗(yàn)教學(xué)看成理論教學(xué)的附屬品，表現(xiàn)為重理論、輕實(shí)踐，重理論知識(shí)傳授、輕動(dòng)手能力培養(yǎng)。理論教學(xué)與當(dāng)今傳感器的實(shí)際應(yīng)用聯(lián)系也較少，教學(xué)中教師主體地位太明顯，學(xué)生在實(shí)驗(yàn)教學(xué)中基本上是被動(dòng)地按老師的演示方法或?qū)嶒?yàn)教材規(guī)定的步驟進(jìn)行實(shí)驗(yàn)結(jié)果的驗(yàn)證，實(shí)驗(yàn)教師在教學(xué)中基本上也是按部就班，很少去考慮專業(yè)培養(yǎng)的發(fā)展需要以及培養(yǎng)對(duì)象的個(gè)人興趣，致使學(xué)生基本處于一種被動(dòng)學(xué)習(xí)的狀況，扼制了學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性、主動(dòng)性和創(chuàng)造性，難以實(shí)現(xiàn)學(xué)生在教學(xué)活動(dòng)中的主體地位和個(gè)性差異，不利于應(yīng)用技能以及創(chuàng)新精神、創(chuàng)造能力等綜合素質(zhì)的培養(yǎng)。

（二）實(shí)驗(yàn)條件還不夠完善，實(shí)驗(yàn)內(nèi)容應(yīng)用性、創(chuàng)新性不夠

實(shí)驗(yàn)室建設(shè)不足，存在實(shí)驗(yàn)設(shè)備落后、實(shí)驗(yàn)條件有限等困難，開設(shè)和開發(fā)綜合型和創(chuàng)新型實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目受到相應(yīng)的制約。

目前，我校采用的傳感器實(shí)驗(yàn)裝置是CSY3000型傳感器系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)儀，它所提供的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目大多為驗(yàn)證型實(shí)驗(yàn)，缺乏設(shè)計(jì)型、綜合性；采用的傳感器實(shí)驗(yàn)教材都是在廠家提供的儀器使用指南的基礎(chǔ)編寫的講義，缺乏創(chuàng)新性、拓展性。實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｐ突敬_定，學(xué)生基本上是按教師和實(shí)驗(yàn)講義要求的內(nèi)容、步驟進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，學(xué)生處于被動(dòng)學(xué)習(xí)和機(jī)械操作的狀態(tài)，遏制了學(xué)生實(shí)驗(yàn)的邏輯思維和創(chuàng)造性思維。

（三）課程考核太過傳統(tǒng)

我校該課程的考核主要傳統(tǒng)的考試為主，實(shí)驗(yàn)部分也是以實(shí)驗(yàn)報(bào)告的完成情況和教師的印象為依據(jù)。學(xué)生被動(dòng)性學(xué)習(xí)現(xiàn)象嚴(yán)重。此種教學(xué)模式嚴(yán)重影響了學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性，讓很多學(xué)生養(yǎng)成了一種上課混日子的現(xiàn)象。

二、傳感器教學(xué)改革的幾點(diǎn)思路

（一）優(yōu)化理論課程教學(xué)

根據(jù)本課程的培養(yǎng)目標(biāo)和培養(yǎng)定位，體現(xiàn)“工程應(yīng)用型”人才培養(yǎng)的特點(diǎn)。

首先，建議對(duì)傳感器教材進(jìn)行優(yōu)選。教材的選擇對(duì)教學(xué)效果有著直接的影響。優(yōu)選國內(nèi)國家級(jí)規(guī)劃教材，緊跟信息技術(shù)領(lǐng)域變化及學(xué)科發(fā)展?！皞鞲衅鳌苯滩牡恼鹿?jié)編排方法通常有兩種：一種是按照工作原理；另一種是按照被測參數(shù)。前者適合于理論學(xué)習(xí)，后者適合于應(yīng)用型學(xué)習(xí)，選擇時(shí)應(yīng)以“應(yīng)用型”培養(yǎng)為參照。

其次，優(yōu)選內(nèi)容和方法。教師講課時(shí)應(yīng)合理安排章節(jié)內(nèi)容，不能完全照本宣科地講，要利用課外研讀大量的相關(guān)參考書籍、應(yīng)用類相關(guān)雜志，結(jié)合自己的理解，采取啟發(fā)式和探究式的研究性教學(xué)方法，通過提出問題、學(xué)生參與討論等互動(dòng)方式，使學(xué)生融入課堂教學(xué)過程，培養(yǎng)其發(fā)現(xiàn)問題、解決問題的能力。

再次，增加實(shí)物展示環(huán)節(jié)及動(dòng)畫展示。教師在講授理論知識(shí)的同時(shí)，展示相應(yīng)的實(shí)物或者動(dòng)畫，能讓學(xué)生的學(xué)習(xí)不那么空洞，增加其對(duì)知識(shí)的理解。

（二）優(yōu)化實(shí)踐教學(xué)

1、實(shí)驗(yàn)室基礎(chǔ)建設(shè)的切實(shí)跟進(jìn)

根據(jù)課程教學(xué)計(jì)劃和課程教學(xué)大綱，加強(qiáng)傳感器實(shí)驗(yàn)室建設(shè)?，F(xiàn)有的設(shè)備大部分只能進(jìn)行一些比較基礎(chǔ)的驗(yàn)證型實(shí)驗(yàn)，以及一些簡答的綜合型實(shí)驗(yàn)。要引進(jìn)一些符合目前傳感器應(yīng)用的、能開展綜合型、設(shè)計(jì)型、拓展型實(shí)驗(yàn)的設(shè)備。

2、實(shí)驗(yàn)教材的切實(shí)跟進(jìn)

作為實(shí)驗(yàn)教學(xué)中不可缺少的一環(huán)，實(shí)驗(yàn)教材體現(xiàn)了實(shí)驗(yàn)課程的教學(xué)方式、教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)思想等多方面，其重要性不言而喻。前面講到目前使用的實(shí)驗(yàn)教材是在廠家提供的儀器使用指南的基礎(chǔ)上所編寫的，在新穎性和實(shí)用性方面有所缺乏，應(yīng)根據(jù)目前高校實(shí)驗(yàn)教學(xué)狀況和該學(xué)科地不斷發(fā)展更新充實(shí)實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容和方法，做到實(shí)驗(yàn)教材的切實(shí)跟進(jìn)。

3、提升實(shí)驗(yàn)內(nèi)容的多樣性和設(shè)計(jì)性

目前我們沿用的基本上還是傳統(tǒng)的傳感器實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容和方式，而傳感器技術(shù)是一種綜合性應(yīng)用技術(shù)，隨著新材料、新工藝以及各門類技術(shù)的發(fā)展，新型傳感器不斷涌現(xiàn)，為了體現(xiàn)實(shí)踐教學(xué)的作用，培養(yǎng)學(xué)生理論用于實(shí)踐的能力，原有基礎(chǔ)上的大量驗(yàn)證型實(shí)驗(yàn)應(yīng)有所改變，一方面要保留必要的基礎(chǔ)驗(yàn)證型實(shí)驗(yàn)，如電阻式傳感器、電渦流傳感器、光電式傳感器實(shí)驗(yàn)等，讓學(xué)生通過這些實(shí)驗(yàn)，更進(jìn)一步理解傳感器的基本原理和特性，進(jìn)一步消化教學(xué)內(nèi)容；另一方面增加些設(shè)計(jì)型實(shí)驗(yàn)，如采用電容式傳感器設(shè)計(jì)成糧食水分監(jiān)測傳感器，用電渦流式傳感器設(shè)計(jì)厚度檢測儀，以及用溫度傳感器測油溫等，還可以在此基礎(chǔ)上設(shè)計(jì)綜合性實(shí)驗(yàn)，每學(xué)期提出幾個(gè)方向讓學(xué)生自主選擇，以設(shè)計(jì)論文的形式設(shè)計(jì)一套測試系統(tǒng)方案，包括：可能采用的方法；自己設(shè)計(jì)的方案；實(shí)現(xiàn)該設(shè)計(jì)方案需要進(jìn)行的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容及時(shí)間安排；希望得到的實(shí)驗(yàn)結(jié)果及可能得到的結(jié)果預(yù)測等方面。如有條件鼓勵(lì)學(xué)生動(dòng)手制作該測試系統(tǒng)的某些部分或者是全部。綜合型實(shí)驗(yàn)比如有：變壓器油溫監(jiān)控系統(tǒng)、居室環(huán)境舒適度監(jiān)控系統(tǒng)、汽車安全氣囊測控系統(tǒng)等等。通過設(shè)計(jì)型實(shí)驗(yàn)和綜合型實(shí)驗(yàn)，可以培養(yǎng)學(xué)生的工程設(shè)計(jì)能力、解決實(shí)際問題能力，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情和創(chuàng)新意識(shí)，并且為將來寫論文打下基礎(chǔ)。

4、教學(xué)過程中注重對(duì)學(xué)生的引導(dǎo)

作為目前主要的一種驗(yàn)證理論、應(yīng)用理論、鍛煉學(xué)生動(dòng)手能力的教學(xué)方式，實(shí)驗(yàn)課應(yīng)該具備引導(dǎo)學(xué)生、在教學(xué)中給學(xué)生啟發(fā)的特點(diǎn)，故在實(shí)驗(yàn)教學(xué)的過程中，我們應(yīng)該因材施教，采用啟發(fā)式教學(xué)方法，而不是灌入式地讓學(xué)生被動(dòng)地進(jìn)行試驗(yàn)，每個(gè)實(shí)驗(yàn)在任務(wù)給出后，讓學(xué)生獨(dú)立完成實(shí)驗(yàn)?zāi)酥猎O(shè)計(jì)，教師在必要時(shí)才給予提示，為了活躍學(xué)生的思路，可以大部分實(shí)驗(yàn)只提出實(shí)驗(yàn)任務(wù)和要求，而不規(guī)定具體的實(shí)驗(yàn)方法及步驟，這樣一來，讓每個(gè)學(xué)生都親自動(dòng)手完成實(shí)驗(yàn)的過程，這樣不僅有利于提高學(xué)生的獨(dú)立操作能力，更有利于增強(qiáng)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的效果。

（三）制定適合應(yīng)用型人才培養(yǎng)模式的考核方案

成績是學(xué)生對(duì)該課程掌握情況的一個(gè)重要反饋，理論成績和實(shí)驗(yàn)成績的評(píng)定方法關(guān)乎學(xué)生對(duì)待課程的態(tài)度，我們要充分利用學(xué)生的這一心理特征來促進(jìn)我們的傳感器教學(xué)，既達(dá)到考察學(xué)生學(xué)習(xí)情況的目的，又能使學(xué)生強(qiáng)化自身的知識(shí)、實(shí)踐能力以及創(chuàng)新能力。成績的評(píng)定不應(yīng)該僅僅是知識(shí)的掌握與否，還應(yīng)該將操作過程情況和熟練程度、靈活運(yùn)用知識(shí)程度、應(yīng)用技能、創(chuàng)新性程度等納入評(píng)定范疇。同時(shí)還引導(dǎo)學(xué)生在創(chuàng)新性思維和創(chuàng)新型設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)上，撰寫設(shè)計(jì)論文，可鍛煉學(xué)生的整體構(gòu)想能力，為將來的科技論文打下基礎(chǔ)。

篇6

論文關(guān)鍵詞：MPXV53GC6U，MSP430F149，單片機(jī)，便攜式，電子血壓計(jì)

 

0引言

血壓是人體重要的生理參數(shù)之一，對(duì)其進(jìn)行精確測量，有利于早期發(fā)現(xiàn)和鑒別高血壓類型醫(yī)學(xué)檢驗(yàn)論文，提出合理的治療建議。目前，臨床上對(duì)普通病人主要采用無創(chuàng)檢測的方法，它大致分為人工柯氏音法和示波法兩類，人工柯氏音法雖然比較準(zhǔn)確，但操作困難，受主觀因素影響較大，而示波法雖然操作簡單醫(yī)學(xué)檢驗(yàn)論文，但穩(wěn)定性和個(gè)體適應(yīng)性都比較差，不利于其在臨床應(yīng)用上的普及和推廣。本文在示波法的基礎(chǔ)上，從硬件實(shí)現(xiàn)和軟件設(shè)計(jì)兩個(gè)方面，改進(jìn)了原來的測量方法，并進(jìn)行了比對(duì)測試

在研究國內(nèi)外已有產(chǎn)品或設(shè)計(jì)構(gòu)思的基礎(chǔ)上，使用先進(jìn)的信號(hào)處理技術(shù)與智能控 制技術(shù)，盡量消除脈搏提取處理中的噪聲干擾與非線性失真醫(yī)學(xué)檢驗(yàn)論文，提高血壓測量的準(zhǔn)確性與穩(wěn)定性，并提高了測量的自動(dòng)化和智能化論文開題報(bào)告。

1系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)

本設(shè)計(jì)采用Motorola公司的MPXV53GC6U硅壓式 傳感器和TI公司MSP430F149單片機(jī)為主要器件， 構(gòu)成電子血壓計(jì)，系統(tǒng)構(gòu)成如圖1。系統(tǒng)由MCU、 傳感器、LCD液晶顯示器、操作面板、充放氣控制電路、氣泵和氣閥、蜂鳴器、存貯器、電源等部分構(gòu)成。

篇7

關(guān)鍵詞：CC2530；SIM900A；云服務(wù)器；橋梁穩(wěn)定性

中圖分類號(hào)：TP277.2 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：2095-1302（2016）12-00-03

0 引 言

在橋梁工程領(lǐng)域，隨著各類自然及人為災(zāi)害的增加，對(duì)橋梁穩(wěn)定性監(jiān)測和預(yù)警的要求也越來越高。目前，橋梁監(jiān)測主要集中在橋面、橋墩等橋體的監(jiān)測，而對(duì)于橋梁橋墩所在基質(zhì)（基礎(chǔ)地質(zhì)條件）的監(jiān)測卻相對(duì)較少?；|(zhì)是橋梁穩(wěn)定的重要基礎(chǔ)，當(dāng)基質(zhì)經(jīng)過流水沖刷，地質(zhì)條件發(fā)生變化時(shí)，橋墩的穩(wěn)定性會(huì)隨基質(zhì)變化直接影響整個(gè)橋梁的穩(wěn)定性。

本文設(shè)計(jì)了一個(gè)基于CC2530無線傳感網(wǎng)絡(luò)，利用GPRS通訊及云服務(wù)器的橋梁基質(zhì)監(jiān)測系統(tǒng)。實(shí)現(xiàn)了將監(jiān)測所得的各橋墩基質(zhì)高度數(shù)據(jù)上傳至云服務(wù)器處理并預(yù)警的功能。

1 系統(tǒng)簡介

系統(tǒng)設(shè)計(jì)包含物聯(lián)網(wǎng)層、承載網(wǎng)絡(luò)和應(yīng)用層三個(gè)部分，其中物聯(lián)網(wǎng)層將CC2530作為基礎(chǔ)，設(shè)計(jì)監(jiān)測基質(zhì)高度的無線傳感器，每個(gè)橋墩都安裝一個(gè)傳感器作為ZigBee無線網(wǎng)絡(luò)的終端或中繼設(shè)備。協(xié)調(diào)器與SIM900A通過串口進(jìn)行數(shù)據(jù)通訊，控制SIM900A連接GPRS，通過GPRS網(wǎng)絡(luò)發(fā)送數(shù)據(jù)至服務(wù)器或接收來自服務(wù)器的指令。系統(tǒng)基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)如圖1所示。

根據(jù)ZigBee網(wǎng)絡(luò)的特點(diǎn)[1]，網(wǎng)絡(luò)內(nèi)使用短地址進(jìn)行通訊，而重新組網(wǎng)后短地址可能會(huì)發(fā)生變化，系統(tǒng)設(shè)計(jì)使用CC2530的長地址（IEEE地址）作為區(qū)分唯一設(shè)備的ID，長地址為64位全球唯一識(shí)別碼，不會(huì)更改。服務(wù)器數(shù)據(jù)庫保存橋墩的長地址，每次終端注冊(cè)時(shí)數(shù)據(jù)庫更新長地址對(duì)應(yīng)的短地址。物聯(lián)網(wǎng)層與服務(wù)器通訊簡圖如圖2所示。

系統(tǒng)設(shè)計(jì)一座橋只有一個(gè)協(xié)調(diào)器和GSM模塊，即一座橋只有一個(gè)確定的IP地址和端口。如圖2所示，系統(tǒng)要與某座橋的某個(gè)橋墩進(jìn)行通訊的步驟為：查詢橋墩綁定的長地址――查詢長地址對(duì)應(yīng)的IP、端口及短地址――往IP和端口發(fā)送包含短地址的數(shù)據(jù)――IP對(duì)應(yīng)的GSM模塊收到數(shù)據(jù)――發(fā)送到協(xié)調(diào)器――通過短地址發(fā)送到終端。如此，系統(tǒng)即可實(shí)現(xiàn)服務(wù)器與多座橋不同橋墩傳感器之間的通訊。

2 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)

2.1 基質(zhì)監(jiān)測傳感器設(shè)計(jì)

由于橋梁橋墩基質(zhì)測量的特殊性，沒有現(xiàn)成的即方便又經(jīng)濟(jì)的傳感器可以使用，論文以CC2530為核心芯片設(shè)計(jì)了一款綜合測量和無線通訊傳感器。傳感器采用磁環(huán)+普通的霍爾傳感器作為測量部分[2]，CC2530作為中控部分，磁環(huán)和塑料墊片相隔放置于一定長度的PVC管中，一個(gè)磁環(huán)和墊片的高度為5 mm，即測量的精度為5 mm。傳感器樣機(jī)如圖3所示。

圖中所示為橫向放置，正常安裝時(shí)為豎向安裝，傳感器底座和PVC管為一體，穿過CC2530電路板，兩者之間可以相互移動(dòng)，當(dāng)有位移時(shí)，電路板上的霍爾傳感器感應(yīng)到變化則通知CC2530產(chǎn)生一次中斷，每產(chǎn)生一次中斷移動(dòng)5 mm距離。傳感器在橋墩上安裝的示意圖如圖4所示。

由圖4可知，無線傳感器的CC2530部分與大鋼管為一體，安裝固定在橋墩上，底座、PVC管同小鋼管固定，PVC管穿過CC2530的感應(yīng)器，小鋼管套入大鋼管內(nèi)，底座沉入水底與基質(zhì)接觸。當(dāng)基質(zhì)高度降低時(shí)，小鋼管跟隨降低，當(dāng)降低高度達(dá)到分辨率5 mm時(shí)，CC2530產(chǎn)生一次中斷，系統(tǒng)監(jiān)測到高度變化后，傳感器計(jì)算當(dāng)前高度，將高度數(shù)據(jù)通過協(xié)調(diào)器發(fā)送到服務(wù)器。

2.2 協(xié)調(diào)器設(shè)計(jì)

協(xié)調(diào)器電路設(shè)計(jì)與常用CC2530電路設(shè)計(jì)類似，加入SIM900A模塊，利用串口與協(xié)調(diào)器通訊。其樣機(jī)如圖5所示。

2.3 供電設(shè)計(jì)

考慮到設(shè)備都在戶外運(yùn)行，系統(tǒng)設(shè)計(jì)協(xié)調(diào)器和傳感器都采用太陽能板+蓄電池的供電模式。

3 CC2530程序設(shè)計(jì)

根據(jù)系統(tǒng)功能，程序設(shè)計(jì)分為協(xié)調(diào)器程序和無線傳感器程序兩個(gè)部分。無線傳感器可以作為終端或中繼使用。

3.1 協(xié)調(diào)器程序設(shè)計(jì)

協(xié)調(diào)器主要用于數(shù)據(jù)處理，組建ZigBee網(wǎng)絡(luò)，接收橋墩的監(jiān)測數(shù)據(jù)并通過SIM900A發(fā)送到服務(wù)器，接收服務(wù)器的控制查詢數(shù)據(jù)并將數(shù)據(jù)下發(fā)至終端或中繼設(shè)備。程序主要分為組網(wǎng)、串口通訊、無線通訊三個(gè)模塊。

在組網(wǎng)程序方面，協(xié)調(diào)器運(yùn)行Z-Stack協(xié)議棧與終端或中繼設(shè)備組網(wǎng)，該部分程序只需在Z-Stack協(xié)議棧[3]基礎(chǔ)上稍做修改即可。

串口程序的設(shè)計(jì)主要使用AT指令與SIM900A模塊進(jìn)行通訊。通過程序設(shè)計(jì)，讓CC2530根據(jù)AT指令模式發(fā)送和接收數(shù)據(jù)并判斷命令類型，實(shí)現(xiàn)GPRS連接和數(shù)據(jù)傳輸。與服務(wù)器間的數(shù)據(jù)通訊通過UDP實(shí)現(xiàn)。

無線通訊程序主要接收處理橋墩終端上傳的數(shù)據(jù)，包括注冊(cè)、心跳、高度數(shù)據(jù)、報(bào)警等，將數(shù)據(jù)按照協(xié)議格式通過串口和GPRS發(fā)送至服務(wù)器。處理串口轉(zhuǎn)換過來的相關(guān)指令并發(fā)送至橋墩終端。協(xié)調(diào)器端程序流程圖如圖6所示。

3.2 終端傳感器程序設(shè)計(jì)

終端傳感器的主要功能包括與協(xié)調(diào)器組網(wǎng)通訊，接收協(xié)調(diào)器指令進(jìn)行查詢、設(shè)置基質(zhì)初始高度等，監(jiān)測基質(zhì)高度變化，并將變化后的高度數(shù)據(jù)發(fā)送至協(xié)調(diào)器。按照功能區(qū)分，將終端程序的設(shè)計(jì)分為組網(wǎng)程序、傳感器程序和無線接收處理三個(gè)模塊。傳感器端程序流程如圖7所示。

圖7 傳感器端程序流程

終端組網(wǎng)程序同樣使用Z-Stack協(xié)議棧，在協(xié)議棧的基礎(chǔ)上稍做修改，組網(wǎng)時(shí)讀取短地址和長地址并發(fā)送到協(xié)調(diào)器。

傳感器程序主要利用I/O口中斷，每中斷一次表明基質(zhì)高度發(fā)生5 mm變化，程序根據(jù)初始設(shè)置高度值計(jì)算當(dāng)前高度并上報(bào)至協(xié)調(diào)器，若短時(shí)間內(nèi)高度變化過快則發(fā)送報(bào)警指令等。

無線數(shù)據(jù)處理模塊主要處理來自協(xié)調(diào)器的指令，包括查詢、設(shè)置高度等指令。程序接收到指令后，根據(jù)協(xié)議做相應(yīng)的處理。此外，程序還設(shè)計(jì)了1分鐘定時(shí)向服務(wù)器發(fā)送心跳的功能，以表明設(shè)備在網(wǎng)，方便服務(wù)器處理。

4 云服務(wù)器功能設(shè)計(jì)

云服務(wù)器是系統(tǒng)運(yùn)行的核心部分，論文所用系統(tǒng)將阿里云的云服務(wù)器作為基礎(chǔ)，設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)庫和應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)橋梁基質(zhì)的實(shí)時(shí)監(jiān)測。云服務(wù)器主要包含數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)，網(wǎng)絡(luò)通訊設(shè)計(jì)和應(yīng)用層設(shè)計(jì)三個(gè)模塊。人機(jī)界面設(shè)計(jì)如圖8所示。

數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)使用SQL Server2008進(jìn)行數(shù)據(jù)管理，根據(jù)系統(tǒng)功能數(shù)據(jù)庫保存橋梁各橋墩傳感器的長地址和短地址，保存每座橋梁SIM900A的IP地址和端口及每個(gè)橋墩的高度數(shù)據(jù)等。

網(wǎng)絡(luò)通訊設(shè)計(jì)主要用于服務(wù)器跟橋梁和橋墩傳感器之間的通訊。論文使用UDP完成，根據(jù)設(shè)計(jì)的通信協(xié)議以及數(shù)據(jù)庫功能保證通訊正常進(jìn)行。通訊指令包含注冊(cè)、心跳、高度數(shù)據(jù)、設(shè)置、報(bào)警等類型。

應(yīng)用層設(shè)計(jì)主要是人機(jī)界面設(shè)計(jì)。論文采用地圖供應(yīng)商提供的接口[4]，將監(jiān)測的橋梁以地圖模式顯示，此外，還包括設(shè)備綁定、查詢、報(bào)警等功能。

圖中左側(cè)為各橋梁以及橋墩的信息，中間為當(dāng)前橋梁的地圖位置，下方為橋梁各橋墩的基質(zhì)高度信息。菜單包括綁定傳感器、設(shè)置等功能。

5 結(jié) 語

本文設(shè)計(jì)了一種監(jiān)測橋墩基質(zhì)高度變化的傳感器，利用ZigBee網(wǎng)絡(luò)+云服務(wù)器實(shí)現(xiàn)了實(shí)時(shí)監(jiān)測橋梁橋墩基質(zhì)高度變化的功能，系統(tǒng)設(shè)計(jì)友好的人機(jī)界面將監(jiān)測數(shù)據(jù)進(jìn)行直觀展現(xiàn)，系統(tǒng)無需人工值守即可實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程實(shí)時(shí)監(jiān)測、報(bào)警等功能。目前，該系統(tǒng)已在麗水市宣平港大橋投入測試階段，測試期間系統(tǒng)穩(wěn)定，各項(xiàng)功能均正常運(yùn)行。

參考文獻(xiàn)

[1]王東，張金榮，魏延，等.利用ZigBee技術(shù)構(gòu)建無線傳感器網(wǎng)絡(luò)[J].重慶大學(xué)學(xué)報(bào)（自然版），2006，29（8）：95-97.

[2]吳志紅，管志華，朱元.基于Modbus協(xié)議的線性霍爾傳感器編程器設(shè)計(jì)[J].物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，2011，1（6）：52-55.

[3]曾寶國.Z-STACK協(xié)議棧應(yīng)用開發(fā)分析[J].物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，2011，1（3）：71-73.

[4]丁振中.利用百度地圖接口建立人社自助服務(wù)一體機(jī)導(dǎo)航地圖[J].電腦編程技巧與維護(hù)，2015（4）：88-90.

[5]林元乖.基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的休閑農(nóng)業(yè)智能監(jiān)測與培育系統(tǒng)[J].物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，2014，4（5）：78-79.

[6]吳昊，彭懋磊，張亦梅.基于STM32和ZigBee的臺(tái)站觀測環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)設(shè)計(jì)[J].物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，2016，6（11）：54-56，60.

篇8

關(guān)鍵詞：無線傳感器網(wǎng)絡(luò)，關(guān)鍵技術(shù)，傳感器節(jié)點(diǎn)

 

1 前言

環(huán)境保護(hù)越來越受到重視，環(huán)境監(jiān)測是環(huán)境保護(hù)的基礎(chǔ)，其目的是為環(huán)境保護(hù)提供科學(xué)的依據(jù)。目前無線傳感器網(wǎng)絡(luò)在環(huán)境監(jiān)測中發(fā)揮著越來越重要的作用。與傳統(tǒng)的環(huán)境監(jiān)測手段相比，使用無線傳感器網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行環(huán)境監(jiān)測有三個(gè)顯著優(yōu)勢(shì)[1]：一是傳感器節(jié)點(diǎn)的體積很小且整個(gè)網(wǎng)絡(luò)只需要部署一次，因此部署傳感器網(wǎng)絡(luò)對(duì)被檢測環(huán)境的人為影響很小。二是傳感器節(jié)點(diǎn)數(shù)量大，分布密度高，每個(gè)節(jié)點(diǎn)可以采集到某個(gè)局部環(huán)境的詳細(xì)信息并匯總?cè)诤虾髠鞯交荆虼藗鞲衅骶W(wǎng)絡(luò)具有數(shù)據(jù)采集量大，探測精度高的特點(diǎn)。三是傳感器節(jié)點(diǎn)本身具有一定得計(jì)算能力和存儲(chǔ)能力，可以根據(jù)物理環(huán)境的變化進(jìn)行較為復(fù)雜的檢測，傳感器節(jié)點(diǎn)還具有無線通信能力，可以在節(jié)點(diǎn)間進(jìn)行協(xié)同監(jiān)控。因?yàn)閭鞲衅骶W(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)對(duì)環(huán)境變化、傳感器網(wǎng)絡(luò)自身變化以及網(wǎng)絡(luò)控制指令做出及時(shí)反應(yīng)，所以無線傳感器網(wǎng)絡(luò)適用于多種環(huán)境監(jiān)測應(yīng)用中。

2 環(huán)境監(jiān)測應(yīng)用中無線傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)的硬件設(shè)計(jì)

圖1節(jié)點(diǎn)硬件組成

微處理器采用TI公司的超低功耗的MSP430系列處理器，功能完善、集成度高，而且根據(jù)存儲(chǔ)容量的多少提供多種引腳兼容。

無線通信采用CC2420ZigBee芯片，CC2420ZigBee芯片通過SPI接口與MSP430相連接。

電源用電池供電，使用AA電池。

傳感器節(jié)點(diǎn)可以不在節(jié)點(diǎn)中包含模數(shù)轉(zhuǎn)化器，而是使用數(shù)字換能器接口。

3 無線傳感器網(wǎng)絡(luò)用于環(huán)境監(jiān)測中的關(guān)鍵技術(shù)

3.1 節(jié)點(diǎn)部署

好的無線傳感器的節(jié)點(diǎn)部署必須同時(shí)考慮覆蓋和連通兩個(gè)問題。覆蓋要求在感知中的每個(gè)地方都能至少被一個(gè)節(jié)點(diǎn)監(jiān)視到，而連通要求在網(wǎng)絡(luò)通信上不被分割。覆蓋受節(jié)點(diǎn)的敏感度影響，而連通受到節(jié)點(diǎn)的通信距離影響。

因監(jiān)測環(huán)境的復(fù)雜性和監(jiān)測環(huán)境對(duì)于外來設(shè)備的敏感性、為了獲得周圍環(huán)境的確切參數(shù)和為了延長傳感器網(wǎng)絡(luò)部署的有效時(shí)間、增強(qiáng)傳感器網(wǎng)絡(luò)的實(shí)用性，所以用于環(huán)境監(jiān)測的傳感器節(jié)點(diǎn)需要滿足體積小、精度高、生命周期長的要求。

選擇可替換、高精度的傳感器對(duì)于環(huán)境監(jiān)測來說至關(guān)重要。一般來說，同類的傳感器測得數(shù)據(jù)之間誤差應(yīng)不超過3%，這樣通過一定得補(bǔ)償機(jī)制可以將誤差控制在1%之內(nèi)。選擇傳感器的另一個(gè)重要因素是傳感器的啟動(dòng)時(shí)間。在啟動(dòng)時(shí)間內(nèi)傳感器需要一個(gè)持續(xù)的電流作用，因此需要采用啟動(dòng)時(shí)間較短的傳感器以節(jié)省能量。

3.2 能量管理

目前的傳感器節(jié)點(diǎn)大多使用兩節(jié)AA電池供電，這樣的電力在3V情況下大約是2200mAh。如果需要持續(xù)工作9個(gè)月，每個(gè)節(jié)點(diǎn)平均每天只有8.148mAh的電量。表列出了傳感器節(jié)點(diǎn)常用操作消耗的能量。實(shí)際應(yīng)用中需要仔細(xì)地在本地計(jì)算、數(shù)據(jù)采集和通信之間分配能量

篇9

【關(guān)鍵詞】激光三角法 可控型水龍頭 光電轉(zhuǎn)換

微電子技術(shù)和傳感器已經(jīng)成為二十一世紀(jì)信息社會(huì)的重要標(biāo)志。隨著激光傳感器的廣泛應(yīng)用及新型光電掃描與光電探測技術(shù)的不斷提高，工業(yè)、農(nóng)業(yè)、家庭、軍事、醫(yī)學(xué)等應(yīng)用領(lǐng)域的傳統(tǒng)方法得到了改善。激光傳感可控型水龍頭將激光位移傳感器與電子信號(hào)處理技術(shù)結(jié)合，應(yīng)用在了水資源節(jié)約領(lǐng)域。市場上的傳統(tǒng)插卡式熱水龍頭在使用時(shí)難以估定水瓶內(nèi)的水位，存在著極大的安全隱患和水資源浪費(fèi)問題。該項(xiàng)日利用激光位移傳感技術(shù)檢測并定位水的高度，經(jīng)過數(shù)字信號(hào)處理器將信號(hào)反饋到電子電路，自動(dòng)切斷電源。和傳統(tǒng)插卡式熱水龍頭相比，基于激光位移傳感器的可控節(jié)約型水龍頭具有測量精度高、可靠性好、非接觸、自動(dòng)化、安全等突出優(yōu)點(diǎn)，有極重要的現(xiàn)實(shí)和環(huán)保意義。在前期的推廣中，這項(xiàng)技術(shù)先應(yīng)用于學(xué)校水房保溫瓶水位的測試。隨著后期技術(shù)的成熟和市場的開發(fā)，可推廣向工廠水箱水位測定等更廣的領(lǐng)域，發(fā)揮更大的經(jīng)濟(jì)和應(yīng)用價(jià)值。

一、激光位移傳感器的研究現(xiàn)狀

現(xiàn)今光電技術(shù)的發(fā)展、微機(jī)的控制、數(shù)據(jù)的處理及PSD、CCD、四象限位移探測器的改善，使傳統(tǒng)的三角測量法有了廣泛的應(yīng)用。具體包括質(zhì)量的檢測、設(shè)備的維護(hù)、機(jī)械和生產(chǎn)自動(dòng)化、流程和設(shè)備的監(jiān)控等各個(gè)領(lǐng)域。

目前在國內(nèi)，激光位移傳感的主要應(yīng)用包括：對(duì)靈敏度和精確度的分析，如何提高其使用范圍以及位移、角度、同軸度的非接觸測量和校準(zhǔn)領(lǐng)域。不過，我國對(duì)激光位移傳感器的研究仍處于實(shí)驗(yàn)階段。國外很多專家對(duì)其做了大量的研究并取得成果。西班牙的研究者在三角激光位移傳感器的系統(tǒng)中，發(fā)現(xiàn)周圍的雜光對(duì)測量的精度有影響，并給出了相應(yīng)的消除方法。目前，國內(nèi)外有很多這樣的產(chǎn)品，廣泛地應(yīng)用在軍事技術(shù)、航空航天、檢測技術(shù)等諸多領(lǐng)域。美國研制出紅外測溫傳感器，使其在惡劣的環(huán)境下仍能測量出飛行器各部分的溫度；城市的交通管理也運(yùn)用紅外光電傳感器進(jìn)行路段事故檢測和故障排除的指揮?？傮w來說，國外傳感器的測量范圍大，線性度好，分辨率高，穩(wěn)定性好。國內(nèi)對(duì)激光位移傳感器的研究雖不及一些歐美國家，但是卻在研究的種類上屢創(chuàng)新奇。

二、激光三角測量技術(shù)的原理

激光三角測量法是指從光源發(fā)射一束光線到被測物體表面，在另一方向通過成像觀察反射光點(diǎn)的位置，成像位移和實(shí)際位移存在一定的換算關(guān)系，通過這個(gè)關(guān)系式可以計(jì)算出被測物體表面的實(shí)際位移。由于入射光和反射光構(gòu)成一個(gè)三角形光路，因此被稱為三角測量法。按照入射光線與被測物表面法線的關(guān)系，可分為直射式和斜射式。本項(xiàng)研究采用的是直射式激光三角測量法。

如圖l所示，激光發(fā)射器發(fā)射出一束光線到熱水瓶水面形成光斑，光線在表面發(fā)生反射后，從另一個(gè)方向通過成像透鏡，光斑成像在CCD位置傳感器上。隨著熱水瓶水面高度的變化，反射光的角度在發(fā)生變化，光斑成像也隨之發(fā)生位移。設(shè)光斑在CCD成像面上相對(duì)位移為X’，被測表面（即水面高度）的實(shí)際位移為X，則兩者關(guān)系如下式：

在傳感器的選擇上，本項(xiàng)研究選用的是CCD激光位移傳感器。目前應(yīng)用于激光三角法測距的光接收元件包括：CCD（Charge-c.oupled Device，光電耦合器件）和PSD（Position Sensitive Detector，位置敏感元件）。PSD是基于橫向光電效應(yīng)來實(shí)現(xiàn)光能、位置的轉(zhuǎn)換，CCD是一種新型光電轉(zhuǎn)化元件，主要由光敏單元、信號(hào)輸入單元和信號(hào)輸出單元組成。CCD以電荷作為信號(hào)，實(shí)現(xiàn)電荷的存儲(chǔ)、轉(zhuǎn)移和檢測。與PSD相比，CCD具有輕便、體積小、耗能小、精度高、穩(wěn)定性好、時(shí)效性高等特點(diǎn)?；谏鲜隹紤]，最終選定了CCD激光位移傳感器。

三、基于激光位移傳感器的可控型水龍頭系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

本項(xiàng)目研究的激光位移傳感器硬件系統(tǒng)包括：激光電源、半導(dǎo)體激光器、線陣CCD驅(qū)動(dòng)電路、輸出信號(hào)的處理系統(tǒng)、單片機(jī)測量系統(tǒng)和水龍頭閥門控制系統(tǒng)。如圖2所示為激光位移傳感器的可控型水龍頭系統(tǒng)的總框圖。

3.1 光源的選擇

激光器有很多種：氣體激光器、固體激光器、半導(dǎo)體激光器等，氣體激光器單色性和方向性好，但體積和重量大，需要外部高壓電源，不易安裝在小型光學(xué)測頭上。半導(dǎo)體激光器具有超小型、高效率、電壓低、電能轉(zhuǎn)換率高、便于安裝等優(yōu)點(diǎn)。激光光束在傳播中存在散射，當(dāng)測量目標(biāo)越遠(yuǎn)，光能量分布不均勻，從而導(dǎo)致誤差出現(xiàn)，半導(dǎo)體激光位移傳感器可以進(jìn)行體積小的短距離測量。

3.2 線陣CCD驅(qū)動(dòng)電路

目前，應(yīng)用于激光三角測距系統(tǒng)的光接受元件主要有兩種：CCD――光電耦合器件和PSD――位置敏感元件。本測距系統(tǒng)設(shè)計(jì)中采用精度高、穩(wěn)定性好的光電耦合器件CCD作為光電探測器，根據(jù)被測物體的移動(dòng)距離，間接進(jìn)行測量。

3.3 輸出信號(hào)的處理系統(tǒng)

圖像采集后，CCD輸出的信號(hào)疊加了較大的干擾噪聲，所以要先經(jīng)過預(yù)處理電路后在進(jìn)行二值化處理。預(yù)處理即是將CCD輸出進(jìn)行前置放大后進(jìn)行濾波處理，放大電路將微弱的信號(hào)放大同時(shí)干擾的噪聲信號(hào)也得到了放大。

所以經(jīng)過低通濾波器將放大電路處理后信號(hào)中的高頻成分濾除，常用低通濾波器包括：三角濾波法、高斯低通濾波器、中值濾波器等不。最后將輸出的信號(hào)送入電壓比較器進(jìn)行二值化處理得到穩(wěn)定的數(shù)字信號(hào)。最后將數(shù)字信號(hào)送到單片機(jī)系統(tǒng)進(jìn)行脈沖計(jì)數(shù)就能得到像點(diǎn)位置信息。系統(tǒng)將計(jì)算后的結(jié)果顯示在顯示器界面上。

3.4 水龍頭閥門控制系統(tǒng)

在理想條件下，熱水瓶的高度為H，由上述系統(tǒng)測出水面高度為X，當(dāng)x的值接近L時(shí)，系統(tǒng)通過反饋電路來控制水龍頭的閥門。

四、結(jié)束語

激光三角法采用非接觸測量，以其實(shí)時(shí)性強(qiáng)、精度高、對(duì)被測物體表面沒有特殊要求等優(yōu)點(diǎn)得以廣泛應(yīng)用，本論文利用直射式激光三角法，對(duì)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)參數(shù)和所選器件做出了合理的設(shè)計(jì)和選擇。論文的主要工作包括以下幾個(gè)方面：

（1）通過對(duì)激光測距系統(tǒng)在國內(nèi)外的發(fā)展現(xiàn)狀研究，并結(jié)合本系統(tǒng)情況，確定了本系統(tǒng)的測量原理。

（2）數(shù)據(jù)采集：令熱水瓶的高度是定值H，從光源發(fā)射一束激光到被測物體（上升水面）表面，在另一方向通過成像觀察反射光點(diǎn)的位置。通過線陣CCD對(duì)光電信號(hào)進(jìn)行采集，從而計(jì)算出水面到瓶口的距離X。

（3）信號(hào)處理將采集到的數(shù)據(jù)經(jīng)過濾波放大電路處理，然后將輸出的結(jié)果由模擬信號(hào)轉(zhuǎn)化為數(shù)字信號(hào)，最后將信號(hào)送人單片機(jī)系統(tǒng)。

（4）數(shù)據(jù)結(jié)果輸出：通過單片機(jī)的計(jì)算被測物體的位移量，當(dāng)X-H趨近于零時(shí)，將其距離顯示在顯示器界面上，通過電路控制水龍頭閥門的關(guān)閉。

后期工作展望：

篇10

關(guān)鍵詞：皮帶秤，移動(dòng)式裝船機(jī)，精度，計(jì)量管理，設(shè)計(jì)安裝

 

0.前言

我公司是以煤炭中轉(zhuǎn)為主要業(yè)務(wù)，是江蘇省能源儲(chǔ)運(yùn)基地，主要承擔(dān)著北煤、西煤南運(yùn)的重任。我公司有一臺(tái)伸縮移動(dòng)式裝船機(jī)，專門用于塊煤、焦炭的裝船。原來的裝船計(jì)量主要是通過汽車衡計(jì)量，存在精度低，裝船工藝流程繁瑣等缺點(diǎn)。為優(yōu)化工藝流程、提高計(jì)量精度和管理水平，我公司決定在塊煤裝船機(jī)上安裝電子皮帶秤。

電子皮帶秤是一種對(duì)散狀物料作動(dòng)態(tài)連續(xù)稱重的計(jì)量設(shè)備，它是通過稱重傳感器和速度傳感器打住皮帶所載物料的張力和運(yùn)行速度，經(jīng)顯示控制器的微處理器進(jìn)行精確數(shù)學(xué)處理來完成輸送物料的稱重。它具有快速、準(zhǔn)確、自動(dòng)稱量和即時(shí)打印等優(yōu)點(diǎn)。裝船計(jì)量是對(duì)外貿(mào)易依據(jù)，要求皮帶秤要長期穩(wěn)定、可靠、準(zhǔn)確，再加上安裝在移動(dòng)裝船機(jī)上，因此對(duì)電子皮帶秤的造型、技術(shù)設(shè)計(jì)、安裝提出了更高的要求。為此，經(jīng)過論證，我們選擇安裝ISC-14型電子皮帶秤（以下簡稱皮帶秤）。

1.皮帶秤設(shè)計(jì)安裝的技術(shù)要求

1.1秤體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。免費(fèi)論文。

由于裝船機(jī)桁架長度有限，秤體的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)應(yīng)具備結(jié)構(gòu)簡單、便于安裝、抗偏載性能好、力值傳遞準(zhǔn)確、限位可靠等特點(diǎn)。免費(fèi)論文。由于皮帶秤安裝在移動(dòng)機(jī)架上，應(yīng)嚴(yán)格限制稱量段和過渡段托輥的徑向跳動(dòng)量和外母線的不圓度，以防止出現(xiàn)脈動(dòng)的沖擊載荷，保證秤體的穩(wěn)定而不產(chǎn)生振動(dòng)。

1.2對(duì)傳感器的要求。

皮帶秤的傳感器有稱重傳感器和測速傳感器，傳感器一般由專業(yè)廠家提供。經(jīng)過反復(fù)考評(píng)，并根據(jù)公司應(yīng)用經(jīng)驗(yàn)，我們提出，稱重傳感器必須具備抗疲勞性能好、高阻抗、高供橋電壓、高靈敏度、高分辨率的特點(diǎn)，測速傳感器采用脈沖數(shù)字式。由于稱量結(jié)果是重量與速度的乘積，速度信號(hào)的準(zhǔn)確性與重量信號(hào)同等重要，測速滾筒要非常靈活、可靠性要高，確保速度信號(hào)的準(zhǔn)確性。

1.3對(duì)顯示控制器要求。

顯示控制器是電子皮帶秤的心臟部分，要求其準(zhǔn)確度和穩(wěn)定性要高，具有報(bào)警、自動(dòng)校零、校量程、定量輸出、溫度補(bǔ)償、自診斷、模擬標(biāo)定、斷電保護(hù)等功能。

1.4對(duì)皮帶秤的精確度要求

由于皮帶秤是作為煤炭出港計(jì)量的依據(jù)，精確的準(zhǔn)確度是港口與客戶雙方利益的根本保證。根據(jù)最新國家標(biāo)準(zhǔn)GB/T7721-95標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定和作業(yè)現(xiàn)場特點(diǎn)，選擇準(zhǔn)確度為±0．25％的電子皮帶秤。

1.5對(duì)皮帶秤的安裝要求

①對(duì)安裝位置的要求。由于電子皮帶秤的精確度對(duì)安裝位置要求較高，安裝的位置既不能離落料口太近，又不能離電機(jī)和皮帶張力變化較大的頭部。基于這種原因，秤重橋架應(yīng)安裝在距離落料點(diǎn)不小于7米處，距離裝船機(jī)頭部不得小于9米。

②對(duì)皮帶機(jī)架及環(huán)境的要求。在稱重系統(tǒng)設(shè)計(jì)中，下列的撓曲量應(yīng)考慮進(jìn)去，它們是載荷傳感器的撓曲，秤架和稱重橋系統(tǒng)的撓曲，以及輸送機(jī)支承結(jié)構(gòu)的撓曲，極重要的是這些撓曲不宜過大。在皮帶秤的制造中，對(duì)載荷傳感器，秤架及秤重橋系統(tǒng)的撓曲量作好控制，只有輸送機(jī)支承結(jié)構(gòu)的撓曲是個(gè)可變量。因此，支撐著皮帶秤及其前后各四組托輥的輸送機(jī)縱梁應(yīng)有足夠的剛度，如需要,應(yīng)增加支撐，以使＋4到－4托輥間的相對(duì)撓曲不超過0.4mm。安裝皮帶秤的部位，輸送機(jī)不應(yīng)有伸縮、接頭或縱梁的拼接。由于皮帶秤是安裝在移動(dòng)的裝船機(jī)上，固定皮帶秤的輸送機(jī)機(jī)架必須具有足夠的強(qiáng)度。稱重誤差大小還受風(fēng)、雨雪及外界環(huán)境的影響，又要盡量安裝在相對(duì)濕度較小、防風(fēng)雨侵蝕及日曬的地方。為此，必須對(duì)安裝皮帶秤的機(jī)架進(jìn)行加固，并采取防風(fēng)防雨雪措施。

③帶有凹形線段的皮帶輸送機(jī)。與凹形曲線部分相切的那一點(diǎn)（向上升的）至少應(yīng)該距皮帶秤12米遠(yuǎn)，如果皮帶秤安裝在有凹形曲線段的皮帶輸送機(jī)上而又不能考慮上述尺寸界限時(shí)，則秤應(yīng)該裝在輸送機(jī)的直線段并在整個(gè)裝料區(qū)外，皮帶秤的前、后則至少有四組托輥與皮帶接觸。

④帶有凸形線段的皮帶輸送機(jī)。在曲線段相比較，皮帶輸送機(jī)的水平段稱重條件較好，但如果皮帶秤一定要在曲線段上，則應(yīng)在垂直方向上不應(yīng)有弧形的地方，弧形段必須在稱量段托輥之外6米或五倍托輥間距的地方。

⑤對(duì)卸料器的要求。在任何一個(gè)稱重精度較為重要的裝置里，稱量系統(tǒng)均不應(yīng)該裝在安有可移動(dòng)卸料器的皮帶輸送機(jī)上，如果皮帶秤必須安裝在有卸料器的皮帶輸送機(jī)上，那么對(duì)帶有凹式曲線段皮帶秤的安裝要求也適用這種情況，可將卸料器移到頭，保證上文中所提出的距離。還應(yīng)特別注意的是，各種卸料器的配置形式，均應(yīng)能保證皮帶在稱量段的中心運(yùn)行。免費(fèi)論文。

⑥勻的皮帶荷載。在應(yīng)用過程中，皮帶秤可以在30～100%的變化范圍里準(zhǔn)確地工作，但是它希望皮帶載荷應(yīng)盡可能地均勻，為了減少皮帶載荷量的波動(dòng)，可在料倉出口處裝一個(gè)高度可調(diào)整的插板。

由于在使用過程中皮帶秤的準(zhǔn)確度會(huì)下降，選擇合適的標(biāo)定周期(或叫檢定周期)是皮帶秤準(zhǔn)確的保證。如何確定標(biāo)定周期，較可靠的做法是按實(shí)際情況，經(jīng)多次標(biāo)定比較，統(tǒng)計(jì)計(jì)算出標(biāo)定周期。我們的作法是，一般情況下一到兩個(gè)月標(biāo)定一次較為合適。

2.皮帶秤的調(diào)試和應(yīng)用效果

在安裝應(yīng)用皮帶秤的初期，我們也碰到了不少問題，主要表現(xiàn)在皮帶秤的精度不穩(wěn)定，達(dá)不到設(shè)計(jì)要求。經(jīng)過多次與廠家的技術(shù)溝通、現(xiàn)場考察、重新調(diào)試后，發(fā)現(xiàn)問題的主要原因是裝船機(jī)機(jī)架振動(dòng)明顯、皮帶跑偏等。

2.1裝船機(jī)架振動(dòng)問題

這是影響電子皮帶秤精度的最主要原因。裝船機(jī)架在伸縮移動(dòng)時(shí)產(chǎn)生的振動(dòng)較大，特別是在負(fù)載狀態(tài)下，振動(dòng)尤其明顯。為此，我們采取增加伸縮機(jī)架支撐輪的辦法，從而有效解決伸縮機(jī)架的振動(dòng)問題。

2.2皮帶跑偏問題

在檢查、調(diào)試中發(fā)現(xiàn)，皮帶秤兩側(cè)托輥的水平偏差較大，按照皮帶秤的安裝標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行重新標(biāo)定，發(fā)現(xiàn)偏差大的地方相差28mm，以致使皮帶機(jī)產(chǎn)生最大跑偏幅度達(dá)62mm。為此，我們對(duì)前后偏差較大四組托輥進(jìn)行調(diào)整、墊高，并反復(fù)校正，減少相鄰?fù)休侀g的高度差，從而解決了皮帶跑偏問題。

在反復(fù)調(diào)試并經(jīng)過鏈碼標(biāo)定和實(shí)物標(biāo)后，最終得出的計(jì)量數(shù)據(jù)達(dá)到設(shè)計(jì)要求。經(jīng)過近兩年的實(shí)際應(yīng)用，證明完全滿足港口的生產(chǎn)要求。皮帶秤在伸縮移動(dòng)式裝船的應(yīng)用，有效提高了港口計(jì)量精度和管理水平，進(jìn)一步優(yōu)化了裝船作業(yè)工藝。

3.結(jié)束語

皮帶秤是企業(yè)經(jīng)濟(jì)核算的關(guān)鍵設(shè)備，在設(shè)計(jì)時(shí)，合理地選用部件配置，提高適應(yīng)現(xiàn)場環(huán)境的能力。使用皮帶秤裝置，應(yīng)注意提高操作管理人員的技術(shù)水平，正確地選擇、安裝調(diào)試和維護(hù)保養(yǎng)，以提高電子皮帶秤的應(yīng)用準(zhǔn)確度。