電容式智能水分測(cè)定儀的研制.pdf

1、在皮革、紙張等材料生產(chǎn)加工及存儲(chǔ)過(guò)程中，水分含量值為主要工藝參數(shù)指標(biāo)，其含量的多少都將對(duì)皮革等產(chǎn)品質(zhì)量的好壞有著直接影響，因此研究水分檢測(cè)技術(shù)及設(shè)計(jì)制作出性能優(yōu)良的檢測(cè)儀器對(duì)于提高產(chǎn)品質(zhì)量和生產(chǎn)企業(yè)經(jīng)濟(jì)效益有著重要的現(xiàn)實(shí)意義。但目前皮革水分檢測(cè)常采用傳統(tǒng)烘干法和觸摸法，其檢測(cè)方法落后，檢測(cè)周期較長(zhǎng)且存在著較大隨機(jī)性，已不能滿足現(xiàn)代皮革工業(yè)化生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)的要求。而電子及材料等方面技術(shù)的飛速發(fā)展為實(shí)現(xiàn)皮革水分準(zhǔn)確快速的檢測(cè)提供了有力的技術(shù)支持。

2、
　　 作為溫州市科技局產(chǎn)業(yè)化項(xiàng)目，本課題緊緊圍繞皮革水分檢測(cè)的高速度和高精度要求進(jìn)行展開(kāi)。作者首先分析介紹了多種水分檢測(cè)方法，然后結(jié)合皮革水分檢測(cè)的要求引出了電容式檢測(cè)方案。電容式水分檢測(cè)是一種采用非電量電測(cè)法實(shí)現(xiàn)對(duì)水分含量的快速檢測(cè)方法。其靈敏的電容傳感器和高速集成電子線路的完美結(jié)合可滿足水分檢測(cè)的高速度要求;設(shè)計(jì)中多項(xiàng)抗干擾措施的應(yīng)用、對(duì)樣機(jī)的正確標(biāo)定，以及采用的先進(jìn)數(shù)據(jù)擬合算法為實(shí)現(xiàn)水分含量檢測(cè)的高精度要求提供了保障。作

3、者在對(duì)比了幾種微電容測(cè)量方案的基礎(chǔ)上選用了調(diào)頻式電容檢測(cè)方案，該方案優(yōu)點(diǎn)是頻率量容易獲得且靈敏度較高。另外考慮到電容傳感器易受環(huán)境溫度等因素的影響，故本課題采用了差頻式檢測(cè)電路，其具有較高的分辨率及檢測(cè)精度，穩(wěn)定性好且能有效抑制溫漂和減小雜散電容的影響等諸多優(yōu)點(diǎn)，另外從大量實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)來(lái)看，水分含量與頻率差值的數(shù)學(xué)函數(shù)關(guān)系更為簡(jiǎn)單一些。在分析了多組水分含量值與頻率差值、環(huán)境溫度值的關(guān)系后，運(yùn)用多元回歸分析方法提供了幾個(gè)可供系統(tǒng)擬合的數(shù)學(xué)模型

4、，并借助MATLAB分別對(duì)幾種數(shù)學(xué)模型進(jìn)行了擬合分析，最終選擇出皮革水分儀的最佳擬合數(shù)學(xué)模型。
　　 文中首先對(duì)系統(tǒng)的總體設(shè)計(jì)進(jìn)行了概述，然后分別從硬件、軟件和數(shù)據(jù)處理三個(gè)方面進(jìn)行了詳細(xì)論述。設(shè)計(jì)中完成了樣機(jī)的制作，最后對(duì)樣機(jī)性能進(jìn)行了測(cè)試并對(duì)誤差來(lái)源進(jìn)行了分析。另外，本文還從多個(gè)方面對(duì)儀器抗干擾措施和電磁兼容性進(jìn)行了探討和改進(jìn)。系統(tǒng)中，信號(hào)發(fā)生電路核心芯片選用了高精度高頻信號(hào)發(fā)生器MAX038，其可通過(guò)簡(jiǎn)單設(shè)置產(chǎn)生頻率范圍較寬

5、的正弦波、三角波和方波信號(hào)。主控電路中處理器選用宏晶科技STC12C5A32S2型號(hào)的單片機(jī)，它是一款處理速度及性價(jià)比較高的處理器，可滿足系統(tǒng)快速檢測(cè)的要求。另外，系統(tǒng)設(shè)計(jì)有獨(dú)立按鍵可對(duì)各項(xiàng)參數(shù)進(jìn)行設(shè)置標(biāo)定，并將各項(xiàng)參數(shù)值保存在E2pROMAT24C02中，保證了參數(shù)掉電不丟失且大大提高了處理速度。最終的檢測(cè)結(jié)果將會(huì)通過(guò)液晶顯示器進(jìn)行實(shí)時(shí)顯示。
　　 經(jīng)對(duì)樣機(jī)進(jìn)行標(biāo)定和最終測(cè)試，其實(shí)現(xiàn)了能在較高精度要求下快速檢測(cè)皮革水分含量的目