【摘要】：亞硝酸鹽是一種劇毒物質(zhì),同時(shí)也可以作為食品添加劑使用,過(guò)度攝入亞硝酸鹽將會(huì)引起中毒,后果嚴(yán)重。在攝入過(guò)量的亞硝酸鹽后,血液中的亞鐵血紅蛋白氧化成高鐵血紅蛋白,使其攜氧的能力減弱進(jìn)而引起組織缺氧,造成機(jī)體損壞。亞硝酸鹽除了會(huì)對(duì)人體產(chǎn)生危害,還會(huì)導(dǎo)致水生物中毒,嚴(yán)重影響水產(chǎn)養(yǎng)殖的經(jīng)濟(jì)效益。因此,研究一種快速、實(shí)時(shí)在線的亞硝酸鹽檢測(cè)系統(tǒng)對(duì)于食品安全和水產(chǎn)養(yǎng)殖業(yè)均具有極為重要的意義。本系統(tǒng)的硬件部分主要包括光學(xué)系統(tǒng)和電子學(xué)系統(tǒng)。其中光學(xué)系統(tǒng)是基于共振拉曼技術(shù)設(shè)計(jì)的,同時(shí)聯(lián)合液芯光纖技術(shù)可以大大提升拉曼光譜的強(qiáng)度。重點(diǎn)從光源的選取、液芯光纖的制備、濾光片的選取、分光單色器的選取以及檢測(cè)器的選取五個(gè)方面對(duì)光學(xué)系統(tǒng)進(jìn)行了設(shè)計(jì),通過(guò)測(cè)試分析確定各模塊符合本論文設(shè)計(jì)要求。經(jīng)過(guò)光路調(diào)理,實(shí)現(xiàn)光信號(hào)到電信號(hào)的轉(zhuǎn)變。信號(hào)轉(zhuǎn)變過(guò)程中,CCD的驅(qū)動(dòng)脈沖是由STM32產(chǎn)生并控制的,在CCD輸出端和STM32輸入端之間加入信號(hào)調(diào)理電路進(jìn)行信號(hào)整定,將電流轉(zhuǎn)換放大成合適的電壓值,然后濾波,使其電壓幅度在STM32內(nèi)部ADC輸入電壓允許范圍內(nèi)。STM32與上位機(jī)的通信使用RS232進(jìn)行串行通信,STM32將轉(zhuǎn)換后的數(shù)字值一方面?zhèn)魅肷衔粰C(jī)顯示用,另一方面存入SD卡中備份。本系統(tǒng)的軟件部分實(shí)現(xiàn)的功能有CCD驅(qū)動(dòng)、ADC驅(qū)動(dòng)、存儲(chǔ)、通訊和LabVIEW圖形顯示。CCD驅(qū)動(dòng)程序使STM32芯片提供一定占空比的時(shí)鐘脈沖信號(hào),讓CCD每個(gè)像元里產(chǎn)生的信號(hào)電荷轉(zhuǎn)移出去轉(zhuǎn)變?yōu)樽罱K對(duì)應(yīng)光強(qiáng)的電信號(hào)。ADC驅(qū)動(dòng)程序采集信號(hào)調(diào)理模塊處理過(guò)的被激發(fā)的拉曼散射光強(qiáng)度信息。存儲(chǔ)程序?qū)崿F(xiàn)檢測(cè)系統(tǒng)數(shù)據(jù)以及時(shí)間信息的保存,方便用戶以后對(duì)歷史數(shù)據(jù)進(jìn)行查詢(xún)和處理。通訊程序是與上位機(jī)進(jìn)行通訊的代碼,采用標(biāo)準(zhǔn)RS232協(xié)議�；贚abVIEW設(shè)計(jì)光譜儀應(yīng)用程序,顯示采集到的光譜圖像以及亞硝酸鹽濃度曲線,同時(shí)也可以控制光譜儀參數(shù)及光譜數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,該系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)對(duì)水溶液中亞硝酸根離子濃度的監(jiān)測(cè)功能。系統(tǒng)成功完成了對(duì)光譜數(shù)據(jù)的采集、處理及顯示,可以適用于多種水樣中的亞硝酸鹽檢測(cè),重現(xiàn)性較好,準(zhǔn)確性較高。
[Abstract]:After ingesting excessive nitrite, ferrous hemoglobin in blood is oxidized to methemoglobin, which weakens its ability to carry oxygen and then causes hypoxia in tissues and damages the body. Nitrite will not only harm human body, but also lead to aquatic poisoning, which seriously affects the economic benefits of aquaculture. Therefore, it is of great significance for food safety and aquaculture to study a fast and online nitrite detection system. The hardware of this system mainly includes optical system and electronic system. The optical system is designed on the basis of resonance Raman technique, and the intensity of Raman spectrum can be greatly enhanced by the combination of liquid-core fiber technology. The optical system is designed from five aspects: the selection of light source, the preparation of liquid-core optical fiber, the selection of filter, the selection of optical monochromator and the selection of detector. Through testing and analysis, it is determined that each module meets the design requirements of this paper. After the light path conditioning, to achieve the light signal to electrical signal transformation. In the process of signal transformation, the driving pulse of STM32 is generated and controlled by STM32. A signal conditioning circuit is added between the output of CCD and the input of STM32 to adjust the signal and amplify the current to the appropriate voltage value, then filter it. The voltage amplitude is within the range of ADC input voltage in STM32. STM32 communicates with the host computer using RS232 serial communication. STM32 transmits the converted digital value to the host computer for display on the one hand and stores it in the SD card for backup on the other hand. The functions of the software part of the system include CCD driver, storage, communication and LabVIEW graphics display. CCD driver makes the STM32 chip provide the clock pulse signal with certain duty cycle. The signal charge transfer generated in each pixel of CCD is transformed into an electric signal corresponding to the light intensity. ADCs driver acquires the stimulated Raman scattering intensity information processed by the signal conditioning module. The stored program can save the system data and time information, which is convenient for users to query and process the historical data. The communication program is the code of communication with the host computer, and adopts the standard RS232 protocol. A spectrometer application program based on LabVIEW is designed to display the collected spectral images and nitrite concentration curves, and to control the storage of spectrometer parameters and spectral data. The experimental results show that the system can monitor the concentration of nitrite ion in aqueous solution. The system has successfully completed the collection, processing and display of spectral data, which can be applied to the detection of nitrite in many kinds of water samples, with good reproducibility and high accuracy.
【學(xué)位授予單位】：江蘇大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類(lèi)號(hào)】：TP274

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本文編號(hào)：2167705