不均勻電容傳感器結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及其算法研究.pdf

1、電容傳感器是用電容值的變化來(lái)體現(xiàn)被測(cè)物理量變化的裝置。它具有非接觸式測(cè)量、分辨率高、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、動(dòng)態(tài)性能好等一系列優(yōu)點(diǎn)。隨著電子技術(shù)的不斷發(fā)展,電容傳感器廣泛應(yīng)用于物理量和其它參量的測(cè)量。因此,在自動(dòng)檢測(cè)技術(shù)中,電容傳感器占有非常重要的地位。
　　本文是利用電容傳感器的分辨率高、非接觸式測(cè)量等優(yōu)點(diǎn),對(duì)木材含水率進(jìn)行精確測(cè)量。因?yàn)椴煌N類的木材,含水率的不同對(duì)木制品的質(zhì)量影響會(huì)非常大,只有保證了木材的含水率測(cè)量準(zhǔn)確,才能確保木制品的質(zhì)

2、量。近年來(lái),對(duì)木材含水率的測(cè)量很熱門,國(guó)內(nèi)外都在尋求一種無(wú)損、精確、成本低的木材含水率檢測(cè)方法。在國(guó)內(nèi)比較適用的主要是電容傳感器測(cè)量法。由于木材的含水率直接影響木材的介電常數(shù),采用電容傳感器來(lái)測(cè)量木材含水率的原理是:含水率不同的木材通過(guò)電容傳感器時(shí),電容傳感器兩極板之間的電容值也將不同,所以通過(guò)電容值就可以得到木材的介電常數(shù),通過(guò)查找木材介電常數(shù)與含水率的對(duì)應(yīng)表,就可以得到被測(cè)木材的含水率。
　　由于工程中對(duì)木材含水率測(cè)量的準(zhǔn)確性

3、要求不斷提高,改進(jìn)固有模型、根據(jù)工程需要對(duì)木材含水率進(jìn)行測(cè)量,是很必要的研究。本文的目的主要是對(duì)木材含水率的高精度測(cè)量。所做的改進(jìn)主要有以下幾點(diǎn):一、利用數(shù)學(xué)模型方法研究改變以往測(cè)量木材含水率的電容傳感器結(jié)構(gòu)的問題。主要是由單一平面電容傳感器結(jié)構(gòu)改進(jìn)為立體式電容傳感器結(jié)構(gòu)。因?yàn)樵陔娙輦鞲衅鞯膬?nèi)部和周圍,都會(huì)產(chǎn)生一定的電場(chǎng),電場(chǎng)的分布情況取決于電容傳感器的結(jié)構(gòu)。單一平面電容傳感器上方的電場(chǎng)呈現(xiàn)不均勻分布,并且越靠近極板電場(chǎng)越強(qiáng)。因此在測(cè)量

4、尺寸較大的木材時(shí),測(cè)量的木材含水率主要是靠近極板部分的木材含水率,而不是整個(gè)木材的平均含水率;而立體式電容傳感器內(nèi)部電場(chǎng)比較均勻、穩(wěn)定,可達(dá)到對(duì)木材整體含水率的準(zhǔn)確測(cè)量。二、構(gòu)造數(shù)值方法對(duì)不同結(jié)構(gòu)的電容傳感器進(jìn)行數(shù)值模擬,比較各種結(jié)構(gòu)電容傳感器的優(yōu)劣。三、對(duì)電容傳感器測(cè)量木材含水率的數(shù)學(xué)模型提出高精度算法——多重積分高精度有限體積法,提高計(jì)算準(zhǔn)確率。結(jié)果表明立體式電容傳感器的分辨率大大優(yōu)于平面電容傳感器;另外,多重積分高精度有限體積法也