邊緣電場傳感器測量系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明屬于測量系統(tǒng)【技術(shù)領(lǐng)域】，尤其涉及一種邊緣電場傳感器測量系統(tǒng)。本發(fā)明提供一種抗干擾強、低頻測量精度高的邊緣電場傳感器測量系統(tǒng)。本發(fā)明包括開發(fā)板、電源電路、電源電路LCD、按鍵、采樣電路、DDS、調(diào)理電路、驅(qū)動電路、傳感器，其結(jié)構(gòu)要點開發(fā)板分別與電源電路、電源電路LCD、按鍵、采樣電路、DDS相連，DDS、驅(qū)動電路、傳感器、調(diào)理電路、采樣電路依次相連，驅(qū)動電路與采樣電路相連。
【專利說明】邊緣電場傳感器測量系統(tǒng)
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于測量系統(tǒng)【技術(shù)領(lǐng)域】，尤其涉及一種邊緣電場傳感器測量系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]電容傳感器在工業(yè)過程控制中應(yīng)用廣泛，通過測量電容值或改變情況可以獲得所需的其他物理量，如介電常數(shù)、含水率、位移等。邊緣電場(FringingElectric Field,簡稱FEF)傳感器屬于電容式傳感器，但它不同于普通的平行極板電容傳感器，邊緣電場傳感器的電極處于同一平面內(nèi)，由于具有單邊穿透、信號強度可調(diào)以及層析成像等獨特的優(yōu)勢，越來越多地用于樣本物理特性的非接觸測量。麻省理工學(xué)院最早對FEF傳感器的應(yīng)用進行研究，研制了用于測量變壓器油中含水量的測試系統(tǒng)，使用信號發(fā)生器產(chǎn)生掃頻正弦驅(qū)動信號，制作信號調(diào)理電路對傳感器輸出交流信號進行緩沖放大，并使用上位機對傳感器輸出交流電壓信號的幅值和相位計算得到傳感器極間電容和電導(dǎo)，通過傳感器極間電容和電導(dǎo)的變化確定樣本的特性。新西蘭的Massey大學(xué)使用FEF傳感器海產(chǎn)品中有毒化學(xué)物質(zhì)進行了測量，由信號發(fā)生器提供驅(qū)動信號，使用模擬電路將傳感器輸出的交流信號轉(zhuǎn)換為直流信號，利用單片機測量其幅度值，并通過標(biāo)準(zhǔn)樣本建立直流電壓與樣本特性之間的關(guān)系。華盛頓大學(xué)使用FEF傳感器對造紙過程中紙漿含水量進行測量，采用阻抗分析儀分析傳感器輸出信號。近年來，F(xiàn)EF傳感器也吸引了越來越多國內(nèi)學(xué)者的注意力。西南交通大學(xué)研究了 FEF傳感器在材料損傷探測中的應(yīng)用，制作4種波長的傳感器，使用LCR儀對樣本進行測量實驗。西安電子科技大學(xué)將FEF傳感器應(yīng)用于車輛雨刷自動控制系統(tǒng)中，使用阻抗分析儀測量傳感器的電容值，實現(xiàn)外界雨量進行測量，哈爾濱理工大學(xué)利用FEF傳感器的便攜式圍護結(jié)構(gòu)含水率測量系統(tǒng)，基于充放電原理設(shè)計測量電路，但是由于采用直流放大，會存在較大漂移，并且電路中的CMOS開關(guān)所固有的寄生電容會影響測量精度。市售阻抗分析儀雖然中高頻精度高，抗干擾能力好，但其價格高昂，使用不便，且低頻測量效果也不盡人意。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明就是針對上述問題，提供一種抗干擾強、低頻測量精度高的邊緣電場傳感器測量系統(tǒng)。
[0004]為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案，本發(fā)明包括開發(fā)板、電源電路、電源電路LCD、按鍵、采樣電路、DDS、調(diào)理電路、驅(qū)動電路、傳感器，其結(jié)構(gòu)要點開發(fā)板分別與電源電路、電源電路LCD、按鍵、采樣電路、DDS相連，DDS、驅(qū)動電路、傳感器、調(diào)理電路、采樣電路依次相連，驅(qū)動電路與采樣電路相連。
[0005]作為一種優(yōu)選方案，本發(fā)明所述開發(fā)板采用28335eZdsp開發(fā)板。
[0006]作為另一種優(yōu)選方案，本發(fā)明所述采樣電路采用ADC采樣電路。
[0007]本發(fā)明有益效果。
[0008]本發(fā)明基于開發(fā)板的抗干擾強、低頻測量精度高的傳感器測量系統(tǒng)，完成了系統(tǒng)調(diào)理電路、驅(qū)動電路、數(shù)據(jù)同步采集、電源管理、人機接口等硬件模塊的設(shè)計，實現(xiàn)驅(qū)動信號產(chǎn)生、傳感器信號同步采集和預(yù)處理、掃頻測量等功能，為系統(tǒng)的軟件設(shè)計提供了良好的平臺。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0009]為了使本發(fā)明所解決的技術(shù)問題、技術(shù)方案及有益效果更加清楚明白，以下結(jié)合附圖及【具體實施方式】，對本發(fā)明進行進一步詳細說明。應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的【具體實施方式】僅僅用以解釋本發(fā)明，并不用于限定本發(fā)明。
[0010]圖1是本發(fā)明電路原理框圖。
【具體實施方式】
[0011]如圖所示，本發(fā)明包括開發(fā)板、電源電路、電源電路IXD、按鍵、采樣電路、005、調(diào)理電路、驅(qū)動電路、傳感器，開發(fā)板分別與電源電路、電源電路LCD、按鍵、采樣電路、DDS相連，DDS、驅(qū)動電路、傳感器、調(diào)理電路、采樣電路依次相連，驅(qū)動電路與采樣電路相連。
[0012]所述開發(fā)板采用28335eZdsp開發(fā)板。
[0013]所述采樣電路采用ADC采樣電路。
[0014]邊緣電場(FEF)傳感器測量時，需要在傳感器驅(qū)動電極上施加一定幅度和頻率的正弦波驅(qū)動信號，并在傳感器的感應(yīng)電極上得到輸出信號。測量系統(tǒng)主要包括驅(qū)動電路、信號調(diào)理電路、采樣電路、人機接口電路等?？刂坪吞幚砗诵氖?8335eZdsp開發(fā)板，開發(fā)板上DSP芯片控制DDS芯片產(chǎn)生掃頻驅(qū)動信號驅(qū)動傳感器，傳感器輸出信號經(jīng)調(diào)理電路預(yù)處理，由采樣電路采樣并將結(jié)果傳輸?shù)紻SP芯片進行分析計算28335eZdsp開發(fā)板集成了TMS320F28335DSP的最小系統(tǒng)、片外256k的SRAM存儲、串口通訊、JTAG調(diào)試接口等。28335DSP芯片是系統(tǒng)的運算和控制核心，該芯片是32位實時CPU、支持浮點運算、片上資源豐富。測量系統(tǒng)使用了 DSP芯片的SPI接口、GPIO接口、外部并行總線接口，及開發(fā)板SCI通訊模塊、JTAG通訊模塊、外擴存儲芯片。
[0015]可以理解的是，以上關(guān)于本發(fā)明的具體描述，僅用于說明本發(fā)明而并非受限于本發(fā)明實施例所描述的技術(shù)方案，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，仍然可以對本發(fā)明進行修改或等同替換，以達到相同的技術(shù)效果；只要滿足使用需要，都在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.邊緣電場傳感器測量系統(tǒng)，包括開發(fā)板、電源電路、電源電路LCD、按鍵、采樣電路、DDS、調(diào)理電路、驅(qū)動電路、傳感器，其特征在于開發(fā)板分別與電源電路、電源電路LCD、按鍵、采樣電路、DDS相連，DDS、驅(qū)動電路、傳感器、調(diào)理電路、采樣電路依次相連，驅(qū)動電路與采樣電路相連。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述邊緣電場傳感器測量系統(tǒng)，其特征在于所述開發(fā)板采用28335eZdsp 開發(fā)板。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述邊緣電場傳感器測量系統(tǒng)，其特征在于所述采樣電路采用ADC采樣電路。
【文檔編號】G01N27/22GK103808769SQ201210438077
【公開日】2014年5月21日 申請日期:2012年11月6日 優(yōu)先權(quán)日:2012年11月6日
【發(fā)明者】姜韞英, 童琳, 傅乃文 申請人:姜韞英