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基于电容传感器的薄膜厚度测量系统设计

图二

图一

摘要:本文分析了测厚系统的测量原理,并对整个测量系统的硬件组成进行了介绍,最后对系统进行整体测试。结果表明,该系统测量薄膜厚度可以达到很好的测量效果,具有很高的应用价值。

关键词:薄膜厚度;测量系统;电路设计

中图分类号:G642.41 文献标志码:A 文章编号:1674-9324(2016)19-0173-02

一、引言

随着包装、印刷等行业的快速发展,各行业对高质量薄膜的需求与日俱增,厚度均匀性是塑料薄膜产品的重要指标。因此,设计一种实现薄膜厚度在线监测的高精度检测系统,对薄膜的高质量生产具有重要意义。在多种无损检测中,鉴于电容测厚法具有结构简单、动态响应好、灵敏度高、适应性强等优点,本设计采用德国AMG公司的CAV414电容给传感器,设计了一套薄膜厚度在线监测系统。

二、测厚系统设计

(一)测厚系统原理框图

薄膜测厚系统的整体结构框图如图1所示。电容传感器测量电路可以得到与厚度相关的电压值。再经信号检测处理电路送入A/D转换器,MCU控制着信号的采集及数据处理算法的实现,送入微处理器进行处理后就可以得到当前的薄膜厚度,并送到显示部分进行显示,控制部分可以实现人机的交互,要想实现对不同薄膜材料的厚度测量,只需设置不同的介电常数即可。

三、系统各个硬件模塊设计

(一)精密信号源电路设计

1.精密信号源电路。对于一个容性网络,如需在电容上产生特定的电抗,需先设计一个精密信号源电路,产生交流激励信号。本系统设计了基于AD9850的信号发生电路。其电路原理图如图2所示。

2.正弦信号放大电路。AD9850电流输出端仅支持最大幅度为1.5V左右的输出信号。因此,为保证激励信号的输出电压幅度足够大,足够强驱动能力,需要设计电压信号放大和阻抗匹配电路。为减少噪声干扰本设计采用两级放大,如图3所示。


图三

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