围护结构含水率传感器设计及信号分析

论文摘要

提高围护结构的保温性能是建筑节能的重要内容之一,而围护结构中含水率的变化对保温节能性能的测试影响极大,那么如何检测围护结构的含水率就变得尤为重要。本文针对围护结构含水率测试深度的要求和测试特点,采用了一种同面散射场式的电容传感器探头结构。通过研究同面散射场式电容传感器探头结构尺寸的优化设计方法,结合仿真和实验,设计了不同探测深度的探头结构。运用改进的电容检测电路,研制了具有不同探测深度的含水率测试传感器。为了达到对围护结构含水率纵向分布层析的目的,采用研制的含水率测试传感器进行实验。实验过程中,将围护结构沿深度方向离散化为若干层,并不断的改进实验分层方案,利用实验数据拟合,分别得到各层含水率对探头1、探头2输出影响的函数关系式。通过传感器多结构组合测试,利用数值分析从耦合项中分离出各层的含水率。验证实验结果表明,该传感器组合测试方法可以达到含水率层析的目的。论文还利用Visual C++软件工具开发了含水率测试系统软件,实现了对传感器输出信号的数字滤波、含水率算法编程及对测试信息的管理,构建了围护结构含水率实时测试系统。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 课题的提出及意义
• 1.2 围护结构含水率测量国内外研究现状
• 1.3 本文研究主要内容
• 1.4 本章小结
• 第二章 围护结构含水率传感器设计仿真及参数优化
• 2.1 同面散射场式电容传感器的电容计算
• 2.2 同面散射场式电容传感器的电场仿真及探头结构优化
• 2.2.1 Maxwell 2D/3D 电磁场分析软件介绍
• 2.2.2 Maxwell 2D 的使用说明
• 2.2.3 传感器设计的技术指标
• 2.2.4 Maxwell 仿真与电容层析
• 2.3 本章小结
• 第三章 围护结构含水率传感器的硬件设计
• 3.1 含水率传感器探头的设计
• 3.1.1 传感器电极材料的选择及尺寸设计
• 3.1.2 传感器基片材料的选择
• 3.1.3 传感器基片厚度的确定
• 3.2 电容检测电路的设计
• 3.2.1 电路原理分析与仿真
• 3.2.2 电路特性标定试验
• 3.3 传感器的外观设计
• 3.4 本章小结
• 第四章 含水率传感器的实验研究及实验结果分析
• 4.1 实验环境的模拟
• 4.2 实验设计与分析
• 4.2.1 验证探头探测深度
• 4.2.2 分层测试的理论基础——层析算法
• 4.2.3 分层测试实验
• 4.3 简易的墙面含水率测试传感器
• 4.4 本章小结
• 第五章 围护结构含水率测试系统软件设计与实现.
• 5.1 USB 数据采集卡
• 5.2 基于VISUAL C++的数据库应用程序设计简介
• 5.2.1 Visual C++几种数据库访问技术的介绍.
• 5.2.2 Visual C++几种数据库访问技术的比较.
• 5.2.3 ADO 数据库访问技术的选择与使用
• 5.3 含水率测试系统软件的设计与实现
• 5.3.1 软件的规划
• 5.3.2 软件的实现
• 5.4 本章小结
• 第六章 总结与展望
• 6.1 课题总结
• 6.2 课题展望
• 参考文献
• 致谢
• 硕士期间科研成果及发表的学术论文
• 附录Ⅰ数据采集与显示程序
• 附录Ⅱ中值滤波程序
• 附录Ⅲ墙面含水率算法程序
• 附录Ⅳ层析算法程序
• 附录Ⅴ附图