智能蒙皮與電子皮膚集成的傳感單元的種類日益增加,對(duì)傳感器規(guī)模的需求越來越大。智能蒙皮與電子皮膚應(yīng)用的優(yōu)越性能不僅僅體現(xiàn)在傳感器件的柔性,在很大程度上也取決于數(shù)據(jù)采集的可靠性。陣列式傳感器的串?dāng)_問題、信號(hào)處理問題以及采集速度、精度與規(guī)模之間的矛盾問題一直制約著陣列式傳感器應(yīng)用的擴(kuò)展,因此搭建適用于各類傳感器的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)對(duì)實(shí)現(xiàn)大規(guī)模傳感器在蒙皮與電子皮膚中的廣泛應(yīng)用是至關(guān)重要的。本文圍繞常用柔性壓力傳感器陣列的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與開發(fā)開展了以下主要工作。1)詳細(xì)分析了設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)時(shí)遇到的原理性的難題,主要包括電容傳感器陣列的原理性的串?dāng)_問題、壓電式傳感器的信號(hào)微弱與傳輸距離之間的矛盾問題以及與陣列傳感器的機(jī)理匹配的情況下,多路復(fù)用器的開關(guān)切換導(dǎo)致的相位匹配的問題。首先,利用多路復(fù)用與計(jì)數(shù)芯片相結(jié)合實(shí)現(xiàn)了與傳感器陣列的復(fù)用原理相匹配的分時(shí)掃描。其次,設(shè)計(jì)了電荷放大電路來解決壓電傳感器的微弱信號(hào)在長(zhǎng)距離傳輸下的測(cè)量困難問題。然后,提出了以基于時(shí)間數(shù)字轉(zhuǎn)換技術(shù)（TDC）的PCap01AD芯片為核心的電容檢測(cè)系統(tǒng),解決了智能蒙皮與電子皮膚應(yīng)用場(chǎng)景下電容式傳感器輸出信號(hào)屬于高精度微電容,難以測(cè)... 

【文章來源】：華中科技大學(xué)湖北省 211工程院校 985工程院校 教育部直屬院校

【文章頁數(shù)】：89 頁

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【部分圖文】：

智能蒙皮結(jié)構(gòu)傳感系統(tǒng)

華 中 科 技 大 學(xué) 碩 士 學(xué) 位 論 文無論是智能蒙皮中的飛行器表面，還是機(jī)器人的電子皮膚表面，都需要大面積、高密度、多功能陣列傳感器實(shí)時(shí)獲取其表面參數(shù)。分布式的柔性傳感器陣列與蒙皮技術(shù)結(jié)合起來，不僅能很好的解決貼裝問題，而且多種柔性傳感器陣列能夠很容易地獲取多種物理場(chǎng)的物理量以及大量的表面數(shù)據(jù)，其大面積機(jī)翼傳感器蒙皮分布與機(jī)器人電子皮膚應(yīng)用分布如圖 1-2 所示。在飛行器應(yīng)用中，將柔性可拉伸傳感器網(wǎng)絡(luò)嵌入蒙皮系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)監(jiān)測(cè)飛行器的結(jié)構(gòu)方面的健康[11-13]、流速、迎角和應(yīng)變等的檢測(cè)[14]，將分布式壓電傳感器形成的嵌入式網(wǎng)絡(luò)表面安裝在復(fù)合材料內(nèi)部，可以獲取結(jié)構(gòu)狀況信號(hào)及結(jié)構(gòu)損壞的診斷，達(dá)到自我診斷的效果[15]。大面積電子皮膚[16]在機(jī)器人方面可以實(shí)現(xiàn)壓力[17]、溫度[18]、應(yīng)變、濕度[19]、物體接近等功能，使機(jī)器人皮膚更加接近于人體皮膚[20, 21]。

因此需要針對(duì)智能蒙皮及其他大面積電子皮膚領(lǐng)域的大面積的分布式柔性傳感器陣列開發(fā)相應(yīng)的采集系統(tǒng)來進(jìn)行高速、實(shí)時(shí)、有效的數(shù)據(jù)采集，以實(shí)時(shí)獲取蒙皮或電子皮膚表面的結(jié)構(gòu)參數(shù)、外界環(huán)境下不同物理場(chǎng)的環(huán)境信息，為實(shí)現(xiàn)蒙皮或電子皮膚系統(tǒng)的自我感知、自我調(diào)整、自我診斷[31]等提供真實(shí)、實(shí)時(shí)、有效的參考數(shù)據(jù)。1.3 柔性傳感器陣列數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)研究概況1.3.1 陣列化柔性壓電傳感器及采集系統(tǒng)研究概況智能蒙皮與電子皮膚領(lǐng)域所需要測(cè)的參數(shù)眾多，其中表面的壓力分布參數(shù)的測(cè)量尤為重要。而目前大面積壓力的測(cè)量主要涉及到壓阻式、壓電式、電容式三類柔性傳感器陣列的應(yīng)用。其中針對(duì)柔性壓阻式傳感器陣列的數(shù)據(jù)采集已相當(dāng)成熟，美國 Tekscan 公司已經(jīng)將壓阻式傳感器陣列采集設(shè)備商業(yè)化，并且掃描速率高達(dá) 1600000 單元/秒，最大能測(cè) 2000 個(gè)傳感元件[32]。

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
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碩士論文
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本文編號(hào)：3578434