一種新的經(jīng)濟型智能濁度儀研究.pdf

1、濁度用以表示水的清澈或渾濁程度,是衡量水質(zhì)良好程度的重要指標。隨著人們對自身健康及環(huán)保的關(guān)注,濁度檢測日益受到重視。濁度儀作為測量水樣渾濁度的儀器,在食品、環(huán)境監(jiān)測、醫(yī)學等領(lǐng)域需求巨大。計算機控制技術(shù)的發(fā)展,生產(chǎn)新工藝及新材料的應用使得濁度儀的發(fā)展出現(xiàn)工作方式智能化,安裝形式多樣化,功能多元化的趨勢。我國濁度儀自上世紀八十年代以來,得到了長足的發(fā)展,但與國外著名品牌相比仍存在較大差距,突出表現(xiàn)在產(chǎn)品的可靠性和穩(wěn)定性較差。特別是在線濁度儀

2、的市場,國外品牌占有主導地位。而國外產(chǎn)品高昂的價格成為濁度儀廣泛應用的障礙。因此,國產(chǎn)智能濁度儀的研發(fā)具有很強的現(xiàn)實意義。
　　課題介紹了濁度儀的測量原理——透射法、散射法、表面散射法、散射與透射比值法。其中,在中、低濁度的測量中,散射與透射比值法表現(xiàn)出最好的整體性能。結(jié)合課題要求,選擇使用散射與透射比值法。在測量池的設(shè)計上充分考慮經(jīng)濟性、實用性。設(shè)計了標定漏斗使用戶能根據(jù)實際自行配置標準液方便地進行在線校準;進水管安裝在測量池下

3、方利于消除氣泡。測量池的結(jié)構(gòu)設(shè)計使用戶無需額外配備固態(tài)標準,消泡和標定結(jié)構(gòu)簡單,易于操作。濁度傳感器的設(shè)計包括光源、發(fā)光器件和探測器的確定。首先在光源的選擇上,發(fā)光光譜選擇在紅外光區(qū)以克服由于水樣色度對可見光的吸收而引起的測量不準確。其次,對鹵素鎢燈和紅外光LED在色度影響、發(fā)光穩(wěn)定性、光學系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、發(fā)光強度、粒子敏感性等方面進行對比,選擇耗電少,壽命長,發(fā)光光譜窄,光強方便調(diào)整的紅外LED作為發(fā)光器件。最后,選用輸出線性好,響應速度快

4、的光敏二極管作為探測器接收散射和透射光。濁度發(fā)送器的設(shè)計亮點在采樣電路的設(shè)計。其一,在前置放大電路中沒有再采用傳統(tǒng)的兩級放大電路,而是使用具有高增益、高共模抑制比、失調(diào)小和漂移低等優(yōu)點的運算放大器ICL7650作為前置放大;其二,采用高速、高精度的∑-△型A/D轉(zhuǎn)換器ADS1211接收傳感器信號,替代了一般智能儀器中“采樣/保持器——多路選擇開關(guān)——A/D轉(zhuǎn)換器”的結(jié)構(gòu)。以上措施減少了硬件,優(yōu)化了采樣通道結(jié)構(gòu)。智能濁度儀的計算機采用AT

5、MEL公司的89S52單片機。
　　發(fā)光器件的開關(guān)狀態(tài)切換、散射與透射探測器信號的交替讀入、現(xiàn)場采樣數(shù)據(jù)的數(shù)字濾波、濁度的計算和顯示及儀器的校準等均由單片機通過軟件的運行完成。在實驗室對濁度儀進行了實驗,通過對實驗數(shù)據(jù)的回歸分析及相關(guān)分析,證明濁度儀輸出在量程范圍具有良好線性。最后對課題在傳感器電路、發(fā)送器電路設(shè)計,測量池結(jié)構(gòu)設(shè)計上所取得的成果進行了總結(jié),并提出了課題后期開發(fā)中,在測量池自動清洗、儀器功能改善、產(chǎn)品體積減小等方面的