基于光声光谱的油中含水量检测技术研究

论文摘要

随着科技的发展,液压系统在工业生产中扮演的角色日益重要,液压油质量的好坏直接影响到液压系统的稳定性,水作为液压油中主要污染物是油品检测的重要内容之一。本文在研究了现有油中水检测方法的基础上,提出了一种基于光声光谱技术检测油中水的方法,这种检测方法灵敏度高,特别适合对微量样品和弱吸收样品的检测,并且这种检测方法具有不污染待测样品的优点。本文首先阐述了光声信号的产生机理,分析了光声光谱检测的RG理论,将光声光谱法与其它几种光谱检测方法进行比较,介绍了光声光谱检测的特点和应用领域,并且将这种检测方法应用到油中水的检测当中。通过实验结果证明光声光谱检测是一种灵敏度很高的光学检测方法。然后在搭建硬件实验平台的过程中,设计制作了光声池,开发了机械斩波器,搭建了前置放大电路,采用半导体激光器作为光源,应用滤光片滤除其它波长光线,使用微音器采集水的光声信号,通过锁相放大器进行了除噪处理。在此基础上,本文采用ARM9芯片开发了数据处理模块,在嵌入式芯片中采用Windows CE操作系统,通过对操作系统的裁剪和AD转换驱动程序的开发将光声池产生的光声信号采集到数据处理模块中。最后数据处理模块将采集到的光声信号进行除噪处理,通过对几种经典滤波方法的理论分析和比较,本文选择了Mallat算法对水的光声信号进行除噪滤波。Mallat算法是一种正交小波的多分辨率变换,利用这种方法处理光声信号取得了很好的滤波和除噪效果。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 引言
• 1.2 检测油中微水的意义
• 1.3 检测油污染的国内外研究现状
• 1.4 检测油中水的传统方法
• 1.5 检测油中水的光学方法
• 1.6 光声光谱检测技术国内外发展现状
• 1.7 本文主要研究的内容
• 第2章 光声光谱检测的理论和特点
• 2.1 光声光谱法与其它光谱检测法比较
• 2.2 光声光谱检测技术的应用
• 2.2.1 固体、液体的定量分析
• 2.2.2 气体分析和大气污染监测
• 2.2.3 表面和界面的研究
• 2.2.4 生物医学方面的应用
• 2.2.5 薄膜和薄层材料导温系统的测定
• 2.3 光声光谱检测的RG 理论
• 2.4 其它几种间接产生光声信号的理论
• 2.5 光声光谱的归一化原理
• 2.6 本章小结
• 第3章 光声光谱检测油中水硬件实验平台搭建
• 3.1 实验平台的整体结构
• 3.2 系统光源的选择
• 3.3 机械斩波器的作用和制作
• 3.4 滤光片的选择
• 3.5 光声池的设计和制作
• 3.5.1 光声池的分类
• 3.5.2 共振式光声池的参数设计
• 3.6 微音器的选择
• 3.7 前置放大电路的设计
• 3.8 锁相放大器的作用
• 3.8.1 锁相放大的外差理论
• 3.8.2 锁相放大器的各部分结构
• 3.8.3 锁相放大器的工作原理
• 3.9 实验平台噪声的处理
• 3.10 本章小结
• 第4章 光声光谱检测平台软件系统
• 4.1 ARM9 最小开发系统
• 4.2 嵌入式操作系统的特点
• 4.3 Platformbuilder 的应用
• 4.4 AD 转换驱动的编写
• 4.5 光声光谱数据处理模块软件编写
• 4.5.1 Visual Basic2005 编程语言
• 4.5.2 GDI+图形编程语言
• 4.5.3 数据处理模块的功能实现
• 4.6 本章小结
• 第5章 光声光谱实验平台实验结果的处理
• 5.1 信号处理的发展
• 5.2 几种经典滤波理论
• 5.3 小波算法研究
• 5.4 多分辨分析的小波Mallat 算法
• 5.5 光声光谱检测油中含水量精度分析
• 5.6 光声光谱检测油中含水量误差分析
• 5.7 本章小结
• 结论
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间发表的论文和获得的科研成果
• 致谢
• 附录