基于ndir的塑料薄膜厚度測量技術研究(已修改)

　

【正文】 河北工業大學2014屆本科畢業論文畢業設計（論文）中文摘要基于NDIR的塑料薄膜厚度測量技術研究摘要： 隨著塑料薄膜以及以薄膜為主要輔助材料的其他產品在工業生產和人類生活中的廣泛應用，薄膜的厚度越來越成為一個重要的物理性指標。因此薄膜厚度的測量一直是人們密切關注和不斷研究改進的課題。本論文主要內容：第一，探討了薄膜測厚技術的發展歷史和研究現狀；第二，詳細介紹了基于NDIR的紅外測原理以及系統的總體設計方案。第三，介紹了系統中使用的硬件設備，如數據采集卡、濾光傳感器、光源和用到的兩個焊接電路等；第四，闡述了所設計系統中的數據采集與處理過程和軟件的運行流程及其主要的功能；最后，給出了系統調試運行的結果和數據的分析結果。本論文設計的系統可以模擬實際測厚系統的工作過程，并通過數據的分析對基于NDIR的塑料薄膜厚度測量技術進行了研究與驗證，達到了最初的設計要求。關鍵詞： 紅外線測厚 VC++ NDIR 數據采集與處理本科畢業論文畢業設計（論文）外文摘要Title Study on the plastic film thickness measurement technology based on NDIRAbstract：With the wide application of plastic film and other products to the film as the main auxiliary materials in industrial production and the life of human beings, the thickness of the film is being a more and more important indicators of physical. So the film thickness measurement has been closely and continuously improve on the subject the people.The main contents of this paper: first, discusses the development history and research status of thin film thickness measurement technology。 second, introduced in detail the overall design scheme of NDIR infrared measuring principle and system based on. Third, introduces the system used in the hardware, devices such as data acquisition card, filter sensor, light source and the use of two welding circuit。 fourth, describes the operation process of the data acquisition and processing and software design and its main functions。 finally, the system debugging results operating results and the data are given.The system designed in this thesis can simulate the working process of the actual thickness measurement system, and the plastic film thickness measurement technology based on NDIR are studied and validated by the data analysis, met the initial design requirements.Keywords：Infrared thickness VC++ NDIR data collect and process目 錄1 緒論 1 11,2常見薄膜厚度測量方法 1 3 42 系統總體方案設計 4 4 5 6 本章小結 73 系統硬件部分介紹 7 7 10 10 114 系統軟件設計 11 采集卡的使用 14 標定程序流程 16 測厚程序流程 17 18 195 系統調試與運行 19 系統調試過程 19 系統調試與結果 20結 論 29參 考 文 獻 30致 謝 32 本科畢業論文1 緒論隨著塑料薄膜以及以薄膜為主要輔助材料的其他產品在工業生產和人類生活中的廣泛應用，薄膜的厚度越來越成為一個重要的物理指標[1]。薄膜的阻隔性能，機械拉伸性能以及生產加工成本等均與其厚度密切相關，因此薄膜厚度的測量一直是人們密切關注和不斷研究改進的課題。對于生產出來的薄膜，在許多工業性能要求中最為關鍵的參數是厚度和均勻度，尤其厚度會直接的影響到薄膜產品的經濟效益、質量和產量，是薄膜非常重要的物理指標[2]。另外如果薄膜均勻度差，就會影響到薄膜各處阻隔性和拉伸強度等性能。通過測量技術在薄膜生產時進行厚度檢測，對不符合要求的部分薄膜進行再加工，使其生產出來的厚度和均勻度符合工業要求，會在一定程度上提高薄膜質量、產量，并降低成本。因此塑料薄膜厚度測量技術具有一定研究意義。1,2常見薄膜厚度測量方法 非在線薄膜測厚最初用于測量薄膜厚度的技術是非在線測厚技術。非在線測厚技術包括非接觸式和接觸式測量法兩種[3]。機械薄膜測厚儀是利用接觸式薄膜測厚方法測量薄膜厚度的儀器。雖然它在測量那些表面不平整或具有彈性的材料時會出現測量數據不穩的現象，但它能在進行測量厚度之前施加適當的壓力在樣品的測量表面上來避免數據波動[4]。其他常用非在線測量儀： (1) 渦流測厚儀和磁性測厚儀，磁性測厚儀是根據電磁感應原理來實現測厚功能的，而渦流測厚儀則是使用電渦流原理來實現測厚[5]。它們主要用在測量一些涂層的厚度上。 (2) 超聲波測厚儀根據超聲波反射原理來實現薄膜的厚度測量，它可以用來測量陶瓷、玻璃、金屬、塑料等對其反應明顯的導體厚度[6]，它具有許多測厚儀所不具備的特點：可以工作在高溫環境中。 (3) 光學測厚儀在理論上可以推導出測量精度非常高的方法，但在實際使用中要求（使用條件及維護等）非常高：第一它距離振源越遠越好，第二必須有嚴格的防塵措施、專業操作和維護，第三它只能用于層數較少的復合膜的測厚，所以其使用范圍極大的受到了限制[7]。 非在線測厚設備在便捷性和價格上具有很大優勢，但不能夠實現監測生產過程的功能，所以只能作為在線檢測的輔助設備[8]。據有關方面統計，如果使用在線測厚儀技術，一個塑料薄膜制品廠每年可以節省約 10 萬美元左右[9]。目前主要的在線薄膜測厚儀包括：β射線測厚儀，X 射線測厚儀，激光測厚儀和紅外測厚儀等。 (1) β射線測厚儀: β射線技術相對于其他技術來說是最先應用于在線測厚的。是一種放射性同位素測厚技術，它利用放射源放射出來的低能量β射線透過薄膜來實現測量功能，就是利用射線被薄膜部分吸收導致能量減弱的原理進行薄膜厚度測量的[10]。它對設備輻射保護裝置有很高要求，且β傳感器對薄膜上下的波動以及周圍環境變化相當敏感[11]。(2) X 射線測厚儀：由于信號源放射性很強，輻射保護裝置有嚴格要求；而且不適合對多種元素組成的聚合物進行測厚[12]。所以現在主要應用在單元素材料（如鋼板等）的測量上。 (3) 激光測厚儀：激光測厚儀是近些年來開發出的高科技實用型設備。它對工作的環境要求降低了，具有人工測量和其它測量方法無法比擬的優點：測量準確、安全可靠、精度高、實用性好、無輻射、非接觸式等。且能夠為厚度控制提供準確可靠的信息，從而提高工廠的生產效率、產品質量[13]。但激光測厚儀在實際運用過程中因為某些現場環境的限制而得不到廣泛使用。小結：射線測厚測厚儀由于自身射線物理特性，具有不可避免的缺點：①射線的不可聚焦性使射線測厚儀無法對薄膜微觀變化進行有效監測，只能用于測量薄膜宏觀厚度的變化[14]。②具有發射性，一般要在其四周劃出一個 的安全隔離帶[15]。③儀器的成本價格比較昂貴。④雖然射線設備都對用戶提出強制性安全防護的要求，但是工廠不愿采用的一個原因就是射線危害人體健康。惡劣（如溫度高，粉塵多），導致設備的運行維護有諸多不便,出現了