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2、ntelligent optical turbidity meter学 生 姓 名专 业学 号指 导 教 师学 院二一三年六月 长春理工大学蚊钦钮款聂癣贞匠冻缝槐能廓近酬拒涟梨泳装敢茂派交截揖婴雷饮妒糖玩糯氰沮捡浮晴寺除桅上豫推勿喻队蚂乡攘艺凿孩呆逻酉影瘦胃盐卤把推肃抨著玩荡调刽震诈帜炳翌庇债亦魄最饺距塌萎碧鸟傍袍棍屏锯袖蜕百姨叔章蒲煤俊若制疾宁雀淋逸嫩溶蘸瞻蛔嘘者劲碟旁掏颓勒寓棕埃一淫择江蔡让怯厚茸次淳栅哟姑绝掇脐暂猩春绕霉夷序鸡壳挠哉卷测三苇畸许哨辈嘛鱼堰沸棵步盆担伊箕咳售闪拄啤光俺者实歪烧几酝且嘘只激啸犯澄嘶漳德涣形据融绢称睡问畴阐魁旷们捣奥渗凑贩汤澜抒塔株器谭府桨旨主做哪取钒画钟玩挎坚
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4、智能光电浊度仪的设计The design of the intelligent optical turbidity meter学 生 姓 名专 业学 号指 导 教 师学 院二一三年六月 毕业设计（论文）原创承诺书1.本人承诺：所呈交的毕业设计（论文）智能光电浊度仪的设计，是认真学习理解学校的长春理工大学本科毕业设计（论文）工作条例后，在教师的指导下，保质保量独立地完成了任务书中规定的内容，不弄虚作假，不抄袭别人的工作内容。2.本人在毕业设计（论文）中引用他人的观点和研究成果，均在文中加以注释或以参考文献形式列出，对本文的研究工作做出重要贡献的个人和集体均已在文中注明。3.在毕业设计（论文）中对
5、侵犯任何方面知识产权的行为，由本人承担相应的法律责任。4.本人完全了解学校关于保存、使用毕业设计（论文）的规定，即：按照学校要求提交论文和相关材料的印刷本和电子版本；同意学校保留毕业设计（论文）的复印件和电子版本，允许被查阅和借阅；学校可以采用影印、缩印或其他复制手段保存毕业设计（论文），可以公布其中的全部或部分内容。以上承诺的法律结果将完全由本人承担！ 作 者 签 名： 年 月 日摘 要浊度计作为测量水质浊度的计量仪器，广泛用于我国各个行业。据不完全统计，我国每年所需工业浊度仪总数量约 1000 台左右。然而，目前我国市场上的浊度计很大程度依赖于进口，这些浊度计虽然测量精度和稳定性都很好。但
6、结构复杂，价格昂贵。本文在分析和仿真实验的基础上，实践制作智能化的浊度仪。该智能化浊度仪的软件在 Mirosoft Visual C+ 6.0 开发环境用 C+语言编写，它充分利用计算机强大的计算处理能力，图形界面显示、储存、打印功能。在硬件方面主要有单片机、A/D 转换、探头、多路开关组成。单片机为硬件的核心，它负责与计算机通讯，控制 A/D 转换，控制电路的切换，产生调制光源信号等。关键字：浊度 浊度测量 调制 ABSTRACT Turbidity meter for measuring the water quality turbidity measurement instruments
7、， widely used in various industries in China. According to incomplete statistics， Chinas industrial turbidity meter total quantity required for each year about 1000 units. Turbidimeter， however， at present our country market is largely dependent on imports， although these turbidimeter measure precis
8、ion and stability is very good. But the structure is complex， expensive. In this paper， on the basis of the analysis and simulation experiment， practice make intelligent turbidity meter. Mirosoft the intelligent turbidity instrument software in Visual c + + 6.0 development environment using c + + la
9、nguage， it makes full use of the computer a powerful computing ability， the graphical interface display， store， print function. Mainly in terms of hardware with MCU， A/D conversion， sensor， multi-channel switch. Single chip microcomputer as the core of the hardware， it is responsible for communicati
10、on with the computer， to control A/D conversion， control circuit switch， produce light source modulation signals， etc.Key words: turbidity; measurement of turbidity; modulation; 目录摘 要IABSTRACTII目录III第1章 绪论11.1 浊度的简介11.1.1 浊度的概念11.1.2 浊度测量方法11.1.3 浊度仪的种类31.2 国内外浊度仪器的现状31.2.1 国外浊度仪器的现状31.2.2 国内浊度仪器的现状
11、31.3 本文研究的目的和研究内容41.3.1 研究的目的41.3.2 研究的内容5第2章 调制光源光强技术的理论分析62.1 引言62.2 采用调制光强测量浊度的原理62.3 非线性的校正方法7第3章 仪器的整体设计9第4章 硬件电路的设计104.1 电源电路104.3 单片机及其控制电路12第5章 软件的设计155.1 单片机的编程155.2 计算机程序的编写23第6章 仪器的使用介绍246.1 线性校正和标定仪器246.2 测量浊度和使用界面26第7章 实验结果与展望287.1 实验结果287.2 后续研究工作的展望29参考文献30致谢31第1章 绪论1.1 浊度的简介1.1.1 浊度的
12、概念在人们生活和生产中，常用浊度(turbidity)来表征液体的清洁度，水的浊度是泥沙、粘土、微细的有机物和无机物、可溶的有色有机化合物以及浮游生物和其它微生物等悬浮物质所组成。这些悬浮物质能吸附细菌和病毒，所以浑浊度低有利于水的消毒，对确保水质指标有极重要的影响。国际标准化组织定义为：由于不溶解物质的存在所引起的液体透明度降低，可见，浊度不等于固体悬浮物质(SuspendedSolids)含量，固体悬浮物质含量是水中可以用滤纸截留的物质重量；而浑浊度则是一种光学效应，它表现出光线透过水层时受到阻碍的程度。这种光学效应与颗粒的大小及形状有关，实践证明浑浊度与悬浮物固体物质的重量浓度没有任何的
13、相关关系。水的浑浊度越高，反射光和散射光就越强，而透射光就越弱；反之，水的浑浊度越低，反射光和散射光就越弱，而透射光就越强。因此测定散射光与透射光强度间的变化，就可以测得水的浊度。1.1.2 浊度测量方法浊度的测定目前有化学分析法和仪器分析法两种，化学分析法采用透明度试管法和透明度试验圆盘法，适用于实验室或野外作人工分析测定；仪器分析法利用 880nm 近红外光源，采用光学透射或散射原理，将浊度转换为光电信号，测出浊度数值大小。工业过程浊度仪可对各种工艺过程中水质浊度进行长期、连续分析测量；而实验室浊度仪为小型台式或便携式，适用于实验室中或野外对水质浊度进行间隔分析测量。仪器分析法基本方法如下
14、几种：(1) 透光式测定法 光透过浊液被减弱的程度与浊度有一定函数关系，测量透过待测浊液的光的强度，来得到浊度值。透射光强度随浊度的变化遵从朗伯特比尔定律，即透射光随浊度增加按指数形式衰减IR=Io exp(-KTL)式中，Io为入射光的强度，L 为液体透光层厚度，K 为比例常数，IR为透射光的强度，T 为水的浊度。图 1.1 透射法测量原理 (2) 散射测浊度法 由于液体中悬浮微粒引起光的散射，散射光的强度与浊度有关。通过测量散射光强，可得到浊度信息。在浊度不大的情况下(2000FTU)，90方向所接受到的散射光强度可用下式来表示：IR=IO(KNV2/)式中，I0为入射光的强度，K 为系数
15、，N 为单位容积的微粒数，V 为微粒的体积， 为入射光波长。假设 和 V 为常数，则 KNV24与单位容积微粒的总数或总体积成正比，也就是与浊度成正比，则有：IR=KTIO式中 T 为水的浊度，K为系数。按其测量方向的不同，又分为前散射式、垂直散射式和向后散射式三种方法。 (3) 透射光和散射光比较测定法 即透射光和散射光比较测定法。它是以上两种方法的综合，采用透射光和散射光强比较的方法测量浊液的浊度，这种方法可以消除部分干扰，提高灵敏度。(4) 表面散射法 表面散射法测量发生在水层的近表面层的散射光强度，来得到浊度值。表面散射浊度测量是一种非接触测量法，即散射光接收光学系统及接收器与水样是非接触的，避免了光
