設(shè)計(jì)了基于電容成像原理的便攜式無損檢測(cè)系統(tǒng),以STM32F446微控制器為核心,具有操作簡便的可交互主機(jī)和可更換的電容探頭,可實(shí)現(xiàn)對(duì)反映缺陷信息的微小電容信號(hào)的實(shí)時(shí)精確測(cè)量。系統(tǒng)軟件以相互獨(dú)立的功能程序?yàn)榛A(chǔ),并由實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)調(diào)度。系統(tǒng)用戶界面友好,支持測(cè)量信號(hào)的實(shí)時(shí)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(chǔ)和調(diào)出功能。測(cè)試結(jié)果表明,系統(tǒng)可對(duì)非導(dǎo)電材料缺陷進(jìn)行快速無損檢測(cè),兼具教學(xué)實(shí)驗(yàn)價(jià)值和現(xiàn)場(chǎng)適應(yīng)性。 

【文章來源】：實(shí)驗(yàn)技術(shù)與管理. 2020,37(11)北大核心

【文章頁數(shù)】：7 頁

【部分圖文】：

實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)硬件框架圖

系統(tǒng)軟件以STM32Cube F4軟件包、觸摸屏驅(qū)動(dòng)包、Free RTOS軟件包為基礎(chǔ)。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(qū)動(dòng)包提供ILI9486顯示控制芯片和XPT2046觸摸控制芯片的驅(qū)動(dòng)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(shí)時(shí)操作系統(tǒng)內(nèi)核。系統(tǒng)軟件的各項(xiàng)功能均按照可調(diào)度的任務(wù)形式部署在實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)上，各個(gè)任務(wù)通過內(nèi)核的任務(wù)調(diào)度機(jī)制統(tǒng)一管理。系統(tǒng)軟件的主要任務(wù)包括系統(tǒng)開機(jī)自檢、桌面環(huán)境初始化、傳感器通信、數(shù)據(jù)動(dòng)態(tài)顯示、數(shù)據(jù)后臺(tái)記錄和系統(tǒng)參數(shù)設(shè)置等，如圖2所示。2 檢測(cè)系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)

共面電容傳感器因其結(jié)構(gòu)簡單、無需耦合、非接觸及單面檢測(cè)等優(yōu)勢(shì)，廣泛用于非導(dǎo)電材料缺陷的無損檢測(cè)。前期研究表明，電極面積、形狀、間距等設(shè)計(jì)參數(shù)可直接影響穿透深度、靈敏度、信號(hào)強(qiáng)度等檢測(cè)性能指標(biāo)，需根據(jù)被測(cè)對(duì)象和目標(biāo)缺陷進(jìn)行設(shè)計(jì)與優(yōu)化[8-11]。圖5為所設(shè)計(jì)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(lì)和接收電極，形成電容的測(cè)量電極對(duì)，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(lì)與接收極板之間距離，測(cè)量電極對(duì)由屏蔽電極包圍（寬度常選用1 mm）。針對(duì)不同的檢測(cè)對(duì)象與目標(biāo)缺陷，可通過設(shè)計(jì)參數(shù)的改變與配合，有針對(duì)性地完成探頭傳感部分的設(shè)計(jì)。圖4 供電電路

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]基于I2C總線實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)[J]. 宣慧,孫佳昊,程實(shí),蔡艷婧,胡傳志.  實(shí)驗(yàn)技術(shù)與管理. 2020(01)
[2]基于STM32的綜合實(shí)驗(yàn)平臺(tái)設(shè)計(jì)[J]. 肖艷軍,毛哲,溫博,周圍,孫凌宇,孟召宗,劉偉玲.  實(shí)驗(yàn)技術(shù)與管理. 2019(12)
[3]基于STM32F767的在線光離子化氣相色譜儀設(shè)計(jì)[J]. 孫里,王曉榮,趙玲寶,邵林莉,莫小凡,吳棋.  儀表技術(shù)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(cè)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)[J]. 蘇寶林.  儀表技術(shù)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(shè)計(jì)[J]. 王立華,張恒,孫少通,扈瑋,張瑞.  儀表技術(shù). 2017(12)
[7]基于共面電容傳感器的便攜式預(yù)應(yīng)力管道灌漿質(zhì)量檢測(cè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)[J]. 李楠,曹明琛,劉逵,劉秀成.  北京工業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào). 2016(06)
[8]基于正交試驗(yàn)方法的相鄰電容傳感器優(yōu)化設(shè)計(jì)[J]. 龔裕,朱海業(yè),李楠.  北京工業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào). 2015(01)
[9]基于STM32F103C8T6單片機(jī)的LCD顯示系統(tǒng)設(shè)計(jì)[J]. 楊偉,肖義平.  微型機(jī)與應(yīng)用. 2014(20)
[10]幾何參數(shù)設(shè)計(jì)對(duì)相鄰電容傳感器性能的影響[J]. 李楠,韓穎.  西南交通大學(xué)學(xué)報(bào). 2014(02)



本文編號(hào)：3270180