基于叉指型電容傳感器的木材含水率檢測系統(tǒng)研究.pdf

1、目前國內的木材含水率檢測技術相對較弱，大多數(shù)的企業(yè)對木材含水率的檢測還只限于電阻法，這種方法的缺點是準確度較低，抗干擾性性較差。國內市場上的木制品經(jīng)常會因為含水率檢測不準而出現(xiàn)質量問題。根據(jù)現(xiàn)階段國內外發(fā)展狀況，明確了電磁波式無損檢測是未來木材含水率檢測的發(fā)展方向。電磁波式無損檢測中的電容傳感器法相對于其他方法具有無空間限制、精確度高、對環(huán)境要求低等優(yōu)點，并且叉指型電容傳感器的準確度，信號強度，靈敏度更加優(yōu)異，因此，基于叉指型電容傳感器

2、的木材含水率檢測系統(tǒng)的研究對提升國內的木制品企業(yè)的競爭力具有重要意義。
　　本文主要進行了以下幾個方面的工作：
　　首先，根據(jù)麥克斯韋電磁場理論和木材的介電特性，確定了本文中木材含水率檢測系統(tǒng)的總體設計方案，包括系統(tǒng)的總體構成和系統(tǒng)的檢測原理。其中木材含水率檢測系統(tǒng)包括：叉指型電容傳感器、數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)和計算機數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)。
　　其次，通過基于有限元法的靜電場仿真研究，分析了電容傳感器的極板結構對檢測性能的影響，完成了叉

3、指型電容傳感器的結構設計。在此基礎上，根據(jù)麥克斯韋電磁場理論建立了叉指型平面電容傳感器的數(shù)學模型。利用所建立的數(shù)學模型計算并擬合出了電容值與木材介電常數(shù)之間的多項式?；陔姶艌龇抡孳浖嗀NSOFT MAXWELL進行了虛擬建模，并把仿真計算的結果與利用理論模型計算的結果進行了對比，驗證了本文所建立的數(shù)學模型的正確性。
　　然后，對木材含水率監(jiān)測系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)進行了設計，包括硬件設計和軟件設計。硬件設計包括數(shù)據(jù)采集卡的選型及配

4、置、硬件檢測電路的設計。軟件設計包括基于VC++開發(fā)平臺的MFC人機界面的編輯和SQL數(shù)據(jù)庫的建立與通訊。其中硬件檢測電路包括：電源電路、激勵信號產(chǎn)生電路、C/V轉化電路、放大電路和濾波電路。
　　最后，以落葉松為木材樣本，進行了木材含水率檢測實驗。利用MATLAB把系統(tǒng)檢測的含水率值與絕干法測得的含水率值進行對比分析。驗證了本文設計的木材含水率檢測系統(tǒng)的可靠性和實用性。最終完成了基于叉指型平面電容傳感器的木材含水率檢測系統(tǒng)的研制