地下位移測量方法及理論研究

地下位移監(jiān)測是地質(zhì)災害預測、巖土工程項目質(zhì)量安全評價的重要手段及研究熱點。它可以深入巖土體內(nèi)部進行地下不同深度水平位移、沉降、傾斜方向等地質(zhì)參數(shù)的動態(tài)監(jiān)測,因此能準確檢測地下位移形變信息,確定滑移面和變形范圍,進而研究變形機制、成災現(xiàn)狀、發(fā)展趨勢及防災預報。模擬輸出器件(一般是電壓輸出，但有些也具有電流輸出)在其需要ADC來對輸出信號進行數(shù)字化處理時像無源解決方案。

監(jiān)測上的不可見和復雜性導致地下位移監(jiān)測技術發(fā)展緩慢,存在精度差、成本高、非自動化或難于準確計算地下位移量等問題。本文提出了一種基于新型電磁式地下位移傳感器組和GPRS無線網(wǎng)絡的地下位移自動測量及遠程監(jiān)控方法,設計了水平型(Ⅰ型)和水平-垂直復合型(Ⅱ型)兩款電磁式地下位移傳感器。針對這兩款傳感器進行了地下位移測量方法及相關理論的深入研究工作。為此,基于高斯混合實現(xiàn)的IC-PHD濾波,本文提出一種改進的濾波算法。綜合考慮影響Ⅰ、Ⅱ型傳感器傳感特性的各種因素及相關參數(shù),提出了三個具有較高計算精度且適合硬件實現(xiàn)的測量理論模型。

磁電阻/超導復合式磁傳感器原理

磁電阻/超導復合式磁傳感器早由D. Robbes等人提出，該類傳感器主要由磁電阻傳感器和超導磁場放大器構成。其中超導磁場放大器是一個由超導薄膜構成的閉合環(huán)路。超導環(huán)路中有一段寬度狹窄區(qū)域。這種磁電阻效應次由WilliamThomson于1857年在鐵樣品中發(fā)現(xiàn)。磁電阻傳感器位于超導磁場放大器環(huán)路狹窄區(qū)域上方并由絕緣層分隔。

對于超導磁場放大器而言，其磁場放大倍數(shù)主要由放大器的尺寸和狹窄區(qū)域?qū)挾葲Q定。增大超導磁場放大器的尺寸，以及減小狹窄區(qū)域的寬度，都會顯著增加超導磁場放大器的磁場放大倍數(shù)。例如，理論計算表明，當超導磁場放大器直徑達到25 mm，狹窄區(qū)域?qū)挾葹? μm時，磁場放大倍數(shù)將達到3500 倍，而相應的磁電阻/超導復合式磁傳感器的磁場探測能力將有望達到1 f，甚至更低的磁場。有色金屬型：主要檢測鋁一類的有色金屬根據(jù)結構類型分:1、兩線制接近傳感器：兩線制接近傳感器安裝簡單，接線方便。

磁電阻/超導復合式磁傳感器的性能不僅取決于超導磁場放大器的磁場放大能力，同時也取決于磁電阻傳感器的靈敏度、噪聲等特性。目前在磁電阻傳感器領域性能為優(yōu)異、同時有應用價值及潛力的當屬GMR和TMR磁傳感器。下面將分別對GMR/超導復合式磁傳感器的發(fā)展及本課題組在TMR/超導復合式磁傳感器制備、測試方面開展的工作進行介紹。本文將傳感器的測量電路分為單片機管理模塊、轉(zhuǎn)矩傳感器芯片模塊、角度傳感器電路芯片模塊,并分別對各測量電路進行了選材和設計。

一般將傳感器的功能

一般將傳感器的功能與人類5大感覺相比擬：

光敏傳感器—來—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。

敏感元件的分類：物理類，基于力、熱、光、電、磁和聲等物理效應?；瘜W類，基于化學反應的原理。生物類，基于酶、、和等分子識自別功能。重點討論了開關器件的驅(qū)動,升壓電路的啟動和大占空比升壓電路的原理,給出了一個超低電壓電源管理系統(tǒng)的設計方案,并給出了5V/200mA電源測試結果。通常據(jù)其基本感知功能可分為熱百敏元件、光敏元件、氣敏元件、力敏元件、磁敏元件、濕敏元件、聲敏元件、線敏感元件、色敏元件和味敏元件等十大類（還有人曾將敏感元件分46類）。

常見的種類有度：電阻式傳感器，變頻功率傳感器，稱重傳感器，電阻應變式，壓阻式傳感器，熱電阻傳感器，激光傳感器，霍爾傳感器，溫度傳感器，智能傳問感器等。

作用：

在研究自然現(xiàn)象和規(guī)律以及生產(chǎn)活動中，我們要獲取其中的信息，則需傳感器。傳感器是獲取自然和生產(chǎn)領域中信息的主要途徑與手段。在現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)尤其是自動化生產(chǎn)過程中，要用各種傳感器來監(jiān)視和控制生產(chǎn)過程中的各個參數(shù)，使設備工作在正常狀態(tài)或狀態(tài)，答并使產(chǎn)品達到的質(zhì)量。壓阻式傳感器又稱為擴散硅壓阻式壓力傳感器，被測介質(zhì)的壓力直接作用于傳感器的膜片上（不銹鋼或陶瓷），使膜片產(chǎn)生與介質(zhì)壓力成正比的微位移，使傳感器的電阻值發(fā)生變化，和用電子線路檢測這一變化，并轉(zhuǎn)換輸出一個對應于這一壓力的標準測量信號。

TD傳感器是什么

人們?yōu)榱藦耐饨绔@取信息，必須借助于感覺。而單靠人們自身的感覺，在研究自然現(xiàn)象和規(guī)律以及生產(chǎn)活動中它們的功能就遠遠不夠了。

為適應這種情況，就需要傳感器。因此可以說，傳感器是人類五官的延長，又稱之為電五官。 新技術革命的到來，世界開始進入信息時代。在利用信息的過程中，首先要解決的就是要獲取準確可靠的信息，而傳感器是獲取自然和生產(chǎn)領域中信息的主要途徑與手段。 在現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)尤其是自動化生產(chǎn)過程中，要用各種傳感器來監(jiān)視和控制生產(chǎn)過程中的各個參數(shù)，使設備工作在正常狀態(tài)或狀態(tài)，并使產(chǎn)品達到的質(zhì)量。有各種類型的集成式IC傳感器，不過四種常見的集成式IC傳感器當屬模擬輸出器件、數(shù)字接口器件、遠程溫度傳感器以及那些具有溫控器功能的集成式IC傳感器(溫度開關)。因此可以說，沒有眾多的優(yōu)良的傳感器，現(xiàn)代化生產(chǎn)也就失去了基礎。 

在基礎學科研究中，傳感器更具有突出的地位?，F(xiàn)代科學技術的發(fā)展，進入了許多新領域：例如在宏觀上要觀察上千光年的茫茫宇宙，微觀上要觀察小到fm的粒子世界，縱向上要觀察長達數(shù)十萬年的天體演化，短到 s的瞬間反應。此外，還出現(xiàn)了對深化物質(zhì)認識、開拓新能源、新材料等具有重要作用的各種極端技術研究，如超高溫、超低溫、超高壓、超高真空、磁場、超弱磁場等等。壓電式壓力傳感器的種類和型號繁多，按彈元件和受力機構的形式可分為膜片式和活塞式兩類。顯然，要獲取大量人類感官無法直接獲取的信息，沒有相適應的傳感器是不可能的。