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文檔簡介
1、傳感器討論1、能感受規(guī)定的被測量并按照一定的規(guī)律轉(zhuǎn)換成可用輸出信號的器件或裝置。2、接受物理或化學(xué)變量(輸入變量)形式的信息,并按一定規(guī)律將其轉(zhuǎn)換成同種或別種性質(zhì)的輸出信號的裝置。3、傳感器是一種物理裝置或生物器官,能夠探測、感受外界的信號、物理條件(如光、熱、濕度)或化學(xué)組成(如煙霧),并將探知的信息傳遞給其他裝置或器官。4、“傳感器”在新韋式大詞典中定義為:“從一個系統(tǒng)接受功率,通常以另一種形式將功率送到第二個系統(tǒng)中的器件”。 根據(jù)這個定義,傳感器的作用是將一種能量轉(zhuǎn)換成另一種能量形式,所以不少學(xué)者也用“換能器Transducer”來稱謂“傳感器Sensor”。傳感器功能常將傳感器的功能與
2、人類5大感覺器官相比擬: 光敏傳感器視覺 聲敏傳感器聽覺 氣敏傳感器嗅覺 化學(xué)傳感器味覺 壓敏、溫敏、流體傳感器觸覺 敏感元件的分類: 物理類,基于力、熱、光、電、磁和聲等物理效應(yīng)。 化學(xué)類,基于化學(xué)反應(yīng)的原理。 生物類,基于酶、抗體、和激素等分子識別功能。 通常據(jù)其基本感知功能可分為熱敏元件、光敏元件、氣敏元件、力敏元件、磁敏元件、濕敏元件、聲敏元件、放射線敏感元件、色敏元件和味敏元件等十大類。傳感器分類:可以用不同的觀點對傳感器進(jìn)行分類:它們的轉(zhuǎn)換原理(傳感器工作的基本物理或化學(xué)效應(yīng));它們的用途;它們的輸出信號類型以及制作它們的材料和工藝等。 根據(jù)傳感器工作原理,可分為物理傳感器和化學(xué)傳
3、感器二大類: 傳感器工作原理的分類物理傳感器應(yīng)用的是物理效應(yīng),諸如壓電效應(yīng),磁致伸縮現(xiàn)象,離化、極化、熱電、光電、磁電等效應(yīng)。被測信號量的微小變化都將轉(zhuǎn)換成電信號。 化學(xué)傳感器包括那些以化學(xué)吸附、電化學(xué)反應(yīng)等現(xiàn)象為因果關(guān)系的傳感器,被測信號量的微小變化也將轉(zhuǎn)換成電信號。 有些傳感器既不能劃分到物理類,也不能劃分為化學(xué)類。大多數(shù)傳感器是以物理原理為基礎(chǔ)運作的。化學(xué)傳感器技術(shù)問題較多,例如可靠性問題,規(guī)模生產(chǎn)的可能性,價格問題等,解決了這類難題,化學(xué)傳感器的應(yīng)用將會有巨大增長。數(shù)字血壓計設(shè)計1 引言 測量血壓的傳統(tǒng)儀器是機(jī)械式水銀血壓計,電子血壓計近幾年才在市場上
4、出現(xiàn)。電子血壓計與傳統(tǒng)血壓計相比,雖然操作簡單、使用方便,但準(zhǔn)確性、穩(wěn)定性往往不太理想。本設(shè)計力求準(zhǔn)確、穩(wěn)定,以適用于老年人或病人隨時監(jiān)測自己血壓情況及臨床醫(yī)學(xué)檢測。 在研究國內(nèi)外已有產(chǎn)品或設(shè)計構(gòu)思的基礎(chǔ)上,使用先進(jìn)的信號處理技術(shù)與智能控制技術(shù),盡量消除脈搏提取處理中的噪聲干擾與非線性失真,提高血壓測量的準(zhǔn)確性與穩(wěn)定性,并提高了測量的自動化和智能化。 2 系統(tǒng)的硬件設(shè)計 本設(shè)計采用Motorola公司的MPX53GC硅壓式傳感器和TI公司MSP430F149單片機(jī)為主要器件, 構(gòu)成電子血壓計,系統(tǒng)構(gòu)成如
5、圖1。系統(tǒng)由MCU、 傳感器、LCD液晶顯示器、操作面板、充放氣控制 電路、氣泵和氣閥、蜂鳴器、存貯器、電源等部分 構(gòu)成。 21 微處理器的選擇 單片機(jī)是整個系統(tǒng)的大腦,它不僅要對系統(tǒng)進(jìn) 行監(jiān)控、對數(shù)據(jù)進(jìn)行運算處理,而月要通過對測量 結(jié)果的判定調(diào)整硬件的參數(shù);使系統(tǒng)能夠自動調(diào)節(jié) 在最佳的工作狀態(tài),具有一定的智能性。根據(jù)系統(tǒng) 的設(shè)計要求,選用TI公司的MSP430F1 49單片機(jī) 。 MSP430內(nèi)嵌ADC12,它是12位的AD模數(shù)轉(zhuǎn)
6、0;換器,具有高速、通用的特點。ADC12可對8個外 部模擬信號之一或4個內(nèi)部電壓之一作轉(zhuǎn)換。 ADC12具有通用的采樣保持電路,給用戶提供了 采樣時序的各種選擇。MSP430F149單片機(jī)則能很 好滿足系統(tǒng)設(shè)計的要求。 22 傳感器電路設(shè)計 MPX53GC是Motorola X型傳感器,該類傳感器價格低廉、線性優(yōu)良、噪聲小、響應(yīng)迅速,并且在 恒流源供電的情況下具有溫度白補(bǔ)償掙陛。傳感器電路的組成如圖2所示,壓力傳感器的輸出信號先 經(jīng)過濾波電路,然后進(jìn)行放大,同時單片
7、機(jī) MSP430F149將產(chǎn)生1:10脈寬控制鋸齒波發(fā)生器, 產(chǎn)生鋸齒波與經(jīng)過處理的壓力信號相比較,將電平 信號轉(zhuǎn)換為脈寬信號。單片機(jī)MSP430F149測量脈寬,然后經(jīng)過相應(yīng)的運算處理轉(zhuǎn)換為收縮壓(SP)、舒張壓(DP)、平均壓(MP) 。 23 濾波電路設(shè)計 在血壓測量過程中,由于傳感器MPX53GC輸 出的信號極其微弱,而且混有高頻噪聲,如果電路 設(shè)計不合理,微弱的信號就會被噪聲淹沒。因此在 每一級放大電路中,都應(yīng)有相應(yīng)的噪聲濾除或抑制 電路 ,此外要盡量的消除分布電
8、容與分布電感的 耦合,在必要處進(jìn)行屏蔽。如圖3所示,采用有源低通濾波器,有效地削弱高頻噪聲,并適當(dāng)放大信 號。其頻率函數(shù)可表示為: 24 充放氣控制電路設(shè)計 充放氣電路也是影響測量準(zhǔn)確度的一個重要因素。因此,怎樣控制充氣閥和放氣閥,才能得到最好的測量結(jié)果是關(guān)鍵。在測量過程中,我們采用 單片機(jī)MSP430F149控制充放氣速率,根據(jù)壓力大小進(jìn)行控制充氣閥和放氣閥的動作,這樣不但能夠 準(zhǔn)確控制充放氣的速率,而且能很好的監(jiān)測整個系 統(tǒng)的運行情況,此外,還可以避免一些意外的人體傷害。 其控制過程見圖4充氣電路如圖5所示。在充氣過程中可以稍 微快點充氣,并估計收縮壓和舒張壓,以便計算放 氣速率。當(dāng)達(dá)到最大值后停止充氣,開始慢慢的均 速放氣。放氣過程中,采用PWM脈寬調(diào)制進(jìn)行控 制,并時刻察覺血壓袖套CUFF的壓力情況,保持 勻速放氣。最后當(dāng)壓力小于20mmHg時,立即把放 氣閥全部打開。 3 結(jié)論 通過一系列的分析、研究和改進(jìn),系統(tǒng)的設(shè)計
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