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基本信息
- 項(xiàng)目名稱(chēng)：
- 基于 ZigBee非接觸式電鰻放電電量監(jiān)測(cè)系統(tǒng)
- 來(lái)源：
- 第十二屆“挑戰(zhàn)杯”省賽作品
- 小類(lèi)：
- 信息技術(shù)
- 大類(lèi)：
- 科技發(fā)明制作B類(lèi)
- 簡(jiǎn)介：
- 本設(shè)計(jì)考慮電鰻的游動(dòng)性，使用無(wú)極性電容作為非接觸式電荷收集元件。電鰻放出的電信號(hào)經(jīng)水體的降壓后非常微弱，處于mV-V級(jí)，并且周?chē)嬖诖罅扛蓴_。從大幅值的干擾信號(hào)中提取微弱信號(hào)是本設(shè)計(jì)的關(guān)鍵。在信號(hào)的提取部分借鑒了心電監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)思路，完成信號(hào)的保真并去除部分干擾。在信號(hào)的處理部分創(chuàng)新地使用了ZigBee無(wú)線收發(fā)模塊，提高了系統(tǒng)的抗干擾能力，同時(shí)解決了采集端和接收端的電源共地串?dāng)_問(wèn)題。
- 詳細(xì)介紹：
- 電鰻放電電壓的檢測(cè)處于空白階段，本設(shè)計(jì)基于大量的現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試?？紤]電鰻的游動(dòng)性，使用無(wú)極性電容作為非接觸式電荷收集元件。電鰻放出的電信號(hào)經(jīng)水體的降壓后非常微弱，處于mV-V級(jí)，并且周?chē)嬖诖罅扛蓴_。從大幅值的干擾信號(hào)中提取微弱信號(hào)是本設(shè)計(jì)的關(guān)鍵。在信號(hào)的提取部分借鑒了心電監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)思路，完成信號(hào)的保真并去除部分干擾。在信號(hào)的處理部分創(chuàng)新地使用了ZigBee無(wú)線收發(fā)模塊，提高了系統(tǒng)的抗干擾能力，同時(shí)解決了采集端和接收端的電源共地串?dāng)_問(wèn)題。
作品圖片
作品專(zhuān)業(yè)信息
設(shè)計(jì)、發(fā)明的目的和基本思路、創(chuàng)新點(diǎn)、技術(shù)關(guān)鍵和主要技術(shù)指標(biāo)
- 本作品旨在對(duì)電鰻放電情況做出實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)及分析。本作品填補(bǔ)了電鰻放電電壓檢測(cè)方面的空白，并為生物放電現(xiàn)象的研究奠定了基礎(chǔ)。充分考慮處理信號(hào)的特殊性，本作品的設(shè)計(jì)分為電量采集電路、差分信號(hào)放大電路、減法運(yùn)算電路、濾波處理、信號(hào)處理及傳送、上位機(jī)顯示等6部分。本作品最大的創(chuàng)新在于將無(wú)線收發(fā)模塊應(yīng)用到系統(tǒng)中，此法使信號(hào)采集部分與信號(hào)處理部分物理上不連通，從根本上解決了采集端與接收端的共地串?dāng)_問(wèn)題。
科學(xué)性、先進(jìn)性
- 目前電鰻放電電壓的檢測(cè)處于空白階段，本作品的設(shè)計(jì)基于大量的現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試及資料的基礎(chǔ)之上?？紤]電鰻的游動(dòng)性，使用無(wú)極性電容作為非接觸式電荷收集元件。電鰻放出的電信號(hào)經(jīng)周?chē)w的降壓后非常微弱，處于mV-V級(jí)。周?chē)碾姶努F(xiàn)象、供電設(shè)備等均對(duì)電鰻放出的微弱電信號(hào)造成干擾，因此，如何從大幅值的干擾信號(hào)中提取微弱信號(hào)成為品設(shè)計(jì)的關(guān)鍵。目前，醫(yī)學(xué)生物電的檢測(cè)比較成熟，本設(shè)計(jì)在信號(hào)的提取部分借鑒了心電監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)思路，完成信號(hào)的保真及去除部分干擾的目的。但在信號(hào)的處理部分創(chuàng)新地使用了ZigBee無(wú)線收發(fā)模塊，從而顯著地提高了系統(tǒng)的抗干擾能力，同時(shí)解決了采集端和接收端的電源共地串?dāng)_問(wèn)題。
獲獎(jiǎng)情況及鑒定結(jié)果
- 無(wú)
作品所處階段
- 繼續(xù)開(kāi)發(fā)階段
技術(shù)轉(zhuǎn)讓方式
- 無(wú)
作品可展示的形式
- 圖片，視頻，模型，實(shí)物
使用說(shuō)明,技術(shù)特點(diǎn)和優(yōu)勢(shì),適應(yīng)范圍,推廣前景的技術(shù)性說(shuō)明,市場(chǎng)分析,經(jīng)濟(jì)效益預(yù)測(cè)
- 本作品具有操作簡(jiǎn)單、功耗低、抗干擾能力強(qiáng)、傳輸距離遠(yuǎn)、無(wú)需人工堅(jiān)守等優(yōu)勢(shì)。國(guó)內(nèi)各類(lèi)具有電鰻等放電生物展示的海洋館、水族館都未安裝類(lèi)似產(chǎn)品，本產(chǎn)品具有廣闊的市場(chǎng)前景。本產(chǎn)品可以讓游客真切、直觀地體驗(yàn)到電鰻放電的神奇，給游客帶來(lái)刺激感。因此，本產(chǎn)品的引進(jìn)必定會(huì)為海洋館帶來(lái)很大的經(jīng)濟(jì)收益。此外，本產(chǎn)品可以作為放電生物研究領(lǐng)域的輔助研究器材。綜上分析，本產(chǎn)品具有巨大的市場(chǎng)潛力。
同類(lèi)課題研究水平概述
- 目前，生物電的研究日漸深入，人們?cè)谘芯可镫姍C(jī)理的同時(shí)也很重視生物電的應(yīng)用研究工作?，F(xiàn)在已發(fā)展起了利用腦電位,肌電位,心電位來(lái)診斷病情的腦電圖技術(shù),肌電圖技術(shù),心電圖技術(shù)等。大多研究生物電的學(xué)者都致力于人類(lèi)醫(yī)學(xué)信號(hào)的采集與處理(如心電、腦電、肌電等生物電信號(hào))，但對(duì)于放電生物（如電鰻）的電信號(hào)檢測(cè)還屬于探索和研究階段。 生物電是一種頻率極低、幅值較小的信號(hào)，且容易受到50Hz工頻的干擾。因此，生物電信號(hào)的檢測(cè)要求系統(tǒng)具有極高的分辨率、較寬的動(dòng)態(tài)范圍和較強(qiáng)的噪聲抑制能力。人類(lèi)在生物電的研究方面做了大量的工作。李剛在《高性能多通道生物電放大》中介紹了兩種結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、性能良好的高輸入阻抗差分生物電放大器，并對(duì)并聯(lián)型和串聯(lián)型的多通道生物電放大器進(jìn)行了比較分析。此生物電放大器對(duì)共模干擾信號(hào)具有較強(qiáng)的抑制作用，但是對(duì)極化電壓所產(chǎn)生的干擾卻無(wú)法抑制。之后，通過(guò)引入高精度A/D轉(zhuǎn)換器和低增益直流放大器，消除了極化電壓和基線漂移對(duì)生物電放大器的影響。對(duì)于工頻50Hz干擾的問(wèn)題，我們可采用軟件方法將其濾除。但是在干擾信號(hào)較強(qiáng)時(shí)，干擾信號(hào)仍可使生物電放大器達(dá)到飽和狀態(tài)。李竇哲在《高性能多通道生物電測(cè)量電路設(shè)計(jì)與參數(shù)自動(dòng)調(diào)試》中設(shè)計(jì)了一種由低通濾波器和高通濾波器構(gòu)成的50Hz陷波器，有效的抑制了工頻干擾問(wèn)題。對(duì)于如何提高抗工頻干擾能力和抗靜電干擾能力的問(wèn)題，胡放鳴在《關(guān)于生物電測(cè)量前置放大器接地技術(shù)的分析》中通過(guò)兩電極測(cè)試法和三電極測(cè)試法，對(duì)生物電前置放大器的接地問(wèn)題進(jìn)行了比較分析，其中三電極地懸浮測(cè)試法具有較強(qiáng)的抗工頻干擾能力和抗靜電干擾能力。朱大緩在《非接觸式心電檢測(cè)系統(tǒng)的研究》中分別采用非接觸式的方法，對(duì)心電檢測(cè)和顱內(nèi)水腫血腫等現(xiàn)代醫(yī)學(xué)領(lǐng)域進(jìn)行了研究。
