CN103226123A - 一种基于差动电容传感器的塑料探伤装置及方法 - Google Patents

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Abstract

本发明属于电容传感技术领域，涉及一种基于差动电容传感器的塑料探伤装置，用于塑料制品的缺陷检测，包括传感器、D/A及A/D转换电路、单片机和上位机，传感器为差动电容传感器，包括一个激励电极和两个相同的检测极板，激励电极位于被测对象的一侧，两个检测极板位于被测对象的另一侧，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，两个检测极板分别与差分放大器的两个输入端相连，差分放大器的输出信号经过AD转换后被送入单片机里，单片机将两个检测极板间的差动电容值送入上位机，上位机根据差动电容值实现探伤检测。本发明同时提供一种采用上述装置实现的塑料探伤方法。本发明具有简单快速且成本较低的优点。

Description

一种基于差动电容传感器的塑料探伤装置及方法
技术领域
本发明属于电容传感技术领域，涉及一种塑料膜缺陷的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。塑料膜是否有缺陷、裂纹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。 
目前，国内外塑料膜缺陷的测控的方法主要有以下四种：一是基于电子计算机全自动控制的测试仪检测，虽然控制精度高，但这种方法的电子和机械设备复杂，价格昂贵，用得不多；二是采用人工测试仪的在线监测，通过人工操作，费用低，效果显著，应用较为广泛，但检测结果因人而异，零散性很大，不能全面反映生产质量；三是是50年代发展起来的β射线测试仪，技术虽已趋成熟，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；还有一种是70年代发展起来的红外测试仪，虽克服了一些β射线测厚的缺点，但适应能力较差。 
本发明装置在真正无接触、不影响正常运行的前提下，快速对塑料膜生产过程进行实时反馈，是一种方便快速有效的塑料膜缺陷检测手段。 
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探伤装置及方法。本发明的技术方案如下： 
一种基于差动电容传感器的塑料探伤装置，用于塑料制品的缺陷检测，包括传感器、D/A及A/D转换电路、单片机和上位机，所述的传感器为差动电容传感器，包括一个激励电极和两个相同的检测极板，所述的激励电极位于被测对象的一侧，两个检测极板位于被测对象的另一侧，形成差动效果，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，两个检测极板分别与差分放大器的两个输入端相连，差分放大器的输出信号经过AD转换后被送入单片机里，单片机将两个检测极板间的差动电容值送入上位机，上位机根据差动电容值实现塑料制品的探伤检测。 
本发明同时提供一种所述的基于差动电容传感器的塑料探伤装置，进行塑料探伤检测。包括下列主要步骤： 
(1)将激励电极固定于被测塑料制品上方，两个检测电极固定于被测对象下方，保持极板平行正对； 
(2)实施差动电容值的测量：通过上位机给单片机发送激励指令，给激励电极施加激励信号；通过差分放大器对两个检测电极的感应信号差分放大处理，并在A/D转换后送入单片机中；单片机完成数据处理后将差分电容值打包传送给上位机； 
(3)阈值确定：将合格的塑料制品放入检测区域，采用上述步骤(2)测得其差分电容值，根据合格塑料制品的差分电容值，设定正常产品的差动电容阈值，并存入上位机中；实时在线产品缺陷检测：将传感器按照步骤(1)所述固定于塑料制品生产线上，在不影响生产线正常运行或塑料制品正常工作的前提下，实时在线测量塑料制品的状态，当所测差分电容值超过步骤(3)设定的差动电容阈值时，上位机会自动发出警告信号，并记录缺陷对应的位置。 
本发明的传感器采用差动原理设计，分别检测两个检测极板的感应电压值能够求得传感器的差动电 容值，实现塑料探伤目的，差动设计的优点在于能够消除共模干扰，提高检测精度及可靠性。本发明不接触塑料制品、不影响生产运行，能够方便快速地判断塑料膜缺陷的状态，为进一步调节生产、保证生产质量提供可靠信息。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无损探伤方案之一。 
附图说明
图1是本发明的基于电容传感器的塑料膜缺陷探测装置结构图； 
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。包括差动电容传感器、信号调理及D/A转换电路、差分放大器及A/D转换电路、单片机、上位机5个部分。传感器的激励电极位于塑料制品上方，两个完全相同的检测极板位于被测对象下方，形成差动效果。极板间的差动电容值能够反映被测塑料制品的产品状态，实现塑料制品的探伤检测。 
参见图2，电极是由金属片制成，厚度为0.001-1mm，其尺寸可根据探测的塑料膜尺寸相应调整。当塑料膜存在缺陷时，电极2、3与激励电极之间的塑料介质填充存在明显差异，两者的差动电容值会超过正常塑料制品的差动电容阈值。 
采用本发明所述的基于差动电筒传感器的塑料探伤装置，实施塑料制品缺陷检测包括下列主要步骤： 
(1)安装差动电容传感器。将激励电极固定于被测塑料制品上方，两个检测电极固定于被测对象下方，保持极板平行正对。按照电路原理与要求依次正确连接上位机、单片机、信号调理与D/A转换电路、差动传感器、差分放大与A/D转换电路。 
(2)设备通电，实施差动电容值的测量。通过上位机给单片机发送激励指令，给激励电极施加激励信号；通过差分放大器对两个检测电极的感应信号差分放大处理，并在A/D转换后送入单片机中；单片机完成数据处理后通过USB将电压数据打包传送给上位机，上位机将差动电容值实时显示在VC界面上； 
(3)阈值确定。将一小段合格塑料制品放入检测区域，采用上述步骤(2)测得其差分电容值C，本实施例中，根据合格塑料制品的差分电容值c，将差动电容值不超过1.2C的范围设为正常产品范围，并存入上位机中。 
(4)实时在线产品缺陷检测。将传感器按照步骤(1)所述固定于塑料制品生产线上，在不影响生产线正常运行或塑料制品正常工作的前提下，实时在线测量塑料制品的状态。当所测差动电容值超过步骤(3)设定的差动电容阈值时，上位机会自动发出警告信号，并记录缺陷对应的位置。 

Claims (2)

1.一种基于差动电容传感器的塑料探伤装置，用于塑料制品的缺陷检测，包括传感器、D/A及A/D转换电路、单片机和上位机，其特征在于，所述的传感器为差动电容传感器，包括一个激励电极和两个相同的检测极板，所述的激励电极位于被测对象的一侧，两个检测极板位于被测对象的另一侧，形成差动效果，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，两个检测极板分别与差分放大器的两个输入端相连，差分放大器的输出信号经过AD转换后被送入单片机里，单片机将两个检测极板间的差动电容值送入上位机，上位机根据差动电容值实现塑料制品的探伤检测。
2.根据权利要求1所述的基于差动电容传感器的塑料探伤装置，进行塑料探伤检测。包括下列主要步骤：
(1)将激励电极固定于被测塑料制品上方，两个检测电极固定于被测对象下方，保持极板平行正对；
(2)设备通电，实施差动电容值的测量：通过上位机给单片机发送激励指令，给激励电极施加激励信号；通过差分放大器对两个检测电极的感应信号差分放大处理，并在A/D转换后送入单片机中；单片机完成数据处理后将差分电容值打包传送给上位机；
(3)阈值确定：将合格的塑料制品放入检测区域，采用上述步骤(2)测得其差分电容值，根据合格塑料制品的差分电容值，设定正常产品的差动电容阈值，并存入上位机中；
(4)实时在线产品缺陷检测：将传感器按照步骤(1)所述固定于塑料制品生产线上，在不影响生产线正常运行或塑料制品正常工作的前提下，实时在线测量塑料制品的状态，当所测差分电容值超过步骤(3)设定的差动电容阈值时，上位机会自动发出警告信号，并记录缺陷对应的位置。
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