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摘要本论文主要研究利用几何光学的原理设计光学测量系统，利用 CCD采集数据，通过测定液体折射率，从而通过数据处理系统将折射率转换成液体浓度。 在调查了实际生产过程中对硝酸铵溶液的品质要求，本文中提出的液体浓度在线检测系统能够满足其测量的精度和范围。 基本原理为，先获取入射光通过装满待测溶液的槽体和通过空槽体的时候在 CCD 光敏面上产生的位移差，通过 CCD 将光信号转换成的电信号，应用数字信号处理系统，将采集的数据转换成液体浓度值。在实际工业生产过程中，对化工溶液浓度的实时检测操作简便，在量程范围内有较高精准度。系统设计中通过将线阵CCD应用于，工业制造中的不可直接接触类液体的流水浓度在线监测，拓展了光电信息技术在实际应用领域的适用范围。 31138
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毕业论文关键词 CCD 液体浓度 折光法 折射率
Title Design of On-line liquid concentration measurement system
Abstract The mainly content of the paper, is coming up with the optical measuring system that uses CCD to collect data, through measuring the refractive index of the liquid, after being converted into liquid concentration, all these was determined by the refractive index of the data processing system. In investigating the actual production process for quality ammonium nitrate solution requirements, this paper proposes a liquid concentration of online testing system, which can meet the accuracy and range of its measurement. The basic principle is that: Obtaining the distence of incident light passes through the tank filled with the liquids and through the empty tank, irradiating on the photosensitive surface of the CCD, which is generated by CCD, then these optical signals will be convert into electrical signals, using digital signal processing system, the collected data is converted into a liquid concentration values. In actual industrial production process, the chemical concentration of the solution is simple, real-time detection operation, and have a higher accuracy. The design is mainly using the linear CCD, to measuring the concentration of those liquids which can not be directly contacted with.The design is aimed at expanding the Range of application of photoelectric information technology in industrial manufacturing.
Keywords CCD Liquid concentration Index of refraction Refractive method
目次
1引言.1
1.1课题研究的背景1
1.2课题研究的内容2
2测量原理3
2.1液体浓度与折射率关系的理论分析..3
2.2CCD法测量液体折射率的原理.5
3系统设计7
3.1器材选取和性能分析..7
3.2CCD的原理.11
3.3图像信号处理和数据采集13
3.4系统检测影响因素分析..17
结论..22
致谢..24
参考文献25
1 引言 1.1 课题研究的背景 在实际生产运用过程中，液体的浓度是一个重要的物理量，无论是快消品、医疗设施、重工制造行业，应用材料的精确度量对于生产制造无论何时都是至关重要的。因此更精确、更先进的液体浓度在线测量系统的研制就必须与实际生产生活紧密接轨，液体浓度的测量对环境保护而言也具有突出的研究作用，尤其对于液态资源的成分检测与品质分析具有实际意义，从生产应用的各种角度来看，液体浓度测量都具有相当的社会价值与科学意义，同时应用前景广泛。 浓度变化将引起折射率的变化，通过输出光学信息转换成数字电信号，使用光电位置敏感器件捕捉相应的光信息， 我们可以使计算机系统通过程序设置， 实时计算出液体的折射率，基于液体折射率与液体浓度之间密切线性关系，我们就能得到实时的液体浓度测量数据，这种液体浓度在线测量系统将因为其快捷和简单的特性，在工业生产制造过程中得到切实运用。 在实际生产制造过程中，通过测量液体折射率进而转换成浓度的测量具有一定的现实价值，并且两者之间的转换也是有迹可循的。对于折射率来说，它与其他光学参量也有密切的关系，并且实际运用领域中对于产品的品质监测， 总是需要测定关于液体的光学参量的时候，比如比如浓度、色相、光谱等性质，我们可以先通过对液体折射率的准确测量, 再转换成相应的光学参量。因此，液体浓度在线测量系统不仅在学术研究领具有理论价值，在实际生产中同样具有重要实践意义。 目前液体浓度的测量可以通过液体折射率的测量计算得出，这是一种简便而高效的途径，其中液体浓度在线测量系统中应用的方法主要有：线阵 CCD 测量法、掠入射法、激光照射法、激光照射法、衍射光栅法、光纤杨氏干涉法等。在本文中将会做出相应的对比和分析。实际生产运用中，测量物体折射率的方法有两类： 1）几何光学法：利用折射定律，通过测量有关的角度关系来求得折射率; 2）波动光学法：利用用布儒斯特定律求折射率。 常用的测量液体折射率的有5种方法： 1）掠入射法：掠面入射法是根据全反射原理, 通过测量处于临界角光线的出射角, 计算出待测液体折射率的。 2）激光照射法：激光照射法是基于玻璃板上液体层表面的反射和液体的折射来测量折射率的一种方法。