一种新型在线紫外水质分析仪的研制

论文摘要

随着科学技术的发展,世界各国在环境保护与监测工作中普遍把对水质的监测放在非常重要的位置。可对水体实现现场实时监测的新型水质分析仪的研发,正逐步成为国内外科研工作者们工作的重点。本课题研制了一种新型快速在线紫外水质分析仪。该仪器是一种以紫外分光光度法为原理、可实现实时监测的快速在线水质分析仪,测定水样时只需将其浸入水体中,仪器自动完成指定波长的光谱分析工作。系统测定的光谱可在200nm-650nm范围内任意设置,而且无需任何试剂,不会造成二次污染。本仪器主要特点是棒状结构、体积小;检测探头具有开放流通池,可随意置于水或溶液中,实现在线现场检测分析;主机与检测头分离,由电缆线连接。本课题研究内容主要包括以下几个方面:1、根据紫外分析法的光谱分析原理、当代分析仪器的发展方向,吸取国内外现有水质在线分析仪的优点,并结合本仪器的工作条件和使用要求,提出该在线水质紫外分析仪的整体设计方案。2、根据该仪器整体设计思路,研发出具有创新性的独特的棒状探头结构设计（该设计已申请国家专利）。3、选取全息凹面光栅作为本仪器的色散元件,并设计出与之相匹配的光机系统。4、设计了该仪器的部分硬件电路,并完成了部分软件编程。5、设计并完成了仪器各项性能实验。通过对实验数据的分析,讨论了仪器的某些相关性能、为今后更新性能的水质在线分析仪的研制开发积累经验和实验数据。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 课题的背景意义
• 1.1.1 我国水体污染形势严峻
• 1.1.2 国内外水质分析仪器的发展现状
• 1.1.3 我国水质分析仪器的发展趋势
• 1.2 论文的主要研究内容
• 第二章 仪器的光学系统和机械结构设计
• 2.1 检测方法与测量原理
• 2.2 仪器的总体结构
• 2.2.1 棒状分光光度装置结构
• 2.2.2 波长扫描的实现
• 2.2.3 光路系统基本结构
• 2.2.4 机械结构
• 2.3 灯源的选择
• 2.3.1 仪器系统对灯源的要求
• 2.3.2 常用灯源的性能比较
• 2.4 色散系统设计
• 2.4.1 棱镜系统
• 2.4.2 光栅系统
• 2.4.3 可调谐声光器件AOTF
• 2.4.4 液晶可调谐滤光片LCTF
• 2.4.5 各种色散系统的综合比较
• 第三章 硬件电路及软件编程
• 3.1 主要构成
• 3.1.1 主控电路
• 3.1.2 光电采集
• 3.1.3 电机驱动
• 3.2 工作原理流程
• 3.3 主要电路
• 3.3.1 主控CPU
• 3.3.2 采样保持器电路
• 3.3.3 光电检测电路设计
• 3.3.4 二级放大电路设计
• 3.4 单片机系统软件流程
• 第四章 实验研究
• 4.1 实验条件
• 4.2 仪器性能检测实验
• 4.2.1 检测重复性实验
• 4.2.2 零点漂移检测实验
• 4.2.3 量程漂移检测实验
• 4.3 硝酸盐氮检测实验
• 4.3.1 检测原理
• 4.3.2 主要试剂
• 4.3.3 实验步骤
• 4.3.4 标准曲线的绘制
• 4.4 化学需氧量检测实验
• 4.4.1 引言
• 4.4.2 紫外分光法
• 4.4.3 重铬酸钾回流法
• 4.4.4 两种方法的比较
• 第五章 总结与展望
• 5.1 总结
• 5.2 不足和展望
• 参考文献
• 发表论文和参加科研情况说明
• 致谢