电容式塑料薄膜厚度扫描检测系统的研究

摘要

厚度均匀性是评价塑料薄膜产品质量的重要指标，随着包装、医疗等行业对薄膜品质要求的提高，传统离线抽检的方式不能满足检测要求，迫切需要研制一种能够实现塑料薄膜厚度在线检测的系统。课题基于电容传感器融合涡流传感器开发了一种塑料薄膜厚度在线动态扫描检测技术。论文针对动态扫描检测中存在的各种误差，建立了单涡流补偿和双涡流补偿的模型，探索了系统的温度漂移特性，为进一步提高系统的测厚精度，走向工业实用奠定了基础。 本文的创新点在于详细分析了影响动态扫描检测精度的主要因素；提出了涡流传感器同步扫描的补偿方案；研究了测厚系统的温度、湿度漂移特性，并进行了温度补偿。 论文主要包括以下几个方面的工作： 1.详细分析了动态扫描检测中引入误差的各种因素如外部振动、导轨直线性误差，下极板表面不平度、扫描方向定位精度、温度、湿度漂移等对系统测量精度的影响； 2.设计了预扫描和同步扫描的补偿方案，建立了单涡流补偿和双涡流补偿的模型，具体分析了单涡流和双涡流补偿的理论依据； 3.设计了采用SHT15传感器的温湿度测量电路，完成了单片机的数据采集和串口通信程序，研究了系统的温度特性，并进行了温度补偿方面的研究和实验； 4.构建了一套动态扫描测厚装置，应用标准厚度的薄膜测定了系统灵敏度，在此基础上对样品薄膜进行了动态测厚实验，验证了该系统工作的可靠性和稳定性。

目录

文摘

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声明

第一章绪论

1.1塑料薄膜测厚技术背景

1.2非在线测厚技术

1.3在线测厚设备的现状

1.3.1射线在线测厚技术

1.3.2近红外测厚技术

1.4课题研究的方向和总体方案

1.4.1采用电容原理测厚的优缺点

1.4.2国内外电容原理测厚的研究现状

1.4.3塑膜厚度扫描测量系统的总体设计

1.5本章小结

第二章电容测厚的工作原理及关键技术

2.1电容传感器的结构及测厚原理

2.1.1电容传感器的结构及特点

2.1.2电容传感器测厚的原理

2.2电容测厚电路原理及关键技术

2.2.1电容信号检测电路的方案选择

2.2.2电容测厚电路的整体设计

2.2.3电容检测电路关键技术设计

2.3电容测距静态实验

2.3.1不同极板间距段下的实验结果

2.3.2提高灵敏度、改善线性的实验

2.4本章小结

第三章动态扫描测量系统中的误差分析

3.1机械扫描系统引入系统误差的分析

3.1.1传感器探头运行轨迹相对底板的平行度误差

3.1.2直线运动平台和下极板的挠度

3.1.3各因素综合考虑的结果

3.2系统误差的分析的理论计算

3.2.1相对倾斜β带来的误差

3.2.2极板中心距变化引起的误差

3.3本章小结

第四章涡流补偿模型的建立与优化

4.1预扫描补偿模型的局限

4.2涡流位移传感器的原理与应用

4.2.1涡流传感器的非接触位移测量原理

4.2.2涡流位移测量实验结果

4.3单涡流传感器补偿方案

4.4双涡流传感器补偿方案

4.5双涡流传感器补偿的参数优化

4.6本章小结

第五章温度、湿度对系统精度影响的机理和实验分析

5.1测量系统的温度、湿度特性分析

5.2温度、湿度的测量

5.2.1温度和湿度测量的方案选择

5.2.2用SHT15进行温湿度测量的软硬件设计

5.3系统温度漂移特性测量及补偿

5.4本章小结

第六章动态扫描测厚实验和数据处理

6.1实验装置的简化设计

6.2塑料薄膜厚度动态检测的实验

6.2.1塑料薄膜测厚的灵敏度实验

6.2.2塑料薄膜静态测厚实验

6.2.3 X方向扫描测量实验

6.3自动化在线测厚设备的软件功能设计

6.4本章小结

第七章全文总结及展望

参考文献

发表论文和科研情况说明

致 谢

附录