光学浊度传感器的设计与实现

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1、一、、？—一■－■一‘■，‘，．分类号；单位代码；１０３００密级：２０１３２２８１３８５：学号＾＾讀戈挺產％＃硕：ｔ专业学位论文馨光学浊度传感器的设计与实现ＤｅｓｉｎａｎｄＲｅａｌｉｚａｔｉｏｎｏｆｏｔｉｃａｌｔｕｒｂｉｄｉｔｙｓｅｎｓｏｒｇｐ申请人姓名：王志丹－指导教师：常建华教授合作导师：张志明高级工程师＇专业名称：电子与通信工程．．研究方向：光电传感应用所在学院：电子与信息工程学院二〇—六年六月

2、＊■＞．？＼．独创性声明本人声明所呈交的论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。本论文除了文中特别加Ｗ标注和致谢的内容外，不包含其他人或其他机构已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得南京信息工程大学或其他教育机构的学位或证书而使用过的材料。其他同志对本研究所做的贡献均已在论文中作了声明并表示谢意。、学位论文作者签名：：签字日期心｛）ｂ巧＿关于论文使用授权的说明南京信息工程大学、国家图书馆、中国学术期刊（光盘版）杂志社、中国科学技术信息研

3、巧所的《中国学位论文全文数据库》有权保留本人所送交学位论文的复印件和电子文档，，可Ｗ采用影印、缩印或其他复制手段保存论文并通一致过网络向社会提供信息服务。本人电子文档的内容和纸质论文的内容相。除在保密期内的保密论文外，允许论文被查阅和借阅，可［＾公布（包括刊登）论文的全部或部分内容。论文的公布（包括刊登）授权南京信息工程大学研巧生院办理。／□保密（年月）（保密的学位论文在解密后应遵守此＿协议）学位论文作者签名：责若签字日期：指、ｈ、山导教师签名：中签字日期：山目录

4、摘要ＩＡｂｓｔｒａｃｔＩＩ一第章绪论１１１研究背景与意义１．１．２国内外研巧现状２１．３研究目的与内容７１．４本章小结８第二章浊度测量的基础理论９２．１浊度的基本概念９２１０．２浊度测量的基本原理２－．２．１朗伯比尔吸收定律１０２．１１．２２水样对光的散射作用２．３浊度的检测方法１３２．３．１透射法１３２．３．２散射法１４２．３３比值法１６２１．３．４表面散射法７２．４浊度测量方法的改进１８２．５本章小结

5、２１第Ｈ章浊度传感器的光学设计２２３．１光源部分设计２２３２３．２光电接收部分设计３．３传感器结构设计２６３２７．４本章小结第四章浊度传感器的硬件设计２８Ｉ４．１浊度传感器的总体硬件设计２８４２电源模块设计２８．４．３调理电路设计２９４．４核也板设计３８４．５通信电路设计４０４．６本章小结４０第五章浊度传感器的软件设计４２５．１系统程序设计４２５．２Ａ／Ｄ采集驱动的设计４３５．３数字滤波模块设计４４５４６

6、．４本章小结第六章浊度传感器的性能测试与分析４７６．１浊度传感器的标定方法４７６．２浊度传感器的标定实验４９６．３浊度传感器的指标测试５２６．３．１浊度传感器的误差测定５２６．３．２浊度传感器的重复性测定５２６．４环境温度影响分析５３６．５稳定性测试分析５４６．６本章小结：５５第七章总结与展望％７．１总结５６７．２展望５７参考文献５８Ｅｍ６３作者简介：６４ＩＩ摘要水的浊度是泥沙、粘±、微细的有机物和无机物、

7、浮游生物和其它微生物等悬浮物质所引起的。这些杂质颗粒可成为细菌和病毒的载体与包裹层，降低了氯离子而且在一、ＵＶ或臭氧对水的消毒杀菌作用，可能会引发疾病传播些；工业生产过程中，浊度的大小直接影响到产品质量的好坏。因此，对水体浊度的在线检测具有非常重要的现实意义。本文针对°９０散射法和表面散射法分别只适用于低浊度和高浊度范围测量°的技术特点一，提出了并设计了种新型的４５角斜面式浊度探测结构，将两种浊度测量方法集成于一个浊度传感器探头，大大拓宽了浊度测量范围，且有效降低了传感器的体积和成

8、本。在硬件设计方面，主要完成了包括光源驱动、微弱信号的提取放大一、Ａ／Ｄ采样、串口通信电路等。实验时，采用平行光照射°。待测溶液，同时探测９０散射光和表面散射光根据两种散射测量方法的特点，°当浊度测量值处于０－３００ＮＴＵ和＞３００ＮＴＵ时，系统分别采用９０散射法和表面散射法的测量值进行数据处理和分析。实验结果显示，该测量系统能够准确测－４０００ＮＴＵ