基于準(zhǔn)靜態(tài)電容層析技術(shù)的液體違禁品檢查儀
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ATmega16的數(shù)據(jù)吞吐率高達(dá)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(gè)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(gè)時(shí)鐘周期內(nèi)同時(shí)訪問(wèn)兩個(gè)獨(dú)立的寄存器，大大提高了代碼效率。
ATmega16單片機(jī)通過(guò)串行通信收集電容傳感器測(cè)量得到的電容值，從而判斷被測(cè)液體是否屬于違禁品。單片機(jī)各引腳與外圍模塊相連，控制整個(gè)系統(tǒng)的運(yùn)行并實(shí)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(cè)量結(jié)果顯示等。因此，ATmega 16單片機(jī)在整個(gè)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://www.ljygm.com/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(cè)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(shí)鐘電路，能夠?yàn)锳Tmega16單片機(jī)提供穩(wěn)定的高精度時(shí)鐘信號(hào)。
軟件流程圖如圖6所示。按照流程圖對(duì)單片機(jī)編程，完成了整個(gè)設(shè)計(jì)。
4 實(shí)驗(yàn)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(duì)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(xiǎn)品和安全液體之間，將其作為分界點(diǎn)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(dá)到較高水平。因此對(duì)不同組分的酒精進(jìn)行了一組實(shí)驗(yàn)，檢測(cè)結(jié)果如圖7(a)所示。同時(shí)，改變?nèi)萜鞯男螤詈秃穸?，?duì)不同液體進(jìn)行檢測(cè)，檢測(cè)結(jié)果如圖7(b)所示。
可以看到在檢測(cè)過(guò)程中，50％的酒精與水顯著區(qū)分開(kāi)來(lái)，證明該系統(tǒng)具有足夠的區(qū)分度。而對(duì)在壁厚4 mm以下的容器中，常見(jiàn)液體也能夠被區(qū)分開(kāi)來(lái)。
5 結(jié)語(yǔ)
利用準(zhǔn)靜態(tài)電容層析技術(shù)的液體探測(cè)器能夠區(qū)分液體違禁品和普通液體，且體積小，功耗低，實(shí)現(xiàn)了快速、安全、無(wú)輻射的檢測(cè)，在檢測(cè)過(guò)程中無(wú)需打開(kāi)容器，單次檢測(cè)時(shí)間在2 s以?xún)?nèi)，方便快捷，滿足了日常安檢的需求。
由于測(cè)得的電容值很小，為了加強(qiáng)檢測(cè)精度，可以考慮提高激勵(lì)信號(hào)頻率和幅度的方法。此外為了提高設(shè)計(jì)可靠性，保證探測(cè)精度，除了對(duì)電極的屏蔽性需要多加考慮之外，整個(gè)儀器的外部屏蔽也相當(dāng)重要。
評(píng)論