物理代写|传感器代写Sensor代考|IELEG2214 Sensor Acquisition Chains and Sensor Taxonomy

如果你也在 怎样代写传感器Sensor IELEG2214这个学科遇到相关的难题,请随时右上角联系我们的24/7代写客服。传感器Sensor是一种产生输出信号的设备,其目的是感知一种物理现象。在最广泛的定义中,传感器是一个设备、模块、机器或子系统,它检测其环境中的事件或变化,并将信息发送到其他电子产品,通常是计算机处理器。传感器总是与其他电子产品一起使用。

传感器Sensor被用于日常用品,如触摸式电梯按钮(触觉传感器)和通过触摸底座而变暗或变亮的灯,以及大多数人从未意识到的无数应用中。随着微型机械和易于使用的微控制器平台的进步,传感器的用途已经超出了温度、压力和流量测量的传统领域,例如,扩展到MARG传感器。模拟传感器,如电位计和力敏电阻仍然被广泛使用。它们的应用包括制造业和机械、飞机和航空航天、汽车、医学、机器人和我们日常生活的许多其他方面。还有其他广泛的测量材料化学和物理特性的传感器,包括用于测量折射率的光学传感器,用于测量流体粘度的振动传感器,以及用于监测流体pH值的电-化学传感器。

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物理代写|传感器代写Sensor代考|Sensor Acquisition Chains and Sensor Taxonomy

Sensor taxonomy is complex. We have to deal with resistance or capacitive sensors reading out force, humidity, temperature, and so forth. Simultaneously, we have force, humidity, or temperature sensors implemented with resistance, capacitance, and other transduction processes. Therefore, sensor taxonomy is often useless: the amount of possible inputs, conversion phenomena, and sensing principles is so large that it is impossible to cover all the present and future architectures in a rationale. For this reason, we will avoid treating sensor design as a collection of single and specific cases. Instead, we will use a systematic approach in which sensor design will follow a unified scheme independent of particular implementation cases.

A tentative example of a taxonomy of sensors is shown in Table $2.1$, where each column shows a possible function of the sensor acquisition chain: stimulus, conversion phenomena, electrical sensing, and conversion architecture. Of course, it is not feasible to cover in a list all the approaches, and it is always possible to come up with a new architecture in the future. Therefore, a specific sensor could be classified according to the collection of a single cell from each column.
The main characteristics that are used in this approach are

Transduction phenomena. It is related to the process (direct or indirect) that converts physical stimuli into electric signals, namely, voltage, current, or electrical charge. For instance, an input force could displace charges by means of piezoelectricity or change material resistance by the piezoresistance effect.

Electrical sensing scheme. It refers to the technique that we use to sense the transduced signal at the earliest stages of the acquisition chain. For example, a capacitive sensor could be measured by using a charge integrator or by evaluating its discharge time with a reference resistance.

Signal conversion architecture. It is related to a higher level of complexity of the electronic treatment of the information. For instance, a capacitive sensor could be placed in the feedback loop of a delta-sigma modulator or be part of a resonant circuit followed by a finite state machine.

物理代写|传感器代写Sensor代考|Deviations from Ideality: The Real Characteristic and Saturation

The ideal quasistationary characteristic is an abstraction. In real devices or interfaces, input and output are related by nonlinear relationships referred to as real characteristics, as illustrated in Fig. 2.22.

A critical source of nonlinearity is the effect of saturation. Any real interface is limited either by the physical or the operative point of view regarding the input and the output range. For example, power supply rails bound the output operating range of
${ }^6 \mathrm{hPa}=100 \mathrm{~Pa} . \quad{ }^7 \mathrm{~g}=9.81\left[\mathrm{~m} / \mathrm{s}^2\right] .$

a full-swing amplifier, and we have no signals outside those limits. In other cases, the output is limited by the saturation ranges of the amplifier beyond which the system does not convey information from input to output.

Figure 2.23A shows a simplified nonlinear S-shaped characteristic of a real amplification/transduction device where the flat ends of the plot are limited by saturation levels of the output. In this case, we have approximated the nonlinear effect of saturation using a piecewise-linear characteristic, and the input operating range is restricted to the central part of the characteristic.

Now, assume that the required operating range should be larger than the input operating range offered by the system, and portions of the required input values (in gray) are not falling inside and thus are not mapped into the output. This implies a loss of information from input to output. A solution could be found by decreasing the gain to cover the required input values, as shown in Fig. 2.23B.

An alternative view of the same situation is illustrated in Fig. 2.23C and D using the gain plot showing the same effect. A symmetric problem arises when the required operating range is smaller than the operating range offered by the system. We will see that this implies a loss of information, and an increase of sensitivity could be beneficial.

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传感器代写

物理代写|传感器代写Sensor代考|传感器采集链和传感器分类

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传感器分类是复杂的。我们必须处理电阻或电容传感器读出力、湿度、温度等等。同时,我们有力,湿度或温度传感器实现电阻,电容和其他转导过程。因此,传感器分类通常是无用的:可能的输入、转换现象和传感原理的数量是如此之大,以至于不可能在一个基本原理中涵盖当前和未来的所有体系结构。因此,我们将避免将传感器设计视为单一和特定情况的集合。相反,我们将使用一种系统的方法,其中传感器设计将遵循一个统一的方案,独立于特定的实现情况


表$2.1$显示了传感器分类的一个初步示例,其中每一列显示了传感器采集链的一个可能的功能:刺激、转换现象、电传感和转换架构。当然,在一个列表中涵盖所有的方法是不可行的,将来总是有可能提出一个新的体系结构。因此,可以根据每个列中单个单元的集合对特定的传感器进行分类。在这种方法中使用的主要特征是

转导现象。它与将物理刺激转化为电信号(即电压、电流或电荷)的过程(直接或间接)有关。例如,输入的力可以通过压电的方式取代电荷,或者通过压阻效应改变材料的电阻

电传感方案。它指的是我们用来在采集链的最初阶段感知转导信号的技术。例如,电容式传感器可以通过使用电荷积分器或通过参考电阻评估其放电时间来测量

信号转换架构。它与电子处理信息的更高层次的复杂性有关。例如,电容式传感器可以放置在δ – σ调制器的反馈回路中,或作为谐振电路的一部分,后跟有限状态机

物理代写|传感器代写传感器代考|偏离理想:真实的特征和饱和度

理想准稳态特性是一种抽象。在真实的设备或接口中,输入和输出通过称为真实特征的非线性关系联系在一起,如图2.22所示 非线性的一个关键来源是饱和的影响。任何真实的接口都受到输入和输出范围的物理或操作角度的限制。例如,电源轨道绑定输出工作范围
${ }^6 \mathrm{hPa}=100 \mathrm{~Pa} . \quad{ }^7 \mathrm{~g}=9.81\left[\mathrm{~m} / \mathrm{s}^2\right] .$

是一个全摆放大器,我们没有信号超出这些限制。在其他情况下,输出受到放大器饱和范围的限制,超过这个饱和范围系统就不能从输入到输出传递信息 图2.23A显示了一个真实放大/转导装置的简化非线性s型特性,其中图的平面端点受输出饱和水平的限制。在这种情况下,我们使用分段线性特征逼近饱和的非线性效应,并且输入工作范围被限制在特征的中心部分 现在,假设所需的操作范围应该大于系统提供的输入操作范围,并且所需输入值的部分(灰色部分)没有落在内部,因此没有映射到输出。这意味着从输入到输出的信息丢失。通过减小增益以覆盖所需的输入值,可以找到解决方案,如图2.23B.

所示


图2.23C和图D显示了相同情况的另一种观点,使用增益图显示了相同的效果。当所需的工作范围小于系统提供的工作范围时,就会出现对称问题。我们将看到,这意味着信息的丢失,而增加灵敏度可能是有益的

物理代写|传感器代写Sensor代考

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微观经济学代写

微观经济学是主流经济学的一个分支,研究个人和企业在做出有关稀缺资源分配的决策时的行为以及这些个人和企业之间的相互作用。my-assignmentexpert™ 为您的留学生涯保驾护航 在数学Mathematics作业代写方面已经树立了自己的口碑, 保证靠谱, 高质且原创的数学Mathematics代写服务。我们的专家在图论代写Graph Theory代写方面经验极为丰富,各种图论代写Graph Theory相关的作业也就用不着 说。

线性代数代写

线性代数是数学的一个分支,涉及线性方程,如:线性图,如:以及它们在向量空间和通过矩阵的表示。线性代数是几乎所有数学领域的核心。



博弈论代写

现代博弈论始于约翰-冯-诺伊曼(John von Neumann)提出的两人零和博弈中的混合策略均衡的观点及其证明。冯-诺依曼的原始证明使用了关于连续映射到紧凑凸集的布劳威尔定点定理,这成为博弈论和数学经济学的标准方法。在他的论文之后,1944年,他与奥斯卡-莫根斯特恩(Oskar Morgenstern)共同撰写了《游戏和经济行为理论》一书,该书考虑了几个参与者的合作游戏。这本书的第二版提供了预期效用的公理理论,使数理统计学家和经济学家能够处理不确定性下的决策。



微积分代写

微积分,最初被称为无穷小微积分或 “无穷小的微积分”,是对连续变化的数学研究,就像几何学是对形状的研究,而代数是对算术运算的概括研究一样。

它有两个主要分支,微分和积分;微分涉及瞬时变化率和曲线的斜率,而积分涉及数量的累积,以及曲线下或曲线之间的面积。这两个分支通过微积分的基本定理相互联系,它们利用了无限序列和无限级数收敛到一个明确定义的极限的基本概念 。



计量经济学代写

什么是计量经济学?
计量经济学是统计学和数学模型的定量应用,使用数据来发展理论或测试经济学中的现有假设,并根据历史数据预测未来趋势。它对现实世界的数据进行统计试验,然后将结果与被测试的理论进行比较和对比。

根据你是对测试现有理论感兴趣,还是对利用现有数据在这些观察的基础上提出新的假设感兴趣,计量经济学可以细分为两大类:理论和应用。那些经常从事这种实践的人通常被称为计量经济学家。



MATLAB代写

MATLAB 是一种用于技术计算的高性能语言。它将计算、可视化和编程集成在一个易于使用的环境中,其中问题和解决方案以熟悉的数学符号表示。典型用途包括:数学和计算算法开发建模、仿真和原型制作数据分析、探索和可视化科学和工程图形应用程序开发,包括图形用户界面构建MATLAB 是一个交互式系统,其基本数据元素是一个不需要维度的数组。这使您可以解决许多技术计算问题,尤其是那些具有矩阵和向量公式的问题,而只需用 C 或 Fortran 等标量非交互式语言编写程序所需的时间的一小部分。MATLAB 名称代表矩阵实验室。MATLAB 最初的编写目的是提供对由 LINPACK 和 EISPACK 项目开发的矩阵软件的轻松访问,这两个项目共同代表了矩阵计算软件的最新技术。MATLAB 经过多年的发展,得到了许多用户的投入。在大学环境中,它是数学、工程和科学入门和高级课程的标准教学工具。在工业领域,MATLAB 是高效研究、开发和分析的首选工具。MATLAB 具有一系列称为工具箱的特定于应用程序的解决方案。对于大多数 MATLAB 用户来说非常重要,工具箱允许您学习应用专业技术。工具箱是 MATLAB 函数(M 文件)的综合集合,可扩展 MATLAB 环境以解决特定类别的问题。可用工具箱的领域包括信号处理、控制系统、神经网络、模糊逻辑、小波、仿真等。

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