电阻式织物含水率在线测量装置的设计与实现

摘要

含水率是衡量织物干燥程度的重要技术指标，对织物产品质量影响巨大。印染行业大多使用烘筒烘燥机控制织物含水率，烘燥过程将高温蒸汽通入烘筒内部，烘燥缠绕在烘筒外壁的织物。烘燥环节耗能大，据统计，国内染企烘燥耗能占企业用热30～40％。而目前国内对含水率控制基本以人工控制为主，难以在线准确控制织物含水率，造成能源浪费。因此亟需实现含水率在线准确控制，提高产品质量与能源利用效率。织物含水率的间接测量方法中，电阻法原理成熟，测量精度比较高且开发成本适宜，能满足国内大多数印染企业对含水率在线控制的需求。电阻测量法关键在于总结含水率与织物纤维导电特性的规律，测量织物电阻进而推算含水率。由织物物理特性可知，织物纤维电学性质复杂，影响因素较多，而目前国内很多含水率测试仪器没有就测量条件对织物导电性的影响进行说明。
　　本文首先讨论了织物吸湿特性及其含水率控制意义，分析电阻法基本原理及特点;设计单因素试验，探讨压力、电压等因素对织物电阻测试结果的影响;由试验可知，织物电阻受测量条件的影响较大，电阻测试结果的重现性差;据此设计含水率仪的机械结构，选择与严格控制织物含水率测量条件，分别对纯棉、涤棉、黄麻实验测量，用统计分析法获得以上三种织物的回归方程式，并建立了含水率电阻标定曲线。
　　仪器将织物含水率形成的抽象电阻同一个可变精密电阻结构串联一起，以获取织物分压情况;采样信号由增益可编程放大电路和电压跟随电路统一放大到0～+5V范围;随后，信号送入STC单片机进行A/D转换及数据处理。软件部分编写了主函数程序、放大电路增益自动调整程序、电阻含水率转换程序、LCD显示程序以及控制输出程序。在总体方案上考虑了抗干扰措施:硬件电路中加入电源滤波、射频抑制与接地等措施，软件部分加入数字滤波及“看门狗”技术。最后对仪器性能验证，实验数据表明仪器基本实现织物含水率测量功能。

目录

声明

摘要

第一章 绪论

1．1 研究背景

1．2 含水率

1．2．1 含水率控制意义

1．3 织物含水率的测量方法

1．3．1 直接测量法

1．3．2 间接测量法

1．3．4 织物含水率测量方法比较

1．4 主要研究内容

1．5 本章小结

第二章 织物电阻测试影响因素研究及仪器标定曲线建立

2．1 织物电阻测试影响因素研究

2．1．1 电阻式织物含水率测量装置的理论依据

2．1．2 电阻式织物含水率测量的影响因素分析

2．1．3 试验材料制备

2．1．4 试验平台设计

2．1．5 试验结果与讨论

2．1．6 试验结论

2．2 测湿辊结构设计

2．3 电阻式织物含水率测量装置的标定曲线建立

2．3．1 纯棉材料、涤棉、黄麻材料的样本回归方程

2．3．2 样本回归方程的检验

2．3．3 回归方程的显著性检验

2．3．4 回归线的精度

本章小结

第三章 含水率测量装置的硬件电路设计与实现

3．1 信号采样电路

3．2 信号调制电路

3．2．1 测量放大电路

3．2．2 电压跟随电路

3．3 测量装置信号处理电路

3．3．1 核心处理器

3．3．2 键盘控制电路

3．3 控制信号输出电路

3．4 测量装置电源电路设计

3．5 电路抗干扰及测量装置防错保护措施

3．5．1 电路抗干扰

3．5．2 防错保护措施

3．6 硬件电路实物

本章小结

第四章 测量装置软件设计及性能测试

4．1 软件总体设计

4．2 放大电路增益调整程序设计

4．3 数据处理程序设计

4．4 控制输出程序设计

4．5 LCD12864显示程序设计

4．6 程序抗干扰措施

4．7 仪器性能测试

本章小结

第五章 总结与展望

5．1 论文工作总结

5．1．1 本文主要工作与成果

5．1．2 工作中的不足之处

5．2 后续研究展望

参考文献

附录

致谢

攻读硕士期间发表论文