基于单片机的液体浓度检测系统开题报告1250 - 图文

太原工业学院

毕业论文开题报告

学 生 姓 名： 系 部： 专 业： 论 文 题 目：

指导教师:

2014 年 3 月 2 日

学 号： 自动化系 电气工程及其自动化

基于单片机的液体浓度检测系统设计

乔俊福

毕 业 论 文 开 题 报 告

一．论文研究目的及意义： 浓度检测室是工业生产中至关重要的一项工作，它直接关系着产品的质量，生产厂商一方面在化验室中对产品的浓度进行检验，另一方面还要求在生产线上对产品的浓度进行实时监控。相比化验室步骤繁琐的抽样检验，在线实时检测更具有时效性，而且更易控制产品质量。在在线实时检测系统中，操作人员在生产过程中可以随时掌握产品浓度的变化情况，及时采取措施，实现实时控制，从而使产品的浓度控制在要求的范围内，这对于保证产品的质量有很重要的意义[6][1]。 目前，工业生产中检测液体浓度的方法有很多，如比重法、化学分析法、超声波法及光学法等。这些检测方法的原理和设备结构有着非常大的差异，其适用的部门和场合也各不相同，而且各有其优点与不足[5]。 比重法，使用起来比较方便，但在工业生产中，经常要在大型的槽或池中检测不同深度处的溶液浓度，而且由于比重计采用的是浮力原理，因此它只能检测到表面上层溶液的浓度，不能满足检测需求。另外在多组分溶液的装置中，用比重法也无法进行测量。 化学分析法，此种方法虽然具有较高的检测精度，但它在使用过程中所耗费许多化学试剂非常昂贵，而且又需要很长的分析周期，不能满足时时在线检测的要求，最重要的是成本比较高[5][3]。 这些传统的液体浓度检测方法各有其局限性，它们都需要人工取采样，无法实现实时的在线检测，同时取样费时和繁琐，滞后性大，分析的结果又不是当时的情况，而且在时间间隔内，我们对的溶液浓度的变化是无法把握的，这就对工业生产的产品质量和自动化控制造成了很大的影响，所以它们的应用范围有限，不能适应现代工业生产的实际要求[5]。

二．国内外研究进展： 国外已报道的有：伯格曼通过使用光纤探头来检测各种液体的浓度、折射率；纳拉亚南，通过利用激光的棱镜检测含糖液体的浓度；以一个长方形单元为基础测量静止液体的浓度。其他同类的检测技术有平面荧光技术、热标记技术和干涉测量法技术等。国内已报道的有：浮力法、重力法、静压法、折光法、振动法、同位素法、势力学法及电导法等。然而，这些技术不是实验装置复杂就是所用材料价格昂贵，不能适用于流动液

体浓度实时检测。 采用光电传感检测的方法对溶液浓度的进行检测具有方便、快捷、不污染待测液体、易于与电路系统进行连接实现信号的处理，系统的控制等。从而更加适应现代工业生产的检测要求，具有广阔的应用前景，所以越来越受到重视，有关的研究和应用也越来越多。光电传感检测的方法测量液体浓度的理论基础是光线透过待测溶液或者在待测溶液的界面上进行反射时，溶液浓度的变化会引起光线折射角度、偏振方向，溶液对光线的吸收率、折射率等物理量的变化，如果能将它们与溶液的浓度建立起关系，就可以通过测量这些物理量的变化来测量液体的浓度[2]。 目前液体浓度的检测方法虽然很多，但大部分采用接触式检测方法，此类方法对某些有害液体有一定危险性。 通过对新型浓度检测系统的设计，熟悉激光器的特性、多种光学元件以及信号处理电路设计，新型半导体光电位置敏感元件特点、工作原理以及在高精度测量中的应用。 基于PSD的浓度检测系统利用位置敏感器件PSD作为光敏元件，使用比较简单的光学系统和更为集成的电子电路便可以非常稳定地检测液体的浓度，大大节省成本，并且由于PSD只对光斑能量中心敏感，因而对光源的变化影响可忽略不计，降低了对准直聚焦光学系统的要求，更具有现实意义[4]。 [3]

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三．本课题要研究或解决的问题和拟采用的研究手段（途径）： 主要研究解决的问题： (1)系统总体设计方案及框图 (2)PSD特性分析 (3)光学系统的设计 (4)信号处理电路的设计 (5)A/D转换及单片机控制电路设计 (6)显示电路设计 (7)浓度检测系统图设计 (8)系统程序设计 (9)系统误差分析 拟采用的研究手段（途径）： 1文献研究法 在毕业设计中，需要通过图书馆，中国知网等来阅读大量的文献，了解所研究课题的当前的发展状况。 2调查法 调查法是有目的、有计划、有系统地搜集有关研究对象现实状况或历史状况的材料的方法。当遇到难题时，可以与同学讨论或请教指导老师等来解决问题。 3实验法 实验法是通过主支变革、控制研究对象来发现与确认事物间的因果联系的一种科研方法。在进行仿真时，可以通过实验法来解决设计中遇到的难题

四．论文工作进度安排： 设计（论文）各阶段名称 起 止 日 期 资料搜集、整理分析，提出研究技术路线（开2014年2月10日-2月28日 1 题报告） 2 方案的比较和论证 3 系统开发 4 系统调试、完善 5 撰写开发报告、答辩 3月1日-4月1日 4月2日-5月1日 5月2日-5月26日 5月27日-6月15日 五．主要参考文献：

[1] 柴光远 颜丽娜 基于单片机的乳化液浓度超声波检测系统设计 《矿山机械》2008年11期44 [2] 王熙. 光电式液体折射率测量仪的研究[D].哈尔滨: 黑龙江大学,2000 [3] 张文革. 液浆浓度智能化在线检测技术与实现方法研究[D].西安:西北工业大学,2004 [4] 尹茜 等. 基于PSD的微小位移测量系统的设计[J], 青年文学家.2011,(9):249 [5] 张娜,李炳炎.基于激光技术实现液体浓度测量的新方法[J].压电与声光2006,28(2):240-242转245 [6] 赵勇,张博,廖延彪,等.基于位置敏感器件的光学法盐度检测技术研究.光学学报.2003,23(11):1379-1383

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指导教师意见： 指导教师： 年 月 日 教研室审查意见： 专业负责人： 年 月 日 所在系审查意见： 系主任： 年 月 日

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