基于微波諧振腔的紙張含水量在線測(cè)量技術(shù)研究.pdf

1、紙張水分是紙張生產(chǎn)中的重要參數(shù)，水分值是紙張質(zhì)量的主要指標(biāo)，穩(wěn)定紙張水分是保證紙張質(zhì)量的基本要求。紙張水分在線測(cè)量可以較為全面的反映出紙張水分實(shí)時(shí)分布狀況，它是紙張質(zhì)量控制系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)的基礎(chǔ)。紙張水分在線測(cè)量主要有紅外和微波兩種方法。微波具有很強(qiáng)的穿透力，因此能夠用于高克重紙張的水分在線無損測(cè)量。
　　本文所介紹的用于含水量在線測(cè)量的方法是微波諧振腔微擾法。微波諧振腔微擾指的是微波諧振腔內(nèi)部填充物質(zhì)的介電常數(shù)或者規(guī)格形狀發(fā)生的微小變化

2、會(huì)對(duì)諧振腔的電磁場(chǎng)分布產(chǎn)生微擾，此時(shí)微波諧振腔的諧振頻率會(huì)產(chǎn)生相應(yīng)變化。因此，當(dāng)微波諧振腔內(nèi)紙張水分發(fā)生改變時(shí)，會(huì)引起諧振腔內(nèi)部介質(zhì)介電常數(shù)的變化，最終反映到諧振頻率變化。諧振腔測(cè)量系統(tǒng)就是通過對(duì)諧振頻率的檢測(cè)實(shí)現(xiàn)紙張含水量的在線測(cè)量。
　　本文按照項(xiàng)目對(duì)產(chǎn)品性能指標(biāo)的要求進(jìn)行了測(cè)量系統(tǒng)的研制，首先制定出總體設(shè)計(jì)方案，然后針對(duì)每個(gè)模塊的具體要求完成設(shè)計(jì)與調(diào)試工作。文章圍繞著系統(tǒng)的工作流程設(shè)計(jì)了軟件程序并調(diào)試。最后利用實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證系統(tǒng)的

3、整體工作性能是否滿足指標(biāo)要求。本文的設(shè)計(jì)內(nèi)容主要包括：
　　1、設(shè)計(jì)為系統(tǒng)提供掃描電壓的積分電路。系統(tǒng)通過向微波頻率源輸入掃描電壓產(chǎn)生掃頻振蕩的微波信號(hào)，因此合理控制掃描電壓的范圍可使在保證檢出諧振點(diǎn)的同時(shí)減小雜波脈沖的干擾。
　　2、設(shè)計(jì)微分整形電路提取諧振脈沖前沿。系統(tǒng)通過計(jì)算諧振點(diǎn)處一定時(shí)間內(nèi)的信號(hào)脈沖數(shù)來檢測(cè)諧振頻率差，因此準(zhǔn)確地檢測(cè)出諧振點(diǎn)是系統(tǒng)的首要任務(wù)。通過調(diào)試微分電路以及設(shè)計(jì)微分鎖定環(huán)節(jié)減小了雜波脈沖以及環(huán)境

4、噪聲對(duì)測(cè)量過程的干擾。
　　3、設(shè)計(jì)探頭溫度控制電路。紙張含水量的測(cè)量受溫度影響較大，因此設(shè)計(jì)溫度控制回路，將探頭溫度保持在設(shè)定值。設(shè)計(jì)溫度檢測(cè)電路為系統(tǒng)提供表征探頭溫度的模擬電壓信號(hào)，系統(tǒng)對(duì)此信號(hào)采樣后通過 PID算法調(diào)節(jié) PWM脈沖的占空比，并利用PWM脈沖控制探頭內(nèi)電加熱器的功率，實(shí)現(xiàn)對(duì)探頭溫度的反饋控制。
　　4、設(shè)計(jì)主控電路和軟件系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的控制邏輯。設(shè)計(jì)人機(jī)通信模塊，便于調(diào)整系統(tǒng)參數(shù)。設(shè)計(jì)信號(hào)轉(zhuǎn)換模塊，使系統(tǒng)