浊度在线检测设计与测试.pdf

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1、EquipmentManufactringTechnologyNo.3，2008"!!!!"!!计"量!与!检!测!"浊度在线检测设计与测试黄方，杨银平，周振兴（中国电子科技大学自动化工程学院环境检测实验室，四川成都610054）摘要：采用880nm的近红外透射法检测水样浊度，对硬件电路中前置采样放大电路、A/D转换电路、单片机电路和数据传输电路进行设计,对信号进行采集和分析，并对设计方案进行了测试。关键词：浊度检测；透射光；红外光源中图分类号：TU991.21文献标识码：A文章编号：1672-545X（2008

2、）03-0106-03为了提高给水净化技术和生产管理水平，实现水质的在线检测十分重要。浊度检测是水质检测的重要参数，在以往水厂的运行中，浊度的检测采用比色、比光等方法进行人工测定，得到的数据随机性和离散性比较大[1]，现在采用在线连续测量，将数据立即转换为电信号，能保证检测的稳定性和准确性。图1浊度检测的系统原理图在国际标准（ISO7027-1984）中，透射法和散射法定为浊1.1光源与传感器的选择度仪设计的两种标准测量方法。透射法是用一束光穿过一定光源与传感器的选择对系统的信号稳定性和灵敏度有很厚度的水样体，通

3、过测量水样中悬浮颗粒物对入射光的吸收大的影响。浊度检测系统的光源通常有钨灯以及单色或狭带光和散射所引起的透射光强度的衰减量来确定水样的浊度。散源，钨灯具有较宽的波谱输出、耐用、价廉和可靠，但需要控制射法则是通过测量穿过水样的入射光束被水样悬浮颗粒物散良好的供电源；单色或狭带光源有激光、汞灯、各种灯-滤光片射所产生的散射光强来确定水样浊度。这两种检测方法在待组合以及发光二极管（LED）等。由于LED的使用寿命长和性测浊度与电信号之间的关系、仪器的校准方法、光源的选择和价比优良，本设计选用光源为近红外LED光源VTE

4、1063，发稳定性等方面都各有特点[2]。透射法的原理和仪器的设计相对射波长的峰值为880nm，最大连续功耗仅为200mW。简单，能获得较大的浊度测量范围，但在测定低浊度时，由于光源的光谱及传感器的光谱响应是影响浊度检测系统性微小的浊度变化所引起的透射光变化率很小，故对光电接收能的关键因素，光源及传感器的组合决定了仪器的有效光谱性元件和放大器的分辨率和稳定性要求比较高。而测量非常低质以及对水样的响应实质。在选择光电传感器件时，需要根据的浊度时，散射法测量对光源及电路的稳定性要求相对较低，光源的发射波长来选择响应值

5、较好的传感器件，本设计选用近易于实现对仪器的稳定性要求[3]，通常散射法只用于测量较低红外传感器VTB5051H，其响应峰值为920nm，光谱响应的曲的浊度[4]，若浊度范围较大时，光电转换得到的电信号将不再线如图2所示。是浊度的单值函数。水样的浊度与对应的信号之间的关系取决于所采用的电路参数、测量结构的几何参数以及待测水样的水质，这种对应关系难于用模拟运算电路加以线性化，因此在确定各种电路参数、几何参数以及与悬浮微粒的光学特性有关的各种参数后，需要进行浊度测量系统的定标。通过对透射法和散射法的测试比较以及对透射

6、法在线浊度检测的可行性的研究，本文根据透射法原理设计浊度的在线检测系统。图2光谱响应的曲线1.2电路设计部分1浊度检测系统电路设计包含前置放大电路、A/D转换器MC14433、单片机AT89C52及稳压电源设计等，稳压供电电路把输入电压转浊度在线检测系统由采集信号的光传感器、前置放大电换成稳定的输出给各个元件供电。稳压供电电路的-5V是由路、A/D转换器、单片机控制、数据输出电路以及光源和比色皿基于LM2576的稳压电路U5提供，LM2576是3A电流输出降等组成，如图1所示。压开关型集成稳压电路，它内含固定频率

7、振荡器（52kHz）和基收稿日期：2007-12-06基金项目：电子科大科研启动基金（Y020002010701010）。作者简介：黄方（1966—），女，副教授，博士，研究方向：环境监测和水污染控制。106《装备制造技术》2008年第3期准稳压器（1.23V），具有完善的保护电路，利用外围期间构成高2浊度与吸光度的关系效稳压电路。稳压供电电路的+5V由基于三端稳压集成电路LM317的稳压电路U4提供，LM317是常见的可调集成稳压2.1实验方法器，最大输出电流为2.2A，输出电压范围为1.25～37V。供电电按

8、ISO7027-1984国际标准单位（FNU）配制福尔马肼聚合路还提供了模拟电路、数字电路接地端。物浊度标准液，用稀释法制备标准浊度系列。利用浊度检测系880nm近红外LED光源VTE1063发出的光束透过水样统检测浊度标准溶液系列，得到输出结果。该实验在暗盒进行到达传感器，光传感器VTB5051H接受来自于水样的透射光，以最大限度的减小背景杂散光对浊度测量的影响。并转换