声表面波煤矿瓦斯传感器匹配检测电路设计与研究

发布时间：2017-04-14 12:14

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【摘要】：声表面波传感器是一种新型的传感器,相比传统的传感器而言,它具有体积小、成本低、灵敏度高、集成化程度高、抗干扰能力强等特点,所以很广泛的应用于压力、温度、加速度、气体、化学和生物等领域的测量。声表面波传感器利用声表面波器件为转换元件,将感受到的被测量参数转换成可用于输出的信号,声表面波气体传感器通过测量器件在吸附气体后物理特性的变化,比如频率,振幅,相位等的变化,来完成测量的目的。基于压电特性,声表面波器件传输高频信号,声表面波传感器易于实现无线化传感。声表面波煤矿瓦斯传感器是由吸附煤矿瓦斯气体的敏感薄膜与压电基底及相应匹配电路组成的,匹配电路是整个传感器测量系统的重要组成部分,对传感器信号的获取有着至关重要的作用。本文主要对声表面波煤矿瓦斯传感器匹配检测电路展开研究,选用声表面波延迟线型器件构成的煤矿瓦斯传感器,基于双通道振荡器法检测原理,设计带通滤波电路,混频器电路,低通滤波电路,放大整形电路,并对各部分电路进行理论及仿真分析,最后制备声表面波煤矿瓦斯传感器匹配检测电路,并对电路进行了调试及测试。声表面波煤矿瓦斯传感器匹配检测电路主要由带通滤波电路,混频器电路,低通滤波电路,放大整形电路四部分构成,每部分电路的设计均有理论分析及仿真验证,理论分析过程利用Agilent的先进设计系统(Advanced Design System,ADS)软件及NI公司的Multisim12.0软件进行相应部分电路的设计,通过ADS软件对混频器电路进行谐波平衡仿真,对带通滤波电路进行S参数仿真,分析这两部分电路的性能指标,通过Multisim12.0软件对压控电压源型与无限增益多路反馈型低通滤波电路进行瞬态仿真分析与AC交流仿真分析,通过对比研究不同类型的滤波器性能,选取最佳性能的滤波器应用在匹配检测电路之中,通过Multisim12.0软件设计放大整形电路,并对放大整形电路仿真分析,最后完成印制电路PCB板的工作,这部分工作结合Altium Designer 6软件进行原理图及PCB版图的绘制,并做了初步测试。本课题主要任务是声表面波煤矿瓦斯传感器匹配检测电路的设计与研究,对声表面波煤矿瓦斯传感器检测系统的应用具有一定意义。
【关键词】：声表面波 瓦斯传感器 滤波器 混频器 放大整形
【学位授予单位】：西京学院
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TD712;TP212
【目录】：

• 摘要5-6
• ABSTRACT6-12
• 注释表12-13
• 第一章 绪论13-17
• 1.1 研究背景与意义13-14
• 1.2 声表面波传感器检测电路的国内外研究概况14-16
• 1.3 本论文研究的主要内容16
• 1.4 本章总结16-17
• 第二章 声表面波煤矿瓦斯传感器特点及检测方法17-23
• 2.1 声表面波器件的特点17-18
• 2.1.1 压电基片17-18
• 2.1.2 叉指换能器（IDT）18
• 2.2 声表面波(SAW)煤矿瓦斯传感器的结构特点18-20
• 2.3 声表面波(SAW)煤矿瓦斯传感器的检测方法20-22
• 2.4 本章总结22-23
• 第三章 声表面波煤矿瓦斯传感器匹配检测电路设计23-53
• 3.1 带通滤波器电路设计23-30
• 3.1.1 带通滤波电路仿真27-28
• 3.1.2 带通滤波电路仿真结果28-30
• 3.2 混频电路设计30-34
• 3.2.1 混频器仿真模型建立33
• 3.2.2 混频器仿真结果33-34
• 3.3 低通滤波电路设计34-48
• 3.3.1 Multisim仿真模型建立43-45
• 3.3.2 低通滤波电路仿真结果分析45-48
• 3.4 放大整形电路设计48-52
• 3.5 本章总结52-53
• 第四章 系统电路测试及研究53-59
• 4.1 匹配检测电路制作53-54
• 4.2 PCB板阻抗计算54-56
• 4.3 电路测试分析56-59
• 第五章 总结与展望59-60
• 5.1 总结59
• 5.2 展望59-60
• 参考文献60-63
• 攻读硕士期间的研究成果63-64
• 致谢64

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前6条

1 李昊峰;贾锐;李维龙;陈晨;刘明;;气体声表面波传感器的研究进展[J];微纳电子技术;2009年12期

2 李伟帆,姚裕成,余成;采用CPLD的智能型多功能数字测频仪[J];东莞理工学院学报;2003年01期

3 何缓,王积勤;射频电路PCB设计中应注意的有关问题[J];电力系统通信;2003年06期

4 王薇;二极管双平衡混频器电路分析[J];长江大学学报(自科版);2004年04期

5 杨柳;喻金科;张帆;;基于delphi的数字滤波器的设计与实现[J];南昌航空大学学报(自然科学版);2007年03期

6 付华;舒丹丹;王新鑫;;基于自适应随机共振的瓦斯检测方法研究[J];压电与声光;2013年04期

中国硕士学位论文全文数据库 前5条

1 康迤;声表面波器件的设计及其应用振荡器电路实现[D];长安大学;2011年

2 方小燕;声表面波滤波器的环境电磁干扰特性研究[D];电子科技大学;2005年

3 肖庭富;超磁致伸缩材料与SAW谐振器复合磁传感器研究[D];重庆大学;2008年

4 黄超;声表面波传感器信号处理电路的设计[D];电子科技大学;2009年

5 左大伟;声表面波气体传感器信号检测电路的设计与优化[D];电子科技大学;2010年

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本文编号：305975