数字式在线厚度测量仪的设计与实现

论文摘要

随着蓄电池技术水平的不断进步,与之相适应的隔板也在不断地发展变化。隔板作为铅酸蓄电池的重要组成部分,其厚度的均匀性对电池容量的均匀性有着重要的影响。而国内生产的隔板厚度在线检测仪表,存在着稳定性差、测量精度低等缺点,无法满足实际生产的需要。本课题以蓄电池隔板生产过程中的厚度测量为背景,设计并实现了数字式在线测厚仪,并针对仪表的温度漂移问题,利用神经网络对其进行温度误差补偿。具体内容包括以下几个方面:首先,介绍了PE蓄电池隔板的生产工艺流程,详细分析了隔板生产工艺过程中,影响隔板厚度的几个因素,并提出了仪表设计的性能指标要求。其次,介绍了基于PIC16C73单片机的蓄电池隔板测厚仪的测量方案,完成了测厚仪的硬件设计和软件设计,并说明了仪表的具体实现方式。然后用组态软件实现了测厚仪现场数据的采集与数据管理。最后,在所设计测厚仪性能指标达到设计要求的情况下,为了进一步提高测厚仪的测量精度,研究了对传感器进行温度误差补偿的问题。分析了工作温度变化对光电倍增管输出特性的影响,采用了基于BP人工神经网络实现传感器温度误差补偿的方案,通过仿真实验验证了该方法提高测厚仪测量精度的有效性。所设计的样机已经通过哈尔滨光宇蓄电池生产厂家极板生产线的测试,测试表明该仪表稳定性好,能够满足隔板厚度在线测量的要求。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 课题背景与意义
• 1.2 国内外研究现状
• 1.2.1 蓄电池隔板厚度在线测量技术
• 1.2.2 β射线测厚技术
• 1.2.3 温度补偿技术
• 1.3 本论文主要研究内容
• 第2章 隔板生产工艺过程分析及仪表设计指标
• 2.1 隔板的生产工艺流程
• 2.2 隔板生产工艺过程分析
• 2.2.1 隔板厚度测量的主要影响因素
• 2.2.2 隔板厚度控制要求
• 2.3 隔板厚度测量系统分析
• 2.4 本章小结
• 第3章 数字式在线测厚仪的设计
• 3.1 仪表的测量原理
• 3.2 仪表的硬件结构
• 3.2.1 放射源的选择
• 3.2.2 传感器的选择
• 3.2.3 信号处理单元
• 3.3 测厚仪硬件电路的设计
• 3.3.1 脉冲整形驱动模块
• 3.3.2 信号采集处理模块
• 3.3.3 LED显示模块
• 3.3.4 温度信号检测模块
• 3.3.5 电源模块
• 3.4 仪表软件部分的设计
• 3.4.1 数值运算
• 3.4.2 数据采集与滤波
• 3.4.3 数据显示与键盘管理
• 3.4.4 串行通讯
• 3.4.5 监视定时器
• 3.5 本章小结
• 第4章 数字式在线测厚仪的应用和数据处理
• 4.1 仪表厚度测量系统的组态
• 4.1.1 组态软件的发展现状
• 4.1.2 组态王简介
• 4.1.3 隔板厚度控制系统组态画面的建立
• 4.1.4 隔板测厚仪的应用
• 4.2 传感器特性分析
• 4.2.1 蓄电池隔板质量的主要影响因素
• 4.2.2 温度变化对光电倍增管响应度的影响
• 4.3 用神经网络实现传感器温度误差补偿
• 4.3.1 神经网络的发展现状
• 4.3.2 神经网络的模型及特点
• 4.3.3 测厚仪BP网络补偿原理及建模
• 4.3.4 仿真及结果分析
• 4.4 本章小结
• 结论
• 参考文献
• 致谢