电容式黑液浓度测量仪.pdf

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1、2011拄仪表技术与传感器201l第7期InstrumentTechniqueandSensorNo．7电容式黑液浓度测量仪张婉霞，张根宝(陕西科技大学电气与信息工程学院，陕西西安710021)摘要：设计了一种电容式黑液浓度测量仪。通过实验对黑液电容特性进行了分析研究，得出了黑液的电容与其浓度的对应关系，然后对测量仪的硬件和软件模块进行了详细设计。系统整体实现后能够完成黑液的浓度测量与显示功能，且系统成本低，速度快，精度较高，在造纸工业中具有一定的应用价值。关键词：黑液；电容式；浓度；测量仪中图分类号：TM938文献标识码：A文章编号：1002—1841(2010)0

2、7—0030—03DesignandImplementationofCapacitiveBlackLiquidConcentrationMeasuringInstrumentZHANGWan—xia，ZHANGGen—bao(SchoolofElectrical&InformationEngineering，ShaanxiUniversityofScienceandTechnology，Xi’an710021，China)Abstract：Thispaperdesignedacapacitiveblackliquorconcentrationsurveymeter．A

3、ccordingtothestudyoftheblackliquorcapacitivecharacteristics，blackliquorconsistencedependingonitscapacitancewasdrawn，andthenthehardwareandthesoftwaremoduleweredesignedindetail．Afterthesystemwasrealized，itcouldaccomplishthefunctionofblackliquorconcentrationmeas-urementanddisplay．Andthesys

4、temhaslowcost，highspeedandhighmeasuringprecision；ithascertainapplicationvalueinpa—permanufacturingindustry．Keywords：blackliquid；capacitance；concentration；measuringinstrument0引言1．2实验数据测量在造纸工业过程中，黑液的碱回收处理是十分重要的环实验条件：取一定量的浓黑液，配制成不同浓度的黑液，表节。而黑液浓度是其中一个重要控制指标，因此，黑液浓度的1为不同浓度时的黑液电容值。测量是整个碱回收的关键

5、所在。目前由于经济技术、实际制浆表1不同浓度的电容值造纸厂工作环境恶劣等多种原因，导致黑液浓度难以实现有效浓度／％电容值／pF浓度／％电容值／pF在线检测。主要采用离线测量和软测量方法。但离线测量工5029257145342O86作劳动强度大，且测量具有较大滞后性，严重影响黑液的有效404015108回收j。而软测量精度较低，难以实现有效的在线测量。通过355110145对黑液的电容和浓度特性进行分析发现，黑液的电容和浓度存3O585l75在一定的关系，进而设计了一种直接在线测量仪，该测量仪通将实验结果利用Matlab画出散点图如图1所示，横坐标为过利用电容传感器测量

6、黑液的电容值，利用其电容和浓度的对黑液浓度，纵坐标为不同浓度时所测得电容值c．应关系，测量出黑液的实际浓度。1测量原理分析由于制浆造纸原料的不同，通过对多种制浆造纸原料的黑液成分进行了大量分析后，得出了有机物是黑液的主导成分，这些成分几乎不导电，从介电常数上来讲，它主导了黑液的电容特性。为了分析黑液浓度和电容的对应关系，首先进行探索警饰实验，找出黑液电容特性与其浓度的函数关系曲线。越燃1．1实验器材和材料雠实验中所用到的器材有：自制平板电容器，电极板采用铜电极；DDS函数信号发生器1台；可调电阻1台；TDS2022数字示波器1台；量杯1个；波美度比重计1支；万用表；仙

7、鹤造纸黑液1瓶等。黑液浓度收稿日期：2010—10—26收修改稿日期：2011—05—09图1不同浓度时的对应电容值第7期张婉霞等：电容式黑液浓度测量仪31由图1可得出，黑液浓度和电容呈非线性关系，由电容随量。AD7150是一款精密的电容传感器J，其采用一种响应很浓度的变化趋势可以看成是二次函数的一部分，因此，文中用快的超低功耗转换器，为电容式近程传感器提供了一种全面的二次函数对其进行了拟合。从拟合曲线来看，采用二次多项式信号处理解决方案。AD7150采用电容一数字转换器(CDC)技拟合能够较准确地反应出数据的变化趋势。术，集成自适应式阈值算法可对因