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当今信息技术的发展离不开传感器,然而传统传感器的精度不高,抗干扰性能差。传统传感器与计算机技术相结合,研制出智能传感器测量系统,从而达到提高传感器的精度和抗干扰性能的目的。
本文首先介绍了差动变压器式位移传感器的工作原理以及温度传感器的工作原理,针对温度与位移两个物理量进行了二维标定实验,得到了不同温度下该传感器的输入输出数据,从该数据知道温度会影响该传感器的测量精度,必须要对其采取温度补偿的措施。
接着,本文研究了三个会影响该传感器输出信号准确度的问题:激励频率的选取、输出信号的处理以及温度漂移。针对激励频率,本文进行了幅频特性的实验,发现激励频率会影响输出电压的大小,激励频率需要根据幅频特性曲线来选取,过高或者过低都会影响系统的测量的精度。针对输出信号的处理,本文设计了基于AD2S93的信号调理电路,旨在转换交流信号为直流信号,同时滤除信号当中的噪声成分。针对温度漂移,本文利用二传感器数据融合的方法,采用三种不同的算法对温度进行补偿,分别是:多元回归分析法、最小二乘支持向量机(LSSVM)和基于粒子群算法优化最小二乘支持向量机(PSO-LSSVM)。由三种算法温度补偿的结果可知,虽然三种补偿算法都能够成功的实现温度补偿,但是PSO-LSSVM模型在三种算法中的补偿效果是最好的,将灵敏度温度系数减小了两个数量级,将温度附加误差减小了一个数量级。
之后,本文设计了该传感器系统的硬件电路。以STC89C52单片机为核心,建立智能传感器测量系统。主要包括:以nRF24L01为主的无线通信模块、直流稳压电源模块、限幅模块、报警模块、RS232 串口通信模块、按键模块、显示模块、复位模块。并在此基础上,利用模块化的思想,应用Keil C51,设计了对应的软件系统。
最后,对该智能传感器测量系统进行了整体调试。并由此可知,该传感器测量系统能够准确地完成位移及温度的测量,并具有无线通信能力和抗干扰能力。
本文首先介绍了差动变压器式位移传感器的工作原理以及温度传感器的工作原理,针对温度与位移两个物理量进行了二维标定实验,得到了不同温度下该传感器的输入输出数据,从该数据知道温度会影响该传感器的测量精度,必须要对其采取温度补偿的措施。
接着,本文研究了三个会影响该传感器输出信号准确度的问题:激励频率的选取、输出信号的处理以及温度漂移。针对激励频率,本文进行了幅频特性的实验,发现激励频率会影响输出电压的大小,激励频率需要根据幅频特性曲线来选取,过高或者过低都会影响系统的测量的精度。针对输出信号的处理,本文设计了基于AD2S93的信号调理电路,旨在转换交流信号为直流信号,同时滤除信号当中的噪声成分。针对温度漂移,本文利用二传感器数据融合的方法,采用三种不同的算法对温度进行补偿,分别是:多元回归分析法、最小二乘支持向量机(LSSVM)和基于粒子群算法优化最小二乘支持向量机(PSO-LSSVM)。由三种算法温度补偿的结果可知,虽然三种补偿算法都能够成功的实现温度补偿,但是PSO-LSSVM模型在三种算法中的补偿效果是最好的,将灵敏度温度系数减小了两个数量级,将温度附加误差减小了一个数量级。
之后,本文设计了该传感器系统的硬件电路。以STC89C52单片机为核心,建立智能传感器测量系统。主要包括:以nRF24L01为主的无线通信模块、直流稳压电源模块、限幅模块、报警模块、RS232 串口通信模块、按键模块、显示模块、复位模块。并在此基础上,利用模块化的思想,应用Keil C51,设计了对应的软件系统。
最后,对该智能传感器测量系统进行了整体调试。并由此可知,该传感器测量系统能够准确地完成位移及温度的测量,并具有无线通信能力和抗干扰能力。