設計了基于電容成像原理的便攜式無損檢測系統(tǒng),以STM32F446微控制器為核心,具有操作簡便的可交互主機和可更換的電容探頭,可實現(xiàn)對反映缺陷信息的微小電容信號的實時精確測量。系統(tǒng)軟件以相互獨立的功能程序為基礎,并由實時操作系統(tǒng)調度。系統(tǒng)用戶界面友好,支持測量信號的實時處理,可以以云圖和峰值圖的形式顯示缺陷的位置和尺寸信息,并具有歷史數(shù)據(jù)存儲和調出功能。測試結果表明,系統(tǒng)可對非導電材料缺陷進行快速無損檢測,兼具教學實驗價值和現(xiàn)場適應性。 

【文章來源】：實驗技術與管理. 2020,37(11)北大核心

【文章頁數(shù)】：7 頁

【部分圖文】：

實驗系統(tǒng)硬件框架圖

系統(tǒng)軟件以STM32Cube F4軟件包、觸摸屏驅動包、Free RTOS軟件包為基礎。其中，STM32Cube F4軟件包提供微控制器編程所需的硬件抽象層庫文件；觸摸屏驅動包提供ILI9486顯示控制芯片和XPT2046觸摸控制芯片的驅動程序；Free RTOS軟件包為開源軟件，為系統(tǒng)提供穩(wěn)定可靠的實時操作系統(tǒng)內(nèi)核。系統(tǒng)軟件的各項功能均按照可調度的任務形式部署在實時操作系統(tǒng)上，各個任務通過內(nèi)核的任務調度機制統(tǒng)一管理。系統(tǒng)軟件的主要任務包括系統(tǒng)開機自檢、桌面環(huán)境初始化、傳感器通信、數(shù)據(jù)動態(tài)顯示、數(shù)據(jù)后臺記錄和系統(tǒng)參數(shù)設置等，如圖2所示。2 檢測系統(tǒng)硬件設計

共面電容傳感器因其結構簡單、無需耦合、非接觸及單面檢測等優(yōu)勢，廣泛用于非導電材料缺陷的無損檢測。前期研究表明，電極面積、形狀、間距等設計參數(shù)可直接影響穿透深度、靈敏度、信號強度等檢測性能指標，需根據(jù)被測對象和目標缺陷進行設計與優(yōu)化[8-11]。圖5為所設計電容傳感器及其主要參數(shù)示意圖，該傳感器為雙層印刷電路板，三角形覆銅面作為激勵和接收電極，形成電容的測量電極對，印刷電路板背面覆銅并接地以屏蔽干擾。其主要參數(shù)包括：b為三角形電容極板底邊長，h為三角形電容極板高度，L為電容傳感器基板寬度，W為電容傳感器極板高度，s為激勵與接收極板之間距離，測量電極對由屏蔽電極包圍（寬度常選用1 mm）。針對不同的檢測對象與目標缺陷，可通過設計參數(shù)的改變與配合，有針對性地完成探頭傳感部分的設計。圖4 供電電路

【參考文獻】：
期刊論文
[1]基于I2C總線實驗設計[J]. 宣慧,孫佳昊,程實,蔡艷婧,胡傳志.  實驗技術與管理. 2020(01)
[2]基于STM32的綜合實驗平臺設計[J]. 肖艷軍,毛哲,溫博,周圍,孫凌宇,孟召宗,劉偉玲.  實驗技術與管理. 2019(12)
[3]基于STM32F767的在線光離子化氣相色譜儀設計[J]. 孫里,王曉榮,趙玲寶,邵林莉,莫小凡,吳棋.  儀表技術與傳感器. 2019(12)
[4]Capacitive Imaging Technique for the Inspection of Composite Sucker Rod[J]. Kefan Wang,Xiaokang Yin,Chen Li,Wei Li,Guoming Chen.  Chinese Journal of Mechanical Engineering. 2019(06)
[5]基于電容傳感器的濕度檢測系統(tǒng)的設計[J]. 蘇寶林.  儀表技術與傳感器. 2018(07)
[6]基于STM32F4的便攜式示波器數(shù)據(jù)處理端設計[J]. 王立華,張恒,孫少通,扈瑋,張瑞.  儀表技術. 2017(12)
[7]基于共面電容傳感器的便攜式預應力管道灌漿質量檢測系統(tǒng)設計[J]. 李楠,曹明琛,劉逵,劉秀成.  北京工業(yè)大學學報. 2016(06)
[8]基于正交試驗方法的相鄰電容傳感器優(yōu)化設計[J]. 龔裕,朱海業(yè),李楠.  北京工業(yè)大學學報. 2015(01)
[9]基于STM32F103C8T6單片機的LCD顯示系統(tǒng)設計[J]. 楊偉,肖義平.  微型機與應用. 2014(20)
[10]幾何參數(shù)設計對相鄰電容傳感器性能的影響[J]. 李楠,韓穎.  西南交通大學學報. 2014(02)



本文編號：3270180