一種基于MXT9030的薄膜厚度測量系統技術方案

一種基于MXT9030的薄膜厚度測量系統，涉及一種薄膜厚度測量系統。本發明專利技術包括電容傳感器、MXT9030電容?電壓轉換器電路、PIC單片機、LED顯示單元和工作指示燈；電容傳感器與MXT9030電容?電壓轉換器電路、PIC單片機依次連接，PIC單片機的輸出端連接有LED顯示單元和工作指示燈。本發明專利技術利用電容傳感器精度高、能量損耗小、無接觸磨損的特點，制作了符合薄膜厚度測量要求的傳感器探頭，MXT9030實現對電容傳感器的信號檢測，通過PIC單片機的控制，調節MXT9030電路的內部參數，使薄膜測量系統具有良好的線性度及靈敏度。本發明專利技術滿足大范圍內的電容差分信號輸入，并具有良好的檢測靈敏度和線性度。

【技術實現步驟摘要】

本專利技術涉及一種薄膜厚度測量系統，具體涉及一種基于MXT9030的薄膜厚度測量系統。
技術介紹
近些年來，隨著科學技術的發展，薄膜產品的應用越來越廣泛，農業、印刷、包裝、絕緣材料等行業對薄膜的需求也不斷增加，具有代表性的有機薄膜聚酞亞胺(PI)薄膜和聚丙烯(BOPP)薄膜的產量較高,應用也很廣泛。PI薄膜己經問世四十多年了,由于它的優異性能,今天,這種材料已經成為電力、電子、信息、軍工、核、航空航天等產業不可缺少的關鍵材料之一。隨著PI應用開發的不斷推進,它在世界上的需求量也在快速的增長。聚丙烯(BOPP)薄膜是包裝領域的重要產品,它以質輕、透明、無毒、防潮、挺括、透氣性低、力學強度高等優點廣泛應用于食品、醫藥、輕工、化工、煙草等領域。越來越多的領域應用薄膜產品，所以我國對薄膜產品的需求也日益增高。全球對于塑料薄膜的需求呈現出逐步增長的趨勢，在我國，隨著經濟的快速發展和農村產業結構的調整，各行業對塑料薄膜的市場需求也在不斷的上升。2011年1到12月，我國塑料薄膜的總產量達843.6萬噸，同比增長了11.17％。其中，農用薄膜的產量占總產量的17.4％，達到146.78萬噸。在國內，1984年，浙江工學院的張鳴華等人第一次成功的將紅外測厚法應用于薄膜生產線，其測量范圍是10μm～1mm；測量精度：±2μm(厚度<200μm)、±5μm(厚度>200μm)；1990年，中國計量科學研究院的廖復中[3]等人成功研制出了滌綸薄膜在線厚度測量的HW-1型紅外側厚儀，其測厚范圍是20～100μm，測量精度為±(名義尺寸×2％+1.5μm)。隨著科學技術的發展，薄膜測厚的方法越來越多，精度也越來越高，2010年，廣西師范大學的李楊帆等人基于MCGS組態軟件，利用PID控制法設計和仿真了一個雙向拉伸薄膜厚度測控系統。陜西的星悅激光紅外技術有限公司生產的測厚儀——KSHW-A型紅外薄膜測厚儀，其測量范圍0～1200μm，測量精度為3％+1μm，測量最大幅寬為1m薄膜的測厚儀。有很多高校從事電容測厚設備的研究設計，如天津大學、河北工業大學等。其中河北工業大學研究的G-5電容測厚系統量程為10～250um，分辨率可達1um。天津大學研制的JDC電容測厚儀測量范圍0-10μm，分辨率0.075nm。在國外，德國米銥測量技術有限公司(MICRO-EPSILONMesstechnikGmbH)在精密位移測量領域始終保持著技術領先優勢，其設計開發的capaNCDT6019系列電容傳感器，測量范圍為0.2-10mm，測量滿幅輸出分辨率可達0.01％，線性度在1％以內。capaNCDT6500是米銥公司生產的更高精度測厚儀器，其測量范圍0.05-10mm，測量滿幅輸出分辨率到達0.000075％，其線性度保證在0.05％以內。國內對電容測厚設備的設計和開發與國外相比還有很大的差距。故開發出高精度、高穩定性、低成本的電容測微儀有著重要的現實意義。本專利技術主要針對電容傳感器在薄膜厚度測量中所存在的缺陷和不足進行研究，并根據工業現場的要求，研制出一種可以檢測薄膜厚度的測量儀器，使其可以應用在薄膜在線生產中，并具有較高的分辨率和檢測精度。
技術實現思路
在下文中給出了關于本專利技術的簡要概述，以便提供關于本專利技術的某些方面的基本理解。應當理解，這個概述并不是關于本專利技術的窮舉性概述。它并不是意圖確定本專利技術的關鍵或重要部分，也不是意圖限定本專利技術的范圍。其目的僅僅是以簡化的形式給出某些概念，以此作為稍后論述的更詳細描述的前序。鑒于此，根據本專利技術的一個方面，本專利技術旨在提出一種基于MXT9030的薄膜厚度測量系統，本專利技術針對電容傳感器在薄膜厚度測量中所存在的缺陷和不足進行研究，并根據工業現場的要求，研制出一種可以檢測薄膜厚度的測量儀器，使其可以應用在薄膜在線生產中，并具有較高的分辨率和檢測精度。本專利技術提出的一種基于MXT9030的薄膜厚度測量系統，包括電容傳感器、MXT9030電容-電壓轉換器電路、PIC單片機、LED顯示單元和工作指示燈；所述電容傳感器與MXT9030電容-電壓轉換器電路、PIC單片機依次連接，PIC單片機的輸出端連接有LED顯示單元和工作指示燈。本專利技術所達到的效果為：本專利技術利用電容傳感器精度高、能量損耗小、無接觸磨損的特點，制作了符合薄膜厚度測量要求的傳感器探頭，MXT9030實現對電容傳感器的信號檢測，通過PIC單片機的控制，調節MXT9030電路的內部參數，使薄膜測量系統具有良好的線性度及靈敏度。將從MXT9030出來的信號送入PIC單片機中進行A/D轉換，從而計算出薄膜厚度，該專利技術可滿足較大范圍內的電容差分信號輸入，并具有良好的檢測靈敏度和線性度。附圖說明圖1是一種基于MXT9030的薄膜厚度測量系統框圖；圖2是MXT9030電路原理圖；圖3是PIC16F883單片機核心系統圖；圖4是指示燈電路圖。具體實施方式在下文中將結合附圖對本專利技術的示范性實施例進行描述。為了清楚和簡明起見，在說明書中并未描述實際實施方式的所有特征。然而，應該了解，在開發任何這種實際實施例的過程中必須做出很多特定于實施方式的決定，以便實現開發人員的具體目標，例如，符合與系統及業務相關的那些限制條件，并且這些限制條件可能會隨著實施方式的不同而有所改變。此外，還應該了解，雖然開發工作有可能是非常復雜和費時的，但對得益于本專利技術公開內容的本領域技術人員來說，這種開發工作僅僅是例行的任務。在此，還需要說明的一點是，為了避免因不必要的細節而模糊了本專利技術，在附圖中僅僅示出了與根據本專利技術的方案密切相關的裝置結構和/或處理步驟，而省略了與本專利技術關系不大的其他細節。本實施方式的一種基于MXT9030的薄膜厚度測量系統，參見圖1可知，其包括包括電容傳感器、MXT9030電容-電壓轉換器電路、PIC單片機、LED顯示單元和工作指示燈；所述電容傳感器與MXT9030電容-電壓轉換器電路、PIC單片機依次連接，PIC單片機的輸出端連接有LED顯示單元和工作指示燈。更具體地：MXT9030是一款高精度電容-電壓轉換器電路。采用模擬信號輸入輸出形式，內部調和非線性的數字可編程功能，及上電復位功能。電路原理圖如圖2所示。MXT9030電路由兩級結構組成。電路第一級是一個基于浮動電荷放大器的電容/電壓轉換器，該結構保證了電路能對浮動電極式的電容傳感器進行測量。電路第二級為可編程增益放大器。本電路的C/V轉換器只能讀取浮動電位的電容CS1和CS2。電路向C1和C2端口發送方波，并讀取端口CM上的輸入電荷。所以在端口C1，CM或者C2連接任何電位都會影響電路工作。端口REF默認連接內部參考電壓VREF，如果提供外部參考電壓，該電壓值必須接近(VVDD+VVSS)/2。MXT9030是基于模擬信號通道并通過數字控制來實現電容信號到電壓信號的轉換，通過電路中的配置參數實現對非線性和偏置等誤差的調整補償。電容到電壓的轉換由兩個階段完成，第一個階段是電容-電壓的轉換階段，系統通過對寄存器COFF、CCOMP的設置來實現偏置的補償，通過寄存器CNOM、CDEN實現非線性的補償；第二階段是增益放大階段，其中增益的設置通過寄存器GAINH，GAINL來控制，并通過對寄存器ROFF進行本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種基于MXT9030的薄膜厚度測量系統，其特征在于：包括電容傳感器、MXT9030電容?電壓轉換器電路、PIC單片機、LED顯示單元和工作指示燈；所述電容傳感器與MXT9030電容?電壓轉換器電路、PIC單片機依次連接，PIC單片機的輸出端連接有LED顯示單元和工作指示燈。

【技術特征摘要】
1.一種基于MXT9030的薄膜厚度測量系統，其特征在于：包括電容傳感器、MXT9030電容-電壓轉換器電路、PIC單片機、LED顯示單元和...

【專利技術屬性】
技術研發人員：王健，丁喜波，李博宸，蔡慶瑤，
申請(專利權)人：哈爾濱理工大學，
類型：發明
國別省市：黑龍江;23