散射式浊度仪的设计与实现

发布时间：2017-04-20 21:00

  本文关键词：散射式浊度仪的设计与实现，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】： 水的浊度是由于不溶解物质的存在而应起的。对于不溶性的，分散物质所应起的浊度，可以通过测量散射光的强度求出。光的散射作用是液体的一种特性，可以用来测定浊度。 根据国际标准ISO7027，使用光学浊度仪测量的水的浊度：一是散射光测定法，适用于低浊度水(例如饮用水)，根据仪器设计的不同，也可以将其用于高浊度水的测定。二是透射光测定法，更适合于高浊度水(例如废水和污水)的测定。可溶性的吸收光物质(例如有色物质)的存在能影响浊度的测定。用大于800nm波长进行测量，可减少这些影响。在该波长范围内，某些污水中的蓝色对浊度测定有轻微影响，空气气泡也可能干扰测定，但是对试样进行仔细处理可以将这些干扰降至最小的程度。含溶解性物质的水样，仅能使通过该水样的光线衰减。而含不溶性物质的水样不仅能使入射光衰减，而且由于水中不溶性粒子的存在还会在各个不同方向上程度不同地产生散射光。散射光强度取决于入射光的波长，测量角以及水中悬浮颗粒的形状，光学特性和粒子大小分布。 随着仪器仪表向着智能化方向的发展，嵌入式系统技术也获得了广泛的发展空间。与此同时，人们生活水平不断的提高，水质(尤其是饮用水质)越来越得到人们的关注。水的浊度是反映水质优劣的一个十分重要的指标。从卫生的角度来看，降低水的浊度对人体健康有不少好处。针对市场上浊度仪存在的优缺点，本选题结合嵌入式系统技术，单片机技术和自动化仪器仪表，对浊度仪的硬件和软件进行设计研究，设计并实现了一种更符合生产、生活需求的新型浊度仪，可用与宽范围水浊度的测量，具有线性度好，灵敏度高等特点。 本文设计的新型浊度仪具有以下特点：采用ATMEL公司的ATmega16低功耗8位单片机(国外称为MCU)作为系统的硬件平台，其低功耗工作模式，既提高了运算的速度，又降低了功耗，使浊度仪具有更长的使用周期。论文简要地介绍了浊度仪的分类，散射式浊度仪的工作原理，，现状及发展前景，阐述了本设计的重要性及广泛的应用前景。详细阐述了基于ATmega16处理器浊度仪的软、硬件设计，水样池的设计，光电系统，电源电路，放大电路，ATmega16的CPU电路，接口电路。对于气泡干扰的处理，颜色干扰的处理，有机物干扰的处理，给出了调试过程和试验结果。 通过大量的基础试验结果表明，这种设计方法可以很好地消除上述干扰。总结归纳了散射式浊度仪的可行性，可靠性。
【关键词】：散射光 浊度仪 气泡干扰 颜色干扰
【学位授予单位】：太原理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2007
【分类号】：TH74
【目录】：

• 摘要3-5
• ABSTRACT5-16
• 第一章 绪论16-20
• 1.1 浊度仪简介16
• 1.2 浊度仪生产现状及发展前景16-17
• 1.3 浊度测量的意义17
• 1.4 选题依据17-18
• 1.5 论文的主要研究工作18-20
• 第二章 浊度仪形成机理20-26
• 2.1 浊度概述20-21
• 2.1.1 浊度定义20
• 2.1.2 浊度单位20-21
• 2.2 浊度标准21-22
• 2.2.1 零浊度水21
• 2.2.2 福尔马肼(Formazine)浊度标准溶液21-22
• 2.3 浊度测量方法22-25
• 2.3.1 透射光测定法23
• 2.3.2 散射光测定法23-24
• 2.3.3 透射光—散射光比较测定法24-25
• 2.4 本章小结25-26
• 第三章 浊度仪工作原理26-31
• 3.1 浊度测量原理26-29
• 3.1.1 散射光强度26-27
• 3.1.2 浊度仪中接收的散射光强度27-29
• 3.2 散射式浊度仪测量的范围29-30
• 3.2.1 最大浊度值29
• 3.2.2 散射式浊度仪测量的线性关系29-30
• 3.3 本章小结30-31
• 第四章 水样池设计及光电器件选型31-38
• 4.1 水样池的设计31-35
• 4.1.1 水样池壳体31-35
• 4.2 发光器件的选型35-36
• 4.2.1 发光器件的国际标准要求35
• 4.2.2 发光器件的选型35-36
• 4.3 光电接受器选型36-37
• 4.4 本章小结37-38
• 第五章 浊度仪硬件设计38-55
• 5.1 电源电路38
• 5.2 发光电路38-40
• 5.2.1 TL431A可调节精密基准电源并联稳压电路39
• 5.2.2 比较电路39
• 5.2.3 功放电路39-40
• 5.3 运算放大电路40-47
• 5.3.1 LM358运算放大电路40-42
• 5.3.2 AD623单电源仪表放大器42-45
• 5.3.3 AD623一级运算放大电路45-47
• 5.4 ATMEGA16控制电路47-53
• 5.4.1 ATmega16芯片特性47-49
• 5.4.2 ATmega16控制电路49-50
• 5.4.3 晶振电路50
• 5.4.4 SPI接口50-51
• 5.4.5 JTAG接口51-52
• 5.4.6 A/D转换电路52-53
• 5.4.7 USART异步串行通信接口53
• 5.5 本章小结53-55
• 第六章 浊度仪软件设计及试验测量55-84
• 6.1 ICCAVR编译器55
• 6.2 AVR集成开发环境55-56
• 6.3 A/D转换寄存器设置56
• 6.3.1 ADC多工选择寄存器ADMUX56
• 6.3.2 ADC控制和状态寄存器ADCSR56
• 6.4 异步串行口通信56-59
• 6.4.1 USART控制和状态寄存器A-UCSRA56-57
• 6.4.2 USART控制和状态寄存器B-UCSRB57
• 6.4.3 USART控制和状态寄存器C-UCSRC57-58
• 6.4.4 异步串行口通信程序58-59
• 6.4.5 PC机显示画面59
• 6.5 气泡处理59-73
• 6.5.1 机械除泡60-61
• 6.5.2 机械除泡零件图61-64
• 6.5.3 数字滤波除泡算法64-68
• 6.5.4 数字滤波除泡程序68-73
• 6.6 有机物干扰73-74
• 6.7 颜色处理74-82
• 6.7.1 溶液显色原理74-75
• 6.7.2 物质的颜色75-76
• 6.7.3 分光光度法76-77
• 6.7.4 颜料、染料、指示剂的定量分析和定性分析77-82
• 6.8 本章小结82-84
• 第七章 结论及展望84-86
• 7.1 全文总结84
• 7.2 工作展望84-86
• 参考文献86-88
• 附录88-89
• 致谢89-90
• 攻读硕士学位期间发表的论文90

【引证文献】

中国期刊全文数据库 前3条

1 梅玫;黄勇;;水体中浊度测定方法的研究进展[J];广东化工;2012年09期

2 王丽;;散射式水下浊度测量方法的研究[J];国外电子测量技术;2012年09期

3 秦华伟;周红伟;叶瑛;潘依雯;杨厉昆;;应用于龟山岛热液喷口探寻的散射光式水下浊度仪研制[J];热带海洋学报;2013年01期

中国硕士学位论文全文数据库 前5条

1 冯祥;微量样本中悬浮颗粒浓度的快速检测装置研究[D];电子科技大学;2011年

2 邢静芳;基于浊度法的抗生素效价测量系统的研发[D];河北工业大学;2011年

3 邹瑞杰;基于Mie散射的微量油污染在线检测技术研究[D];天津大学;2012年

4 罗民富;便携式光电浊度仪的研究[D];重庆大学;2010年

5 邬晓龄;SiO_2/PVDF复合纳滤膜的制备及其去除模型病毒的性能研究[D];华南理工大学;2013年

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本文编号：319494