基于MEMS传感器纱线张力传感器模块的研究

摘要

在国产络筒机的技术改造过程中，纱线张力的在线检测和自动控制一直是技术上的瓶颈。纱线张力的平衡与稳定直接关系到产品的质量，生产的效率以及后续加工的顺利进行。国外新型的自动络筒机(德国338型、意大利ORION型、村田No．21C型)都采取了新的张力控制措施。在检测方式上，ORION型采用的是压电式纱线张力传感器，而No．21C是间接测量的方式，采用陶瓷制栅栏式电脑装置系统。目前国外研制的纱线张力仪，例如瑞士ELTEXCE纱线张力测试仪、德国的TEXTEHNO纱线强力仪、DTM型握持式纱线张力仪、日本、英国利兹大学等已经取得一定的成果。但由于进口仪器价格昂贵，并且很难融入到国产络筒机的控制系统中。针对这种现状，本文提出了一种新型的张力检测系统-基于MEMS传感器的纱线张力模块。络筒机纱线张力可转化到纱线振动频率及其能量上面，利用MEMS加速度芯片去测量纱线的振动。 本文设计制作了基于SCA60C加速度传感芯片的纱线张力检测模块，在上海二纺机股份有限公司做了大量现场检测验证试验，利用NI数据采集卡和PC机进行数据的采集。通过LABVIEW及MATLAB对数据进行分析和处理，试验结果证明了该方法的有效性及可行性。

目录

文摘

英文文摘

第1章 引言

1.1课题背景研究

1.1.1测量纱线张力的典型方法

1.1.2新的测试方法

1.2课题研究内容和研究方法

1.3论文结构安排

第2章 MEMS加速度传感器

2.1硅微电容式加速度传感器

2.2硅微压阻式加速度传感器

2.3硅微热电耦式加速度传感器

2.4硅微谐振式加速度传感器

2.5硅微光波导加速度传感器

2.6 VTI 3D硅电容MEMS加速度传感器

2.6.1硅电容技术

2.6.2产品的应用

2.6.3良好的性能

第3章 纱线张力传感器模块的硬件电路设计与实现

3.1纱线张力传感器模块的硬件系统结构

3.2硬件电路设计

3.2.1加速度传感器模块

3.2.2 MCU模块

3.2.3硬件滤波模块

3.2.4电源模块

3.3串口通信

3.4 SPI接口

3.5单片机硬件抗干扰技术

3.5.1系统需要特别注意抗电磁干扰

3.5.2为增加系统的抗电磁干扰能力采取如下措施

3.5.3其它常用抗干扰措施

第4章 数据采集系统

4.1张力检测系统中的数据采集

4.1.1 LABVIEW用于数据采集

4.1.2 MATLAB GUI数据处理界面设计

第5章 数据分析及结论

5.1数据分析

5.1.1张力模块输出的定性分析

5.1.2数据重复性实验分析

5.2数据分析结果

5.3结论

致谢

参考文献

附录 MATLAB GUI程序

个人简历 在学期间发表的论文和研究成果