基于神经网络的热电堆红外传感器建模方法研究

摘要

传感器是一种能按一定规律将感受到的非电量信号变换成电信号或其他形式信号的检测器件。它是实现自动检测和自动控制的首要环节。
　　 电路仿真就是对已存在的电子器件和电路模块，或者还不存在但需要设法构造的反映器件特征的模型进行模拟，从而实现电路的功能模拟和特性分析。目前电路仿真软件大多缺少传感器模型，不能进行具有传感器的电路的仿真；已有的传感器建模研究都针对单输入单输出传感器，而很多传感器的输出受众多因素的影响具有多输入单输出特性。因此，研究具有多输入单输出特性的传感器的电路仿真模型建模方法具有实际意义和应用价值。
　　 本文以建立热电堆红外传感器模型为例，对基于神经网络的多输入单输出的传感器的建模方法进行了研究。热电堆红外传感器的输出受温度、遮光频率、入射角度和光学滤波器的透光度的影响，因此，具有多输入单输出特性。在建模过程中，充分利用神经网络的非线性逼近和自适应能力，首先对几个输入量对输出影响的特性分别用BP神经网络进行逼近，获取网络的权值和阈值后，再用PSpice电路描述语言对每个神经网络结构分别进行描述，从而建立每个网络的等效电路；最后，根据输入对输出的影响关系，将几个子电路的输出经过运算产生最终的输出。为了模拟真实器件在电路中的连接方式，设计了体现器件输出端特性的转换电路，最终完成建模过程。所建模型经过实际仿真测试，证明了模型的有效性；也说明了本建模方法具有可行性。
　　 本论文所采用的建模方法对其他传感器建模具有借鉴意义。

目录

文摘

英文文摘

第一章 引言

1.1 传感器简介

1.1.1 传感器的含义

1.1.2 传感器的分类及其应用

1.2 电路仿真概述

1.3 元器件建模研究现状

1.4 本文的内容和结构

第二章 神经网络用于函数逼近

2.1 神经网络原理简介

2.1.1 人工神经网络介绍

2.1.2 人工神经网络类型

2.2 神经网络用于函数逼近

2.3 BP神经网络及PSpice描述语句

2.3.1 BP神经网络介绍

2.3.2 PSPICE描述语句

第三章 热电堆红外传感器

3.1 热电效应

3.1.1 热电效应含义

3.1.2 热电效应分类

3.2 热电堆原理

3.3 热电堆红外传感器

3.3.1 热电堆红外传感器TP336 E结构及应用

3.3.2 热电堆红外传感器TP336 E特性关系

第四章 神经网络用于热电堆红外传感器建模实现

4.1 传感器PSpice建模的步骤

4.2 基于BP网络的热电堆红外传感器建模实现过程

4.2.1 温度、入射角度和遮光频率子模型的建立

4.2.2 输出转换

4.3 模型验证

第五章 结论

5.1 研究总结

5.2 工作展望

参考文献

致谢