电学电压放大器基于静电传感器的人体室内定位研究的应用
实验名称：基于静电传感器的人体室内定位研究
测试目的：设计并制作了一种能够对人体运动进行检测的静电传感器。静电传感器由感应电极与信号调理电路组成，调理电路包括电荷放大器、电压放大器、截止频率为30Hz的低通滤波器以及陷波频率为50Hz的陷波滤波器。人体运动对空间中的电场造成扰动，根据静电感应原理，电极表面的电荷发生重分布，产生变化的感应电荷信号，电荷放大器将电荷信号转换为电压信号，且电压与感应电荷量成正比，然后经放大、滤波得到低噪声的人体运动静电信号，以此可获取人体运动信息。
测试设备：电压放大器、电荷放大器、滤波器、采集卡等。
图1：静电传感器结构示意图
实验过程：
静电传感器结构如图1所示，由感应电极、调理电路板以及金属屏蔽壳组成。感应电极电路板与调理电路板用排针连接，并放置于铝制金属屏蔽壳内。
感应电极输出的电荷信号是非常微弱的，且容易受到环境喋声的干扰。为了从信号中提取有效的信息，且在传输、处理过程中不丢失信号特征，需要对微弱电荷信号进行放大和滤波。图2为静电传感器信号调理电路组成框图，包括电荷放大器、电压放大器、低通滤波器以及双工型陷波滤波器四部分。调理电路的供电电压为直流±2.5V。
信号采集装置所使用的采集卡，具有8路输入通道、48kS/s采样率以及14位分辨率，可实现多路静电传感器输出信号的模拟/数字转换，并可按照需要调整采样频率，供计算机软件分析、处理。
图2：信号调理电路组成框图
实验结果：
详细介绍了静电传感器的设计、信号采集装置的选型和系统定位软件的设计。设计的静电传感器电极为圆形电极，通过静电感应的方式获得变化的感应电荷信号，并输入调理电路板中。信号调理电路包括电荷放大器、电压放大器、截止频率为30Hz的低通滤波器以及陷波频率为50Hz的双T型陷波滤波器，调理电路将微弱的感应电荷信号转化为电压信号，经过放大、滤波后输出。采集卡采集调理电路输出的静电信号，并将模拟信号转化为数字信号后上传至系统定位软件，通过定位软件可以进行静电信号实时分析与人体位置的实时测算。
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