基于超声衰减的污水悬浊液浓度检测装置研究

发布时间：2017-04-10 18:02

  本文关键词：基于超声衰减的污水悬浊液浓度检测装置研究，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：污水处理是水污染防控的主要方法之一。很大一部分污水属于固液混合的悬浊液范畴,浓度是能直观体现其性质的指标参量,在污水处理的过程中准确检测其浓度变化情况是评定水质情况和处理结果的重要手段。目前的多种悬浊液浓度检测方法各有特点,但受到使用条件限制都不适合用来检测污水的浓度。近年来崛起的超声波浓度检测法与其它方法相比,因为其检测结果准确、应用方便、对人无害等特点,是最适用于污水的一种浓度检测方法。本文的主要目的就是研究一种基于超声波衰减的污水悬浊液浓度检测装置。本文在综述国内外对超声浓度检测研究的基础上,重点围绕基于超声波衰减的浓度检测方法进行展开讨论。探讨超声波在污水悬浊液体系中传播时衰减特性,对经典的超声波浓度衰减模型进行简化分析,设计实验装置并进行浓度检测实验,同时从理论和试验两个方面同时验证了这种浓度检测方法的可行性。第一章作为绪论部分首先说明超声波检测浓度的意义所在,对比几种浓度检测的方法指出超声波检测法的优势。简要概括了超声检测的原理,介绍了国内外在超声波检测领域的研究现状和成果。第二章内容是超声波浓度检测的理论基础,分别分析了污水悬浊液的成分特性、超声波的传播特性以及在悬浊液中超声波的衰减特性。第三章在第二章的理论基础上,进一步探讨了几种经典的超声波浓度衰减模型,在对Lamb-Urick衰减模型,Epstein衰减模型和唐应吾衰减模型的研究基础上对超声模型进行简化分析。第四章建立起了超声浓度检测实验的硬件设施,选用合适的超声波换能器并对装置各个功能模块分别进行设计和调试。第五章是利用超声波方法检测悬浊液浓度的实验,根据前面章节的理论基础,利用第四章建立起的实验装置对不同质量浓度的悬浊液进行检测,记录实验数据并进行处理分析。第六章是全文总结和展望,对整个论文的研究内容和工作加以总结,分析优缺点并对未来工作加以展望。
【关键词】：超声波 衰减 悬浊液 质量浓度
【学位授予单位】：浙江大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：X832;TB559
【目录】：

• 致谢4-5
• 摘要5-6
• Abstract6-11
• 1 绪论11-25
• 1.1 研究背景及意义11-15
• 1.1.1 我国水体污染和污水处理现状11-12
• 1.1.2 悬浊液浓度测量的方法12-15
• 1.2 超声波应用现状简介15-17
• 1.2.1 超声波的概念与主要特点15-16
• 1.2.2 超声波的应用方式和领域16-17
• 1.3 超声波检测的原理17-19
• 1.3.1 超声波的特性参数17-18
• 1.3.2 超声波特性参数的测量18-19
• 1.4 超声波在浓度检测领域的研究现状19-21
• 1.4.1 国外的研究现状19-20
• 1.4.2 国内的研究现状20-21
• 1.4.3 本文研究内容21
• 1.5 论文组织架构21-22
• 1.6 本章小结22-25
• 2. 超声波检测悬浊液浓度的理论基础25-39
• 2.1 污水悬浊液的特性25-27
• 2.1.1 污水悬浊液的成分25-26
• 2.1.2 固体颗粒物的粒度26-27
• 2.2 超声波的特性27-31
• 2.2.1 超声波的分类27-28
• 2.2.2 超声波的物理参量28-31
• 2.3 超声波在悬浊液中的传播与衰减特性31-35
• 2.3.1 超声波的散射衰减31-34
• 2.3.2 超声波的吸收衰减34-35
• 2.4 污水浓度的超声检测原理35-37
• 2.5 本章小结37-39
• 3 超声浓度检测衰减模型研究39-53
• 3.1 几种经典的悬浊液中超声衰减模型39
• 3.2 Lamb-Urick声衰减模型39-42
• 3.3 Epstein悬浊液超声衰减模型42-46
• 3.3.1 非“长波长”条件下的衰减模型42-45
• 3.3.2 “长波长”条件下的衰减模型45-46
• 3.4 唐应吾超声衰减模型46-49
• 3.4.1 固体颗粒的排列模型46-47
• 3.4.2 悬浊液超声衰减模型47-49
• 3.5 超声波衰减模型的简化49-51
• 3.5.1 超声散射衰减的经验公式49-50
• 3.5.2 理论模型的简化分析50-51
• 3.6 本章小结51-53
• 4 超声衰减浓度检测试验平台的建立53-77
• 4.1 试验平台总体设计53-56
• 4.1.1 设计目标与要求53
• 4.1.2 检测方案的选择与确定53-55
• 4.1.3 平台的总体架构与工作流程55-56
• 4.2 超声换能器56-61
• 4.2.1 超声换能器的分类56-57
• 4.2.2 超声换能器的选择57-59
• 4.2.3 换能器的特性分析59-61
• 4.3 超声波发射电路的设计61-67
• 4.3.1 探头激励方式的选择61-63
• 4.3.2 脉冲信号发生电路63-65
• 4.3.3 触发脉冲产生电路65-67
• 4.4 接收电路的阻抗匹配67-70
• 4.4.1 压电换能器的阻抗特性67-68
• 4.4.2 压电换能器谐振阻抗的测试68-69
• 4.4.3 阻抗匹配电路设计69-70
• 4.5 信号采样电路设计70-74
• 4.5.1 FPGA控制芯片的选择70-72
• 4.5.2 A/D采样芯片的选择72-73
• 4.5.3 FIR数字滤波器设计73-74
• 4.6 USB微控制器的选择74-75
• 4.7 本章小结75-77
• 5 浓度检测实验与数据处理77-85
• 5.1 实验器材准备77-79
• 5.2 试验平台的初步设置79-80
• 5.2.1 收发换能器中心距的确定79
• 5.2.2 激励脉冲电源电压的确定79-80
• 5.3 实验与数据采集处理80-83
• 5.3.1 浓度检测实验80-81
• 5.3.2 数据采集与处理81-83
• 5.4 本章小结83-85
• 6 总结与展望85-89
• 6.1 全文总结85-86
• 6.2 工作展望86-89
• 参考文献89-92

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  本文关键词：基于超声衰减的污水悬浊液浓度检测装置研究，由笔耕文化传播整理发布。

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