一种用于微电场耦合传感方法及传感器技术

本发明专利技术公开一种用于微电场耦合传感方法及传感器，将传感器单元集成到流道内的适当位置，低噪声前置放大器用于提高微电场耦合信号强度，减少噪声影响；设定带通滤波器通带频率范围以保留与流速相关的电场信号，抑制无关噪声和其他频率成分；配置多通道同步模数转换器，同时采集来自多个传感器单元的信号，以保持信号间的相位关系；采用DSP芯片或嵌入式微控制器内置的DSP功能，实现信号解耦算法，区分各传感器对流速分量的贡献；DSP芯片还执行特征提取算法，提取与流速直接关联的电场特征；嵌入式微控制器作主控单元，接收并处理DSP芯片输出的电场特征参数，根据预先编程的流场电场耦合模型，将电场特征参数转化为流速信息，计算得到体积或质量流量。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于测量，具体地说，涉及一种用于微电场耦合传感方法及传感器。

技术介绍

1、当前，微电场耦合流量测量技术在诸多领域，如微流控、生物医学、能源化工、环保监测等，展现出广阔的应用前景。然而，现有的微电场耦合流量测量传感方法普遍存在一些技术瓶颈，限制了其在复杂流场中的高精度测量能力。这些问题主要表现在以下几个方面：传感器性能与协同性不足：单一传感器可能受制于其物理原理和构造，对流场电场变化的感知范围和灵敏度有限，难以全面捕捉复杂流场的多向、多相特性。

2、多传感器系统的协同工作往往面临信号串扰、相互干扰等问题，缺乏有效的信号解耦手段，导致无法准确分离和量化不同流速分量的贡献。

3、信号处理技术落后：现有系统通常采用基础的信号放大和滤波技术，对微弱电场信号的提取和净化能力有限，易受噪声影响，信噪比不高。

4、缺乏针对非平稳流场的动态特征提取技术，如快速傅里叶变换(fft)、希尔伯特变换、小波分析等，难以准确提取与流速直接关联的电场特征参数，如幅值、相位、频率等。实时流量计算与模型融合滞后：流量计算通常基于简化或经验模型本文档来自技高网...

【技术保护点】

1.一种用于微电场耦合传感方法，其特征在于，包括步骤有：将传感器单元集成到流道内，每个传感器单元将微电场耦合电场变化转化为电信号，低噪声前置放大器提高微电场耦合信号强度，设定带通滤波器通带频率范围以保留与流速相关的电场信号，配置多通道同步模数转换器，同时采集来自多个传感器单元的信号，以保持信号间的相位关系；采用DSP芯片或嵌入式微控制器内置的DSP功能，实现信号解耦算法，区分各传感器对流速分量的贡献；DSP芯片还执行特征提取算法，提取与流速直接关联的电场特征；嵌入式微控制器作主控单元，接收并处理DSP芯片输出的电场特征参数，根据预先编程的流场电场耦合模型，将电场特征参数转化为流速信息，计...

【技术特征摘要】

1.一种用于微电场耦合传感方法，其特征在于，包括步骤有：将传感器单元集成到流道内，每个传感器单元将微电场耦合电场变化转化为电信号，低噪声前置放大器提高微电场耦合信号强度，设定带通滤波器通带频率范围以保留与流速相关的电场信号，配置多通道同步模数转换器，同时采集来自多个传感器单元的信号，以保持信号间的相位关系；采用dsp芯片或嵌入式微控制器内置的dsp功能，实现信号解耦算法，区分各传感器对流速分量的贡献；dsp芯片还执行特征提取算法，提取与流速直接关联的电场特征；嵌入式微控制器作主控单元，接收并处理dsp芯片输出的电场特征参数，根据预先编程的流场电场耦合模型，将电场特征参数转化为流速信息，计算得到体积或质量流量。

2.根据权利要求1所述的一种用于微电场耦合传感方法，其特征在于，传感器单元采用电容式或电荷感应式。

3.根据权利要求1所述的一种用于微电场耦合传感方法，其特征在于，低噪声前置放大器采用低噪声运算放大器构建差分放大电路。

4.根据权利要求1所述的一种用于微电场耦合传感方法，其特征在于，带通滤波器采用集成运放的sallen-key架构或rc滤波器。...

【专利技术属性】
技术研发人员：袁超，李桥，杨弘骁，曾探，刘东端，
申请(专利权)人：湖南大学，
类型：发明
国别省市：