求电容式厚度传感器毕业论文一篇

厚度传感器 测量材料及其表面镀层厚度的传感器。它在工业生产中常用于材料厚度检验和厚度控制系统的误差测量。在厚度控制系统中通常不要求测量厚度的绝对尺寸，而只要求测量厚度的变化值或与某一标准尺寸的差值，以便控制加工过程。厚度传感器可分为接触式和非接触式两类。接触式厚度传感器通常采用电感式位移传感器、电容式位移传感器、电位器式位移传感器、霍耳式位移传感器等(见位移传感器)进行接触式厚度测量。为了连续测量移动着的材料的厚度，常在位移传b感器的可动端头上安装滚动触头，以减少磨损。还常采用两个相同的位移传感器分别安装于被测材料的上下两面，将两个传感器的测量值平均，以提高测量精度。接触式厚度传感器可测量移动速度较低(小于5米/秒)的材料,精度可达0.1~1%。非接触式厚度传感器它的特点是适于连续快速测量，按工作原理可分为电涡流厚度传感器、磁性厚度传感器、电容厚度传感器、超声波厚度传感器、核辐射厚度传感器、X射线厚度传感器、微波厚度传感器等。电涡流厚度传感器它可用于测量金属材料厚度，特点是测量范围宽、反应快和精度高。可分为低频透射式(见电涡流式传感器)和高频反射式两类。高频反射式也由上下两个线圈(分别位于金属材料两面)和激励电路及测量电路组成，所不同的是线圈磁场并不穿透金属材料，电涡流效应对磁场的减弱程度与线圈至材料表面的距离有关。材料厚度等于两线圈间的距离减去上下两个测量距离之和。因此根据输出电压即可求出材料厚度。磁性厚度传感器用于测量磁性材料的厚度。图1是这种传感器的原理图。由于所测材料是磁性电路的一部分，故绕于铁心上的线圈的电感与材料的厚度有关。图中线圈又是振荡器的组成元件，因此振荡器的频率决定于线圈的电感。通过测量振荡器的频率可确定线圈电感，从而测出材料的厚度。电容厚度传感器用于测量绝缘材料(如绝缘塑料)的厚度。图2是这种传感器的原理图。在被测绝缘材料的两边设置了两块金属电极板，形成一个电容器。由于电容器的容量与介质厚度有关，而电容器又是振荡器的组成元件，因此通过测量振荡器的振荡频率可确定电容值，从而测出材料的厚度。超声波厚度传感器利用超声振动来检测材料的厚度。超声振动是以气体、液体或固体为介质的机械振动，其振动频率超出音频范围,即高于2万赫。超声振动由变送器产生，变送器将振荡器输出的电信号转换为相应的超声振动。超声波变送器分为磁致伸缩型和压电型两种(见超声波传感器)。磁致伸缩型超声波变送器由线圈和磁致伸缩棒(由铁磁材料制成)组成。在线圈产生的交变磁场的作用下，磁致伸缩棒按磁场交变频率而交替伸缩，它的一端被固定，另一端推拉膜片而产生超声波。压电型超声波变送器由压电材料(一般为石英晶体)制成。当加在压电材料上的电压以超声频率交变时，压电材料随之以超声频率伸缩，并带动膜片而产生超声波。图3是用超声波测量材料厚度的原理图。变送器置于材料上面，使超声波可穿过材料而至另一平面。超声波到达另一平面后再反射回到变送器。在相同条件下，超声波在材料内的往返时间取决于材料的厚度。若往返时间恰好等于超声振动的周期，就会产生共振。在共振时，变送器加给振荡器的负荷会突然改变，随之使振荡器电流相应改变。通过指示器记下电流改变时的振荡频率，就可确定超声波往返一次所需的时间，从而测出材料的厚度。核辐射厚度传感器又称同位素厚度传感器，它利用核辐射线进行测量。可分为穿透式和反射式两类。穿透式传感器由同位素核辐射源和核辐射传感器组成(图4)。被测的塑料料板、纸板、橡皮板等材料在辐射源和传感器之间经过。当射线穿过板材时，一些射线被板材吸收，使传感器接收到的射线减弱。对于密度不变的材料，辐射吸收量随厚度变化，因此可测出厚度。传感器的测量范围与材料密度有关，一般按被测表面单位面积所含质量计算，称为质量厚度(均匀材料的厚度与质量厚度正比)。穿透式核辐射传感器的测量范围在500毫克/厘米2以下。若采用γ射线，则可达100克/厘米2。精度为1%。反射式核辐射厚度传感器利用射线的弹性散射特性测量厚度。射线的反射强度是被测材料厚度的函数，因此测量反射强度就可确定厚度。这种传感器还适于测量镀层或涂层的厚度。镀层或涂层与基层物质的原子序数相差越大，界面处反射差异就越大，测量灵敏度也就越高。这种传感器的测量范围在150毫克/厘米2之内，精度可达1%。X射线厚度传感器它的结构类似于核辐射厚度传感器，不同之处是用X射线源代替核辐射源。特点是X射线的强度可控、发射可控，因此比较安全。测量范围大于10克/厘米2，精度可达1%。微波厚度传感器它利用波长为1毫米至1米的无线电波所具有的强辐射性和极小的绕射性制成。微波传感器受烟、尘、光强等外界影响不大，是一种新型厚度传感器。它由微波发生器、终端器、左右环形器、测量电路、调整电路和转换电路组成(图5)。微波信号由终端器向被测材料发射后，碰到材料反射回来又被终端器接收，因此左环形器左边微波路径的长度(称为电长度)与被测材料的厚度有关，而右环形器右边的电长度由可逆电机控制补偿短路器进行调整。当两侧电长度恰好相等时，对补偿短路器进行调整的量，经转换后变为正比于被测材料厚度的电信号。微波厚度传感器的精度可达1%。当厚度小于0.2毫米时，精度为10%。

微藻素是一种从蓝藻细菌引起的水华中产生的细菌肝毒素，一种固定有表面细胞质粒基因组的生物传感器已经制得，用于测量水中微藻素的含量，它直接的测量范围是50~1000 �0�710-6g/l[22]。一种基于酶的抑制性分析的多重生物传感器用于测量毒性物质的设想也已经提出。在这种多重生物传感器中，应用了两种传导器—对pH敏感的电子晶体管和热敏性的薄膜电极，以及三种酶—尿素酶、乙酰胆碱酯酶和丁酰胆碱酯酶。该生物传感器的性能已经得到测试，效果较好[23]。除了发酵工业和环境监测，生物传感器还深入的应用于食品工程、临床医学、军事及军事医学等领域，主要用于测量葡萄糖、乙酸、乳酸、乳糖、尿酸、尿素、抗生素、谷氨酸等各种氨基酸，以及各种致癌和致变物质。三、 讨论与展望 美国的Harold H.Weetal指出，生物传感器商品化要具备以下几个条件：足够的敏感性和准确性、易操作、价格便宜、易于批量生产、生产过程中进行质量监测。其中，价格便宜决定了传感器在市场上有无竞争力。而在各种生物传感器中，微生物传感器最大的优点就是成本低、操作简便、设备简单，因此其在市场上的前景是十分巨大和诱人的。相比起来，酶生物传感器等的价格就比较昂贵。但微生物传感器也有其自身的缺点，主要的缺点就是选择性不够好，这是由于在微生物细胞中含有多种酶引起的。现已有报道加专门抑制剂以解决微生物电极的选择性问题。除此之外，微生物固定化方法也需要进一步完善，首先要尽可能保证细胞的活性，其次细胞与基础膜结合要牢固，以避免细胞的流失。另外，微生物膜的长期保存问题也待进一步的改进，否则难于实现大规模的商品化。总之，常用的微生物电极和酶电极在各种应用中各有其优越之处。若容易获得稳定、高活性、低成本的游离酶，则酶电极对使用者来说是最理想的。相反的，若生物催化需经过复杂途径，需要辅酶，或所需酶不宜分离或不稳定时，微生物电极则是更理想的选择。而其他各种形式的生物传感器也在蓬勃发展中，其应用也越来越广泛。随着固定化技术的进一步完善，随着人们对生物体认识的不断深入，生物传感器必将在市场上开辟出一片新的天地。

《厚度传感器的结构及测量原理》《多传感器数据融合在涂层厚度检测中的应用》《冰层厚度传感器及其检测方法》等。共十篇相关资料， 已发送，请查收。

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