摘要：为了有效的在线测量水膜，本文采用低成本的非接触式、高精度电容测微仪作为水膜厚度的传感器件，采用虚拟仪器进行测量状态的分析，并根据测量结果给出控制信号。电容测微仪将水膜厚度变化信息转换为－10V～＋10V的电压变化，通过A/D采集卡（如ZTIC8310，ZTIC6319等）进入计算机系统，虚拟仪器将实时采集的水膜电压信息转换为水膜的绝对厚度值，并实时显示和保存，以供更深一步的分析。本测控系统准确的测出运动水膜的厚度信息，精度0.01μ，解决了水膜测量的难题。采用高精度电容测微仪及虚拟仪器进行测量方法成本低、使用方便，容易扩展到其他测控领域。
关键词：Labview;电容测微仪;水膜;在线测量
1 前言
虚拟仪器(Virtual Instrument)技术[1]是八十年代以来随着计算机技术及仪器仪表技术的发展而出现的新型测量与控制技术。在自动化、测试仪器仪表行业中，虚拟仪器概念的出现，是对传统仪器概念的重大突破。软件就是仪器的口号，彻底打破了传统仪器由厂家定义，用户无法改变的模式。仪器的功能可随用户的要求更改，使得昂贵的仪器可以在普通的PC机上实现。并且一台PC可以实现多种仪器，从而降低了仪器费用。
电容传感器属于非接触相对线性测量。在电容传感器的测量范围内，线性度很好，可以进行与距离相关的各种非接触测量。线性度、分辨力和灵敏度是评价电容传感器的重要性能参数，用户尤其关心的是线性度的大小。图1给出了电容测微仪的工作原理。
水膜厚度是化工领域中一个比较重要的参数，可以根据其性质得到化学进程中一些重要参数。但是由于水具有流动性，若采用传统的接触式测量仪器，会使水膜发生变形或破裂，失去测量的意义。若采用国外的光学测量仪器，成本昂贵，对工作环境有严格的要求，操作过程也非常复杂。为了有效的在线测量水膜，解决国内外水膜厚度测量成本高、测不准的难题，本文采用低成本的非接触式、高精度电容测微仪作为水膜厚度的传感器件，采用虚拟仪器进行测量状态的分析。水属于导电物质，与电容传感器构成的电容变化可以反应水膜厚度信息。利用电容原理作为水膜测量的传感器具有如下优势：
(1)电容器极板间的静电引力很小，工作时与水膜有一定的距离，不会影响厚度和形状。
(2)电容器有较高的动态响应特征，能在几兆赫的频率下工作，特别适合于动态测量及在线监控的场合。
(3)可进行非接触测量，具有平均效应。
所使用虚拟仪器测量方式具有如下的优势：
(1)可以充分利用LabVIEW中内置的各种虚拟滤波器，从而方便有效的排除随机噪声的干扰，减少了繁琐代码编制的工作量和难度；
(2)可以直观的利用LabVIEW中A/D采集模块，将电容传感器所感应的水膜厚度变化信息传入计算机；
(3)利用LabVIEW美观的虚拟示波器，进行水膜厚度信号的实时监视；
(4)利用LabVIEW中的应用程序模块，将虚拟仪器程序生成可执行的文件，从而对真实的水膜设备进行可移植的自动测量和控制。
