毕业论文：《测量纸张测厚仪的设计》.docxVIP

光电综合课程设计报告 测量纸张测厚仪的设计 姓名（学号）： 班 级： 指导老师： 日 期： 华南农业大学工程学院 摘 要 国内外测量纸张厚度(或定量)的仪器有接触式和非接触两类，由于接触式纸张测厚仪会损坏纸张，因此现在工业生产中常用非接触式测厚仪来测量产品的厚度（如钢板、钢带、纸张等）。这类仪表中有利用α射线、β射线、γ射线穿透特性的放射性厚度计；有利用超声波频率变化的超声波厚度计；有利用涡流原理的电涡流厚度计；还有电容式厚度计等。纸张定量是衡量纸张质量的主要指标之一。纸的密度一定时， 用其厚度或定量来衡量纸张质量指标是等效的。有些纸张(如电话电缆纸), 生产上要求直接检测其厚度.在线测量纸张厚度是保证纸张质量和实现造纸生产过程自动控制必须解决的重要课题。 自1 800年F．W．Hcr~ctwl发现红外辐射以来， 红外技术己在许多领域内得到广泛应用， 但在测量纸张厚度方面的应用国内外尚未见报道， 说明在这方面的应用尚有一些理论与技术实践问题需要进行探索研究。 本文采用了红外纸张测厚仪，主要论述了红外纸张测厚仪的理论及个部件的设计，我们以实验报告纸为对象研制的红外纸厚传感器， 配有放大，采样及模数转换等环节的信号处理单元， 应用了AVR系列单片机的运算及控制功能，组成一台智能型的红外纸张测厚仪。与 QUOTE 射线定量仪比较，具有价格低，相应速度快，较好的稳定性，切避免了由于存放在放射性物质所引起的问题， 最后对该研究结果及进一步的工作提出了看法。 关键词：光电 纸张 测厚  目 录 TOC \o 1-3 \h \z \u 1 前言 h 2 1.1 研究目的和意义 h 2 1.2 研究内容 h 2 2 设计原理 h 2 2.1 设计原理 h 2 2.2 探测器原理与设计 h 2 2.3 电路处理原理与设计 h 2 2.3.1 总原理框图 h 2 2.3.2 探测电路模块 h 2 2.3.3 单片机处理与AD转换模块 h 2 3 方案比较 h 2 3.1 方案一——传统接触式测厚仪 h 2 3.1.1 设计原理 h 2 3.1.2 方案分析 h 2 3.2 方案二——射式光强位移传感器测量纸张厚度 h 2 3.2.1 设计原理 h 2 3.2.2 方案分析 h 2 3.3 方案三——光电纸张测厚仪 h 2 4 实物制作 h 2 4.1 电路元器件 h 2 4.2 元器件介绍 h 2 4.2.1 芯片avrmega16l h 2 4.2.2 集成运放lm358t h 2 4.2.3 字符型液晶显示屏LCM1602 h 2 4.2.4 探测器--光电二极管 h 2 4.3 设计实物图 h 2 5 数据测试和分析 h 2 5.1 数据测试 h 2 5.2 数据分析 h 2 6 误差分析 h 2 7 结论 h 2 附录 3 前言 研究目的和意义 在加深对光电传感器与单片机的认识，更进一步地掌握光电检测技术。同时，在研制红外纸厚传感器的过程中，对发现的一些理论与技术问题进一步的分析研究。 研究内容 为了减少纸张所含水分吸收红外的影响，通过多次实验，选出合适的测量波长 QUOTE 和参考波长 QUOTE 。 设计出合适的光路。 使用探测器将接收到的光信号转换成电信号 电信号通过放大器放大后，进行采样和A/D转换。 通过AVR单片机把测得结果通过液晶屏显示出来。 设计原理 设计原理 根据Beer—LamBert公式， 某一波长光线的遁过率与样品的厚度存在如下关系： I= QUOTE （1） 式中 QUOTE 和I，分别为射入纸张和透过纸张的红外光线强度， T为纸张的厚度， a为吸收系数， 吸收系数与光的波长及纸的材质有关。由于当红外光源发生漂移或光路、测量电路发生漂移时，对 QUOTE 和I将发生影响，造成在同一材质同一厚度的纸张的情况下，与I的比值不同，同时，测量 QUOTE 的值比较困难。因此，运用单色光，根据式(1)研究纸厚传感器实际上是不可行的。为了解决上述问题， 我们采用了双色光比较法。 双色光比较法是选用两束不同波长的红外光， 其波长各为 QUOTE 和 QUOTE ， 由式(1)可得 QUOTE = QUOTE exp(- QUOTE T) （2） QUOTE = QUOTE exp(- QUOTE ) （3） 式(2)和(3)经过数学处理后可得 T= QUOTE ( QUOTE -ln QUOTE )