CN103196358A - 一种基于平面电容传感器的塑料测厚装置及方法 - Google Patents

一种基于平面电容传感器的塑料测厚装置及方法 Download PDF

Info

Publication number
CN103196358A
CN103196358A CN2013100617401A CN201310061740A CN103196358A CN 103196358 A CN103196358 A CN 103196358A CN 2013100617401 A CN2013100617401 A CN 2013100617401A CN 201310061740 A CN201310061740 A CN 201310061740A CN 103196358 A CN103196358 A CN 103196358A
Authority
CN
China
Prior art keywords
thickness
chip microcomputer
plastic foil
host computer
capacitance
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
CN2013100617401A
Other languages
English (en)
Other versions
CN103196358B (zh
Inventor
李安阳
徐凯
尹武良
王奔
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Changzhou Zhaoneng Electronic Science & Technology Co Ltd
Original Assignee
Changzhou Zhaoneng Electronic Science & Technology Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Changzhou Zhaoneng Electronic Science & Technology Co Ltd filed Critical Changzhou Zhaoneng Electronic Science & Technology Co Ltd
Priority to CN201310061740.1A priority Critical patent/CN103196358B/zh
Publication of CN103196358A publication Critical patent/CN103196358A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN103196358B publication Critical patent/CN103196358B/zh
Expired - Fee Related legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Landscapes

  • Measurement Of Length, Angles, Or The Like Using Electric Or Magnetic Means (AREA)

Abstract

本发明属于电容传感技术领域，涉及一种基于平面电容传感器的塑料测厚装置，用于塑料膜厚度的检测，包括传感器、D/A及A/D转换电路、单片机和上位机，传感器为平面电容传感器，由3个金属电极组成，一个为激励电极，另外两个为接收电极，单片机产生的激励信号经过DA转换和功率放大后加载在激励电极上，从两个接收电极接收的信号分别经过信号调理和AD转换后被送入单片机里，单片机将获得的激励电极与两个接收电极之间的电容值C12、C13送入上位机，由上位机将其与预先存储的电容比值与塑料膜厚度的关系曲线进行比对，实现塑料膜的厚度检测。本发明同时提供一种采用上述装置实现的塑料测厚方法。本发明具有简单快速且成本较低的优点。

Description

一种基于平面电容传感器的塑料测厚装置及方法
技术领域
本发明属于电容传感技术领域，涉及一种塑料膜厚度探测的装置及探测方法。
背景技术
聚氯乙烯、聚乙烯、聚丙烯等塑料膜在工业、农业及食品包装等方面应用十分广泛，产量很大，品种规格很多。厚度时成品塑料膜最重要质量指标之一，在生产过程中必须予以控制。
国内外塑料膜厚测控的方法有四种：一是用测厚仪检测，电子计算机进行全自动控制，这种方法虽精确性较高，但此方法的电子和机械设备复杂，价格昂贵，用得不多；二是基于人工的在线监测，人工调节控制，费用省，效果显著，为普迫所采用，但检测结果因人而异，零散性很大，不能全面反映生产质量。三种是50年代发展起来的β射线测厚仪，技术已趋成熟、精确性也较好，但存在放射性射线对工人人体的危害，使用及维护技术要求高，价格贵，响应速度慢等缺点，最后一种是70年代发展起来的红外测厚仪，其虽然克服了β射线测厚仪的一些缺点，但其适应能力较差。
发明内容
本发明的目的是克服现有技术的不足，提出一种简单快速且成本较低的塑料膜厚度探测装置及方法。本发明的技术方案如下：
一种基于平面电容传感器的塑料测厚装置，用于塑料膜厚度的检测，包括传感器、D/A及A/D转换电路、单片机和上位计算机，所述的传感器为平面电容传感器，由3个均匀分布在探测区域上方同一高度的金属电极组成，一个为激励电极，另外两个为接收电极，单片机产生的激励信号经过DA转换和功率放大后加载在激励电极上，从两个接收电极接收的信号分别经过信号调理和AD转换后被送入单片机里，单片机将获得的激励电极与两个接收电极之间的电容值C12、C13送入上位计算机，由上位计算机将其与预先存储的电容比值与塑料膜厚度的关系曲线进行比对，实现塑料膜的厚度检测。
本发明同时提供一种利用所述的基于平面电容传感器的塑料测厚装置检测塑料膜厚度的方法，包括下列步骤：
(1)将平面探测设备的电容传感器固定于塑料膜上面，放置平整后给设备通电，通过上位机给单片机发送激励指令，单片机通过测量检测极板的感应电压计算极板间的等效电容值C12、C13，并传送给上位机保存；
(2)应用同样的方法对厚度不同的塑料膜进行探测，可以得到一系列不同厚度塑料膜对应的等效电容C13与等效电容C12的比值；通过三样插值和标定法可以得到塑料膜厚D与对应的C13/C12之间的关系曲线。
(3)将关系曲线存入上位机，并对未知厚度的塑料膜应用同样的方法测量得到电容比值C13/C12。上位机通过逆向计算可求得塑料膜厚度D。
该方法的最大优点是在不接触塑料膜、不影响生产运行的前提下，方便快速地测量塑料膜厚度，监控塑料膜生产线的状态，为进一步调节生产机器提供可靠信息。相对其他方法而言，这一技术更加实用方便，简单快速，且成本较低，是极具可行性的塑料膜厚探测方案之一。
附图说明
图1是本发明的基于电容传感器的塑料膜厚度探测装置结构图；
图2是本发明的电容传感器原理简单示意图。
具体实施方法
图1是按照本发明的一个实施例画出的探测装置结构框图。包括电容传感器、D/A与A/D转换电路、功率放大及信号调理电路、单片机、上位计算机5部分。
电容传感器采用3组完全相同的电极板构成，电极由金属光箔制成，厚度为0.001-1mm，电极尺寸、间距可根据被测塑料膜厚度相应调整。3组电极位于被测塑料膜上方，且电极平面与塑料膜平行。其中一个电极板作为激励，另外两个电极板作为检测电极，如图2所示。
设图1和图2中的电极1和电极2形成的电容值为C12，电极1和电极3形成的电容值为C13。利用单片机实现电容值C12、C13的测量。单片机为极板提供原始激励信号、控制整个电路的逻辑时序，并完成与上位机的数据通讯。
AD9754芯片和AD9240芯片连接单片机与电容极板，实现D/A及A/D转换，AD9754芯片连接在单片机输出接口与激励电极之间，AD9240芯片连接在接收电极和单片机输入接口之间。单片机通过USB与上位机通讯，上位机能够实时显示在线测量的电容值C12、C13及塑料膜厚度值D，并具有数据存储功能。
具体测量方法包括下列主要步骤：
(1)将探测设备的电容传感器固定于塑料膜上面，放置平整后给设备通电，通过上位机给单片机发送激励指令，单片机通过测量检测极板的感应电压计算极板间的等效电容值C12、C13，并实时传送给上位机保存，并将电容值显示在上位机的VC界面上；
(2)应用同样的方法对厚度不同的塑料膜进行探测，可以得到一系列不同厚度塑料膜对应的等效电容C13与等效电容C12的比值；通过三样插值和标定法可以得到塑料膜厚D与对应的C13/C12之间的关系曲线。
(3)将关系曲线存入上位机，并对未知厚度的塑料膜应用同样的方法测量得到电容比值C13/C12。上位机通过逆向计算可求得塑料膜厚度D，并在VC界面上显示所测塑料膜厚度值。

Claims (4)

1.一种基于平面电容传感器的塑料测厚装置，用于塑料膜厚度的检测，包括传感器、D/A及A/D转换电路、单片机和上位计算机，其特征在于，所述的传感器为平面电容传感器，由3个均匀分布在探测区域上方同一高度的金属电极组成，一个为激励电极，另外两个为接收电极，单片机产生的激励信号经过DA转换和功率放大后加载在激励电极上，从两个接收电极接收的信号分别经过信号调理和AD转换后被送入单片机里，单片机将获得的激励电极与两个接收电极之间的电容值C12、C13送入上位计算机，由上位计算机将其与预先存储的电容比值与塑料膜厚度的关系曲线进行比对，实现塑料膜的厚度检测。
2.根据权利要求1所述的基于电容传感器的塑料膜测厚装置，其特征在于，通过单片机实现电容值C12、C13的测量。单片机为极板提供原始激励信号、控制整个电路的逻辑时序，并完成与上位机的数据通讯。
3.根据权利要求1所述的基于电容传感器的塑料膜测厚装置，其特征在于，AD9754芯片和AD9240芯片连接单片机与电容极板，实现D/A及A/D转换，单片机与上位机通讯，上位机能够实时显示在线测量的电容值C12、C13及塑料膜厚度值D，并具有数据存储功能。
4.一种利用权利要求1所述的基于平面电容传感器的塑料测厚装置检测塑料膜厚度的方法，包括下列步骤：
(1)将平面探测设备的电容传感器固定于塑料膜上面，放置平整后给设备通电，通过上位机给单片机发送激励指令，单片机通过测量检测极板的感应电压计算极板间的等效电容值C12、C13，并传送给上位机保存；
(2)应用同样的方法对厚度不同的塑料膜进行探测，可以得到一系列不同厚度塑料膜对应的等效电容C13与等效电容C12的比值；通过三样插值和标定法可以得到塑料膜厚D与对应的C13/C12之间的关系曲线。
(3)将关系曲线存入上位机，并对未知厚度的塑料膜应用同样的方法测量得到电容比值C13/C12。上位机通过逆向计算可求得塑料膜厚度D。
CN201310061740.1A 2013-02-27 2013-02-27 一种基于平面电容传感器的塑料测厚装置及方法 Expired - Fee Related CN103196358B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201310061740.1A CN103196358B (zh) 2013-02-27 2013-02-27 一种基于平面电容传感器的塑料测厚装置及方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201310061740.1A CN103196358B (zh) 2013-02-27 2013-02-27 一种基于平面电容传感器的塑料测厚装置及方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN103196358A true CN103196358A (zh) 2013-07-10
CN103196358B CN103196358B (zh) 2016-01-20

Family

ID=48719064

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201310061740.1A Expired - Fee Related CN103196358B (zh) 2013-02-27 2013-02-27 一种基于平面电容传感器的塑料测厚装置及方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN103196358B (zh)

Cited By (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN106097553A (zh) * 2016-08-10 2016-11-09 威海华菱光电股份有限公司 厚度检测装置
WO2016176945A1 (zh) * 2015-05-06 2016-11-10 京东方科技集团股份有限公司 一种膜厚测试装置及膜厚测试方法
CN106352784A (zh) * 2016-09-30 2017-01-25 哈尔滨理工大学 一种基于mxt9030的薄膜厚度测量系统
CN106770603A (zh) * 2016-12-16 2017-05-31 青岛海之源智能技术有限公司 一种检测涂抹在玻璃上药液均匀性的装置
CN107027433A (zh) * 2016-02-03 2017-08-11 苏州宝时得电动工具有限公司 割草机
CN107920466A (zh) * 2016-02-03 2018-04-17 苏州宝时得电动工具有限公司 自移动设备及自移动设备的控制方法
US10209054B2 (en) 2016-04-20 2019-02-19 Duke University Non-invasive thickness measurement using capacitance measurement
US10444757B2 (en) 2016-02-03 2019-10-15 Positec Power Tools (Suzhou) Co., Ltd. Self-moving device and control method therefor
CN111307885A (zh) * 2018-12-11 2020-06-19 上海微现检测设备有限公司 一种注水肉快速检测方法、检测系统、检测装置
CN112665547A (zh) * 2020-11-26 2021-04-16 河北汉光重工有限责任公司 一种角度传感器激励信号的产生方法及产生装置
CN113008129A (zh) * 2019-12-19 2021-06-22 重庆理工大学 多圈绝对式时栅角位移传感器
CN113932701A (zh) * 2021-11-02 2022-01-14 上海交通大学 用于测量管道周向壁面薄液膜厚度的传感器

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20060152231A1 (en) * 2005-01-13 2006-07-13 Plast-Control Gmbh Apparatus and method for capacitive measurement of materials
CN101788260A (zh) * 2010-03-18 2010-07-28 清华大学 一种金属薄膜厚度的电涡流测量方法

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20060152231A1 (en) * 2005-01-13 2006-07-13 Plast-Control Gmbh Apparatus and method for capacitive measurement of materials
CN101788260A (zh) * 2010-03-18 2010-07-28 清华大学 一种金属薄膜厚度的电涡流测量方法

Non-Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
康学福 等: "基于脉冲涡流信号的金属膜厚测量", 《机电工程》, vol. 29, no. 1, 31 January 2012 (2012-01-31), pages 4 - 7 *
王化祥 等: "阵列式电极电容传感器的研究", 《自动化仪表》, 31 December 1995 (1995-12-31), pages 9 - 11 *
王挺 等: "平面式电容传感器阵列激励模式研究", 《传感器与微系统》, vol. 31, no. 9, 31 December 2012 (2012-12-31), pages 71 - 74 *
谢宁宁 等: "三电极平面电容传感器对材料损伤的探测", 《传感器与微系统》, vol. 30, no. 4, 31 December 2011 (2011-12-31), pages 57 - 59 *

Cited By (14)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US9879971B2 (en) 2015-05-06 2018-01-30 Boe Technology Group Co., Ltd. Device for film thickness measurement and method for film thickness measurement
WO2016176945A1 (zh) * 2015-05-06 2016-11-10 京东方科技集团股份有限公司 一种膜厚测试装置及膜厚测试方法
US10444757B2 (en) 2016-02-03 2019-10-15 Positec Power Tools (Suzhou) Co., Ltd. Self-moving device and control method therefor
CN107027433A (zh) * 2016-02-03 2017-08-11 苏州宝时得电动工具有限公司 割草机
CN107920466A (zh) * 2016-02-03 2018-04-17 苏州宝时得电动工具有限公司 自移动设备及自移动设备的控制方法
US10209054B2 (en) 2016-04-20 2019-02-19 Duke University Non-invasive thickness measurement using capacitance measurement
CN106097553B (zh) * 2016-08-10 2019-04-09 威海华菱光电股份有限公司 厚度检测装置
CN106097553A (zh) * 2016-08-10 2016-11-09 威海华菱光电股份有限公司 厚度检测装置
CN106352784A (zh) * 2016-09-30 2017-01-25 哈尔滨理工大学 一种基于mxt9030的薄膜厚度测量系统
CN106770603A (zh) * 2016-12-16 2017-05-31 青岛海之源智能技术有限公司 一种检测涂抹在玻璃上药液均匀性的装置
CN111307885A (zh) * 2018-12-11 2020-06-19 上海微现检测设备有限公司 一种注水肉快速检测方法、检测系统、检测装置
CN113008129A (zh) * 2019-12-19 2021-06-22 重庆理工大学 多圈绝对式时栅角位移传感器
CN112665547A (zh) * 2020-11-26 2021-04-16 河北汉光重工有限责任公司 一种角度传感器激励信号的产生方法及产生装置
CN113932701A (zh) * 2021-11-02 2022-01-14 上海交通大学 用于测量管道周向壁面薄液膜厚度的传感器

Also Published As

Publication number Publication date
CN103196358B (zh) 2016-01-20

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN103196358B (zh) 一种基于平面电容传感器的塑料测厚装置及方法
CN102156223B (zh) 一种直流换流阀晶闸管级阻抗测试装置
CN104198537B (zh) 一种土壤含水率与电导率检测方法及检测装置
CN203100795U (zh) 便携式功率油耗测试仪
CN103760312A (zh) 一种高效粮食水分在线烘干系统
CN204241558U (zh) 一种电压信号周期性采集装置
CN108169704A (zh) 一种智能电能表综合误差检测方法
CN204667117U (zh) 一种基于通用a/d检测范围自适应的模拟量检测装置
CN203148375U (zh) 一种基于平面电容传感器的塑料测厚装置
CN104713918A (zh) 一种粮食水分检测方法
CN203870199U (zh) 基于全寿命管理的gis无损监测装置
CN203275586U (zh) 薄膜电容的耐压测试装置
CN201083518Y (zh) 波高测量系统
CN201749100U (zh) 一种木材含水率检测装置
CN203249716U (zh) 具有重物感知功能的地板
CN103196383A (zh) 一种电池极耳中心距的自动检测方法
CN103226123B (zh) 一种基于差动电容传感器的塑料探伤装置及方法
CN203479395U (zh) 一种光强检测装置
CN106596644B (zh) 一种非侵入式测量土壤水分的测量方法及装置
CN204008827U (zh) 电能质量在线测量仪
CN206959794U (zh) 一种利用红外线检测电池端盖高度的治具
CN106124986A (zh) 一种电机测量装置
CN203811781U (zh) 一种蓄电池在线检测系统
CN206540992U (zh) 对pn结进行自动测量的电容电压特性测试仪
CN104483924A (zh) 一种储藏物监测系统及方法

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
C14 Grant of patent or utility model
GR01 Patent grant
CF01 Termination of patent right due to non-payment of annual fee
CF01 Termination of patent right due to non-payment of annual fee

Granted publication date: 20160120

Termination date: 20170227