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创建时间:01-06

微震动传感报警电路设计


目  录 
摘要    3
ABSTRACT    3
文献综述    4
1 引言    14
2 微震动传感报警电路的设计方案与工作原理    15
2.1 微震动传感报警电路的总体框图    15
2.2 微震动传感报警电路的工作原理    16
2.2.2 传感器    17
2.2.3 信号处理    18
2.2.4 时延电路    24
2.2.5 电源检测及转换电路    25
2.2.6报警电路    26
3 仿真    27
4 结论    28
附录    29
微震动电路原理图(SCH)    29
参考文献    30
致谢    31

微震动传感报警电路设计


摘要:本文利用光栅位移传感器设计了一个震动报警电路,该电路能精确测量几个微米位移的震动,可用以实现对珍贵物品的保护。该电路结构简单,元器件的价格低廉,仿真证明性能稳定可靠。
关键词:微震动;微位移;光栅位移传感器;报警;
 
                                      
Vibration-sensing alarm circuit design
 

Abstract: Using grating displacement sensor designed a vibration alarm circuit, the circuit can accurately measure several microns displacement of vibration, can be used to achieve the protection of valuable items. The circuit is simple, inexpensive components, the simulation proved stable and reliable performance.
Key words: Micro-vibration; micro-displacement; grating displacement sensors; alarm;
 
                                       
文献综述
                                         
从古至今,防盗一直是困扰人们的一大难题。随着现代经济的发展,重要物品也越来越多,防盗的问题日渐突出。以前防盗要用大量的人力,而现在这个社会不可能用那么多的人力来防盗。所以,自动报警器的研发也成了社会一大课题。所以,研究微震动传感报警器是有很大必要的。
所谓“微震动传感报警器”是指这种报警器可以感知极其微小的位移和加速度,甚至可感知到仅几个微米的位移量。它完全可用于防止贵重物品如机要文件、珍贵文物等被盗,只要作案者与被保护的物品稍有接触,或有其他意外,传感报警器就会发出无线报警信号,提醒保安人员注意。由于采用了无线遥控传输,使得作案者无法断电或减震。它是机要部门 、文物保护单位或家庭防盗的可靠屏障。
微震动传感报警器的研究离不开传感器。
传感器的发展现状 : 
    传感器(SENSOR)是由敏感元件和转换元件组成的可将电量或非电量转换为可测量的电量的检测装置。如果把计算机比作人的大脑,通讯是神经网络,那么传感器就是人的感觉器官,它所采集的信息对于计算机大脑的思维及处理结果具有决定性的意义。
随着信息技术的发展,传感器也得到了日益广泛的应用。工业、农业、航空航天、军事国防,从陆地到海洋,从天空到太空,从各种复杂的工程系统到生活的衣食住行,几乎每一个现代化项目都离不开各种类型的传感器。作为信息采集和信息传递的主要构成要素,传感器已经成为现代信息技术系统三大支柱之一。这也是许多工业发达国家把传感器技术作为未来科学研究与发展重点的一个重要原因。 据统计,目前全世界约有40个国家从事传感器的研制、生产和应用开发,研发机构6000余家。其中以美、日、俄等国实力较强,美、日、俄等国建立了包括物理量、化学量、生物量三大门类的传感器产业,研发生产单位4000余家,产品20100多种,应用范围广的产品已实现规模化生产。
传感器应用非常广泛,大量应用于工业自动控制、交通、机械等领域及家电、汽车等人们生活的各个方面。在汽车工业高度发达的今天,传感器已经在汽车的多个部件中都得到了广泛应用。
在早期的传感器中,大多是把被测量直接转换为电量变化的传感器,如电阻式传感器等。后来出现了可利用多种物理、化学效应的传感器,如压电式传感器等。
随着自动化技术的发展,一方面需要在不同环境下能测量不同的物理量、化学量和生物量的各类传感器;另一方面新材料、新结构和半导体新工艺的不断出现,也为研制新型传感器提供了新的平台,因此新型的传感器层出不穷。未来传感器的发展可能将更多地依赖半导体材料和大规模集成电路工艺的进展,把测量电路和敏感元件结构制作结合成一体,以继续提高传感器的灵敏度、精确度和可靠性、实现小型化、智能化。同时,研究开发能测量多个物理量或化学量的多功能复合型传感器。
半导体磁传感器的优势在于,它们的制造技术和微电子集成技术兼容,易于量产,可大幅降低生产成本;经过处理的输出信号可供计算机和各种仪器设备直接使用,非常方便、可靠;不易受环境光、尘埃、油污、烟雾以及湿度和其他化学腐蚀性气氛的影响;体积小、结构牢固、耐震动、耐冲击和长寿命。
半导体霍尔传感器,因为利用了远比金属、绝缘体强烈的霍尔效应、结构简单、性能优良、空间分辨率高、工作频率高、故应用广泛,居于其它各种磁传感器使用量的首位。
传感器的发展趋向:
近年来,由于半导体技术己进入了超大规模集成化阶段,各种制造工艺和材料性能的研究已达到相当高的水平。这为传感器的发展创造了极为有利的条件。从发展前景来看,它具有以下几个特点。
1、传感器的固态化    .
物性型传感器亦称固态传感器,目前发展很快。它包括半导体、电介质和强磁性体三类,其中半导体传感器的发展最引人注目。它不仅灵敏度高、响应速度快、小型轻量,而且便于实现传感器的集成化和多功能化。如目前最先进的固态传惑器,在一块芯片上可同时集成差压、静压、温度三个传感器,使差压传感器具有温度和压力补偿功能o
2、传感器的集成化和多功能化
随着传感器应用领域的不断扩大,借助半导体的蒸镀技术、扩散技术、光刻技术、精密细微加工及组装技术等,使传感器已经从单个元件、单一功能向集成化和多功能化方向发展。所谓集成化,就是将敏感元件、信息处理或转换单元以及电源等部分利用半导体技术制作在同一芯片上,如集成压力传感器、集成温度传感器、集成磁敏传感器等。多功能化则意味着传感器具有多种参数的检测功能,如半导体温湿敏传感器、多功能气体传感器等。
3、传感器的图像化
目前,传感器的应用不仅限于对某一点物理量的测量,而开始研究从一维、二维到三维空间的测量问题。现已研制成功的一维图像传感器,有MOS型、CCD型、CLD型全固体式摄像器件等。
4、传感器的智能化
智能传感器是一种带有微型计算机兼有检测和信息处理功能的传感器。它通常将信号检测、驱动回路和信号处理回路等外围电路全部集成在一块基片上,从而具有自诊断、远距离通信、自动调整零点和量程等功能。传感器向智能化方向前进了一大步。
随着传感器的发展,报警器也随之发展着。
最老的防盗装置是不用传感器的,只用钢板和一个电铃做成简单报警器,当钢板有大的震动时或者被强制打开时,电铃报警。这是以前没有传感器时的报警器。
自从有了传感器后,报警器有了长足的发展,各类传感器报警器相应出现,如 :油气输送管道报警系统就是一种震动传感报警器。
石油和天然气是国民经济的命脉,其输送管道的安全防范显得尤为重要,如果出现管道泄漏现象,不仅会造成石油和天然气的大量浪费,而且会严重污染环境 。在中国,石油和天然气的泄漏除了管道本身的原因外。还有蓄意破坏和偷盗造成的,产生的经济损失是不可估量的。
油气输送管道监控报警系统能够及时发现并定位由于管道本身老化、机械挖掘或人为破坏造成的石油天然气泄漏现象。油气管道发生泄漏时必然会引起管道振动信号的异常, 该报警系统正是利用这一点,采集管道的振动信号并判断是否有异常现象发生,以达到安全监控报警的目的。
报警系统的整体原理:
油气输送管道监控报警系统的整体原理框图如图1所示 。整个系统由两部分组成,一部分是沿着油气输送管道布设的振动信号处理器阵列,另外一部分是信号的监控终端。两部分通过天线进行无线通信来传送数据信号。
 

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