多光谱污水有机污染物综合指标在线检测装置的设计与开发

论文摘要

目前,在水质有机污染综合指标的在线检测装置领域,主要有基于传统的物理化学方法和新兴的光谱检测方法两类设备。两者相比,光谱检测方法具有检测速度快、无化学试剂二次污染、操作维护简单、运行费用低等显著优点,非常适用于水质的在线检测。但是现有的用于在线型水质检测装置的光谱检测技术只有紫外吸收光谱,其效果不理想,本文将定量分析灵敏度更高、定性分析能力更强的荧光光谱检测技术引入到水质综合指标的在线检测中,实现基于多光谱的水质在线检测,以提高基于光谱检测方法的水质在线检测装置的性能。多光谱污水有机污染物综合指标在线检测装置主要分为多光谱检测系统、样品采集及预处理系统、电气控制系统及人机交互软件等部分。本文主要研究内容为：1.根据紫外吸收光谱和荧光光谱的检测设备及检测方式的要求,通过对不同检测器、光源的分析和实验研究,设计并搭建了多光谱检测系统。2.按照两种光谱检测时对被测水样性状的多种要求,并结合工业现场的实际应用情况,设计了从水样的采集到各个预处理过程的水路流程,通过相应的机械设计实现了样品采集及预处理系统的构建。3.为光谱检测和水路流程的控制设计了电气控制系统,在此基础上完成了人机交互软件的开发,使之在两者的共同协作下实现光谱检测流程和样品采集及预处理流程的自动化运行。4.将各个系统组合成多光谱污水有机污染物综合指标在线检测装置的测试样机,并对样机实行了测试运行,通过测试运行,分析了测试样机的整体性能,也发现了样机存在的多种问题,同时提出了解决这些问题和提高整体性能的改进方案。

论文目录

• 致谢
• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 背景
• 1.2 水体有机污染物综合指标
• 1.3 水质检测装置发展现状
• 1.4 水质光谱检测技术
• 1.5 本文的主要内容
• 第2章 光谱检测系统的设计与研究
• 2.1 光谱检测系统设计的要求
• 2.2 系统的整体结构
• 2.3 检测器的选取
• 2.4 光源的选择
• 2.4.1 氙灯
• 2.4.2 发光二极管LED
• 2.4.3 激光器
• 2.5 系统的搭建
• 2.6 小结
• 第3章 样品采集与预处理系统的设计与研究
• 3.1 多光谱检测样品的影响因素及其要求
• 3.2 系统的流程设计
• 3.3 系统的机械设计与实现
• 3.4 小结
• 第4章 电气控制系统及人机交互软件的开发
• 4.1 电气控制系统
• 4.1.1 系统各器件介绍
• 4.1.2 系统的实现
• 4.1.3 系统流程
• 4.2 人机交互软件的设计
• 4.2.1 测量
• 4.2.2 模型学习
• 4.2.3 历史数据
• 4.2.4 参数设定
• 4.2.5 设备自检
• 4.2.6 关机
• 4.2.7 数据库
• 4.3 小结
• 第5章 装置测试样机的调试及改进方案
• 5.1 测试样机的调试
• 5.1.1 水路的检查
• 5.1.2 流程检测参数的确定
• 5.1.3 光谱检测参数的确定
• 5.2 测试样机的性能分析
• 5.2.1 光谱检测差异度测试
• 5.2.2 运行测试
• 5.3 存在的问题及其改进方案
• 5.4 小结
• 第6章 总结与展望
• 6.1 工作总结
• 6.2 研究展望
• 参考文献
• 附录