光电浊度仪的研究与设计

论文摘要

水是人类耐以生存的重要条件,浊度是评价水质的重要依据之一。随着生活水平的提高,对水质的要求越来越严格,从而对浊度的测量也提出了更高的要求。为改变目前国内浊度仪(特别是在线浊度仪)需要大量进口的现状,急需进行高性能的在线浊度仪的研究和制作。在这个背景下本文展开了浊度测量研究的课题。本文首先分析了当今国内外浊度仪的发展和应用情况以及各公司产品的特点,提出了我国浊度仪研究中遇到的一些问题;然后分析了浊度测量的几种方法,对散射光与浊度的关系进行了细致的推导,确定了基于散射光和透射光的比浊测量法,改善了测量的非线性。接着介绍了浊度仪传感器部分的设计,对传感器设计中需注意的几个问题作了详细的说明,并介绍了仪器的硬软件的功能和调试。针对浊度仪信号测量过程中水样的气泡影响,水样的杂散背景光和非线性问题作了详细的分析和讨论,设计了复合符合滤波的信号处理方法。最后,结合虚拟仪器技术,采用计算机的串行接口和NI公司的LabWindows/ CVI软件设计了仪表的数据接收和显示界面,有效地提高了开发速度和降低了开发成本。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 国内外浊度仪的现状及发展概况
• 1.1.1 国外浊度仪的现状
• 1.1.2 国内浊度仪的现状
• 1.1.3 当今浊度仪的发展
• 1.1.4 浊度仪的应用
• 1.1.5 我国浊度仪研制遇到的问题
• 1.2 本论文研究目的和研究内容
• 1.2.1 研究目的
• 1.2.2 研究内容
• 1.3 本章小结
• 第二章 散射光理论研究与实验分析
• 2.1 浊度测量原理
• 2.1.1 水样对光的吸收作用
• 2.1.2 水样对光的散射作用
• 2.2 色度影响与色度消除实验
• 2.3 测量线性度研究实验
• 2.3.1 90 度方向的散射光
• 2.3.2 透射光补偿
• 2.4 气泡干扰消除
• 2.5 探头的结构
• 2.6 本章小结
• 第三章 浊度仪硬件电路设计与调试
• 3.1 硬件系统总体结构
• 3.2 电源电路
• 3.3 光源供电电路
• 3.4 前置放大电路
• 3.5 多路选通和A/D 采样电路
• 3.6 键盘显示电路
• 3.7 硬件电路调试
• 3.8 本章小结
• 第四章 浊度仪软件设计与调试
• 4.1 软件模块总体结构
• 4.2 各模块功能介绍
• 4.2.1 自检及初始化模块
• 4.2.2 标定模块
• 4.2.3 采样和滤波模块
• 4.2.4 显示和键盘模块
• 4.3 软件调试
• 4.4 本章小结
• 第五章 浊度仪虚拟界面设计
• 5.1 虚拟仪器技术介绍
• 5.1.1 虚拟仪器概念
• 5.1.2 虚拟仪器的特点
• 5.1.3 虚拟仪器的组成
• 5.1.4 虚拟仪器的开发软件
• 5.2 浊度仪与计算机的串行通讯
• 5.2.1 RS-232 串行通讯的特性
• 5.2.2 RS-232 串行通讯的实现
• 5.3 虚拟界面的结构和功能
• 5.3.1 浊度及温度的数据显示
• 5.3.2 数据存储和打开
• 5.3.3 数据标定打印与仪表工作面板
• 5.4 本章小结
• 第六章 模拟实验与测量数据分析
• 6.1 模拟实验与数据分析
• 6.2 本章小结
• 结束语
• 致谢
• 参考文献
• 附录
• 攻硕期间取得的研究成果