基于叉指型電容傳感器的木材含水率檢測系統(tǒng)研究.pdf

1、目前國內(nèi)的木材含水率檢測技術(shù)相對較弱，大多數(shù)的企業(yè)對木材含水率的檢測還只限于電阻法，這種方法的缺點(diǎn)是準(zhǔn)確度較低，抗干擾性性較差。國內(nèi)市場上的木制品經(jīng)常會因?yàn)楹蕶z測不準(zhǔn)而出現(xiàn)質(zhì)量問題。根據(jù)現(xiàn)階段國內(nèi)外發(fā)展?fàn)顩r，明確了電磁波式無損檢測是未來木材含水率檢測的發(fā)展方向。電磁波式無損檢測中的電容傳感器法相對于其他方法具有無空間限制、精確度高、對環(huán)境要求低等優(yōu)點(diǎn)，并且叉指型電容傳感器的準(zhǔn)確度，信號強(qiáng)度，靈敏度更加優(yōu)異，因此，基于叉指型電容傳感器

2、的木材含水率檢測系統(tǒng)的研究對提升國內(nèi)的木制品企業(yè)的競爭力具有重要意義。
　　本文主要進(jìn)行了以下幾個(gè)方面的工作：
　　首先，根據(jù)麥克斯韋電磁場理論和木材的介電特性，確定了本文中木材含水率檢測系統(tǒng)的總體設(shè)計(jì)方案，包括系統(tǒng)的總體構(gòu)成和系統(tǒng)的檢測原理。其中木材含水率檢測系統(tǒng)包括：叉指型電容傳感器、數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)和計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)。
　　其次，通過基于有限元法的靜電場仿真研究，分析了電容傳感器的極板結(jié)構(gòu)對檢測性能的影響，完成了叉

3、指型電容傳感器的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。在此基礎(chǔ)上，根據(jù)麥克斯韋電磁場理論建立了叉指型平面電容傳感器的數(shù)學(xué)模型。利用所建立的數(shù)學(xué)模型計(jì)算并擬合出了電容值與木材介電常數(shù)之間的多項(xiàng)式?；陔姶艌龇抡孳浖嗀NSOFT MAXWELL進(jìn)行了虛擬建模，并把仿真計(jì)算的結(jié)果與利用理論模型計(jì)算的結(jié)果進(jìn)行了對比，驗(yàn)證了本文所建立的數(shù)學(xué)模型的正確性。
　　然后，對木材含水率監(jiān)測系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)進(jìn)行了設(shè)計(jì)，包括硬件設(shè)計(jì)和軟件設(shè)計(jì)。硬件設(shè)計(jì)包括數(shù)據(jù)采集卡的選型及配

4、置、硬件檢測電路的設(shè)計(jì)。軟件設(shè)計(jì)包括基于VC++開發(fā)平臺的MFC人機(jī)界面的編輯和SQL數(shù)據(jù)庫的建立與通訊。其中硬件檢測電路包括：電源電路、激勵信號產(chǎn)生電路、C/V轉(zhuǎn)化電路、放大電路和濾波電路。
　　最后，以落葉松為木材樣本，進(jìn)行了木材含水率檢測實(shí)驗(yàn)。利用MATLAB把系統(tǒng)檢測的含水率值與絕干法測得的含水率值進(jìn)行對比分析。驗(yàn)證了本文設(shè)計(jì)的木材含水率檢測系統(tǒng)的可靠性和實(shí)用性。最終完成了基于叉指型平面電容傳感器的木材含水率檢測系統(tǒng)的研制