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基于边缘电场传感器的食品安全检测系统设计与实现
资料介绍
边缘电场(Fringing Electric Field，FEF)传感器是一种具有单边穿透、信号强度可调及层析成像等优点的电容式传感器，广泛应用于产品性能的非接触测量。本文将边缘电场传感器应用于食品安全性，如含水量、新鲜度、毒素等检测。食品的安全性能直接影响食品的介电特性，介电特性的变化引起传感器极间电容的变化，设计测量系统可以实现食品安全检测。
测量系统选用低功耗单片机为处理核心，通过简化电源供电电压等级，优化电源电路设计以及选择低功耗器件降低系统功耗。设计了扫频驱动模块、信号调理模块、同步采样模块、人机接口模块、串行通讯、电源管理电路等。
采用自适应带通滤波算法提高感应输出信号的信噪比;校准单片机主频，分段设置采样率，采用频谱分析方法计算驱动信号及感应信号的幅值、相位，提高计算精度。
本文设计了测量系统软件，包括主监控程序、初始化模块、中断模块、驱动调理控制模块、单片机主频设置模块、数据采集模块、算法模块、人机接口模块及看门狗模块。主要实现了扫频驱动信号产生、测量通道切换、主频设置、极间电容计算及结果显示等功能。
将设计的测量系统与FEF传感器结合，用于霉变食品毒素检测。通过系统标定实验选择反馈通道电容值，设计食品安全检测实验，结果表明，测量系统能够有效进行食品安全检测，功耗测量结果表明系统达到了低功耗的要求。
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