基于拉曼光谱的气溶胶检测系统的设计

发布时间：2019-10-16 07:09

【摘要】：大气气溶胶(aerosol)指的是悬浮在空气中的固态微粒或液体悬浮体系。其主要成分是分散的固体或液体微粒,它们的粒径大小为0.001~100微米,分散的介质是气体。随着近年来,全国性的雾霾使得气溶胶成分之一PM2.5倍受关注,而关于PM2.5的检测也是气溶胶检测的重要途径之一。由于大气气溶胶的粒子的直径范围变化较广。因此,根据不同的检测标准,可以选取不同直径大小的气溶胶颗粒作为检测标准。本文主要工作如下:⑴首先介绍大气气溶胶的来源,它所带来的污染影响,以及其基本成分。并概括了大气气溶胶检测的几种常用技术,结合国内外目前的研究现状综合考虑,最终选定光谱检测来搭建检测系统。⑵搭建气溶胶检测系统中硬件采集系统,详细介绍样品采集的原理,分析其内部结构和功能,初步检测出样品的浓度。⑶搭建上位机控制系统,检测并得到气溶胶主要成分,并绘制检测结果曲线,分析并比较监测数据,进一步确认检测成分。⑷在浓度确定的基础之上,进行二次检测,解释拉曼分析技术的理论基础,并利用拉曼分析技术搭建光谱采样系统,获取光谱数据。⑸对该检测系统的检测结果进行研究分析,分别检验浓度与成分的正确性,证明该系统的可行性。
【图文】：

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II.下位机通过串口模块将信号传至计算机，将采样温度传到上位机，计算机进行数据分析。如图 2-8 所示，便是其基本的框架流程图。有五个基本模块，控制模块 MCU、时钟电路、传感模块、通讯模块以及电源模块。MCU 选用STC12C5A60S2 作为主控芯片，由此进行温度的采集。在其内部设置 A/D 转换器进行模数转换，最后再经过串口传输到 PC 机。图 2-8 数据采集转换电路框架图A.控制模块设计本文选择的 STC 控制芯片内部含有 MAX810 的复位电路，还有个 8 路 10 位的高速 A/D 转换器，它是新型的高速单片机。上电后，首先进行复位。P1 口设置为上拉口，接着通过软件可以设置 A/D 转换，没有作为 A/D 转换的端口可以当作 I/O 口使用。其基本结构图如图 2-9 所示。温度传感器时钟电路串口通讯稳压电源MCU STC125A60S2

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以上只是简单的流程介绍，在实际的操作过程中，由于环境中存在杂度因素等不确定因素的影响，需要事先获取空白滤镜的拉曼光谱图。测特定化学样品的时候，还应人为的加强检测光谱，这在第四章会有绍。.3 光谱的匹配分析对检测到的拉曼光谱，，可以采用类比匹配的方法进行分析。也就是把光谱与已知样品库中的光谱曲线进行匹配比较。假定光谱向量是高维某一点，那么通过模拟高维空间的距离便可相似与样品匹配的方法。距离较小时，样品与库中的光谱也就越接近。除了以上所说的高维空也可以采用样品光谱向量作为参考因素的方法来进行匹配。同理，当量相关系数越接近的时候，其样品也就越相似。如下，海明距离aD 与bD 以及相关系数 C 便可作为参考匹配公式。| ( ) ( )|mD x i y i （3
【学位授予单位】：武汉理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：X84

【参考文献】