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薄膜相对介电常数测量仪器的设计与研究

发布日期:2018-03-20 来源: 本网 查看次数: 296 作者:admin

核心提示:  年仪表技术与传感器薄膜相对介电常数测量仪器的设计与研究张超,裘祖荣,樊玉铭,郭丽峰,张嘉亮(天津大学精密测试技术及仪器国家重点。  下极板机械结构图电路与芯极和保护极相连接的引线由底部引出,所以要

  年仪表技术与传感器薄膜相对介电常数测量仪器的设计与研究张超,裘祖荣,樊玉铭,郭丽峰,张嘉亮(天津大学精密测试技术及仪器国家重点。

  下极板机械结构图电路与芯极和保护极相连接的引线由底部引出,所以要在底部打多个引线孔,并用粗铜丝与极板焊接,然后用绝缘胶将孔堵住,以保证极板间的相互绝缘。

  1.22电路结构部分该电路采用脉宽调制法测量,采用直接数字化的方法,把时间常数TxT调制成脉冲数的占空比,即―T―nT―n从而实现了A/D转换。其方法简单易行,精度也能达到要求,尤其降低了研制成本。此电路由1个比较器、2个或非门搭接成的RS触发器(00态保持不变)、2个驱动放大器(用于驱动保护电极使保护电极与芯极等电位)等元器件构成。电路结构如所示采用C8051H40单片机的可编程计数器阵列(PCA)测量脉宽的方法对电容器在充放电时间间隔内所填充的脉冲数进行测量,两者脉冲数之比即为薄膜相对介电常数。PCA提供较少的CPU干预。该部分对脉宽进行信号采集,与上位机进行通讯然后应用LabVEW对所采集的脉冲数进行简单的处理并在界面上实时显示值,使整个测量过程变得直观且具有很强的实用性。

  2实验结果及数据分析在实验过程中,发现由单片机直接测得的电容值并非薄膜和空气的实际电容值,而是先串联了1个由于上下极板表面的不平度所引起的电容,然后又并联了1个电路中的干电容所得的综合电容值。其原因在于:在测量过程中,上极板未盖之前,根据。电容串联及并联公式分别为式(6)、式(7)综合电容分解如C为夹有被测物的电容值,单片机直接测得的电容值为CxC串和C并的综合电容值。

  据信号处理和人机联系等功能。其主要由初始化程序、主程序、功能子程序和中断服务程序组成。

  1初始化程序初始化程序主要用于对系统硬件资源进行初始化处理。

  其功能主要包括根据程序运行需要的分配数据寄存器地址资源设置其初始值,设置硬件各1口的初始状态、设置定时中断T及2个外部中断NT0、NT1的工作方式等。

  2主程序主程序通过查询各功能按键状态或者随中断服务程序的发生调转到相应的功能子程序。仪器上电复位经初始化后扫描键盘,每次按下键盘都导致产生外部中断NT进入键盘扫描及XED显示程序。被测试样起电阶段完成后,随着手动制动装置中开关按下,产生外部中断NT1进入A/D转换程序。当测得被测试样静电电位衰减至键盘设置的初始电位值时,产生定时中断T进入定时程序,电位衰减至终止电位值时,转至数据处理程序。

  3功能子程序功能子程序包括键盘扫描程序、LED显示程序、A/D转换程序、定时程序和数据处理程序。键盘扫描程序键入初始、终止电压值,也负责实现各功能键的作用。显示程序将输入的初始、终止电压值及最后测得的静电衰减时间在LED数码管上显示出来。转换程序将接收部分测得的模拟信号转化成单片机能识别的数字信号。定时程序则负责将衰减信号与标准初始、终止值进行对比,并标下2个衰减信号分别经过初始、终止值的时间。数据处理程序主要进行数制转换,它将A/D转换得到的真实采样值和静电电位的衰减时间转换成十进制数,并通过软件译码方式送至显示器接口。

  4结束语多功能静电衰减时间测试仪主要应用非接触式静电测量技术和单片机技术,通过C51单片机语言程序设计实现对静电从某一设定起始电位至另一电位衰减时间的精确测量。它能够模拟充电法、电晕喷电法、摩擦法3种主要的静电起电方法,可以完成在复杂环境下对各类材料的静电测试,满足微电子时代的静电防护要求。但是静电测量受各种环境条件的影响较为明显,而且测量结果的重复性也比较差。只有按照统一的测试环境、测试距离以及被测试样的几何尺寸等标准进行测试,才能够提高测量的准确度,测出更真实精确的结果。

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