【摘 要】
:
LC型无源无线传感器的测量基本原理为磁场耦合原理,待测敏感参数的变化会转换为传感器的谐振频率的变化,并通过读出线圈进行无线读出,具有结构简单、不含电源等特点,能够适用于高温高压、密闭、旋转等多种恶劣环境下的应用。目前针对LC无源无线传感器的研究大多偏重于对传感器本身的探讨,关于谐振频率的读出方式较为单一。本文致力于对LC型无源无线传感器的时域读出方法进行研究,利用时域读出方法的读出特点对待测敏感参
【基金项目】
:
国家重点科研项目(2018YFB2002500); 国家自然科学基金项目(62074032)
论文部分内容阅读
LC型无源无线传感器的测量基本原理为磁场耦合原理,待测敏感参数的变化会转换为传感器的谐振频率的变化,并通过读出线圈进行无线读出,具有结构简单、不含电源等特点,能够适用于高温高压、密闭、旋转等多种恶劣环境下的应用。目前针对LC无源无线传感器的研究大多偏重于对传感器本身的探讨,关于谐振频率的读出方式较为单一。本文致力于对LC型无源无线传感器的时域读出方法进行研究,利用时域读出方法的读出特点对待测敏感参数进行快速测量,主要研究内容与创新点包括:(1)系统分析了LC无源无线传感器的基础理论,并对LC无源无线传感器时域读出方法的基本原理进行了深入探讨。研究表明,时域读出方法的测量速度快、周期短,能够实现对LC无源无线传感器的谐振频率的快速测量,但有效信号的获取难度较大,处理电路较为复杂,实现难度较高。(2)提出并设计了一种新型的LC传感器时域读出电路,该电路利用开关切换形成具有耦合信息的时域振荡衰减电压信号,通过快速傅里叶变换算法,将时域电压衰减信号转换成复频域信号,利用电压信号的复频域表达形式计算系统等效阻抗的虚部最大值,进而确定传感器的谐振频率。通过理论与仿真分析可得,该方法能够实现对LC传感器谐振频率的精确测量,根据快速傅里叶变换算法的原理,测量分辨率取决于对振荡电压信号的采样频率以及采样点数,并且这种时域读出方法对耦合系数k不敏感,因此不受耦合距离的限制。(3)设计并实现了一种集成的LC无源无线传感器时域读出系统,并对系统进行了实际的测量分析。通过FPGA作为主控系统,将振荡衰减的时域电压信号通过高速ADC芯片进行采集、存储,并通过快速傅里叶变换算法IP进行时域与频域的转换,计算读出系统的等效阻抗虚部最大值对应的频率,即为LC无源无线传感器的谐振频率,并通过显示系统进行阻抗虚部波形和谐振频率的实时显示。测量结果表明,该系统能够实现对LC传感器谐振频率的实时、快速、低功耗读取。通过谐振频率计算的电容值的误差控制在5%以内,在不考虑显示系统的前提下,单次测量的总耗时为647.378μs,单次测量功率为960m W,测量距离最高可达1.5cm。本文重点研究了LC无源无线传感器的读出方法,提出并实现了LC传感器新型时域读出系统,通过理论分析仿真与实验测量,该系统能够有效测量LC无源无线传感器的谐振频率。此外,这种时域读出方法还可以进行扩展,实现同时对多个LC无源无线传感器的多个系统谐振频率进行实时测量,为LC传感器时域读出系统的进一步实用化提出了充足的理论支撑和方案论证。
其他文献
水泥基材料是目前应用最广泛的建筑材料,其耐久性是业内关注的焦点,特别是干缩及其导致的开裂问题。虽然文献上对水泥基材料的干缩进行了大量系统的研究,然而多数研究还侧重于干缩的现象及规律,而研究方法通常是通过在提前制定的湿度条件下平衡并测量得到整体干缩应变。这不仅忽略了不同干燥条件之间的湿度区间,更重要的是,对整个样品的平均干缩变形没有考虑到内外干燥不同的影响。另外,在干缩机理方面一直存在争议,特别是几
脓毒症(Sepsis)是一种由于人体免疫系统对于感染的反应失调所引发的多种组织损伤、器官衰竭甚至导致死亡的致命疾病,其发病率与死亡率在全球范围内均居高不下。对于脓毒症可靠的早期发现至关重要,研究表明,如果脓毒症患者得不到及时的治疗,其器官损伤程度和死亡率都将大幅上升,对患者健康造成不可逆的危害。目前,在对重症监护病房(ICU)患者的治疗过程中,实现脓毒症发作时间的早期预测仍是一项重大挑战。同时,现
随着电子科学技术的发展,电子对抗能力在大国博弈中占据重要地位,是一个国家的综合国防实力的重要体现之一。在电子对抗中,微波器件必须能够有效抵御或躲避电磁干扰和信息监听。人工表面等离激元是通过人工设计的周期结构在微波等频段实现原本只存在于光波段的表面等离激元,从而实现高度的场增强和场束缚特性,能够有效抵御外界电磁干扰,在电子对抗方面有着重要应用潜力。同时人工表面等离激元还具有可共形、低剖面等特点,进一
负载型金属纳米颗粒基催化剂因其优良的催化活性和选择性被广泛地应用于许多化学反应中,但高温下活性金属很容易发生烧结和流失,造成催化剂不可逆失活。烧结是催化剂在高温反应时失去催化活性和/或选择性的主要原因,对于所有的异相催化剂而言,在催化过程中都不可避免地发生烧结。可以通过精心设计并调控金属纳米颗粒与载体之间的相互作用、载体材料等来减缓催化剂的烧结。本文基于静电纺丝技术,设计并合成了具有特殊形貌的氧化
硝化反应过程一般为强放热反应,且硝化产物一般具有易燃易爆特性,因此控制硝化反应过程的传质传热性能,是提高过程本质安全的关键因素。本文针对环形管式硝化工艺中的关键硝化反应单元,研究开发适用于小流量新鲜进料与大流量循环物料之间的快速混合、反应设备,强化反应过程的传质、传热效率,提高该类反应过程的工艺安全性。论文首先采用计算流体力学(CFD)方法,在雷诺时均Navier-Stokes方程方法和大涡模拟方
石墨相氮化碳(g-C3N4)具有物化性质稳定、生物相容性好等特点,另外其具有合适的导带及价带位置,凭借这些优势,g-C3N4在光催化领域显现出广阔的应用前景。然而,比表面积小、光生载流子易复合、可见光利用率低等缺点严重限制了其光催化性能。因此,本文通过制备g-C3N4纳米片,增大其比表面积、促进载流子的迁移,并分别通过水热法和高能微波法将g-C3N4与Zn O复合,提高g-C3N4光生载流子的分离
自1978年改革开放以来,我国小型企业蓬勃发展,在社会主义市场经济的建设中,特别是在农村地区发挥着越来越突出的作用。但在农村小型企业的生存和发展过程中,企业融资成功与否,资金链能否保证畅通,一度成为其持续成长的关键。随着我国经济的发展,越来越多的农民在国家相关政策的鼓励下投资创业,但由于农村小型企业缺乏资本积累,资金短缺成为当前大部分农村企业需要着手解决的最大问题。融资渠道的选择是企业在解决资金短
研究背景:抑郁已成为影响大学生心理健康的最主要不良情绪状态之一。抑郁给大学生的生活、学习、社会适应能力都带来较大的负面影响。部分学生由于各种原因在新生心理健康量表筛查中,隐藏真实状态,导致学校无法识别高危学生,最后甚至出现心理危机事件。因此,寻找一种能够与当下量表测验互补的高校心理健康筛查工具是十分必要的。研究目的:通过对自画像测验的对比研究,得出能够区分正常和抑郁被试的自画像绘画特征,形成简化的