水位計廣泛應用于水利、石油、化工、冶金、電力等領域的自動檢測和控制系統(tǒng)中.本文設計的智能水位計是吸收了國內(nèi)外最新智能化儀表的設計經(jīng)驗,采用工業(yè)控制單片機,集水位采集、存儲、顯示及遠程聯(lián)網(wǎng)于一體,適用于各種液位及閘門開度的測量.它具有高精度、高可靠性、多功能和智能化等特點.針對研制任務的要求,課題期間研制了下位機系統(tǒng)硬件和軟件,開發(fā)了上位機監(jiān)控軟件,其中所作的具體工作包括:測量原理的研究和在系統(tǒng)中的實現(xiàn),在本次設計中用三種方法來進行水位測量,分別是旋轉(zhuǎn)編碼器法、液位壓力傳感器法和可變電阻器法;主控芯片的選擇,我們選用了高集成度的混合信號系統(tǒng)級芯片C8051F021;實現(xiàn)了信號的采集和處理,包括信號的轉(zhuǎn)換和在單片機內(nèi)的運算;高集成度16位模數(shù)轉(zhuǎn)換芯片AD7705在系統(tǒng)中的應用,我們完成了它與單片機的接口設計及程序編制任務;精確時鐘芯片DS1302在系統(tǒng)中的應用,在此,我們實現(xiàn)了用單片機的I/O口與DS1302的連接和在軟件中對時序的模擬,該芯片的應用給整臺儀器提供了時間基準,方便了儀器的使用;另外,針對研制任務的要求,還給系統(tǒng)加上了一路4~20mA模擬信號電流環(huán)的輸出電路來提供系統(tǒng)監(jiān)測,該部分的實現(xiàn)是通過采用AD421芯片來完成的,本設計中完成了AD421與單片機的SPI接口任務,協(xié)調(diào)了它與AD7705芯片和單片機共同構(gòu)成的SPI總線系統(tǒng)的關系,并完成了程序設計;與上位機的通信接口設計,該部分通過兩種方法實現(xiàn):RS232通信方式和RS485通信方式;系統(tǒng)設計方面還包括報警電路設計、操作鍵盤設計、電源監(jiān)控電路設計、電壓基準電路的設計.在硬件設計的基礎上,對系統(tǒng)進行了軟件設計,軟件部分包括下位機單片機程序的設計和上位機監(jiān)控軟件的設計.在軟硬件充分結(jié)合的情況下,實現(xiàn)了系統(tǒng)設計要求,很好地解決了以往的水位計中存在的問題,達到了高精度水位測量儀器的各項標準.
標簽： 水位計
上傳時間： 2013-06-20
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超聲波電機(Ultrasonic Motor,簡稱USM)是近二十年來發(fā)展起來的一種新型驅(qū)動裝置,該電機不同于傳統(tǒng)的電磁感應電機,它是利用壓電陶瓷的逆壓電效應激發(fā)超聲振動,借助彈性體諧振放大,通過摩擦耦合產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)運動或直線運動.這種電機的具有響應快、結(jié)構(gòu)緊湊、低轉(zhuǎn)速、大力矩、不受電磁干擾、斷電自鎖等優(yōu)點,在微型機械、機器人、精密儀器、家用電器、航空航天、汽車等方面有著廣泛的應用前景.隨著超聲波電機的推廣應用和產(chǎn)業(yè)化發(fā)展的需要,對超聲波電機的驅(qū)動和控制技術的研究就非常必要了,小型化、通用化、高性能的驅(qū)動電源和簡單而又實用的控制技術已成為國內(nèi)外研究的熱點.該文對于單一的定位控制,研究一種簡單且控制精度高的控制算法,結(jié)合所研制的縱扭復合型超聲波電機樣機,實現(xiàn)了高精度(0.010度)的定位控制,另對基于高性能DSP的驅(qū)動電源進行了初步的探討和研究,研制了通用性較高的驅(qū)動電源.該文開展的主要研究工作和取得的成果如下:1.簡要地介紹了超聲波電機的原理、發(fā)展歷史和特點,重點分析了超聲波電機驅(qū)動電源和定位控制的研究進展和存在的問題,從而引出該碩士論文的研究意義和主要內(nèi)容.2.從理論和實驗上揭示這種電機具有的高分辨率和步進特性實質(zhì),提出了利用此特性實現(xiàn)高精度的定位控制策略——步進定位法,并分析了影響其定位精度的因素,結(jié)合所研制的縱扭復合型超聲波電機樣機,實現(xiàn)了高精度(0.010度)的定位控制,并確定了相關控制參數(shù)的選擇準則.3.簡要介紹了常用開關變換器結(jié)構(gòu),設計了以MOSFET為開關器件的半橋式逆變功率電路.介紹了高性能DSP(TMS320LF2407)為核心的控制信號發(fā)生電路和以UC3842為控制芯片的可調(diào)壓直流電源,結(jié)合控制電路和功率變換電路獲得了驅(qū)動超聲波電機所需兩項幅值、頻率、相位可調(diào)的交變方波,具有較高的通用性,為進一步開展運用較復雜控制策略的超聲波電機位置和速度伺服控制研究打下一定基礎.
上傳時間： 2013-04-24
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該文介紹了一種新型高壓發(fā)電機電力發(fā)生器,它無需升壓變壓器即可直接連接到電網(wǎng),其定子采用多層同心式繞組,槽內(nèi)導體為高壓電纜,高壓電纜的引入克服了傳統(tǒng)發(fā)電機輸出電壓不能高于36kV的限制;并簡要介紹了這種發(fā)電機的全新設計與應用前景;最后針對電力發(fā)生器不同于傳統(tǒng)發(fā)電機的結(jié)構(gòu),借助有限元分析軟件進行了端部的建模、端部磁場、端部漏抗與端部電磁力的求解.文中圍繞一模型樣機,首先介紹了三維渦流場計算與利用磁場儲能進行參數(shù)計算的理論基礎.之后進行了對定子端部區(qū)域的建模,由于電力發(fā)生器采用多層同心式繞組,其端部結(jié)構(gòu)較為復雜,這對模型的建立、剖分都帶來了相當大的難度.為了達到簡化分析計算的目的,我們對所求解的實際模型進行了簡化處理,并闡述了簡化的理論根據(jù).在此基礎上,詳細介紹了如何利用有限元分析軟件ANSYS進行具體分析計算,包括網(wǎng)格剖分、電流加載及邊界條件的處理.最后得出了端部磁場矢量分布圖,端部漏抗值及端部繞組的電磁力分布規(guī)律.該文采用了簡化模型的方法進行計算,為了驗證簡化的合理性,我們進行了實例計算驗證.結(jié)果表明,文中所采用的簡化方法是合理的.該文所進行端部磁場、端部漏抗及端部電磁力計算,為進一步分析其他工況下電力發(fā)生器端部電磁力及振動提供了參考.
上傳時間： 2013-06-26
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艦船、飛機、移動通訊、石油鉆井平臺等獨立系統(tǒng)中有許多交直流電力并存的場合，需要實現(xiàn)發(fā)供電系統(tǒng)的小型化、高功率密度、高可靠性以及高品質(zhì)。常規(guī)的電勵磁發(fā)電機因為帶有電刷使供電系統(tǒng)的運行安全存在隱患，并且勵磁機的使用增加了電機的體積和損耗。為使系統(tǒng)節(jié)能高效，本文設計并制作了應用于獨立交直流電力系統(tǒng)的交直流永磁同步發(fā)電機。永磁電機定子上帶有三套三相繞組，一套繞組用于提供交流電力，其余的兩套繞組相位互差30度電角度，接整流器為直流負載供電。文中對電機的設計以及電機的基本性能進行探討。為了減小永磁發(fā)電機的電壓調(diào)整率，在電機的交軸與電機的永磁磁極尾部之間加一軟磁材料，通過增加電機負載時的交軸電抗壓降，來改善電機的電壓調(diào)整率。 首先，針對永磁電機設計的特殊性，應用二維有限元法計算電機的電磁場以確定電機的主要尺寸，并討論了不同軟磁材料尺寸對電機的影響。文中還根據(jù)電磁場的計算結(jié)果，應用傅立葉級數(shù)計算了電機的空載感應電動勢以用于預測電機的性能，使用能量攝動法計算了計及飽和、槽影響下的電機電感參數(shù)。考慮到永磁材料的溫度性能問題，應用電磁場和溫度場耦合的方式計算了電機穩(wěn)態(tài)時的溫度場。 然后，為了了解永磁同步發(fā)電機的主要電磁關系，研究了電機的數(shù)學模型，推導了考慮漏磁時具有三套互差一定電角度三相繞組的永磁發(fā)電機在dq0坐標系下的方程，可以看到，在dq0坐標系下電機的電感參數(shù)為常數(shù)。這樣，利用這個特性，在對電機運行性能進行研究時，可以得到簡化電磁方程。根據(jù)電機穩(wěn)態(tài)運行時的方程，得到了電機的向量圖。 因為帶有多套繞組的永磁電機中含有較多的諧波，而采用dq0坐標系下的方程會忽略掉氣隙磁場中的諧波分量，為了對電機的仿真更加精確，電機仿真時采用電機在ABC坐標系下的基本電磁方程。應用Matlab/SimPowerSystems中的模塊搭建電機的仿真模型，永磁體的影響用感應電動勢來表示。根據(jù)仿真結(jié)果與樣機試驗結(jié)果的比較發(fā)現(xiàn)，兩者吻合良好。 另外，本文還設計了一臺電勵磁的交直流發(fā)電機，電磁設計結(jié)果表明，永磁電機在體積、重量、效率方面都很有優(yōu)勢。
上傳時間： 2013-04-24
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高中壓斷路器是電力系統(tǒng)中最重要的開關設備，用高中壓斷路器保護電力系統(tǒng)至今已經(jīng)歷了一段漫長歷史。從最初的油斷路器發(fā)展到壓縮空氣斷路器，再到目前作為無油化開關的真空斷路器和SF6斷路器。其中真空斷路器以其小型化和高可靠性等優(yōu)點，已在高中壓領域得到愈來愈廣泛的應用。作為真空斷路器的核心部件，真空滅弧室的研究和開發(fā)顯得尤為重要。 真空滅弧室的小型化是國外關注的問題，我國很多相關的研究所和高等院校都曾作過不少研制工作，研究的方向是采用各種縱向磁場結(jié)構(gòu)電極的真空滅弧室和尋求新的觸頭材料。由于縱向磁場結(jié)構(gòu)的電極開斷能力強，在額定短路開斷電流、設計裕度和工藝水平相同的情況下，縱向磁場的電極比橫向磁場的電極小得多。因此，采用縱向磁場結(jié)構(gòu)電極的真空滅弧室可以縮小整體尺寸。 本設計從真空滅弧室的具體模型出發(fā)，應用ANSYS8.1的電磁場分析軟件，對600A的真空滅弧室觸頭間的縱磁場進行計算與分析，可得到接近實際的動、靜觸頭電流流向矢量分布圖，線圈磁感應強度與線圈幾何尺寸的關系，觸頭開距對磁場分布的影響及電弧在不同位置時的受力分析等。由不同線圈截面積與縱磁磁場強度的關系分布，可得出在分斷電流不變的情況下，線圈愈小磁場強度愈強。由觸頭開距與磁場強度的關系，可見觸頭間距越小，兩觸頭間越能獲得較大的磁感應強度。對真空滅弧室極問磁場分布以及電弧在觸頭上不同位置受力進行分析，結(jié)果表明隨著磁感應強度變小，電弧受力也相對的變小。 通過ANSYS仿真分析，為真空斷路器滅弧室的設計提供了比較準確的數(shù)據(jù)資料。進而使產(chǎn)品的設計、開發(fā)建立在較為科學的基礎上，為產(chǎn)品實際研制提供理論依據(jù)。
上傳時間： 2013-06-20
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盤式永磁電機因其較高的轉(zhuǎn)矩密度和良好的動態(tài)響應特性，在各種驅(qū)動、伺服和控制領域得到了迅速的推廣和應用。本文針對盤式永磁同步電動機的設計展開研究，所做工作主要包括以下幾個部分： 首先，從電機的主要尺寸方程入手將盤式永磁電機和徑向永磁電機的轉(zhuǎn)矩密度進行了比較，得到了兩種電機轉(zhuǎn)矩密度的變化關系。推導了六相盤式永磁同步電動機的電樞反應電抗、槽漏抗等的計算公式，同時也給出了這些參數(shù)相應的有限元計算方法，兩種計算結(jié)果基本一致。并且在對多極少齒結(jié)構(gòu)電機的漏磁系數(shù)進行研究的基礎上，總結(jié)了該類電機的漏磁系數(shù)的計算方法。 其次，采用了針對六相電機的22極24槽結(jié)構(gòu)，使得電機的主要尺寸減小，電機定子沖槽、電樞下線等工藝要求降低。利用有限元法和傅立葉分析求解對永磁體的形狀進行優(yōu)化，可使得永磁電機氣隙磁密波形畸變率減小，進而降低的轉(zhuǎn)矩波動。定量分析了不同定子槽口寬度對空載反電動勢波形和齒槽轉(zhuǎn)矩的影響規(guī)律。 通過對盤式永磁電機的磁場分布特點的研究，編寫了分環(huán)法盤式永磁電機電磁設計程序。通過對樣機設計值與實驗值比較，不斷對盤式永磁電動機的電磁程序進行完善和修正，目前已經(jīng)形成了一個比較實用可靠的CAD軟件。 對盤式永磁電機轉(zhuǎn)子盤體進行剛度計算，并且也對電機的定子進行了固有頻率的計算，保證了電機的可靠運行。 最后，在上述研究的基礎上，本文設計制造了一臺5kW的雙定子單轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)的盤式永磁同步電動機樣機并做了詳細的實驗，實驗結(jié)果與理論分析基本一致。
上傳時間： 2013-07-29
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隨著電力電子技術的發(fā)展，高速永磁無刷直流電機應用前景越來越廣闊，有較大的研究價值，對其電磁性能進行準確的分析和設計具有重要的經(jīng)濟價值和理論意義。本文主要是圍繞著永磁無刷直流電機，尤其是高速永磁電機的磁路、電路性能的分析、鐵耗和溫升的計算、優(yōu)化設計、控制系統(tǒng)和樣機制造和實驗等做了大量的工作： 對電機的磁路進行分析設計：從磁路結(jié)構(gòu)入手，分析了定子鐵芯、轉(zhuǎn)子鐵芯和永磁體的各種結(jié)構(gòu)優(yōu)劣及其選型、選材的根據(jù)；講述了場路結(jié)合的分析計算方法；給出了極數(shù)、槽數(shù)、繞組、轉(zhuǎn)子參數(shù)、定子參數(shù)和軸承的參數(shù)確定方法。 對永磁無刷直流電機的電路進行分析：從電機磁場分析入手，根據(jù)齒磁通分析計算了電樞繞組的感應電動勢；根據(jù)此電動勢的波形，推導了三相六狀態(tài)控制時，電動勢的電路計算模型，重點推導了電動勢平頂寬度小于120度電角度時的電路模型，指出換相前電流波形出現(xiàn)尖峰脈沖的原因，該模型考慮了電感對高速電機性能的影響；給出了基于能量攝動法計算繞組電感的方法。 高速永磁無刷直流電機內(nèi)的損耗尤其是鐵耗較大，根據(jù)經(jīng)驗系數(shù)來計算鐵耗的傳統(tǒng)方法已顯得力不從心，如何準確計算高速永磁無刷直流電機內(nèi)的鐵耗是困擾電機工作者的一個難題，本文根據(jù)Bertotti鐵耗分立計算模型，進一步推導了考慮電機內(nèi)旋轉(zhuǎn)磁化對鐵耗的影響的鐵耗計算模型，其各項損耗系數(shù)是由鐵芯材料在交變磁化條件下的損耗數(shù)據(jù)通過回歸計算得到。通過實際電機的計算和實驗測試，表明此計算模型有較高的準確度。隨著電機內(nèi)損耗的增大，溫升也是一個重要問題，為了了解電機內(nèi)的溫度分部，防止局部過熱，本文建立了基于熱網(wǎng)絡法永磁無刷直流電機的溫升計算模型，并對電機進行了溫升計算，計算結(jié)果和實際測量基本一致。 本文確立了永磁無刷直流電機的電磁計算方法，建立了優(yōu)化設計的數(shù)學模型，編制了程序，用遺傳算法成功地對高速永磁無刷直流電機的效率進行了優(yōu)化，給出了優(yōu)化算例，并做出樣機，通過對優(yōu)化前后的方案做出樣機并進行比較實驗，優(yōu)化后測量損耗有了較大的減小。 對永磁無刷直流電機控制系統(tǒng)中的幾個關鍵問題進行了研究：位置檢測技術、三相逆變電路中的功率管壓降和控制系統(tǒng)換相角問題，它們都對電機的性能有很大的影響。本文著重分析了霍爾位置傳感器原理、選型及在電機中的安裝應用；功率管壓降對起動電流、功率的影響問題；控制系統(tǒng)提前或滯后換相對電機電流，輸出性能的影響，提出適當提前換相有利于電機出力。 做出永磁無刷直流電機樣機并進行實驗研究，主要包括高速永磁無刷直流電機、內(nèi)置式永磁無刷直流電機、高壓永磁無刷直流電機的設計、性能分析、樣機制作、實驗分析等。建構(gòu)了對樣機進行發(fā)電機測試、電動機測試、損耗測量的實驗平臺，通過在測試時使用假轉(zhuǎn)子的方法成功分離出了電機鐵耗和機械損耗，實驗測量結(jié)果和計算結(jié)果基本一致。 總之，通過對永磁無刷直流電機的磁路、電路及性能特性的分析研究，建立了一套永磁無刷直流電機的設計理論和分析方法，并通過樣機的制造和實驗，進一步的驗證了這些理論和方法的準確性，這對永磁無刷直流電機的設計和應用有很好的參考價值。
上傳時間： 2013-04-24
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電纜偏心嚴重影響電纜的質(zhì)量，因此在電纜生產(chǎn)時必須要進行偏心檢測。該文針對目前我國電纜偏心檢測技術落后的現(xiàn)狀，提出采用電渦流檢測方法來研制可以對電纜進行在線實時偏心檢測的自動化系統(tǒng)，并對此項檢測技術進行了詳細研究。 該文先從偏心傳感器、數(shù)據(jù)采集器和上位機系統(tǒng)三大部分對電渦流式電纜偏心檢測系統(tǒng)進行了整體設計。完成了偏心傳感器探頭的設計并解決了偏心傳感器振蕩電路的電源供應問題和信號從旋轉(zhuǎn)部件到靜止部件的傳輸問題。以TLC2543A/D轉(zhuǎn)換器和AT89C52單片機為核心器件設計了數(shù)據(jù)采集器，完成模擬信號到數(shù)字信號的轉(zhuǎn)換，并通過RS-232串行通訊把采樣數(shù)據(jù)傳輸給PC機。利用VisualBasic語言開發(fā)了軟件系統(tǒng)，對接收的數(shù)據(jù)進行了處理并對結(jié)果進行了輸出顯示。 為了提高檢測系統(tǒng)的精度，系統(tǒng)中采用了模擬濾波器和數(shù)字濾波器。根據(jù)檢測系統(tǒng)中信號的特點，分別確定了模擬濾波器和數(shù)字濾波器的性能指標，設計了抗混疊的3階巴特沃思模擬濾波器和5階橢圓型ⅡR低通數(shù)字濾波器，并采用適當?shù)姆椒ㄟM行了實現(xiàn)。在靜態(tài)的電纜偏心檢測實驗系統(tǒng)中對濾波器的性能進行了驗證。 偏心傳感器是檢測系統(tǒng)中的關鍵部件，它的性能至關重要。該文通過構(gòu)造的靜態(tài)實驗系統(tǒng)對偏心傳感器的性能進行了研究，分析了被測電纜線芯直徑、檢測線圈的匝數(shù)和檢測探頭的尺寸對偏心傳感器性能的影響。
上傳時間： 2013-06-19
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電機是現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)和日常生活最主要的原動力和驅(qū)動裝置。電機一旦發(fā)生故障，會造成不同程度的經(jīng)濟損失和社會影響。因此研究不同場合、不同運行狀態(tài)下電機故障診斷理論和相關技術具有很高的實用價值。 電機出現(xiàn)故障時，故障信號中往往含有大量的時變、短時突發(fā)性質(zhì)的成分。因此可以通過檢測、分析故障信號，獲得電機的故障信息。傳統(tǒng)的信號分析方法，如傅立葉變換，是一種純頻域分析，缺乏空間局部性，不能滿足故障信號分析的要求。而小波分析和小波包分析法具有良好的時頻局部性，能夠?qū)⑿盘栐谌我忸l段進行劃分，從而使在不同頻段的各種故障特征信號更加容易被識別和提取。基于小波包分析處理非平穩(wěn)信號的優(yōu)越性，本文選用小波包分析對電機故障信號進行分析檢測。 本文在研究了異步電機常見故障類型和診斷方法的基礎上，詳細分析了電機滾動軸承異常、轉(zhuǎn)子斷條、氣隙偏心等故障原因，采用基于信號分析法中的振動診斷法和定子電流檢測法，對電機滾動軸承故障、轉(zhuǎn)子斷條故障進行診斷。對于存在已知軸承故障的電機，在故障狀態(tài)下采集到振動信號，利用峭度值計算和小波包分析相結(jié)合的方法，選用db3作為小波基，進行小波包分析，對包含有故障特征頻率信息的信號進行重構(gòu)，獲得軸承故障特征頻率，根據(jù)故障特征頻率的數(shù)值和能量，確定出軸承故障的類型。應用小波包分析和FFT相結(jié)合的方法，選用Coif5為小波包基，檢測轉(zhuǎn)子斷條故障特征頻率。在此基礎上，采集故障電機的振動信號和電流信號，并分別應用上述方法進行了仿真模擬實驗，結(jié)果表明這些方法是準確可行的。 論文以DSP為核心，完成了電機故障診斷系統(tǒng)的硬件電路的設計，包括信號檢測電路、調(diào)理電路，A/D轉(zhuǎn)換電路等，并給出了主要的軟件流程圖。
標簽： 異步電機 故障診斷 系統(tǒng)研究
上傳時間： 2013-04-24
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射頻識別(Radio Frequency Identification，RFID)是一種允許非接觸式數(shù)據(jù)采集的自動識別技術。其中工作在超高頻(Ultra High Frequency，UHF)頻段的無源RFID系統(tǒng)，由于在物流與供應鏈管理等領域的潛在應用，近年來得到了人們的廣泛關注。這種系統(tǒng)所使用的無源標簽具有識別距離長、體積小、成本低廉等突出特點。目前在市場上出現(xiàn)了各種品牌型號的UHF RFID無源標簽，由于不同品牌型號的標簽在設計與制造工藝上的差異，這些標簽在性能表現(xiàn)上各不相同，這就給終端用戶選擇合適自己應用的標簽帶來了困難。RFID基準測試就是在實際部署RFID系統(tǒng)前對RFID標簽的性能進行科學評估的有效手段。然而為了在常規(guī)實驗室條件下得到準確公正的測試結(jié)果，需要對基準測試的性能指標及測試方法學開展進一步的研究。本文正是研究符合EPC Class1 Gen2標準的RFID標簽基準測試。 本文首先分析了當前廣泛應用的超高頻無源RFID標簽基準測試性能指標與測試方法上的局限性與不足之處。例如，在真實的應用環(huán)境中，由于受到各種環(huán)境因素的影響，對同一品牌型號的標簽，很難得到一致的識讀距離測試結(jié)果。另外，在某些測試場景中，使用識讀速率作為測試指標，所得到的測試結(jié)果數(shù)值非常接近，以致分辨度不足以區(qū)分不同品牌型號標簽的性能差異。在這些分析基礎上，本文把路徑損耗引入了RFID基準測試，通過有限點的測量與數(shù)據(jù)擬合分別得到不同類型標簽的路徑損耗方程，結(jié)合讀寫器天線的輻射方向圖，進一步得到各種標簽受限于讀寫器接收靈敏度的覆蓋區(qū)域。無源標簽由于其被動式能量獲取方式，其實際工作區(qū)域仍然受限于前向鏈路。本文通過實驗測試出這些標簽的最小激活功率后，得出了各種標簽在一定讀寫器發(fā)射功率下的激活區(qū)域。完成這些步驟后，根據(jù)這兩種區(qū)域的交集可以確定標簽的工作區(qū)域，從而進行標簽間的比較并達到基準測試的目的，并能找出限制標簽工作范圍的瓶頸。 本文最后從功率損耗的角度研究了標簽之間的相互干擾，為用戶在密集部署RFID標簽的場景中設置標簽之間的最小間隔距離具有重要的參考意義。
上傳時間： 2013-04-24
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