多波长边缘电场传感器介电测量系统的研究

边缘电场传感器在工业生产过程控制中应用广泛。多波长传感器具有多个穿透深度,能够同时测量非均匀样本不同深度处的介电特性。以三波长叉指型传感器为研究对象,研制以TMS320F28335DSP为核心的介电测量系统,系统硬件包括驱动电路、调理电路、信号采集、人机接口、电源管理等。系统软件包括初始化、驱动控制、调理输出、计算模块、中断模块等。提出采用遗传算法优化的BP网络建立介电特性和极间电容之间的模型,根据系统测量的电容值求解介电常数。研制三波长传感器,利用测量系统进行实验,结果表明,该系统能够有效实现非均匀样本的分层分析。

多波长边缘电场传感器参数估计算法的研究

多波长边缘电场传感器由于具有单边穿透、多种穿透深度及层析成像等优点,广泛用于工业过程控制中被测多层样本特性的无损测量。如何建立传感器的输出与多层特性之间的关系一直是参数估计算法的研究难点。以三波长交叉指型边缘电场传感器为例,基于三维有限元仿真,建立了多层样本介电特性和互导电容之间的多元非线性回归模型,研究参数估计算法,实验结果表明算法的有效性。

基于边缘电场传感器的大范围位移测量方法

主要研究基于边缘电场传感器的位移测量方法,由于在测量位移时交叉指型传感器互导电容的变化具有周期性,因而可以实现大范围的位移测量。运用Ansoft Maxwell有限元仿真软件对边缘电场传感器的二维半波长模型进行了仿真分析,仿真结果表明当传感器工作区间内有物体移动时,会改变传感器的电场分布,使传感器互导电容发生周期变化。设计了一个简单的、低成本的调理电路,可以将电容变化转化为电压输出信号,得到边缘电场传感器输出电压与电容的关系。对电极尺寸为35 mm×30 mm×0.02 mm的边缘电场传感器进行了测量实验,实验结果与仿真结果吻合较好。