学位论文 > 优秀研究生学位论文题录展示

加速度传感器数字化关键技术研究

作　者: 赵慧
导　师: 甄国涌
学　校: 中北大学
专　业: 精密仪器及机械
关键词: 数字传感器异源校准数字滤波温度补偿 CAN总线
分类号: TP212.6
类　型: 硕士论文
年　份: 2008年
下　载: 169次
引　用: 2次
阅　读: 论文下载

内容摘要

当前,数字化技术及网络技术飞速发展,作为测试系统的源端,传感器输出大部分仍是模拟信号。基于此,本文以加速度传感器为例,研究了传感器数字化实现过程中的相关关键技术,并对数字传感器的组网技术进行了探讨。文章设计了一种传感器数字化方案,并进行了方案的具体实现,最终实现了模拟加速度传感器的数字化处理。论文重点介绍了传感器数字化过程中的关键技术,包括模拟信号的A/D转换以及转换后加速度数字信号的处理和数字传输接口设计。(1)A/D转换主要是实现了模拟信号的数字化,并为了消除信号调理对传感器信号引入的误差而进行了异源校准;(2)加速度数字信号处理是利用微处理器的数据处理功能而进行的数字滤波和温度补偿。经验证,数字滤波和温度补偿大大提高了数字传感器的精度,信号误差小于0.2%;(3)在数字传输接口的设计中,主要进行了CAN总线和RS232通信协议的设计和实现,最终实现了加速度传感器与其所连接设备的双向通信。并可根据具体需要,选择不同的数据传输方式,实现数字传感器信号高速、实时传输。可在CAN总线上挂接多个数字传感器,组成传感器测控网络,实现数字传感器的网络化。本文所设计的数字传感器还具有数据存储功能,满足特殊场合下采集的加速度信号不能及时回传的需要,便于事后数据回收和波形再现,提高了所设计的加速度数字传感器的灵活性,扩大了其应用范围。

全文目录

摘要  4-5
Abstract  5-9
1. 绪论  9-17
  1.1 课题研究的目的和意义  9-11
  1.2 国内外研究现状  11-13
  1.3 选题的科学依据和意义  13-16
  1.4 本论文主要完成的工作及系统功能  16-17
2. 传感器数字化总体设计  17-22
  2.1 系统设计任务及指标  17
  2.2 系统功能分析  17-18
  2.3 系统总体方案设计  18-20
  2.4 系统实现方案  20-21
  2.5 本章小结  21-22
3. 传感器数字化功能实现  22-35
  3.1 中心控制模块设计  22-25
    3.1.1 系统控制方案  22-23
    3.1.2 控制模块的实现  23-25
  3.2 信号前置调理电路设计及实现  25-28
    3.2.1 信号分压电路设计  26
    3.2.2 信号滤波电路设计  26-28
  3.3 A/D转换的设计与实现  28-32
    3.3.1 A/D电压基准的选用  29-30
    3.3.2 ADC转换的实现  30-31
    3.3.3 异源校准  31-32
  3.4 数据存储  32-34
  3.5 电源模块设计  34
  3.6 本章小结  34-35
4. 传感器数据处理相关算法研究  35-50
  4.1 数字滤波  35-41
    4.1.1 数字滤波概述  35-36
    4.1.2 本文滤波算法的确定  36-39
    4.1.3 防脉冲干扰的算术平均滤波算法的实现  39-41
  4.2 传感器温度补偿  41-49
    4.2.1 温度测量方案设计  42-46
    4.2.2 温度补偿模型的建立  46-49
  4.3 本章小结  49-50
5. 传感器数字传输接口设计  50-69
  5.1 数字传输接口总体设计  50
  5.2 CAN通信硬件的设计与实现  50-53
  5.3 CAN总线通讯程序设计  53-58
    5.3.1 CAN节点初始化程序设计  54-55
    5.3.2 CAN节点发送程序设计  55-56
    5.3.3 CAN节点接收程序设计  56-58
  5.4 CAN总线通信上层协议设计  58-62
    5.4.1 CAN总线上层通信协议  58-59
    5.4.2 标识符域的总体分配  59
    5.4.3 功能代码的分类  59-60
    5.4.4 主节点请求从节点数据的实现  60-61
    5.4.5 主节点发送命令的实现  61
    5.4.6 主节点发送数据的实现  61-62
    5.4.7 节点发生错误的处理  62
    5.4.8 CAN通信上层协议框图  62
  5.5 RS232通讯接口设计  62-68
    5.5.1 RS232串行通讯的工作原理  63-64
    5.5.2 RS232串行通讯电路设计  64
    5.5.3 RS232通信中控机程序设计  64-66
    5.5.4 RS232通信协议设计  66-68
  5.6 本章小结  68-69
6. 结论与展望  69-73
  6.1 系统结论分析  69-72
    6.1.1 数字滤波效果对比  69-70
    6.1.2 传感器温度实验及分析  70-71
    6.1.3 系统成果  71-72
  6.2 系统改进意见及展望  72-73
附录  73-74
参考文献  74-78
攻读硕士期间发表的论文及所取得的研究成果  78-79
致谢  79

加速度传感器数字化关键技术研究

内容摘要

全文目录

相似论文