液滴分析技術(shù)主要具有兩大功能：一是用于液體的定性識(shí)別，二是用于液體特性參數(shù)的定量測(cè)量。目前國(guó)內(nèi)外對(duì)該技術(shù)的研究主要集中在第一個(gè)功能上，即主要進(jìn)行各種液滴分析方法及液滴分析儀的研究，試圖更方便的獲得包含更多液體信息的液滴指紋圖。這些研究為應(yīng)用液滴分析技術(shù)進(jìn)行液體的定性識(shí)別，奠定了很好的基礎(chǔ)。但這些研究對(duì)于定量獲知被分析液體具體的水質(zhì)參數(shù)還有很大的不足。本文主要對(duì)應(yīng)用液滴分析技術(shù)獲得定性識(shí)別液體信息的同時(shí)，如何定量檢測(cè)出水質(zhì)指標(biāo)進(jìn)行了研究。為拓寬液滴分析儀的實(shí)際應(yīng)用奠定了一定的基礎(chǔ)。 水質(zhì)好壞與生態(tài)環(huán)境息息相關(guān)，檢測(cè)水的質(zhì)量，進(jìn)而控制保護(hù)水資源環(huán)境，其重要性不言而喻。表征水質(zhì)好壞的指標(biāo)有很多，其中溶解氧、鹽度、pH值、微量重金屬元素的含量等是重要的指標(biāo)，尤其是在水產(chǎn)的健康養(yǎng)殖上，對(duì)這些參數(shù)的精確控制是健康養(yǎng)殖的關(guān)鍵。本文主要對(duì)溶解氧、鹽度和pH值等的定量檢測(cè)進(jìn)行了研究。 本文的主要工作概括如下： 1、將光纖溶解氧檢測(cè)方法與光纖、電容液滴分析方法融合，在獲得液滴指紋圖的同時(shí)，實(shí)現(xiàn)了溶解氧的定量檢測(cè)�；诠饫w、電容液滴分析技術(shù)，引入了光纖溶解氧探頭，解決了二者融合的技術(shù)難題，搭建了實(shí)驗(yàn)裝置。實(shí)驗(yàn)裝置搭建過(guò)程中主要的工作包括：熒光光源、光纖溶解氧探頭和光電轉(zhuǎn)換元件的選擇，滴頭結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)，溶解氧處理電路的設(shè)計(jì)以及前人設(shè)計(jì)的光纖、電容液滴分析方法實(shí)驗(yàn)裝置的重新搭建。 2、建立了最佳的溶解氧檢測(cè)模型。由實(shí)驗(yàn)裝置對(duì)30種不同溶解氧濃度的液體進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)，由實(shí)驗(yàn)結(jié)果研究了不同的溶解氧檢測(cè)模型，最后通過(guò)模型的對(duì)比分析，得到了最佳的溶解氧檢測(cè)模型。 3、分析了液滴分析技術(shù)中光纖信號(hào)與鹽度的關(guān)系，研究了鹽度的檢測(cè)模型。利用實(shí)驗(yàn)裝置對(duì)20種不同鹽度的溶液進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)，通過(guò)分析實(shí)驗(yàn)結(jié)果，由液滴指紋圖中的光纖信號(hào)及指紋圖曲線下的面積分別建立了鹽度的檢測(cè)模型。對(duì)幾種模型的檢測(cè)結(jié)果進(jìn)行對(duì)比分析，得出利用光纖信號(hào)的平均值作為三層BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的輸入檢測(cè)鹽度的效果最佳。 4、研究了液滴分析方法與pH值的相關(guān)性。對(duì)幾種pH值較低的堿性溶液進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)，得出了光纖、電容液滴分析方法不適合用來(lái)檢測(cè)液體的pH值的結(jié)論。對(duì)幾種pH值較高的強(qiáng)堿性溶液進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，分析實(shí)驗(yàn)結(jié)果，得出了光纖、電容液滴分析方法不適合用作強(qiáng)堿性溶液的分析的結(jié)論。 5、就溫度對(duì)液滴指紋圖鑒別液體及溶解氧和鹽度檢測(cè)產(chǎn)生的影響進(jìn)行了分析，提出了溫度補(bǔ)償方案。
【學(xué)位單位】：天津大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位年份】：2012
【中圖分類】：X832
【部分圖文】：

光纖液滴分析方法原理圖

指紋圖來(lái)實(shí)現(xiàn)液體識(shí)別的一種方法，由愛(ài)爾蘭的 McMillan 博士等人于 1992 年提出的[33]。其工作原理示意圖如圖 1-1 所示。圖 1-1 光纖液滴分析方法原理圖圖 1-1 中的關(guān)鍵元件是輸入光纖、輸出光纖和滴頭。當(dāng)毛細(xì)管中有液體流入滴頭時(shí)，在滴頭下端會(huì)形成液滴，隨著液體的不斷流入，液滴的體積逐漸增加，直至液滴滴落，此過(guò)程中液滴的輪廓也不斷發(fā)生變化，如圖 1-2 所示[34]。

第一章 緒論測(cè)環(huán)境溫度范圍內(nèi)的相對(duì)介電常數(shù)；1k (2m )，2k (無(wú)量綱)-是與滴頭的幾有關(guān)的修正系數(shù)，當(dāng)?shù)晤^半徑設(shè)計(jì)為 r =3mm時(shí)，62111.2310m k =×0.185[37]。由式（1-3）可以看出，液滴的體積與電容器的電容的變化量是呈正比的電容信號(hào)處理電路、A/D 轉(zhuǎn)換、數(shù)據(jù)采集卡和計(jì)算機(jī)，得到電容的變化量式（1-3）即可求出液滴的體積。該方法可以得到液滴生長(zhǎng)的任意時(shí)刻的積值。
【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2879700