散射光式濁度儀及信號(hào)處理的研究.pdf

1、隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，水對(duì)人民生活、工業(yè)生產(chǎn)的影響日益加強(qiáng)，所以水質(zhì)的好壞直接關(guān)系著人民大眾的身體健康，關(guān)系著工業(yè)生產(chǎn)的順利進(jìn)行。濁度作為檢測(cè)水質(zhì)好壞的主要技術(shù)參數(shù)，是水質(zhì)檢測(cè)的必檢項(xiàng)目。濁度儀，顧名思義是測(cè)量水渾濁度的儀器，在很多方面有著廣泛的用途，如：環(huán)保、水文、食品工業(yè)、醫(yī)藥、電子和能源等行業(yè)。 電子技術(shù)的快速發(fā)展為濁度儀朝著集成化、多功能化、智能化發(fā)展奠定了基礎(chǔ)。由于起步較晚，國(guó)產(chǎn)濁度儀無(wú)論在性能上、穩(wěn)定性上都與進(jìn)口濁度儀

2、有著明顯的差距，但是進(jìn)口濁度儀結(jié)構(gòu)復(fù)雜、價(jià)格昂貴，不適合推廣。因此，濁度儀的研制將具有非常重要的意義。 本文介紹了光的吸收定理和散射定理——這是濁度儀之所以能夠分析并檢測(cè)濁度的理論基礎(chǔ)，通過(guò)分析進(jìn)一步加深對(duì)濁度儀工作原理的了解。根據(jù)國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)ISO7027可知，現(xiàn)今測(cè)量水的濁度主要以光學(xué)濁度儀測(cè)量法為主，主要包括散射光法和透射光法兩種，散射光法主要用于測(cè)量低濁度水，但也可用于高濁度水的測(cè)量；而透射光法更適合于測(cè)量高濁度水。在分析和

3、比較其優(yōu)缺點(diǎn)后，針對(duì)課題要求選擇散射光式測(cè)量方法；并選擇以90°角作為檢測(cè)角度，以減小雜散光的影響。 通過(guò)比較白熾燈/鎢燈和發(fā)光二極管/激光二極管的各項(xiàng)性能指標(biāo)，考慮到水對(duì)光線具有選擇性吸收作用，選擇890nm的紅外發(fā)光二極管作為濁度儀的發(fā)光器件，其有發(fā)光光強(qiáng)穩(wěn)定、壽命長(zhǎng)、發(fā)光光譜窄等優(yōu)點(diǎn)，且用波長(zhǎng)大于800nm的紅外光進(jìn)行測(cè)量可以大大減小水中光吸收物質(zhì)的影響；通過(guò)對(duì)光敏電阻、光電池、光敏二極管和光敏三極管等光敏器件的各項(xiàng)性能的

4、分析與比較，選擇響應(yīng)時(shí)間短、輸出特性線性度好的光敏二極管作為光接收器件，并與紅外發(fā)光二極管相配套，構(gòu)成濁度儀工作的重要系統(tǒng)——光電系統(tǒng)。采用ATMEL公司的ATmegal6增強(qiáng)型、低功耗8位單片機(jī)作為系統(tǒng)的硬件平臺(tái)設(shè)計(jì)濁度儀硬件電路。考慮到在實(shí)際測(cè)量中水樣的濁度較小，所以選擇兩級(jí)信號(hào)放大電路，其中一級(jí)放大電路采用儀表放大器AD623，提高其檢測(cè)信號(hào)的靈敏度。為了消除背景光、雜散光等的影響，設(shè)計(jì)了簡(jiǎn)易而多用途的水樣槽。 最后，進(jìn)行