1. 急求用电容式传感器设计测量厚度的电路资料
典型的中端CPUI由几个按钮、开关和显示屏组成。如果只是想拥有基本功能,CPUI仅需一个字母数字键盘、显示屏,或许再加上一个电源开关就足够了。但目前制造商设计的手机能够浏览网页、发送文本消息、拍摄照片、甚至存储和播放背景音乐。在消费市场上,这些功能是吸引大多数消费者的关键因素。为支持这些功能,制造商需要增加CPUI的功能。对CPUI而言,功能的增加将产生两种后果:要么尺寸变大,要么更加复杂。不幸的是,消费者同样对更简单、小巧的手机情有独钟。手机制造商如何才能解决消费者提出的这一难题呢?一种可能的办法就是用电容式传感器来取代传统的按钮和开关。电容式传感器能很容易地替换时下CPUI最为常用的数字开关和线性滑块。
电容式传感器的基本形式就是一对相邻的极板。在这些相邻的极板之间存在着固有电容,电容值与极板的厚度成正比,与极板之间的距离成反比。在理想情况下,这是传感器唯一可测到的电容。当把一个导体(比如手指)放在靠近两块极板的地方时,就会给固有电容增加一个并联电容。此时,可测量的电容值便是固有电容值与手指至传感器的耦合电容值之和。当把手指放在电容式传感器之上,电容将增加。拿开手指后,电容将减小。智能地测量电容值的变化就可以确定手指是否存在。
图1:典型弛张振荡器拓扑结构。
电容式传感器由普通电子线路印刷电路板(PCB)上两个有一定间隔的相邻铜焊盘或铜线组成。这是一个基本的电容式数字开关。同样地,线性滑块由PCB上电容式传感器的一个阵列构成。典型情况下,传感器的一块铜极板接地,只留有一块有源极板。实际上,边缘电容会增加传感器的固有电容,通常总的典型值为10pF~30pF。典型的手指耦合电容值为1pF~2pF。实现电容式传感器的挑战在于设计一个能够测量3%的电容变化(由手指引起)的电路。
弛张振荡器是一种简单而有效的电容测量电路。典型的弛张振荡器电路拓扑结构(图1)包括4个元件:同步比较器、电流源、放电开关和电容式传感器。
一开始,放电开关处于开路状态,电流源对电容式传感器进行线性充电。电容式传感器上的电压斜线上升,直到超过比较器的阈值。比较器的输出从低电平变换至高电平,使放电开关闭合。电容式传感器通过该低阻抗通道迅速向地放电。该过程将使比较器的输出由高变低,然后重复循环。输出频率(fout)取决于充电电流和电容式传感器数值,关系式如下:
典型设计将振荡器频率设定在20kHz至200kHz的范围内,然后将该频率馈入一个智能测量电路。通过测量频率的变化,即可判定手指是否存在。有两种广为采用的测量弛张振荡器频率的方法:一种是测量频率,另一种是测量周期。
图2:频率测量的电路与波形。
频率测量是指利用门控定时器,在一段固定时间内测量弛张振荡器的频率(图2)。通过读取定时器来确定在固定时间中累积的计数值。这种方法适用于与振荡器周期相比,电容式传感器的放电时间可以忽略不计的低频应用。
周期测量利用振荡器频率作为脉宽调制器(PWM)的门控信号(图3)。一个比弛张振荡器频率更高的频率被用来对定时器定时。定时器时钟越快,测量电容的分辨率越高。可采用传统的555定时器或更加复杂的微控制器轻松实现这两种方法。由于确定手指存在与否需要借助智能软件算法,基于微控制器的解决方案似乎更加精巧。
PSoC混合信号阵列
赛普拉斯的PSoC混合信号阵列CY8C21x34和CY8C24794系列产品采用CapSense技术,具有一组独特的硬件特性,它通过弛张振荡器拓扑结构实现具有成本效益、简单的电容式传感设计。图4给出了这种拓扑结构。这组特性包括:多倍精度定时器和计数器、自动连接放电开关的比较器、可编程电流源以及一个可使每个引脚都成为潜在电容式传感器的通用模拟多路复用器。和所有的PSoC一样,实现特定应用所需的外设均通过内部寄存器来配置。PSoC Designer是为PSoC应用设计提供帮助的软件工具,它包括专用用户模块和向导,以针对电容式传感设计配置内部寄存器。这一对功能强大的组合为工程师们提供了实现简单的电容式数字开关(甚至更加复杂的电容式线性滑块)所需的工具。除了内部寄存器配置之外,PSoC Designer还包括必要的软件程序,用于确定数字开关上是否有手指触摸或者确定手指在线性滑块上的准确位置。为实现完整的电容式传感应用,这种智能是必需的。
周期测量的电路与波形(图3)以及用于电容式传感的PSoC弛张振荡器拓扑结构(图4)。
该软件算法提供两个智能化功能。第一个功能是把从测量电路获得的计数值转换为手指检测结果。数字开关和线性滑块均需要这一功能。第二个功能是利用多传感器阵列的电容加权平均值计算手指在线性滑块上的位置。双单元滑块有一个固有的单元最低有效位(LSB)。如果手指在滑块之上,则它可以位于单元1和/或单元0之上。但是,从分辨率来看,手指位置通常超过各个电容式传感器的物理间距,因此第二个功能还融合了一个插值算法。插值处理将LSB从1单元减小至1/2单元、1/4单元或1/16单元。插值是实现平滑的电容式线性滑块的关键。CapSense技术和智能软件算法的结合使PSoC成为了电容式传感应用领域的佼佼者。
电容式数字开关可轻而易举地取代当今CPUI中的基本字母数字键盘和电源开关。这种替代方案具有双重优点:CPUI的物理厚度和总成本均有所缩减。利用电容式传感,多种复杂和基本的CPUI功能可以被整合在一个电容式线性滑块中。滑块提供用于网页浏览或地址簿遍历的翻屏功能、音量控制、甚至亮度控制功能。实现所有这些功能所占用的空间小于传统CPUI所需的空间。
二维线性滑块可将传统的CPUI转变成触摸板(与普通便携式电脑所使用的触摸板相似)。具有触摸板CPUI的中端手机能够提供诸如光标控制等更便于操作的功能。电容式触摸板的另一个特点是能适应各种几何形状。当与如今许多中端手机的外形和功能融为一体时,触摸板提供无缝的灵活性。
一个需要解决的问题是与周围环境的隔离。如果允许手指直接接触电容式传感器,或者受其它外界环境的危害,手机的使用寿命就会缩短。因此,必须利用绝缘材料将电容式传感器与周围环境隔离开来。便携式电脑和媒体设备制造商常常采用聚脂胶带或塑料膜提供必要的隔离。不幸的是,绝缘材料将降低手指与传感器之间的耦合电容。较低耦合电容意味着手指检测灵敏度下降。常见的隔离材料厚度值为0.5mm,最大厚度接近2mm。如果超过该厚度,电容式传感器的灵敏度将低至无法到检测手指的存在。
虽然采用绝缘层会造成总体灵敏度下降,但它却为手机制造商提供了一条创新的途径。制造商可以把二维传感器隐匿于各种色彩绚烂的塑料膜的后面。在这种塑料膜的表面丝印了可提供基本手机功能的字母数字图案,再沿着塑料膜的周边丝印一个滚动条,这样就能够实现高级功能。同样的电容式触摸板加上各种塑料膜便能实现多个CPUI功能。
电容式传感功能也可与其它的标准手机功能相结合以降低手机成本。采用CapSense技术的PSoC混合信号阵列就是为提供这种灵活性而设计。PSoC能够驱动嵌入在手机显示屏内的白光LED,甚至还可为内部的手机电池充电。以往一直由分离的微控制器来处理的功能如今已可被集成到单个PSoC中。
2. 测透明薄膜的厚度的测量方案
可以考虑用光谱共焦传感器ERT,直接就可以把透明膜厚度测出来
3. 为探究膜的透性,设计了如图所示的实验装置
(1)根据题意,三种溶液的浓度高低顺序为溶液丙>溶液甲>溶液乙,那么溶液水势高低顺序为溶液乙>溶液甲>溶液丙.对于E、F、G三个小袋来说,半透膜外侧溶液浓度都大于半透膜内侧溶液浓度,三个小袋都会通过渗透作用向外散失水分,因此,e、f、g三支小玻璃管内的液面都会下降.再比较F、G两个小袋,虽然二者内含溶液都是乙溶液,浓度大小相同,袋外溶液都是丙溶液,浓度也相同.但是,由于G小袋体积大于F小袋,所以在相同时间内G小袋向外散失水分更多一些,g玻管中液面下降更快,下降幅度比f玻管更大.因此,几分钟后,3支小玻璃管中的现象是液面都下降,下降程度g管>f管>e管.
(2)对比分析e、f小玻璃管中的现象,可知实验的自变量是溶液浓度,分别为质量浓度为0.2g/mL、0.1g/mL的蔗糖溶液.
(3)该实验说明了水分能通过半透膜从浓度低的一侧向浓度高的一侧扩散,浓度差越大扩散速度越快.
(4)若将两组这样的装置,一组放于37℃的恒温箱中,一组放于0℃的恒温箱中,几分钟后观察,由于温度影响物质跨膜运输的速率,所以两装置中e玻璃管中的液面都下降,但放于37℃恒温箱中的较放于0℃恒温箱中的下降程度大.
故答案为:
(1)液面都下降,下降程度g管>f管>e管
(2)溶液浓度
(3)水分能通过半透膜从浓度低的一侧向浓度高的一侧扩散,浓度差越大扩散速度越快
(4)两装置中e玻璃管的液面都下降,放于37℃恒温箱中的较放于0℃恒温箱中的下降程度大 温度影响物质跨膜运输的速率
4. 液膜厚度范围
滞留液膜最重要的物理量是厚度,它与物体从液体中抽出的速度以及液体的物理、化学性质有关。当抽出速度不太大时,L.D.朗道及Β.Γ.列维奇曾导得如下计算公式:
式中δ0为滞留膜厚度;u为物体抽出速度;σ、ρ和μ分别为液体的表面张力、密度和粘度。
乳状液膜实际上是一种“水-油-水”型或“油-水-油”型的双重乳状液高分散体系,它由膜相、内包相和连续相(外相)组成。膜相包括膜溶剂、表面活性剂和添加剂三种成分。膜相与内包相组成的乳状液滴直径为0.1~5mm,内包相微滴的直径为0.001~0.1mm。通常内包相和连续相是互溶的。待分离物质由连续相经膜相向内包相传递。在传质过程结束后,采用静电凝聚等方法破乳。
支撑液膜是将液膜牢固地吸附在多孔支撑体的微孔之中,在膜的两侧是与膜互不相溶的料液相和反萃相。待分离的组分自料液相经多孔支撑体中的膜相向反萃相传递。
以薄层存在的液体。有多种不同的液膜:①沿固体壁面流动着的液膜。这种液膜与互相接触的气体或另一种与其不相溶的液体构成膜式两相流,出现在一些化工设备中,如垂直膜式冷凝器、膜式蒸发器、填充塔和膜式气液反应器等。②固体从能使其润湿的液体中取出时,表面上附着的液膜,称为滞留液膜。若继之以干燥或冷冻,可将此液膜固定下来。工程上常用此法形成表面涂层,如制造感光胶片常用此法。在贮槽中,当液体流完后,壁上也附有滞留液膜。③在液膜分离操作中,用以分隔两个液相的液膜,此液膜是对溶质具有选择性透过能力的液体薄层。④气液两相相际传质系统中,假设存在于液相中界面附近的具有传递阻力的液膜。在这些液膜中,沿壁面下降的液膜和滞留液膜在生产中有较广的应用。
5. 怎样测量液膜的厚度
用千分尺能测,也叫“螺旋测千分尺”。高中物理课有这个操作实验的。去学校借一个。
6. 采用液膜法进行红外光谱定量,应注意哪些问题
液膜法的液膜厚度,两次测试不易完全一模一样的,定量就产生大误差。
应该采取以某物质为相对标准,和测试样品混合溶解在一个共同的溶剂,这个内标物质应该是:不与测试物发生化学反应;能够共同溶解在同一个溶剂;在空气中稳定、能够准确称重;该共同溶剂在测试中稳定、不易挥发;最重要的还有内标物和测试物质的IR谱图各自具有能够作为分子结构中各自某官能团的特征振动峰、且能够选取到各自的特征定量分析峰峰强、峰位互不覆盖、峰强互不干扰!
测试:定量称重测试物质和内标物,溶解在同一个溶剂中,使用液膜法取样,放置红外光谱仪测试IR谱图;解析、根据内标物质量和样品质量、摩尔分数、IR所选定量分析峰的强度等进行计算,得出定量结果。
7. pvd镀膜的厚度的测量方法有哪些具体设备
1.台阶仪
2.透射光谱法----分光光度计
3.椭篇仪
4.XRD小角衍射
5.AFM三维形貌
6.质量法----超微量天平
8. 锂电池用隔离膜厚度测量设备的原理和应用是什么
进行锂电池用隔离膜厚度测量时,使用X射线面密度仪的话,可测量薄膜的面密度、厚度一致性。通过自主研制,深圳大成精密研制的X射线面密度仪,可以精准测量得出锂电池正极涂布、锂电池隔离膜涂布、造纸的面密度或厚度。这家品牌产品质量可靠,公司还会根据客户的需求设计方案的内容。
9. 塑料薄膜厚度如何测量用什么仪器好
对涂层厚度的检测将有利于有效控制薄膜各层的厚度均匀性,但对于多层薄膜若想精确测量每一涂层的厚度,在相应的厚度检测设备上就需要有非常大的投资,并随着薄膜层数的增长而加大,给企业带来较大的经济负担。比较经济的方式是对部分价格昂贵的涂层材料进行涂层厚度的检测,同时加强对薄膜整体厚度的测试以达到有效控制其他各层材料厚度均匀性的作用。
对于薄膜厚度测量,深圳大成精密一直持续加大研发投入和不断致力于技术创新。大成精密光学干涉测厚仪专为透明薄膜开发的光学干涉测厚仪能够良好地实现单层或多层透明薄膜的厚度测量。精度极其高,应用甚广,尤其适合厚度要求达到纳米级的透明多层物体的厚度测量。
10. 锂电池用隔离膜厚度测量仪的工作原理是什么
大家清楚,进行锂电池用隔离膜厚度测量的时候,使用X射线面密度仪可测量出隔离膜面密度、厚度一致性。这种仪器利用X射线穿透物质时的吸收、反散射效应,实现无损非接触式测量薄膜类材料的面密度。深圳大成精密公司潜心研制出专业的面密度测量仪(X/β射线面密度仪等)、测厚仪(红外测厚仪等),产品质量十分可靠。