基于叉指型電容傳感器的木材含水率檢測(cè)系統(tǒng)研究.pdf

1、目前國(guó)內(nèi)的木材含水率檢測(cè)技術(shù)相對(duì)較弱，大多數(shù)的企業(yè)對(duì)木材含水率的檢測(cè)還只限于電阻法，這種方法的缺點(diǎn)是準(zhǔn)確度較低，抗干擾性性較差。國(guó)內(nèi)市場(chǎng)上的木制品經(jīng)常會(huì)因?yàn)楹蕶z測(cè)不準(zhǔn)而出現(xiàn)質(zhì)量問題。根據(jù)現(xiàn)階段國(guó)內(nèi)外發(fā)展?fàn)顩r，明確了電磁波式無損檢測(cè)是未來木材含水率檢測(cè)的發(fā)展方向。電磁波式無損檢測(cè)中的電容傳感器法相對(duì)于其他方法具有無空間限制、精確度高、對(duì)環(huán)境要求低等優(yōu)點(diǎn)，并且叉指型電容傳感器的準(zhǔn)確度，信號(hào)強(qiáng)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(cè)系統(tǒng)的研究對(duì)提升國(guó)內(nèi)的木制品企業(yè)的競(jìng)爭(zhēng)力具有重要意義。
　　本文主要進(jìn)行了以下幾個(gè)方面的工作：
　　首先，根據(jù)麥克斯韋電磁場(chǎng)理論和木材的介電特性，確定了本文中木材含水率檢測(cè)系統(tǒng)的總體設(shè)計(jì)方案，包括系統(tǒng)的總體構(gòu)成和系統(tǒng)的檢測(cè)原理。其中木材含水率檢測(cè)系統(tǒng)包括：叉指型電容傳感器、數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)和計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)。
　　其次，通過基于有限元法的靜電場(chǎng)仿真研究，分析了電容傳感器的極板結(jié)構(gòu)對(duì)檢測(cè)性能的影響，完成了叉

3、指型電容傳感器的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。在此基礎(chǔ)上，根據(jù)麥克斯韋電磁場(chǎng)理論建立了叉指型平面電容傳感器的數(shù)學(xué)模型。利用所建立的數(shù)學(xué)模型計(jì)算并擬合出了電容值與木材介電常數(shù)之間的多項(xiàng)式。基于電磁場(chǎng)仿真軟件ANSOFT MAXWELL進(jìn)行了虛擬建模，并把仿真計(jì)算的結(jié)果與利用理論模型計(jì)算的結(jié)果進(jìn)行了對(duì)比，驗(yàn)證了本文所建立的數(shù)學(xué)模型的正確性。
　　然后，對(duì)木材含水率監(jiān)測(cè)系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)進(jìn)行了設(shè)計(jì)，包括硬件設(shè)計(jì)和軟件設(shè)計(jì)。硬件設(shè)計(jì)包括數(shù)據(jù)采集卡的選型及配

4、置、硬件檢測(cè)電路的設(shè)計(jì)。軟件設(shè)計(jì)包括基于VC++開發(fā)平臺(tái)的MFC人機(jī)界面的編輯和SQL數(shù)據(jù)庫(kù)的建立與通訊。其中硬件檢測(cè)電路包括：電源電路、激勵(lì)信號(hào)產(chǎn)生電路、C/V轉(zhuǎn)化電路、放大電路和濾波電路。
　　最后，以落葉松為木材樣本，進(jìn)行了木材含水率檢測(cè)實(shí)驗(yàn)。利用MATLAB把系統(tǒng)檢測(cè)的含水率值與絕干法測(cè)得的含水率值進(jìn)行對(duì)比分析。驗(yàn)證了本文設(shè)計(jì)的木材含水率檢測(cè)系統(tǒng)的可靠性和實(shí)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(cè)系統(tǒng)的研制