多波长边缘电场传感器介电测量系统的研究.pdf

《多波长边缘电场传感器介电测量系统的研究.pdf》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。

1、第29卷第6期电子测量与仪器学报f_29Ⅳ0．62015年6月JOURNALOFELECTRONICMEASUREMENTANDINSTRUMENTATION·853·DOI：10．13382／j．jemi．2015．06．009多波长边缘电场传感器介电测量系统的研究木黄云志郑亮汪蓓蓓(合肥工业大学电气与自动化工程学院合肥230009)摘要：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TMs320F28335

2、DsP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。关键词：边缘电场传感器；介电测量；遗传算法；分层分析中图分类号：TP212文献标识码：A国家标准学科分类代码：470．4017Researchonpermittivitymeasur

3、ementformulti-wavelengthfringingelectricfieldsensorHuangYunzhiZhengLiangWangBeibei(SchoolofElectricalEngineeringandAutomation，HefeiUniversityofTechnology，Hefei230009，China)Abstract：Thefringingelectricfieldsensoriswidelyusedinindustrialprocesscontro1．Themulti—wav

4、elengthsen—sorhasmultiplepenetrationdepthsandcanbeusedtomeasurethepermittivityofnon·uniformmaterialsimuhane··ouslyatdifferentdepths．Thepaperfocusedonthree-wavelengthinterdigitalsensor．First，themeasurementsystembasedOfTMS320F28335DSPisdeveloped．Thehardwareinclude

5、sdrivingcircuit，conditioningcircuit，simuhane—OUSsamplingcircuit，man—machineinterfacecircuitandpowermanagement，whilethesoftwareincludesinitializa—tion，drivingcontrol，conditioningoutput，calculationmoduleandinterruptmodule．Thenthegeneticalgorithmop—timizedbackpropa

6、gationnetworks(GABP)isproposedtoestablishthemodelofthenon—uniformmaterialpermit-tivityandthecapacitance．Accordingtomeasuredcapacitance，thepermittivitycanbeestimated．Thethree-wave—lengthsensorisfabricatedforthemuhilayersamplemeasurement．Theresuhsshowthatthemeasur

7、ementsystemcanimplementnon—uniformmaterialstratifiedanalysiseffectively．Keywords：fringingelectricfieldsensor；permittivitymeasurement；geneticalgorithm；stratifiedanalysis1引·-口_特性。传感器相邻同性电极间的中心距离称为波长。波长决定了传感器穿透被测样本的深度。由边缘电场(fringing。lectrifield，FEF)传感器不同间的电极构成的多波长传

8、感器具有多种穿是电极位于同一平面的电容式传感器，具有单边穿透深度¨，可以实现对样本的分层分析。透、信号强度可调、层析成像等优点。给传感器的国内外对FEF传感器测量系统做过较多研驱动电极上施加一定幅度和频率的正弦波驱动信究。美国南卡罗来纳大学RashedH·Bhuiyan等使号，即在感应电极上获得相应的输出信号，根据输用信号发生器产