【摘要】：液體濃度是溶液重要特征之一,濃度檢測(cè)在工業(yè)生產(chǎn)中也占有重要地位,液體的濃度檢測(cè)在醫(yī)藥、化工、環(huán)保等方面已進(jìn)入大規(guī)模應(yīng)用階段,傳統(tǒng)檢測(cè)方法需要人工采樣、誤差較大且不能實(shí)現(xiàn)在線檢測(cè),目前國(guó)內(nèi)液體濃度在線檢測(cè)技術(shù)尚未發(fā)展成熟。在現(xiàn)有液體檢測(cè)方法的基礎(chǔ)上,本文提出了一種將雙透射隔離窗水槽應(yīng)用于液體濃度檢測(cè)的方法,設(shè)計(jì)了基于二維光電位置敏感器件(2D-PSD)的液體濃度檢測(cè)系統(tǒng),同時(shí)針對(duì)二維PSD非線性誤差問(wèn)題,提出了一種基于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)算法的校正方法,從而提高系統(tǒng)測(cè)量精度。本文研究主要內(nèi)容如下:(1)整體技術(shù)方案的研究。通過(guò)對(duì)眾多傳感器的特性分析與比較,在此基礎(chǔ)上,確立將二維PSD傳感器應(yīng)用于液體濃度的在線檢測(cè)系統(tǒng)。該系統(tǒng)主要由光學(xué)系統(tǒng)、傳感器系統(tǒng)、數(shù)模轉(zhuǎn)換和顯示電路組成。(2)提出一種將雙透射隔離窗水槽應(yīng)用于液體濃度檢測(cè)的方法。該方法采用雙透射隔離窗水槽對(duì)待測(cè)液體進(jìn)行檢測(cè),利用水槽內(nèi)兩個(gè)透射隔離窗、兩個(gè)互相垂直平面鏡對(duì)光線進(jìn)行折射及反射,使得出射光線平行射出水槽,且與入射光線在水槽同一端,從而有利于傳感器檢測(cè)到光斑。(3)提出基于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)二維PSD校正方法。該方法針對(duì)二維PSD非線性誤差問(wèn)題,利用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)對(duì)隱含層權(quán)值不斷進(jìn)行調(diào)整,從而得到理想誤差,當(dāng)權(quán)值達(dá)到要求的條件時(shí),訓(xùn)練就會(huì)自動(dòng)結(jié)束;使用MATLAB仿真,通過(guò)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行訓(xùn)練,仿真圖顯示該方法收斂速度快、數(shù)據(jù)訓(xùn)練速度快、誤差小,在同樣誤差的情況下,數(shù)據(jù)訓(xùn)練速度顯著提高。(4)整體系統(tǒng)硬件部分及軟件部分研究。系統(tǒng)硬件部分包括:設(shè)計(jì)雙透射隔離窗水槽使得傳感器更容易檢測(cè)到光斑,設(shè)計(jì)雙t陷波電路減少電路干擾,搭建電源電路、電壓轉(zhuǎn)換電路、單片機(jī)及其連接電路、A/D轉(zhuǎn)換器及其外接電路等。軟件部分包括:設(shè)計(jì)A/D轉(zhuǎn)換程序、數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換程序及數(shù)據(jù)處理程序等。(5)基于二維PSD液體濃度在線檢測(cè)系統(tǒng)仿真研究。利用仿真軟件建立液體濃度在線檢測(cè)系統(tǒng)模型,驗(yàn)證所研究技術(shù)方案的正確性、系統(tǒng)整體結(jié)構(gòu)以及電路搭建的合理性;同時(shí)配置不同濃度的NaCl溶液進(jìn)行實(shí)驗(yàn),對(duì)激光在不同液體折射后,在二維PSD光敏面上產(chǎn)生的不同位移量進(jìn)行測(cè)量,將所得數(shù)據(jù)與理論數(shù)據(jù)進(jìn)行比較,分析產(chǎn)生誤差的原因。基于二維PSD液體濃度檢測(cè)系統(tǒng)具有光斑信號(hào)易檢測(cè)、系統(tǒng)誤差小、操作簡(jiǎn)單等優(yōu)點(diǎn),可廣泛應(yīng)用于液體濃度檢測(cè)領(lǐng)域。
【學(xué)位授予單位】：山東理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號(hào)】：O645.1;TP212;TN792
【圖文】：

圖 1.1 PSD 發(fā)展示意圖Fig.1.1 Schematic diagram of PSD time1 所示，在 21 世紀(jì)左右，PSD 技術(shù)發(fā)展趨于成熟，文獻(xiàn)[13]中，容、間距為 14mm 的位置敏感檢測(cè)器。文獻(xiàn)[14]對(duì)于光電傳感器賽車可以通過(guò)區(qū)分背景和軌道來(lái)自動(dòng)識(shí)別賽道，以便在最短的。文獻(xiàn)[15]在南極洲利用光電傳感器檢測(cè)是否下雪，應(yīng)用領(lǐng)域廣于微機(jī)器人，該文獻(xiàn)研究了在直接或間接（反射）模式下交替，使得 PSD 快速感應(yīng)到微機(jī)器人的方位，結(jié)果表明間接模式 P示出良好的相關(guān)性。文獻(xiàn)[17]研究了 PSD 傳感器的靜態(tài)和動(dòng)態(tài)特平 PV 模式下的響應(yīng)時(shí)間。除了感測(cè)特性的波長(zhǎng)和功率依賴性之 PSD 反射點(diǎn)亮和點(diǎn)亮的響應(yīng)時(shí)間。子元件的快速發(fā)展，PSD 因其高分辨率，簡(jiǎn)單的后處理電路和強(qiáng)應(yīng)用于位移和三維運(yùn)動(dòng)測(cè)量。特別是 PSD 在位置檢測(cè)領(lǐng)域具有無(wú)測(cè)量液位、厚度等。這樣的發(fā)達(dá)國(guó)家已經(jīng)在 PSD 中進(jìn)行了高水平的研究和制造，

大學(xué)碩士學(xué)位論文 第二章 液體濃度在線檢測(cè)系統(tǒng)第二章 液體濃度在線檢測(cè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)研究液體濃度檢測(cè)原理 檢測(cè)原理?yè)?jù)光學(xué)原理，光源產(chǎn)生的光線經(jīng)過(guò)處理后，穿過(guò)盛有待測(cè)液體的水槽，窗以及待測(cè)液體的折射后，會(huì)產(chǎn)生一定偏轉(zhuǎn)角以及光位移偏移量；當(dāng)液，光線折射角相應(yīng)變化，光位移偏量進(jìn)而發(fā)生變化，通過(guò)傳感器檢測(cè)光化，經(jīng)過(guò)后續(xù)外圍電路對(duì)信號(hào)的轉(zhuǎn)換處理就可得到液體濃度。其原理

在線檢測(cè)系統(tǒng)主要由軟件部分和硬件部分組測(cè)成。硬件光器、光學(xué)系統(tǒng)、特定水槽、信號(hào)調(diào)理電路、單片機(jī)、A軟件部分主要包括：A/D 數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換程序、LED 程序以及檢測(cè)系統(tǒng)的框圖如圖 2.2：

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本文編號(hào)：2753350