本文關(guān)鍵詞：水體COD的光譜學(xué)測量方法研究與傳感設(shè)備研制，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：因化肥農(nóng)藥過度使用、化工副產(chǎn)物和生活污水等濫排放,導(dǎo)致有機(jī)污染物對水資源、水環(huán)境的造成嚴(yán)重破壞,化學(xué)需氧量(Chemical Oxygen Demand,COD)作為表征有機(jī)物濃度的參數(shù),快速準(zhǔn)確的監(jiān)測水體COD成為環(huán)境保護(hù)的迫切需求,同時(shí)也給水體COD監(jiān)測技術(shù)帶來了更大的挑戰(zhàn)。傳統(tǒng)的化學(xué)檢測方法有諸多弊端,樣品運(yùn)輸、未能實(shí)時(shí)測量、二次污染等缺陷已嚴(yán)重制約環(huán)保現(xiàn)代化、自動化的發(fā)展。光譜法檢測技術(shù)作為一種實(shí)時(shí)快速檢測方法和分析技術(shù),具備檢測效率高、原位檢測、攜帶方便、檢測精度高等優(yōu)勢,可很好克服傳統(tǒng)分析方法的瓶頸,并滿足現(xiàn)代環(huán)境檢測的發(fā)展要求。本課題通過研究國內(nèi)外COD檢測方法的發(fā)展現(xiàn)狀,開發(fā)一種基于紫外光譜的便攜式水體COD傳感檢測設(shè)備,在測定水體中有機(jī)污染物濃度時(shí),將儀器的光纖探頭投入水體中即可完成對水樣吸收光譜的采集,通過實(shí)驗(yàn)訓(xùn)練建立吸光度與COD值之間的回歸模型,將其植入到傳感設(shè)備的光譜處理軟件中,進(jìn)而計(jì)算出水體COD值,本論文的研究內(nèi)容主要有:1分析了目前水質(zhì)檢測技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀,重點(diǎn)介紹了光譜法檢測水體COD技術(shù)的基礎(chǔ)理論,主要包括:光譜法檢測機(jī)理、光譜獲取方法、光譜的預(yù)處理方法、模型建立算法和評價(jià)參數(shù)等,為后續(xù)研究奠定理論基礎(chǔ)。2研究開展了具體的實(shí)驗(yàn),驗(yàn)證了光譜學(xué)方法檢測COD的可行性,對比了紫外與近紅外方法的預(yù)測效果,選取了水體有機(jī)污染物的吸收特征波段,獲得了基于紫外的檢測模型。首先用城市廢水,分別獲取紫外吸收光譜和近紅外光譜,通過使用不同波段的光譜建模,對比建模的效果,選取特征波段,并用不同的光譜預(yù)處理方法結(jié)合PLS、MLR建立回歸模型。分析結(jié)果發(fā)現(xiàn),紫外吸收光譜經(jīng)過S-G平滑后可以較好的提升建模效果�；�校正+S-G平滑法可以提升近紅外光譜模型的預(yù)測精準(zhǔn)度。對比分析了近紅外和紫外光譜方法利用PLS、MLR建模的預(yù)測效果。紫外吸收光譜基于PLS建模的預(yù)測集的最高相關(guān)系數(shù)R2為0.9921,RMSEP為10.4386;MLR建模的預(yù)測集R2為0.9280,RMSEP為19.0746。近紅外光譜基于PLS建模預(yù)測集的最佳R2為0.9877,RMSEP為5.9760;MLR所建模型的預(yù)測集R2為0.9573,RMSEP為11.2962。3設(shè)計(jì)開發(fā)基于USB2000光譜儀的便攜式水體COD測量儀器。該便攜式測量儀器包括物理硬件和光譜處理軟件兩部分,硬件包括機(jī)箱外殼、光纖、電壓轉(zhuǎn)換模塊、光源、電子控制模塊、電源模塊和觸摸屏,軟件部分包括模型加載模塊、光譜采集模塊、顯示模塊和參數(shù)設(shè)置等模塊。最后對儀器的性能進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證和分析,驗(yàn)證結(jié)果表明傳感設(shè)備可以用于水體COD檢測應(yīng)用。
【關(guān)鍵詞】：光譜法檢測技術(shù) COD 預(yù)處理 建模分析 便攜式傳感設(shè)備
【學(xué)位授予單位】：重慶郵電大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：X832
【目錄】：

• 摘要3-5
• Abstract5-13
• 注釋表13-14
• 第1章 引言14-23
• 1.1 課題研究背景及意義14-16
• 1.2 基于光譜分析技術(shù)檢測水體COD的基本概念16-17
• 1.3 水體化學(xué)需氧量檢測技術(shù)的研究現(xiàn)狀17-21
• 1.4 論文主要內(nèi)容與結(jié)構(gòu)21-23
• 第2章 液態(tài)樣品的光譜學(xué)檢測技術(shù)理論23-39
• 2.1 光譜吸收法測量液態(tài)樣品23-29
• 2.1.1 分子吸收光譜的產(chǎn)生原理23-24
• 2.1.2 朗伯-比爾定律24-26
• 2.1.3 有機(jī)物吸收特性26-28
• 2.1.4 光化學(xué)分析原理28-29
• 2.2 光譜數(shù)據(jù)處理及建模方法29-38
• 2.2.1 光譜數(shù)據(jù)預(yù)處理方法29-34
• 2.2.2 光譜數(shù)據(jù)定量建模方法34-36
• 2.2.3 數(shù)學(xué)模型的驗(yàn)證與評價(jià)標(biāo)準(zhǔn)36-38
• 2.3 本章小結(jié)38-39
• 第3章 水體COD的光譜學(xué)檢測方法研究39-52
• 3.1 水體COD光譜法定量分析流程39-40
• 3.2 水體COD測量及光譜采集系統(tǒng)40-44
• 3.3 水體COD的光譜特性44-46
• 3.4 紫外光譜與近紅外光譜的對比46-51
• 3.4.1 紫外光譜預(yù)測能力分析46-48
• 3.4.2 近紅外光譜預(yù)測能力分析48-50
• 3.4.3 紫外吸收光譜法和近紅外透射光譜法比較分析50-51
• 3.5 本章小結(jié)51-52
• 第4章 基于紫外光譜的水體COD傳感設(shè)備設(shè)計(jì)52-68
• 4.1 硬件設(shè)計(jì)52-64
• 4.1.1 光源選擇53-55
• 4.1.2 傳輸光纖55-58
• 4.1.3 探測器的選擇58-60
• 4.1.4 電子學(xué)主控模塊60-64
• 4.2 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)64-67
• 4.3 本章小結(jié)67-68
• 第5章 水體COD傳感設(shè)備的性能分析68-72
• 5.1 基于紫外光譜法水體COD傳感設(shè)備性能驗(yàn)證分析68-70
• 5.2 性能分析70-71
• 5.3 本章小結(jié)71-72
• 第6章 總結(jié)與展望72-75
• 6.1 論文總結(jié)72-73
• 6.1.1 課題主要研究內(nèi)容72-73
• 6.1.2 本研究主要創(chuàng)新點(diǎn)73
• 6.2 研究展望73-75
• 致謝75-76
• 參考文獻(xiàn)76-83
• 攻讀碩士學(xué)位期間從事的科研工作及取得的成果83

【參考文獻(xiàn)】

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  本文關(guān)鍵詞：水體COD的光譜學(xué)測量方法研究與傳感設(shè)備研制，，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

本文編號：293936