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基本信息
- 項目名稱：
- 基于 ZigBee非接觸式電鰻放電電量監(jiān)測系統(tǒng)
- 小類：
- 信息技術(shù)
- 大類：
- 科技發(fā)明制作B類
- 簡介：
- 本設(shè)計考慮電鰻的游動性，使用無極性電容作為非接觸式電荷收集元件。電鰻放出的電信號經(jīng)水體的降壓后非常微弱，處于mV-V級，并且周圍存在大量干擾。從大幅值的干擾信號中提取微弱信號是本設(shè)計的關(guān)鍵。在信號的提取部分借鑒了心電監(jiān)測系統(tǒng)的設(shè)計思路，完成信號的保真并去除部分干擾。在信號的處理部分創(chuàng)新地使用了ZigBee無線收發(fā)模塊，提高了系統(tǒng)的抗干擾能力，同時解決了采集端和接收端的電源共地串?dāng)_問題。
- 詳細介紹：
- 電鰻放電電壓的檢測處于空白階段，本設(shè)計基于大量的現(xiàn)場測試?？紤]電鰻的游動性，使用無極性電容作為非接觸式電荷收集元件。電鰻放出的電信號經(jīng)水體的降壓后非常微弱，處于mV-V級，并且周圍存在大量干擾。從大幅值的干擾信號中提取微弱信號是本設(shè)計的關(guān)鍵。在信號的提取部分借鑒了心電監(jiān)測系統(tǒng)的設(shè)計思路，完成信號的保真并去除部分干擾。在信號的處理部分創(chuàng)新地使用了ZigBee無線收發(fā)模塊，提高了系統(tǒng)的抗干擾能力，同時解決了采集端和接收端的電源共地串?dāng)_問題。
作品圖片
作品專業(yè)信息
設(shè)計、發(fā)明的目的和基本思路、創(chuàng)新點、技術(shù)關(guān)鍵和主要技術(shù)指標(biāo)
- 本作品旨在對電鰻放電情況做出實時監(jiān)測及分析。本作品填補了電鰻放電電壓檢測方面的空白，并為生物放電現(xiàn)象的研究奠定了基礎(chǔ)。充分考慮處理信號的特殊性，本作品的設(shè)計分為電量采集電路、差分信號放大電路、減法運算電路、濾波處理、信號處理及傳送、上位機顯示等6部分。本作品最大的創(chuàng)新在于將無線收發(fā)模塊應(yīng)用到系統(tǒng)中，此法使信號采集部分與信號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)_問題。
科學(xué)性、先進性
- 目前電鰻放電電壓的檢測處于空白階段，本作品的設(shè)計基于大量的現(xiàn)場測試及資料的基礎(chǔ)之上?？紤]電鰻的游動性，使用無極性電容作為非接觸式電荷收集元件。電鰻放出的電信號經(jīng)周圍水體的降壓后非常微弱，處于mV-V級。周圍的電磁現(xiàn)象、供電設(shè)備等均對電鰻放出的微弱電信號造成干擾，因此，如何從大幅值的干擾信號中提取微弱信號成為品設(shè)計的關(guān)鍵。目前，醫(yī)學(xué)生物電的檢測比較成熟，本設(shè)計在信號的提取部分借鑒了心電監(jiān)測系統(tǒng)的設(shè)計思路，完成信號的保真及去除部分干擾的目的。但在信號的處理部分創(chuàng)新地使用了ZigBee無線收發(fā)模塊，從而顯著地提高了系統(tǒng)的抗干擾能力，同時解決了采集端和接收端的電源共地串?dāng)_問題。
獲獎情況及鑒定結(jié)果
- 無
作品所處階段
- 繼續(xù)開發(fā)階段
技術(shù)轉(zhuǎn)讓方式
- 無
作品可展示的形式
- 圖片，視頻，模型，實物
使用說明,技術(shù)特點和優(yōu)勢,適應(yīng)范圍,推廣前景的技術(shù)性說明,市場分析,經(jīng)濟效益預(yù)測
- 本作品具有操作簡單、功耗低、抗干擾能力強、傳輸距離遠、無需人工堅守等優(yōu)勢。國內(nèi)各類具有電鰻等放電生物展示的海洋館、水族館都未安裝類似產(chǎn)品，本產(chǎn)品具有廣闊的市場前景。本產(chǎn)品可以讓游客真切、直觀地體驗到電鰻放電的神奇，給游客帶來刺激感。因此，本產(chǎn)品的引進必定會為海洋館帶來很大的經(jīng)濟收益。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)品具有巨大的市場潛力。
同類課題研究水平概述
- 目前，生物電的研究日漸深入，人們在研究生物電機理的同時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)者都致力于人類醫(yī)學(xué)信號的采集與處理(如心電、腦電、肌電等生物電信號)，但對于放電生物（如電鰻）的電信號檢測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，且容易受到50Hz工頻的干擾。因此，生物電信號的檢測要求系統(tǒng)具有極高的分辨率、較寬的動態(tài)范圍和較強的噪聲抑制能力。人類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)簡單、性能良好的高輸入阻抗差分生物電放大器，并對并聯(lián)型和串聯(lián)型的多通道生物電放大器進行了比較分析。此生物電放大器對共模干擾信號具有較強的抑制作用，但是對極化電壓所產(chǎn)生的干擾卻無法抑制。之后，通過引入高精度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生物電放大器的影響。對于工頻50Hz干擾的問題，我們可采用軟件方法將其濾除。但是在干擾信號較強時，干擾信號仍可使生物電放大器達到飽和狀態(tài)。李竇哲在《高性能多通道生物電測量電路設(shè)計與參數(shù)自動調(diào)試》中設(shè)計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題。對于如何提高抗工頻干擾能力和抗靜電干擾能力的問題，胡放鳴在《關(guān)于生物電測量前置放大器接地技術(shù)的分析》中通過兩電極測試法和三電極測試法，對生物電前置放大器的接地問題進行了比較分析，其中三電極地懸浮測試法具有較強的抗工頻干擾能力和抗靜電干擾能力。朱大緩在《非接觸式心電檢測系統(tǒng)的研究》中分別采用非接觸式的方法，對心電檢測和顱內(nèi)水腫血腫等現(xiàn)代醫(yī)學(xué)領(lǐng)域進行了研究。
