基于单片机的液滴电容信号处理方法

来源 :北京邮电大学 | 被引量 : 3次 | 上传用户:wrx5428167
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光纤电容液滴分析仪通过监测液滴生长过程中的电容信号与光纤信号得到“液滴指纹图”。液滴指纹图综合反映了液体的物理、化学特性,能实现液体种类的鉴别。本课题为液滴分析仪中的电容液滴传感器设计了电容测量电路与软件处理程序。本文介绍了电容液滴传感器的工作原理,分析了电容液滴传感器在液体分析仪中的重要作用。通过简易的数学模型分析了传感器电容与液滴体积的线性关系。比较分析几种主要的电容测量电路的特点,并结合电容液滴传感器测量的需求选择了电容测量方法。本文设计了两种电容测量电路:调频法电容测量电路和基于AD7151的电容测量电路。调频法利用振荡电路将电容信号转换为频率信号,再通过频率测量电路与A/D转换电路将测量结果输入单片机。AD7151是一种通用型的电容测量集成芯片,通过它可以直接测量传感器的电容值,输出的数字信号可以通过芯片内部的12C接口传给单片机。电容信号软件处理程序主要包括滤波、分段、插值与归一化。本文设计了零相位巴特沃斯滤波器用于数字信号的滤波;采用邻域比较法与阈值检测相结合的方法实现了信号的周期分段;选择了电容增量等分插值法与均值法对信号进行插值与归一化。最后,通过实验检验了电容测量电路与软件处理程序的性能,并将电容信号与光纤信号结合获取了液滴指纹图。本文还对实验中遇到的问题进行了分析,并给出了一些改进意见。
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