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集成加速度传感器的软件设计

摘要

在加速度测试系统传统结构中，从传感器、温度偏移纠正电路、放大电路到数据采集各设备往往都是孤立的，不便于携带并受到测量空间的限制。本文介绍了一种利用单片机集成系统进行数据采集与传输的方案，较好的解决了系统集成化问题。

方案采用通用性较强，价格便宜的80C51单片机；人机接口采用8297；A/D转换器采用ADC0809；片外存储器选用两片6264，容量扩至16k×8；数据传输采用USB，用CH375芯片作为单片机串行口与USB的连接芯片。数据采样频率设为六种可选，最小至0.2ms，最大至625ms，可以适应不同的应用场合。

单片机系统在实际工业系统中可能会遇到各种干扰和自身的随机性误差，目前的抗干扰方法主要有硬件看门狗技术和软件陷进技术等，本方案将两种方法结合起来，进一步提高了系统的稳定性。

关键词:单片机;数据采集;硬件看门狗;中断系统;串行通信

The software design of the integrated accelerometer

Abstract

In traditional acceleration test system, components form accelerometer, temperature compensation, electric enlarge circuit to data acquisition unit are all stand alone, inconvenience in take and being subjected to the measuring space. This text introduced a method that using integration system of single chip microcomputer for data acquisition and deliver, resolving the integration of the system.

This project adopts in general used, low-cost 80C51 system;Person's machine connects to adopt 8297;The A/D conversion machine adoption ADC0809; RAM use two slices of 6264 , the capacity expands to the 16 k × 8;Data_deliver uses the USB, using the CH375 chips as conjunct chip between the USB and the serial interface. The date- acquisition frequency sets for six kinds of eligibility, the minimum to 0.2 ms, the biggest to 625 ms, adapting different applied situation Single chip microcomputer system may fall across some impacting factors and self random error, the current anti- impacting methods mainly have the hardware watchdog technique and software trap method etc. This project put together two kinds of methods, further raising the stability of the system

Keyword:single chip microcomputer;data-acquisition; the hardware watchdog;outage system;serial communication

目录

第一章引言 (1)

1.1 当前加速度测试系统的使用现状及存在缺陷 (1)

1.2 加速度测试系统传统构造 (1)

1.3 论文的预期目标 (3)

第二章系统的硬件组成 (3)

2.1 系统的硬件总体设计 (3)

2.2 A/D转换模块 (5)

2.2.1 A/D转换模块的设计 (5)

2.2.2 数据存储器的扩展 (7)

2.3 键盘显示接口的设计 (7)

2.3.1 8279的介绍 (7)

2.3.2 接口的设计 (10)

2.4 数据传输模块 (11)

2.4.1 CH375芯片简介 (11)

2.4.2 数据传输模块设计 (14)

2.5 看门狗复位电路 (14)

第三章系统的软件实现 (15)

3.1 软件的总体结构 (15)

3.2 数据采集子程序 (17)

3.2.1 采样频率 (17)

3.2.2 数据采集 (18)

3.3 指令采集子程序 (19)

3.3.1 8279的初始化 (19)

3.3.2 指令采集程序的设计 (21)

3.4 数据传输子程序 (21)

第四章系统抗干扰设计 (22)

4.1 干扰源及其传播途径 (23)

4.2 系统抗干扰措施 (24)

第五章结论 (25)

致谢 (26)

参考资料 (27)

附件................................

1.引言

1.1当前加速度测试系统的使用现状及存在缺陷

机械在运动时，由于旋转件的不平衡、负载的不均匀、结构刚度的各向异性、间隙、润滑不良、支撑松动等因素，总是伴随着各种振动。

机械振动在大多数情况下是有害的，振动往往会降低机器性能，破坏其正常工作，缩短使用寿命，甚至导致事故。机械振动还伴随着同频率的噪声，恶化环境，危害健康。另一方面，振动也被利用来完成有益的工作，如运输、夯实、清洗、粉碎、脱水等。这时必须正确选择振动参数，充分发挥振动机械的性能。

加速度传感器是目前应用广泛的测量振动与冲击的装置。在航天、航空、常规武器、船舶、交通运输、冶金、机械制造、化工、轻工、生物医学工程、自动检测与计量等技术领域中，已经越来越广泛的应用到传感器，而其中不乏加速度传感器的身影。

从加速度传感器采集到数据后，通过温度偏移纠正电路、电荷放大电路再到数据采集就组成了加速度测试系统。在传统的系统结构中，这些设备往往都是孤立的，不便于携带，同时在测量空间狭小时也很不方便。

1.2加速度测试系统传统构造

现有测试系统的各个组成部分常常以信息流的过程来划分。一般可以分

三轴加速度传感器原理应用及前景分析

三轴加速度传感器原理及应用 2012年09月09日 12:42来源：本站整理作者：胡哥我要评论(0) 三轴加速度传感器原理 MEMS换能器（Transducer）可分为传感器（Sensor）和致动器（Actuator）两类。其中传感器会接受外界的传递的物理性输入，通过感测器转换为电子信号，再最终转换为可用的信息，如加速度传感器、陀螺仪、压力传感器等。其主要感应方式是对一些微小的物理量的变化进行测量，如电阻值、电容值、应力、形变、位移等，再通过电压信号来表示这些变化量。致动器则接受来自控制器的电子信号指令，做出其要求的反应动作，如光敏开关、MEMS显示器等。 目前的加速度传感器有多种实现方式，主要可分为压电式、电容式及热感应式三种，这三种技术各有其优缺点。以电容式3轴加速度计的技术原理为例。电容式加速度计能够感测不同方向的加速度或振动等运动状况。其主要为利用硅的机械性质设计出的可移动机构，机构中主要包括两组硅梳齿（Silicon Fingers），一组固定，另一组随即运动物体移动；前者相当于固定的电极，后者的功能则是可移动电极。当可移动的梳齿产生了位移，就会随之产生与位移成比例电容值的改变。 当运动物体出现变速运动而产生加速度时，其内部的电极位置发生变化，就会反映到电容值的变化（ΔC），该电容差值会传送给一颗接口芯片（InteRFace Chip）并由其输出电压值。因此3轴加速度传感器必然包含一个单纯的机械性MEMS传感器和一枚ASIC接口芯片两部分，前者内部有成群移动的电子，主要测量XY及Z轴的区域，后者则将电容值的变化转换为电压输出。 文中所述的传感器和ASIC接口芯片两部分都可以采用CMOS制程来生产，而在目前的实际生产制造中，由于二者实现技术上的差异，这两部分大都会通过不同的加工流程来生产，再最终封装整合到一起成为系统单封装芯片（SiP）。封装形式可采用堆叠（Stacked）或并排（Side-by-Side）。 手持设备设计的关键之一是尺寸的小巧。目前ST采用先进LGA封装的加速度传感器的尺寸仅有3 X 5 X 1mm，十分适合便携式移动设备的应用。但考虑到用户对尺寸可能提出的进一步需求，加速度传感器的设计要实现更小的尺寸、更高的性能和更低的成本；其检测与混合讯号单元也会朝向晶圆级封装（WLP）发展。 下一代产品的设计永远是ST关注的要点。就加速度传感器的发展而言，单芯片结构自然是

光电集成电场传感器的论述

光电集成电场传感器的设计 应用、改良、或维护等等即可，内容不要很多，20多页即可。

摘要 在科学技术高速发展的现代社会中，人类已经入瞬息万变的信息时代，人们在日常生活，生产过程中，主要依靠检测技术对信息经获取、筛选和传输，来实现制动控制，自动调节，目前我国已将检测技术列入优先发展的科学技术之一。由于微电子技术，光电半导体技术，光导纤维技术以及光栅技术的发展，使得光电传感器的应用与日俱增。这种传感器具有结构简单、非接触、高可靠性、高精度、可测参数多、反应快以及结构简单,形式灵活多样等优点，在自动检测技术中得到了广泛应用，它一种是以光电效应为理论基础，由光电材料构成的器件。基于光电集成技术的电场传感器具有良好的抗电磁干扰能力和很快的响应速度。为了能够测量高电压电力系统中的瞬变电场，该文在基于光电集成技术的电场传感器工作原理的基础上，提出了一种适用于强电场测量的光电集成传感器设计方案。该文将电场传感器分解为调制器和偶极子天线，给出了传感器的等效电路，分别计算了调制器和偶极子天线的参数，最后对电场传感器传递函数的幅频特性及最大可测电场进行了计算。分析计算的结果表明，所设计的电场传感器最大可测电场幅值接近lO6V／m，同时具有较好的频响特性。 关键字：光电效应光电元件光电特性传感器分类传感器应用电场传感器

Summar The rapid development of science and technology in the modern society, human beings have into the rapidly changing information era, people in daily life, the production process, rely mainly on the detection of information technology by acquiring, screening and transmission, to achieve the brake control, automatic adjustment, at present our country has put detection techniques listed in one of the priority to the development of science and technology. Because of microelectronics technology, photoelectric semiconductor technology, optical fiber technology and grating technical development makes the application of the photoelectric sensor is growing. The sensor has simple structure, non-contact, high reliability, high precision, measurable parameters and quick response and more simple structure, form widely applied in photoelectric effect as the theoretical basis, the device by photoelectric material composition. Based on the photoelectric integration technology electric

加速度传感器和压电式传感器应用

加速度传感器及压电式传感器应用 摘要：加速度传感器是一种惯性传感器,它能感受加速度并转换成可用输出信号，被广泛用于航空航天、武器系统、汽车、消费电子等。通过加速度的测量，本文简单介绍了加速度传感器的种类、原理及相关应用并着重介绍了压电式加速度传感器。 关键词：加速度，传感器，应用 一加速度传感器概况 加速度检测是基于测试仪器检测质量敏感加速度产生惯性力的测量，是一种全自主的惯性测量，加速度检测广泛应用于航天、航空和航海的惯性导航系统及运载武器的制导系统中，在振动试验、地震监测、爆破工程、地基测量、地矿勘测等领域也有广泛的应用。 测量加速度，目前主要是通过加速度传感器（俗称加速度计），并配以适当的检测电路进行的，在(1～64)Hz的设备频率下典型的加速度测量范围为(0．1～10)g。。加速度传感器的种类繁多，依据对加速度计内检测质量所产生的惯性力的检测方式来分，加速度计可分为压电式、压阻式、应变式、电容式、振梁式、磁电感应式、隧道电流式、热电式等；按检测质量的支承方式来分，则可分为悬臂梁式、摆式、折叠梁式、简支承梁式等。多数加速度传感器是根据压电效应的原理来工作的，当输入加速度时，加速度通过质量块形成的惯性力加在压电材料上，压电材料产生的变形和由此产生的电荷与加速度成正比，输出电量经放大后就可检测出加速度大小。下表为部分加速度计的检测方法及其主要性能特点。 型式测量范围灵偏稳定性分辨力特点 压电式(5~)g (~)g(~)g固有频率较高，用于冲击 及振动测量，大地测量及 惯性导航等 应变式± (0.5~200)g 低频响应较好，固有频率低，适用于低频振动测量 压阻式± (20~)g 灵敏度较高，便于集成化，耐冲击，易受温度影响 液浮摆式±(1~15)g (~)g(~)g带力反馈和温控，分辨力 高，成本较高，适用于惯 性导航

三轴角度检测(倾角传感器MMA7455(加速度传感器))

#include #include //要用到_nop_();函数 #define uchar unsigned char #define uint unsigned int /***************************************************************************/ /*********** 单片机引脚定义 ************/ /***************************************************************************/ sbit sda=P1^0; //I2C 数据传送位 sbit scl=P1^1; //I2C 时钟传送位 char x,y,z,num[9]={0,0,0}; /****************************************************************************** / /********** 数据部 分 ***********/ /****************************************************************************** / #define IIC_READ 0x1D //定义读指令 #define IIC_WRITE 0x1D //定义写指令 #define LCD_data P0 //数据口 sbit inter_0=P3^2; sbit LCD_RS = P2^7; //寄存器选择输入 sbit LCD_RW = P2^6; //液晶读/写控制 sbit LCD_EN = P2^5; //液晶使能控制 sbit LCD_PSB = P2^4; //串/并方式控制 void delay_1ms(uint x) { uint i,j; for(j=0;j

光纤电场传感器的有限元分析

光纤与电缆及其应用技术!"#$%&’($)*+,-’*%#+$%.&)’* /00/年第1期2341/00/ !收稿日期"/0056506/78!修订日期"/00/601659 !作者简介"周涛:5791;<= 男=湖北省广水市人=武汉理工大学机电学院学生4 !作者地址"湖北省武汉理工大学马房山校区西院9> ?信箱@@@@@@@@@@@@A A A A =B >0090 理论研究 光纤电场传感器的有限元分析 周 涛 :武汉理工大学机电学院=湖北武汉C D E E F E < ! 摘要"介绍了具有压电聚合物护套的光纤电场传感器的有限元分析=这种光纤电场传感器能响应500G H 至10IG H 的频率J 采用有限元分析可以预知低频段:轴向非约束<04057+&K L :M N O < 的相位偏移和在高频段:轴向约束

! 文献标识码"S !文章编号"500T 6570P :/00/<016000760B U V W V X Y Y Z Y [Y W X \W \Z ]^V ^_‘‘V a Y b _c X V d Y Z Y d X b V d ‘V Y Z e^Y W ^_b f G ! g R &3 :hi j \Wk W V l Y b ^V X ]_‘m Y d j W _Z _n ]=hi j \W C D E E F E =o i a Y V =p j V W \

MEMS加速度传感器

MEMS加速度传感器 一．有关MEMS与MEMS传感器 MEMS是微机电系统的缩写。MEMS主要包括微型机构、微型传感器、微型执行器和相应的处理电路等几部分，它是在融合多种微细加工技术，并应用现代信息技术的最新成果的基础上发展起来的高科技前沿学科。 MEMS技术的发展开辟了一个全新的技术领域和产业，采用MEMS技术制作的微传感器、微执行器、微型构件、微机械光学器件、真空微电子器件、电力电子器件等在航空、航天、汽车、生物医学、环境监控、军事以及几乎人们所接触到的所有领域中都有着十分广阔的应用前景。 目前，全世界有大约600余家单位从事MEMS的研制和生产工作，已研制出包括微型压力传感器、加速度传感器、微喷墨打印头、数字微镜显示器在内的几百种产品，其中微传感器占相当大的比例。微传感器是采用微电子和微机械加工技术制造出来的新型传感器。与传统的传感器相比，它具有体积小、重量轻、成本低、功耗低、可靠性高、适于批量化生产、易于集成和实现智能化的特点。同时，在微米量级的特征尺寸使得它可以完成某些传统机械传感器所不能实现的功能。 本文概述MEMS为加速度传感器的类型、工作原理、性能、应用和发展方向。重点介绍一下电容式MEMS加速度传感器和MEMS传感器的应用 二．MEMS微加速度传感器的原理 MEMS技术所制造的加速度传感器根据原理分类有压阻式加速度传感器、压电式加速度传感器、电容式加速度传感器、热电偶式加速度传感器、谐振式加速度传感器、光波导加速度传感器，其中应用最广泛、受关注程度最高的是电容式加速度传感器。 传统加速度传感器就是利用了其内部的由于加速度造成的晶体变形这个特性。由于这个变形会产生电压，只要计算出产生电压和所施加的加速度之间的关系，就可以将加速度转化成电压输出。 2.1压阻式加速度传感器

完整版三轴数字加速度传感器ADXL345技术资料

概述： ADXL345是一款小而薄的超低功耗3轴加速度计，分辨率高（13位）,测量范围达±16g。数字输出数据为16位二进制补码格式，可通过SPI（3线或4线）或I2C数字接口访问。ADXL345非常适合移动设备应用。它可以在倾斜检测应用中测量静态重力加速度，还可以测量运动或冲击导致的动态加速度。其高分辨率（3.9mg/LSB），能够测量不到1.0。的倾斜角度变化。该器件提供多种特殊检测功能。 活动和非活动检测功能通过比较任意轴上的加速度与用户设置的阈值来检测有无运动发生。敲击检测功能 可以检测任意方向的单振和双振动作。自由落体检测功能可以检测器件是否正在掉落。这些功能可以独立 映射到两个中断输岀引脚中的一个。正在申请专利的集成式存储器管理系统采用一个32级先进先岀（FIFO）缓冲器，可用于存储数据，从而将主机处理器负荷降至最低，并降低整体系统功耗。低功耗模式支持基于运动的智能电源管理，从而以极低的功耗进行阈值感测和运动加速度测量。ADXL345采用3 mm X 5 mm x 1 mm，14引脚小型超薄塑料封装。 对比常用的飞思卡尔的MMZ7260三轴加速度传感器，ADXL345，具有测量精度高、可以通过SPI或I2C 直接和单片机通讯等优点。 特性： 超低功耗：VS= 2.5 V 时（典型值），测量模式下低至23uA， 待机模式下为0.1 g A功耗随带宽自动按比例变化 用户可选的分辨率10位固定分辨率全分辨率，分辨率随g范围提高而提高， ±16g时高达13位（在所有g范围内保持4 mg/LSB的比例系数） 正在申请专利的嵌入式存储器管理系统采用FIFO技术，可将主机处理器负荷 降至最低。单振/双振检测，活动/非活动监控，自由落体检测 电源电压范围：2.0 V 至3.6 V I / O电压范围：1.7 V至VS SPI （3线和4线）和I2C数字接口 灵活的中断模式，可映射到任一中断引脚 通过串行命令可选测量范围 通过串行命令可选带宽 宽温度范围（-40°C至+85 °C） 抗冲击能力：10,000 g 无铅/符合RoHS标准 小而薄：3 mn X 5 mm x 1 mm，LGA 封装 模组尺寸：23*18*11mm （高度含插针高度 应用： 机器人控制、运动检测 过程控制，电池供电系统 硬盘驱动器（HDD）保护，单电源数据采集系统 手机，医疗仪器，游戏和定点设备，工业仪器仪表，个人导航设备

电场传感器现

电场传感器 电场传感器是一种具有良好的抗电磁干扰能力和快速响应速度的传感器。它能够测量高电压电力系统中的瞬变电场，可广泛用于电场强度的探测。为气象保障提供可靠的手段和依据，避免了强电场的破坏作用，对发射器升空具有重大的意义。 电场传感器的现状 电场的探测不仅对导弹、火箭、航天器发射升空中意义重大,而且对城市环境污染、超净实验室、炼油厂、贮油站、炸药厂、壁纸厂、矿山开采、森林防火、工厂内部静电场等地面上易引起静电和易受静电及雷电危害的场所也有着广泛的应用。国内外先后研制出多种电场传感器对电场强度进行监测,可以直接测量地面或空中电场强度,实施有效的监测和分析,为气象保障提供可靠的手段和依据,避免了强电场的破坏作用。目前已有的电场传感器只能检测一维或两维电场强度,探测方向一般与传感器主轴方向平行或垂直。 电场传感器的应用 电场传感器在生活中的应用非常广泛，其意义重大，以电场传感器MC33794为例，其适用领域如下： (1)家用电器可轻松植入自动开关功能。如果在某些电器的控制端中嵌入几个电极，这些电器被移动时就会自动启动，而放回原处时又会自动断电关闭。另外还可嵌入更多的电极，并定义这些电极的功能，从而能让使用者通过轻微触动这些电极控制家用电器。 (2)能够方便地实现包括液位检测、溢出检测和湿度检测等应用。例如，可对炉火进行编程控制，当炉上的液体被加热至沸腾溢出时，炉火能够自动减小或关闭。 (3)应用在触摸屏输入中，而无需薄膜开关或昂贵的多层电阻式触摸板，也无需接触式的机械装置就可以感应到输入情况，因而能消除接触式机械装置常碰到的磨损、灰尘和腐蚀等问题，尤其适合在恶劣环境下工作。 (4)在汽车安全中的应用。Elesys公司在其SeatSentry乘客保护系统中采用了飞思卡尔的MC33794电场式成像器件来探测乘客的身型和位置，以决定是否需要弹出安全气囊，避免乘客因气囊弹出而受伤。 电池传感器的发展 随着空间科学技术的飞速发展，为了保障航天器的安全升空与运行，对空间环境的探测越来越引起人们的重视。大气电场是空间物理和空间环境的一个很重要的参数飞行器穿越强电场区域时，有可能遭到雷击或诱发闪电，造成飞行器的损坏，监测和探测电场的数值及其变化对飞行器发射升空意义重大。国内外先后研制出多种电场探测装置对大气电场进行监测，主要有双球式电场仪、火箭电场仪和旋片式电场传感器等，探测方向一般与传感器主轴方向平行或垂直，实现空中矢量电场的一个或两个分量的探测。而大气电场是以三维矢量形式存在的，只对矢量电场的一个或两个分量探测时，探测到的电场值可能有较大的偏差。 目前电场传感器只能探测电场强度矢量一维或者二维方向分量,尚无法精确地反映空中及地面电场强度大小。现面向一种新型三维电场传感器发展,它由轴

三轴加速度传感器

Three-axis acceleration sensor variable in capacitance under application of acceleration United States Patent 5383364 Abstract: An acceleration sensor comprises an upper semiconductor substrate having a rigid frame, four deformable beams connected with the rigid frame, and a weight portion supported by the plurality of deformable beams, a lower semiconductor substrate bonded to the rigid frame, a plurality of movable electrodes attached to the weight portion, and electrically isolated from one another, and a plurality of stationary electrodes attached to the second semiconductor substrate, and opposite to the plurality of movable electrodes for forming a plurality of variable capacitors, and the center of gravity of the weight portion is spaced from a common neutral surface of the four beams for allowing acceleration to produce bending moment exerted on the four beams, thereby causing the variable capacitors to independently change the capacitance. Inventors: Takahashi, Masaji (Tokyo, JP) Kondo, Yuji (Tokyo, JP) Application Number: 07/972537 Publication Date: 01/24/1995 Filing Date: 11/06/1992 Export Citation: Click for automatic bibliography generation Assignee: NEC Corporation (Tokyo, JP) Primary Class: 73/514.32 Other Classes: 73/514.34, 73/514.36, 361/280 International Classes: G01P15/125; G01P15/18; (IPC1-7): G01P15/125 Field of Search: 73/517R, 73/517AV, 73/517B, 361/280 View Patent Images: Download PDF 5383364 PDF help US Patent References: 5243861 Capacitive type semiconductor accelerometer 1993-09-14 Kloeck et al. 735/17R 5134881 Micro-machined accelerometer with composite material springs 1992-08-04

三轴加速度传感器MMA7260

MMA7260 三轴加速度传感器使用手册 一、MMA7260QT的简介 MMA7260QT低成本微型电容式加速度传感器,采用了信号调理、单极低通滤波器和温度补偿技术，并且提供4个量程可选，用户可在4个灵敏度中的选择。该器件带有低通滤波并已做零g补偿。本产品还提供休眠模式，因而是电池充电的手持设备产品的理想之选。 二、特性： (1) 可选灵敏度(1.5g/2g/4g/6g) (2) 低功耗：500 μA (3) 休眠模式： 3 μA (4) 低压运行：2.2 V - 3.6 V (5) 6mm x 6mm x 1.45 mm的无引线四方扁平 (QFN) 封装； (6) 高灵敏度(800 mV/g @ 1.5g) (7) 快速开启 (8) 低通滤波器具备内部信号调理 (9) 设计稳定、防震能力强 (10) 无铅焊接 (11) 环保封装 (12) 成本低 三、典型应用: 三轴加速度传感器是一种可以对物体运动过程中的加速度进行测量的电子设备，典型互动应用中的加速度传感器可以用来对物体的姿态或者运动方向进行检测，比 如其中WII和iPhone中的经典应用。Nokia最新推出的手机N95利用内置的加速度传感器，让用户可以通过机身的摆动进行各种操作，包括主菜单操 作、图片浏览、切歌操作甚至进行游戏的控制等，非常全面，甚至超越了苹果 iPhone的动作感应功能的应用范畴。 基于Freescale公司MMA7260的这个三轴加速度传感器，对于普通的互动应用来讲应该是一个不错的选择， 可以用于摩托车和汽车防盗报警器，遥控航模，游戏手柄，跌倒探测，硬盘冲击保护，倾斜角度测量，电梯安全监控等需要测试加速度的地方。

光学电场传感器的研究_章超重点

2013.No31摘要通过光电传感器检测绝缘子周围场强的分布,研究光电传感器的原理。对光电效应的理论进行研究,由于电场 强度的变化会引起晶体介电常数的变化,通过对介电常数变化 来分析,检测场强的大小,同时由于晶体不含任何金属所以对 于周围电场影响小可以减小测量误差。 关键词光电传感器光电系数介电常数电场强度 相位差 根据经典电学理论,电位移矢量D和电场强度E存在如下关 系式:D=εE。式中ε称为介电常数,对于各向异性的晶体, ε是一个二阶张量,D和E的三个分量可以用下式表示 其中εij是二阶对称张量,独立分量个数为6个。 折射率n0和介电常数ε0的关系为n02=ε0。外加电场引起

晶体的介电常数发生变化,相当于折射律的变化,因此 n=n0+αE ε0、n0是静电场时的介电常数和折射率。aE引起的折射率变化称为线性电光效应(Pockels效应。 引入逆介电张量β0=1/ε0,外加电场引起变化表示为? β,对于存在线性电光效应的晶体有: ?β=γE γ称为线性电光系数,由于β独立分量有6个(同ε,电 场方向的独立分量有3个,所以γ独立分量为6x3=18个 该矩阵乘法记为: ?βn=γnkEk 外加电场使晶体折射率的变化可以用折射率椭球方程来描述,椭球体的矢径方向表示光线的坡印亭方向,其长度表示该方向折射率。 折射率椭球一般方程式展开写成: β1x12+β2x22+β3x32+2β4x2 x3+2β5x1 x3+2β6x1 x2=1 1 理论原理 1.1 光学电场传感器原理 电场传感器的基本原理:光源发出激光耦合入单模光纤,

传感头内通过准直透镜将激光耦合到空间中,用起偏器使其成 为线偏振光,再经过1/4波片后分裂成圆偏振光,其快慢轴分别 平行于BGO晶体在电场作用下的两个感应主轴,通过晶体后,其 偏振态不变,但是相位发生了变化,且和被测电场强度相关。 用检偏器将两束相互垂直的偏振光提取同方向分量,得到干涉 光强。将出射光进行光电转换,把光强的变化变成电信号的变 化,反应被测电场的变化 BGO晶体的线性电光系数矩阵如下: 光学电场传感器的研究 章超 1 朱龙顺 2 (1,山西省电力公司长治供电分公司,山西长治 046000 将BGO晶体的线性电光系数代入?βn=γnkEk得 其中(E1,E2,E3是外电场E在电光晶体主轴方向的分量, 展开得 ?β1=?β2=?β3=0,?β4=γ41E1,?β5=γ41E2,? β6=γ41E3 在没有外电场及干扰双折射时,BGO晶体是光学各向同性体,其逆介电张量: β1=β2=β3=β0=1/ε0,β4=β5=β6=0 在外加电场E的作用下,BGO晶体的折射率椭球方程: (x12+x22+x32/n02+2γ41(E1x2 x3+ E2x1 x3+ x1 x2=1当通光方向和外加电场方向平行时,电场作用下的光轴方向为y1y2y3,调制偏振光振动方向为y1y2

三轴加速度传感器的步态识别系统==

三轴加速度传感器的步态识别系统 近年来随着微机电系统的发展，加速度传感器已经广泛应用于各个领域并拥有良好的发展前景。例如在智能家居、手势识别、步态识别、跌倒检测等领域，都可以通过加速度传感器实时获得行为数据从而判断出用户的行为情况。 目前许多智能手机都内置多种传感器，通过预装软件就能够获得较精确的原始数据。本文提出一种基于三轴加速度传感器，用智能手机采集用户数据，对数据进行处理及特征提取获得特征矩阵并分类识别的方法，有效地识别了站立、走、跑、跳四种动作。 人体动作识别处理过程主要包含数据采集、预处理、特征提取和分类器识别数据采集数据采集和发送模块安装在用户端，另一个数据接收模块接在电脑终端上。 由于我们制作的采集模块很轻、很小，所以方便佩戴。当用户运动时，三轴加速度传感器会将据采集并通过无线方式发送给电脑接收模块，再通过电脑上的软件部分对采集到的数据进行分析处理，将结果输出，显示用户的实时状态。 本文使用的加速度传感器数据来自于共计６０个样本。传感器统一佩戴于腰间。本文选取了其中一位采集者的数据用于主要分析研究，其余两位采集者的数据则用于验证由第一位采集者数据研究所得的结论，这样的做法既减小了数据处理的繁杂又能保证最终结果的准确性。预处理应用程序设置的采集时间间隔为０．１ｓ，对每一个动作的采集时间为２５ｓ。考虑到用户在采集数据一开始与将要结束时的动作

不平稳可能对数据带来较大影响，前２ｓ２ｓ采集的数据将被舍弃不予分析。因原始加速度信号一般都含有噪声，为了提高数据分析结果的准确性，通常在原始加速度信号进行特征提取前对其进行去躁、归一化、加窗等预处理。通过加窗处理，不仅规整了加速度信号的长度，而且方便研究人员按照需要选择适宜的信号长度，这样有利于后续的特征提取。 许多研究人员使所示。研究人员采集的加速度传感器信号由于采集者的动作力度不同造成加速度信号的幅度差异较大，这会对之后的分类识别造成负面影响，归一化技术可以调整加速度信号的幅度，按照一定的归一化算法可以使加速度信号的幅度限定在某一数值范围内，文献[２]在识别跑、站立、跳和走路这四种动作时对四种动作的加速度信号进行了归一化；文献[３]在进行手势识别时对手势动作的加速度信号进行了归一化处理。特征提取特征提取和选择模块的作用在于从加速度信号中提取出那些表征人体行为的特征向量，处于预处理模块和分类器模块之间，是人体行为识别过程中的一个重要环节，直接影响分类识别的效果。特征的提取方法具有多样性，对于不同的识别目的，研究人员会提取不同的特征，例如为了识别分类站立和跑步，研究人员通常会选取方差和标准差这类能够反映加速度信号变化大小的特征，而为了识别分类走路和跑步，研究人员通常会选取能量和均值这类能够反映加速度信号大小的特征。使用不同的特征表征行为会对分类识别效果产生不同的影响，因此寻找更加有效的特征一直是研宄人员关注的一个课题。通过查阅大量的文献，大致可以把加速度信

集成加速度传感器的软件设计

集成加速度传感器的软件设计 摘要 在加速度测试系统传统结构中，从传感器、温度偏移纠正电路、放大电路到数据采集各设备往往都是孤立的，不便于携带并受到测量空间的限制。本文介绍了一种利用单片机集成系统进行数据采集与传输的方案，较好的解决了系统集成化问题。 方案采用通用性较强，价格便宜的80C51单片机；人机接口采用8297；A/D转换器采用ADC0809；片外存储器选用两片6264，容量扩至16k×8；数据传输采用USB，用CH375芯片作为单片机串行口与USB的连接芯片。数据采样频率设为六种可选，最小至0.2ms，最大至625ms，可以适应不同的应用场合。 单片机系统在实际工业系统中可能会遇到各种干扰和自身的随机性误差，目前的抗干扰方法主要有硬件看门狗技术和软件陷进技术等，本方案将两种方法结合起来，进一步提高了系统的稳定性。 关键词:单片机;数据采集;硬件看门狗;中断系统;串行通信

The software design of the integrated accelerometer Abstract In traditional acceleration test system, components form accelerometer, temperature compensation, electric enlarge circuit to data acquisition unit are all stand alone, inconvenience in take and being subjected to the measuring space. This text introduced a method that using integration system of single chip microcomputer for data acquisition and deliver, resolving the integration of the system. This project adopts in general used, low-cost 80C51 system;Person's machine connects to adopt 8297;The A/D conversion machine adoption ADC0809; RAM use two slices of 6264 , the capacity expands to the 16 k × 8;Data_deliver uses the USB, using the CH375 chips as conjunct chip between the USB and the serial interface. The date- acquisition frequency sets for six kinds of eligibility, the minimum to 0.2 ms, the biggest to 625 ms, adapting different applied situation Single chip microcomputer system may fall across some impacting factors and self random error, the current anti- impacting methods mainly have the hardware watchdog technique and software trap method etc. This project put together two kinds of methods, further raising the stability of the system Keyword:single chip microcomputer;data-acquisition; the hardware watchdog;outage system;serial communication

加速度传感器原理与应用简介

加速度传感器原理与应用简介 1、什么是加速度传感器 加速度传感器是一种能够测量加速力的电子设备。加速力就是当物体在加速过程中作用在物体上的力，就好比地球引力，也就是重力。加速力可以是个常量，比如g，也可以是变量。 加速度计有两种：一种是角加速度计，是由陀螺仪（角速度传感器）的改进的。另一种就是线加速度计。 2、加速度传感器一般用在哪里 通过测量由于重力引起的加速度，你可以计算出设备相对于水平面的倾斜角度。通过分析动态加速度，你可以分析出设备移动的方式。但是刚开始的时候，你会发现光测量倾角和加速度好像不是很有用。但是，现在工程师们已经想出了很多方法获得更多的有用的信息。 加速度传感器可以帮助你的机器人了解它现在身处的环境。是在爬山？还是在走下坡，摔倒了没有？或者对于飞行类的机器人来说，对于控制姿态也是至关重要的。更要确保的是，你的机器人没有带着炸弹自己前往人群密集处。一个好的程序员能够使用加速度传感器来回答所有上述问题。加速度传感器甚至可以用来分析发动机的振动。 目前最新IBM Thinkpad手提电脑里就内置了加速度传感器，能够动态的监测出笔记本在使用中的振动，并根据这些振动数据，系统会智能的选择关闭硬盘还是让其继续运行，这样可以最大程度的保护由于振动，比如颠簸的工作环境，或者不小心摔了电脑做造成的硬盘损害，最大程度的保护里面的数据。另外一个用处就是目前用的数码相机和摄像机里，也有加速度传感器，用来检测拍摄时候的手部的振动，并根据这些振动，自动调节相机的聚焦。 概括起来，加速度传感器可应用在控制，手柄振动和摇晃，仪器仪表，汽车制动启动检测，地震检测，报警系统，玩具，结构物、环境监视，工程测振、地质勘探、铁路、桥梁、大坝的振动测试与分析；鼠标，高层建筑结构动态特性和安全保卫振动侦察上。 3、加速度传感器是如何工作的 线加速度计的原理是惯性原理，也就是力的平衡，A（加速度）=F（惯性力）/M（质量）我们只需要测量F就可以了。怎么测量F？用电磁力去平衡这个力就可以了。就可以得到F 对应于电流的关系。只需要用实验去标定这个比例系数就行了。当然中间的信号传输、放大、滤波就是电路的事了。 现代科技要求加速度传感器廉价、性能优越、易于大批量生产。在诸如军工、空间系统、科学测量等领域，需要使用体积小、重量轻、性能稳定的加速度传感器。以传统加工方法制造的加速度传感器难以全面满足这些要求。于是应用新兴的微机械加工技术制作的微加速度传感器应运而生。这种传感器体积小、重量轻、功耗小、启动快、成本低、可靠性高、易于实现数字化和智能化。而且，由于微机械结构制作精确、重复性好、易于集成化、适于大批量生产，它的性能价格比很高。可以预见在不久的将来，它将在加速度传感器市场中占主导地位。 微加速度传感器有压阻式、压电式、电容式等形式。 ·压电式 压电式传感器是利用弹簧质量系统原理。敏感芯体质量受振动加速度作用后产生一个与加速度成正比的力，压电材料受此力作用后沿其表面形成与这一力成正比的电荷信号。压电式加速度传感器具有动态范围大、频率范围宽、坚固耐用、受外界干扰小以及压电材料受力自产生电荷信号不需要任何外界电源等特点，是被最为广泛使用的振动测量传感器。虽然压

MEMS加速度传感器简介(最终版)

MEMS电容式加速度传感器 学校：哈尔滨工业大学（威海） 学院：信息与电气工程学院 专业：电子科学与技术 作者：胡诣哲090260207 纪鹏飞090260208

摘要 本文从MEMS电容式加速度传感器的基本原理切入，主要介绍了该类型传感器的原理和三种主要结构：三明治式、扭摆式、梳齿式及其各自结构方面优点。同时介绍目前应用较为广泛的集成式的基于电容原理的芯片MMA7455，主要分析了该集成传感器的内部结构和应用。 关键字：MEMS，电容式，加速度传感器，MMA7455 Abstract In this paper, we discussed the MEMS capacitive accelerometer from its fundamental principle and its three main structure which are sandwich, twist, and comb. Different structures have their own advantages. We also give the introduction to a popular IC accelerometer MM7455, putting an emphasis on its internal structure and some applications. Key words:MEMS, capacitive, accelerometer, MMA7455

一、引言 1.1 MEMS 加速度传感器简介 MEMS(Micro-Machined Electro Mechanical Sensor)是微机电机械传感器的简称，它是一种微米级的类似集成电路的装置和工具。MEMS 技术是一项有着广泛应用前景的基础技术。以半导体技术和微机电加工工艺设计、制造的MEMS 传感器，集成度高，并可与信号处理电路集成在一起，大大降低了生产成本，已在汽车、消费电子和通信电子领域取得极大发展。 MEMS 加速度传感器按敏感原理的不同可以分为压电式、压阻式、电容式、谐振式、热对流式等。本文主要介绍MEMS 电容加速度传感器。 二、传感器工作原理与常见结构 2.1 MEMS 电容式加速度传感器工作原理 电容式微加速度传感器的基本结构是质量块与固定电极构成的电容。当加速度使质量块产生位移时改变电容的重叠面积或间距。检测到的电容信号经过前置放大、信号调理后，以直流电压方式输出，从而间接实现对加速度的检测。 如图1所示，电容式加速度传感器由两块固定电极夹着一块活动电极。在静止的情况下，活动电极与两块固定电极的距离均为d 0形成两个大小为C 0的串联的电容。 当加速度传感器检测加速度时，活动电极受加速度力产生位移，两个电容的d 发生变化。根据平行板电容的计算公式： r S C d εε= 可知两个电容的大小将发生变化。由于此时电容值和极板间隙不是线性关系，常常采用差动电容检测方式以解决线性问题： 0002 000 2r r r S S S C d d d d d d εεεεεε?= - = ?-?+? 上式在d d ?<<时成立。