在混凝土的制備中,方便就地取材且價格低廉的砂料是一個重要建筑原材料,其中,影響混凝土質(zhì)量的一個重要指標就是砂料的含水率。目前針對砂料的含水率方法多種多樣,除傳統(tǒng)的烘干法測量含水率外,還有電阻法、電感法、中子檢測法等,但上述幾種方法多為離線測量,耗時較長且存在取樣不準確的情況。本文將針對機制砂含水率檢測研制一款具有高精度的變介電常數(shù)電容傳感器,其非接觸的在線測量方式有效避免了因含水率分布不均而造成測量結(jié)果重復(fù)性低、遲滯誤差大、線性度差等缺點。電容因其靈敏的動態(tài)響應(yīng),可在短時間內(nèi)有效捕捉到pF級別的電容改變量,十分適用于對精密度要求較高的含水率測量。在電容傳感器的實際應(yīng)用中,電容極板的側(cè)邊由于極板厚度的存在會有少量弧形電場線的產(chǎn)生,引起電容的邊緣效應(yīng)。本文將利用邊緣效應(yīng)針對機制砂含水率檢測設(shè)計一款電容測量裝置為平板、可裝載在大型傳送帶上的電容傳感器測量裝置。通過理論分析及實驗驗證,研制了一種基于電容邊緣效應(yīng)并帶有一定角度的平板式電容測頭,通過對電容極板的形狀及機械結(jié)構(gòu)的優(yōu)化,提高了電容傳感器的測量精度,實現(xiàn)了在不影響機制砂運動形態(tài)的情況下對其進行含水率的在線監(jiān)測。通過高精密集成芯片CAV44...

【文章頁數(shù)】：108 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
abstract
第1章 引言
    1.1 課題背景及研究意義
    1.2 含水率電容傳感器國內(nèi)外研究現(xiàn)狀
        1.2.1 國內(nèi)研究現(xiàn)狀
        1.2.2 國外研究現(xiàn)狀
    1.3 課題研究內(nèi)容和結(jié)構(gòu)安排
    1.4 論文架構(gòu)
第2章 機制砂含水率電容傳感器的測量裝置設(shè)計
    2.1 引言
    2.2 含水率電容傳感器的工作原理
        2.2.1 常用含水率電容傳感器介紹
        2.2.2 邊緣效應(yīng)
    2.3 基于邊緣效應(yīng)的含水率電容傳感器測頭設(shè)計
        2.3.1 含水率電容傳感器的測頭制作及注意事項
        2.3.2 含水率電容測頭設(shè)計思路
        2.3.3 第一代基于邊緣效應(yīng)的含水率電容傳感器測頭設(shè)計
        2.3.4 測頭的具體工作方式
    2.4 第二代基于邊緣效應(yīng)的含水率電容傳感器測頭設(shè)計
        2.4.1 第二代含水率電容測頭的結(jié)構(gòu)設(shè)計
        2.4.2 測頭電容與含水率的關(guān)系
        2.4.3 成品展示與分析
    2.5 基于邊緣效應(yīng)的含水率電容傳感器測頭整體設(shè)計
        2.5.1 進料口機械結(jié)構(gòu)設(shè)計
        2.5.2 測頭底座整體設(shè)計
    2.6 本章小結(jié)
第3章 機制砂含水率電容傳感器硬件電路設(shè)計
    3.1 系統(tǒng)總體設(shè)計
    3.2 數(shù)據(jù)采集模塊設(shè)計
        3.2.1 電容電壓轉(zhuǎn)換電路
        3.2.2 CAV444芯片介紹
        3.2.3 CAV444電路參數(shù)確定
        3.2.4 TL431參考電壓電路
        3.2.5 INA118芯片差分放大電路
    3.3 數(shù)據(jù)處理模塊設(shè)計
    3.4 STM32模塊電路設(shè)計
    3.5 電源電路設(shè)計
    3.6 本章小結(jié)
第4章 機制砂含水率電容傳感器軟件部分設(shè)計
    4.1 軟件開發(fā)平臺介紹
        4.1.1 主程序開發(fā)平臺Keil
        4.1.2 PC端人機交互界面開發(fā)平臺VS
        4.1.3 μC/OS-II操作系統(tǒng)
    4.2 電容電壓模塊軟件設(shè)計
        4.2.1 電容電壓模塊主程序設(shè)計
        4.2.2 采集及差分放大設(shè)計
        4.2.3 數(shù)模轉(zhuǎn)換設(shè)計
    4.3 主程序軟件設(shè)計
        4.3.1 主程序模塊整體設(shè)計
        4.3.2 誤差分析及處理
    4.4 PC端界面設(shè)計
    4.5 本章小結(jié)
第5章 機制砂含水率電容傳感器實驗設(shè)計及分析
    5.1 引言
    5.2 實驗載體設(shè)計
    5.3 含水率電容傳感器標定實驗設(shè)計
        5.3.1 最小二乘公式擬合
        5.3.2 實驗分析
    5.4 遲滯分析
    5.5 重復(fù)性分析
    5.6 本章小結(jié)
第6章 總結(jié)與展望
    6.1 總結(jié)
    6.2 展望
參考文獻
致謝
個人簡歷、在學(xué)期間發(fā)表的學(xué)術(shù)論文與研究成果



本文編號：4040513