電容式智能水分測定儀的研制.pdf

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

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

3、者在對比了幾種微電容測量方案的基礎(chǔ)上選用了調(diào)頻式電容檢測方案，該方案優(yōu)點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電路，其具有較高的分辨率及檢測精度，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，另外從大量實驗數(shù)據(jù)來看，水分含量與頻率差值的數(shù)學(xué)函數(shù)關(guān)系更為簡單一些。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，運用多元回歸分析方法提供了幾個可供系統(tǒng)擬合的數(shù)學(xué)模型

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

5、的正弦波、三角波和方波信號。主控電路中處理器選用宏晶科技STC12C5A32S2型號的單片機，它是一款處理速度及性價比較高的處理器，可滿足系統(tǒng)快速檢測的要求。另外，系統(tǒng)設(shè)計有獨立按鍵可對各項參數(shù)進行設(shè)置標定，并將各項參數(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。最終的檢測結(jié)果將會通過液晶顯示器進行實時顯示。
　　 經(jīng)對樣機進行標定和最終測試，其實現(xiàn)了能在較高精度要求下快速檢測皮革水分含量的目