基于80196KB的纸张匀度测试仪

　　1引言

　　纸张匀度为纸张在一定面积上质量的真实分布状况。对于纸张匀度的检测，长期以来国内外一直没有统一标准，国内部分生产企业还在沿用传统的肉眼观察法。

　　这导致了生产部门和质量检验部门之间的矛盾，而且使市场竞争没有统一的标准可依。随着工业技术的迅速发展，企业和市场均对产品的质量和生产效率有了更高的要求，因此采用统一测试标准的高精度匀度测试仪，不仅可以有效地保证产品的质量，而且还避免了生产和流通过程中由于产品质量引起的浪费和责任推委现象。

　　随着单片机的性能价格比不断提高、光电技术的不断发展，采用单片机技术进行纸张匀度的测量，不仅操作方便，显示直观，而且灵活方便地实现了匀度测量过程中较为复杂的浮点数值运算。

　　2匀度测量原理

　　纸张匀度仪采用光一电测量法对纸张的匀度进行测量。它使具有一定强度的光均匀照射在一定面积的待测试样上，在试样匀速运动过程中，通过逐点测量透过试样上各点的光强变化来测定纸的匀度值。光强变化越小，则试样匀度越好，反之则越差。

　　引人统计学概念，以D作为匀度代号，定义纸张匀度的计算公式为:

　　式中:

　　D为匀度值，单位为Y;

　　X为测量点对应值的平均值;

　　S为测量点对应值的标准差;

　　n为测量点数。

　　3系统硬件结构

　　纸张匀度仪是光、机、电一体化的自动检测仪器，它由光电转换电路、自动调光电路、单片机控制系统等主要单元构成，其原理如图1所示。

　　3.1光电转换

　　测试仪选用光一电测量法，光敏元件性能的优劣直接影响到系统的测试精度。国内外同类产品通常选用光电池，利用其线性的光照一电流特性反映纸张匀度的变化。但是，光电池的分散性较强、一致性较差、安装使用不方便，而且其输出为模拟电流量，需经1/V变换和A/D转换后，才能由单片机处理;处理精度受转换电路品质的影响较大。鉴于此，这里选用美国TI公司目前最新产品光一频转换器TSL230B，它是照度频率转换元件，属数字型光电传感器，省去了基本的模拟转换电路，可直接与单片机连接，而且其线性范围宽;非线性误差在输出频率I OOkHz时，仅为0.2 %;分辨率高，不受外围元件影响，可程控调节灵敏度和满量程输出;单电源供电，最低可达2.7V ;温度特性好，温度稳定系数为100ppm/℃;使用安装极为方便。

　　光源采用 6V 15W卤素灯，发光效率高、体积小，发光光谱偏于蓝光，有利于TSL230B光频转换器。光源的寿命较低，为此必须采用自动调光技术。无纸张试样时降低灯压，仅维持灯丝加热，减少功耗，提高使用寿命。