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RTD傳感器

當(dāng) 一邊測(cè)量RTD的電阻一邊改變它的溫度時(shí)，響應(yīng)幾乎是線性的，表現(xiàn)得像一個(gè)電阻器。如圖1所示，該RTD的電阻曲線并非完全呈線性，而是有幾度的偏差(示 出了一條用作參考的直線)-- 但卻是高度可預(yù)測(cè)并可復(fù)驗(yàn)的。為了對(duì)這種輕微的非線性進(jìn)行補(bǔ)償，大多數(shù)設(shè)計(jì)人員都會(huì)對(duì)測(cè)得的電阻值進(jìn)行數(shù)字化處理，并使用微控制器內(nèi)的查找表以便應(yīng)用校正 因子。這種寬溫度范圍(大約-250℃至 750℃)內(nèi)的可復(fù)驗(yàn)性和穩(wěn)定性使RTD在應(yīng)用(包括在管道和大容器內(nèi)測(cè)量液體或氣體的溫度)中極為有用。

用 來(lái)處理RTD模擬信號(hào)的電路的復(fù)雜度基本上根據(jù)應(yīng)用而變化。放大器和模數(shù)轉(zhuǎn)換器(ADC)等組件(這些組件會(huì)產(chǎn)生它們自己的誤差)是不可或缺的。只有當(dāng)測(cè) 量必要時(shí)才給傳感器供電 -- 通過(guò)該方法您也可實(shí)現(xiàn)低功耗運(yùn)行，但這會(huì)使該電路復(fù)雜得多。而且，使傳感器通電所需的功率還會(huì)提高其內(nèi)部的溫度，從而影響測(cè)量準(zhǔn)確度。僅僅幾毫安的電流， 這種自加熱效應(yīng)就會(huì)產(chǎn)生溫度誤差(這些誤差是可糾正的，但需要進(jìn)一步的斟酌考量)。另外，請(qǐng)謹(jǐn)記:線繞式鉑RTD或薄膜RTD的成本可能相當(dāng)高，尤其當(dāng)與 IC傳感器的成本進(jìn)行比較時(shí)。

多傳感器

1.關(guān)于檢測(cè)概率引起的傳感器更新順序問(wèn)題。在迭代形式的多傳感器PHD(Iterated corrector PHD,IC-PHD)濾波中,跟蹤結(jié)果的好壞主要取決于后一個(gè)更新傳感器的檢測(cè)概率。當(dāng)該傳感器的檢測(cè)概率較低時(shí),極易造成整個(gè)多傳感器系統(tǒng)發(fā)生漏檢。為此,基于高斯混合實(shí)現(xiàn)的IC-PHD濾波,本文提出一種改進(jìn)的濾波算法。該算法與原始濾波算法的結(jié)構(gòu)類似,不同的是改進(jìn)算法中每個(gè)高斯分量對(duì)應(yīng)的檢測(cè)概率或漏檢概率是由多個(gè)傳感器的檢測(cè)概率和漏檢概率融合而成的。結(jié)果表明,改進(jìn)算法不僅降低檢測(cè)概率的影響,同時(shí)也弱化了傳感器順序的影響。

2.關(guān)于漏檢引起的目標(biāo)問(wèn)題。在乘積多傳感器PHD(Product multi-sensor PHD,PM-PHD)濾波中,修正系數(shù)需要計(jì)算每一項(xiàng)均大于零的無(wú)窮項(xiàng)的和,計(jì)算不可行。為此,提出一種有限項(xiàng)近似方法。該方法在分析無(wú)窮項(xiàng)收斂性的基礎(chǔ)上,利用具有代表性的有限項(xiàng)的求和來(lái)近似。此外,一旦發(fā)生目標(biāo)漏檢,PM-PHD濾波則有可能估計(jì)出目標(biāo)。為此,基于高斯混合實(shí)現(xiàn)的PM-PHD濾波,本文提出一種高斯分量權(quán)重的重分配方法。結(jié)果表明,該方法能同時(shí)避免目標(biāo)和漏檢的發(fā)生,有效提高了濾波算法的性能。

3.關(guān)于量測(cè)信息利用不完全引起的目標(biāo)權(quán)重估計(jì)錯(cuò)誤問(wèn)題。在計(jì)算由量測(cè)劃分產(chǎn)生的量測(cè)子集的權(quán)重時(shí),由于IC-PHD濾波不能充分利用多個(gè)傳感器的量測(cè)信息,有時(shí)會(huì)出現(xiàn)權(quán)重過(guò)大或過(guò)小的現(xiàn)象。為此,本文提出一種雙向權(quán)重計(jì)算方法。該方法將量測(cè)子集的權(quán)重分為兩部分。一部分主要用于解決因漏檢造成的權(quán)重過(guò)低問(wèn)題,另一部分主要用于解決因虛警造成的權(quán)重過(guò)高問(wèn)題。結(jié)果表明,改進(jìn)方法能有效提高濾波算法的跟蹤精度和魯棒性。

生物傳感器

生物傳感器是利用生物或生物物質(zhì)做成的、用以檢測(cè)與識(shí)別生物體內(nèi)的化學(xué)成分的傳感器。生物或生物物質(zhì)是指酶、微生物、等，被側(cè)物質(zhì)經(jīng)擴(kuò)散作用進(jìn)人生物敏感膜，發(fā)生生物學(xué)反應(yīng)(物理、化學(xué)反應(yīng))，通過(guò)變換器將其轉(zhuǎn)換成可定量、可傳輸、處理的電信號(hào).按照所用生物活性物質(zhì)的不同，生物傳感器包括酶?jìng)鞲衅?、微生物傳感器、傳感器、生物組織傳感器等。

酶?jìng)鞲衅骶哂徐`敏度高、選擇性好等優(yōu)點(diǎn)，目前已實(shí)用化的商品達(dá)200種以上，但由于酶的提煉工序復(fù)雜，因而造價(jià)高，也不太穩(wěn)定。微生物傳感器與酶?jìng)鞲衅飨啾?，價(jià)格便宜，性能穩(wěn)定，它的缺點(diǎn)是響應(yīng)時(shí)間較長(zhǎng)(數(shù)分鐘)，選擇性差，目前微生物傳感器已成功應(yīng)用于環(huán)境監(jiān)測(cè)和醫(yī)學(xué)中，如測(cè)定水污染程度、診斷和搪尿病等。傳感器的基本原理是反應(yīng)，目前已研制成功的傳感器達(dá)兒十種以上。生物組織傳感器制作簡(jiǎn)便，工作壽命長(zhǎng)，在許多情況下可取代酶?jìng)鞲衅?，但在?shí)用化中還存在選擇性差、動(dòng)植物材料不易保存等問(wèn)題。目前生物傳感器的開發(fā)與應(yīng)用正向著多功能化、集成化的方向發(fā)展。半導(dǎo)體生物傳感器是將半導(dǎo)體技術(shù)與生物技術(shù)相結(jié)合的產(chǎn)物，為生物傳感器的多功能化、小型化、微型化提供了重要的途徑。