大气浑浊度检测方法研究及装置设计

论文摘要

近些年来,由于工业的持续快速发展,大气污染越来越严重,时常出现空气浑浊不清的现象,气溶胶就是造成大气浑浊的主要原因之一。为了满足人们对生活环境高标准的需求,大气环境检测技术也是日益发展,很多国家都对气溶胶浊度检测做出了大量的研究,大气光电监测技术是目前最活跃的研究方向之一。本论文针对目前主流检测方法,在广泛调研的基础上研究探索,采用单光源、双探测器、四光路测量技术。由于光通过气溶胶后吸收和散射的作用,光强会发生变化,本论文通过双探测器周期测量90。散射光及透射光光强,实验证明系统能消除由于光源老化不稳定及探测器灵敏度不同而带来的影响,可减小系统误差。论文对气溶胶散射及透射理论进行了深入研究,在此基础上,设计出检测系统的硬件电路。系统以MSP430为主控制芯片,利用其自身丰富的资源,在少量外部元件的帮助下,实现对气溶胶浊度变化的实时检测。通过对激光管施加脉冲信号实现对光信号调制,并在探测接收端进行信号的放大及滤波等,能达到有效的消除环境干扰信号对测量结果的影响。本系统操作简单、结构紧凑,长期可靠性较高等。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 引言
• 1.2 气溶胶浊度测量方法
• 1.2.1 取样法
• 1.2.2 非取样法
• 1.3 本章小结
• 第二章 浊度测量的基本原理
• 2.1 透射式测量理论及方法
• 2.2 散射式测量理论及方法
• 2.2.1 瑞利散射理论
• 2.2.2 Mie散射理论
• 2.2.3 散射式实验测量方法
• 2.2.4 散射光强的分析
• 2.3 散射透射比值实验测量方法
• 2.4 本章小结
• 第三章 系统硬件设计
• 3.1 系统元器件的选择
• 3.1.1 光源的选择
• 3.1.2 光源的确定
• 3.1.3 光电效应及光电探测器特性参数
• 3.1.4 光检测器件的选择
• 3.1.5 光接收器件的确定
• 3.2 硬件电路设计
• 3.2.1 LD驱动电路
• 3.2.2 调制信号输入方法
• 3.2.3 光电检测电路
• 3.2.4 有源带通滤波电路
• 3.2.5 真有效值转换电路
• 3.2.6 末级放大电路
• 3.3 本章小结
• 第四章 MSP430单片机在系统中的应用
• 4.1 主控制芯片的选择
• 4.2 MSP430系列单片机
• 4.2.1 MSP430F149单片机内部模块
• 4.2.2 MSP430F149外围电路
• 4.3 系统软件设计
• 4.3.1 系统软件流程图
• 4.3.2 数据滤波算法
• 4.4 本章小结
• 第五章 系统测量结果及误差分析
• 5.1 系统测量结果
• 5.2 系统误差分析
• 5.3 本章小结
• 第六章 总结与展望
• 致谢
• 参考文献
• 已发表论文