基于準(zhǔn)靜態(tài)電容層析技術(shù)的液體違禁品檢查儀
ATmega16的數(shù)據(jù)吞吐率高達1 MIPS/MHz,從而有效緩減了系統(tǒng)功耗和處理速度之間的矛盾。其內(nèi)核有豐富的指令集和32個通用工作寄存器,所有的寄存器都直接與算術(shù)邏輯單元(ALU)連接,使得一條指令能夠在一個時鐘周期內(nèi)同時訪問兩個獨立的寄存器,大大提高了代碼效率。
ATmega16單片機通過串行通信收集電容傳感器測量得到的電容值,從而判斷被測液體是否屬于違禁品。單片機各引腳與外圍模塊相連,控制整個系統(tǒng)的運行并實現(xiàn)相應(yīng)的系統(tǒng)功能,包括系統(tǒng)初始化、電容傳感器初始化、電容值采集與處理及測量結(jié)果顯示等。因此,ATmega 16單片機在整個系統(tǒng)中具有非常重要的作用。系統(tǒng)連接圖如圖5所示。本文引用地址:http://m.butianyuan.cn/article/177751.htm
圖5中,MOSI和MISO引腳用于串行通訊;AJ1,AJ2用于按鍵輸入;PA0~PA7用于連接LCD1602液晶屏顯示測量數(shù)據(jù);RXD,TXD用于控制MAX3232芯片的發(fā)送與接收狀態(tài);LED1,LED2用于狀態(tài)指示燈的控制;C3,C6和Y1組成了頻率為16 MHz的時鐘電路,能夠為ATmega16單片機提供穩(wěn)定的高精度時鐘信號。
軟件流程圖如圖6所示。按照流程圖對單片機編程,完成了整個設(shè)計。
4 實驗結(jié)果
根據(jù)混合物介電常數(shù)公式:ε=ε1×P1+ε2×P2(P1和P2為溶質(zhì)體積分?jǐn)?shù),ε1和ε2為對應(yīng)的溶質(zhì)的介電常數(shù))易得50%的酒精介電常數(shù)為51. 4,在表1中介于危險品和安全液體之間,將其作為分界點更為嚴(yán)格。如果該電極能夠準(zhǔn)確區(qū)分50%的酒精和水則該電極靈敏度已經(jīng)達到較高水平。因此對不同組分的酒精進行了一組實驗,檢測結(jié)果如圖7(a)所示。同時,改變?nèi)萜鞯男螤詈秃穸?,對不?a class="contentlabel" href="http://m.butianyuan.cn/news/listbylabel/label/液體">液體進行檢測,檢測結(jié)果如圖7(b)所示。
可以看到在檢測過程中,50%的酒精與水顯著區(qū)分開來,證明該系統(tǒng)具有足夠的區(qū)分度。而對在壁厚4 mm以下的容器中,常見液體也能夠被區(qū)分開來。
5 結(jié)語
利用準(zhǔn)靜態(tài)電容層析技術(shù)的液體探測器能夠區(qū)分液體違禁品和普通液體,且體積小,功耗低,實現(xiàn)了快速、安全、無輻射的檢測,在檢測過程中無需打開容器,單次檢測時間在2 s以內(nèi),方便快捷,滿足了日常安檢的需求。
由于測得的電容值很小,為了加強檢測精度,可以考慮提高激勵信號頻率和幅度的方法。此外為了提高設(shè)計可靠性,保證探測精度,除了對電極的屏蔽性需要多加考慮之外,整個儀器的外部屏蔽也相當(dāng)重要。
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