近年来,随着微电子技术的不断发展,相关领域的发展速度得到了鼓舞。点传感器是最重要的天气检测仪器之一,其测量精度与天气检测结果的准确性直接相关。统的光学露点传感器本身价格昂贵,不适合高空探测,提出了一种基于MEMS的露点传感器和数字信号处理器,并对设计进行了描述特定传感器。键词MEMS,数字信号处理器,露点传感器中图号:TP212文献标识码:A产品编号:1671-7597(2013)18-0024-01数字信号处理器和MEMS MEMS概述) MEMS技术方法。MEMS是微机电系统的缩写,是20世纪80年代后期欧美一些发达国家出现的先进技术,它基于微电子技术,主要技术方法如下:硅基微加工技术。技术基于美国,热敏元件并使用集成电路技术作为处理技术。LIGA技术。术由德国代表。LIGA是德国光刻,电铸和注塑成型的缩写,是一种基于光学X射线技术的MEMS加工技术。密加工技术。表这项技术的国家是日本。
MEMS的组成。MEMS由三部分组成:微型传感器,执行器和处理电路。
常,输入信号首先通过传感器转换为电信号,然后由信号处理,最后,致动器在外部工作。而言之,传感器根据特定的规律将被监测系统的各种参数信息(如物理量,化学量,生物量等)转换为易于处理且易于发射的信号,如信号光学和电学信号。;执行器主要负责执行各种操作;处理电路负责转换,放电和计算信号。MEMS的特性。
MEMS的特性可归纳为集成,小型化,低成本和优异的机械性能。字信号处理数字信号处理是信号处理的一个子集,是一种数字表示和处理信号的技术,最终目标是测量或过滤数字信号中的连续模拟信号。实世界。字信号处理器(DSP)是一种用于数字信号处理的专用芯片,是一种采用多种技术的新型器件,包括微电子技术,数字信号处理技术,计算机技术等。前,数字信号处理器广泛应用于许多领域,如航空航天,通信系统,信号处理,军事,雷达,医疗等。下文档讨论了基于MEMS和DSP系统的露点传感器的具体设计。于MEMS的露点传感器和数字信号处理器露点传感器是一种用于天气检测的仪器。前,通常使用光学露点传感器。种传感器的优点是测量精度高。而,仪器本身的价格相对昂贵并且难以应用于高质量图像的检测。此,本文提出了一种新的露点传感器设计方案。
设计思想以MEMS为基础,以DSP为核心,介绍了以下具体设计。
点传感器的结构和工作原理本文设计的露点传感器由以下元件组成:MEMS电容传感器,DSP,ADC,冰箱,Pt电阻温度传感器等。点传感器的工作原理如下:通常,当正向区域和电容板之间的距离保持不变时,容量值与环境的介电常数和露点传感器在MEMS上处于正常工作状态。环境温度降至露点时,被测环境中的空气饱和,导致传感器表面出现非常小的露珠,导致介电常数发生变化。
通过电容检测电路收集MEMS的容量时,如果电容器在采集过程中的某一点获得预定的平衡条件,则对应于电路收集的电阻值Pt的温度值电阻检测是大气的露点温度。
于露点传感器通常用于天气检测,因此它们必须具有长期稳定性,这是设计时需要考虑的关键问题之一。
模块设计)DSP模块。露点传感器的应用中,最基本的要求是测量速度,因此处理器必须具有相应的高速输出。时,在测量露点时,需要通过PID调节脉冲持续时间以控制冰箱的开关。此,本文选择德州仪器开发的TMS320F2812数字信号处理器:主要优势是处理速度,主频最大功率150 MHz,处理器采用低压电源,降低能耗。
点传感器处理器可以更好地满足露点测量的工作要求。)温度测量模块。得高精度测量数据是确保精确测量结果的关键之一。
须使用具有高分辨率,低噪声和高速度的CAN进行模数转换。取快速信号。设计中选择的AD7799是一款具有高测量精度和低功耗的CAN,能够以10 Hz的采样频率实现24位采样精度,并具有极高的分辨率。这有助于微小的变化。测此外,为了实现高精度温度测量,该设计使用四线系统将Pt电阻连接到AD7799。用ADC的高精度测量功能,可以检测到Pt电阻的值,并将测量结果传送到计算机进行比较测试。温度测量精度优于±0.1°C。电容测量模块。设计中使用的电容测量模块是AD7746,这是一款专用于采集高精度电容的ADC,其功能与AD7799基本相同,可有效确保样品采集的准确性。
MEMS可以连接到AD7746,因此可以直接测量实际容量的值。)制冷模块。设计的制冷系统采用多级固态制冷机,最高冷却值可达到约90摄氏度,满足露点测量要求。示模块。方便用户设置和测试传感器,设计人员使用LabVIEW软件设计和调试计算机的串口,并通过RS232协议实现传感器与计算机之间的通信连接。口。旦传感器收集的数据通过RS232串口传输到计算机,所有数据都可以显示在查看窗口中,这对用户进行分析和评估很有用。论总之,本文中开发的基于数字信号处理器的露点传感器已应用于一些气象观测项目:它不仅可以快速准确地进行露点测量大气,也是传感器本身。具有体积小,响应速度快,成本低的优点。
要在现有基础上进行改进,它将被广泛应用于天气观测领域。考文献[1]蒋庆贤,关于MEMS惯性传感器的发展及其在组合导航中的应用前景[J],测绘通报,2009(6)。[2]彭树成,温志珍,温中泉。
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