基于二维PSD液体浓度在线检测系统及关键技术研究

发布时间：2020-07-13 10:37

【摘要】：液体浓度是溶液重要特征之一,浓度检测在工业生产中也占有重要地位,液体的浓度检测在医药、化工、环保等方面已进入大规模应用阶段,传统检测方法需要人工采样、误差较大且不能实现在线检测,目前国内液体浓度在线检测技术尚未发展成熟。在现有液体检测方法的基础上,本文提出了一种将双透射隔离窗水槽应用于液体浓度检测的方法,设计了基于二维光电位置敏感器件(2D-PSD)的液体浓度检测系统,同时针对二维PSD非线性误差问题,提出了一种基于神经网络算法的校正方法,从而提高系统测量精度。本文研究主要内容如下:(1)整体技术方案的研究。通过对众多传感器的特性分析与比较,在此基础上,确立将二维PSD传感器应用于液体浓度的在线检测系统。该系统主要由光学系统、传感器系统、数模转换和显示电路组成。(2)提出一种将双透射隔离窗水槽应用于液体浓度检测的方法。该方法采用双透射隔离窗水槽对待测液体进行检测,利用水槽内两个透射隔离窗、两个互相垂直平面镜对光线进行折射及反射,使得出射光线平行射出水槽,且与入射光线在水槽同一端,从而有利于传感器检测到光斑。(3)提出基于神经网络二维PSD校正方法。该方法针对二维PSD非线性误差问题,利用神经网络对隐含层权值不断进行调整,从而得到理想误差,当权值达到要求的条件时,训练就会自动结束;使用MATLAB仿真,通过神经网络对数据进行训练,仿真图显示该方法收敛速度快、数据训练速度快、误差小,在同样误差的情况下,数据训练速度显著提高。(4)整体系统硬件部分及软件部分研究。系统硬件部分包括:设计双透射隔离窗水槽使得传感器更容易检测到光斑,设计双t陷波电路减少电路干扰,搭建电源电路、电压转换电路、单片机及其连接电路、A/D转换器及其外接电路等。软件部分包括:设计A/D转换程序、数据转换程序及数据处理程序等。(5)基于二维PSD液体浓度在线检测系统仿真研究。利用仿真软件建立液体浓度在线检测系统模型,验证所研究技术方案的正确性、系统整体结构以及电路搭建的合理性;同时配置不同浓度的NaCl溶液进行实验,对激光在不同液体折射后,在二维PSD光敏面上产生的不同位移量进行测量,将所得数据与理论数据进行比较,分析产生误差的原因。基于二维PSD液体浓度检测系统具有光斑信号易检测、系统误差小、操作简单等优点,可广泛应用于液体浓度检测领域。
【学位授予单位】：山东理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：O645.1;TP212;TN792
【图文】：

图 1.1 PSD 发展示意图Fig.1.1 Schematic diagram of PSD time1 所示，在 21 世纪左右，PSD 技术发展趋于成熟，文献[13]中，容、间距为 14mm 的位置敏感检测器。文献[14]对于光电传感器赛车可以通过区分背景和轨道来自动识别赛道，以便在最短的。文献[15]在南极洲利用光电传感器检测是否下雪，应用领域广于微机器人，该文献研究了在直接或间接（反射）模式下交替，使得 PSD 快速感应到微机器人的方位，结果表明间接模式 P示出良好的相关性。文献[17]研究了 PSD 传感器的静态和动态特平 PV 模式下的响应时间。除了感测特性的波长和功率依赖性之 PSD 反射点亮和点亮的响应时间。子元件的快速发展，PSD 因其高分辨率，简单的后处理电路和强应用于位移和三维运动测量。特别是 PSD 在位置检测领域具有无测量液位、厚度等。这样的发达国家已经在 PSD 中进行了高水平的研究和制造，

大学硕士学位论文 第二章 液体浓度在线检测系统第二章 液体浓度在线检测系统设计研究液体浓度检测原理 检测原理据光学原理，光源产生的光线经过处理后，穿过盛有待测液体的水槽，窗以及待测液体的折射后，会产生一定偏转角以及光位移偏移量；当液，光线折射角相应变化，光位移偏量进而发生变化，通过传感器检测光化，经过后续外围电路对信号的转换处理就可得到液体浓度。其原理

在线检测系统主要由软件部分和硬件部分组测成。硬件光器、光学系统、特定水槽、信号调理电路、单片机、A软件部分主要包括：A/D 数据转换程序、LED 程序以及检测系统的框图如图 2.2：

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本文编号：2753350