多传感器研究.doc

课程设计（论文）评语及成绩评定 指导教师评语： 评分_______ 指导教师（签字）_______________ ________年____月____日 课程设计（论文）及答辩评分： 1．学生工作态度和平时表现（共20分）__________； 2．论文格式规范、语言流畅（共20分）__________； 3．数据完整、分析论述充分合理，结论正确（共20分）__________； 4．答辩表述能力（共20分）__________； 5．基本概念及回答问题情况（共20分）_________。 课程设计总成绩______ 答辩组成员（签字）_______________ _____年___月__日 课程设计任务书 学 院 装备工程学院 专 业 探测制导与控制技术 学 生 姓 名 段代峰 学 号 0611020217 课程设计题目 基于微波雷达探测识别系统的设计 指导教师（签字）： 张东阳 2009年 11月22 日 摘 要 本次课程设计是基于C51单片机技术的探测识别系统设计仿真，主要运用微波雷达探测原理进行设计。微波雷达式是一种将微波收、发设备合置的探测器，工作原理基于多普勒效应。微波的波长很短，在1mm～1000mm之间，因此很容易被物体反射。微波信号遇到移动物体反射后会产生多普勒效应，即经反射后的微波信号与发射波信号的频率会产生微小的偏移。此时可认为报警产生。1 微波原理及应用 1 1.1 微波传感器的介绍 1 1.1.1微波的基础知识 1 1.1.2 微波检测器 2 1.1.3 微波探测技术的应用 2 1.1.4 微波传感器的应用前景 4 2 微波探测的作用原理 6 2.1 微波发生器 6 3微波探测器的分类及特点 10 3.1.微波探测器分类 10 3.1.1雷达式微波探测器 10 3.1.2墙式微波探测器 11 3.2 微波雷达探测器的优缺点 11 4 微波雷达探测识别系统的设计 12 4.1 微波雷达物理基础 12 4.2系统结构 12 4.3 测量模块 13 4.4 控制模块 13 4.5 信号调制解调过程 14 4.6 单片机仿真 15 5 结束语 17 参考文献 18 致谢 19 附录 20 1 微波原理及应用 1.1 微波传感器的介绍 1.1.1微波的基础知识 （1）微波的性质与特点 微波是波长为1～1000mm的电磁波，它既具有电磁波的性质，又不同于普通无线电波和光波。微波相对于波长较长的电磁波具有下列特点：1．定向辐射装置容易制造；2．遇到工作障碍物易于反射；3．绕射能力较差；4．传输性能良好，传输过程中受烟、火馅、灰尘、强光等的影响很小；5．介质对微波的吸收与介质的介电常数成比例，水对微波的吸收能力最强。正是这些特点构成了微波检测的基础。 （2）微波传感器的组成 微波传感器通常由微波发生器（即微波振荡器）、 微波天线及微波检测器三部分组成。 微波振荡器是产生微波的装置。由于微波很短，频率很高(300MHz～300GHz)，振荡回路具有非常微小酌电感与电容，故不能用普通的电子管与晶体管构成微波振荡器。构成微波振荡器的器件有调速管、磁控管或某些固体元件。小型微波振荡器也可采用体效应管。 由微波振荡器产生的振荡信号需要用波导管(波长在1000cm以上可用同轴线)传输，并通过天线发射出去。为了使发射的微波具有尖锐的方向性，天线具有特殊的结构。常用的天线如图1所示，有喇叭形天线、抛物面天线、介质天线与隙缝天线等。 喇叭形天线结构简单，制造方便，可看作波导管的延续。喇叭形天线在波导管与敞开的空间之间起匹配作用以获得最大的能量输出。抛物面天线犹如凹面镜产生平行光，这样位微波发射的方向性得到改善。 图1.1 常用微波天线 (a) 扇形喇叭天线 (b) 圆锥形喇叭天线 (c) 旋转抛物面天线 (d) 抛物柱面天线 1.1.2 微波检测器 由发射天线发出的微波，遇到被测物时将被吸收或反射，使功率发生变化。若利用接收天线，接收通过被测物或由被测物反射回来的微波，并将它转换成电信号，再由测量电路测量和指示，就实现了微波检测过程。根据上述原理，微波检测传感器可分为反射式与遮断式两种。 (1) 反射式传感器 这种反射式传感器通过检测被测物反射回来的微波功率或经过的时间间隔，来表达被测物的位置、厚度等参数。 (2) 遮断式传感器 这种遮断式传感器通过检测接收天线接收到的微波功率大小来判断发射天线与接收天线间有无被测物的位置与含水量等参数。 1.1.3 微波探测技术的应用 (1)微波物位计 图1.2所示为微波开关式物位计示意图。当波长物位较低时，发射天线发出的微波束全部由天线接收，经检波、放大、与定电压比较器比较后，发出正常的工作信号。当被测物位升高到天线所