基于先驱体陶瓷传感器的12～13GHz射频测温系统设计
发布时间：2021-10-20 22:42
先驱体陶瓷传感器是一种能测高温的无线无源传感器。该传感器是基于谐振腔原理制成,当传感器所处温度发生变化时,传感器的谐振频率也会随之改变,且每一温度值与其谐振频率是相对应的。根据这一特性,对传感器发送某频段的射频信号,然后对传感器返回的反射信号进行分析得到其谐振频率,从而得到温度值。本文的设计思想可分为两点:一是如何产生某频段的射频信号并将射频信号传输至传感器,二是如何采集传感器的反射信号并通过反射信号得到谐振频率。基于先驱体陶瓷传感器的1213GHz射频测温系统分为控制器模块、信号发生模块、信号转换模块、信号采集模块、外部显示模块。本系统以FPGA作为控制器,控制LMX2592信号源产生恒幅基频信号,经倍频器进行2倍频后生成所需频段的射频信号,射频信号经环行器和波导天线传输至传感器;传感器受到射频信号激励后会产生反射信号,然后通过波导天线接收其反射信号;接收的反射信号经检波器转换成可采集的电压信号,再经AD采集转换成数字信号;FPGA控制器将AD采集的数据通过三段式扫频算法和滤波等处理后求得谐振频率。最后用加热台对传感器进行加温测试,得出谐振频率在253...
【文章来源】：深圳大学广东省
【文章页数】：60 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
Abstract
第1章 绪论
1.1 研究背景及意义
1.2 国内外研究现状
1.3 本文内容规划
第2章 系统总体方案设计
2.1 传感器基本原理介绍
2.2 微波射频测量技术
2.3 测温系统设计步骤
2.4 测温系统设计方案
2.5 本章小结
第3章 测温系统硬件设计
3.1 控制器模块
3.2 扫频信号发生模块
3.2.1 信号源选型
3.2.2 倍频器与放大器
3.2.3 带通滤波器
3.3 信号转换模块
3.4 信号采集模块
3.5 集成电路设计
3.5.1 FPGA外围电路设计
3.5.2 AD采集电路设计
3.6 本章小结
第4章 FPGA软件设计
4.1 扫频信号软件设计
4.1.1 SPI通信软件设计
4.1.2 浮点数计算
4.1.3 LMX2592寄存器配置
4.1.4 扫频算法处理
4.2 数据采集模块软件设计
4.2.1 AD采样时序
4.2.2 限幅滤波处理
4.2.3 AD采集模块调试
4.3 SD卡存储模块软件设计
4.3.1 SD卡初始化设计
4.3.2 SD卡读写操作设计
4.4 串口通信软件设计
4.4.1 串口发送与接收
4.4.2 显示屏通信设置
4.4.3 上位机通信设置
4.5 本章小结
第5章 系统实验结果与分析
5.1 扫频信号实测分析
5.2 谐振频率测试分析
5.2.1 恒温测试
5.2.2 加温测试
5.3 传感器测试结果分析
5.4 本章小结
第6章 总结与展望
参考文献
致谢
【参考文献】：
期刊论文
[1]常用数字滤波方法简介[J]. 陈翀. 家电科技. 2015(05)
[2]基于低温共烧陶瓷的无线无源传感器设计[J]. 杨明亮,谭秋林,熊继军,康昊,李晨. 传感器与微系统. 2014(05)
[3]基于石墨烯的全光纤温度传感器的研究[J]. 廖国珍,张军,蔡祥,谭绍早,唐洁媛,肖毅,陈哲,余健辉,庞其昌. 光学学报. 2013(07)
[4]限幅滤波的FPGA实现方法研究[J]. 焦冬莉. 山西大同大学学报(自然科学版). 2013(03)
[5]德州仪器推出业界最低相位噪声频率合成器[J]. 赵佶. 半导体信息. 2013(01)
[6]液态聚硼硅氮烷的陶瓷化过程[J]. 李贞,殷小玮,成来飞,张立同. 硅酸盐学报. 2012(07)
[7]基于FPGA设计的功能验证技术[J]. 张中前. 机电元件. 2012(03)
[8]二阶滑模跟踪微分器与带通滤波器频域分析[J]. 张友安,李厦,施建洪. 海军航空工程学院学报. 2011(06)
[9]用LabVIEW FPGA模块实现不同时钟域的数据连续传输[J]. 崔佩佩,何强,韩壮志,尚朝轩. 现代电子技术. 2011(17)
[10]温度测量技术现状和发展概述[J]. 杨永军. 计测技术. 2009(04)
硕士论文
[1]基于SiBCN温度传感器无线扫频信号收发系统硬件设计[D]. 严力.深圳大学 2017
[2]基于SiCN温度传感器信号收发系统的硬件平台设计[D]. 周东辉.深圳大学 2016
[3]基于LabVIEW的SiCN温度传感器信号检测系统设计[D]. 许军立.深圳大学 2016
[4]一种低成本高稳定性的谐振腔双双工器设计[D]. 朱其凯.苏州大学 2014
[5]SPS烧结Graphene/SiBCN陶瓷及其高温性能[D]. 李达鑫.哈尔滨工业大学 2014
[6]基于FPGA的DDR3控制器设计与验证[D]. 孟晓东.国防科学技术大学 2012
[7]基于FPGA的LED视频显示屏控制系统的设计[D]. 徐绘峰.武汉科技大学 2010
[8]微波非线性散射函数理论分析和基于递归神经网络大信号建模技术的研究[D]. 张倩.西安电子科技大学 2008
本文编号：3447724
【文章来源】：深圳大学广东省
【文章页数】：60 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
Abstract
第1章 绪论
1.1 研究背景及意义
1.2 国内外研究现状
1.3 本文内容规划
第2章 系统总体方案设计
2.1 传感器基本原理介绍
2.2 微波射频测量技术
2.3 测温系统设计步骤
2.4 测温系统设计方案
2.5 本章小结
第3章 测温系统硬件设计
3.1 控制器模块
3.2 扫频信号发生模块
3.2.1 信号源选型
3.2.2 倍频器与放大器
3.2.3 带通滤波器
3.3 信号转换模块
3.4 信号采集模块
3.5 集成电路设计
3.5.1 FPGA外围电路设计
3.5.2 AD采集电路设计
3.6 本章小结
第4章 FPGA软件设计
4.1 扫频信号软件设计
4.1.1 SPI通信软件设计
4.1.2 浮点数计算
4.1.3 LMX2592寄存器配置
4.1.4 扫频算法处理
4.2 数据采集模块软件设计
4.2.1 AD采样时序
4.2.2 限幅滤波处理
4.2.3 AD采集模块调试
4.3 SD卡存储模块软件设计
4.3.1 SD卡初始化设计
4.3.2 SD卡读写操作设计
4.4 串口通信软件设计
4.4.1 串口发送与接收
4.4.2 显示屏通信设置
4.4.3 上位机通信设置
4.5 本章小结
第5章 系统实验结果与分析
5.1 扫频信号实测分析
5.2 谐振频率测试分析
5.2.1 恒温测试
5.2.2 加温测试
5.3 传感器测试结果分析
5.4 本章小结
第6章 总结与展望
参考文献
致谢
【参考文献】：
期刊论文
[1]常用数字滤波方法简介[J]. 陈翀. 家电科技. 2015(05)
[2]基于低温共烧陶瓷的无线无源传感器设计[J]. 杨明亮,谭秋林,熊继军,康昊,李晨. 传感器与微系统. 2014(05)
[3]基于石墨烯的全光纤温度传感器的研究[J]. 廖国珍,张军,蔡祥,谭绍早,唐洁媛,肖毅,陈哲,余健辉,庞其昌. 光学学报. 2013(07)
[4]限幅滤波的FPGA实现方法研究[J]. 焦冬莉. 山西大同大学学报(自然科学版). 2013(03)
[5]德州仪器推出业界最低相位噪声频率合成器[J]. 赵佶. 半导体信息. 2013(01)
[6]液态聚硼硅氮烷的陶瓷化过程[J]. 李贞,殷小玮,成来飞,张立同. 硅酸盐学报. 2012(07)
[7]基于FPGA设计的功能验证技术[J]. 张中前. 机电元件. 2012(03)
[8]二阶滑模跟踪微分器与带通滤波器频域分析[J]. 张友安,李厦,施建洪. 海军航空工程学院学报. 2011(06)
[9]用LabVIEW FPGA模块实现不同时钟域的数据连续传输[J]. 崔佩佩,何强,韩壮志,尚朝轩. 现代电子技术. 2011(17)
[10]温度测量技术现状和发展概述[J]. 杨永军. 计测技术. 2009(04)
硕士论文
[1]基于SiBCN温度传感器无线扫频信号收发系统硬件设计[D]. 严力.深圳大学 2017
[2]基于SiCN温度传感器信号收发系统的硬件平台设计[D]. 周东辉.深圳大学 2016
[3]基于LabVIEW的SiCN温度传感器信号检测系统设计[D]. 许军立.深圳大学 2016
[4]一种低成本高稳定性的谐振腔双双工器设计[D]. 朱其凯.苏州大学 2014
[5]SPS烧结Graphene/SiBCN陶瓷及其高温性能[D]. 李达鑫.哈尔滨工业大学 2014
[6]基于FPGA的DDR3控制器设计与验证[D]. 孟晓东.国防科学技术大学 2012
[7]基于FPGA的LED视频显示屏控制系统的设计[D]. 徐绘峰.武汉科技大学 2010
[8]微波非线性散射函数理论分析和基于递归神经网络大信号建模技术的研究[D]. 张倩.西安电子科技大学 2008
本文编号：3447724
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