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一种组合式传感器的研究及其在橡胶温控系统中的应用

作 者: 徐健
导 师: 刘川来
学 校: 青岛科技大学
专 业: 控制理论与控制工程
关键词: 温度传感器 铂电阻 热敏电阻 组合
分类号: TP212
类 型: 硕士论文
年 份: 2006年
下 载: 79次
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内容摘要


传感器是测量仪表的核心部件,是控制系统的首要环节,长期以来一直是人们开发和研究的热点。目前对传感器的研究正趋于两个方向:一方面,研究用于传感器的新材料、原理和方法,从而得到新型的传感器;另一方面,对现有的传感材料加以充分利用,也可以取得新的效果。 组合式传感器的基本思路是选取对同一物理量的检测具有不同反应特性的多种敏感材料,首先对它们在物理上进行组合和连接,借助于微处理器通过一定的算法将它们的测量结果组合在一起。组合式传感器可以充分发挥个体传感器各自的优势,克服它们的缺点从而大大提高检测的性能和精度。 本文以应用较为广泛的温度传感器为例进行了组合式传感器的设计。选定线性、稳定性较好的铂电阻和反应快速、灵敏度高的半导体电阻作为基本的检测元件进行组合式设计,并对组合式传感器的性能指标进行了分析,仿真结果表明组合式温度传感器的性能指标明显优于单独的铂电阻或热敏电阻温度传感器。为了验证组合式温度传感器的科学性和有效性,将它应用在改进了的橡胶企业温度控制系统中,有效解决了检测回路时间常数过大的问题,取得了良好的效果。 组合式传感器设计方法并不只局限于温度传感器的设计中,如果在其他物理量的测量时也能找到具有不同特性的敏感材料,就可以得到其他的组合式传感器。传感器设计中的组合技术,是对传感器设计的一个新的尝试。

全文目录


摘要  3-4
ABSTRACT  4-7
1 引言  7-13
  1.1 前言  7
  1.2 国内外传感器技术研究现状  7-11
    1.2.1 传感器非线性的软件补偿方法研究  7-8
    1.2.2 高精度检测电路的研究  8-9
    1.2.3 传感器动态补偿的研究  9
    1.2.4 多传感器数据融合技术  9-10
    1.2.5 传感器的智能化及发展趋势  10-11
  1.3 本课题的研究目的和意义  11
  1.4 本课题需要解决的关键问题及论文结构  11-13
2 组合式传感器原理及设计  13-33
  2.1 组合式传感器的基本原理  13-14
  2.2 电子和信息技术的发展为组合式传感器的构思提供了可能  14
  2.3 组合式温度传感器测温敏感元件的选取  14-17
  2.4 铂电阻热敏电阻测温特性分析  17-18
  2.5 组合式温度传感器的算法  18-26
    2.5.1 铂电阻反向分度函数建模  18-19
    2.5.2 热敏电阻温度特性曲线拟合  19-21
    2.5.3 组合式传感器的初始化  21-22
    2.5.4 组合式传感器的工作流程  22-25
    2.5.5 关于标定点的几点说明  25-26
  2.6 组合式传感器的结构  26-27
  2.7 组合式传感器的性能指标分析  27-32
    2.7.1 稳定性分析  28
    2.7.2 非线性误差分析  28-30
    2.7.3 灵敏度分析  30-32
    2.7.4 迟滞和复现性分析  32
  2.8 本章小结  32-33
3 组合式温度传感器的硬件设计  33-44
  3.1 铂电阻和热敏电阻的安置  33
  3.2 铂电阻测量电路  33-35
  3.3 热敏电阻测量电路  35-39
  3.4 MCU及其外围电路设计  39-41
  3.5 MCU的C语言程序设计  41-43
  3.6 本章小结  43-44
4 组合式温度传感器同普通温度传感器的特性比较  44-51
  4.1 传感器的建模  44-45
  4.2 环境温度场建模  45-47
  4.3 传感器静态特性仿真  47-49
  4.4 传感器动态特性仿真  49-50
  4.5 本章小结  50-51
5 组合式温度传感器在橡胶温控系统的应用  51-59
  5.1 橡胶生产中的温控系统简介  51-52
  5.2 橡胶生产中的温控系统分析  52-54
    5.2.1 橡胶温控系统的控制难点分析  52
    5.2.2 普通温度传感器对温控系统控制的影响  52-53
    5.2.3 组合式传感器的使用给橡胶温控系统带来的好处  53-54
  5.3 基于组合式传感器的橡胶温度控制系统设计  54-56
  5.4 仿真与分析  56-58
  5.5 本章小结  58-59
6 组合式传感器技术展望  59-64
  6.1 组合式温度传感器的改进  59-61
  6.2 其他形式的组合式传感器  61-64
结束语  64-66
参考文献  66-70
附录 本文仿真所用matlab程序  70-75
致谢  75-76
攻读学位期间发表的学术论文  76-77
独创性声明  77-78
关于论文使用授权的说明  78

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中图分类: > 工业技术 > 自动化技术、计算机技术 > 自动化技术及设备 > 自动化元件、部件 > 发送器(变换器)、传感器
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