边缘电场传感器介电测量技术与系统研究

“物联网-智慧传输-基于边缘电场传感器的介电测量方法和系统研究” 本文主要探讨了物联网智慧传输领域中的一种创新技术——基于边缘电场传感器的介电测量方法与系统。边缘电场传感器（Fringing Electric Field, FEF）作为一种新型电容传感器，其特点是电极板分布在同一个平面或曲面上，具有独特的单边穿透、信号强度可调和层析成像能力。这种传感器在工业过程中被广泛应用，用于无损检测产品的各种性能，如多孔性、含水量、密度和粘度等。 本文的研究重点是三波长边缘电场传感器，设计了一个基于数字信号处理器（DSP）的测量系统。该系统以DSP为核心，包含了驱动电路、调理电路、同步采样电路以及人机接口电路。驱动电路能产生不同频率的正弦波激励信号，传感器的不同通道输出信号经过调理电路的放大和滤波后，由同步采样电路进行采样，并送入DSP进行处理。 论文中提到，基于传感器的短路电流测量模型，可以计算出传感器间的电容和电导，进一步转化为样本的介电常数，从而得知样本的物理特性。为了确保计算精度，论文采用了频谱分析算法来计算信号的频率、幅值和相位差，并通过分段设置采样频率和频谱校正来进行优化。此外，利用多元非线性回归方法来计算介电常数，以提高测量的准确性。 系统软件的设计也十分关键，包括主监控程序、初始化模块、驱动控制模块、数据采集模块、信号处理模块、计算模块和人机接口模块等，实现了驱动信号的产生、扫频测量、数据处理、结果显示和参数设置等功能。 实验部分，选择了三波长边缘电场传感器对玻璃纸厚度、PCB板材损伤和电缆绝缘损坏进行了测量，实验结果显示该测量系统能够有效地区分不同厚度和特性的样本，证明了系统的实用性和有效性。 关键词：边缘电场传感器；DSP；介电测量 通过以上分析，我们可以看出，基于边缘电场传感器的介电测量方法和系统在物联网智慧传输中具有巨大的潜力，可以提供精确、非破坏性的检测手段，对于工业生产和产品质量控制具有重要意义。