技术特征：
1.一种基于电容式传感器的纸张数测量系统，其特征在于，包括纸张采样标定或测量装置(1)、处理采样标定或测量数据的数据处理装置(2)及用于为所述纸张采样标定或测量装置(1)和数据处理装置(2)供电的供电装置(3)；所述的纸张采样标定或测量装置(1)包括用于对纸张数进行采样标定或测量的电容式极板探头(14)，所述的电容式极板探头(14)为积分电路(15)的积分电容；dds信号发生装置(11)通过功率放大电路(12)依次与所述的积分电路(15)和信号调理电路(16)相电连接，所述的dds信号发生装置(11)用于将正弦波激励信号通过功率放大电路(12)进行信号功率放大后输出至积分电路(15)和信号调理电路(16)，所述的积分电路(15)和信号调理电路(16)用于将输入的正弦波激励信号输出为电压幅度信号，还包括分别与所述功率放大电路(12)与信号调理电路(16)电连接的基准电压源电路(13)，基准电压源电路(13)用于为功率放大电路(12)和信号调理电路(16)提供参考电压；所述的数据处理装置(2)包括处理器芯片(21)，所述的积分电路(15)通过信号调理电路(16)与处理器芯片(21)的模拟数字转换器adc连接，所述信号调理电路(16)输出的电压幅度信号在所述模拟数字转换器adc的采样电压范围内，所述模拟数字转换器adc用于对信号调理电路(16)输出的电压幅度信号进行量化得到采样标定或测量的幅度值；所述的数据处理装置(2)还包括用于存储数据的缓存sdram(27)、e2prom存储器(26)及sd-card卡(23)，且分别与所述的处理器芯片(21)电连接，在数据存储中，所述处理器芯片(21)用于将所述采样标定或测量的多组电压瞬时值存储在所述处理器芯片(21)的缓存sdram(27)中，并将所述的多组电压瞬时值进行计算得到标定幅度值，同时，由处理器芯片(21)循环采样标定或测量处理得到的多组标定幅度值与采样纸张数对应的标定数据依据标定或测量次序，依次存储在处理器芯片(21)的e2prom存储器(26)中，将采样测量的待测纸张数结果存储于sd-card卡(23)中；还包括与所述的处理器芯片(21)电连接的tft-lcd触摸显示屏(25)，tft-lcd触摸显示屏(25)用于为用户提供交互界面查询历史测量记录。2.如权利要求1所述的基于电容式传感器的纸张数测量系统，其特征在于，所述的基准电压源电路(13)包括12v直流电源，12v直流电源经限流电阻r1接在稳压二极管u1的第2引脚，稳压二极管u1的第3引脚接地，稳压二极管u1第1引脚悬空，稳压二极管u1第2引脚输出基准电压5v经滤波电容c1后，与分压电阻r2、分压电阻r6、精密可调电位器r4串接接地；所述精密可调电位器r4旋钮从中间抽头输出第一参考电压vref1，用于为所述的功率放大电路(12)提供参考电压；所述第一可调电位器r4中间抽头连接滤波电容c2，稳压二极管u1第2引脚输出基准电压5v，与分压电阻r3、分压电阻r7、可调电位器r5串接接地；调节可调电位器r5旋钮从中间抽头连接滤波电容c3，并输出第二参考电压vref2，用于为所述的信号调理电路16提供参考电压；所述的12v直流电源经限流电阻r1的阻值为2～10kω；滤波电容c1的电容值为50～220uf；分压电阻r2的阻值为5～20kω；精密可调电位器r4的阻值为50～200kω；分压电阻r6的阻值为5～20kω；滤波电容c2的电容值为1～22uf；第三分压电阻r3的电阻值为5～20kω；可调电位器r5的阻值是50～200kω；第七分压电阻r7的阻值为5～20kω。3.如权利要求1所述的基于电容式传感器的纸张数测量系统，其特征在于，所述的dds
端接负12v直流电源；所述的信号调理电路(16)包括差分放大器u7，所述的电压跟随器u6的输出端out串接输入电阻r22后接入差分放大器u7的反相输入端in-，差分放大器u7输出端out串接可调反馈电阻vr3和反馈电阻r20后接入差分放大器u7的反相输入端in-，所述基准电压源电路(13)输出的参考电压经分压电阻r23与分压电阻r26串联接地，分压电阻r23与分压电阻r26的公共端连接至差分放大器u7的同相输入端in+，差分放大器u7的vs+端接正12v直流电源，差分放大器u7的vs-端接负12v直流电源，差分放大器u7输出端out连接rc无源滤波器的滤波电阻r24、滤波电容c8串接接地，滤波电阻r24与滤波电容c8公共连接点即为所述信号调理电路(16)的输出电压幅度信号vadc。6.如权利要求5所述的基于电容式传感器的纸张数测量系统，其特征在于，积分电阻r21的电阻值为5～20kω；电阻r25的阻值为5～20kω；反馈电阻r19的阻值为50～200kω；输入电阻r22的阻值为5～20kω；分压电阻r23的阻值为5～20kω；分压电阻r26的阻值为5～20kω；反馈电阻r20的阻值为5～20kω；可调反馈电阻vr3的阻值为50～200kω；滤波电阻r24的阻值为50～200kω；滤波电容c8的电容值为0.01～0.47uf。7.如权利要求1所述的基于电容式传感器的纸张数测量系统，其特征在于，所述的处理器芯片(21)还电连接有蜂鸣器(29)和机械按键(28)及uart接口(22)和jtag接口(24)；所述的蜂鸣器(29)用于提示采样标定或测量的结束或开始，所述的机械按键(28)用于控制采样标定或测量的启动，所述的uart接口(22)用于调试程序输出运行过程信息，所述的jtag接口(24)用于下载和追踪调试程序；所述uart接口(22)采用的是集成芯片max3232cse；所述sd-card卡(23)采用的是fat32格式，fatfs r0.14文件系统。8.如权利要求1-7任一所述的基于电容式传感器的纸张数测量系统，其特征在于，所述的积分电路(15)和信号调理电路(16)采用的是集成芯片op37gp；所述处理器芯片(21)采用的是基于arm嵌入式系统的集成芯片mimxrt1052dvl6b；所述e2prom存储器(26)采用的是集成芯片at24c16n；所述sdram缓存(27)采用的是集成芯片w9825g6kh-6；所述tft-lcd触摸显示屏(25)是基于ms90c385的5寸液晶屏；所述电容式极板探头(14)为两块，电容式极板探头(14)导线采用同轴屏蔽线缆。9.如权利要求1-8任一所述基于电容式传感器的纸张数测量系统的纸张数测量方法，其特征在于，包括如下步骤：1)纸张数的标定步骤：将标定纸张放置在所述电容式极板探头(14)感应区内，使用所述的机械按键控制启动纸张的标定，所述的dds信号发生装置(11)将幅度为1～230mv，频率为1～100000hz的正弦激励信号vsine发送至积分电路(15)，积分电路(15)将所述的正弦波激励信号vsine输出为频率不变，幅度下降1～100mv的余弦波信号，余弦波信号进而通过所述的信号调理电路(16)输出电压信号，并通过处理器芯片(21)将所述的电压信号量化为至少(10～20)
╳
1024组电压瞬时值，并将所述的电压瞬时值存放于缓存sdram(27)中，所述的至少(10～20)
╳
1024组电压瞬时值在处理器芯片(21)中计算得到的一组标定幅度值及标定幅度值对应的纸张数，循环电压瞬时值的采集，得到多组标定幅度值及对应纸张数，并将所述的标定幅度值与采样纸张数对应的标定数据存储在所述的e2prom存储器(26)中，完成所述纸张数的标定；
2)纸张数的测量步骤：将待测量的纸张放置在所述电容式极板探头(14)感应区内，使用所述的机械按键控制启动纸张的测量，所述的dds信号发生装置(11)将幅度为1～230mv，频率为1～100000hz的正弦激励信号vsine发送至积分电路(15)，积分电路(15)将所述的正弦波激励信号vsine输出为频率不变，幅度下降1～100mv的余弦波信号，余弦波信号进而通过所述的信号调理电路(16)输出电压信号，并通过处理器芯片(21)将所述的电压信号量化为电压瞬时值，并将测量得到的电压瞬时值对照所述的多组幅度值得到相应的纸张数，即为最终实际测量纸张数，同时，处理器芯片(21)将实际测量的纸张数存放在所述的sd-card卡(23)中，完成所述纸张数的测量。10.如权利要求8所述的纸张数测量方法，其特征在于，还包括纸张的查询步骤，所述处理器芯片(21)通过所述sd-card卡(23)和e2prom存储器(26)中的存储数据将查询信息显示在所述的tft-lcd触摸显示屏(25)上，tft-lcd触摸显示屏(25)用于实现用户交互界面查询历史测量记录。
技术总结
本发明涉及一种基于电容式传感器的纸张数测量系统，包括纸张采样标定或测量装置、处理采样标定或测量数据的数据处理装置及用于为所述纸张采样标定或测量装置和数据处理装置供电的供电装置；本发明还提供一种纸张数测量方法，包括纸张数的标定步骤、纸张数的检测步骤以及纸张数的查询步骤，本发明实现了高速率、高精度测量的纸张数量的测量，具有稳定性好、可靠性高、兼容性好、扩展性好、资源丰富灵活等优点，克服了人工方式或机械计数误差大、效率低的缺点。效率低的缺点。效率低的缺点。
技术研发人员：侯志伟 杜青青 包理群
受保护的技术使用者：兰州石化职业技术学院
技术研发日：2022.04.18
技术公布日：2022/8/30