论文部分内容阅读
浊度是评价水质的重要依据之一,浊度测量涉及生活的各个方面,随着社会经济的巨大发展,以及我国水资源环境越来越严峻的形势,人们对于浊度的要求也越来越严格。我国关于浊度测量的研究起步较晚,浊度仪的准确度、稳定性跟国际水平存在较大的差距,因此国内80%的浊度仪依赖于国外进口,价格高昂,操作、维修和维护成本也很大。为改变这一现状,开发高可靠性稳定性以及智能化的浊度仪成为了急于解决的问题。在这一背景下,展开了针对于低浊度水质浊度测量方法研究,具有很好的实用价值。 本文首先介绍了浊度的测量原理:光的吸收和散射定律,分析并对比了浊度测量的两种基本方法:透射光测量法和散射光测量法,由于散射光测量法更适合于低浊度水质的测量,因此系统采用基于散射光测量原理的水下浊度测量方法,并对浊度仪进行整体方案设计。整个系统可分为三个部分:光学探头部分、浊度仪硬件系统部分、浊度仪软件部分。 浊度仪光学探头部分详细介绍了探头部分所需光学器件的选择,以及光路设计。光源采用650nm波长的半导体激光器,光电探测器选择和光源波长匹配的硅光二极管。光电探测器件接收90°方向上的散射光进行浊度测量,设计的光学探头最终能够实现水下测量。 浊度仪硬件系统包括信号处理电路和信号采集系统设计。信号处理电路设计了两级信号放大电路,前置放大电路采用ICL7650运算放大器实现微电流转换,二级放大电路用三个OP07搭建了三运放高共模抑制比仪表放大器完成信号放大。并以三星公司ARM9内核的s3c2440作为信号采集系统的核心CPU,构建了嵌入式信号采集系统。 浊度仪软件部分完成了嵌入式应用程序的开发。使用C++语言完成了嵌入式Linux平台下驱动程序的开发,以及操作系统移植。最终完成了Qt图形界面的应用程序开发,实现了信号采集、数字滤波、显示及存储。 最后搭建了浊度仪整体系统,使用美国哈希公司2100P型浊度仪对该系统进行了标定,并进行了浊度测量实验,实验结果证明了该测量方法的可行性,