液滴分析与水质定量检测的研究

发布时间：2020-11-11 20:30

　　 液滴分析技术主要具有两大功能：一是用于液体的定性识别，二是用于液体特性参数的定量测量。目前国内外对该技术的研究主要集中在第一个功能上，即主要进行各种液滴分析方法及液滴分析仪的研究，试图更方便的获得包含更多液体信息的液滴指纹图。这些研究为应用液滴分析技术进行液体的定性识别，奠定了很好的基础。但这些研究对于定量获知被分析液体具体的水质参数还有很大的不足。本文主要对应用液滴分析技术获得定性识别液体信息的同时，如何定量检测出水质指标进行了研究。为拓宽液滴分析仪的实际应用奠定了一定的基础。 水质好坏与生态环境息息相关，检测水的质量，进而控制保护水资源环境，其重要性不言而喻。表征水质好坏的指标有很多，其中溶解氧、盐度、pH值、微量重金属元素的含量等是重要的指标，尤其是在水产的健康养殖上，对这些参数的精确控制是健康养殖的关键。本文主要对溶解氧、盐度和pH值等的定量检测进行了研究。 本文的主要工作概括如下： 1、将光纤溶解氧检测方法与光纤、电容液滴分析方法融合，在获得液滴指纹图的同时，实现了溶解氧的定量检测。基于光纤、电容液滴分析技术，引入了光纤溶解氧探头，解决了二者融合的技术难题，搭建了实验装置。实验装置搭建过程中主要的工作包括：荧光光源、光纤溶解氧探头和光电转换元件的选择，滴头结构的设计，溶解氧处理电路的设计以及前人设计的光纤、电容液滴分析方法实验装置的重新搭建。 2、建立了最佳的溶解氧检测模型。由实验装置对30种不同溶解氧浓度的液体进行了实验，由实验结果研究了不同的溶解氧检测模型，最后通过模型的对比分析，得到了最佳的溶解氧检测模型。 3、分析了液滴分析技术中光纤信号与盐度的关系，研究了盐度的检测模型。利用实验装置对20种不同盐度的溶液进行了实验，通过分析实验结果，由液滴指纹图中的光纤信号及指纹图曲线下的面积分别建立了盐度的检测模型。对几种模型的检测结果进行对比分析，得出利用光纤信号的平均值作为三层BP神经网络的输入检测盐度的效果最佳。 4、研究了液滴分析方法与pH值的相关性。对几种pH值较低的碱性溶液进行了实验，得出了光纤、电容液滴分析方法不适合用来检测液体的pH值的结论。对几种pH值较高的强碱性溶液进行实验，分析实验结果，得出了光纤、电容液滴分析方法不适合用作强碱性溶液的分析的结论。 5、就温度对液滴指纹图鉴别液体及溶解氧和盐度检测产生的影响进行了分析，提出了温度补偿方案。
【学位单位】：天津大学
【学位级别】：博士
【学位年份】：2012
【中图分类】：X832
【部分图文】：

光纤液滴分析方法原理图

指纹图来实现液体识别的一种方法，由爱尔兰的 McMillan 博士等人于 1992 年提出的[33]。其工作原理示意图如图 1-1 所示。图 1-1 光纤液滴分析方法原理图图 1-1 中的关键元件是输入光纤、输出光纤和滴头。当毛细管中有液体流入滴头时，在滴头下端会形成液滴，随着液体的不断流入，液滴的体积逐渐增加，直至液滴滴落，此过程中液滴的轮廓也不断发生变化，如图 1-2 所示[34]。

第一章 绪论测环境温度范围内的相对介电常数；1k (2m )，2k (无量纲)-是与滴头的几有关的修正系数，当滴头半径设计为 r =3mm时，62111.2310m k =×0.185[37]。由式（1-3）可以看出，液滴的体积与电容器的电容的变化量是呈正比的电容信号处理电路、A/D 转换、数据采集卡和计算机，得到电容的变化量式（1-3）即可求出液滴的体积。该方法可以得到液滴生长的任意时刻的积值。
【参考文献】

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本文编号：2879700