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传感器课程设计指导书

传感器课程设计指导书
传感器课程设计指导书

数字信号处理课程设计指导书

一、课程设计目的及要求

数字信号处理是一门理论性和实践性都很强的学科,通过课程设计可以加深理解掌握基本理论,培养学生分析问题和解决问题的综合能力,为将来走向工作岗位奠定坚实的基础,因此做好课程设计是学好本课程的重要教学辅助环节。

本指导书结合教材《数字信号处理教程》的内容,基于MATLAB程序语言提出课程设计的题目及要求,在做课程设计之前要求学生要尽快熟悉MATLAB语言,充分预习相关理论知识,独立编写程序,以便顺利完成课程设计。

二、课程设计任务

课程设计的过程是综合运用所学知识的过程。课程设计主要任务是围绕数字信号的频谱分析、特征提取和数字滤波器的设计来安排的。根据设计题目的具体要求,运用MATLAB语言完成题目所规定的任务及功能。设计任务包括:查阅专业资料、工具书或参考文献,了解设计课题的原理及算法、编写程序并在计算机上调试,最后写出完整、规范的课程设计报告书。课程设计地点在信息学院机房,一人一机,在教师统一安排下独立完成规定的设计任务。

三、课程设计题目

根据大纲要求提供以下八个课程设计题目供学生选择,根据实际情况也可做其它相关课题。

1. DFT在信号频谱分析中的应用

2. 有噪声情况下信号幅度谱的研究

3. 取样信号的混叠现象研究

4. 离散时间系统频域分析

5.用双线性变换法设计IIR数字滤波器

6.双音多频拨号音编解码系统

7.用凯塞窗设计线性相位带通FIR滤波

8.用窗函数法设计FIR数字低通滤波器

注:以上课程设计题目具体要求可参考本指导书附录一

四、课程设计的内容及主要步骤

1. 熟练掌握MATLAB语言。

2. 根据所选题目查阅专业资料,掌握设计原理,确定设计方案。

3. 编写程序并调试。

4. 撰写设计报告书。

注:课程设计详细内容和步骤可参考本指导书附录一

五、课程设计的考核方法及成绩评定

课程设计的考核依据学生的学习态度、方案合理性、资料完备性、创造性、报告撰写规范性和书面表达能力等为考核点,对学生进行综合考核。成绩评定采用优秀、良好、中等、及格和不及格五级记分制。评定细则如下:

1.遵守纪律(10%):根据设计出勤情况、遵守纪律情况及设计态度等因素评定;

2.设计报告(80%):根据课程设计报告书内容要求和实际完成情况评定;

3.设计效果(10%):根据设计实际完成的质量及设计中的创造性评定;

对设计任务理解透彻,能够全面、正确、独立地完成设计内容所规定的任务,得出正确的设计结果,并按时提交完整、规范的设计报告,可评为优秀;按照设计任务要求能够顺利地完成任务,得出结果,按时提交较完整的、符合要求的设计报告,可评定为良好;按照设计要求完成了软件的编程与调试,基本完成了任务要求,提交符合要求的设计报告,可评为中等;基本完成设计目标,但不够完善,存在缺陷,在帮助指导下能够完成任务要求,提交设计报告,可评为及格;不能完成规定的任务和要求,未提交设计报告的,或抄袭他人设计报告的评为不及格。

六、课程设计报告撰写格式要求

课程设计报告格式按附录三中的要求去做。

报告应认真书写,条理清晰,内容充实、插图规范,符合设计格式要求。程序执行结果的图形尽量打印出来。

注:附录一:可供参考的课程设计题目及具体内容要求

附录二:MATLAB语言简介

附录三:课程设计报告撰写格式

附录一:可供参考的设计题目及具体内容要求

设计一 DFT 在信号频谱分析中的应用

一、设计目的

1. 熟悉DFT 的性质。

2. 加深理解信号频谱的概念及性质。

3. 了解高密度谱与高分辨率频谱的区别。 二、设计任务与要求

1.学习用DFT 和补零DFT 的方法来计算信号的频谱。

2.用MATLAB 语言编程来实现,在做课程设计前,必须充分预习课本DTFT 、DFT 及补零DFT 的有关概念,熟悉MA TLAB 语言,独立编写程序。

三、设计内容

1. 用MATLAB 语言编写计算序列x(n)的N 点DFT 的m 函数文件dft.m 。并与MA TLAB 中的内部函数文件fft.m 作比较。

2. 对离散确定信号

()cos(0.48)cos(0.52)x n n n ππ=+ 作如下谱分析:

(1) 截取()x n 使()x n 成为有限长序列N(0≤≤n N -1),(长度N 自己选)写程序计

算出()x n 的N 点DFT ()X k ,并画出相应的幅频图()~X k k 。

(2) 将 (1)中()x n 补零加长至M 点(长度M 自己选),编写程序计算()x n 的M 点

DFT 1()X k ,并画出相应的图1()~X k k 。

(3) 利用补零DFT 计算 (1)中N 点有限长序列()x n 频谱()j X e ω

并画出相应的幅频图

()~j X e ωω。

3. 研究高密度谱与高分辨率频谱。

对连续确定信号333()cos(2 6.510)cos(2710)cos(2910)a x t t t t πππ=??+??+?? 以采样频率fs=32kHz 对信号()a x t 采样得离散信号()x n ,分析下列三种情况的幅频特性。 (1)采集数据()x n 长度取N=16点,编写程序计算出()x n 的16点DFT ()X k ,并画出相应的幅频图。

(2) 采集数据()x n 长度N=16点,补零加长至M 点(长度M 自己选),利用补零DFT 计算

()x n 的频谱()j X e ω并画出相应的幅频图1()~j X e ωω。

(3) 采集数据()x n 长度取为M 点(注意不是补零至M ),编写程序计算出M 点采集数据

()x n 的的频谱()j X e ω并画出相应的幅频图2()~j X e ωω。

四、设计报告要求

1. 简述设计目的及原理。

2. 完成设计中要求的各种理论推导和计算,并列出相应的MATLAB 程序。

3. 绘出设计中要求的各种曲线,并作出说明。

4. 结合设计过程,归纳得出结论,并分析设计中遇到的问题及解决思路和方法。

5. 写出设计体会。

6. 简要回答如下思考题:

(1) 对比设计内容2中(1)(2) (3)的图,说明补零DFT 的作用。

(2)解释设计内容3中1()~j X e ωω图和2()~j X e ω

ω图有什么区别?补零DFT 能

否提高信号的频谱分辨率,说明提高频谱密度、频谱分辨率的措施各是什么?

设计二 有噪声情况下信号幅度谱的研究

一、设计目的

1.了解并掌握白噪声的产生方法。

2.了解并掌握正弦信号及白噪声信号的相关函数求法。 二、设计任务与要求

1.仿真在正弦信号加白噪声情况下,求其幅度谱及相关函数。

2.用MATLAB 语言编程来实现,在做课程设计前,应查阅信号去噪的相关理论知识,熟悉MATLAB 语言,独立编写程序。 三、设计内容

1.编写产生均匀分布白噪声序列的M 函数文件drand.m 。

2. 编写计算序列x(n)的自相关序列的M 函数文件dcor.m 。

3.编写m 程序文件,分析含噪信号的相关函数及功率密度谱。 四、设计报告要求

1. 简述设计目的及原理。

2. 完成设计中要求的各种理论推导和计算,并列出相应的MATLAB 程序。

3. 绘出设计中要求的各种曲线,并作出说明。

4. 列出白噪声序列的主要特性,并对实验结果进行分析和比较。

5. 结合设计过程,归纳得出结论,并分析设计中遇到的问题及解决思路和方法。

6. 写出设计体会。

7. 简要回答如下思考题:

(1)分析白噪声的特点,白噪声有哪些主要参数?如何调整随机序列的输出平均率和平均值?

(2) 计算正弦信号的平均功率、功率密度谱和自相关函数?当截取的点数N不为正弦信

号周期的整数倍时,会有什么结果?

(3)设计中应当如何正确选择点数?

设计三取样信号的混叠现象研究

一、设计目的

1. 了解线性调频信号的特点。

2. 加深理解取样频率与取样信号混叠现象之间的关系。

二、设计任务与要求

学习如何利用MATLAB函数播放信号的声音。

三、设计内容

1.取chirp的参数为f1=4kHz,μ=600kHz/s,ψ可以取任意值。如果chirp的持续时间是50ms,确定chirp扫频所覆盖的频率范围。

2.设取样频率fs=8kHz,分别用函数stem和plot画出chirp的离散时间样点。由于chirp的扫频带宽超出了取样频率,因此有混叠发生。

3.从chirp的离散波形中可以看出,在某些时间点频率明显很低,将chirp信号分隔成一定时间段的信号,事实上这些点的瞬时频率正好过零点。从波形图中确定这些点时间值,并验证在这些点处正好发生扫频混叠现象。

4.听混叠信号的声音。如果你的计算机有声卡,就可以利用MATLAB函数sound.m听到前面产生的chirp信号的有趣声音。为了听音,信号的持续时间应为2s左右。

5.对于被采样的正弦信号,以200ms为一个时间段,将10段具有微小频率变化的正弦信号连接到一起组成一个信号,就可以听到2s的声音。

6.对于chirp信号,持续时间必须大于50ms,因此需要重新调整参数μ。使得在扫频范围内只有少数几个混叠。对于2s的chirp要通过5个混叠点,如何确定参数μ?

注意μ的取值依赖于声卡D/A的采样率。

四、设计报告要求

1.简述设计目的及原理。

2. 完成设计并绘出设计中的各种曲线,并作出说明。

3. 回答设计中的问题,并对选择不同参数的结果进行分析。

4. 写出设计体会。

设计四离散时间系统频域分析

一、设计目的

1.学习离散时间系统频率特性的计算方法。

2. 深刻理解离散时间系统频率特性与滤波特性的关系。

3.掌握离散时间系统的系统参数、系统零极点及系统频率特性间的关系。 二、设计任务与要求

1.用MATLAB 语言编程分析数字滤波器的各种滤波特性及其与滤波特性相关的参数。

2.在做课程设计前,必须充分预习相关理论知识,熟悉MA TLAB 语言,独立编写程序。 三、设计内容

1. 用MA TLAB 语言编写计算N 阶差分方程所描述系统频响函数()j H e ω的m 函数文件fr.m 。

2. 根据频响特性与系统零极点的关系,自己构造一个N 阶差分方程,使该差分方程为

数字低通滤波器。利用MATLAB 程序画出相应的幅频图()~j H e ω

ω。

3. 改变 2.中差分方程的系数,使该差分方程分别为数字高通及全通滤波器。利用

MATLAB 程序画出相应的幅频图()~j H e ω

ω。

四、设计报告要求

1. 简述设计目的及原理。

2. 完成设计中要求的各种理论推导和计算,并列出相应的MATLAB 程序。

3. 绘出设计中要求的各种曲线,并作出说明。

4. 结合设计过程,归纳得出结论,并分析设计中遇到的问题及解决思路和方法。

5. 写出设计体会。

6. 简要回答如下思考题:

(1)你所构造的数字滤波器是IIR 还是FIR?试画出该滤波器的运算结构图。 (2)解释系统参数、系统零极点与系统频响特性的关系。

(3)说明在数字域上如何定义高通、低通、带通、全通滤波器。

设计五 用双线性变换法设计IIR 数字滤波器

一、设计目的

1. 熟悉IIR 数字滤波器的原理与方法。

2. 掌握数字滤波器的计算机仿真方法。

3.通过观察对实际心电图信号的滤波作用,获得数字滤波的感性知识。 二、设计任务与要求

1. 用MA TLAB 语言编程来实现用双线性变换法设计IIR 数字滤波器。

2. 用所设计的滤波器对实际心电图信号采样序列(在本设计后面给出)进行仿真滤

波处理,并分别打印出滤波前后的心电图信号波形图,观察总结滤波作用与效果。 3. 在做课程设计前,复习有关巴特沃斯模拟滤波器设计和用双线性变换法设计

IIR 数字滤波器的内容,熟悉MATLAB 语言,独立编写程序。

三、设计内容

1.用双线性变换法设计一个巴特沃斯低通IIR 数字滤波器。设计指标参数为:在通带内频率低于0.2π时,最大衰减小于1 dB ;在阻带内[O .3π,π]频率区间上最小衰减大于15 dB 。

2.以O .02π为采样间隔,打印出数字滤波器在频率区间[O ,π/2]上的幅频响应特性

曲线()~j H e ω

ω。

3.用所设计的滤波器对实际心电图信号采样序列(在后面给出)进行仿真滤波处理,并分别打印出滤波前后的心电图信号波形图,观察总结滤波作用与效果。 四、设计报告要求

1.简述设计目的及原理。

2.完成设计中要求的各种理论推导和计算,并列出相应的MATLAB 程序

3.绘出设计中要求的各种曲线,并作出说明

4.对比滤波前后的心电图信号波形,说明数字滤波器的滤波过程与滤波作用。

5.结合设计过程,归纳得出结论,并分析设计中遇到的问题及解决思路和方法,写出设计体会

6.简要回答如下思考题:

用双线性变换法设计数字滤波器过程中,变换公式1

1

211Z s T Z

---=+中T 的取值,对设计结果有无影响?为什么?

心电图信号采样序列z(,z) 人体心电图信号在测量过程中往往受到工业高频干扰,所以必须经过低通滤波处理后,才能作为判断心脏功能的有用信息。下面给出一实际心电图信号采样序列样本z(行),其中存在高频干扰。在实验中,以z(,z)作为输入序列,滤除其中的干扰成分。

(x(n))=(一4, 一2, O , 一4, 一6, 一4, 一2, 一4, 一6, 一6, 一4, 一4, 一6, 一6, 一2, 6, 12, 8, 0, 一16, 一38, 一60, 一84, 一90, 一66, 一32, 一4, 一2, 一4, 8, 12, 12, 10, 6, 6, 6, 4, O , 0, O , O , O , 一2, 一4, O , O , O , 一2, 一2, O , O , 一2, 一2, 一2, 一2, O)

设计六 双音多频拨号音编解码系统

一、设计目的

本设计是一个综合设计,目的在于了解IIR 系统、谱分析方法以及滤波器的设计和具体应用。 二、设计任务与要求

一个双音多频电话机(DTMF ,dual —tone multi-frequency touch-tone phone)可以对16个按键编码,每个码都是两个单频正弦之和。这两个单频正弦信号分别来自两个频率组,即列频率组(或称低频群)与行频率组(或称高频群),它们与每个按键的对应关系如下表所示:

数字DTMF接收机通过接收到的双音信号的频谱,再现每个按键所对应的两个频率,从而确认被发送的电话号码。

DTMF拨号音编解码系统的技术指标要求如下:

(1)采样频率:8kHz 。

(2)传输速率:10个数字/秒,或每个数字100ms。

(3)信号存在的时间t必须满足45ms≤t≤55ms,100ms里的其余时间是无声区。

(4)高频分量电平不能小于低频分量电平,且电平差不大于2dB±ldB。

(5)对于给定的拨号频率,允许的频率偏移为3%。

设计任务:

(1)DTMF拨号音编码系统。

(2)DTMF拨号音解码系统。

方法一:频谱分析法。

方法二:带通滤波法。

三、设计内容

1.设计数字波形发生器。

2.设计频谱分析器。

3.设计带通滤波器。

4.产生DTMF信号,并显示时域和频域波形。

5.由DTMF信号解出按键数字,并显示时域和频域波形以及按键数字。

确定设计参数:

(1)根据技术指标确定DTMF信号的最小频率分辨率。

(2)定谱分析的最小截断长度和截断窗函数。

(3)根据两个频率组的频率差,确定各带通滤波器的截止频率和带宽。

(4)设定各单频信号的幅度。

(5)设定各带通滤波器的检测门限。

编写程序:

(1)编写用IIR系统产生余弦振荡波形的函数way—gener.m。

(2)编写产生DTMF信号的函数DTMF.m。

(3)编写带通滤波器函数BandpIIR.m或bandpFIR.m,并输出其阶数或抽头数。

(4)编写接收DTMF信号的函数Receiv.m,并显示解码结果,即按键数字。

(5)设计拨号键盘、电话号码显示、时域和频域波形显示的用户图形界面,并控制

完整的拨号、识别过程。

四、设计报告要求

1.简述设计目的及原理。

2.完成设计中要求的各种理论推导和计算,并列出相应的MATLAB程序。

3.计算设计参数,列出完整的设计程序和实验结果。

4.结合设计过程,归纳得出结论,并分析设计中遇到的问题及解决思路和方法,写出

设计体会。

5.简要回答如下思考题:

(1)整个系统所需的运算量和存储器的占用量是多少? (2)比较DTMF 拨号音解码系统中两种方法各自的特点。

(3)如果用滤波法解码,采用IIR 滤波器和FIR 滤波器有什么区别? (4)波形发生器的零极点分布特点是什么?

(5)你设计的DTMF 拨号音编解码系统能用什么规模的处理器实现?为了降低成本,你将如何优化你的设计?

设计七 用凯塞窗设计线性相位带通FIR 滤波器

一、设计目的

1.了解凯塞窗的特点,凯塞窗是对于给定的阻带衰减,使主瓣具有最大能量意义下的最佳窗函数,因此具有最陡的过渡带。

2.掌握利用窗函数法设计线性相位FIR 数字带通滤波器的原理和方法。 二、设计任务与要求

1. 学会计算滤波器各项性能指标及如何来满足给定的指标要求。

2. 用MA TLAB 语言编程实现给定指标要求的滤波器的设计。

3. 熟悉MATLAB 语言,独立编写程序。

4.设计带通FIR 滤波器的指标:

通带允许起伏 -1dB ,120.3,0.5p p ωπωπ== 阻带衰减 ≤-40dB ,1

20.15,

0.65s s ωπωπ==

三、设计内容

4. 编写计算理想带通滤波器单位抽样响应hd(n)的M 函数文件dbp.m 。

5. 编写计算凯塞窗函数Wk(n)的m 函数文件kwind.m 。

6. 编写.m 程序文件,通过调用dbp.m 和kwind.m 文件。 四、设计报告要求

1.简述设计目的及原理。

2.列出本设计编写的所有文件及各项结果(包括数据、曲线),并加注必要的说明。

3.写出计算理想带通滤波器单位抽样响应hd(n)的方法。

4.对给定指标要求的带通滤波器,理论计算用凯塞窗设计所需的滤波器长度N 和形状参数β。 5.分析设计结果及设计中存在的问题,写出设计体会。 6.简要回答如下思考题:

(1)窗函数有哪些指标要求?

(2)用窗函数法设计FIR 滤波器时,滤波器的过渡带宽度和阻带衰减各与哪些因素有关? (3)计算理想带通滤波器单位抽样响应hd(n)时取N 为奇数和N 为偶数有没有区别?你计算时所用的方法是仅适合于N 为奇数(设计要求),还是两种都可以用?

(4)凯塞窗窗函的β参数一般选取范围是多少?的大小对窗函数的形状以及频谱有何影响?

设计八 用窗函数法设计FIR 数字低通滤波器

一、设计目的

1. 熟悉设计线性相位数字滤波器的一般步骤。

2. 掌握用窗函数法设计FIR 数字滤波器的原理和方法。

3. 熟悉各种窗函数的作用以及各种窗函数对滤波特性的影响。

4. 学会根据指标要求选取合适的窗函数。

二、设计任务与要求

1. 学会计算滤波器各项性能指标及如何来满足给定的指标要求。

2. 用MATLAB 语言编程实现给定指标要求的滤波器的设计。

3. 熟悉MA TLAB 语言,独立编写程序。

4. 设计低通FIR 滤波器的指标:

通带最大波动

0.25,p R dB =,0.2p ωπ

=

阻带最小衰减

50,

s A dB =,

0.3s ωπ=

三、设计内容

1.熟悉各种窗函数,在MATLAB 命令窗下浏览各种窗函数,绘出(或打印)所看到的 窗函数图。

2.编写计算理想低通滤波器单位抽样响应hd(n)的m 函数文件ideal .m 。

3. 编写计算N 阶差分方程所描述系统频响函数()j H e ω

的m 函数文件fr.m 。 4.根据指标要求选择窗函数的形状与长度N 。(至少选择两种符合要求的窗函数及其对应的长度)。

5.编写.m 程序文件,通过调用ideal .m 和fr .m 文件,计算你设计的实际低通FIR 滤波器的单位抽样响应h(n)和频率响应()j H e ω

,打印在频率区间[O ,π]上的幅频

响应特性曲线()~j H e ω

ω,幅度用分贝表示。

6.验证所设计的滤波器是否满足指标要求。 四、设计报告要求

1.简述设计目的及原理。

2. 完成设计中要求的各种理论推导和计算,并列出相应的MATLAB源程序。

3.绘出(或打印)设计中要求的各种曲线及数据,并作出说明。

4.将你所设计的滤波器的技术指标计算出来,并与给定的指标作比较,归纳得出结论。

5.写出设计体会。

6.简要回答如下思考题:

(1)设计线性相位数字滤波器的一般步骤。

(2)窗函数有哪些指标要求?对给定指标要求的低通滤波器,理论计算所需窗函数的

长度N。

(3)用窗函数法设计FIR滤波器,滤波器的过渡带宽度和阻带衰减与哪些因素有关?

(4)计算理想带通滤波器单位抽样响应hd(n)时取N为奇数和N为偶数有没有区别?

你计算时所用的方法是仅适合于N为奇数或偶数的一种还是两种都可以用?

(5)比较所选窗长N相同但窗形状不同对滤波器设计结果的影响以及选同一种窗函数

但窗长N不同时对滤波器设计结果的影响,将结论写在报告中。

附录二:MATLAB简介

本课程设计是以MATLAB语言程序用法为基础,在MATLAB环境下完成各项设计内容。下面介绍MATLAB语言及其用法。

(一)MATLAB语言概述

1、MATLAB语言的发展

MATLAB语言是由美国的Clever Moler博士于1980年开发的,设计者的初衷是为解决“线性代数”课程的矩阵运算问题,取名MATLAB即Matrix Laboratory矩阵实验室的意思。MATLAB已经不仅仅是一个“矩阵实验室”了,它集科学计算、图象处理;声音处理于一身,并提供了丰富的Windows图形界面设计方法。MATLAB语言是功能强大的计算机高级语言,它以超群的风格与性能风靡全世界,成功地应用于各工程学科的研究领域。MATLAB在美国已经作为大学工科学生必修的计算机语言之一(C、FOR- TRAN、ASSEMBLER、MATLAB)。近年来,MATLAB语言已在我国推广使用,现在已应用于各学科研究部门和许多高等院校。

2、MATLAB能在各领域做什么

①工业研究与开发;②数学教学,特别是线性代数;③数值分析和科学计算方面的教学

与研究;④电子学、控制理论和物理学等工程和科学学科方面的教学与研究;⑤经济学、化学和生物学等计算问题的所有其他领域中的教学与研究,等等。

3、MATLAB语言的功能

①强大的数值(矩阵)运算功能;②广泛的符号运算功能;③高级与低级兼备的图形功

能(计算结果的可视化功能);④可靠的容错功能;⑤应用灵活的兼容与接口功能;⑥信息量丰富的联机检索功能。

(二)MATLAB的程序设计

MATLAB语言称为第四代编程语言,程序简洁、可读性很强而且调试十分容易。

m文件简介:用户如想灵活应用matlab去解决实际问题,充分调用matlab的科学技术资源,就需要编辑m文件。包含matlab语言代码的文件称为m文件,其扩展名为m。

编辑m文件可使用各种文本编辑器。

1、matlab的工作模式

窗口+m文件窗口。

(1)指令驱动模式

通常matlab以指令驱动模式工作,即在matlab 窗口下当用户输入单行指令时,

matlab立即处理这条指令,并显示结果,这就是matlab命令行方式。命令行操作时,matlab窗口只允许一次执行一行上的一个或几个语句。

(2)m文件模式

将matlab语句构成的程序存储成以m为扩展名的文件,然后再执行该程序文件,这种工作模式称为程序文件模式。

程序文件不能在指令窗口下建立,因为指令窗口只允许一次执行一行上的一个或几个语句。

2、m文件的创建

m文件的类型是普通的文本文件,我们可以使用系统认可的文本文件编辑器来建立m文件。如dos下的edit,windows的记事本和word等。

3、matlab文件的类型

(1)数据文件(mat)

mat文件是matlab以标准二进制格式保存的数据文件,可将工作空间中有用的数据变量保存下来。 mat文件的生成和调用是由函数save和load完成的。

(2)m文件

m文件的语法类似于c语言,但又有其自身特点。它只是一个简单的ASCII码文本文件,执行程序时逐行解释运行程序,matlab是解释性的编程语言。

m文件有两类独立的m文件:命令文件和函数文件。函数文件为可调用的m文件,

即简单的m文件;命令文件实际上是一串指令的集合,与在命令窗口逐行执行文件中的所有指令,其结果是一样的。没有输入输出参数。命令文件包括两部分:注释文件和程序文件。

(3)matlab内置函数文件

matlab自定义的函数文件称内置函数文件。调用内置函数的方法:使用函数名并给出相应的入口、出口参数即可。

(4)函数m文件

需要输入变量,返回输出变量。matlab用户可以根据需要编辑自己的m文件,它们可以像库函数一样方便的调用,从而极大地扩展了matlab 的能力。对于某一类特殊问题,如创建了许多m函数文件,则可形成新的工具箱。这种用matlab语言创建定义新的matlab函数的功能,正体现了matlab语言强大的扩展功能。

函数m文件的格式:

function 返回变量=函数名(输入变量)

注释说明语句段

程序语句段

(三)MATLAB矩阵运算

1、矩阵的输入

①在命令窗口中输入

》a=1; b=2; c=3;

》x=[5 b c; a*b a+c c/b]

x=

5.000 2.000 3.000

2.000 4.000 1.500

②语句生成

用线性等间距生成向量矩阵(start:step:end)

》a=[1:2:10]

a=

1 3 5 7 9

③一些常用的特殊矩阵

单位矩阵:eye(m,n); eye(m)

零矩阵:zeros(m,n); zeros(m)

一矩阵:ones(m,n); ones(m)

对角矩阵:对角元素向量 V=[a1,a2,…,an] A=diag(V)

随机矩阵:rand(m,n)产生一个m×n的均匀分别的随机矩阵

2、矩阵的运算

①转置。对于实矩阵用(’)符号或(.’)求转置结果是一样的;然而对于含复数的矩

阵,则(’)将同时对复数进行共轭处理,而(.’)则只是将其排列形式进行转置。

②四则运算与幂运算。

③逆矩阵与行列式计算。

④求逆inv(A)。

⑤求行列式det(A)。

(四)绘图简介

MATLAB提供了丰富的绘图功能:

help graph2d可得到所有画二维图形的命令。

help graph3d可得到所有画三维图形的命令。

下面介绍常用的二维图形命令。

1、基本的绘图命令

plot(x1,y1,option1,x2,y2,option2,…)。x1,y1给出的数据分别为x,y轴坐标值,option1为选项参数,以逐点连折线的方式绘制1个二维图形;同时类似地绘制第二个二维图形,……等。这是plot命令的完全格式,在实际应用中可以根据需要进行简化。比如:plot(x,y);plot(x,y,option),选项参数option定义了图形曲线的颜色、线型及标示符号,它由一对单引号括起来。

2、选择图像

figure(1);figure(2);…;figure(n)。打开不同的图形窗口,以便绘制不同的图形。

3、画栅格

grid on在所画出的图形坐标中加入栅格。grid off除去图形坐标中的栅格

4、当前图形保持

hold on:把当前图形保持在屏幕上不变,同时允许在这个坐标内绘制另外一个图形。

hold off:使新图覆盖旧的图形。

5、设定轴的范围

axis([xmin xmax ymin ymax]),axis(‘equal’):将x坐标轴和y坐标轴的单位刻度大小调整为一样。

6、文字标示

text(x,y,’字符串’):在图形的指定坐标位置(x,y)处,标示单引号括起来的字符串。

gtext(‘字符串’):利用鼠标在图形的某一位置标示字符串。

title(‘字符串’):在所画图形的最上端显示说明该图形标题的字符串。

xlabel(‘字符串’),ylabel(‘字符串’):设置x,y坐标轴的名称。

输入特殊的文字需要用反斜杠(\)开头。

7、lege nd(‘字符串1’,‘字符串2’,…,‘字符串n’)

在屏幕上开启一个小视窗,然后依据绘图命令的先后次序,用对应的字符串区分图形上的线。

8、subplot(m n k):分割图形显示窗口

m:上下分割个数,n:左右分割个数,k:子图编号

9、semilogx:绘制以x轴为对数坐标(以10为底),y轴为线性坐标的半对数坐标图形。

semilogy:绘制以y轴为对数坐标(以10为底),x轴为线性坐标的半对数坐标图形。

10、一点补充说明

对于图形的属性编辑同样可以通过在图形窗口上直接进行。但图形窗口关闭之后编辑结果不会保存。

附录三:课程设计报告撰写格式

课程设计报告编写格式:(分为封面、目录和正文、参考文献四部分)封面:

《XXXX》课程设计报告(3号字黑体)

(以下为4号宋体)

任课教师:

指导教师:

学生学号:

学生姓名:

所学专业:

年月日目录

一、设计题目

二、设计目的

三、设计原理

四、实现方法(包括MA TLAB算法原理等)

五、设计内容及要求(应含有设计源程序)

六、设计结果及改进建议(要求画出所有设计曲线,并加以说明)

七、回答思考题

八、设计体会

九、参考文献(至少两篇)

参考文献格式要求:

作者名,文章(或书)名,出处(杂志或书),年,月,卷号,期号,页码。

例:

[1] 王成华.单片机应用技术.电气电子教学学报,2001.5, Vol.4, No.1, p52-55.

[2] 杨植心,陈光东.单片微型计算机及其应用. 湖北:华中理工大学出版社,1987

《传感器原理与应用习题解答》

第1章传感器的技术基础 1.传感器的定义是什么? 答:传感器最早来自于“sensor”一词,就是感觉的意思。随着传感器技术的发展,在工程技术领域中,传感器被认为是生物体的工程模拟物。而且要求传感器不但要对被测量敏感,还要就有把它对被测量的响应传送出去的功能,也就是说真正实现能“感”到,会“传”到的功能。 传感器是获取信息的一种装置,其定义可分为广义和狭义两种。广义定义的传感器是指那些能感受外界信息并按一定规律转换成某种可用信号输出的器件和装置,以满足信息的传输、处理、记录、显示和控制等要求。这里的“可用信号”是指便于处理、传输的信号,一般为电信号,如电压、电流、电阻、电容、频率等。狭义定义的传感器是指将外界信息按一定规律转换成电量的装置才叫传感器。 按照国家标准GB7665—87对传感器下的定义是:“能感受规定的被测量并按照一定的规律转换成可用输出信号的器件或装置,通常由敏感元件和转换元件组成”。 国际电工委员会(IEC)将传感器定义为:传感器是测量系统中的一种前置部件,它将输入变量转换成可供测量的信号。美国测量协会又将传感器定义为“对应于特定被测量提供有效电信号输出的器件”。传感器也称为变换器、换能器或探测器。如前所述.感受被测量、并将被测量转换为易于测量、传输和处理的信号的装置或器件称为传感器。 2.简述传感器的主要分类方法。 答:(1)据传感器与外界信息和变换效应的工作原理,可分为物理传感器、化学传感器和生物传感器三大类。 (2)按输入信息分类。传感器按输入量分类有力敏传感器、位置传感器、液面传感器、能耗传感器、速度传感器、热敏传感器、振动传感器、湿敏传感器、磁敏传感器、气敏传感器、真空度传感器

传感器课程设计报告

河北科技大学 课程设计报告 学生姓名:齐文华学号:12L0751265 专业班级:电子信息工程L126班 课程名称:传感器原理及应用 学年学期:2 014 —2 015 学年第一学期 指导教师:陈书旺 2 0 1 4 年12月

课程设计成绩评定表

目录 一、引言----------------------4 二、设计电路及原理------------4 三、元件清单------------------5 四、相关元器件的说明和介绍----6 五、课设步骤------------------11 六、实物图--------------------11 七、发现问题并解决问题--------13 八、心得与体会----------------13 九、参考文献------------------14

一、引言 1.课程设计的目的 1)使学生掌握传感器的使用方法和设计要点的基本技能,加深学生对“传感器原理及检测技术”理论知识的理解,为从事仪器系统开发与设计打下基础。 2)锻炼学生自主独立完成课程设计的能力,培养学生积极动手创新的精神。3)通过课程设计提高我们动手实践能力,为我们以后更好的学习传感器和其他的相关知识奠定基础,使我们更好地适应现代社会的需求。 2.设计思路来源 随着科学技术的发展,许多高端技术已经实现了自动检测与控制。同时传感器的应用也逐渐增多,遍及人们生活的各个方面,给人们的生产和生活带来极大的方便。 本设计选用光敏传感器,对特殊场合的光照强度进行检测与报警。主要应用于农业大棚、城市照明等对光照强度有要求的场合。本设计用发光二极管作为警示灯,当光照强度不满足要求时就会发光起到警示的作用。 二、实际电路及原理 1.电路图

《传感器原理及应用》课后答案

第1章传感器基础理论思考题与习题答案 1.1什么是传感器?(传感器定义) 解:能够感受规定的被测量并按照一定规律转换成可用输出信号的器件或装置,通常由敏感元件、转换元件和调节转换电路组成。 1.2传感器特性在检测系统中起到什么作用? 解:传感器的特性是指传感器的输入量和输出量之间的对应关系,所以它在检测系统中的作用非常重要。通常把传感器的特性分为两种:静态特性和动态特性。静态特性是指输入不随时间而变化的特性,它表示传感器在被测量各个值处于稳定状态下输入输出的关系。动态特性是指输入随时间而变化的特性,它表示传感器对随时间变化的输入量的响应特性。 1.3传感器由哪几部分组成?说明各部分的作用。 解:传感器通常由敏感元件、转换元件和调节转换电路三部分组成。其中,敏感元件是指传感器中能直接感受或响应被测量的部分,转换元件是指传感器中能将敏感元件感受或响应的被测量转换成电信号的部分,调节转换电路是指将非适合电量进一步转换成适合电量的部分,如书中图1.1所示。 1.4传感器的性能参数反映了传感器的什么关系?静态参数有哪些?各种参数代表什么意 义?动态参数有那些?应如何选择? 解:在生产过程和科学实验中,要对各种各样的参数进行检测和控制,就要求传感器能感受被测非电量的变化并将其不失真地变换成相应的电量,这取决于传感器的基本特性,即输出—输入特性。衡量静态特性的重要指标是线性度、灵敏度,迟滞和重复性等。意义略(见书中)。动态参数有最大超调量、延迟时间、上升时间、响应时间等,应根据被测非电量的测量要求进行选择。 1.5某位移传感器,在输入量变化5mm时,输出电压变化为300mV,求其灵敏度。 解:其灵敏度 3 3 30010 60 510 U k X - - ?? === ?? 1.6某测量系统由传感器、放大器和记录仪组成,各环节的灵敏度为:S1=0.2mV/℃、

传感器课程设计

地 下 室 火 灾 报 警 器 学院:信息工程学院 班级:13普本测控 学号: 姓名:

目录 摘要 (1) 一、绪论 (2) 1.1 课题描述 (2) 1.2 方案设计 (2) 1.3 方案比较: (2) 1.4 基本工作原理及框图 (3) 二、相关芯片、传感器及硬件电路设计 (4) 2.1 STC89C52RC芯片 (4) 2.2 DS18B20 温度传感器 (5) 2.3 LCD1602字符型液晶 (6) 2.4 光敏电阻 (7) 三、系统软件设计[2] (9) 3.1温度传感器控制程序 (9) 3.2 液晶屏控制程序 (13) 3.3主程序“main.c” (15) 四、总结 (21) 五、参考文献 (22)

地下室火灾报警器 摘要 本设计是用于地下室的火灾报警,利用火灾发生时产生的剧烈光强,还有高温,进行感光感温报警。同时如果地下室存放的是一些温度敏感的物品,也可以通过设置进行温度过高/过低报警。用到的传感器主要有温度传感器DS18B20和光电传感器光敏电阻。 关键词:DS18B20,光敏电阻,STC89C52,LCD1602

一、绪论 1.1 课题描述 地下室常作为人们的杂物间使用,或者充当饭店的酒窖功能,里面经常摆放着很多易燃物品,由于地下室经常潮湿和经常飘散的灰尘会使普通的烟雾报警器误报[1]。所以设计此种地下室火灾报警器。 1.2 方案设计 方案一:火灾发生的时候会有光亮,会使昏暗的地下室光强出现变化,故采用光敏电阻设计此报警器; 方案二:火灾发生的时候会产生大量热量,会使阴冷的地下室温度变化,故采用温度传感器设计此报警器; 方案三:由于火灾发生时产生光和热,同时采用光敏电阻和温度传感器级联设计此报警器。 1.3 方案比较: 方案一只采用光敏电阻,电路设计比较简单,但是如果地下室入口没有密封好,或者地下室开有透光窗,外界光强变化时,容易出现报警器误报; 方案二采用温度传感器设计,电路上和方案三相当,但是如果地下室密封性好,地下室的一些容易发酵的酒水或者其他粮食蔬菜之类的发酵产生的大量热量,也会使报警器出现误报; 方案三综合光强变化和温度变化,电路设计上只比方案二多一个光敏传感器,但是却同时具备了光强和温度传感。如果地下室密封性好,温度升高的时候并没有光照变化,避免误报;如果地下室密封性不好或者开有透光窗,光强变化的时候,发酵产生的热量及时的散出地下室,报警器也不会误报。只有火灾时候瞬间产生高温不会及时散去,而且有大量光照,报警器才会工作。 综合以上方案,故采用方案三。

传感器课程设计报告

目录 1.引言 (1) 2.系统总体设计方案 (1) 2.1 设计思路 (1) 2.2 总体框图 (2) 3.系统硬件设计 (2) 3.1 总硬件原理图 (2) 3.2 模块原理图 (3) 3.2.1 光敏电阻电路 (3) 3.2.2 电机驱动电路 (6) 3.2.3单片机电路 (8) 4.元件清单 (10) 5.系统调试与测试结果 (10) 5.1软件编程与调试 (10) 5.2 硬件调试 (12) 6.测试结果分析 (13) 7.总结 (13) 8.参考文献 (13)

1.引言 随着电子技术的飞速发展,微电子技术得到越来越多的应用,同时影响着人们生活工作的方方面面。自动窗控制系统经历了从无到有,并逐步丰富功能和可靠性发展。 为了减少因光线过强引起的显示器显示模糊程度,解决人们经常手动操作闭合窗帘的烦恼, 在此,我设计出了“自动感光启闭办公百叶窗”,智能控制室内光线. 通过室外光敏电阻感受光强变化,单片机接收光敏电阻信号,从而驱动步进电机使百叶窗闭合和打开,调整进入室内的光线;当室内光线达到适宜时,室内光敏传感器向单片机发出信号,单片机控制步进电机停止转动。这样使室内光线始终保持舒适宜人,让人们能够全神贯注地工作,解决了因窗帘开合,进入室内的光线过强或过弱给人们日常生活和工作带来的不便. 本课设描述的就是一种可根据环境光强的百叶窗控制系统的实现原理和过程。2.系统总体设计方案 2.1 设计思路 本次设计采用AT89C51单片机作为系统控制器,采用光敏电阻强弱转换为电信号的高低电平对现场光强弱的识别,并通过H桥式电路来驱动直流电机,在通过电机的转动来控制窗帘的转动。

最新传感器原理课后答案精编版

2020年传感器原理课后答案精编版

第一章传感与检测技术的理论基础 1.什么是测量值的绝对误差、相对误差、引用误差? 答:某量值的测得值和真值之差称为绝对误差。 相对误差有实际相对误差和标称相对误差两种表示方法。实际相对误差是绝对误差与被测量的真值之比;标称相对误差是绝对误差与测得值之比。 引用误差是仪表中通用的一种误差表示方法,也用相对误差表示,它是相对于仪表满量程的一种误差。引用误差是绝对误差(在仪表中指的是某一刻度点的示值误差)与仪表的量程之比。 2.什么是测量误差?测量误差有几种表示方法?它们通常应用在什么场合? 答:测量误差是测得值与被测量的真值之差。 测量误差可用绝对误差和相对误差表示,引用误差也是相对误差的一种表示方法。 在实际测量中,有时要用到修正值,而修正值是与绝对误差大小相等符号相反的值。在计算相对误差时也必须知道绝对误差的大小才能计算。 采用绝对误差难以评定测量精度的高低,而采用相对误差比较客观地反映测量精度。 引用误差是仪表中应用的一种相对误差,仪表的精度是用引用误差表示的。 3.用测量范围为-50~+150kPa的压力传感器测量140kPa压力时,传感器测得示值为142kPa,求该示值的绝对误差、实际相对误差、标称相对误差和引用误差。 解:绝对误差 2 140 142= - = ?kPa 实际相对误差 % 43 .1 % 100 140 140 142 = ? - = δ 标称相对误差 % 41 .1 % 100 142 140 142 = ? - = δ 引用误差 % 1 % 100 50 150 140 142 = ? - - - = ) ( γ 4.什么是随机误差?随机误差产生的原因是什么?如何减小随机误差对测量结果的影响? 答:在同一测量条件下,多次测量同一被测量时,其绝对值和符号以不可预定方式变化着的误差称为随机误差。 随机误差是由很多不便掌握或暂时未能掌握的微小因素(测量装置方面的因素、环境方面的因素、人员方面的因素),如电磁场的微变,零件的摩擦、间隙,热起伏,空气扰动,气压及湿度的变化,测量人员感觉器官的生理变化等,对测量值的综合影响所造成的。 对于测量列中的某一个测得值来说,随机误差的出现具有随机性,即误差的大小和符号是不能预知的,但当测量次数增大,随机误差又具有统计的规律性,测量次数越多,这种规律性表现得越明显。所以一般可以通过增加测量次数估计随机误差可能出现的大小,从而减少随机误差对测量结果的影响。 5.什么是系统误差?系统误差可分哪几类?系统误差有哪些检验方法?如何减小和消除系统误差?答:在同一测量条件下,多次测量同一量值时,绝对值和符号保持不变,或在条件改变时,按一定规律变化的误差称为系统误差。

传感器课程设计

哈尔滨远东理工学院传感器课程设计小型称重系统设计 姓名: 专业:电子信息工程 学号: 指导教师: 机器人学院 二0一七年六月二十五日

目录 第1章绪论............................................... 错误!未定义书签。 选题背景............................................... 错误!未定义书签。 目的和意义............................................. 错误!未定义书签。第2章设计方案及其论述..................................... 错误!未定义书签。 模型建立及电路原理..................................... 错误!未定义书签。 电路图 (4) 第3章数据图表及分析 (6) 数据图表 (6) 数据分析 (7) 结论 (8)

第1章绪论 选题背景 称重技术自古以来就被人们所重视,作为一种计量手段,广泛应用于工农业、科研、交通、内外贸易等各个领域,与人民的生活紧密相连。电子称重器是电子称重器中的一种,称重器是国家法定计量器具,是国计民生、国防建设、科学研究、内外贸易不可缺少的计量设备,称重器产品技术水平的高低,将直接影响各行各业的现代化水平和社会经济效益的提高。因此,称重技术的研究和称重器工业的发展各国都非常重视。工业生产中,称重传感器已渗透到诸如工业生产、宇宙开发、海洋探测、环境保护、资源调查、医学诊断、生物工程、甚至文物保护等等极其之泛的领域,可以毫不夸张地说,从茫茫的太空,到浩瀚的海洋,以至各种复杂的工程系统,几乎每一个现代化项目,都离不开各种各样的传感器。本实验是利用金属箔式应变片设计一个小型称重装置。硬件部分是在Multisim中仿真设计,使用电压变化进行模拟测量物体重量从而达到实验效果。 目的和意义 1)掌握金属箔式应变片的应变效应,单臂、全桥电桥工作原理和性能。 2)学会建立仿真模型。 3)比较单臂双臂与全桥电桥的不同性能、了解其特点。 4)学会使用全桥电路。 5)了解物体重量与电压的关系效应。 6)了解电路原理。

传感器课程设计报告-智能家居监控系统设计

电气工程学院 传感器课程设计报告 班级:电132 姓名:袁吉收 学号:1312021047 设计题目:智能家居监控系统设计设计时间:2015.12.22~12.28 评定成绩: 评定教师:

摘要 本文设计的智能家居系统以AT89C51单片机为核心控制单元,实时获取DS18B20温度传感器、TGS813气敏传感器、UD-02感烟传感器数据.并通过LCD1602来显示当前的状态。 关键字:AT89c51、DS18B20、TGS813、UD-02、LCD1602

目录 一、题目要求 1.1 题目介绍 1.2 模块分解 二、方案设计 2.1 方案介绍 三、硬件设计 3.1硬件原理图 四、软件设计 4.1时序图 五、设计总结 六、参考文献 附件:程序代码

一、题目要求 1.1智能家居监控系统设计 以提高家居生活的安全性、舒适度、人性化为目的,设计智能家居监控系统。利用所学的传感器与检测技术知识,实现家居温度、煤气泄漏、外人闯入、火灾(烟雾)的检测(以上检测项目必做。在此基础上增加检测项目并具有可行性,加分。除环境监测项目外,也可增加人体信号检测等。)。各检测节点可通过无线方式连接到主机,检测到危险信号后,主机可采用声光报警或远程报警。 要求(1)用Protel 画出设计原理图; 智能化家居中的 传感器 活动物体 传感器 烟雾传感器 二氧化碳 传感器 温度传感器 火焰传感器 总 线 终端 控制对象

(2)采用Quaters II、Maxplus II、multisim(EWB)、pspice、Proteus中的一种或几种软件,完成系统电路图部分或全部仿真,在设计说明书中体现仿真结果; (3)写设计说明书; 1.2模块分解 1. 温度检测:采用DS18B20温度传感器。 2. 煤气泄漏检测:气敏传感器TGS813来检测空气中的可燃性气体。 3. 烟雾检测:UD-02离子感烟传感器检测空气中烟雾。 二、方案设计 2.1方案设计及选择 在实际设计中我们要考虑的因素有很多,比如成本最低、性价比最高、性能最优、功能最强、界面最友好等等。而本次课设我采用了性价比最高的方案(首先能实现基本功能)。选用了DS18B20、TGS813、UD-02、LCD1602模块实现本次设计。 基于AT89c51的智能家居系统设计 智能家居是人们的一种居住环境,其以住宅为平台安装有智能家居

传感器课程设计 电感式位移传感器

东北石油大学 课程设计 2015年7 月 8日

任务书 课程传感器课程设计 题目电感式位移传感器应用电路设计 专业测控技术与仪器姓名祖景瑞学号 主要内容: 本设计要完成电感式位移传感器应用电路的设计,通过学习和掌握电感式传感器的原理、工作方式及应用来设计一个电路。电路要能够检测一定范围内位移的测量,并且能够通过LED进行数字显示。位移传感器又称为线性传感器,常用的有电感式位移传感器,电容式位移传感器,光电式位移传感器,超声波式位移传感器,霍尔式位移传感器等技术。 基本要求: 1、能够检测 0~20cm 的位移; 2、电压输出为 1~5V; 3、电流输出为 4~20mA; 主要参考资料: [1] 贾伯年,俞朴.传感器技术[M].南京:东南大学出版社,2006:68-69. [2]王煜东. 传感器及应用[M].北京:机械工业出版社,2005:5-9. [3] 唐文彦.传感器[M].北京:机械工业出版社,2007: 48-50. [4] 谢志萍.传感器与检测技术[M].北京:高等教育出版社,2002:80-90.完成期限—

指导教师 专业负责人 2015年 7 月 1 日

摘要 测量位移的方法很多,现已形成多种位移传感器,而且有向小型化、数字化、智能化方向发展的趋势。位移传感器又称为线性传感器,常用的有电感式位移传感器,电容式位移传感器,光电式位移传感器,超声波式位移传感器,霍尔式位移传感器,磁致伸缩位移传感器以及基于光学的干涉测量法,光外差法,电镜法,激光三角测量法和光谱共焦位移传感器等技术。电感式位移传感器具有无滑动触点,工作时不受灰尘等非金属因素的影响,并且低功耗,长寿命,可使用在各种恶劣条件下。电感式位移传感器主要应用在自动化装备生产线对模拟量的智能控制方面。针对目前电感式位移传感器的应用现状,本文提出了一种电感式位移传感器的设计方法,具有控制及数据处理等功能,结构简单、成本低等优点,可以广泛应用于机械位移的测量与控制。 关键词:电感式传感器;自感式传感器;测量位移;位移传感器

传感器原理与工程应用完整版习题参考答案

《传感器原理及工程应用》完整版习题答案 第1章 传感与检测技术的理论基础(P26) 1—1:测量的定义? 答:测量是以确定被测量的值或获取测量结果为目的的一系列操作。 所以, 测量也就是将被测量与同种性质的标准量进行比较, 确定被测量对标准量的倍数。 1—2:什么是测量值的绝对误差、相对误差、引用误差? 1- 3 用测量范围为-50~150kPa 的压力传感器测量140kPa 的压力时,传感器测得示值为142kPa ,求该示值的绝对误差、实际相对误差、标称相对误差和引用误差。 解: 已知: 真值L =140kPa 测量值x =142kPa 测量上限=150kPa 测量下限=-50kPa ∴ 绝对误差 Δ=x-L=142-140=2(kPa) 实际相对误差 %= =43.11402 ≈?L δ 标称相对误差 %==41.1142 2≈?x δ 引用误差 %--=测量上限-测量下限= 1) 50(1502 ≈?γ 1-10 对某节流元件(孔板)开孔直径d 20的尺寸进行了15次测量,测量数据如下(单位:mm ): 120.42 120.43 120.40 120.42 120.43 120.39 120.30 120.40 120.43 120.41 120.43 120.42 120.39 120.39 120.40 试用格拉布斯准则判断上述数据是否含有粗大误差,并写出其测量结果。 答:绝对误差是测量结果与真值之差, 即: 绝对误差=测量值—真值 相对误差是绝对误差与被测量真值之比,常用绝对误差与测量值之比,以百分数表示 , 即: 相对误差=绝对误差/测量值 ×100% 引用误差是绝对误差与量程之比,以百分数表示, 即: 引用误差=绝对误差/量程 ×100%

传感器课程设计

传感器课程设计

摘要 本文介绍了红外线感应开关的原理,采用热释电红外探头(PT8A2621)将接收到的微弱信号加以放大,然后驱动继电器,制成红外热释电感应开关。本开关能探测来自移动人体的红外辐射,只要人体进入探测区域,开关会自动开启。该设计可作为企业、宾馆、商场及住宅的走廊、楼梯、电梯间、卫生间、库房等处的自动开关,起到“人来灯自亮,人走灯自灭”的作用,既新颖方便,又节约用电,在某些场所还能起到威慑盗窃活动的防范作用。本设计结构简单,本身不发任何类型的辐射,器件功耗很小,价格低廉,隐蔽性好,应用范围广,所以可以通过扩展而达到实际的应用。 关键词:红外线感应开关红外辐射探测区域

目录 第1章:总体方案概要 (1) 1.1意义及研究现状 (1) 1.2设计思路 (2) 第2章:设计方案各部分介绍 (3) 2.1热电是传感器的构成及工作原理 (3) 2.2低通滤波器 (4) 2.3信号放大器 (6) 第3章:仿真电路的建立与分析 (8) 3.1仿真电路建立 (8) 3.2仿真结果的分析 (8) 第4章:设计体会 (10) 参考文献 (10)

第1章:总体方案概要 1.1 意义及研究现状 电力作为一种洁净方便的能源广泛的应用于我们的生活与生产方面,因此电能的节能尤为重要,要节能首先就要做到节约能源,其次再通过科学研究发明更加人性化和节能的用电器。 热释电红外传感器是一种能检测人或动物发射的红外线而输出电信号的传感器。早在1938年,有人提出过利用热释电效应探测红外辐射,但并未受到重视,直到六十年代,随着激光、红外技术的迅速发展,才又推动了对热释电效应的研究和对热释电晶体的应用。热释电晶体已广泛用于红外光谱仪、红外遥感以及热辐射探测器,它可以作为红外激光的一种较理想的探测器。它目标正在被广泛的应用到各种自动化控制装置中。 (1)红外线感应灯控制系统的现状及发展趋势: 我国照明缺乏独创产品,模仿产品居多,基础加工落后,只顾外表,轻视功能,产品的品种比较单一,性能差。尤其是在“智能”照明方面,缺乏创新,与国外智能灯具在技术研究方面有着不小的差距。我国现阶段的照明系统一般采用主电源经配电箱分成多路配电输出线,提供照明灯回路用电,由串接在照明灯回路中的开关面板直接接通或断开供电线来实现对灯的控制,灯只有开和关两种状态,无逻辑时序及亮、暗调光控制,因而无法形成各种灯光亮度组合的场景及系统控制。全球性的能源短缺和环境污染在经济高速发展的中国表现得尤为突出,节能和环保是中国实现社会经济可持续发展所急需解决的问题。每年照明电能消耗约占全部电能消耗的12%~15%,作为能源消耗的大户,必须尽快寻找可以替代传统光源的节能环保光源。LED以其较之于传统照明光源所没有的优势,诸如较低的功率需求、较快的响应速度、绿色环保以及不断快速提高的发光效率等,成为目前我国今后照明系统发展的方向。基于目前国内国际形势,尤其是能源紧缺,智能照明必是以后照明系统的发展方向。智能照明将会使人们利用起来更加便利,改善家庭环境,不仅为建筑照明提供多种的艺术效果,而且使灯具控制和维护变得更为简单,而且具有可靠性高、安装布线容易。 (2)红外线感应灯控制系统的优点: 智能化已经成为当今建筑发展的主流技术,涵盖从空调系统、消防系统到安全防范系统以及完善的计算机网络和通信系统。但是长期以来,智能照明在国内一直被忽视,大多数建筑物仍然沿用传统的照明控制方式,部分智能大厦采用楼宇自控(BA)系统来监控照明,但也只能实现简单的区域照明和定时开关功能。相比之下,智能照明系统体现出强大的优越性,它在智能建筑中的应用越来越广泛。智能照明系统在智能建筑中的应用效果如下:

传感器课程设计

传感器课程设计半导体吸收式光纤温度传感器

2010年12月30日 目录 序言 (3) 方案设计及论证 (4) 部件图纸 (6) 心得体会 (6)

主要参考文献 (7) 序言 1、简介 光纤温度传感器采用一种和光纤折射率相匹配的高分子温敏材料涂覆在二根熔接在一起的光纤外面,使光能由一根光纤输入该反射面出另一根光纤输出,由于这种新型温敏材料受温度影响,折射率发生变化,因此输出的光功率与温度呈函数关系。其物理本质是利用光纤中传输的光波的特征参量,如振幅、相位、偏振态、波长和模式等,对外界环境因素,如温度,压力,辐射等具有敏感特性。它属于非接触式测温。 2、特点

光纤传感器是一种新型传感器,它用光信号传感和传递被测量,具有动态范围大,频响宽,不受电磁干扰等优点。由于光纤可被拉至距测量点几十米以外,能使信号处理的电子线路远离干扰源,固而可较少受到空间电磁干扰。另外光纤传感器均为可控有源传感器,这使得在硬件和软件设计中可采用一些特殊手段来完成某些较复杂的功能。 3、现状 随着工业自动化程度的提高及连续生产规模的扩大, 对温度参数测量的快速性提出了更高的要求。目前, 普遍采用的热电偶很难实现对温度快速、准确地测量。这种接触式测量也难以保证温度场的原有特征, 易引起误差。在较高温度的测量中, 价格昂贵的金属热电偶必须接触被测高温物体, 所以损坏快, 增加了成本。光纤温度检测技术是近些年发展起来的一项新技术,由于光纤本身具有电绝缘性好、不受电磁干扰、无火花、能在易燃易爆的环境中使用等优点而越来越受到人们的重视,各种光纤温度传感器发展极为迅速。目前研究的光纤温度传感器主要利用相位调制、热辐射探测、荧光衰变、半导体吸收、光纤光栅等原理。其中半导体吸收式光纤温度传感器作为一种强度调制的传光型光纤传感器,除了具有光纤传感器的一般优点之外,还具有成本低、结构简单、可靠性高等优点,非常适合于输电设备和石油以及井下等现场的温度监测,近年来获得了广泛的研究 原理分析 1、本征吸收原理 当一定波长的光通过半导体材料时,主要引起的吸收是本征吸收,即电子从价带激发到导带引起的吸收。对直接跃迁型材料,能够引起这种吸收的光子能量hv必须大于或等于材料的禁带宽度Eg,即 式中,h为普朗克常数:v是频率。从式(1)可看出,本征吸收光谱在低频方向必然存在一个频率界限vg,当频率低于vg时不可能产生本征吸收。一定的频率vg对应一个特定的波长,λg=c/vg,称为本征吸收波长。 2、半导体测温原理 λ,半导体材料对信号光的透过率随温度变化,但对参考光的透过率不变。设信号光的透过率为()T 参考光的透过率为rλ。光纤定向耦合器的分光比为α,光纤传输损耗和探头与光纤的联接损耗为β。令

温度传感器课程设计报告1

温度传感器的特性及应用设计 集成温度传感器是将作为感温器件的晶体管及其外围电路集成在同一芯片上的集成化温度传感器。这类传感器已在科研,工业和家用电器等方面、广泛用于温度的精确测量和控制。 1、目的要求 1.测量温度传感器的伏安特性及温度特性,了解其应用。 2.利用AD590集成温度传感器,设计制作测量范围20℃~100℃的数字显示测温装置。 3.对设计的测温装置进行定标和标定实验,并测定其温度特性。 4.写出完整的设计实验报告。 2、仪器装置 AD590集成温度传感器、变阻器、导线、数字电压表、数显温度加热设备等。 3、实验原理 AD590 R=1KΩ E=(0-30V) 四、实验内容与步骤 ㈠测量伏安特性――确定其工作电压范围 ⒈按图摆好仪器,并用回路法连接好线路。 ⒉注意,温度传感器内阻比较大,大约为20MΩ左右,电源电 压E基本上都加在了温度传感器两端,即U=E。选择R4=1KΩ,温度传感器的输出电流I=V/R4=V(mV)/1KΩ=│V│(μA)。

⒊在0~100℃的范围内加温,选择0.0 、10.0、20.0……90.0、100.0℃,分别测量在0.0、1.0、2.0……25.0、30.0V时的输出电流大小。填入数据表格。 ⒋根据数据,描绘V~I特性曲线。可以看到从3V到30V,基本是一条水平线,说明在此范围内,温度传感器都能够正常工作。 ⒌根据V~I特性曲线,确定工作电压范围。一般确定在5V~25V为额定工作电压范围。 ㈡测量温度特性――确定其工作温度范围 ⒈按图连接好线路。选择工作电压为10V,输出电流为I=V/R4=V(mV)/1KΩ=│V│(μA)。 ⒉升温测量:在0~100℃的范围内加热,选择0.0 、10.0、 20.0……90.0、100.0℃时,分别同时测量输出电流大小。将数据填入数据表格。 注意:一定要温度稳定时再读输出电流值大小。由于温度传感器的灵敏度很高,大约为k=1μA/℃,所以,温度的改变量基本等于输出电流的改变量。因此,其温度特性曲线是一条斜率为k=1的直线。 ⒊根据数据,描绘I~T温度特性曲线。 ⒋根据I~T温度特性曲线,求出曲线斜率及灵敏度。 ⒌根据I~T温度特性曲线,在线性区域内确定其工作温度范围。 ㈢实验数据: ⒈温度特性

传感器原理课程实践

传感器原理及应用 课程实践 院系: 班级: 姓名: 学号: 指导老师: 水位检测与控制课程设计

引言: 水塔供水的主要问题是塔内水位应始终保持在一定范围,避免“空塔”、“溢塔”现象发生。目前,控制水塔水位方法较多。 随着科技的发展,人们对水位控制的需求越来越多。水位控制在日常生活及工业领域中应用相当广泛,而以往水位的检测是由人工完成的,当检测到数据后通过电话通知值班室的工作人员进行控制,这样在人力和物力上都将造成很大的浪费。因此我们需要一种能自动检测水位,并根据水位变化的情况自动调节的自动控制系统。利用传感器全天地连续测量水位的变化,把测量到的水位变化转换成相应的电信号,完成相应的水位显示、控制及故障报警及显示水位等功能。这样就能实现无人自动控制,并且能快速的做出控制,减少反映时间,减小浪费,同时减少事故的发生,能够满足我们的需要。它不仅要具有控制水位的功能,而且要能实现自动控制,才能使其使用方便;同时还要能够调节控制水位的范围。我设计的这个电路由电源电路,水位检测电路,水位控制电路和显示电路组成。 这个简易的水位检测与控制电路,具有水位上下限自动控制,水位自动检测的功能。在使用过程中,当水位下降到下限水位时,发动机开始运转,由水泵向水塔中灌水;当水位升至上限水位时,发动机停止运转,水泵中止向水塔灌水。 设计原理: 如电路结构图,负反馈由正压力系数力敏电阻组成。 1、电路分为两路:一路为水位控制电路,由恒流源、滤波放 大电路、滞回比较器、正相比例运算电路和水泵组成;另一路为水位检测电路,由电压跟随器、正相比例运算电路、水位传感器

和显示器组成。 2、水位控制电路,如滞回比较器传输特性,当水位达到上限水位时,滞回比较器输出电压跳变为-UZ,发光二极管3截止,发动机停止运转,水泵中止工作。水位下降,负反馈将水位的变化转变成电信号,使恒流源输入滤波放大电路的电流减小,滤波放大电路输出电压减小。当水位下降到下限水位时,滞回比较器输出电压跳变为+UZ,发光二极管3导通,发动机开始运转,水泵向水塔灌水,水位开始回升。负反馈将水位的变化转变成电信号,使恒流源输入滤波放大电路的电流增大,滤波放大电路输出电压增大。当水位上升到上限水位时,滞回比较器输出电压跳变为-UZ,发动机停止运转,水泵中止工作。从而实现自动控制。 3、水位检测电路,水位传感器将水位的变化转变成相应的电信号,传输到显示器,通过显示器显示出水位的情况。

传感器原理及应用课程设计说明书

天津商业大学自动化专业2007级 传感器原理及应用课程 设计说明书 设计题目:光照强度自动检测显示系统设计 城市路灯控制系统 学号:20072737 姓名:李广砥 完成时间:至 总评成绩: 指导教师签章:

设计题目:光照强度自动检测显示系统设计之城市路灯灯控制系统一、题目的认识理解 光电阻作为一种传感器主要是用来实现开关功能,用于对光照强度的控制。而自然光的自动检测显示与报警系统使人们对工作场所或外部环境的光照强度的控制成为可能,尤其在当前能源短缺和环境压力变大的背景下更有意义。而由国家电网统计的数据截止2006年我国火电比列依然超过80%,火电中绝大部分是燃煤发电。而煤炭燃烧必然带来二氧化碳的大量排放,同时也加大了环境承载能力。所以建设环境友好型能源节约型的城市和国家是势在必行的举措,只有这样才能实现可持续发展。 二、设计任务要求: 设计题目:自然光光照强度自动检测显示(报警)系统设计之城市路灯控制系统 主要要求: 设计一个光照强度自动检测、显示、(报警)系统,实现对外界三种不同条件下光强的分档指示和报警(弱、适宜、强) 备注:报警功能选作。 1、方案的设计 1)根据题目选定光照强度自动检测所用的光电传感器类型; 2)自己设计至少三种以上不同光照条件,测定不同光照条件下光电传 感器的输出; 3)传感器测量电路采用集成运算放大器构成的比较器完成,完成至少 三种以上不同光照条件下显示报警系统方案的论证和设计; 4)完成自然光光照强度自动检测显示报警系统电路方框图、电路原理 图的设计; 5)完成自然光光照强度自动检测显示报警系统中核心芯片的选型、系 统中各个参数的计算(备注:1. 含各种元件参数的计算过程或依据 2. 选定最接近计算结果的元件规格); 6)设计结束后,进行仿真调试。 2、仿真调试方案 1)利用Multisim或Pspice等软件仿真,得出主要信号输入输出点的波 形,根据仿真结果验证设计功能的可行性、参数设计的合理性;

传感器原理课后答案

第一章传感与检测技术的理论基础 1.什么是测量值的绝对误差、相对误差、引用误差? 答:某量值的测得值和真值之差称为绝对误差。 相对误差有实际相对误差和标称相对误差两种表示方法。实际相对误差是绝对误差与被测量的真值之比;标称相对误差是绝对误差与测得值之比。 引用误差是仪表用的一种误差表示方法,也用相对误差表示,它是相对于仪表满量程的一种误差。引用误差是绝对误差(在仪表中指的是某一刻度点的示值误差)与仪表的量程之比。 2.什么是测量误差?测量误差有几种表示方法?它们通常应用在什么场合? 答:测量误差是测得值与被测量的真值之差。 测量误差可用绝对误差和相对误差表示,引用误差也是相对误差的一种表示方法。 在实际测量中,有时要用到修正值,而修正值是与绝对误差大小相等符号相反的值。在计算相对误差时也必须知道绝对误差的大小才能计算。 采用绝对误差难以评定测量精度的高低,而采用相对误差比较客观地反映测量精度。 引用误差是仪表中应用的一种相对误差,仪表的精度是用引用误差表示的。 3.用测量围为-50~+150kPa的压力传感器测量140kPa压力时,传感器测得示值为142kPa,求该示值的绝对误差、实际相对误差、标称相对误差和引用误差。 解:绝对误差 2 140 142= - = ?kPa 实际相对误差 % 43 .1 % 100 140 140 142 = ? - = δ 标称相对误差 % 41 .1 % 100 142 140 142 = ? - = δ 引用误差 % 1 % 100 50 150 140 142 = ? - - - = ) ( γ 4.什么是随机误差?随机误差产生的原因是什么?如何减小随机误差对测量结果的影响? 答:在同一测量条件下,多次测量同一被测量时,其绝对值和符号以不可预定方式变化着的误差称为随机误差。 随机误差是由很多不便掌握或暂时未能掌握的微小因素(测量装置方面的因素、环境方面的因素、人员方面的因素),如电磁场的微变,零件的摩擦、间隙,热起伏,空气扰动,气压及湿度的变化,测量人员感觉器官的生理变化等,对测量值的综合影响所造成的。 对于测量列中的某一个测得值来说,随机误差的出现具有随机性,即误差的大小和符号是不能预知的,但当测量次数增大,随机误差又具有统计的规律性,测量次数越多,这种规律性表现得越明显。所以一般可以通过增加测量次数估计随机误差可能出现的大小,从而减少随机误差对测量结果的影响。 5.什么是系统误差?系统误差可分哪几类?系统误差有哪些检验方法?如何减小和消除系统误差? 答:在同一测量条件下,多次测量同一量值时,绝对值和符号保持不变,或在条件改变时,按一定规律变化的误差称为系统误差。 系统误差可分为恒值(定值)系统误差和变值系统误差。误差的绝对值和符号已确定的系统误差称为恒值(定值)系统误差;绝对值和符号变化的系统误差称为变值系统误差,变值系统误差又可分为线性系统误差、周期性系统误差和复杂规律系统误差等。 在测量过程中形成系统误差的因素是复杂的,通常人们难于查明所有的系统误差,发现系统误差必须

传感器与检测技术课程设计报告标准

黑龙江科技学院 课程设计报告 项目名称:瓦斯浓度检测系统设计 所属课程:传感器与检测技术 实践日期:— 班级测控08---3班 学号04号 姓名王蕊 成绩 电气与信息工程学院

其具有两个通道,每个通道的增益范围为-10~30 dB,因此两个通道串连起来可以实现的增益控制范围为:-20~60 dB。图2为瓦斯传感器及信号放大电路。 2.3 A/D转换电路设计系统使用的数模转换器LTC1865是凌力尔特推出的16位SAR ADC,采用单5 V电源工作,并能保证在-40℃~+12.5℃的温度范围内工作。每个器件最大电流为8.50 uA,最大采样率达250 kS/s,供电电流随着采样速率的降低而变小。MSOP-10封装的LTC1865提供2路软件可编程的通道,并且可以根据需求来调整参考电压的大小。A/D转换电路设计如图3所示。 2.4 报警模块电路设计本设计的报警模块采用普通的蜂鸣器来完成。蜂鸣器一端接地,一端接用来驱动它工作的PNP晶体管的发射极,晶体管基极连接AT89S52的P3.3口。 2.5 键盘模块电路设计本系统中的按键主要用来设定瓦斯浓度的报警值,采用独立按键式键盘,共3个按键,它们分别与AT89S52的P2.0~P2.2口连接,平时这三个引脚输出高电平,当按键被按下时引脚变成低电平,因此,只要在软件中查询这几个引脚的电平,就可以确定是否有按键按下,从而进人相应的子程序。 3 系统软件设计系统软件主要包括系统主程序和数据采样处理子程序两部分,主程序流程如图4所示,数据采样处理子程序如图5所示。 系统开机上电工作后,首先进行初始化,接着进入主循环扫描是否有按键按下,若检测到有键按下,则设定系统的瓦斯浓度报警上限值,否则直接调用数据采集处理子程序进行数据采集处理。 主程序调用数据采样处理子程序后,就进入该子程序运行,首先启动A/D转换进行数据采样,得到的数据信号输入到AT89S52进行滤波、零点修正并计算瓦斯气体浓度值,若浓度超限则启动扬声器声音报警,否则关闭蜂鸣器并返回。 4 实验结果及分析瓦斯的主要成分是甲烷,瓦斯爆炸有一定的浓度范围,通常把在空气中瓦斯遇火后能引起爆炸的浓度范围称为瓦斯爆炸界限。瓦斯爆炸界限为5%~16%。当空气中氧气浓度达到10%时,瓦斯浓度在5%~16%之间,就会发生爆炸。 根据MJC4/3.0L的技术指标(甲烷浓度为1%时,其灵敏度为20~40 Mv),因此设定瓦斯的爆炸上限值为

最新传感器原理及应用习题答案完整版

传感器原理及应用习题答案完整版

传感器原理及应用习题答案 习题1 (2) 习题2 (3) 习题3 (6) 习题4 (7) 习题5 (8) 习题6 (9) 习题7 (11) 习题8 (13) 习题9 (15) 习题10 (16) 习题11 (17) 习题12 (18) 习题13 (21)

习题1 1-1 什么叫传感器?它由哪几部分组成?并说出各部分的作用及其相互间的关系。 答:传感器是能感受规定的被测量并按照一定的规律将其转换成可用输出信号的器件或装置。 通常传感器由敏感元件和转换元件组成。 敏感元件是指传感器中能直接感受或响应被测量的部分,转换元件是指传感器中将敏感元件感受或响应的被测量转换成适于传输或测量的电信号部分。 由于传感器的输出信号一般都很微弱, 因此需要有信号调节与转换电路对其进行放大、运算调制等。随着半导体器件与集成技术在传感器中的应用,传感器的信号调节与转换电路可能安装在传感器的壳体里或与敏感元件一起集成在同一芯片上。此外,信号调节转换电路以及传感器工作必须有辅助的电源,因此信号调节转换电路以及所需的电源都应作为传感器组成的一部分。 1-2 简述传感器的作用和地位及其传感器技术的发展方向。 答:传感器位于信息采集系统之首,属于感知、获取及检测信息的窗口,并提供给系统赖以进行处理和决策所必须的原始信息。没有传感技术,整个信息技术的发展就成了一句空话。科学技术越发达,自动化程度越高,信息控制技术对传感器的依赖性就越大。 发展方向:开发新材料,采用微细加工技术,多功能集成传感器的研究,智能传感器研究,航天传感器的研究,仿生传感器的研究等。 1-3 传感器的静态特性指什么?衡量它的性能指标主要有哪些? 答:传感器的静态特性是指被测量的值处于稳定状态时的输出—输入关系。与时间无关。 主要性能指标有:线性度、灵敏度、迟滞和重复性等。 1-4 传感器的动态特性指什么?常用的分析方法有哪几种? 答:传感器的动态特性是指其输出与随时间变化的输入量之间的响应特性。 常用的分析方法有时域分析和频域分析。时域分析采用阶跃信号做输入,频域分析采用正弦信号做输入。 1-5 解释传感器的无失真测试条件。

传感器与检测技术课程设计报告标准

黑龙江科技学院 课程设计报告 项目名称:瓦斯浓度检测系统设计 所属课程:传感器与检测技术 实践日期: 2011.x.x—2011.x.x 班级测控08---3班 学号04号 姓名王蕊 成绩

电气与信息工程学院

提示生产人员组织安全离开。 1 系统整体机构及工作原理1.1 系统整体结构便携式矿用瓦斯检测系统以主控制器单片机为主要核心,配置瓦斯传感器电路、A/D转换电路、报警电路与按键电路等四大功能模块。系统整体结构如图1所示: 1.2 系统工作原理瓦斯传感器将瓦斯气体浓度转换成相应大小的模拟信号,信号经过信号放大电路和A/D转换电路进行放大、转换,然后送入主控制器单片机中进行数据处理。一旦瓦斯气体浓度超过相应的设定值时,则主控制器立即启动蜂鸣器报警。 2 系统硬件电路设计2.1 主控电路设计主控电路主要用来整合系统各功能电路,完成数据的采集和处理,并发出报警指令。本设计所处理的信息量和复杂程度不是太大,采用8位单片机AT89S52足以满足本设计的要求。它是一款低功耗、高性能CMOS 8位微控制器,具有8 kB系统可编程Flash存储器,256字节RAM,6个中断源,3个16位的可编程定时器/计数器,32个IO口,看门狗定时器等资源。 2.2 瓦斯传感器及信号放大电路设计系统选用MJC4/3.0L作为瓦斯传感

器。MJC4/3.0L型催化元件根据催化燃烧效应的原理工作,由检测元件和补偿元件配对组成电桥的臂,遇可燃性气体时检测元件电阻升高,桥路输出电压变化,该电压变量随气体浓度增大而成正比例增大,补偿元件起参比及温度补偿作用。其具有桥路输出电压呈线性、响应速度快、有良好的重复性、选择性、元件工作稳定、可靠、抗H2S中毒等优点。 因MJC4/3.0L的输出电压太小,无法满足AT89S52的要求。故需要将MJC4/3.0L的输出信号进行放大。信号放大是通过调整放大器AD 602的增益控制电压来实现的。AD602是美国AD公司专门针对程控放大开发的,其具有两个通道,每个通道的增益范围为-10~30 dB,因此两个通道串连起来可以实现的增益控制范围为:-20~60 dB。图2为瓦斯传感器及信号放大电路。 2.3 A/D转换电路设计系统使用的数模转换器LTC1865是凌力尔特推出的16位SAR ADC,采用单5 V电源工作,并能保证在-40℃~+12.5℃的温度范围内工作。每个器件最大电流为8.50 uA,最大采样率达250 kS/s,供电电流随着采样速率的降低而变小。MSOP-10封装的LTC1865提供2路软件可编程的通道,并且可以根据需求来调整参考电压的大小。A/D转换电路设计如图3所示。

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