基于ndir的塑料薄膜厚度測(cè)量技術(shù)研究(編輯修改稿)

　

【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 半輸出?輸入電平： CMOS ?輸出電平： CMOSII. 本次研究所使用的功能： （1）模擬信號(hào)輸入：模擬輸入通道:： 6路單端；模擬輸入量程： 177。 ；模擬輸入電壓： ；模擬輸入阻抗: 7M 歐姆(PGA = 1) ；數(shù)據(jù)分辨率： 24Bit ；有效分辨率： 20bit(差分，10sps) ；采樣率： 10sps,100sps,1000sps ；（2）數(shù)字信號(hào)輸出：輸出通道： 5路 ；輸出電平： CMOS（）。（3）綠色信號(hào)燈：點(diǎn)亮用來表示正在執(zhí)行采集信號(hào)的操作。雙通道熱釋電探測(cè)器（型號(hào)PYITVDUAL–T039(3+1)） 濾光傳感器該傳感器元件內(nèi)置于一個(gè)具有內(nèi)部CMOS運(yùn)算放大器的低噪聲電路，具有一個(gè)10G歐姆反饋電阻的輸出標(biāo)準(zhǔn)電壓模式信號(hào)。傳感器信息：過濾孔徑 單元尺寸 10001000微米 最大電壓 最小電壓 工作溫度20?+70℃ 儲(chǔ)存溫度20至+110℃品牌: Simon/西蒙 型號(hào): 3550LSD 輸入電壓：12V 功率：35W 鹵素?zé)簦ü饷綦娮璐鏋V光傳感器、led代替大功率光源） 簡(jiǎn)化電路原理圖為了證明系統(tǒng)可行性，在軟件設(shè)計(jì)時(shí)臨時(shí)搭建的一個(gè)簡(jiǎn)化電路。其中光敏電阻代替所選的濾光傳感器、led代替大功率光源。該電路中，圖中上端的總線為采集卡的5路數(shù)字輸出（），可使采集卡控制循環(huán)點(diǎn)亮LED,下端的總線為采集卡的六路模擬輸入（采集電壓用），其中5路輸入為右邊的5個(gè)光敏電阻在LED照射下的電壓，另一路為左端的光敏電阻在無LED照射下的電壓（作為參比電壓），圖中電路與采集卡共地。該電路的搭建與使用暴露了軟件設(shè)計(jì)的幾個(gè)問題，使其得以改正，在相對(duì)安全的條件（電壓較低）下驗(yàn)證了測(cè)厚系統(tǒng)的可行性，為后期工作提供了保證。但由于光敏電阻和LED的精度不高，容易受環(huán)境（尤其是溫度）的影響，所以采集的數(shù)據(jù)不是很理想，下文會(huì)詳細(xì)介紹。(使用濾光傳感器和大功率光源)為了提高采集數(shù)據(jù)的精度，以便用于數(shù)據(jù)的分析，用上文所選的器件搭建了一路采集電路。通過控制光源的亮滅，觀察傳感器的采集數(shù)據(jù)的變化，確定最佳采集的時(shí)間。傳感器的電源接直流5V電源，一路輸出接采集卡的第一路模擬輸入，另一路輸出接采集卡的第六路模擬輸入，作為參照電壓。由于選擇的光源是額定電壓為12V的燈。所以選用5V繼電器作為光源驅(qū)動(dòng)部分，用一個(gè)開關(guān)三極管作為繼電器的驅(qū)動(dòng)部分。其驅(qū)動(dòng)電路如下圖所示。 光源控制電路，而不能驗(yàn)證無彌散紅外線測(cè)厚原理，所以搭建了該采集電路。而且該電路采集的數(shù)據(jù)要優(yōu)于簡(jiǎn)化電路，故數(shù)據(jù)分析是用的是該電路采集的數(shù)據(jù)。 本章首先介紹了薄膜測(cè)厚系統(tǒng)的主要硬件部分，包括采集卡，光源，濾光傳感器，皆是市場(chǎng)上的產(chǎn)品。其優(yōu)點(diǎn)在于穩(wěn)定性好，輸入、輸出信號(hào)明確，便于使用和控制。之后介紹的簡(jiǎn)化的電路在初期軟硬件聯(lián)調(diào)時(shí)暴露了許多的軟件方面的問題，使其得以改正，最后驗(yàn)證了系統(tǒng)的可行性。最后介紹的采集電路驗(yàn)證了NDIR (無彌散紅外線)測(cè)厚的原理，其數(shù)據(jù)的精度較高可作為分析的依據(jù)。4 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)本軟件為基于MFC對(duì)話框的應(yīng)用程序，通過在程序原有主框架上添加所需控件完成。下面介紹軟件界面的設(shè)計(jì)：利用VS2008資源管理器創(chuàng)建一個(gè)對(duì)話框資源；a) 添加四個(gè)按鈕控件，分別作為“標(biāo)定”按鈕、“開始測(cè)量”按鈕、“停止測(cè)量”按鈕、“保存數(shù)據(jù)”按鈕；b) 添加三個(gè)靜態(tài)文本，用來顯示“標(biāo)定值”、“測(cè)量數(shù)據(jù)”、“平均值”的列表頭；c) 再添加十個(gè)靜態(tài)文本，其中五個(gè)用來顯示五路的測(cè)量數(shù)據(jù)，一路顯示十個(gè)數(shù)據(jù)，另五個(gè)用來顯示五路數(shù)據(jù)的平均值；d) 添加十個(gè)編輯控件，其中五個(gè)用來輸入測(cè)厚的標(biāo)定厚度，另五個(gè)用來輸出測(cè)得的標(biāo)定電壓；e) 添加一個(gè)列表控件用來顯示累計(jì)的五路厚度值；f) 添加5個(gè)圖片控件用來顯示五路厚度的實(shí)時(shí)圖像。軟件實(shí)現(xiàn)功能的要求如下：1）檢查硬件和動(dòng)態(tài)鏈接庫(kù)（采集卡的驅(qū)動(dòng)函數(shù)）是否正常，并進(jìn)行提示；2）通過界面按鈕和輸入界面的數(shù)據(jù)進(jìn)行薄膜厚度的標(biāo)定；3）通過界面按鈕開始和結(jié)束對(duì)待測(cè)薄膜的測(cè)量，并將采集數(shù)據(jù)和計(jì)算的厚度值顯示在軟件界面上；4）將測(cè)得的厚度（累計(jì)多組）用實(shí)時(shí)圖像和數(shù)據(jù)兩種形式顯示在界面上，并可以將數(shù)據(jù)保存到外部Excel文檔中。下圖為軟件系統(tǒng)的工作流程圖。 軟件系統(tǒng)流程圖 采集卡的使用MPS020101數(shù)據(jù)采集卡帶有動(dòng)態(tài)鏈接庫(kù)，提供了使用數(shù)據(jù)采集卡的各種接口函數(shù)，使用這些函數(shù)進(jìn)行項(xiàng)目的開發(fā)會(huì)節(jié)省大量的時(shí)間。下面對(duì)動(dòng)態(tài)鏈接庫(kù)的調(diào)用和這些接口函數(shù)進(jìn)行簡(jiǎn)略的說明。：在程序中加入如下代碼，就可以使用其提供的接口函數(shù)了。VC 下調(diào)用 DLL： typedef void ( * FUNC )(void)。 //定義一個(gè)函數(shù)指針FUNC Func。 //定義一個(gè)函數(shù)指針變量HINSTANCE hDLL=LoadLibrary()。 //加載 dllFunc=(FUNC)GetProcAddress(hDLL,FuncInDLL)。 //找到 dll 中的函數(shù)Func()。 //調(diào)用 dll 里的函數(shù)五個(gè)驅(qū)動(dòng)函數(shù) ：a) 打開一個(gè)設(shè)備，并返回該設(shè)備的句柄。intSI_Open (int DeviceNum, HANDLE *Handle) 參數(shù): 1. DeviceNum設(shè)備序號(hào)。第一個(gè)設(shè)備為 0，第二個(gè)設(shè)備為 1，依次類推。2. Handle設(shè)備句柄的指針實(shí)際運(yùn)用： MPS_flag = MPS_Open(0, amp。Handle)。//打開第一個(gè)設(shè)備，獲得句柄b) 關(guān)閉一個(gè)設(shè)備。intSI_Close (HANDLE Handle) 參數(shù)：Handle：從 SI_Open 得到的設(shè)備句柄。實(shí)際運(yùn)用： MPS_Close(Handle)。 //關(guān)閉設(shè)備，釋放句柄c) 讀取數(shù)據(jù)。intSI_Read (HANDLE Handle , unsigned char *Buffer, int NumBytesToRead, int *NumBytesReturned，int NullPara) 參數(shù)：Handle：設(shè)備句柄。Buffer：數(shù)據(jù)緩存區(qū)的首地址。函數(shù)執(zhí)行后該緩存內(nèi)數(shù)據(jù)被更新為讀取到的數(shù)據(jù)。每次讀取 5 個(gè)字節(jié)，前三個(gè)字節(jié)表示24位數(shù)據(jù)，第四個(gè)字節(jié)表示當(dāng)前數(shù)據(jù)的輸入通道號(hào)，第五個(gè)字節(jié)位表示 8 位數(shù)字端口的電平狀態(tài)值。NumBytesToRead：要求函數(shù)從設(shè)備讀取的數(shù)據(jù)字節(jié)數(shù)，一般默認(rèn)其值為 5。NumBytesReturned：函數(shù)實(shí)際從設(shè)備讀取的數(shù)據(jù)字節(jié)數(shù)，傳遞的參數(shù)為數(shù)據(jù)指針，函數(shù)運(yùn)行完成指針中數(shù)據(jù)被更新為實(shí)際讀取的數(shù)據(jù)字節(jié)數(shù)。NullPara：無效參數(shù)，輸入時(shí)令 NullPara = 0；實(shí)際運(yùn)用： MPS_Read(Handle, DataBuffer, 5, amp。 NumBytesReturned, 0)。 //數(shù)據(jù)的采集d) 寫入數(shù)據(jù)。即發(fā)送控制命令。int SI_Write (HANDLE Handle, unsigned char *Buffer, int NumBytesToWrite, int * NumBytesWritten, int NullPara) 參數(shù)：Handle：設(shè)備句柄。Buffer：命令碼所在的地址。第一個(gè)字節(jié)表示控制命令碼， 第二個(gè)字節(jié)表示命令所附帶的配置參數(shù)，命令控制碼和參數(shù)均以 8 位無符號(hào)整型數(shù)據(jù)表示。NumBytesToWrite：向設(shè)備寫入的數(shù)據(jù)字節(jié)數(shù)，值為 2。NumBytesWritten： 函數(shù)實(shí)際從設(shè)備讀取的數(shù)據(jù)字節(jié)數(shù)，傳遞的參數(shù)為數(shù)據(jù)指針，函數(shù)運(yùn)行完成指針中數(shù)據(jù)被更新為實(shí)際讀取的數(shù)據(jù)字節(jié)數(shù)NullPara：無效參數(shù)，輸入時(shí)令 NullPara = 0；實(shí)際運(yùn)用：MPS_Write(Handle, Sr, 2, amp。 NumBytesWritten, 0)。// 設(shè)置為單端輸入MPS_Write(Handle, Sl, 2, amp。 NumBytesWritten, 0)。//設(shè)置為標(biāo)準(zhǔn)采樣速率MPS_Write(Handle, LED, 2, amp。 NumBytesWritten, 0)。// 點(diǎn)亮綠色LEDMPS_Write(Handle, I, 2, amp。 NumBytesWritten,0)。 //DIO輸出電流e) 清除緩沖區(qū)數(shù)據(jù)，用于在較長(zhǎng)時(shí)間未讀取過數(shù)據(jù)時(shí)清除舊的數(shù)據(jù)緩存，以保證讀到的是最新的數(shù)據(jù)