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    陣列式傳感器布局方式

    陣列式傳感器是指一種或多種傳感器按照一定的排列順序構成的具有一定功能和作用的整體,通過傳感器的集成,可以實現區域內的數據采集和提取,為后續的大數據分析提供了便利,由于每個應用的需求的不同,所以需要采用不同的傳感器布局來實現相應的功能,為了盡可能的優化設計,需要提前了解每種布局方式的設計原理和注意事項。

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    由于陣列式傳感器的布局方式有很多,我們只介紹其中的幾種較為常見的方式:

    一、圓周環形布局:這種布局方式是在不同的直徑的圓周上均勻排布傳感器,一般會在最外側圓周放置激勵源,打個比方,紅外傳感器圓周整列排布,最外側可以是發光管陣列作為激勵源,內測幾個圓周上分布光電接收傳感器,用一個形象化的圖片來說明一下:

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    這樣的布局方式主要用于提取相對平整表面上的數據信息,配合不同的傳感器類型,可以用來分析區域內的物質密度,表面反射率大小,溫度的變化趨勢等等信息,整個傳感器整列設計和加工難度不大,在傳感器密度要求不是很高的情況下,可以采用離散器件做成柔性PCB板來來實現,效果也很穩定。

    二、矩形排列布局:整個的陣列式傳感器按照矩形排列,左右或上下兩側為激勵源,中間部分為傳感器整列,也可以是激勵源與傳感器陣列獨立設計,這種設計可以采集固定的一個方向上的變化趨勢。

    矩形布局的傳感器陣列應用比較廣泛,舉一個簡單的例子,傳感器的類別是溫度傳感器,需要檢測管道中是否有高溫液體流過,對管道外壁一個區域內的溫度影響及升溫趨勢,這個時候就可以用到矩形排布的溫度傳感器陣列,我們知道管道中的液體通常是單向流動,當液體流過管道時,位于管道壁的陣列上的傳感器會隨著液體流動的方向逐漸升溫,這樣我們甚至可以通過升溫的速度來判斷液體的大體流速。

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    三、異型排列布局:這種布局通常需要根據不同的被測物外形來決定傳感器陣列的外形樣式,通常采用采集器和激勵源一體的傳感器類型,比如需要繪制一塊石頭外形輪廓,可以通過超聲波陣列、紅外陣列,具體的形狀要根據石頭的大致外形,達到的精度要求來決定。

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    這種布局的傳感器陣列通常比較復雜,但是應用場合很多,比如野外考察,地質分析,形態檢測等等。

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    上面的每種布局方式都可以實現很多的功能,也可以根據自己的需要來優化,拿圓周型布局來說,如果想要激勵源和傳感器實現單獨配置,即可以單獨對某一個點的數據進行控制,我們可以把激勵源和傳感器合成一體然后均勻分布到圓周區域內,這樣就可以很靈活的通過外部電路來切換每個傳感器的工作時序,降低傳感器陣列的整體功耗。當然還有很多的改進方案,每個設計人員也有不同的設計思路,有興趣的話可以做一些嘗試。

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