宋美杰

摘要：本文分析了測厚系統(tǒng)的測量原理，并對整個測量系統(tǒng)的硬件組成進行了介紹，最后對系統(tǒng)進行整體測試。結(jié)果表明，該系統(tǒng)測量薄膜厚度可以達到很好的測量效果，具有很高的應(yīng)用價值。

關(guān)鍵詞：薄膜厚度；測量系統(tǒng)；電路設(shè)計

中圖分類號：G642.41 文獻標志碼：A 文章編號：1674-9324（2016）19-0173-02

一、引言

隨著包裝、印刷等行業(yè)的快速發(fā)展，各行業(yè)對高質(zhì)量薄膜的需求與日俱增，厚度均勻性是塑料薄膜產(chǎn)品的重要指標。因此，設(shè)計一種實現(xiàn)薄膜厚度在線監(jiān)測的高精度檢測系統(tǒng)，對薄膜的高質(zhì)量生產(chǎn)具有重要意義。在多種無損檢測中，鑒于電容測厚法具有結(jié)構(gòu)簡單、動態(tài)響應(yīng)好、靈敏度高、適應(yīng)性強等優(yōu)點，本設(shè)計采用德國AMG公司的CAV414電容給傳感器，設(shè)計了一套薄膜厚度在線監(jiān)測系統(tǒng)。

二、測厚系統(tǒng)設(shè)計

（一）測厚系統(tǒng)原理框圖

薄膜測厚系統(tǒng)的整體結(jié)構(gòu)框圖如圖1所示。電容傳感器測量電路可以得到與厚度相關(guān)的電壓值。再經(jīng)信號檢測處理電路送入A/D轉(zhuǎn)換器，MCU控制著信號的采集及數(shù)據(jù)處理算法的實現(xiàn)，送入微處理器進行處理后就可以得到當前的薄膜厚度，并送到顯示部分進行顯示，控制部分可以實現(xiàn)人機的交互，要想實現(xiàn)對不同薄膜材料的厚度測量，只需設(shè)置不同的介電常數(shù)即可。

三、系統(tǒng)各個硬件模塊設(shè)計

（一）精密信號源電路設(shè)計

1.精密信號源電路。對于一個容性網(wǎng)絡(luò)，如需在電容上產(chǎn)生特定的電抗，需先設(shè)計一個精密信號源電路，產(chǎn)生交流激勵信號。本系統(tǒng)設(shè)計了基于AD9850的信號發(fā)生電路。其電路原理圖如圖2所示。

2.正弦信號放大電路。AD9850電流輸出端僅支持最大幅度為1.5V左右的輸出信號。因此，為保證激勵信號的輸出電壓幅度足夠大，足夠強驅(qū)動能力，需要設(shè)計電壓信號放大和阻抗匹配電路。為減少噪聲干擾本設(shè)計采用兩級放大，如圖3所示。