摘要：近年来,温室效应愈发明显,环境二氧化碳(CO_(2))浓度增加带来的副作用严重影响了人们的生产生活。目前,商业化的CO_(2)传感器体积较大,便携化、高精度、模块化等方面不尽人意,设计了一种基于热释电的非分光红外法(NDIR) CO_(2)浓度测量系统,主要分为气室结构设计、信号电路设计、软件控制设计与数据处理四个部分。气室结构设计方面采用单通道结构设计,并对气室进行了光学仿真,最终确定了气室的尺寸,有效提高了系统的测量精度。信号电路设计方面设计了一种基于差分方式的小信号放大电路,将有效信号从噪声中提取并放大,提高分辨率。软件控制设计方面应用数字滤波算法,滤除干扰与杂波,提取数据中的有效值,提高信噪比。数据处理方面,搭建CO_(2)气体测试平台,通过温湿度与峰峰值补偿公式补偿温度对峰峰值产生的影响,再使用25℃下曲线拟合法计算气体浓度值,最终通过串口输出。经过测试,该系统测量范围为5%,相对误差值在1500 ppm以内,能够满足防火报警、矿下监测等场合的安全测试需求。

摘要：NFC适用于旋转状态下稳定的数据采集与无线交互,且其无源的特点使得采集端的设计更为小巧灵活,可避免旋转过程中测量系统的线路束缚和因偏轴对数据造成的严重误差。据此设计了一种基于NFC(ISO15693协议)的无源无线测量系统,采用旋转法对一种特制喷涂减阻材料的减阻率进行测量。测量过程中设置对照组并重复多次实验,分别得到恒定转速条件下减阻率随减阻涂层厚度的变化关系、恒定减阻涂层厚度条件下减阻率随转速的变化关系。通过对实验数据分析,表明本系统能够准确测量旋转状态下减阻材料的减阻率。

摘要：为了解决传统的荧光光谱采集系统与光探测磁共振(optically detected magnetic resonance,后文简称ODMR)光谱采集系统存在的搭建繁琐、检测样品聚焦精度较低、采集系统之间转换困难以及ODMR光谱采集信号信噪比和采集精度较低的问题,设计了基于光纤传感的荧光采集与ODMR光谱采集转换系统。通过光纤将激发光源电路、微波传感天线、光纤传感器、显微聚焦光路、PD(photodetector)放大电路、信号处理模块以及荧光光谱仪各模块进行耦合集成,为信号处理的软件提供硬件部分支持。在软件部分,通过开源程序编写实现信号数据处理以及光谱成像功能,利用PD放大电路对数据进行初步处理之后,在软件部分通过信号处理模块进行进一步处理,数据以图谱形式呈现,并且最终磁灵敏度达到0.51 nT/Hz^(1/2)。

摘要：在航空航天领域,为了实现对飞行器上所搭载的传感器信号的采集和传输,必须满足高精度和高可靠性的要求。由于飞行器舱内噪声环境复杂,各通道间容易出现信号串扰。针对高精度的测量要求,设计了以LVDS为通信传输的压力数据采集系统。该系统以分为采集和传输两大部分,采集模块搭建了限流保护电路和高精度的调理电路,并设计了16倍过采样的时序。传输模块以LVDS作为接收和发送单元,在保证传输稳定性的前提下提高总线码速率。经过功能仿真验证分析,所设计的采集系统受噪声影响大大降低,且传输速率不低于240 Mbit/s,采集系统的信噪比不低于77 dB。

摘要：针对振动分析和阵列信号处理等领域对高精度频率测量的需求,设计了一种可用于高精度频率估算的USB3.0高速数据传输系统。该系统以FPGA为系统主控制器,以EZ_USB FX3为USB3.0外设控制器和传输媒介,FPGA内部的时序控制逻辑设计有效避免了对USB局部标志的使用,突破了水印值设置对数据传输速率的限制,最高传输速率可达193.9 Mbyte/s。PC机端获取源频率数据后通过基于全相位时移相位差频谱校正法的估计算法进行高精度频率估计,其测算精度可达小数点后5位,对高精度频率测量系统的设计实现具有一定的工程应用价值。

摘要：为了满足各种仪器或电路所需的接口电平,设计了一种可生成频率范围在25 MHz~3.2 GHz、电平差模范围为0~1.9 V、共模范围为-4 V~4 V可调电平的接口电路。外部驱动源驱动差模电路产生一个频率为25 MHz~3.2 GHz的差模信号,由数模转换器产生的共模信号通过电阻与差模信号耦合输出电平信号,通过两个信号参考端隔离的办法实现电平的共模电压和差模电压解耦调节,差模和共模信号电平值通过电平控制模块来设定。选择接口输出为标准LVDS、RS485和PECL电平进行实验测试,测试结果表明,该电平接口电路输出的电平信号稳定,精确度高,电平误差小于5 mV。

摘要：在航空航天领域中,明确航天器壳体自身的温度分布特征,可以为优化结构和监测设备是否正常运转提供参考依据,热电偶作为航天领域经典的测温元件,其应用十分广泛,但传统的热电偶在冷端补偿电路设计时,会将冷端的温度固定为某一环境温度,以此展开补偿设计,这在高精度测量时,会引入误差。针对此问题,本文采用AD8227和AD590设计了一种新型通用的两级测温电路,来实现对不同热电偶信号的调理和动态冷端补偿,并在输入端设计了RFI射频滤波,使得热电偶传感器信号中频率高于1.011 kHz的差模电压和频率高于21.231 kHz的共模电压被滤除,提升了测量精度,设计完成后,对K型热电偶在冷端处于-40℃~60℃且热端在-30℃~1 200℃区间进行多次测试验证,测量误差优于±2℃。

摘要：针对目前临床治疗带状疱疹时的用药量大、周期长、存在副作用等问题,设计了一种带状疱疹超声治疗仪.该治疗仪以单片机STM32F103ZET6作为主控芯片,采用AD9833芯片以DDS方式生成高频激励信号,通过功放模块进行功率放大来驱动超声波换能器,输出满足设计要求的超声波;同时,采用乐鑫公司的ESP32模块,完成设备的上云,实现APP对设备的远程控制;本文还进行了电源模块、空载保护模块等硬件设计,以及系统软件设计;通过实验对治疗仪的输出频率、输出功率和远程控制性能进行了测试.测试结果表明,本治疗仪的技术指标达到我国医药行业标准的要求,具有市场应用价值.相比传统的超声波治疗仪,本文设计的治疗仪具有多种频率选择、多档强度调节、空载保护及远程控制等功能.

摘要：针对LoRa可穿戴冲击波检测记录仪需要小体积天线的问题,设计了一种小型的LoRa微带天线.该天线采用曲流技术即蛇形蜿蜒走线形式,减小了天线的结构尺寸,通过加载匹配网络的方法改善了天线的阻抗性能.使用Ansoft HFSS 15.0仿真软件设计了天线的整体结构,推导出天线的各个最优参数.仿真结果表明,天线在中心频率470 MHz处的回波损耗为-17.3 dB,驻波比约为1.36,尺寸仅为1.5 cm×2.5 cm.该天线结构简单、体积小、质量轻、易共性,具有良好的全向性和实际应用价值,可以适用于冲击波检测记录仪系统中.

摘要：针对当前大容量存储数据传输系统速度慢、可靠性低的现状,设计了一种自定义FR_UDP协议,采用千兆以太网接口实现了一种高速可靠数据传输系统。整个系统以FPGA为控制核心,通过采用UDP协议实现数据高速传输,在UDP协议数据部分设计了反馈可靠协议,确保数据高速可靠传输。千兆以太网物理层接口电路选择88E1111实现,高速数据缓存在DDR3中,在数据丢失时可重新发送。某遥测数据记录器试验结果表明,该系统读取速度可达600 Mbit/s左右,且经过多次实验分析验证,传输过程未发现数据丢失现象,具有很高的使用价值。