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关键词： 心电监护   无线传感器网络   ZigBee   节点定位   定位技术   TDOA技术   Bounding box算法  

摘要： 目前心脏病已成为危害人类健康最常见的疾病之一。针对这一现状,利用ZigBee无线传感器技术构建移动性好、覆盖面广、低功耗、低成本和高可靠性的心电监护网络平台具有重要的社会意义和应用价值。本文的主要研究内容如下: (1)提出了基于ZigBee技术的心电监护网络平台总体架构模型,围绕着该模型结构,给出了网络内各功能部件的结构设计方案,并详细描述了部件之间的数据传输机制。这一部分的主要创新点在于将短距离通讯的无线传感器网络技术应用到心电监护领域。(2)在分析了无线传感器网络节点定位的基本理论基础上,提出了一种利用TDOA技术和Bounding box计算法相结合的新型目标节点定位算法,并对该算法的实现过程进行了仿真实验,其结果表明:该算法定位精度较高,满足心电监护网络内未知节点的定位要求。这一部分主要创新点在于提出了一种新的目标节点定位算法。(3)通过对心电监护网络定位系统的需求分析,给出了系统内各关键设备的硬软件平台的设计方案,并对定位系统的原型机进行了测试,其结果表明:该系统的定位精度较高,已达到预先设计的目标。这一部分主要创新点在于利用已提出的定位算法构建了一套完整的适用于心电监护网络的目标定位系统,充分验证了定位算法的可行性和有效性。

关键词： 大角度测量   MEMS传感器   MSP430   曲线拟合   LabVIEW  

摘要： 角度测量在几何量测量中有着重要的地位。随着工业体系对角度测量技术要求的提高,在很多应用现场,现有的角度测量仪器由于测量范围、精度以及体积和功耗的局限,已经渐渐不能满足测量要求。 本课题针对目前在机床、飞机和轮船等制造领域以及铁轨及军用导航系统中的大角度测量问题,对角度测量方法及仪器进行了深入研究;并设计出一种基于MEMS技术的数字式倾角仪可适用于±15°(或±30°)的大角度测量。 本论文主要内容如下: 1.分析了国内外测量仪器的现状和测量仪器数字化、智能化和集成化的发展趋势。 2.介绍了倾角传感器SCA103T的基本工作原理和其作为倾角仪敏感元件的优缺点,对它的各项技术参数进行了分析和选择,确定倾角仪所能达到的测量精度。 3.对硬件电路进行了详细的介绍,分为角度传感器测量系统和主控电路系统两个部分。 4.介绍了软件系统的主要任务和总体思路,并分下位机和上位机两部分分别进行论述。 5.针对倾角传感器的输出值与被测角度之间的特性曲线非线性的情况,对拟合方法进行了研究,提高了测量系统的线性度。对角度测量系统进行了实验,并对实验结果进行分析。

关键词： 薄膜热电偶   温度传感器   离子束溅射   快速响应   性能测试  

摘要： 飞行器在大气层高速飞行时与空气的剧烈磨擦,材料表面的温度迅速升高(某飞行器的前沿温度能够达到1200℃),需要对飞行器上的某些点在不同马赫数下和不同攻角状态下的受热情况进行测试分析,准确计算出材料在受热状态下的力学性能,以便选用合适材料和防热措施,保障飞行器安全可靠的高速飞行。快速响应薄膜温度传感器技术研究这一课题来源于“863”重大项目,为某专项的温度传感测试进行前期研究开发。 本文系统分析了快速响应薄膜温度传感器的相关技术,设计制作了薄膜温度传感器。论文的研究内容和主要工作如下: 1、系统分析了薄膜热电偶温度传感器的基本理论,设计了传感器芯片,确定了传感器芯片制备的工艺流程。 2、采用离子束溅射沉积技术,通过大量的镀膜试验及膜层性能测试,制备出了致密度高,绝缘性能好、粘着力大的Al2O3薄膜。 3、采用精密磨抛工艺,离子束溅射镀膜技术,钢片掩膜方式,通过大量的镀膜试验、热处理工艺,相关性能检测手段等,制备出了致密度高、性能稳定、均匀性高、黏附力大的热电偶薄膜层。 4、成功研制出了能够测量1200℃高温,响应时间约50ms,精度1%的快速响应高温薄膜温度传感器样品。 5、研究了薄膜热电偶的静、动态特性的标定方法,并对研制的薄膜热电偶样件进行了全面的性能测试。测试结果表明,研制的薄膜温度传感器完全达到了设计要求。

ISBN: (纸本)9787030219640

关键词： 海洋溢油   油水界面   传感器   电容   单片机  

摘要： 收油器是海洋溢油回收的重要设备,而在收油器的控制系统中,油、水和空气的分界面检测技术又是十分关键的一环,这里不仅要求能够同时检测两个分界面的高度,而且要求检测结果是连续的。本课题正是研究关于这一传感器的技术,利用单片机构成智能化的多界面动态液位传感器。 本文首先介绍了海洋溢油的现状和当前的治理方法,以及国内外液位传感器技术的发展状况,然后阐述了本课题的主要研究内容。论文的主体部分从四个方面介绍了本课题的研究过程:首先通过对传感器性能指标的研究,给出了该传感器的需求分析;然后介绍了传感器检测原理的设计过程,本课题采用的是分段电容式液位检测的方法;接下来从硬件和软件两个角度,分模块详细介绍了传感器的设计和制作过程;最后是对传感器的试验分析和总结。 本课题研究的核心内容有三个:一是对分段电容式液位检测原理的分析和改进,设计该检测原理实现的方法;二是分段电容的检测问题,实现了小电容量的相位检测法;三是智能传感器的总体设计,利用上述两项技术来设计和试验这样一个智能液位传感器。 本课题的试验研究主要依靠的是单片机技术,包括其外围电路的设计和C语言程序的设计。

关键词： technology   housing for the elderly   telemetry   home care  

摘要： Objectives: The goal of meeting the desire of older adults to remain independent in their home setting while controlling healthcare costs has led to the conceptualization of "smart homes." A smart home is a residence equipped with technology that enhances safety of residents and monitors their health conditions. The study aim is to assess older adults' perceptions of specific smart home technologies (i.e., a bed sensor, gait monitor, stove sensor, motion sensor, and video sensor). Methods: The study setting is TigerPlace, a retirement community designed according to the Aging in Place model. Focus group sessions with fourteen residents were conducted to assess perceived advantages and concerns associated with specific applications, and preferences for recipients of sensor-gene rated information pertaining to residents' activity levels, sleep patterns and potential emergencies. Sessions were audio-taped;tapes were transcribed, and a content analysis was performed. Results: A total of fourteen older adults over the age of 65 participated in three focus group sessions Most applications were perceived as useful, and participants would agree to their installation in their own home. Preference for specific sensors related to sensors' appearance and residents' own level of frailty and perceived need. Specific concerns about privacy were raised. Conclusions: The findings indicate an overall positive attitude toward sensor technologies for nonobtrusive monitoring. Researchers and practitioners are called upon to address ethical and technical challenges in this emerging domain.

关键词： 传感器   教学内容   教学方法   探讨  

摘要： 《传感器技术及应用》是一门繁杂的交叉学科,也是机电、自控、电子类专业的一门重要课程。本文从本课程教学中存在的问题出发,对教学内容和教学方法进行了分析与探讨。通过调整,学生的学习积极性、技能及分析问题、解决问题的能力得到了很大提高,教学效果也得到了明显改善。

关键词： 视觉传感器   DSP   以太网   液位检测  

摘要： 随着工业生产的快速发展,现代化的检测技术也日渐成熟。基于计算机视觉理论的视觉检测技术,以其高精度、非接触性、自动化程度高等优点,广泛应用于现代生产检测中。而随着微电子技术的发展,出现了区别于传统基于PC视觉系统的视觉传感器。视觉传感器以其简单化、模块化和产品化的特点,被逐步应用于生产检测的各个领域。本文在完成基于DSP+CPLD视觉传感器样机设计的基础上,成功开发以太网通信接口,并将其应用到啤酒灌装生产的液位检测中,通过实验论证其满足现代啤酒灌装生产的需求。本文完成的主要工作有: 1.针对视觉检测系统的特点和要求,比较了视觉传感器和基于PC的视觉系统,分析视觉传感器的特点和优势。根据视觉传感器的功能组成,对整体实现方案以及各功能模块进行了分析和比较,最终确定了采用CMOS为图像传感器DSP+CPLD为处理控制核心的实验样机系统的实现方案。 2.详细分析了视觉传感器各模块的构成特点,针对视觉传感器多模块分时复用和选用DSP存储空间有限的特点,对不同模块的存储空间进行了分配,调试完成了各模块的硬件部分。 3.研究了系统通信模块的实现方案,重点研究了基于TCP/IP的以太网通信模块。设计并完成了基于硬件协议栈的网络通信,并通过实验对网络传输速率进行了测试,能够满足系统的需求。 4.研究DSP系统软件优化方法,并针对DSP的硬件特点和啤酒液位检测图像的特点,充分讨论各种图像处理算法,选取适合本系统的算法。详细论述了基于概率统计的计算液位位置算法。在满足检测速度的情况下,能够准确的检出液位的位置。 5.详细研究了基于视觉传感器的啤酒液位检测方法,提出了由管理单元、PLC操作站和检测机三部分组成的啤酒液位检测系统。同时对光源、照明方式和光电传感器做了详细的讨论,并通过实验的方法选取适合本系统的光源照明和光电传感器。 6.设计并实现软件系统结构。采用多任务实现方案,基于中断机制的工作原理,采用准实时的图像处理方案,提取液位特征。并对系统的曝光时间,实时图像数据采集和检测代码的运行时间做了实验论证。

关键词： 视觉传感器   DSP   USB   图像处理   泡罩检测  

摘要： 视觉传感器,也称智能相机,因其将图像传感器、数字处理器、通信接口和I/O控制单元集成到一个单一的相机内,兼具了图像采集、图像处理、信息传递和I/O控制功能,是近年来计算机视觉研究领域的一个热点。现代化工业生产对产品的质量控制提出了更严格的要求,自动视觉检测技术以其高精度、非接触性、高智能等优点,符合现代生产过程中对在线检测和智能控制的要求,应用日趋广泛。本文研究了视觉传感器技术,所开发设计的视觉传感器样机采用CMOS图像传感器,并基于DSP+CPLD技术实现了图像采集、图像处理和I/O控制,同时设计实现了基于DSP内置USB接口的数据通信。针对泡罩药品包装生产线上的实时检测要求,采用所设计的视觉传感器样机搭建了泡罩药品自动视觉检测实验系统,并研究了泡罩药品表面图像处理算法。本文完成的主要工作有: (1)设计了基于TMS320VC5509A型DSP的视觉传感器硬件电路并完成调试工作,实现了其图像采集、图像处理、数据通信和I/O控制功能。 (2)开发实现了DSP内置USB通信接口。编写了基于中断处理的USB固件程序,编写了基于WDM结构的USB驱动程序,实现了USB接口的枚举和数据通信。数据传输速率满足系统要求。 (3)设计了视觉传感器的软件系统。编写了运行于DSP系统的图像采集、处理和传输程序,实现了视觉传感器实时响应外部采集命令,并经图像处理分析,通过I/O口给出图像处理的结果信号;设计了PC端的应用程序,实现了泡罩药品运动图像和检测结果的实时显示。 (4)设计了泡罩药品自动视觉检测系统的总体框架结构。系统由光电模块发出采集命令,视觉传感器完成图像采集和处理并给出判断结果信号,PLC模块完成对不合格产品的剔除。开发了专门的光源照明系统。 (5)研究了泡罩药品表面图像处理算法。设计实现了图像滤波、灰度增强、阈值分割、边缘检测、目标标记及几何特征参数测量;讨论了已知圆参数的快速圆检测霍夫变换算法。 (6)设计了两套实验系统。一套采用透射照明方式,针对未覆盖铝箔材料的泡罩药品实现实时检测;另一套采用反射照明方式,针对铝箔封合后的泡罩药品实现实时检测。系统的检测精度和速度满足设计要求。

关键词： 开关磁阻电动机   转子位置间接检测   BP神经网络   Matlab/Simulink  

摘要： 开关磁阻电动机(Switched Reluctance Motor,SRM)具有结构简单、工作可靠、效率高和成本较低等优点,在很多领域都显示出强大的竞争力,但是其位置传感器的存在不仅削弱了SRM结构简单的优势,而且降低了系统高速运行的可靠性,增加了成本,于是探索实用的无位置传感器检测转子位置的方案便成为开关磁阻电机驱动系统(SwitchedReluctance Motor Drive,SRD)研究的热点。SRM高度非线性的电磁特性决定了在精确的数学模型基础上实现无位置传感器控制十分困难,而人工神经网络的出现为解决这个问题提供了新的思路。BP(Back Propagation)神经网络是目前研究最多、应用最广泛的一种多层前馈神经网络,具有收敛速度快、非线性逼近能力强等优点。本文提出了一种利用改进的BP网络来实现SRM无位置传感器的转子位置检测方法,该方法以电机三相绕组的相电流、磁链作为输入,转子位置作为输出,建立SRM电流、磁链与转子位置之间的非线性映射,从而实现SRM无位置传感器的转子位置检测。 在现阶段,为了保证神经网络的检测精度与收敛速度,神经网络的训练样本数据一般都是电机在某一特定条件下的运行数据,并不能反映电机的实际运行情况。针对这一情况,本文提出了一种训练数据实时更新的思想,并将其引入到神经网络的输入向量中。在神经网络训练过程中,根据电机的实际运行情况,将不同运行情况下的三相绕组的相电流、磁通、转子位置角作为训练样本,分批次对建立的神经网络模型进行训练,直到网络的检测精度趋于稳定并达到要求为止。 仿真结果表明,本文所提出的改进的BP神经网络在电机不同的运行情况下都能够实现SRM转子位置的准确检测,从而实现了电机的无位置传感器控制。神经网络检测精度高,动态特性好,具有较好的自适应性和鲁棒性。