数字滤波器简介外文翻译

数字滤波器简介外文翻译
数字滤波器简介外文翻译

毕业设计(论文)外文资料翻译

系:电子信息系

专业:电子信息科学与技术

姓名:

学号:

外文出处:DSP Design Line,Techonline

Community, By Dr Iain A. Robin 附件:1.外文资料翻译译文;2.外文原文

指导教师评语:

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年月日

附件1:外文资料翻译译文

数字滤波器简介

模拟和数字滤波器

在信号处理过程中,滤波器的功能是去除信号中不需要的部分,如随机噪声,或者是提取信号中有用的部分,如包含在一定频率范围内的有用信号。

下面的框图表明了这一基本观点:

滤波器有两种主要的类型:模拟滤波器和数字滤波器。他们的物质组成和工作原理都是完全不同的。

模拟滤波器是由模拟电子电路组成的,如电阻、电感和运算放大器来产生所需的过滤效果。这样的滤波器电路被广泛应用在噪声的降低、视频信号的增强、音响系统中的图像均衡以及其他的多个领域中。目前已经有很完善的技术标准来满足一个已经提出要求的模拟滤波器电路的设计。在各个阶段,过滤信号就是一个有物理量参与并且直接被模拟的电压或电流量。

一个数字滤波器使用数字处理器来执行信号的采样值的数值计算。该处理器可以是通用计算机,如PC机(个人电脑)或者是一个专用的数字信号处理芯片。

模拟输入信号必须先使用一个ADC(模拟到数字转换器)采样和数字化。由此产生代表连续采样输入信号值的二进制数字,是转移到能够对它们进行数值处理器上。这些计算通常都涉及乘以由常量与输入信号相加的最终输入值。如果需要,这些现在代表采样的信号值滤波结果的计算,是由一个DAC(数字到模拟转换器)输出的信号转换回模拟形式。

请注意,在数字滤波中,信号是由一组数字序列,而不是电压或电流。

下图显示了一个这样系统的基本设置:

使用数字滤波器的优点

下面的列表给出了数字比模拟滤波器的一些主要优点:

1. 数字滤波器是可编程的,即它的操作决定与其存储在处理器内存中的程序。这就意味着数字滤波器在不影响电路(硬件)的前提下可以很容易的被改变。模拟滤波器只能通过重新设计滤波器硬件电路来改变;

2. 数字滤波器很容易设计,测试以及实行于通用计算机或工作站中;

3. 模拟滤波电路的特点(特别是那些含有不稳定性元件)受温度漂移的影响并且依赖于温度。而数字滤波器不受制于这些问题,因此对于温度和时间,它极其的稳定;

4. 跟模拟滤波器不同,数字过滤器可以准确地处理低频信号;随着技术的DSP的速度继续增加,数字过滤器被应用到高频信号的RF(射频)领域,这个在过去曾经是模拟技术专有的;

5. 数字滤波器是非常灵活,他们具有以不同的方式来处理信号能力,这其中包括一些典型数字滤波器能够适应信号按其特点变化而变化的能力;

6. DSP处理器可以快速处理一系列由并联或串联级的等复杂组合的过滤器,与等效的模拟电路相比较,这使得硬件要求相对简单、紧凑。

数字滤波器的操作

在本节中,我们将介绍数字滤波器运行的基本理论。这对于理解如何设计和使用数字滤波器是一个必不可少的。

假设被数字化的“原始”信号以电压波形的时间函数来描述:

V x(t)

其中t代表时间。

这个信号是以时间间隔h(采样间隔)进行采样的。其第i个信号的采样值是时间t = i*h的函数:

x i x( ih )

因此由ADC至处理器转换来的数字值就由下列的数字序列表示:

x0 , x1 , x2 , x3 , ...

信号的波形值与时间相对应:

t = 0, h, 2h, 3h, ...

并且当t = 0时,开始采样。

在时间t = nh(其中n是正整数),将值

x0 , x1 , x2 , x3 , ... x n

提供给处理器,并存储在内存中。

注意,采样值x n+1, x n+2等是不可用的,因为他们还不存在。

y0 , y1 , y2 , y3 , ... y n

通常来说,数值y n是由x序列计算得到的。由y序列得到x序列的算法决定于具体的数字滤波器。

在下一节,我们将看看一些简单数字滤波器的例子。

简单数字滤波器

下面例子说明了数字滤波器的基本特征:

1.单位增益滤波器:

每一个输出值y n与输入值x n 相等:

y0 x0

y1 x1

y2x2

...etc

这是一个经常用到的滤波器,滤波器对输入信号没有影响。

2. 简单的增益滤波器:

y n =Kx n

其中K是常数,

该滤波器只使输入信号有一个K倍的增益。

当K > 1时,滤波器是一个放大器,当0 < K < 1时,它是一个衰减器,当K < 0时,对应的是一个反相器。上例1只是其的一种特殊的情况。

3. 纯延迟滤波器:

y n =x n-1

在t = nh时的输出值只是简单的等于t = (n-1)h时的输入值,即信号延迟时间h:

y0 = x-1

y1 = x0

y2 = x1

y3 = x2

... etc

注意,由于抽样是在t = 0开始,输入值x- 1 在t = -h是不确定的。因此一般假设在t =

0时(以及t = 0之前),输出值都设为0。

4. 差分滤波器:

y n = x n - x n-1

在t = nh时的输出值等于当前输入值x n与前一个输入值x n-1的差值:

即输出值是最近一次采样值间隔h输入的变化。该滤波器对信号的影响就是类似于模拟电路中的微分电路。

5.均值滤波器:

该输出值是当前输入值和前一个输入值的平均值(算术平均)。

这是一个简单的低通滤波器,其通常将高频中的信号过滤掉。(之后,我们将着眼于更有效的低通滤波器。)

6.三均值滤波器:

该滤波器是当前的输入值和先前两个输入值的均值,类似于先前的那个均值滤波器。

类似于之前,x-1和x-2取0。

7.中心差分滤波器:

该滤波器的滤波效果类似于例(4),输出值等于当前输入值与前两个时间间隔h差值的二分之一。

附件2:外文原文

INTRODUCTION TO DIGITAL FILTERS

Analog and digital filters

In signal processing, the function of a filter is to remove unwanted parts of the signal, such as random noise, or to extract useful parts of the signal, such as the components lying within a certain frequency range.

The following block diagram illustrates the basic idea.

There are two main kinds of filter, analog and digital. They are quite different in their physical makeup and in how they work.

An analog filter uses analog electronic circuits made up from components such as resistors, capacitors and opamps to produce the required filtering effect. Such filter circuits are widely used in such applications as noisereduction, video signal enhancement, graphic equalisers in hi-fi systems, and many other areas.

There are well-established standard techniques for designing an analog filter circuit for a given requirement.

At all stages, the signal being filtered is an electrical voltage or current which is the direct analogue of the physical quantity (e.g. a sound or video signal or transducer output) involved.

A digital filter uses a digital processor to perform numerical calculations on sampled values of the signal. The processor may be a general-purpose computer such as a PC, or a specialised DSP (Digital Signal Processor) chip.

The analog input signal must first be sampled and digitised using an ADC (analog to digital converter). The resulting binary numbers, representing successive sampled values of the input signal, are transferred to the processor, which carries out numerical calculations on them. These calculations typically involve multiplying the input values by constants and adding the products together. If necessary, the results of these calculations,which now represent sampled values of the filtered signal, are output through a DAC (digital to analog converter) to convert the signal back to analog form.

Note that in a digital filter, the signal is represented by a sequence of numbers, rather than a voltage or current.

The following diagram shows the basic setup of such a system.

Advantages of using digital filters

The following list gives some of the main advantages of digital over analog filters. 1. A digital filter is programmable, i.e. its operation is determined by a program stored in the processor's

memory. This means the digital filter can easily be changed without affecting the circuitry (hardware).

An analog filter can only be changed by redesigning the filter circuit.

2. Digital filters are easily designed, tested and implemented on a general-purpose computer or

workstation.

3. The characteristics of analog filter circuits (particularly those containing active components) are

subject to drift and are dependent on temperature. Digital filters do not suffer from these problems,

and so are extremely stable with respect both to time and temperature.

4. Unlike their analog counterparts, digital filters can handle low frequency signals accurately. As the

speed of DSP technology continues to increase, digital filters are being applied to high frequency

signals in the RF (radio frequency) domain, which in the past was the exclusive preserve of analog

technology.

5. Digital filters are very much more versatile in their ability to process signals in

a variety of ways; this

includes the ability of some types of digital filter to adapt to changes in the characteristics of the

signal.

6. Fast DSP processors can handle complex combinations of filters in parallel or cascade (series),

making the hardware requirements relatively simple and compact in comparison with the equivalent

analog circuitry.

Operation of digital filters

In this section, we will develop the basic theory of the operation of digital filters. This

is essential to an

understanding of how digital filters are designed and used.

Suppose the "raw" signal which is to be digitally filtered is in the form of a voltage waveform described by the function

V x(t)

where t is time.

This signal is sampled at time intervals h (the sampling interval). The sampled value at time t = ih is

x i x( ih )

Thus the digital values transferred from the ADC to the processor can be represented by the sequence

x0 , x1 , x2 , x3 , ...

corresponding to the values of the signal waveform at

t = 0, h, 2h, 3h, ...

and t = 0 is the instant at which sampling begins.

At time t = nh(where n is some positive integer), the values available to the processor, stored in memory, are

x0 , x1 , x2 , x3 , ... x n

Note that the sampled values x n+1, x n+2 etc. are not available, as they haven't happened yet! y0 , y1 , y2 , y3 , ... y n

In general, the value of y n is calculated from the values x0, x1, x2, x3, ... , x n. The way in which the y's are

calculated from the x's determines the filtering action of the digital filter.

In the next section, we will look at some examples of simple digital filters. Examples of simple digital filters

The following examples illustrate the essential features of digital filters.

1. Unity gain filter:

Each output value y n is exactly the same as the corresponding input value x n:

y0 x0

y1 x1

y2x2

...etc

This is a trivial case in which the filter has no effect on the signal.

2. Simple gain filter:

y n =Kx n

where K = constant.

This simply applies a gain factor K to each input value.

K > 1 makes the filter an amplifier, while 0 < K < 1makes it an attenuator. K < 0 corresponds to an

inverting amplifier. Example (1) above is simply the special case where K= 1.

3. Pure delay filter:

y n =x n-1

The output value at time t = nh is simply the input at time t = (n-1)h, i.e. the signal is delayed by time h:

y0 = x-1

y1 = x0

y2 = x1

y3 = x2

... etc

Note that as sampling is assumed to commence at t= 0, the input value x-1 at t=-h is undefined. It is

usual to take this (and any other values of x prior to t= 0) as zero.

4.Two-term difference filter:

y n = x n - x n-1

The output value at t = nh is equal to the difference between the current input x n and the previous

input x n-1:

i.e. the output is the change in the input over the most recent sampling interval h. The effect of this

filter is similar to that of an analog differentiator circuit.

5. Two-term average filter:

The output is the average (arithmetic mean) of the current and previous input:

传感器技术论文中英文对照资料外文翻译文献

中英文对照资料外文翻译文献 附件1:外文资料翻译译文 传感器新技术的发展 传感器是一种能将物理量、化学量、生物量等转换成电信号的器件。输出信号有不同形式,如电压、电流、频率、脉冲等,能满足信息传输、处理、记录、显示、控制要求,是自动检测系统和自动控制系统中不可缺少的元件。如果把计算机比作大脑,那么传感器则相当于五官,传感器能正确感受被测量并转换成相应输出量,对系统的质量起决定性作用。自动化程度越高,系统对传感器要求越高。在今天的信息时代里,信息产业包括信息采集、传输、处理三部分,即传感技术、通信技术、计算机技术。现代的计算机技术和通信技术由于超大规模集成电路的飞速发展,而已经充分发达后,不仅对传感器的精度、可靠性、响应速度、获取的信息量要求越来越高,还要求其成本低廉且使用方便。显然传统传感器因功能、特性、体积、成本等已难以满足而逐渐被淘汰。世界许多发达国家都在加快对传感器新技术的研究与开发,并且都已取得极大的突破。如今传感器新技术的发展,主要有以下几个方面: 利用物理现象、化学反应、生物效应作为传感器原理,所以研究发现新现象与新效应是传感器技术发展的重要工作,是研究开发新型传感器的基础。日本夏普公司利用超导技术研制成功高温超导磁性传感器,是传感器技术的重大突破,其灵敏度高,仅次于超导量子干涉器件。它的制造工艺远比超导量子干涉器件简单。可用于磁成像技术,有广泛推广价值。 利用抗体和抗原在电极表面上相遇复合时,会引起电极电位的变化,利用这一现象可制出免疫传感器。用这种抗体制成的免疫传感器可对某生物体内是否有这种抗原作检查。如用肝炎病毒抗体可检查某人是否患有肝炎,起到快速、准确作用。美国加州大学巳研制出这类传感器。 传感器材料是传感器技术的重要基础,由于材料科学进步,人们可制造出各种新型传感器。例如用高分子聚合物薄膜制成温度传感器;光导纤维能制成压力、流量、温度、位移等多种传感器;用陶瓷制成压力传感器。

DS18B20 单线温度传感器外文翻译

DS18B20单线温度传感器 一.特征:ucts DS18B20 data sheet 2012 ●独特的单线接口,只需1个接口引脚即可通信 ●每个设备都有一个唯一的64位串行代码存储在ROM上 ●多点能力使分布式温度检测应用得以简化 ●不需要外部部件 ●可以从数据线供电,电源电压范围为3.0V至5.5V ●测量范围从-55 ° C至+125 ° C(-67 ° F至257 ° F),从-10℃至+85 °C的精 度为0.5 °C ●温度计分辨率是用户可选择的9至12位 ●转换12位数字的最长时间是750ms ●用户可定义的非易失性的温度告警设置 ●告警搜索命令识别和寻址温度在编定的极限之外的器件(温度告警情况) ●采用8引脚SO(150mil),8引脚SOP和3引脚TO - 92封装 ●软件与DS1822兼容 ●应用范围包括恒温控制工业系统消费类产品温度计或任何热敏系统二.简介 该DS18B20的数字温度计提供9至12位的摄氏温度测量,并具有与非易失性用户可编程上限和下限报警功能。信息单线接口送入DS18B20或从DS18B20 送出,因此按照定义只需要一条数据线与中央微处理器进行通信。它的测温范围从-55°C到+125°C,其中从-10 °C至+85 °C可以精确到0.5°C 。此外,DS18B20可以从数据线直接供电(“寄生电源”),从而消除了供应需要一个外部电源。 每个DS18B20 的有一个唯一的64位序列码,它允许多个DS18B20的功

能在同一总线。因此,用一个微处理器控制大面积分布的许多DS18B20是非常简单的。此特性的应用范围包括HV AC、环境控制、建筑物、设备或机械内的温度检测以及过程监视和控制系统。 三.综述 64位ROM存储设备的独特序号。存贮器包含2个字节的温度寄存器,它存储来自温度传感器的数字输出。此外,暂存器可以访问的1个字节的上下限温度告警触发器(TH和TL)和1个字节的配置寄存器。配置寄存器允许用户设置的温度到数字转换的分辨率为9,10,11或12位。TH,TL和配置寄存器是非易失性的,因此掉电时依然可以保存数据。 该DS18B20使用Dallas的单总线协议,总线之间的通信用一个控制信号就可以实现。控制线需要一个弱上拉电阻,因为所有的设备都是通过3线或开漏端口连接(在DS18B20中用DQ引脚)到总线的。在这种总线系统中,微处理器(主设备)和地址标识上使用其独有的64位代码。因为每个设备都有一个唯一的代码,一个总线上连接设备的数量几乎是无限的。单总线协议,包括详细的解释命令和“时间槽”,此资料的单总线系统部分包括这些内容。 DS18B20的另一个特点是:没有外部电源供电仍然可以工作。当DQ引脚为高电平时,电压是单总线上拉电阻通过DQ引脚供应的。高电平信号也可以充当外部电源,当总线是低电平时供应给设备电压。这种从但总线提供动力的方法被称为“寄生电源“。作为替代电源,该DS18B20也可以使用连接到VDD 引脚的外部电源供电。 四.运用——测量温度 该DS18B20的核心功能是它是直接输出数字信号的温度传感器。该温度传

图像处理中值滤波器中英文对照外文翻译文献

中英文资料对照外文翻译 一、英文原文 A NEW CONTENT BASED MEDIAN FILTER ABSTRACT In this paper the hardware implementation of a contentbased median filter suitabl e for real-time impulse noise suppression is presented. The function of the proposed ci rcuitry is adaptive; it detects the existence of impulse noise in an image neighborhood and applies the median filter operator only when necessary. In this way, the blurring o f the imagein process is avoided and the integrity of edge and detail information is pre served. The proposed digital hardware structure is capable of processing gray-scale im ages of 8-bit resolution and is fully pipelined, whereas parallel processing is used to m inimize computational time. The architecturepresented was implemented in FPGA an d it can be used in industrial imaging applications, where fast processing is of the utm ost importance. The typical system clock frequency is 55 MHz. 1. INTRODUCTION Two applications of great importance in the area of image processing are noise filtering and image enhancement [1].These tasks are an essential part of any image pro cessor,whether the final image is utilized for visual interpretation or for automatic an alysis. The aim of noise filtering is to eliminate noise and its effects on the original im age, while corrupting the image as little as possible. To this end, nonlinear techniques (like the median and, in general, order statistics filters) have been found to provide mo re satisfactory results in comparison to linear methods. Impulse noise exists in many p ractical applications and can be generated by various sources, including a number of man made phenomena, such as unprotected switches, industrial machines and car ign ition systems. Images are often corrupted by impulse noise due to a noisy sensor or ch annel transmission errors. The most common method used for impulse noise suppressi on n forgray-scale and color images is the median filter (MF) [2].The basic drawback o f the application of the MF is the blurringof the image in process. In the general case,t he filter is applied uniformly across an image, modifying pixels that arenot contamina ted by noise. In this way, the effective elimination of impulse noise is often at the exp ense of an overalldegradation of the image and blurred or distorted features[3].In this paper an intelligent hardware structure of a content based median filter (CBMF) suita ble for impulse noise suppression is presented. The function of the proposed circuit is to detect the existence of noise in the image window and apply the corresponding MF

IIR数字滤波器的设计外文文献以与翻译

IIR Digita Filter Design An important step in the development of a digital filter is the determination of a realizable transfer function G(z) approximating the given frequency response specifications. If an IIR filter is desired,it is also necessary to ensure that G(z) is stable. The process of deriving the transfer function G(z) is called digital filter design. After G(z) has been obtained, the next step is to realize it in the form of a suitable filter structure. In chapter 8,we outlined a variety of basic structures for the realization of FIR and IIR transfer functions. In this chapter,we consider the IIR digital filter design problem. The design of FIR digital filters is treated in chapter 10. First we review some of the issues associated with the filter design problem. A widely used approach to IIR filter design based on the conversion of a prototype analog transfer function to a digital transfer function is discussed next. Typical design examples are included to illustrate this approach. We then consider the transformation of one type of IIR filter transfer function into another type, which is achieved by replacing the complex variable z by a function of z. Four commonly used transformations are summarized. Finally we consider the computer-aided design of IIR digital filter. To this end, we restrict our discussion to the use of matlab in determining the transfer functions. 9.1 preliminary considerations There are two major issues that need to be answered before one can develop the digital transfer function G(z). The first and foremost issue is the development of a reasonable filter frequency response specification from the requirements of the overall system in which the digital filter is to be employed. The second issue is to determine whether an FIR or IIR digital filter is to be designed. In the section ,we examine these two issues first .

无线传感器网络论文中英文资料对照外文翻译

中英文资料对照外文翻译 基于网络共享的无线传感网络设计 摘要:无线传感器网络是近年来的一种新兴发展技术,它在环境监测、农业和公众健康等方面有着广泛的应用。在发展中国家,无线传感器网络技术是一种常用的技术模型。由于无线传感网络的在线监测和高效率的网络传送,使其具有很大的发展前景,然而无线传感网络的发展仍然面临着很大的挑战。其主要挑战包括传感器的可携性、快速性。我们首先讨论了传感器网络的可行性然后描述在解决各种技术性挑战时传感器应产生的便携性。我们还讨论了关于孟加拉国和加利 尼亚州基于无线传感网络的水质的开发和监测。 关键词:无线传感网络、在线监测 1.简介 无线传感器网络,是计算机设备和传感器之间的桥梁,在公共卫生、环境和农业等领域发挥着巨大的作用。一个单一的设备应该有一个处理器,一个无线电和多个传感器。当这些设备在一个领域部署时,传感装置测量这一领域的特殊环境。然后将监测到的数据通过无线电进行传输,再由计算机进行数据分析。这样,无线传感器网络可以对环境中各种变化进行详细的观察。无线传感器网络是能够测量各种现象如在水中的污染物含量,水灌溉流量。比如,最近发生的污染涌流进中国松花江,而松花江又是饮用水的主要来源。通过测定水流量和速度,通过传感器对江水进行实时监测,就能够确定污染桶的数量和流动方向。 不幸的是,人们只是在资源相对丰富这个条件下做文章,无线传感器网络的潜力在很大程度上仍未开发,费用对无线传感器网络是几个主要障碍之一,阻止了其更广阔的发展前景。许多无线传感器网络组件正在趋于便宜化(例如有关计算能力的组件),而传感器本身仍是最昂贵的。正如在在文献[5]中所指出的,成功的技术依赖于

多路温度采集系统外文翻译文献

多路温度采集系统外文翻译文献 多路温度采集系统外文翻译文献 (文档含中英文对照即英文原文和中文翻译) 译文: 多路温度传感器 一温度传感器简介 1.1温度传感器的背景 在人类的生活环境中,温度扮演着极其重要的角色。无论你生活在哪里,从事什么工作,无时无刻不在与温度打着交道。自 18 世纪工业革命以来,工业发展对是否能掌握温度有着绝对的联系。在冶金、钢铁、石化、水泥、玻璃、医药等等行业,可以说几乎%80 的工业部门都不得不考虑着温度的因素。温度对于工业如此重要,由此推进了温度传感器的发展。

1.2温度传感器的发展 传感器主要大体经过了三个发展阶段:模拟集成温度传感器。该传感器是采用硅半导体集成工艺制成,因此亦称硅传感器或单片集成温度传感器。此种传感器具有功能单一(仅测量温度)、测温误差小、价格低、响应速度快、传输距离远、体积小、微功耗等,适合远距离测温、控温,不需要进行非线性校准,外围电路简单。它是目前在国内外应用最为普遍的一种集成传感器,典型产品有AD590、AD592、TMP17、LM135 等;模拟集成温度控制器。模拟集成温度控制器主要包括温控开关、可编程温度控制器,典型产品有LM56、AD22105 和 MAX6509。某些增强型集成温度控制器(例如 TC652/653)中还包含了A/D 转换器以及固化好的程序,这与智能温度传感器有某些相似之处。但它自成系统,工作时并不受微处理器的控制,这是二者的主要区别;智能温度传感器。能温度传感器(亦称数字温度传感器)是在20世纪90年代中期问世的。它是微电子技术、计算机技术和自动测试技术(ATE)的结晶。智能温度传感器内部都包含温度传感器、A/D 转换器、信号处理器、存储器(或寄存器)和接口电路。有的产品还带多路选择器、中央控制器(CPU)、随机存取存储器(RAM)和只读存储器(ROM)。智能温度传感器的特点是能输出温度数据及相关的温度控制量,适配各种微控制器(MCU);并且它是在硬件的基础上通过软件来实现测试功能的,其智能化程度也取决于软件的开发水平。温度传感器的发展趋势。进入21世纪后,温度传感器正朝着高精度、多功能、总线标准化、高可靠性及安全性、开发虚拟传感器和网络传感器、研制单片测温系统等高科技的方向迅速发展。 1.3单点与多点温度传感器 目前市场主要存在单点和多点两种温度测量仪表。对于单点温测仪表,主要采用传统的模拟集成温度传感器,其中又以热电阻、热电偶等传感器的测量精度高,测量范围大,而得到了普遍的应用。此种产品测温范围大都在-200℃~800℃之间,分辨率12位,最小分辨温度在0.001~0.01 之间。自带LED显示模块,显示4位到16位不等。有的仪表还具有存储功能,可存储几百到几千组数据。该类仪表可很好的满足单个用户单点测量的需要。多点温度测量仪表,相对与单点的测量精度有一定的差距,虽然实现了多路温度的测控,但价格昂贵。针对目前市场的现状,本课题提出了一种可满足要求、可扩展的并且性价比高的单片机多路测温系统。通过温度传感器 DS18B20采集,然后通过C51 单片机处理并在数码管上显示,可以采集室内或花房中四处不同位置的温度,用四个数码管来显示。第一个数码管显示所采集的是哪一路,哪个通道;后三个数码管显示所采

压力传感器外文翻译

压力传感器 合理进行压力传感器的误差补偿是其应用的关键。压力传感器主要有偏移量误差、灵敏度误差、线性误差和滞后误差,本文将介绍这四种误差产生的机理和对测试结果的影响,同时将介绍为提高测量精度的压力标定方法以及应用实例。 目前市场上传感器种类丰富多样,这使得设计工程师可以选择系统所需的压力传感器。这些传感器既包括最基本的变换器,也包括更为复杂的带有片上电路的高集成度传感器。由于存在这些差异,设计工程师必须尽可能够补偿压力传感器的测量误差,这是保证传感器满足设计和应用要求的重要步骤。在某些情况下,补偿还能提高传感器在应用中的整体性能。 本文以摩托罗拉公司的压力传感器为例,所涉及的概念适用于各种压力传感器的设计应用。 摩托罗拉公司生产的主流压力传感器是一种单片压阻器件,该器件具有 3 类: 1.基本的或未加补偿标定; 2.有标定并进行温度补偿; 3.有标定、补偿和放大。 偏移量、范围标定以及温度补偿均可以通过薄膜电阻网络实现,这种薄膜电阻网络在封装过程中采用激光修正。 该传感器通常与微控制器结合使用,而微控制器的嵌入软件本身建立了传感器数学模型。微控制器读取了输出电压后,通过模数转换器的变换,该模型可以将电压量转换为压力测量值。传感器最简单的数学模型即为传递函数。该模型可在整个标定过程中进行优化,并且模型的成熟度将随标定点的增加而增加。 从计量学的角度看,测量误差具有相当严格的定义:它表征了测量压力与实际压力之间的差异。而通常无法直接得到实际压力,但可以通过采用适当的压力标准加以估计,计量人员通常采用那些精度比被测设备高出至少 10 倍的仪器作为测量标准。 由于未经标定的系统只能使用典型的灵敏度和偏移值将输出电压转换为压 力,测得的压力将产生如图 1 所示的误差。 这种未经标定的初始误差由以下几个部分组成: a.偏移量误差。由于在整个压力范围内垂直偏移保持恒定,因此变换器扩散和激光调节修正的变化将产生偏移量误差。 b.灵敏度误差,产生误差大小与压力成正比。如果设备的灵敏度高于典型值,灵敏度误差将是压力的递增函数(见图 1)。如果灵敏度低于典型值,那么灵敏度误差将是压力的递减函数。该误差的产生原因在于扩散过程的变化。

自动化 外文翻译 文献综述 温度传感器

分辨率可编程单总线数字温度传感器—— DS18B20 1 概述 1.1 特性: ?独特的单总线接口,只需一个端口引脚即可实现数据通信 ?每个器件的片上ROM 都存储着一个独特的64 位串行码 ?多点能力使分布式温度检测应用得到简化 ?不需要外围元件 ?能用数据线供电,供电的范围3.0V~5.5V ?测量温度的范围:-55℃~+125℃(-67℉~+257℉) ?从-10℃~+85℃的测量的精度是±0.5℃ ?分辨率为9-12 位,可由用户选择 ?在750ms 内把温度转换为12 位数字字(最大值) ?用户可定义的非易失性温度报警设置 ?报警搜索命令识别和针对设备的温度外部程序限度(温度报警情况) ?可采用8 引脚SO(150mil)、8引脚μSOP和3引脚TO-92 封装 ?软件兼容DS1822 ?应用范围包括:恒温控制、工业系统、消费类产品、温度计和任何的热敏系统

图1 DS18B20引脚排列图 1.2 一般说明 DS18B20数字温度计提供9至12位的摄氏温度测量,并具有非易失性的用户可编程触发点的上限和下限报警功能。DS18B20为单总线通信,按定义只需要一条数据线(和地线)与中央微处理器进行通信。DS18B20能够感应温度的范围为-55~+125℃,在-10~+85℃范围内的测量精度为±0.5℃,此外,DS18B20 可以直接从数据线上获取供电(寄生电源),而不需要一个额外的外部电源。 每个DS18B20都拥有一个独特的64位序列号,因此它允许多个DS18B20作用在一条单总线上,这样,可以使用一个微处理器来控制许多DS18B20分布在一个大区域。受益于这一特性的应用包括HAVC 环境控制、建筑物、设备和机械内的温度监测、以及过程 监测和控制过程的温度监测。

数字滤波器的外文翻译

FIR 数字滤波器的有限字长系数优化的比较研究 拜彻尔,泰勒,罗兰 威尔士大学纽波特学院运算工程学校 摘要:实时数字滤波器频率响应的精度受实现时系数约束条件即有限字长(FWL)的影响。该文仅考虑FIR 数字滤波器有关的FWL 问题。准确和近似响应之间的最大误差限的约束条件所对应的理论问题和统计误差值都进行了详细的研究。利用实数值遗传算法作为优化工具,并由若干设计案例的FWL 效应获得其最大误差限和误差值。由此,完成了简单凑整逼近、遗传算法优化、整数规划法,以及简单希尔登山者方法之间的比较。 关键词:实时数字滤波器; 有限字长;遗传算法;整数规划 1. 前言 FIR 数字滤波器广泛用于图像处理、移动通信、医疗电子,以及很多其他的信号处理应用。为降低能耗和提高运算量,截断系数到最短长度是有优势的。然而,该截断会引起滤波嚣设计参数的变化,在某些情况下这是不可接收的。此即优化问题,即尽可能地选择近似系数值的微小变化量,以便最好的服从设计规范标准。针对有限脉冲响应(FIR)滤波器形式结构的线性相位已被证明是鲁棒的,因而FWL 系数的自我实现的研究是极具有吸引力的[1]。FWL FIR 对称数字滤波器的研究涉及到一组系数的选择,从而这个新频率响应可以作为无限准确系数截断的一个结果,可以最大的接近所给定的规范频率响应。 已知的为解决该问题所使用的算法均基于两种方法:局部搜索法[2]和整数规划分支界限法[3,4]。局部搜索法需要选择一组可行的FWL 系数(称为四舍五入值),用以给出一个频率响应并用以检验H 的领域。同时要选定滤波器的传递函数,以便得到更好的滤波器H',即具有低误差函数的滤波器。如果找到了这样的一个滤波器H',那么便可用H'来代替H ,而算法即可进入下一步或者终止。分支界限算法涉及对一组可能解所构成的树的系统性修正,这些解依赖于由枚举总数所确定的下界值。这两种算法本质上计算密集,且不能保证全局优化。其问题即是在于进一步复合,使其更加灵敏以便增加滤波器长度。 2. FWL 系数及误差目标函数 用以导出FWL 系数的最常用定点算法是直接量化法。使用标准滤波器设计技术导出的高精度系数在该方法中首次被利用,以得出FWL 的量化系数。如下量化系数的起始解给出。 h ri =round[h ei 2B-1] i=0,1,2,...,N-1 (1) 这里,h ri 为四舍五入系数,hei 为高精度系数,B 为用以描述系数的位数,N 为滤波器长度。 优化过程的主要目的在于极小化目标函数,其明确目标为获得一个与期望的响应尽可能接近的滤波器频率响应。目标函数被用于500个等距频率的格点。 目标函数通过以下式来评价: }H max ,H 110max{max }H H 1{ObjV s p s s p p i i L s i 2 i P i 2 i -++-=∑∑== (2) H ip =遗传算法优化滤波器在通带中对应频率的幅值响应 H is =遗传算法优化滤波器在阻带中对应频率的幅值响应 L=频率格点的数目(500)

传感器外文翻译

Basic knowledge of transducers A transducer is a device which converts the quantity being measured into an optical, mechanical, or-more commonly-electrical signal. The energy-conversion process that takes place is referred to as transduction. Transducers are classified according to the transduction principle involved and the form of the measured. Thus a resistance transducer for measuring displacement is classified as a resistance displacement transducer. Other classification examples are pressure bellows, force diaphragm, pressure flapper-nozzle, and so on. 1、Transducer Elements Although there are exception ,most transducers consist of a sensing element and a conversion or control element. For example, diaphragms,bellows,strain tubes and rings, bourdon tubes, and cantilevers are sensing elements which respond to changes in pressure or force and convert these physical quantities into a displacement. This displacement may then be used to change an electrical parameter such as voltage, resistance, capacitance, or inductance. Such combination of mechanical and electrical elements form electromechanical transducing devices or transducers. Similar combination can be made for other energy input such as thermal. Photo, magnetic and chemical,giving thermoelectric, photoelectric,electromaanetic, and electrochemical transducers respectively. 2、Transducer Sensitivity The relationship between the measured and the transducer output signal is usually obtained by calibration tests and is referred to as the transducer sensitivity K1= output-signal increment / measured increment . In practice, the transducer sensitivity is usually known, and, by measuring the output signal, the input quantity is determined from input= output-signal increment / K1. 3、Characteristics of an Ideal Transducer The high transducer should exhibit the following characteristics a) high fidelity-the transducer output waveform shape be a faithful reproduction of the measured; there should be minimum distortion. b) There should be minimum interference with the quantity being measured; the presence of the transducer should not alter the measured in any way. c) Size. The transducer must be capable of being placed exactly where it is needed.

DS18B20 单线温度传感器外文翻译

毕业设计(论文)外文资料翻译 学院(系):机电一体化 专业:电气自动化专业 姓名: 学号: 外文出处:http://https://www.360docs.net/doc/5f16367475.html, (用外文写) 2012年4月5日 附件: 1.外文资料翻译译文;2.外文原文。

附件1:外文资料翻译译文 DS18B20 单线温度传感器 1.特征: ●独特的单线接口,只需 1 个接口引脚即可通信 ●每个设备都有一个唯一的64位串行代码存储在光盘片上 ●多点能力使分布式温度检测应用得以简化 ●不需要外部部件 ●可以从数据线供电,电源电压范围为3.0V至5.5V ●测量范围从-55 ° C至+125 ° C(-67 ° F至257 ° F),从-10℃至 +85 ° C的精度为0.5 °C ●温度计分辨率是用户可选择的9至12位 ●转换12位数字的最长时间是750ms ●用户可定义的非易失性的温度告警设置 ●告警搜索命令识别和寻址温度在编定的极限之外的器件(温度告警情况) ●采用8引脚SO(150mil),8引脚SOP和3引脚TO - 92封装 ●软件与DS1822兼容 ●应用范围包括恒温控制工业系统消费类产品温度计或任何热敏系统 2.简介 该DS18B20的数字温度计提供9至12位的摄氏温度测量,并具有与非易失性用户可编程上限和下限报警功能。信息单线接口送入 DS1820 或从 DS1820 送出,因此按照定义只需要一条数据线(和地线)与中央微处理器进行通信。它的测温范围从-55 °C到 +125 ° C,其中从-10 °C至+85 °C可以精确到0.5°C 。此外,DS18B20可以从数据线直接供电(“寄生电源”),从而消除了供应需要一个外部电源。 每个 DS18B20 的有一个唯一的64位序列码,它允许多个DS18B20s的功能在同一 1-巴士线。因此,用一个微处理器控制大面积分布的许多DS18B20s是非常简单的。此特性的应用范围包括 HVAC、环境控制、建筑物、设备或机械内的温度检测以及过程监视和控制系统。

数字信号处理英文文献及翻译

数字信号处理 一、导论 数字信号处理(DSP)是由一系列的数字或符号来表示这些信号的处理的过程的。数字信号处理与模拟信号处理属于信号处理领域。DSP包括子域的音频和语音信号处理,雷达和声纳信号处理,传感器阵列处理,谱估计,统计信号处理,数字图像处理,通信信号处理,生物医学信号处理,地震数据处理等。 由于DSP的目标通常是对连续的真实世界的模拟信号进行测量或滤波,第一步通常是通过使用一个模拟到数字的转换器将信号从模拟信号转化到数字信号。通常,所需的输出信号却是一个模拟输出信号,因此这就需要一个数字到模拟的转换器。即使这个过程比模拟处理更复杂的和而且具有离散值,由于数字信号处理的错误检测和校正不易受噪声影响,它的稳定性使得它优于许多模拟信号处理的应用(虽然不是全部)。 DSP算法一直是运行在标准的计算机,被称为数字信号处理器(DSP)的专用处理器或在专用硬件如特殊应用集成电路(ASIC)。目前有用于数字信号处理的附加技术包括更强大的通用微处理器,现场可编程门阵列(FPGA),数字信号控制器(大多为工业应用,如电机控制)和流处理器和其他相关技术。 在数字信号处理过程中,工程师通常研究数字信号的以下领域:时间域(一维信号),空间域(多维信号),频率域,域和小波域的自相关。他们选择在哪个领域过程中的一个信号,做一个明智的猜测(或通过尝试不同的可能性)作为该域的最佳代表的信号的本质特征。从测量装置对样品序列产生一个时间或空间域表示,而离散傅立叶变换产生的频谱的频率域信息。自相关的定义是互相关的信号本身在不同时间间隔的时间或空间的相关情况。 二、信号采样 随着计算机的应用越来越多地使用,数字信号处理的需要也增加了。为了在计算机上使用一个模拟信号的计算机,它上面必须使用模拟到数字的转换器(ADC)使其数字化。采样通常分两阶段进行,离散化和量化。在离散化阶段,信号的空间被划分成等价类和量化是通过一组有限的具有代表性的信号值来代替信号近似值。 奈奎斯特-香农采样定理指出,如果样本的取样频率大于两倍的信号的最高频率,一个信号可以准确地重建它的样本。在实践中,采样频率往往大大超过所需的带宽的两倍。 数字模拟转换器(DAC)用于将数字信号转化到模拟信号。数字计算机的使用是数字控制系统中的一个关键因素。 三、时间域和空间域 在时间或空间域中最常见的处理方法是对输入信号进行一种称为滤波的操作。滤波通常包括对一些周边样本的输入或输出信号电流采样进行一些改造。现在有各种不同的方法来表征的滤波器,例如: 一个线性滤波器的输入样本的线性变换;其他的过滤器都是“非线性”。线性滤波器满足叠加条件,即如果一个输入不同的信号的加权线性组合,输出的是一个同样加权线性组合所对应的输出信号。

传感器技术外文文献及中文翻译

Sensor technology A sensor is a device which produces a signal in response to its detecting or measuring a property ,such as position , force , torque , pressure , temperature , humidity , speed , acceleration , or vibration .Traditionally ,sensors (such as actuators and switches )have been used to set limits on the performance of machines .Common examples are (a) stops on machine tools to restrict work table movements ,(b) pressure and temperature gages with automatics shut-off features , and (c) governors on engines to prevent excessive speed of operation . Sensor technology has become an important aspect of manufacturing processes and systems .It is essential for proper data acquisition and for the monitoring , communication , and computer control of machines and systems . Because they convert one quantity to another , sensors often are referred to as transducers .Analog sensors produce a signal , such as voltage ,which is proportional to the measured quantity .Digital sensors have numeric or digital outputs that can be transferred to computers directly .Analog-to-coverter(ADC) is available for interfacing analog sensors with computers . Classifications of Sensors Sensors that are of interest in manufacturing may be classified generally as follows: Machanical sensors measure such as quantities as positions ,shape ,velocity ,force ,torque , pressure , vibration , strain , and mass . Electrical sensors measure voltage , current , charge , and conductivity . Magnetic sensors measure magnetic field ,flux , and permeablity . Thermal sensors measure temperature , flux ,conductivity , and special heat . Other types are acoustic , ultrasonic , chemical , optical , radiation , laser ,and fiber-optic . Depending on its application , a sensor may consist of metallic , nonmetallic , organic , or inorganic materials , as well as fluids ,gases ,plasmas , or semiconductors .Using the special characteristics of these materials , sensors covert the quantity or property measured to analog or digital output. The operation of an ordinary mercury thermometer , for example , is based on the difference between the thermal expansion of mercury and that of glass. Similarly , a machine part , a physical obstruction , or barrier in a space can be detected by breaking the beam of light when sensed by a photoelectric cell . A proximity sensor ( which senses and measures the distance between it and an object or a moving member of a machine ) can be based on acoustics , magnetism , capacitance , or optics . Other actuators contact the object and take appropriate action ( usually by electromechanical means ) . Sensors are essential to the conduct of intelligent robots , and are being developed with capabilities that resemble those of humans ( smart sensors , see the following ). This is America, the development of such a surgery Lin Bai an example, through the screen, through a remote control operator to control another manipulator, through the realization of the right abdominal surgery A few years ago our country the

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