基于eZdsp的边缘电场传感器测量系统硬件设计.docVIP

  基于 eZdsp 的边缘电场传感器测量系统硬件 设计# 徐成林，黄云志，单开，王海欣** 5 10 15 20 25 30 35 （合肥工业大学电气与自动化工程学院，合肥 230009） 摘要：边缘电场传感器是一种电容式传感器，由于具有单边穿透、信号强度可调及层析成像 等优点，被广泛应用于工业过程控制中非接触测量。选择叉指型电极传感器为研究对象，基 于 28335eZdsp 设计传感器测量系统。设计了系统的调理电路、驱动电路、数据同步采集、 电源管理、人机接口等硬件模块，实现驱动信号产生、传感器信号同步采集和预处理、扫频 测量等功能。 关键词：边缘电场；eZdsp；测量系统 中图分类号：TP212 The eZdsp-based Hardware Design for Fringing Electric Field Sensor Xu Chenglin, Huang Yunzhi, Shan kai, Wang Haixin (School of Electrical Engineering and Automation,Hefei University of Technology, HeFei 230009) Abstract: Fringing Electric Field (FEF) sensors which belong to capacitive sensor are widely used in nondestructive testing, with the advantages of one-side access, controllability of signal strength, imaging capability, etc. The paper focused on the interdigital sensor with inter electrodes and studied the measurement system. The conditioning and driving circuit, the synchronous data acquiring circuit, the power and the interface module are designed. The measurement system is built based on 28335eZdsp, with the functions of generating the driven signal, collecting the signals, sweeping frequency and calculating. Keywords: Finging electric field; eZdsp; Measurement system 0 引言 电容传感器在工业过程控制中应用广泛，通过测量电容值或改变情况可以获得所需的其 他物理量，如介电常数、含水率、位移等。边缘电场 (Fringing Electric Field, 简称 FEF) 传 感器属于电容式传感器，但它不同于普通的平行极板电容传感器，边缘电场传感器的电极处 于同一平面内，由于具有单边穿透、信号强度可调以及层析成像等独特的优势，越来越多地 用于样本物理特性的非接触测量。 麻省理工学院最早对 FEF 传感器的应用进行研究，研制了用于测量变压器油中含水量 的测试系统[1]，使用信号发生器产生扫频正弦驱动信号，制作信号调理电路对传感器输出交 流信号进行缓冲放大，并使用上位机对传感器输出交流电压信号的幅值和相位计算得到传感 器极间电容和电导，通过传感器极间电容和电导的变化确定样本的特性。新西兰的 Massey 大学使用 FEF 传感器海产品中有毒化学物质进行了测量[2]，由信号发生器提供驱动信号，使 用模拟电路将传感器输出的交流信号转换为直流信号，利用单片机测量其幅度值，并通过标 准样本建立直流电压与样本特性之间的关系。华盛顿大学使用 FEF 传感器对造纸过程中纸 基金项目：国家自然科学基金；高等学校博士学科点专项科研基金(200803591019)；教育部留学 回国人员启动基金 作者简介：徐成林，（1989-），男，研究生，主要研究方向：DSP 技术。 通信联系人：黄云志，（1976-），女，副教授，主要研究方向：传感器技术，数字信号处理，DSP 应用技 术。 E-mail: hqyz@hfut.edu.cn -1-   40 45 50  浆含水量进行测量[3]，采用阻抗分析仪分析传感器输出信号。近年来，FEF 传感器也吸引了 越来越多国内学者的注意力。西南交通大学研究了 FEF 传感器在材料损伤探测中的应用[4]，