一、傳感器的定義信息處理技術取得的進展以及微處理器和計算機技術的高速發展,都需要在傳感器的開發方面有相應的進展。微處理器現在已經在測量和控制系統中得到了廣泛的應用。隨著這些系統能力的增強,作為信息采集系統的前端單元,傳感器的作用越來越重要。傳感器已成為自動化系統和機器人技術中的關鍵部件,作為系統中的一個結構組成,其重要性變得越來越明顯。最廣義地來說,傳感器是一種能把物理量或化學量轉變成便于利用的電信號的器件。國際電工委員會(IEC:International Electrotechnical Committee)的定義為:“傳感器是測量系統中的一種前置部件,它將輸入變量轉換成可供測量的信號”。按照Gopel等的說法是:“傳感器是包括承載體和電路連接的敏感元件”,而“傳感器系統則是組合有某種信息處理(模擬或數字)能力的傳感器”。傳感器是傳感器系統的一個組成部分,它是被測量信號輸入的第一道關口。傳感器系統的原則框圖示于圖1-1,進入傳感器的信號幅度是很小的,而且混雜有干擾信號和噪聲。為了方便隨后的處理過程,首先要將信號整形成具有最佳特性的波形,有時還需要將信號線性化,該工作是由放大器、濾波器以及其他一些模擬電路完成的。在某些情況下,這些電路的一部分是和傳感器部件直接相鄰的。成形后的信號隨后轉換成數字信號,并輸入到微處理器。德國和俄羅斯學者認為傳感器應是由二部分組成的,即直接感知被測量信號的敏感元件部分和初始處理信號的電路部分。按這種理解,傳感器還包含了信號成形器的電路部分。傳感器系統的性能主要取決于傳感器,傳感器把某種形式的能量轉換成另一種形式的能量。有兩類傳感器:有源的和無源的。有源傳感器能將一種能量形式直接轉變成另一種,不需要外接的能源或激勵源(參閱圖1-2(a))。有源(a)和無源(b)傳感器的信號流程無源傳感器不能直接轉換能量形式,但它能控制從另一輸入端輸入的能量或激勵能傳感器承擔將某個對象或過程的特定特性轉換成數量的工作。其“對象”可以是固體、液體或氣體,而它們的狀態可以是靜態的,也可以是動態(即過程)的。對象特性被轉換量化后可以通過多種方式檢測。對象的特性可以是物理性質的,也可以是化學性質的。按照其工作原理,傳感器將對象特性或狀態參數轉換成可測定的電學量,然后將此電信號分離出來,送入傳感器系統加以評測或標示。各種物理效應和工作機理被用于制作不同功能的傳感器。傳感器可以直接接觸被測量對象,也可以不接觸。用于傳感器的工作機制和效應類型不斷增加,其包含的處理過程日益完善。常將傳感器的功能與人類5大感覺器官相比擬: 光敏傳感器——視覺;聲敏傳感器——聽覺;氣敏傳感器——嗅覺;化學傳感器——味覺;壓敏、溫敏、流體傳感器——觸覺。與當代的傳感器相比,人類的感覺能力好得多,但也有一些傳感器比人的感覺功能優越,例如人類沒有能力感知紫外或紅外線輻射,感覺不到電磁場、無色無味的氣體等。對傳感器設定了許多技術要求,有一些是對所有類型傳感器都適用的,也有只對特定類型傳感器適用的特殊要求。針對傳感器的工作原理和結構在不同場合均需要的基本要求是: 高靈敏度,抗干擾的穩定性(對噪聲不敏感),線性,容易調節(校準簡易),高精度,高可靠性,無遲滯性,工作壽命長(耐用性) ,可重復性,抗老化,高響應速率,抗環境影響(熱、振動、酸、堿、空氣、水、塵埃)的能力 ,選擇性,安全性(傳感器應是無污染的),互換性 低成本 ,寬測量范圍,小尺寸、重量輕和高強度,寬工作溫度范圍 。二、傳感器的分類可以用不同的觀點對傳感器進行分類:它們的轉換原理(傳感器工作的基本物理或化學效應);它們的用途;它們的輸出信號類型以及制作它們的材料和工藝等。根據傳感器工作原理,可分為物理傳感器和化學傳感器二大類:傳感器工作原理的分類物理傳感器應用的是物理效應,諸如壓電效應,磁致伸縮現象,離化、極化、熱電、光電、磁電等效應。被測信號量的微小變化都將轉換成電信號。化學傳感器包括那些以化學吸附、電化學反應等現象為因果關系的傳感器,被測信號量的微小變化也將轉換成電信號。有些傳感器既不能劃分到物理類,也不能劃分為化學類。大多數傳感器是以物理原理為基礎運作的。化學傳感器技術問題較多,例如可靠性問題,規模生產的可能性,價格問題等,解決了這類難題,化學傳感器的應用將會有巨大增長。常見傳感器的應用領域和工作原理列于表1.1。按照其用途,傳感器可分類為: 壓力敏和力敏傳感器 ,位置傳感器 , 液面傳感器 能耗傳感器 ,速度傳感器 ,熱敏傳感器,加速度傳感器,射線輻射傳感器 ,振動傳感器,濕敏傳感器 ,磁敏傳感器,氣敏傳感器,真空度傳感器,生物傳感器等。以其輸出信號為標準可將傳感器分為: 模擬傳感器——將被測量的非電學量轉換成模擬電信號。數字傳感器——將被測量的非電學量轉換成數字輸出信號(包括直接和間接轉換)。膺數字傳感器——將被測量的信號量轉換成頻率信號或短周期信號的輸出(包括直接或間接轉換)。開關傳感器——當一個被測量的信號達到某個特定的閾值時,傳感器相應地輸出一個設定的低電平或高電平信號。
上傳時間: 2013-10-11
上傳用戶:zhangdebiao
摘要:將基于SMP的多線程并行處理技術應用于貼片機圖像處理系統,通過對實驗數據的分析,針對SMP系統進行分析,得到了一些關于在SMP系統中進行多線程編程時任務分配和處理器分配方面的結論。關鍵詞:對稱多處理器(SMP);多線程;并行;貼片機;圖像處理;
上傳時間: 2013-11-24
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為解決目前高速信號處理中的數據傳輸速度瓶頸以及傳輸距離的問題,設計并實現了一種基于FPGA 的高速數據傳輸系統,本系統借助Altera Cyclone III FPGA 的LVDS I/O 通道產生LVDS 信號,穩定地完成了數據的高速、遠距離傳輸。系統所需的8B/10B 編解碼、數據時鐘恢復(CDR)、串/并行轉換電路、誤碼率計算模塊均在FPGA 內利用VHDL 語言設計實現,大大降低了系統互聯的復雜度和成本,提高了系統集成度和穩定性。
上傳時間: 2013-11-25
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摘 要:介紹了FPGA最新一代器件Virtex25上的高速串行收發器RocketIO。基于ML505開發平臺構建了一個高速串行數據傳輸系統,重點說明了該系統采用RocketIO實現1. 25Gbp s高速串行傳輸的設計方案。實現并驗證了采用FPGA完成千兆串行傳輸的功能目標,為后續采用FPGA實現各種高速協議奠定了良好的基礎。關鍵詞: FPGA;高速串行傳輸; RocketIO; GTP 在數字系統互連設計中,高速串行I/O技術取代傳統的并行I/O技術成為當前發展的趨勢。與傳統并行I/O技術相比,串行方案提供了更大的帶寬、更遠的距離、更低的成本和更高的擴展能力,克服了并行I/O設計存在的缺陷。在實際設計應用中,采用現場可編程門陣列( FPGA)實現高速串行接口是一種性價比較高的技術途徑。
上傳時間: 2013-10-22
上傳用戶:semi1981
第一部分 信號完整性知識基礎.................................................................................5第一章 高速數字電路概述.....................................................................................51.1 何為高速電路...............................................................................................51.2 高速帶來的問題及設計流程剖析...............................................................61.3 相關的一些基本概念...................................................................................8第二章 傳輸線理論...............................................................................................122.1 分布式系統和集總電路.............................................................................122.2 傳輸線的RLCG 模型和電報方程...............................................................132.3 傳輸線的特征阻抗.....................................................................................142.3.1 特性阻抗的本質.................................................................................142.3.2 特征阻抗相關計算.............................................................................152.3.3 特性阻抗對信號完整性的影響.........................................................172.4 傳輸線電報方程及推導.............................................................................182.5 趨膚效應和集束效應.................................................................................232.6 信號的反射.................................................................................................252.6.1 反射機理和電報方程.........................................................................252.6.2 反射導致信號的失真問題.................................................................302.6.2.1 過沖和下沖.....................................................................................302.6.2.2 振蕩:.............................................................................................312.6.3 反射的抑制和匹配.............................................................................342.6.3.1 串行匹配.........................................................................................352.6.3.1 并行匹配.........................................................................................362.6.3.3 差分線的匹配.................................................................................392.6.3.4 多負載的匹配.................................................................................41第三章 串擾的分析...............................................................................................423.1 串擾的基本概念.........................................................................................423.2 前向串擾和后向串擾.................................................................................433.3 后向串擾的反射.........................................................................................463.4 后向串擾的飽和.........................................................................................463.5 共模和差模電流對串擾的影響.................................................................483.6 連接器的串擾問題.....................................................................................513.7 串擾的具體計算.........................................................................................543.8 避免串擾的措施.........................................................................................57第四章 EMI 抑制....................................................................................................604.1 EMI/EMC 的基本概念..................................................................................604.2 EMI 的產生..................................................................................................614.2.1 電壓瞬變.............................................................................................614.2.2 信號的回流.........................................................................................624.2.3 共模和差摸EMI ..................................................................................634.3 EMI 的控制..................................................................................................654.3.1 屏蔽.....................................................................................................654.3.1.1 電場屏蔽.........................................................................................654.3.1.2 磁場屏蔽.........................................................................................674.3.1.3 電磁場屏蔽.....................................................................................674.3.1.4 電磁屏蔽體和屏蔽效率.................................................................684.3.2 濾波.....................................................................................................714.3.2.1 去耦電容.........................................................................................714.3.2.3 磁性元件.........................................................................................734.3.3 接地.....................................................................................................744.4 PCB 設計中的EMI.......................................................................................754.4.1 傳輸線RLC 參數和EMI ........................................................................764.4.2 疊層設計抑制EMI ..............................................................................774.4.3 電容和接地過孔對回流的作用.........................................................784.4.4 布局和走線規則.................................................................................79第五章 電源完整性理論基礎...............................................................................825.1 電源噪聲的起因及危害.............................................................................825.2 電源阻抗設計.............................................................................................855.3 同步開關噪聲分析.....................................................................................875.3.1 芯片內部開關噪聲.............................................................................885.3.2 芯片外部開關噪聲.............................................................................895.3.3 等效電感衡量SSN ..............................................................................905.4 旁路電容的特性和應用.............................................................................925.4.1 電容的頻率特性.................................................................................935.4.3 電容的介質和封裝影響.....................................................................955.4.3 電容并聯特性及反諧振.....................................................................955.4.4 如何選擇電容.....................................................................................975.4.5 電容的擺放及Layout ........................................................................99第六章 系統時序.................................................................................................1006.1 普通時序系統...........................................................................................1006.1.1 時序參數的確定...............................................................................1016.1.2 時序約束條件...................................................................................1063.2 高速設計的問題.......................................................................................2093.3 SPECCTRAQuest SI Expert 的組件.......................................................2103.3.1 SPECCTRAQuest Model Integrity .................................................2103.3.2 SPECCTRAQuest Floorplanner/Editor .........................................2153.3.3 Constraint Manager .......................................................................2163.3.4 SigXplorer Expert Topology Development Environment .......2233.3.5 SigNoise 仿真子系統......................................................................2253.3.6 EMControl .........................................................................................2303.3.7 SPECCTRA Expert 自動布線器.......................................................2303.4 高速設計的大致流程...............................................................................2303.4.1 拓撲結構的探索...............................................................................2313.4.2 空間解決方案的探索.......................................................................2313.4.3 使用拓撲模板驅動設計...................................................................2313.4.4 時序驅動布局...................................................................................2323.4.5 以約束條件驅動設計.......................................................................2323.4.6 設計后分析.......................................................................................233第四章 SPECCTRAQUEST SIGNAL EXPLORER 的進階運用..........................................2344.1 SPECCTRAQuest Signal Explorer 的功能包括:................................2344.2 圖形化的拓撲結構探索...........................................................................2344.3 全面的信號完整性(Signal Integrity)分析.......................................2344.4 完全兼容 IBIS 模型...............................................................................2344.5 PCB 設計前和設計的拓撲結構提取.......................................................2354.6 仿真設置顧問...........................................................................................2354.7 改變設計的管理.......................................................................................2354.8 關鍵技術特點...........................................................................................2364.8.1 拓撲結構探索...................................................................................2364.8.2 SigWave 波形顯示器........................................................................2364.8.3 集成化的在線分析(Integration and In-process Analysis) .236第五章 部分特殊的運用...............................................................................2375.1 Script 指令的使用..................................................................................2375.2 差分信號的仿真.......................................................................................2435.3 眼圖模式的使用.......................................................................................249第四部分:HYPERLYNX 仿真工具使用指南............................................................251第一章 使用LINESIM 進行前仿真.......................................................................2511.1 用LineSim 進行仿真工作的基本方法...................................................2511.2 處理信號完整性原理圖的具體問題.......................................................2591.3 在LineSim 中如何對傳輸線進行設置...................................................2601.4 在LineSim 中模擬IC 元件.....................................................................2631.5 在LineSim 中進行串擾仿真...................................................................268第二章 使用BOARDSIM 進行后仿真......................................................................2732.1 用BOARDSIM 進行后仿真工作的基本方法...................................................2732.2 BoardSim 的進一步介紹..........................................................................2922.3 BoardSim 中的串擾仿真..........................................................................309
上傳時間: 2013-11-07
上傳用戶:aa7821634
提出了一種基于9/7小波的二維小波變換器的硬件設計方案.通過優化算法以及采用行列變換并行處理的方式,提高了變換器的數據吞吐量.該方案采用了流水線技術,較大地提高了硬件效率.綜合結果表明,該方案的系統時鐘可達到110 MHz,且具有高速、高吞吐量、片內存儲器小等優點.
上傳時間: 2015-01-03
上傳用戶:yangbo69
介紹了一種構建在定點DSP上的高速瑞利衰落信道仿真模型。通過應用確知性瑞利過程的理論,使得僅需要較少的低頻正弦波分量以及簡單的運算即可實現較高精度的信道建模;進而可采用查表法并結合TMS320C6202定點數字信號處理器的高并行性和處理能力構造高速的仿真模型
上傳時間: 2015-07-16
上傳用戶:onewq
順便講一下并行計算機與高性能計算機的關系。其實,高性能計算機并無明確嚴格的定義。因為性能可定義為求解問題所花費的時間的倒數,即求解問題的速度,所以按此意義,只要那些速度非常快的計算機都可認為是高性能計算機。當然,能高速求解問題的計算機,可以包括大型計算機(Mainframe),如早期的IBM370系列;超級計算機(Supercomputer),如Cray-1向量計算機以及各種并行計算機。因為為了達到高性能,僅靠改進電路工藝,提高單機器件速度是有限的,所以使用并行計算機的方法則更為普通和有效,于是并行計算機也就漸漸地變成了高性能計算機的同義詞了,這種說法雖不嚴格,但已被普遍認可。
上傳時間: 2016-02-20
上傳用戶:龍飛艇
順便講一下并行計算機與高性能計算機的關系。其實,高性能計算機并無明確嚴格的定義。因為性能可定義為求解問題所花費的時間的倒數,即求解問題的速度,所以按此意義,只要那些速度非常快的計算機都可認為是高性能計算機。當然,能高速求解問題的計算機,可以包括大型計算機(Mainframe),如早期的IBM370系列;超級計算機(Supercomputer),如Cray-1向量計算機以及各種并行計算機。因為為了達到高性能,僅靠改進電路工藝,提高單機器件速度是有限的,所以使用并行計算機的方法則更為普通和有效,于是并行計算機也就漸漸地變成了高性能計算機的同義詞了,這種說法雖不嚴格,但已被普遍認可。
上傳時間: 2016-02-20
上傳用戶:bruce
順便講一下并行計算機與高性能計算機的關系。其實,高性能計算機并無明確嚴格的定義。因為性能可定義為求解問題所花費的時間的倒數,即求解問題的速度,所以按此意義,只要那些速度非常快的計算機都可認為是高性能計算機。當然,能高速求解問題的計算機,可以包括大型計算機(Mainframe),如早期的IBM370系列;超級計算機(Supercomputer),如Cray-1向量計算機以及各種并行計算機。因為為了達到高性能,僅靠改進電路工藝,提高單機器件速度是有限的,所以使用并行計算機的方法則更為普通和有效,于是并行計算機也就漸漸地變成了高性能計算機的同義詞了,這種說法雖不嚴格,但已被普遍認可。
上傳時間: 2014-01-09
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