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基于Lamb波气体传感器的数据采集仪

黄鸯鸯 王保良 冀海峰 黄志尧 李海青

黄鸯鸯, 王保良, 冀海峰, 等 . 基于Lamb波气体传感器的数据采集仪[J]. 北京航空航天大学学报, 2017, 43(11): 2216-2223. doi: 10.13700/j.bh.1001-5965.2017.0066
引用本文: 黄鸯鸯, 王保良, 冀海峰, 等 . 基于Lamb波气体传感器的数据采集仪[J]. 北京航空航天大学学报, 2017, 43(11): 2216-2223. doi: 10.13700/j.bh.1001-5965.2017.0066
HUANG Yangyang, WANG Baoliang, JI Haifeng, et al. Data acquisition instrument based on Lamb wave gas sensor[J]. Journal of Beijing University of Aeronautics and Astronautics, 2017, 43(11): 2216-2223. doi: 10.13700/j.bh.1001-5965.2017.0066(in Chinese)
Citation: HUANG Yangyang, WANG Baoliang, JI Haifeng, et al. Data acquisition instrument based on Lamb wave gas sensor[J]. Journal of Beijing University of Aeronautics and Astronautics, 2017, 43(11): 2216-2223. doi: 10.13700/j.bh.1001-5965.2017.0066(in Chinese)

基于Lamb波气体传感器的数据采集仪

doi: 10.13700/j.bh.1001-5965.2017.0066
基金项目: 

国家“863”计划 2015AA042603

详细信息
    作者简介:

    黄鸯鸯 女, 硕士研究生。主要研究方向:检测技术与自动化装置

    王保良 男, 博士, 教授, 博士生导师。主要研究方向:过程参数检测、运动控制

    通讯作者:

    王保良, E-mail: wangbl@zju.edu.cn

  • 中图分类号: V221+.3;TB553

Data acquisition instrument based on Lamb wave gas sensor

Funds: 

National High-tech Research and Development Program of China 2015AA042603

More Information
  • 摘要:

    Lamb波气体传感器因其具有高灵敏度、低损耗、多模式特性,在气体传感领域中展示出十分广阔的工业应用前景。然而,迄今为止,Lamb波气体传感器尚处于实验室基础研究阶段,其测试是基于网络分析仪,需人工读取测试结果并计算,不能实现自动获取被测参数,这在很大程度上限制了传感器的实际应用。针对现有测试技术的不足,研制了一种针对Lamb波气体传感器的数据采集仪。利用直接数字频率合成技术和嵌入式技术获取传感器的幅频特性和相频特性,通过多峰值快速搜索算法提取各个模式的最大峰值信息,并对传感器进行了各个模式下的扫频测试实验和算法验证实验。实验结果表明,采集仪能准确获得传感器的频率特性数据,并能实现一定频率范围内多个峰值信息的获取。再结合气体测量的相关模型,可直接输出参数测量结果,实现气体参数的自动检测。

     

  • 图 1  Lamb波气体传感器示意图

    Figure 1.  Schematic diagram of Lamb wave gas sensor

    图 2  数据采集仪组成示意图

    Figure 2.  Composition schematic diagram of data acquisition instrument

    图 3  数据采集仪硬件结构图

    Figure 3.  Hardware structure diagram of data acquisition instrument

    图 4  数据采集仪程序流程图

    Figure 4.  Program flowchart of data acquisition instrument

    图 5  多峰值快速搜索算法流程图

    Figure 5.  Flowchart of multi-peak fast search algorithm

    图 6  A0模式频率特性测试仪和采集仪测量结果对比

    Figure 6.  Comparison of measurement results of frequency response analyzer and data acquisition instrument for frequency characteristic of A0 mode

    图 7  S0模式频率特性测试仪和采集仪测量结果对比

    Figure 7.  Comparison of measurement results of frequency response analyzer and data acquisition instrument for frequency characteristic of S0 mode

    图 8  多峰值快速搜索算法验证结果

    Figure 8.  Validation results of multi-peak fast search algorithm

    图 9  频率偏移模拟算法验证结果(A0模式)

    Figure 9.  Validation results of simulation algorithm for frequency shift(A0 mode)

    表  1  峰值搜索结果(A0模式)

    Table  1.   Results of peak search (A0 mode)

    相对平移量 迭代次数 频率/MHz 幅值比/dB 时间/ms
    -100 6 10.724 4 -30.165 9 0.058
    -75 8 10.727 8 -29.974 7 0.059
    -50 6 10.729 9 -29.974 7 0.059
    -25 6 10.729 9 -30.165 9 0.057
    0 6 10.735 5 -29.974 7 0.058
    +25 8 10.737 6 -29.974 7 0.058
    +50 6 10.741 1 -30.165 9 0.096
    +75 8 10.742 4 -29.974 7 0.059
    +100 6 10.744 5 -30.165 9 0.058
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    表  2  峰值搜索结果(S0模式)

    Table  2.   Results of peak search (S0 mode)

    相对平移量 迭代次数 频率/MHz 幅值比/dB 时间/ms
    -20 4 109.569 0 -27.489 3 0.061
    -15 4 109.569 0 -27.489 3 0.060
    -10 4 109.569 0 -27.489 3 0.060
    -5 6 109.597 0 -27.489 3 0.062
    0 6 109.597 0 -27.489 3 0.061
    +5 6 109.597 0 -27.489 3 0.061
    +10 6 109.597 0 -27.489 3 0.060
    +15 6 109.597 0 -27.489 3 0.060
    +20 6 109.597 0 -27.489 3 0.062
    下载: 导出CSV
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出版历程
  • 收稿日期:  2017-02-15
  • 录用日期:  2017-07-21
  • 刊出日期:  2017-11-20

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