便攜式水質(zhì)傳感器的研究與設(shè)計(jì).pdf

1、基于光學(xué)方法的水質(zhì)檢測(cè)技術(shù)具有靈敏度高、檢測(cè)速度快、非接觸和無二次污染的特點(diǎn)，而便攜式智能化檢測(cè)儀器則具有體積小、功耗低、價(jià)格低廉和操作簡(jiǎn)單的優(yōu)點(diǎn)，能夠隨時(shí)隨地滿足水質(zhì)檢測(cè)需求，在發(fā)生水環(huán)境污染的第一時(shí)間提供相關(guān)數(shù)據(jù)，為環(huán)保部門制定治理和預(yù)防措施提供理論依據(jù)，可最大限度降低水污染源對(duì)周邊人和環(huán)境造成的破壞，因此，本文在綜合調(diào)研市場(chǎng)需求基礎(chǔ)上提出設(shè)計(jì)一種基于光學(xué)檢測(cè)技術(shù)的便攜式水質(zhì)傳感器，主要進(jìn)行和完成了以下工作：
　　1、在充分閱

2、讀文獻(xiàn)和調(diào)研市場(chǎng)需求之后選取穩(wěn)定可靠地朗伯—比爾定律作為儀器核心理論，以該理論為基礎(chǔ)針對(duì)輸出光強(qiáng)、測(cè)量閾值、靈敏度和抗干擾性能對(duì)探頭進(jìn)行了研究與設(shè)計(jì)：
　?。?）以提升信號(hào)探測(cè)強(qiáng)度為目的的錐形聚光水質(zhì)檢測(cè)探頭：文中詳細(xì)分析了錐形探頭實(shí)現(xiàn)聚光輸出的條件，當(dāng)滿足聚光條件時(shí)，進(jìn)入探頭的光束都會(huì)從小端聚光輸出，可增強(qiáng)探頭在弱光源和弱信號(hào)環(huán)境下使用性能，最后通過實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證探頭可以有效提高光源利用率和輸出光束強(qiáng)度；
　　（2）以適用不同測(cè)

3、試環(huán)境為目的的低測(cè)量閾值及高靈敏度探頭：錐形探頭雖然可以實(shí)現(xiàn)聚光輸出，但是探頭一經(jīng)確定則系統(tǒng)測(cè)試閾值范圍就無法更改，因此，利用法布里--珀羅結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)了一種結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，可通過微控制單元調(diào)節(jié)入射角度以調(diào)整光程長(zhǎng)度，從而提高系統(tǒng)測(cè)量靈敏度的光學(xué)水質(zhì)探頭。探頭隨著入射角度增大，靈敏度也隨之增大，且入射角度越大，靈敏度變化越明顯，測(cè)量閾值也就降低越明顯，如80°時(shí)探頭靈敏度是0°時(shí)的7.932721.46573?5.4121倍（理論計(jì)算值為5.32

4、62），比傳統(tǒng)直射式光學(xué)探頭靈敏度提升了五倍多，極大降低了系統(tǒng)測(cè)量閾值，可實(shí)現(xiàn)痕量物質(zhì)濃度測(cè)量；
　?。?）以消除干擾為目的的抗干擾差分式檢測(cè)探頭：該探頭是在低測(cè)量閾值及高靈敏度探頭基礎(chǔ)上設(shè)計(jì)，由測(cè)量通道和參考通道構(gòu)成，利用兩者測(cè)量信號(hào)實(shí)現(xiàn)差分功能，消除了光源和光路波動(dòng)等帶來的測(cè)量誤差，提升了測(cè)量的準(zhǔn)確度，同時(shí)與低測(cè)量閾值及高靈敏度探頭具有相同結(jié)構(gòu)，能夠降低測(cè)量閾值和提升靈敏度。
　　2、為了完成傳感器整體設(shè)計(jì)，挑選了合適電