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《王鵬 畢業(yè)設(shè)計》由會員上傳分享，免費在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在行業(yè)資料-天天文庫。
1、緒論1.1工程概況為了提高給水凈化技術(shù)和生產(chǎn)管理水平，減少水的污濁度，在供水，污水處理，綜合凈化，造紙，廢水處理，化工等行業(yè)應(yīng)用廣泛，所以實現(xiàn)水質(zhì)的在線檢測十分重要。濁度檢測是水質(zhì)檢測的重要參數(shù)，在以往水廠的運行中，濁度的檢測采用比色、比光等方法進行人工測定，得到的數(shù)據(jù)隨機性和離散性比較大，現(xiàn)在采用在線連續(xù)測量，將數(shù)據(jù)立即轉(zhuǎn)換為電信號，能保證檢測的穩(wěn)定性和準(zhǔn)確性。在國際標(biāo)準(zhǔn)（ISO7027-1984）中，透射法和散射法定為濁度儀設(shè)計的兩種標(biāo)準(zhǔn)測量方法。透射法是用一束光穿過一定厚度的水樣體，通過測量水樣中懸浮顆粒物對入射光的吸收和散射所引起
2、的透射光強度的衰減量來確定水樣的濁度。散射法則是通過測量穿過水樣的入射光束被水樣懸顆粒物散射所產(chǎn)生的散射光強來確定水樣濁度。這兩種檢測方法在待測濁度與電信號之間的關(guān)系、儀器的校準(zhǔn)方法、光源的選擇和穩(wěn)定性等方面都各有特點。透射法的原理和儀器的設(shè)計相對簡單，能獲得較大的濁度測量范圍，但在測定低濁度時，由于微小的濁度變化所引起的透射光變化率很小，故對光電接收元件和放大器的分辨率和穩(wěn)定性要求比較高。水樣的濁度與對應(yīng)的信號之間的關(guān)系取決于所采用的電路參數(shù)、測量結(jié)構(gòu)的幾何參數(shù)以及待測水樣的水質(zhì)，這種對應(yīng)關(guān)系難于用模擬運算電路加以線性化，因此在確定各種
3、電路參數(shù)、幾何參數(shù)以及與懸浮微粒的光學(xué)特性有關(guān)的各種參數(shù)后，需要進行濁度測量系統(tǒng)的定標(biāo)。本設(shè)計使用的光電傳感器是將光信號轉(zhuǎn)化為電信號的一種傳感器，利用的是光電效應(yīng)。大致可分為三類：第一類是外光電效應(yīng)，即在光照射下，能使電子逸出物體表面。利用這種效應(yīng)所做成的器件有真空光電管、光電倍增管等。第二類是內(nèi)光電效應(yīng)，即在光線照射下，能使物質(zhì)的電阻率改變。這類器件包括各類半導(dǎo)體光敏電阻。第三類是光生伏特效應(yīng)，即在光線作用下，物體內(nèi)產(chǎn)生電動勢的現(xiàn)象，此電動勢稱為光生電動勢。這類器件包括光電池、光電晶體管等。光電效應(yīng)都是利用光電元件受光照后，電特性發(fā)生變
4、化。敏感的光波長是在可見光附近，包括紅外波長和紫外波長。1.2國內(nèi)外研究現(xiàn)狀我國從80年代開始研制和生產(chǎn)工業(yè)水質(zhì)濁度分析儀，光源和傳感器技術(shù)的生產(chǎn)開始就落后，所以與國外濁度儀比較，技術(shù)性能差別很大，加之電子控制線路部分不先進，所以長時間水濁度分析儀器行業(yè)幾乎是空白點。隨著國民經(jīng)濟和科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，國內(nèi)關(guān)于濁度與濁度儀的研究開始逐漸豐富起來，一些大學(xué)的研究實驗室已投入研究工作的有關(guān)濁度儀行列。但整體來說，無論是研究機構(gòu)或產(chǎn)品型號，比較單一，但其中大部分是臺式的，不是很適合在工廠使用，根據(jù)產(chǎn)品技術(shù)參數(shù)的說明，其測量范圍也很有限。最大的問題是由
5、濁度濁度傳感器，特別是光源的穩(wěn)定性，壽命都沒有解決。因此，解決國產(chǎn)濁度傳感器穩(wěn)定測量，是迫切需要解決的問題。限制我國的工業(yè)濁度儀發(fā)展的另一個問題是：880nm波長的紅外發(fā)光二極管。這種特殊的LED器件是研制高性能濁度傳感發(fā)送器的關(guān)鍵，它可以代替以往復(fù)雜的大型光源和光學(xué)系統(tǒng)，不僅結(jié)構(gòu)可以簡單小巧，而且還大大降低了成本可能會非常高的技術(shù)水平，達到90年代后期國際水平。在過去，880nm的紅外LED發(fā)光器件幾乎都是特殊的外國制造廠商濁度儀秩序，市場不出售，因此，直接采購是非常困難，幾乎不可能解決。因此，為了解決生產(chǎn)和環(huán)境問題的許多企業(yè)需要的高價
6、格監(jiān)測濁度，濁度計的進口，使該項目預(yù)算的增加，以不打破總成本，常常被用來減少文書，甚至取消這種做法完全保持平衡，這樣的分析和監(jiān)測工具大大降低，在自動化水平整體下降，不能說是生產(chǎn)過程和環(huán)境管理的一大遺憾。進入90年代，在消化吸收國外濁度儀先進技術(shù)的基礎(chǔ)上，不斷改進和創(chuàng)新，推出了一些濁度儀器品種，雖然沒有進口儀器先進，但可以在一般情況下使用，填補了我國濁度儀的空白。但是從其技術(shù)參數(shù)來看，測量精度及范圍還是有限的。進入21世紀(jì)后，國外很多儀器儀表公司推出了技術(shù)先進、性能優(yōu)良的水質(zhì)濁度分析儀。在眾多的水質(zhì)濁度分析儀產(chǎn)品中，具有代表性的品種有美國H
7、ACH公司的T53、556系列；美國Rosemount公司的T1055系列；德國E+H公司的TlirbimaxCUE21/CUE22系列等。這些新型的工業(yè)水質(zhì)濁度分析儀，都是采用單片機技術(shù)，許多儀器的單片機都是目前最新型的單片微型計算機芯片。某些公司產(chǎn)品將測定濁度和固體懸浮物可以用同一只探頭、同一臺儀器操作，只需按一下功能轉(zhuǎn)換鍵就可以了，不需要重新進行參數(shù)設(shè)定和更換測量探頭，大大擴大了儀器的應(yīng)用范圍，增強了儀器檢測的多元化功能。幾乎所有的產(chǎn)品都具有自動清洗設(shè)備，許多低濁度產(chǎn)品可選配自動清洗裝置或自帶清洗裝置，使儀器可在工業(yè)廢水，粘性產(chǎn)業(yè)領(lǐng)
8、域等更惡劣的工業(yè)環(huán)境，還可以根據(jù)對測量的要求，對自動清洗程序自行設(shè)定，從而確保長期穩(wěn)定運行濁度儀。2設(shè)計方案2.1設(shè)計思路是將同一光源分成相同的兩部分，一部分經(jīng)過渾濁液體后射向光電傳感器，另一
