一、一种高精度温度采集系统的设计（论文文献综述）
周少帅[1]（2021）在《多通道温度、应变参数监测存储系统的设计与实现》文中进行了进一步梳理针对大型桥梁建筑工程的温度、应变测试的问题,温度、应变测量仪主要是用来对温度、应变参数进行精密测量的一种仪器。通常需要对工程结构中的温度、应变进行测量,但由于其结构较为复杂,相关的理论计算无法实现,并且可知此类工程问题解决的正确与否与仪器测量的精度密切联系,基于以上研究,设计了多通道温度、应变参数监测存储系统。而温度、应变测量仪就是用来专门针对测量部件以及结构等温度、应变的一种仪器。本文主要描述了多通道温度、应变仪在提高测量精度方面的研究与设计,同时对温漂等误差产生来源进行了深入分析和解决方案设计,使用传感器对大型桥梁建筑等工程结构的应变、温度的测量具有重要的意义。本文的主要内容包括系统总体设计、系统硬件设计、系统软件设计、系统标定、系统的相关功能测试和系统精度测试等七个方面。系统硬件电路设计主要包括采集、调理、供电等硬件电路设计。系统软件设计是在硬件电路设计基础上对各个模块进行代码编写,内容主要包括USB接口程序、FLASH存储程序、AD采集程序的设计和编写,以及基于LABVIEW2017的上位机应用软件的编写。系统功能测试主要是对回读数据监测、长时间数据监测等功能进行相应测试。系统标定主要是使用SGJS701B高低温试验箱与标准应变模拟仪XL2106-4对整个搭建成型的温度、应变测试系统进行线性标定。系统精度测试主要是对已标定好的温度、应变测试系统进行精度测量和计算。最后测试结果表明可以稳定实现温度、应变数据采集,经过多次实验测试,应变测试的最大允许非线性误差为±0.5%,温度测试的最大允许非线性误差为±2%,且整个系统要采用低温漂设计,应变最大时漂需在±1με范围内,温度最大时漂需在±0.5℃范围内,通过实验可以证明系统有较强的环境适应性,能够满足系统任务书的设计要求。
辛世杰[2]（2021）在《红外辐射基准载荷的高精度温控信息获取与处理技术》文中研究表明红外遥感技术是采集地球数据信息的重要技术手段,具有覆盖面积广、探测时间长、机动性强等诸多特点,因而被广泛应用于农业生产、土地利用、国土资源管理、大气监测以及地质灾害检测和调查等各个领域。随着技术的不断进步,气候变化观测和数值天气预报等领域对红外遥感数据提出了更高要求,特别是气候变化观测要求来自红外遥感载荷的测量数据不确定度水平优于0.1K,其10年内的稳定性要求优于0.04K。要实现如此高定量化水平的目标,不仅需要稳定可靠的红外探测设备,还需要高精度的在轨红外辐射源。其中红外探测设备的正常运行需要载荷为其提供稳定的工作环境温度,而辐射源的定标性能更是与其温度直接相关。基于上述重大应用需求,本课题研究设计了红外辐射基准载荷的高精度温控信息获取与处理系统。通过对红外辐射基准载荷的系统组成进行分析,选定其中对温控需求最高的红外辐射源作为本课题设计系统的主要控制研究对象,并研究了其基本架构及溯源链路。针对红外辐射源中的各项核心组件的需求进行了分析,并分配了该辐射源的温度不确定度。在空间应用中,由于电子器件老化及其性能易受环境温度波动的影响,现有的温度测量方法会出现非线性标定性能劣化的问题,导致测量结果出现偏差。本课题在阻值比率测温方法的基础上,提出了一种新的多参考阻值比率测温方法,实质上是将铂电阻与参考电阻的比率限定在较小的范围内,减小了当铂电阻阻值远离参考电阻阻值时,电路非线性对测温结果所造成的影响。将该方法电路与目前测温水平较高的单参考阻值比率测温电路置于恒温箱中进行比较实验,实验结果表明,在5℃～45℃的环境温度下,本方法的最大测量误差约为0.004℃,而单参考阻值比率测温电路的最大测量误差约为0.03℃。因此,该方法基本解决了非线性标定劣化的问题,无需载荷对其进行精密温控,减轻了载荷的热控成本,在环境温度变化剧烈场合中的非线性标定劣化程度更小,更加适合环境温度变化剧烈的应用场景。测量领域常用数字均值滤波器来降低测量噪声,但同时也会造成信号的失真,引入不确定度,现有滤波器评价工具难以对该滤波器对测量结果的影响进行量化。为解决该问题,本课题提出了一种数字均值滤波器不确定度评定方法,通过对温度缓变对象的温度变化率分布函数进行建模,利用该模型模拟生成温度测量序列并将其输入至滤波器中,最后利用不确定度A类评定方法来进行不确定度计算。对黑体实物进行了实验分析,得到了不确定度与采样周期、均值数目的关系曲线,该评定方法为数字均值滤波器设计提供新的考虑方向。针对红外辐射源升降温控制系统进行了热力学模型研究,提出了基于TEC散温器及驱动电压双反馈模型。相较于基于TEC驱动电压的单反馈模型而言,双反馈模型的优点在于考虑了TEC散温器温度波动对温度控制的干扰,可实现干扰的超前控制。设计了基于最长循环周期线性移位寄存器序列的温控系统模型辨识方案,采用增广最小二乘法对系统模型参数进行了辨识与分析,得到该红外辐射源升降温控制系统在制冷及加热模式下的精确数学模型。针对红外辐射源温控系统模型大时滞、非线性、参数时变的特点,研究并设计了一种简化变论域模糊PID控制器,该控制器在保证变论域优点的基础上,删减了变论域中输入变量论域变换的过程。将该控制器与普通变论域模糊PID控制器、模糊PID控制器、PID控制器进行对比实验,仿真实验表明:在不同温度控制幅度下,该控制器均无超调量,而其他控制器的超调量从3.44%至6.70%不等,同时该控制器的稳定时间也要优于其他控制器。为模拟天基应用环境,于在轨真空状态中对红外辐射源温控系统样机进行了性能测试,其温控范围为-20℃～60℃,温度稳定性优于0.027K,温度均匀性优于0.072K;对空间基准红外辐射源在10m处的亮温不确定度进行了评定,其扩展不确定度优于0.143K（k=2）。对样机上微型镓相变固定点的相变温度进行了测量,可根据该相变温度对红外辐射源上铂电阻进行校准,满足ITS-90国际温度标准定义,使得红外辐射源温度具备在轨溯源能力,对提高红外辐射基准载荷的定量化水平具有重要意义。本课题研究成果支撑了航天红外遥感温度量值溯源关键技术研究及应用项目,该项目获得了2020年度中国计量测试学会科学技术进步应用研究类一等奖。
常恒[3]（2021）在《姿态传感器温度补偿控制系统研究与实现》文中进行了进一步梳理基于MEMS技术研发的姿态传感器在军事、测绘、航空航天等领域广泛应用,为不同领域提供高精度姿态惯导数据。在不同工作温度下,姿态传感器检测数据稳定性及抗干扰能力强弱是其重要指标,因此姿态传感器在实际投入使用之前需要进行严格的测试标定。而温度补偿是姿态传感器测试标定中重要项目,对此本文主要针对实验室自研XGZT-Ⅲ型姿态传感器,设计并实现一套高精度高稳定性的温度补偿控制系统。系统以姿态传感器温度补偿中温度控制模块为主要研究对象,结合热传播学、黑体辐射等原理,分析被控对象的物理特性。并以大量实验数据为基础,利用“阶跃响应曲线法”求得系统的控制数学模型。首先升温系统采用石英灯加热方式控制,而石英灯加热过程中受热载体升温控制过程具有大滞后性的特点,主要表现为受热载体在温度上升过程中容易产生较大的延时响应,在温度控制中超调量过大是不理想的,因此为提升被控系统的响应时间,研究改进型PID控制算法,用于对温度控制的改造,从而确保温度控制系统的稳定性和快速性。其次在对大滞后控制系统进行算法仿真的基础上,结合硬件、软件和系统机械结构等研究设计姿态传感器温度补偿控制系统。使其达到补偿控制系统所需的性能指标。并对系统总体设计方案、系统工作原理以及补偿原理进行方案论证,同时对加热装置控制系统进行中间微分控制、大林控制、史密斯控制分析,比较不同控制优缺点。得到以大林控制算法为最优控制模型的温度控制系统。最后对系统采集得到的姿态传感器检测数据进行精确分析与建模,并对传感器温度补偿算法进行研究,采用拉依达准则,最小二乘估计等算法对姿态传感器进行标定补偿,使得传感器精度达到军工使用标准。根据本文的研究目的,本文详细阐述了对传感器温度补偿控制系统实现方案的可行性研究过程。经大量实验验证表明,通过本系统温度补偿后的姿态传感器其误差范围均小于±0.2mil,满足姿态传感器国军标标准。同时证明本文研究的姿态传感器温度补偿控制系统能够有效补偿该系列姿态传感器的检测精度,并且提高姿态传感器的测试效率。
李健[4]（2021）在《高性能拉曼分布式光纤传感仪关键技术研究》文中研究表明拉曼分布式光纤传感技术可实现温度的大范围高精度监测,在桥梁隧道、油气管线、智能电网等大型基础设施结构健康监测领域具有重大社会需求和应用前景。然而,拉曼分布式光纤传感系统其传感信号为强度极弱的自发拉曼散射信号,且传感光缆多铺设于光纤损耗较大的野外恶劣环境,存在信噪比（Signal-to-noiseratio,SNR）较低的技术瓶颈。增加探测脉冲宽度可提高系统SNR,进而提高系统测温精度和温度分辨率,但会降低系统空间分辨率。因此,如何有效提高拉曼分布式光纤传感系统的SNR,同时兼顾空间分辨率性能,是该系统性能提升的关键科学问题。此外,拉曼分布式光纤传感目前只能实现温度这一单参量检测,无法实现其它多种物理参量的协同检测以及对灾害前期温度突变位置的精准定位及预测,这也是拉曼分布式光纤传感仪在应用中亟待解决的关键技术瓶颈。针对上述科学问题和技术瓶颈,在国家重大科研仪器研制、山西省科技攻关等项目的资助下,开展了“基础理论与方法-仪器开发与研制-工程研究与应用”的系列研究工作。本论文基于改进型光纤拉曼传输方程的理论基础研究,提出了多项关键方法和技术用以提升系统测温精度、温度分辨率和空间分辨率性能。此外,还提出了一种基于拉曼斯托克斯光损耗分析及温度协同效应的双参量检测方案,实现了光纤沿线分布式温度和结构裂隙的协同监测。同时提出了一种基于深度学习的超前预警技术,解决了当前分布式光纤传感仪在面向灾害安全监控领域无法进行预测报警的难题。基于上述新型传感方案,以“提升能源安全保障能力”为目标,研发了高精度拉曼分布式光纤传感仪和双参量拉曼分布式光纤检测仪,并成功应用于山西省沁水输气管道和山西省西山煤田安全监控领域,为输气管网燃气泄漏、煤田采空区、煤矿巷道等治理区域自燃隐患点位置的精准判定提供了解决方案。本文主要研究内容和研究结果如下:（1）在高测温精度拉曼分布式光纤传感领域,针对系统测温精度受限于雪崩光电探测器（Avalanchephotodetector,APD）的光电响应增益、光纤温度敏感性、光纤色散和光纤突变损耗的科学难题,本文首先通过建立光纤拉曼散射温度调控模型,理论揭示了上述因素对系统测温精度的影响。然后基于改进型拉曼传输方程的理论机理研究,提出了多种新型传感解调方案用以提升系统测温精度。首先提出了一种动态增益校准方法用以校准因APD温漂导致系统测温精度降低的问题,在10.0 km的传感距离上将系统测温精度从6.4℃提高至1.2℃。进一步提出了一种差分温敏补偿方法用以解决传感光纤温度敏感性随传感距离增加而逐渐恶化的问题,将系统测温精度提高至0.36℃。此外,在面向实际工程应用领域,提出了光纤色散差分补偿法和联合参考光纤温度的双端环路解调法,解决了因拉曼双波长差异和光纤突变损耗导致系统测温精度下降的问题。（2）在高温度分辨率拉曼分布式光纤传感领域,针对系统温度分辨率受限于SNR的技术瓶颈,本文提出了一种动态差分衰减识别方法用以解决传统系统定标通道光干扰噪声对温度分辨率性能的影响。此外,该方法在温度测量前无需进行全光纤定标处理,简化了系统解调过程。实验结果显示,通过抑制定标光干扰噪声,该方法可以将系统SNR提高至13.32 dB,在17.0 km的传感距离实现了 0.18℃的温度分辨率性能。最后,在大温度测量范围下,本文仿真研究了单路解调系统、双路解调系统和光纤衰减对温度分辨率性能的影响。（3）在高空间分辨率拉曼分布式光纤传感领域,针对系统空间分辨率受限于光源脉冲宽度的科学问题,本文提出了 一种基于自发辐射源（Amplifier spontaneous emission,ASE）相关函数时域压缩解调的新机理和新方案。该方案以ASE源取代脉冲激光作为探测信号,首先建立了光纤ASE拉曼散射温度传感调控模型,通过对传感光纤激发的后向拉曼反斯托克斯散射信号进行时域差分重构,以此剥离出各个位置点携带ASE源时序特征的拉曼反斯托克斯信号。然后基于相关函数进行时域压缩解调,揭示了 ASE拉曼散射温度调制光场空间位置与ASE参考信号的相关特性,提出了光纤突变温度与相关峰峰值关系的解调方程。仿真结果表明,系统在10.0 km的传感距离下可以将传统米量级的空间分辨率性能提升至7.5 mm,最为关键的是,该方案实现的空间分辨率性能与传感距离无关。（4）在基础设施结构健康安全监控领域,要求拉曼分布式光纤传感可以同时监测结构裂隙和环境温度变化信息。针对此应用需求,本文提出了一种基于拉曼斯托克斯光损耗分析及温度协同效应的新型双参量光纤传感方案,用以实现光纤沿线分布式温度和结构裂隙协同监测。该方案基于光纤环路温度解调方法进行光纤沿线分布式温度信息提取,基于光纤拉曼斯托克斯光损耗分析方法进行结构裂隙范围检测。实验结果表明,该方案在保证光纤沿线高精度温度测量的同时,基于拟合后的拉曼斯托克斯光损耗强度可以实现1.6 mm至5.6 mm的裂隙范围检测和0.4 mm分辨率的裂隙检测。（5）针对能源开发与运营安全监控领域要求拉曼分布式光纤传感在各类灾害发生前快速精准测量出光纤沿线的温度突变位置信息的应用需求,本文提出了一种基于传感光缆温度变化率与环境差异的热传递函数超前预警技术,解决了系统因传感光缆温度传递滞后效应带来响应时间恶化的难题,实验结果显示系统的温度传感响应时间可以从23.4 s优化至1.3 s。进一步,提出了一种基于多阶实时移动平均法的深度学习数据挖掘和融合预警技术,对光纤沿线的历史温度传感数据进行数据挖掘分析并建立预测模型,实验实现了超前近60 s传感光缆沿线的温度变化准确预测,解决了当前分布式光纤传感仪在面向灾害安全监控领域无法进行预测报警的难题。（6）以“提升能源安全保障能力”为目标,为满足山西省输气管道和煤田自燃安全监测领域对高精度和双参量协同监测的需求,本文基于上述提出的各项性能提升关键方法和技术,开展了新型拉曼分布式光纤传感系统集成化、仪器化研究,研制了高精度拉曼分布式光纤传感仪和双参量拉曼分布式光纤检测仪,并成功应用于山西省沁水输气管道和山西省西山煤田安全监测领域,为输气管网燃气泄漏、西山煤田采空区、煤矿巷道等治理区域自燃隐患点位置的精准判定提供了解决方案。
王远飞[5]（2020）在《可穿戴设备的太阳能微能量采集与管理研究》文中提出随着可穿戴设备功能日趋多样化,设备完成各种传感和计算所需的功耗也成比例地增加,然而小巧且需满足人体工学设计的有限空间注定了可穿戴设备的电池不能成比例地扩容。在开发出功率密度更大的电池技术前,电池有限的续航能力依然是限制可穿戴技术蓬勃发展的“阿喀琉斯之踵”。微能量采集技术采用合适的能量收集装置将环境中的绿色能源收集起来,转化为电能并用于可穿戴设备进行供电,可大大提高可穿戴设备的续航能力。本论文以可穿戴设备作为应用场景,围绕高性能太阳能微能量采集与管理系统这一设计目标展开。本论文首先介绍了高性能微能量采集与管理系统性能优化思想以及具体的设计思路;其次,给出了面向太阳能的微能量采集与管理系统中的太阳能电池高精度显式模型以及功率耦合模型;然后,基于开源节流的优化思想、人工神经网络的辅助以及功率耦合模型的指导,完成了两款高性能太阳能微能量采集与管理芯片的设计与验证。本论文主要的创新点包括:（1）提出了新型高精度太阳能电池显式模型。该显式模型采用指数形式表达式对原始的非线性方程作近似处理,仅需确定四个与光强和温度相关的未知参数,即可得到均方根误差为6.02e-5的高精度显式模型,对于后级电路设计和系统性能优化具有指导意义;（2）提出了太阳能电池模型与功率转换器输入模型合二为一的思想,建立了精确的单增益、多增益功率耦合模型。该功率耦合模型将太阳能电池的电学特性参数与电路的设计参数联系在同一个模型中。所建立的单增益功率耦合模型的平均误差为0.31%、多增益功率耦合模型的平均误差分别为:0.275%、0.195%、0.4%和0.08%,结果表明,该模型具有相当高的拟合精度,可为微能量采集与管理电路设计和优化提供理论基础;（3）提出了一种基于可重配置压控振荡器的神经网络辅助型自适应最大功率点追踪策略。该策略结合单增益功率耦合模型以及基于人工神经网络的混合仿真方法,通过一个可重配置压控振荡器构建负反馈控制环路,实现了对太阳能电池最大功率点的低成本、高精度自适应追踪。基于该策略完成了一款低成本、可重配置、高精度的自适应最大功率点追踪芯片的设计与实现。用于验证的两块不同单晶硅太阳能电池平均追踪误差仅为0.24%和0.29%,峰值转换效率分别为89.39%和83.03%。结果表明,该款芯片具有低成本、高通用性、高精度的优点;（4）提出了储能元件辅助的分时调控微能量采集与管理策略及多增益效率优化方法。该策略将储能元件作为辅助,采用基于多增益功率耦合模型的自适应最大功率点追踪方法和效率优化方法以及分时调控能量管理策略,完成了一款储能元件辅助的高精度、高效率微能量采集与管理芯片的设计与实现。单晶硅和非晶硅柔性太阳能电池分别在3.2 V和3.6 V输出电压情况下,自适应最大功率点追踪的测试误差分别为0.36%、0.32%、0.44%和0.31%,平均转换效率分别为79.66%、74.7%、74.44%和70.32%。芯片及自供能系统测试结果表明,该款芯片具有优异的追踪精度和转换效率的性能,并能大大提升可穿戴设备用无线传感器的续航能力。
刘玲玉[6]（2020）在《便携式高精度温度检测仪的设计与实现》文中研究说明随着科技时代的发展,各个行业必须做出相应的改变才能适应时代的变化与市场的需求,这既是行业面临的困难,也是行业发展的动力。在工业控制方面,温度检测是一项尤为重要的监测指标,尤其在高、新、尖行业,这种需求显得尤为迫切。在高精度温度测量场景下,用铂电阻制成的温度计比较常见。论文的目的,就是可以利用常规温度传感器在电子技术的基础上,配合计算机以及微电子技术,研制一款成本造价低廉而产品性能较高的温度测量系统。针对指标要求,实现计量、气象和科研等领域对温度精密测量与校准的工作需求。论文首先阐述了课题研究的实际意义。其次,在铂电阻用于中温范围测量时,重点解决铂电阻的电阻-温度的特性关系为非线性的问题和温度变化引起的零点漂移问题。设计了1m A高精度恒流源,以减少噪声;通过多路温度传感器的四线制接线方法进行测量,实现信号的采集工作;将采集到的小信号通过低噪声放大器处理,放大26倍后通过24位模/数转换器,将电压的模拟量转换为数字量;为了获得更稳定的电压数据我们对电压采样值进行滤波处理;为提高测量的稳定性减少漂移的影响,用低温漂（?）并且高精度（0.1%）的标准电阻进行定时的自校准措施;为减小较宽温度测量范围内的非线性问题,求解温度二次方程计算温度值。选取控制核心芯片STC8F2K64S4负责整体设计的运算。仪器采用锂电池将主控部分与信号采集部分分开供电。配有简捷的键盘,方便仪器的操作;配有OLED液晶显示器,便于用户可视化。设计的实时时钟,可以灵活调整上传的速率及时间间隔。最后,对设计的整个系统样机进行了调试。经过试验,得出结论:样机可以实现2路温度的测量,在温度测量范围为:-20℃～200℃时,样机的测量精度达到:±0.02℃,显示分辨率达到:0.001℃,显示稳定度达到:末位数字变化不超过2个数码,能够满足高精度测量的要求。
范宇聪[7]（2020）在《海气界面水边界层温度剖面精细测量技术研究》文中提出海洋与大气之间不断进行着热量、动量以及物质的交换,因此海洋成为影响全球气候的主要因素之一,其中海气界面水边界层温度剖面的温度变化以及分布规律对于研究全球气候变化以及解释海气耦合作用中的物理机制具有重要的意义。为了对全球气候变化与海气耦合作用中的物理机制有更进一步的研究,国内外采用了多种技术方法对海气界面水边界层温度剖面的温度变化与分布规律进行了测量,其中包括卫星SST遥感技术、现场红外辐射测量技术以及温盐深仪现场测量技术。但卫星SST遥感技术的测量精度与空间分辨率较低,现场红外辐射测量技术的测量准确性容易受到环境因素的影响,温盐深仪现场测量技术由于仪器自身的尺寸限制,在水下的空间分辨率较低且无法对温度剖面进行同步测量。以上的不足使得这些测量技术不能很好的满足对海气界面水边界层温度剖面进行观测的需求。因此,开展海气界面水边界层温度剖面的精细化测量技术的研究对于研究全球气候变化以及解释海气耦合作用中的物理机制具有重要的意义。本研究课题主要对以下四个方面进行了相关研究。（1）测温敏感元件的选型研究。设计温度传感器阵列,解决测温敏感元件的封装与安装问题,使其具备不渗水、耐海水腐蚀的能力。同时测温敏感元件应该具有微型化的尺寸结构,不能影响测温节点的液位检测精度。设计测温敏感元件的相关测试验证实验,确保选择的测温敏感元件具有±0.01℃的温度测量精度,并具有良好的线性度、高灵敏度与低噪声特性;（2）多路传感器同步测量技术研究。设计温度测量系统的硬件控制电路与软件控制程序,以实现同步时间不大于0.1s的50路温度测量节点数据的同步测量;（3）测温节点液位检测技术研究。通过软件与硬件相结合的方法,计算得到每一个测温节点是否进入水中以及在水中的深度。在0级或1级海况下测温节点的液位检测精度要达到±0.01m;（4）硬件安装与保护壳体结构小型化研究。对壳体结构、重心等进行优化,使其在水中具有较为稳定的姿态,减小在正常海况下温度测量仪器对海气界面水边界层温度场的扰动,保持温度连续测量的稳定性。
黄巧峰[8]（2020）在《高精度分层温度测量装置的设计与实现》文中提出飞行试验过程中,试验舱内侧壁与大底温度数据的测量可以获取表面防热结构不同深度的温度,对热防护工作甚至整个系统试验的安全顺利进行都有着重要意义。考虑到试验舱内复杂的电磁环境,且舱内不同部位的温度变化差异较大,所以对温度测量装置的精度与可靠性提出了更高的要求。本文研究并设计了一种高精度的分层温度测量装置,测温通道数为4,可根据测温范围选取热电偶或铂电阻进行温度测量,并对温度信号进行变换、调理、采集与编码,上传采样数据给上位机或遥测设备进行分析。本文结合国内外温度采集的研究现状和设备的使用需求,确定了数据的传输模式和采样方式,提出了整体的设计方案。针对不同通道的测温范围,分别选用S型、K型热电偶与铂电阻pt1000作为测温的敏感元件。根据热电偶的测温特点与分度号的区别,对应设计了以AD8495和AD590为核心的两种冷端补偿的硬件电路方案,同时介绍了补偿导线的比对选型,以提高设备对环境温度的适应能力;根据铂电阻的测温原理,通过对其驱动方式的分析,提出并设计了一种高精度的恒流源驱动的四线制测温方式,对关键技术恒流源的设计进行了对比分析和优化设计,可以有效地去除自身线阻的影响和减小自热效应,提高测量精度。为提高设备对复杂电磁环境的抗干扰能力,采用差分的方式进行增益调整并进行滤波设计,包括RF射频滤波、二阶压控低通滤波,来滤除环境中射频干扰以及线路传输过程中的串扰。在采集量化方面,针对温度信号采样频率低、采集精度要求高的特点,选用Σ-Δ型ADC进行模数转换,本文介绍了Σ-Δ型ADC应用的过采样、数字抽取滤波和噪声整形技术,分析其高分辨率和低噪声的采样机理。采用双定时器程序设计优化模拟开关切换、A/D转换和串口通信的时序逻辑,实现均匀采样和统一的数据编帧、转发,并通过分析和验证抽取滤波器的选取与抽取比的大小对采集精度的影响,实现高精度的信号采集。通过搭建测试平台对温度测量装置进行全面测试,并针对装置的可靠性与测量精度展开了分析与总结,验证了设计的可行性。
丁润琦[9]（2020）在《多通道高精度数据采集装置的设计与实现》文中研究说明在飞行试验中,通常需要对舱内多个物理量信号精确地采集,以监测舱内各系统的工作状态,但是飞行器舱内电磁环境复杂,充斥着各种噪声,极易对信号采集的精度造成影响,因此如何对多通道且信号形式多样的传感器信号进行高精度采集成为设计的重点。在此次设计中按照模块化的设计思想分别对硬件电路和软件控制逻辑进行设计,达到了高精度采集的目的。首先对需采集的各类型传感器参数进行分析,提出了数据采集装置的整体设计方案;然后对影响采集精度的噪声以及误差进行建模分析和定量描述;结合采集精度影响因素分析以及各传感器信号特点,设计了符合传感器信号特性的低噪声信号调理电路;并且为降低电源噪声对采集精度的影响,设计了开关电源与线性电源结合的方法,达到了低噪声电源电路设计的目的;同时,设计了采样量化电路和以太网接口电路,保障了传感器信号的可靠采集与转发。在逻辑设计方面,为降低传感器信号在采集过程中产生的量化噪声以及脉冲干扰,在采样量化控制逻辑中采用过采样技术和去极值平均滤波算法以降低噪声和脉冲对采集精度的影响;针对硬件滤波电路滤波阶数低,不能完全将高频噪声滤除的问题,在软件逻辑设计中加入高阶FIR滤波器,以衰减掺杂在传感器信号中的高频噪声;由于各类型传感器信号采样频率不同,数据量相差较大的问题,设计采用不同类型传感器数据分别编帧依靠以太网TCP协议传输的方式进行传输,保证了数据传输的可靠性。最后通过搭建闭环测试系统对数据采集装置的数据采集精度以及数据传输的可靠性进行测试,并分析试验结果,验证该数据采集装置可满足设计指标的要求。
王腾[10]（2020）在《光电吊舱热流场数据采集系统设计》文中研究说明光电吊舱热流场数据采集系统是用于采集光电吊舱内部的温度信号和压力信号,并将采集到的数据发送至计算机,对于指导光电吊舱的整体设计、冷却形式和后期的产品改进都具有重大意义。光电吊舱工作环境的多样性和吊舱内部器件的高集成度,都对如何实现高精度数据采集提出了严格要求。为了满足设计需求,按照模块化思想,设计了一套低噪声、高精度的多路数据采集系统。首先对设计需求进行分析,完成了传感器的选型,并研究分析了传感器在吊舱内的布局情况;对于多路信号的采集采用串行与并行相结合的采集模式;在此基础上,提出了数据采集系统的整体设计方案。其次在热电偶信号调理采样电路设计中,通过冷端补偿电路设计对热电偶的冷端进行补偿;采用低噪声、高精度参考电压源电路设计,降低电源噪声干扰;并对热电偶信号进行两次滤波处理,降低电路中的干扰噪声。在压力传感器信号调理采样电路设计中,对压力传感器信号同样进行滤波电路设计,降低噪声干扰;通过放大电路设计和ADC驱动电路设计,实现对压力传感器信号的高精度采集。再次完成了数据采集系统的控制逻辑设计。使用SPI通信协议,实现了对ADC的控制逻辑设计;通过模拟开关控制逻辑设计,实现了多通道数据的采集;采用FIR数字滤波器设计,进一步滤除干扰噪声;对采样数据进行添加标识帧处理,实现了在计算机端对数据的区分;通过以太网数据发送模块的逻辑设计,完成了数据的高速传输。最后搭建了标定实验平台,验证了数据采集系统数据传输的完整性;并完成了对压力采集系统和温度采集系统的标定和误差分析,结果表明压力采集系统精度达到±0.326%F.S,温度采集系统精度达到±0.169%F.S,数据采集系统整体精度满足设计要求;搭建光电吊舱热流场数据采集系统测试平台,使用数据采集系统成功实现了对吊舱内热流场数据的采集,并且经过数据分析,表明采集系统性能稳定可靠,验证了设计的正确性。
二、一种高精度温度采集系统的设计（论文开题报告）
（1）论文研究背景及目的
此处内容要求：
首先简单简介论文所研究问题的基本概念和背景，再而简单明了地指出论文所要研究解决的具体问题，并提出你的论文准备的观点或解决方法。
写法范例：
本文主要提出一款精简64位RISC处理器存储管理单元结构并详细分析其设计过程。在该MMU结构中,TLB采用叁个分离的TLB,TLB采用基于内容查找的相联存储器并行查找,支持粗粒度为64KB和细粒度为4KB两种页面大小,采用多级分层页表结构映射地址空间,并详细论述了四级页表转换过程,TLB结构组织等。该MMU结构将作为该处理器存储系统实现的一个重要组成部分。
（2）本文研究方法
调查法：该方法是有目的、有系统的搜集有关研究对象的具体信息。
观察法：用自己的感官和辅助工具直接观察研究对象从而得到有关信息。
实验法：通过主支变革、控制研究对象来发现与确认事物间的因果关系。
文献研究法：通过调查文献来获得资料，从而全面的、正确的了解掌握研究方法。
实证研究法：依据现有的科学理论和实践的需要提出设计。
定性分析法：对研究对象进行“质”的方面的研究，这个方法需要计算的数据较少。
定量分析法：通过具体的数字，使人们对研究对象的认识进一步精确化。
跨学科研究法：运用多学科的理论、方法和成果从整体上对某一课题进行研究。
功能分析法：这是社会科学用来分析社会现象的一种方法，从某一功能出发研究多个方面的影响。
模拟法：通过创设一个与原型相似的模型来间接研究原型某种特性的一种形容方法。
三、一种高精度温度采集系统的设计（论文提纲范文）
（1）多通道温度、应变参数监测存储系统的设计与实现（论文提纲范文）
| 摘要 |
| abstract |
| 1 绪论 |
| 1.1 课题研究的意义 |
| 1.2 国内外研究现状 |
| 1.3 温度、应变参数监测存储系统的发展趋势 |
| 1.4 论文研究的主要内容 |
| 2 系统总体设计方案 |
| 2.1 系统设计背景 |
| 2.1.1 设计任务 |
| 2.1.2 设计思想及原则 |
| 2.2 应变传感器的测量原理 |
| 2.3 应变片引线制 |
| 2.3.1 二线制测应变 |
| 2.3.2 三线制测应变 |
| 2.3.3 电桥自动平衡的设计 |
| 2.4 热电偶传感器的测量原理 |
| 2.4.1 热电势测量原理 |
| 2.4.2 热电偶冷端补偿方法的设计 |
| 2.5 系统总体方案设计 |
| 2.6 本章小结 |
| 3 温度、应变参数监测存储系统硬件电路设计 |
| 3.1 硬件电路设计方案 |
| 3.2 桥式应变片电路设计 |
| 3.3 信号放大调理设计 |
| 3.3.1 应变信号放大调理设计 |
| 3.3.2 温度信号放大调理设计 |
| 3.4 信号滤波调理电路设计 |
| 3.4.1 应变信号滤波调理的设计 |
| 3.4.2 温度信号滤波调理的设计 |
| 3.5 AD转换电路设计 |
| 3.6 FPGA及其外围电路的设计 |
| 3.7 FLASH电路设计 |
| 3.8 USB接口电路设计 |
| 3.9 供电电路设计 |
| 3.10 系统抗干扰设计 |
| 3.11 本章小结 |
| 4 系统软件设计 |
| 4.1 下位机软件设计 |
| 4.1.1 AD采集逻辑设计 |
| 4.1.2 方向控制开关SN245 |
| 4.1.3 异步FIFO设计 |
| 4.1.4 FLASH存储逻辑设计 |
| 4.2 上位机软件设计 |
| 4.2.1 上位机软件流程设计 |
| 4.2.2 应变数据处理 |
| 4.2.3 温度数据处理 |
| 4.2.4 数字滤波器的设计 |
| 4.3 本章小结 |
| 5 系统标定、测试与结果分析 |
| 5.1 最小二乘法拟合 |
| 5.2 温度、应变的标定 |
| 5.2.1 应变标定设备原理 |
| 5.2.2 温度标定设备原理 |
| 5.2.3 标定过程与结果 |
| 5.3 温度、应变参数监测存储系统的测试与分析 |
| 5.3.1 回路数据监测 |
| 5.3.2 长时间数据监测 |
| 5.4 本章小结 |
| 6 总结与展望 |
| 6.1 所做工作的总结 |
| 6.2 下一步工作建议与展望 |
| 参考文献 |
| 攻读硕士期间发表的论文及研究成果 |
| 致谢 |
（2）红外辐射基准载荷的高精度温控信息获取与处理技术（论文提纲范文）
| 摘要 |
| abstract |
| 第1章 引言 |
| 1.1 研究背景及意义 |
| 1.1.1 遥感技术发展现状 |
| 1.1.2 在轨辐射定标技术瓶颈 |
| 1.2 在轨辐射定标基准源研究现状及技术难点 |
| 1.2.1 研究现状 |
| 1.2.2 技术难点 |
| 1.3 高精度温控技术研究现状及技术难点 |
| 1.3.1 研究现状 |
| 1.3.2 技术难点 |
| 1.4 课题主要研究内容 |
| 第2章 红外辐射基准载荷的高精度温控应用需求研究 |
| 2.1 红外辐射基准载荷系统组成及分析 |
| 2.1.1 系统组成 |
| 2.1.2 高精度温控需求分析 |
| 2.2 空间红外基准辐射源基本原理 |
| 2.2.1 空间红外基准辐射源基本架构 |
| 2.2.2 空间基准载荷红外辐射源溯源链路 |
| 2.3 红外辐射源核心组件需求分析 |
| 2.3.1 温度测量组件 |
| 2.3.2 半导体制冷器及其散温组件 |
| 2.3.3 红外辐射源结构设计 |
| 2.3.4 绝热棉及多层绝热组件 |
| 2.3.5 微型相变固定点单元 |
| 2.4 不确定度分配 |
| 2.4.1 基本原理 |
| 2.4.2 空间基准载荷红外辐射源不确定度分配 |
| 第3章 面向红外辐射基准载荷应用的高精度测温技术研究 |
| 3.1 主流测温电路原理及局限性分析 |
| 3.2 测量电路非线性校正原理简介 |
| 3.3 基于电阻比率测温结构的多参考阻值比率测温方法研究 |
| 3.3.1 针对非线性误差问题的研究 |
| 3.3.2 针对铂电阻阻值计算不连续问题的研究 |
| 3.4 基于同激励源及同信号路径的可扩展式电阻阵列研究 |
| 3.4.1 工作原理 |
| 3.4.2 快速判定电阻区间算法 |
| 3.5 数字均值滤波器的不确定度评定方法研究 |
| 3.5.1 现有滤波器评价工具的局限性研究 |
| 3.5.2 温度测量系统信号模型的研究 |
| 3.5.3 典型温度信号序列的构建方法 |
| 3.5.4 数字均值滤波器的不确定度评定算法 |
| 3.5.5 黑体温度特性模型验证 |
| 3.5.6 均值滤波器的不确定度评定测试 |
| 3.6 本章小结 |
| 第4章 基于多参考阻值比率结构的测控温系统电子学设计 |
| 4.1 低漂移高精度恒流源电路研究 |
| 4.1.1 恒流源电路基本原理及影响因素研究 |
| 4.1.2 低漂移高精度恒流源电路设计 |
| 4.2 测控温系统硬件设计 |
| 4.3 电路性能分析与实验 |
| 4.3.1 多参考阻值切换调节因子作用效果实验 |
| 4.3.2 温度测量稳定性等效实验 |
| 4.3.3 温度测量分辨能力等效实验 |
| 4.3.4 温度测量非线性标定劣化实验 |
| 4.3.5 温度测量电路校准与检定 |
| 4.3.6 热控驱动电路分辨能力实验 |
| 4.3.7 热控驱动电路输出稳定性实验 |
| 4.3.8 功率测量电路分辨能力实验 |
| 4.4 本章小结 |
| 第5章 红外辐射源温控系统建模与研究 |
| 5.1 红外辐射源升降温控制系统热力学模型研究 |
| 5.1.1 半导体制冷器基本原理 |
| 5.1.2 红外辐射源温控系统的热力学模型研究 |
| 5.1.3 基于TEC散温器温度及驱动电压双反馈的模型研究 |
| 5.1.4 基于TEC驱动电压单反馈的模型研究 |
| 5.1.5 单反馈模型与双反馈模型的比较 |
| 5.2 红外辐射源温控系统模型辨识方法研究 |
| 5.2.1 基于最长循环周期线性移位寄存器序列的黑体温控系统模型辨识 |
| 5.2.2 基于增广最小二乘法的模型参数辨识 |
| 5.3 本章小结 |
| 第6章 空间红外辐射基准源的温度控制技术研究 |
| 6.1 变论域模糊PID控制基本原理简介 |
| 6.2 针对输入变量的简化变论域研究 |
| 6.3 红外辐射源温控系统的控制器设计及其关键参数 |
| 6.3.1 模糊化和解模糊设计 |
| 6.3.2 模糊规则设计 |
| 6.3.3 模糊推理设计 |
| 6.3.4 基于简化变论域对模糊化环节的重设计 |
| 6.3.5 红外辐射源温控系统控制器关键参数 |
| 6.4 遗传算法对控制器关键参数的优化 |
| 6.4.1 基本原理 |
| 6.4.2 适应度函数设计 |
| 6.5 温控仿真结果 |
| 6.6 本章小结 |
| 第7章 空间红外辐射基准源温控系统性能测试及评估 |
| 7.1 红外辐射源温控性能仿真实验 |
| 7.1.1 红外辐射源机械结构设计 |
| 7.1.2 辐射源温控性能仿真与分析 |
| 7.2 空间红外基准辐射源性能测试 |
| 7.2.1 短期稳定性及均匀性实验 |
| 7.2.2 温控曲线波动及异常扰动分析 |
| 7.2.3 长期稳定性及均匀性实验 |
| 7.2.4 微型镓相变固定点相变温度测量 |
| 7.2.5 相变温度随加热功率的变化关系研究 |
| 7.2.6 红外辐射源空腔发射率仿真 |
| 7.3 空间红外基准辐射源不确定度评定 |
| 7.4 本章小结 |
| 第8章 总结与展望 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 作者简历及攻读学位期间发表的学术论文与研究成果 |
（3）姿态传感器温度补偿控制系统研究与实现（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 1 绪论 |
| 1.1 课题研究背景和意义 |
| 1.2 姿态传感器温度补偿研究现状 |
| 1.2.1 国外研究现状 |
| 1.2.2 国内研究现状 |
| 1.3 课题研究的主要内容 |
| 1.4 研究论文的章节安排 |
| 2 姿态传感器温度补偿系统总体研究 |
| 2.1 温度补偿控制系统功能及性能分析 |
| 2.1.1 姿态传感器温度补偿主要误差分析 |
| 2.1.2 姿态传感器温度补偿控制系统所要实现的目标 |
| 2.1.3 温度补偿控制系统主要技术指标 |
| 2.2 温度补偿控制系统总体方案 |
| 2.2.1 姿态传感器补偿测试方法 |
| 2.2.2 温度补偿控制系统设计总体方案思路 |
| 2.2.3 温度补偿控制系统总体结构 |
| 2.2.4 温度补偿控制系统结构分析 |
| 2.3 本章小结 |
| 3 温度控制算法与传感器补偿原理研究 |
| 3.1 石英灯传热原理研究 |
| 3.1.1 石英灯黑体辐射原理研究 |
| 3.1.2 辐射加热模型建立 |
| 3.1.3 控制系统加热模块控制算法 |
| 3.1.4 阶跃响应曲线法建立数学模型 |
| 3.2 大滞后系统控制算法研究 |
| 3.2.1 大滞后系统特性分析 |
| 3.2.2 大滞后系统控制方法研究 |
| 3.2.3 温度控制系统仿真分析 |
| 3.3 数据预处理以及传感器温度补偿算法研究 |
| 3.3.1 姿态传感器温度补偿原理 |
| 3.3.2 数据预处理 |
| 3.3.3 温度补偿算法分析 |
| 3.3.4 温度误差补偿 |
| 3.4 本章小结 |
| 4 系统硬件电路设计与实现 |
| 4.1 系统硬件电路整体架构设计思路 |
| 4.2 温度补偿平台控制系统硬件电路设计 |
| 4.2.1 电源管理电路设计 |
| 4.2.2 步进电机驱动硬件电路 |
| 4.2.3 石英灯加热模块硬件电路设计 |
| 4.2.4 上下位机通讯模块电路设计 |
| 4.2.5 数据存储电路设计 |
| 4.3 温度补偿控制系统硬件电路调试 |
| 4.4 本章小结 |
| 5 系统软件设计与实现 |
| 5.1 软件的研究思路 |
| 5.2 下位机程序设计 |
| 5.2.1 软件开发环境 |
| 5.2.2 初始化模块 |
| 5.2.3 加热控制模块软件设计 |
| 5.2.4 数据采集模块软件设计 |
| 5.2.5 数据传输通讯模块软件设计 |
| 5.3 系统上位机软件的研究 |
| 5.3.1 编程模型 |
| 5.3.2 上位机软件的总体设计思路 |
| 5.3.3 可视化操作界面的设计 |
| 5.4 系统软件调试 |
| 5.4.1 系统下位机软件的调试 |
| 5.4.2 系统上位机软件的调试 |
| 5.5 本章小结 |
| 6 系统结构搭建与实验调试 |
| 6.1 测试平台实物模型的搭建 |
| 6.2 主要模块的调试 |
| 6.2.1 最小系统调试 |
| 6.2.2 步进电机调试 |
| 6.2.4 通信模块调试 |
| 6.2.5 系统联调测试 |
| 6.3 温度补偿系统实验验证 |
| 6.4 本章小结 |
| 7 总结与展望 |
| 7.1 工作总结 |
| 7.2 研究展望 |
| 参考文献 |
| 攻读硕士学位期间发表的论文及成果 |
| 致谢 |
（4）高性能拉曼分布式光纤传感仪关键技术研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 研究背景及意义 |
| 1.1.1 拉曼分布式光纤传感技术 |
| 1.1.2 温度解调原理及主要性能指标 |
| 1.2 拉曼分布式光纤传感性能提升研究进展 |
| 1.2.1 测温精度和温度分辨率性能提升研究进展 |
| 1.2.2 空间分辨率性能提升研究进展 |
| 1.2.3 预警响应速度性能提升研究进展 |
| 1.2.4 拉曼分布式光纤传感仪研制进展及现状 |
| 1.2.5 性能提升及应用面临的关键问题 |
| 1.3 本论文主要研究内容 |
| 第二章 基于改进型拉曼传输方程的高测温精度拉曼光纤传感 |
| 2.1 基于光纤拉曼散射温度调控模型的测温精度理论分析 |
| 2.1.1 APD光电响应增益对系统测温精度的影响 |
| 2.1.2 光纤群速度色散对系统测温精度的影响 |
| 2.1.3 光纤突变损耗对系统测温精度的影响 |
| 2.2 多级恒温控制方案与动态增益校准法抑制APD温漂 |
| 2.2.1 多级恒温控制系统结构与实验结果 |
| 2.2.2 动态增益校准方法与实验结果 |
| 2.3 差分温敏补偿法校准光纤温度敏感性 |
| 2.3.1 差分温敏补偿法解调原理 |
| 2.3.2 实验结果与分析 |
| 2.4 联合参考光纤温度的双端环路解调法补偿光纤突变损耗 |
| 2.4.1 实验装置及温度解调原理 |
| 2.4.2 实验结果与分析 |
| 2.5 光纤色散差分补偿法校准拉曼波长差异 |
| 2.5.1 光纤色散差分补偿法原理 |
| 2.5.2 实验结果与分析 |
| 2.6 本章小结 |
| 第三章 基于动态差分衰减识别的高温度分辨率拉曼光纤传感 |
| 3.1 影响系统温度分辨率的理论分析 |
| 3.2 动态差分衰减识别方法原理 |
| 3.2.1 面向DDP解调方案的动态差分衰减识别原理 |
| 3.2.2 面向SDP解调方案的动态差分衰减识别原理 |
| 3.3 实验结果与分析 |
| 3.3.1 DDP解调方案实验结果与分析 |
| 3.3.2 SDP解调方案实验结果与分析 |
| 3.4 大温度测量范围下温度分辨率性能仿真 |
| 3.4.1 DDP解调方案的温度分辨率性能仿真 |
| 3.4.2 SDP解调方案的温度分辨率性能仿真 |
| 3.4.3 温度分辨率性能与光纤衰减特性分析 |
| 3.5 本章小结 |
| 第四章 基于相关函数时域压缩解调的高空间分辨率拉曼光纤传感 |
| 4.1 影响系统空间分辨率的理论分析 |
| 4.1.1 系统空间分辨率限制因素 |
| 4.1.2 激光脉冲传输特性及散射光强叠加特性分析 |
| 4.2 相关函数时域压缩解调原理 |
| 4.2.1 光纤ASE拉曼散射传输温度调控模型建立 |
| 4.2.2 基于时域差分重构的信号解析与重构理论 |
| 4.2.3 探测定位理论 |
| 4.2.4 相关函数时域压缩温度解调理论 |
| 4.3 结果与分析 |
| 4.3.1 定位结果与分析 |
| 4.3.2 温度解调仿真结果与分析 |
| 4.3.3 空间分辨率结果与分析 |
| 4.3.4 温度灵敏度结果与分析 |
| 4.4 本章小结 |
| 第五章 基于拉曼损耗及温度效应的双参量拉曼光纤传感 |
| 5.1 双参量解调原理 |
| 5.1.1 基于拉曼斯托克斯光损耗分析的结构裂隙检测原理 |
| 5.1.2 基于环路拉曼斯托克斯光解调反斯托克斯光技术的温度检测原理 |
| 5.2 双参量系统实验装置 |
| 5.3 实验结果与分析 |
| 5.3.1 分布式温度传感实验结果 |
| 5.3.2 结构裂隙检测实验结果 |
| 5.3.3 分布式温度及结构裂隙协同传感实验结果 |
| 5.4 本章小结 |
| 第六章 基于深度学习的快速响应拉曼光纤传感 |
| 6.1 基于传感光缆热传递函数的温度超前预警技术 |
| 6.1.1 传感光缆温度传递滞后效应 |
| 6.1.2 超前预警模型建立及实验结果分析 |
| 6.2 基于多阶实时移动平均法的数据挖掘和融合预警技术 |
| 6.2.1 技术原理分析 |
| 6.2.2 温度预警实验结果与分析 |
| 6.3 本章小结 |
| 第七章 新型拉曼分布式光纤传感仪研制及工程应用 |
| 7.1 仪器研制与开发 |
| 7.1.1 高精度拉曼分布式光纤传感仪研制 |
| 7.1.2 双参量拉曼分布式光纤检测仪研制 |
| 7.2 LabVIEW联合MATLAB上位机软件系统开发 |
| 7.3 工程应用 |
| 7.3.1 山西省沁水县输气管网泄漏安全监测 |
| 7.3.2 山西省西山煤田采空区自燃安全监测 |
| 7.4 本章小结 |
| 第八章 总结与展望 |
| 8.1 本文工作总结 |
| 8.2 未来工作展望 |
| 参考文献 |
| 图索引 |
| 表索引 |
| 攻读学位期间取得的科研成果 |
| 致谢 |
（5）可穿戴设备的太阳能微能量采集与管理研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| abstract |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 可穿戴设备中微能量采集与管理研究的背景与意义 |
| 1.2 国内外研究现状 |
| 1.2.1 太阳能电池的发展现状 |
| 1.2.2 太阳能电池电学特性建模现状 |
| 1.2.3 太阳能电池最大功率点追踪策略现状 |
| 1.2.4 功率转换器建模以及效率优化现状 |
| 1.2.5 储能元件辅助的能量管理技术现状 |
| 1.4 本论文的研究目标与主要创新 |
| 1.5 本论文的结构安排 |
| 第二章 人工神经网络辅助的高性能微能量采集与管理系统分析 |
| 2.1 微能量采集与管理系统性能优化思想及分析 |
| 2.1.1 最大功率点追踪性能指标及优化思想 |
| 2.1.2 微能量采集与管理系统功率损耗分析及优化思想 |
| 2.2 高性能微能量采集与管理系统设计思路分析 |
| 2.2.1 传统微能量采集与管理系统设计思路 |
| 2.2.2 人工神经网络辅助的高性能微能量采集与管理系统设计思路 |
| 2.3 基于人工神经网络的采样、模拟辅助平台开发 |
| 2.3.1 采样、模拟辅助平台整体设计与关键硬件选型 |
| 2.3.2 太阳能电池采样器 |
| 2.3.3 基于BP-ANN的太阳能电池模拟器 |
| 2.4 本章小结 |
| 第三章 面向太阳能的微能量采集模型研究 |
| 3.1 面向太阳能的微能量采集模型研究概述 |
| 3.2 太阳能电池电学特性显式模型 |
| 3.2.1 基于LAMBERT W函数的太阳能电池显式模型 |
| 3.2.2 新型太阳能电池电学特性近似显式模型 |
| 3.3 线性拓扑开关电容型转换器输入模型建模 |
| 3.4 面向太阳能采集的精确功率耦合模型建模及验证 |
| 3.5 本章小结 |
| 第四章 可重配置、高精度的AMPPT芯片设计与实现 |
| 4.1 适用于太阳能电池的AMPPT策略原理 |
| 4.2 AMPPT芯片整体框架 |
| 4.3 关键子模块设计 |
| 4.3.1 可重配置的VCO设计 |
| 4.3.2 超低功耗电压基准模块设计与仿真 |
| 4.3.3 后级输出电路设计 |
| 4.4 AMPPT参数设计与整体仿真 |
| 4.4.1 AMPPT参数设计 |
| 4.4.2 整体电路仿真 |
| 4.5 AMPPT芯片性能测试与总结 |
| 4.6 本章小结 |
| 第五章 储能元件辅助的微能量采集与管理芯片设计与实现 |
| 5.1 储能元件辅助的多增益、分时调控微能量采集与管理策略 |
| 5.1.1 多增益架构优化电荷再分配损耗原理 |
| 5.1.2 与储能元件配合的分时调控能量管理策略 |
| 5.2 储能元件辅助的单级功率转换微能量采集与管理芯片整体框架 |
| 5.3 关键子模块设计和仿真验证 |
| 5.3.1 多增益开关电容DC-DC转换器设计 |
| 5.3.2 多增益功率耦合模型建模及分析 |
| 5.3.3 输入电压检测模块设计及仿真 |
| 5.3.4 增益控制模块逻辑设计及仿真 |
| 5.3.5 多增益功率转换器适用的AMPPT设计 |
| 5.3.6 电压和电流基准源模块设计及仿真 |
| 5.3.7 能量感知与PSM稳压模块设计及仿真 |
| 5.3.8 预充电模块设计及仿真 |
| 5.4 功率转换器效率优化方法及整体仿真 |
| 5.5 微能量采集与管理芯片与自供能系统测试 |
| 5.5.1 芯片及系统测试 |
| 5.5.2 微能量采集与管理芯片性能总结 |
| 5.6 本章小结 |
| 第六章 全文总结与展望 |
| 6.1 全文总结 |
| 6.2 后续工作展望 |
| 致谢 |
| 参考文献 |
| 攻读博士学位期间取得的成果 |
（6）便携式高精度温度检测仪的设计与实现（论文提纲范文）
| 摘要 |
| abstract |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 便携式高精度温度检测仪研究的目的及意义 |
| 1.2 高精度温度测量国内外发展趋势 |
| 1.2.1 高精度温度测量技术国外发展趋势 |
| 1.2.2 高精度温度测量国内技术现状 |
| 1.3 主要研究内容及章节安排 |
| 第二章 设计方案 |
| 2.1 设计要求 |
| 2.2 温度传感器 |
| 2.2.1 非接触式温度传感器 |
| 2.2.2 接触式温度传感器 |
| 2.3 温度传感器的选择 |
| 2.3.1 铂电阻的介绍 |
| 2.3.2 铂电阻接线方式介绍 |
| 2.4 高精度温度测量方法概述 |
| 2.5 总体设计框图 |
| 2.6 小结 |
| 第三章 硬件电路设计 |
| 3.1 单片机STC8F2K64S4 设计 |
| 3.2 A/D转换器 |
| 3.2.1 AD7192转换器概述和特性 |
| 3.2.2 AD7192转换器内部寄存器说明 |
| 3.2.3 AD7192转换器工作说明 |
| 3.2.4 AD7192转换器电路设计 |
| 3.3 模拟部分电路设计 |
| 3.3.1 电压参考基准电路选择和设计 |
| 3.3.2 恒流源电路设计 |
| 3.3.3 差动放大电路设计 |
| 3.3.4 主放大电路设计 |
| 3.4 数字部分电路设计 |
| 3.4.1 实时时钟电路设计 |
| 3.4.2 液晶显示接口电路设计 |
| 3.4.3 键盘接口电路设计 |
| 3.4.4 RS232串行接口电路设计 |
| 3.4.5 WIFI串行接口电路设计 |
| 3.5 电源电路设计 |
| 3.6 PCB板设计 |
| 3.7 小结 |
| 第四章 软件设计部分 |
| 4.1 软件开发环境 |
| 4.2 主循环程序设计 |
| 4.2.1 初始化程序 |
| 4.2.2 功能选择程序 |
| 4.3 温度测量计算程序 |
| 4.3.1 计算温度 |
| 4.3.2 采集电压 |
| 4.3.3 温度电压采样值滤波程序 |
| 4.4 小结 |
| 第五章 便携式高精度温度检测仪调试 |
| 5.1 便携式高精度温度检测仪的调试过程 |
| 5.1.1 硬件调试 |
| 5.1.2 软件调试 |
| 5.2 便携式高精度温度检测仪样机展示 |
| 5.3 便携式高精度温度检测仪的串行通信 |
| 5.4 小结 |
| 第六章 总结 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 个人简介及攻读学位期间取得的成果 |
（7）海气界面水边界层温度剖面精细测量技术研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| abstract |
| 第一章 前言 |
| 1.1 课题研究的背景与意义 |
| 1.2 国内外相关研究状况 |
| 1.2.1 国内相关研究状况 |
| 1.2.2 国外相关研究状况 |
| 1.3 课题研究目的与内容 |
| 1.4 论文结构安排 |
| 1.5 本章小结 |
| 第二章 测温敏感元件的选型与测量原理 |
| 2.1 测温敏感元件的选型 |
| 2.2 热敏电阻的测量原理 |
| 2.3 热敏电阻温度系数定标原理 |
| 2.4 本章小结 |
| 第三章 密集化温度传感器阵列结构与液位检测技术研究 |
| 3.1 高精度同步测温仪水密壳体设计 |
| 3.1.1 测温仪水密壳体设计方案 |
| 3.1.2 测温仪水密壳体整体结构组成 |
| 3.2 密集化温度传感器阵列设计 |
| 3.2.1 热敏电阻的保护方式 |
| 3.2.2 热敏电阻的安装方式 |
| 3.3 温度传感器液位检测技术研究 |
| 3.3.1 基于电容与压力传感器的液位检测 |
| 3.3.2 基于温度与压力传感器的液位检测 |
| 3.4 本章小结 |
| 第四章 高精度温度剖面同步测量系统的设计 |
| 4.1 高精度温度剖面测量系统总体设计方案 |
| 4.2 测量系统硬件设计 |
| 4.2.1 中央控制单元最小系统设计 |
| 4.2.2 电源单元设计 |
| 4.2.3 时钟单元设计 |
| 4.2.4 数据存储单元设计 |
| 4.2.5 数据远程传输单元设计 |
| 4.2.6 多通道温度同步测量单元设计 |
| 4.2.7 高精度压力测量单元设计 |
| 4.3 测量系统软件设计 |
| 4.3.1 主控制程序设计 |
| 4.3.2 电源管理控制程序设计 |
| 4.3.3 时钟程序设计 |
| 4.3.4 数据存储程序设计 |
| 4.3.5 数据远程传输程序设计 |
| 4.3.6 AD7771数据采集与处理程序设计 |
| 4.3.7 温度传感器液位检测程序设计 |
| 4.3.8 上位机软件设计 |
| 4.4 本章小结 |
| 第五章 温度剖面同步测量系统实验验证与应用分析 |
| 5.1 温度传感器阵列的实验室定标与温度测量精度验证 |
| 5.1.1 热敏电阻温度系数定标实验方案 |
| 5.1.2 热敏电阻温度系数定标结果分析 |
| 5.1.3 温度传感器阵列温度测量精度验证 |
| 5.2 温度传感器阵列的采样同步性验证 |
| 5.3 温度传感器液位检测效果分析 |
| 5.4 原理样机整机测试 |
| 5.4.1 整机水密性测试与水槽温度剖面测量 |
| 5.4.2 数据存储与无线数据传输测试 |
| 5.5 本章小结 |
| 第六章 总结与展望 |
| 6.1 总结 |
| 6.2 展望 |
| 参考文献 |
| 发表论文和参加科研情况 |
| 发表的论文 |
| 参与的科研项目 |
| 致谢 |
（8）高精度分层温度测量装置的设计与实现（论文提纲范文）
| 摘要 |
| abstract |
| 1 绪论 |
| 1.1 课题研究的背景及意义 |
| 1.2 国内外研究现状 |
| 1.2.1 热电偶与铂电阻传感器研究现状 |
| 1.2.2 温度测量采集技术研究现状 |
| 1.2.3 温度测量采集设备研究现状 |
| 1.3 论文的主要研究内容及章节安排 |
| 2 设计思路与方案规划 |
| 2.1 设计需求分析 |
| 2.2 方案设计思路分析 |
| 2.2.1 数据传输模式分析 |
| 2.2.2 数据采样方式选择与分析 |
| 2.2.3 主要器件的选型 |
| 2.3 整体设计方案 |
| 2.4 本章小结 |
| 3 信号调理电路的优化设计 |
| 3.1 热电偶冷端补偿方案的设计与分析 |
| 3.1.1 热电偶的工作原理与测量方法 |
| 3.1.2 热电偶的冷端补偿的优化设计 |
| 3.1.3 负温度测量-基准偏置电压源设计 |
| 3.1.4 补偿导线的选用和抗干扰处理 |
| 3.2 铂电阻的驱动方式及优化设计 |
| 3.2.0 铂电阻的测温原理 |
| 3.2.1 铂电阻的驱动方式分析 |
| 3.2.2 恒流源设计分析与优化 |
| 3.3 信号增益调整 |
| 3.4 低频信号滤波电路优化设计 |
| 3.4.1 RFI滤波电路设计 |
| 3.4.2 二阶低通滤波电路设计 |
| 3.5 电源模块设计 |
| 3.6 本章小结 |
| 4 采集转发电路设计与关键逻辑分析 |
| 4.1 Σ-Δ型 ADC的工作原理 |
| 4.1.1 过采样技术 |
| 4.1.2 量化噪声整形技术 |
| 4.1.3 数字抽取滤波 |
| 4.2 采样量化电路与422 接口电路设计 |
| 4.2.1 采样量化电路设计 |
| 4.2.2 RS-422 接口电路设计 |
| 4.3 采集转发逻辑设计 |
| 4.3.1 双定时器程序设计优化采集转发时序 |
| 4.3.2 双定时器软件配置 |
| 4.3.3 UART串口通信逻辑设计 |
| 4.3.4 采集转发时序验证 |
| 4.4 抽取滤波器选取及抽取比对采集精度的对比分析 |
| 4.4.1 抽取滤波器与抽取比 |
| 4.4.2 采集精度的对比分析 |
| 4.5 本章小结 |
| 5 功能测试与验证分析 |
| 5.1 测试平台的搭建 |
| 5.2 数据完整性验证 |
| 5.3 采集精度验证 |
| 5.4 上位机数据波形测试 |
| 5.5 本章小结 |
| 6 总结与展望 |
| 6.1 总结 |
| 6.2 展望 |
| 参考文献 |
| 攻读硕士学位期间发表的论文及所取得的研究成果 |
| 致谢 |
（9）多通道高精度数据采集装置的设计与实现（论文提纲范文）
| 摘要 |
| abstract |
| 1.绪论 |
| 1.1 课题研究背景 |
| 1.2 课题研究目的及意义 |
| 1.3 国内外研究现状及趋势 |
| 1.3.1 国外研究现状 |
| 1.3.2 国内研究现状 |
| 1.4 论文主要内容及章节安排 |
| 2.总体方案设计 |
| 2.1 设计需求分析 |
| 2.2 方案设计 |
| 2.2.1 数据采集模式分析 |
| 2.2.2 整体方案设计 |
| 2.3 本章小结 |
| 3.采集精度影响因素分析 |
| 3.1 噪声建模分析及定量描述 |
| 3.2 运算放大器误差因素分析 |
| 3.3 模拟开关通道间串扰对采集精度的影响 |
| 3.4 模数转换器噪声分析 |
| 3.5 本章小结 |
| 4.硬件电路设计 |
| 4.1 传感器信号分析 |
| 4.1.1 热电偶信号分析 |
| 4.1.2 压力传感器信号分析 |
| 4.1.3 ICP传感器信号分析 |
| 4.2 信号调理电路设计 |
| 4.2.1 预处理电路设计 |
| 4.2.2 滤波电路设计 |
| 4.2.3 低噪声放大电路设计 |
| 4.3 采样量化电路设计 |
| 4.3.1 模拟开关及A/D转换器选型 |
| 4.3.2 采样量化电路 |
| 4.4 以太网接口电路设计 |
| 4.4.1 以太网接口芯片选择 |
| 4.4.2 以太网接口电路 |
| 4.5 低噪声电源电路设计 |
| 4.5.1 开关电源电路设计 |
| 4.5.2 低噪声基准电压源设计 |
| 4.5.3 ICP传感器供电电路设计 |
| 4.6 本章小结 |
| 5.FPGA控制逻辑设计 |
| 5.1 总体逻辑设计 |
| 5.2 采样量化模块逻辑设计 |
| 5.2.1 模拟开关控制逻辑设计 |
| 5.2.2 AD转换控制逻辑设计 |
| 5.2.3 过采样与去极值平均滤波算法设计 |
| 5.3 FIR滤波器模块设计 |
| 5.3.1 FIR滤波器FPGA设计 |
| 5.3.2 FIR滤波器仿真 |
| 5.4 数据编帧控制逻辑设计 |
| 5.5 以太网通信模块设计 |
| 5.5.1 W5300 配置逻辑设计 |
| 5.5.2 数据接收逻辑设计 |
| 5.5.3 数据发送逻辑设计 |
| 5.5.4 以太网通信模块验证 |
| 5.6 本章小结 |
| 6.功能验证及精度测试 |
| 6.1 数据完整性测试 |
| 6.2 采集精度测试 |
| 6.3 设备信噪比分析 |
| 6.4 本章小结 |
| 7.总结与展望 |
| 7.1 研究工作总结 |
| 7.2 展望 |
| 参考文献 |
| 攻读硕士期间发表的论文及所取得的研究成果 |
| 致谢 |
（10）光电吊舱热流场数据采集系统设计（论文提纲范文）
| 摘要 |
| abstract |
| 1 绪论 |
| 1.1 课题背景与意义 |
| 1.2 数据采集技术发展现状 |
| 1.3 本文研究的主要内容及章节安排 |
| 2 热流场数据采集系统总体设计思路 |
| 2.1 设计需求分析 |
| 2.2 总体设计思路 |
| 2.2.1 传感器的选型 |
| 2.2.2 传感器的布局设计 |
| 2.2.3 数据采集模式的设计 |
| 2.2.4 整体方案设计 |
| 2.3 本章小结 |
| 3 数据采集系统硬件设计 |
| 3.1 热电偶信号调理电路设计 |
| 3.1.1 热电偶测温原理 |
| 3.1.2 热电偶的冷端补偿电路设计 |
| 3.1.3 热电偶信号滤波电路设计 |
| 3.1.4 热电偶信号放大电路设计 |
| 3.1.5 AD8495基准参考电压源设计 |
| 3.1.6 ADC采样电路设计 |
| 3.2 压力传感器信号调理电路设计 |
| 3.2.1 压力传感器 |
| 3.2.2 射频噪声信号滤波电路设计 |
| 3.2.3 压力信号放大电路设计 |
| 3.2.4 AD驱动电路设计 |
| 3.2.5 AD转换电路设计 |
| 3.3 模拟复用开关电路设计 |
| 3.4 本章小结 |
| 4 数据采集系统控制逻辑设计 |
| 4.1 AD数据采样模块逻辑设计 |
| 4.1.1 SPI协议和SPI IP核 |
| 4.1.2 AD采样控制逻辑设计 |
| 4.2 模拟开关控制逻辑设计 |
| 4.3 逻辑控制系统时钟管理模块设计 |
| 4.4 FIR数字滤波器设计 |
| 4.4.1 FIR滤波理论 |
| 4.4.2 FIR数字滤波器逻辑实现 |
| 4.5 添加数据标识帧模块设计 |
| 4.6 数据缓存模块设计 |
| 4.7 多通道数据选择模块设计 |
| 4.8 数据发送模块设计 |
| 4.8.1 以太网通讯协议概述 |
| 4.8.2 以太网数据发送模块逻辑实现 |
| 4.9 本章小结 |
| 5 数据采集系统标定和实验 |
| 5.1 数据完整性功能测试 |
| 5.2 压力采集系统标定 |
| 5.2.1 最小二乘法 |
| 5.2.2 基于最小二乘法拟合的标定方法 |
| 5.3 温度采集系统标定 |
| 5.3.1 NIST电压系数 |
| 5.3.2 使用AD8495补偿的标定方法 |
| 5.4 光电吊舱热流场数据采集测试实验 |
| 5.4.1 测试平台搭建 |
| 5.4.2 热流场数据采集测试与结果分析 |
| 5.5 本章小结 |
| 6 结论与展望 |
| 6.1 结论 |
| 6.2 展望 |
| 参考文献 |
| 附录 |
| 致谢 |
四、一种高精度温度采集系统的设计（论文参考文献）
- [1]多通道温度、应变参数监测存储系统的设计与实现[D]. 周少帅. 中北大学, 2021(09)
- [2]红外辐射基准载荷的高精度温控信息获取与处理技术[D]. 辛世杰. 中国科学院大学(中国科学院上海技术物理研究所), 2021(01)
- [3]姿态传感器温度补偿控制系统研究与实现[D]. 常恒. 西安工业大学, 2021(02)
- [4]高性能拉曼分布式光纤传感仪关键技术研究[D]. 李健. 太原理工大学, 2021
- [5]可穿戴设备的太阳能微能量采集与管理研究[D]. 王远飞. 电子科技大学, 2020(03)
- [6]便携式高精度温度检测仪的设计与实现[D]. 刘玲玉. 河北大学, 2020(02)
- [7]海气界面水边界层温度剖面精细测量技术研究[D]. 范宇聪. 国家海洋技术中心, 2020(12)
- [8]高精度分层温度测量装置的设计与实现[D]. 黄巧峰. 中北大学, 2020(12)
- [9]多通道高精度数据采集装置的设计与实现[D]. 丁润琦. 中北大学, 2020(09)
- [10]光电吊舱热流场数据采集系统设计[D]. 王腾. 西安工业大学, 2020(04)