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基于单片式电容传感器的动态测厚技术
曹晓华,杨印保,殷志田
(河北理工大学计算机与自动控制,河北唐山063009)
关键词:单片式电容传感器;动态测厚;单片机
摘 要:介绍一种新型的单片式电容传感器,同时应用此传感器研制出一种薄膜动态测厚系统,这种装置必将大大提高生产厂家的生产率,提高产品的质量;使经济效益得到明显的提高。
0 引言
本文通过对各种测厚传感器的比较,针对传统的双平行极板式屯容传感器存在的诸多缺点,研制出了一种新型的测厚传感器———镖盘状单片式电容传感器。在此基础上,又研制成功了G - 5型薄膜动态测厚系统。这种测厚系统可与薄膜生产线配合使用,适用于各种非金属薄膜材料的动态在线测量。测厚系统采用了误差补偿技术和各种抗干扰措施,使动态测量精度达到了微米级,并且适合工作在各种工业现场。本测厚系统采用了P87LPC767单片机,实现了整机的智能化。在完成静态试验的基础上,在模拟试验台上完成了动态试验,测得了系统的动态技术指标。
1 单片式电容传感器的工作原理
为了满足动态测量的要求,克服传统的平行极板电容传感器的缺点,可以将电容传感器的两个极板放在同一平面内。两极板所在的平面上方即构成了传感器的工作区间,这个平面称为测量表面。将被测薄膜放在两个平行极板的上方,这样薄膜就改变了工作区间的介电常数,即改变了电容量的大小,于是电容传感器的电容值与薄膜厚度之间形成了确定的函数关系,从而能够检测出薄膜的厚度值.
2 单片式电容传感器的结构设计
为了满足传感器具有较大的初始电容和较高的灵敏度,又要保证传感器单方向尺寸不能过大,综合几方面因素,将单片式电容传感器设计成镖盘状结构。单片式电容传感器的结构如图2所示。图中相连的三个弧状金属板构成电容的一个极板,另外相连的三个弧状金属板构成电容的另一个极板。两个极板在同一个平面内,平面的上方构成了工作区间、这种单片式电容传感器利用了电容的边缘效应进行工作。当被测薄膜贴近传感器表面时,则改变了工作区间的介电常数,从而改变了电容量,就能够检测出被测薄膜的厚度值。实际应用中传感器的各极板应该用厚度为011mm的钛板制造,并且粘附在一块温度系数很小的非金属材料上,在非金属材料的另一个表面上附上一层同样厚度的钛,形成一个保护极板。此极板接地,以抵抗外部电磁干扰,这就是三极板单片式电容传感器。  基于单片式电容传感器的动态测厚技术.pdf
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