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基于IEEE1451智能化应变式称重传感技术研究

作　者: 梁俊超
导　师: 刘桂雄
学　校: 华南理工大学
专　业: 测试计量技术及仪器
关键词: 称重传感器智能传感器 IEEE1451 正交试验
分类号: TP212
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
下　载: 81次
引　用: 2次
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内容摘要

传感器数字化、智能化、网络化是现代传感器的重要发展方向之一。论文以“基于IEEE1451智能化应变式称重传感技术研究”为题,系统研究称重传感器高精度数字化技术、即插即用技术,对促进智能称重传感器标准化和推动称重计量学科的进步及发展,具有重要的学术价值和实际意义。研究工作得到教育部新世纪优秀人才支持计划项目(NCET-08-0211)、广东省科技厅工业攻关项目(20088010400043)与珠海市科技局产学研项目(PC20082020)的资助。论文分别阐述智能传感器技术、称重传感器技术和IEEE1451智能传感器接口标准的国内外研究进展,针对目前称重传感器特点,从提高称重传感器高准确度和实现传感器即插即用两方面出发,阐明了课题的研究意义；提出基于IEEE1451智能化称重传感器的设计方法,开发了智能称重传感器模块,设计了基于Visual Basic称重传感器测控软件和基于Matlab实验结果分析软件。主要突出工作包括：①提出基于IEEE1451智能传感器接口标准的称重传感器总体框架,对智能称重传感器工作机理和具体实现方案进行了详细的分析,对智能化称重传感器的设计具有重要的指导价值；②立足于目前称重传感器的发展趋势和亟待解决的问题,深入分析称重传感器高准确度数字化技术的原理,提出以C8051F350为核心的的硬件设计方案,设计一种继承多种滤波算法优点的智能算法,有效地提高了称重传感器的准确度和稳定性；③深入分析制约传感器系统准确度的因素,分别阐述各因素降低准确度的原因,根据设计的实际情况采取合理的解决方案,提出采用正交试验方法对称重系统中关键参数进行优化,实现称重传感器参数的优化配置,提高称重系统的性能；④根据IEEE1451标准,详细分析TEDS的结构及配置方式,规划称重传感器的总体TEDS和通道TEDS,根据TII接口的工作原理,设计TII接口硬件电路；提出即插即用软硬件驱动实现过程,实现传感器即插即用功能。通过电桥激励方式、非线性和零点跟踪三个比对试验,利用Matlab设计称重传感器实验分析软件,分析非线性实验和零点跟踪实验的实验数据,软件分析结果和实时曲线图均表明系统中所设计的智能算法能够有效提高系统的线性度和抑制零漂。结果表明本设计符合预期的设计要求和目的,智能称重传感器具有高准确度、即插即用特点。

全文目录

摘要  5-7
ABSTRACT  7-9
目录  9-11
第一章绪论  11-20
  1.1 课题的提出及意义  11
  1.2 课题研究的国内外研究进展  11-19
    1.2.1 智能传感器技术  12-14
    1.2.2 称重传感器技术  14-15
    1.2.3 IEEE1451智能传感器接口标准  15-19
  1.3 本论文的主要研究内容  19-20
第二章基于IEEE1451称重传感器的总体框架及实现  20-40
  2.1 引言  20
  2.2 IEEE1451称重传感器总体框架  20-21
  2.3 传感器的高精度数字化及硬件实现  21-27
    2.3.1 ∑-Δ模数转换  21-23
    2.3.2 斩波技术  23-25
    2.3.3 通信保护电路  25-27
  2.4 系统软件功能设计  27-38
    2.4.1 上位机VB测控程序  27-32
    2.4.2 单片机数字信号处理程序  32-37
    2.4.3 串行通信程序  37-38
  2.5 本章小结  38-40
第三章传感器信息获取与参数优化  40-53
  3.1 引言  40
  3.2 制约称重传感器系统精度的因素  40-48
    3.2.1 电桥激励  40-42
    3.2.2 电桥非线性  42-44
    3.2.3 零漂  44-47
    3.2.4 接口电路干扰  47-48
  3.3 系统参数优化  48-52
    3.3.1 关键参数与指标  48-49
    3.3.2 参数优化方案与分析  49-51
    3.3.3 优化参数验证  51-52
  3.4 本章小结  52-53
第四章智能称重传感器的即插即用实现  53-66
  4.1 引言  53
  4.2 即插即用的TEDS设计  53-59
    4.2.1 TEDS结构与定义  53-57
    4.2.2 即插即用TEDS配置  57-59
  4.3 TII接口的即插即用设计  59-62
    4.3.1 TII接口的即插即用原理  59-60
    4.3.2 TII接口的实现  60-62
  4.4 即插即用驱动程序设计  62-65
  4.5 本章小结  65-66
第五章实验研究  66-75
  5.1 引言  66
  5.2 试验设备  66-68
  5.3 试验方案设计  68-69
  5.4 实验结果与数据分析  69-74
    5.4.1 电桥激励比对试验结果分析  69-71
    5.4.2 非线性比对试验结果分析  71-73
    5.4.3 零点跟踪比对试验结果分析  73-74
  5.5 本章小结  74-75
结论  75-77
参考文献  77-80
攻读硕士学位期间取得的研究成果  80-81
致谢  81-82
答辩委员会对论文的评定意见  82

基于IEEE1451智能化应变式称重传感技术研究

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