基于LC谐振的柔性无源无线压力传感器系统设计

为了能够增强LC传感器测量的实时性,提出了一种无源无线压力传感器系统的设计方法。系统包括LC柔性无线压力传感器、信号读取电路和数据接收上位机。LC无线压力传感器由天线、织物和铁氧体膜构成,具备高柔性。当受到外界压力信号时,无线信号读取电路将传感器谐振频率的变化量转换成电压的输出量,并通过蓝牙传输到上位机进行实时数据处理和显示。实验验证了传感器系统在0~15 kPa的压强范围内具有1.97×10^(-2)kPa^(-1)的高灵敏度,且在实时监测人体生理活动信号方面具有良好的稳定性和适用性。

阵列式无线压力传感器系统设计与迟滞补偿研究

为提高传统硅压阻式压力传感器的测量精度,针对性地设计与实现了一种带有迟滞误差校正功能的阵列式无线压力传感器系统。该系统采用了硅压阻式传感器阵列和高精度模数转换器AD7794,以STM32微处理器作为数据采集和信号处理的核心部件,并通过无线蓝牙传输模块将测量数据发送至手机接收端,以手机APP显示测量结果有利于用户对压力实现无线监测。针对硅压阻压力传感器的迟滞非线性,基于最小二乘法与函数校正法对压力传感器阵列的输出信号进行了非线性和迟滞误差补偿,结果表明:迟滞误差从原来的±0.152%降为±0.077%,,有效地提高了系统的测量精度。

用于测量Boston支具表面压力的无线压力传感器研制

背景:Boston支具广泛应用于青少年特发性脊柱侧凸(AIS)的矫形治疗,其力学设计仍待进一步改进。一些研究通过测量支具对躯体的作用力来探究支具的生物力学原理,但均为实验室测量结果,不能完全反映日常生活中支具对躯体的实际作用力。目的:研制一种用于测量Boston支具表面压力的无线传感器。方法:利用单点薄膜压力传感器及无线应变节点构建无线传感器,测量12例接受Boston支具治疗的AIS患者佩戴支具的表面压力以及相关的Cobb角改变。结果:通过无线压力传感器测得支具上下压点垫片的压力以及臀部压力平均值分别为(5.11±0.66)N、(2.93±0.66)N和(0.86±0.17)N;佩戴支具后Cobb角由33°±13°减小至18°±13°,矫正了(49±27)%。结论:所研制的无线压力传感器能够测量支具的表面压力,并为研制动态测量支具表面压力的设备提供了雏形。

本质安全型无线压力传感器天线设计

提出了一种煤矿井下本质安全型无线压力传感器天线结构的设计方案,研究了金属外壳一侧开口时其参数及天线位置对天线增益的影响。仿真与实测结果表明,天线增益随金属外壳的开口长度和宽度的增大而增加,且增加幅度逐渐减小;天线增益随天线距开口的距离减少而增加;开口侧的金属外壳厚度每减少1mm,天线增益增加约2dB;金属外壳空间高度毫米级变化引起的天线增益变化基本可以忽略;当金属外壳的开口长度和宽度分别为天线波长的1/4与1/8,厚度为2mm,空间高度为41mm,天线位置距开口为1.4mm时,天线辐射增益达到最佳,天线的传播距离约为14m。

基于LoRa通信的无线液压支架压力传感器设计

针对煤矿顶板压力监测系统中的无线ZigBee传感器使用时间达不到设计预期、需频繁更换电池的问题,设计了一种基于LoRa通信的无线液压支架压力传感器。内嵌LoRa模块的无线液压支架压力传感器安装在液压支架上,采集液压支架前支柱、后支柱及前伸梁的压力值。被测液体介质通过导压孔加压到传感器压阻元件上,压阻元件受压发生形变,产生与压力线性相关的阻值变化;传感器的微控制单元测量加在电阻上的电压,将其换算成实际压力值。该传感器实现了煤矿顶板压力监测信号的远距离、低功耗、高可靠性无线传输:通过高扩频因子的直接序列扩频技术提高接收端灵敏度,获得较高的信号增益,从而增加通信距离;通过前向纠错编码技术提高传输可靠性;采集液压支架压力值并成功发送数据后进入休眠模式,以降低功耗。测试结果表明,该传感器1h的平均功耗为1.18mA·h,容量为5000mA·h的锂电池理论续航时间为141d,满足煤矿使用要求;与ZigBee技术相比,LoRa有效通信距离更远,可靠性更高。

一种基于超高频RFID的无线无源压力传感器

电力设备在长期运行中,受环境影响,可能会发生失压、形变现象。针对这种现象,设计了一种基于UHF RFID的无线无源压力传感器,能够在不接触电力设备的情况下获得设备的表面压力信息。基于UHF RFID的压力传感器标签主要由阻抗自适应RFID芯片、UHF频段RFID偶极子天线、金属极板和支撑弹簧构成。电力设备的形变会导致安装在设备上的金属极板与偶极子天线的相对位置变化,导致RFID天线的阻抗变化,RFID芯片内部会通过自动调节输入阻抗电容以匹配RFID天线阻抗的变换。通过检测RFID芯片内部匹配阻抗的电容值,可以推出电力设备的形变情况,形成一一对应的关系,从而实现无线无源压力传感功能。

LTCC高温压力传感器温漂特性研究

研究了利用杜邦951 LTCC材料制备的无线无源压力传感器的温漂特性。通过搭建高温测试系统，对传感器0~600℃内的高温特性进行了测试，结果表明传感器存在较大温度漂移。通过制作无腔传感器和LTCC基片上螺旋电感进行高温特性测试，通过对比分析，确定了造成传感器温漂的主要原因是LTCC材料相对介电常数的变化。结合测试数据和公式推导，得出了600℃时杜邦951 LTCC材料的相对介电常数由常温7.8增大到9.04。

钻井气动水冷盘式刹车无线温度、压力报警装置研究

本文介绍了一种钻井气动水冷盘式刹车无线温度、压力报警装置,改变了传统的有线报警方式,减少了井队维护工作量,同时报警设备的稳定性有了较大的提升。

井下液压支架压力在线监测系统设计

针对现有煤矿井下液压支架压力监测系统存在布线困难、组网规模小、传输距离短等问题,采用WaveMesh无线自组网技术,设计了一种井下液压支架压力在线监测系统。该系统通过无线压力传感器采集液压支架的压力数据,压力数据以无线方式传送给无线监测分站,并由无线监测分站通过RS485总线与光纤环网相连上传至地面监测主机。实际应用表明,该系统运行稳定、可靠,可实时、精确监测井下液压支架的压力变化。

压力在线监测系统在井下液压支架的设计

目前我国大多数的煤矿企业都是使用着无线的压力在线监测系统,但是普通无线的压力在线监测系统存在着组网规模小,放线距离短,传输效率低等问题,具有很大的局限性。

基于无线传感网的水库大坝安全监测系统

在对库水位、坝体渗流、坝基渗流和绕坝渗流、扬压力的实时数据监测,监测数据的存储、图表处理以及库水位与枢纽区各部位渗液位等大坝安全监测的相关分析的基础上,探讨了基于无线传感网(物联网)的水库大坝安全检测模式,构建出了基于无线传感网络在水库大坝安全检测方面的应用系统。

布袋除尘器耗损件生命周期监控策略

针对除尘器内滤袋生命周期监测问题,提出一种基于物联网传感器技术的滤袋生命周期监控策略,通过压力传感器MS5611对除尘器滤袋的压力进行实时监测,并通过其内部集成ZigBee协议的CC2530无线通信模块,将数据传送到主控接收端.主控接收端通过具有相同ZigBee协议的无线模块进行接收,并对接收到的数据进行存储、分析和处理,计算滤袋当前运行状态以及除尘器的工作效率.运行结果表明:该系统具有实时性,灵活地随环境变化做出响应,并可以根据不同气候、不同季节为滤袋更换制定不同的方案,具有实际意义.

立井提升机箕斗悬挂系统电气开发研究与应用

随着智慧矿山的推广以及矿山提升系统智能化和自动化的推广与应用,提升机自动控制系统改造成为了必然趋势。通过对提升机悬挂液压系统加设无线压力传感器装置,可大幅度提升矿井自动化管理的技术水平,而且也在很大程度上保证自动化系统的安全性,达到了可视性和预见性的目的,进而为矿井实现安全生产、自动化减人提供有效的支持。