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小型浸入式紫外—可见分光光度法COD测量仪设计

作　者: 周向东
导　师: 王晓萍；刘玉玲
学　校: 浙江大学
专　业: 光学工程
关键词: 化学需氧量紫外—可见分光光度法光学设计机械设计偏最小二乘法 BP神经网络径向基神经网络
分类号: TH744.121
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
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内容摘要

本课题设计了一款小型浸入式COD测量仪,其测量原理采用紫外—可见分光光度法,以该方法为原理设计的仪器具有方便快速、对环境无二次污染和可在线测量等优点。选用闪烁氙灯作为测量光源、微型光纤光谱仪作为水样透射光谱的探测器件,在此基础上进行了光学系统光机结构、防水密封机械结构和测量控制电路的设计。最后,对作为COD检测仪器核心的建模预测算法进行了研究,将化学计量学中常用的偏最小二乘算法(PLS)、BP神经网络和径向基函数神经网络三种算法应用于COD建模预测,对这三种方法的预测结果进行比较以选择最佳方法。论文第一章介绍了课题的研究背景、研究现状和本课题的研究内容和目的；第二章介绍了紫外分光光度法测量COD的原理,并概述了常用的几种基于光谱分析的建模预测方法；第三章介绍了仪器光学系统的光机结构设计、整机机械结构和测量控制电路的设计。第四章运用具体的三种建模方法对实际水样进行了建模预测,并比较了三种方法各自的优缺点。最后,总结了本文的主要研究内容并对课题未来的发展进行了展望。

全文目录

致谢  4-5
摘要  5-6
Abstract  6-9
1 概述  9-15
  1.1 课题研究的背景与意义  9-10
  1.2 课题研究现状  10-13
    1.2.1 常用的COD测量方法  10-12
    1.2.2 国内外COD在线监测仪器的研究现状  12-13
  1.3 课题研究的内容和目标  13-15
2 紫外分光光度法原理和几种建模方法  15-32
  2.1 紫外分光光度法测量COD原理  15
  2.2 偏最小二乘算法  15-20
    2.2.1 主成分分析和偏最小二乘法  15-18
    2.2.2 隐变量数目确定方法  18-20
  2.3 神经网络  20-26
  2.4 径向基函数神经网络  26-32
3 仪器设计  32-56
  3.1 仪器整体结构介绍  32-35
  3.2 光学系统的光机设计  35-45
    3.2.1 光学系统的设计指标  35-36
    3.2.2 初始结构确定  36-39
    3.2.3 光学系统优化设计  39-42
    3.2.4 镜筒设计  42-45
  3.3 仪器机械结构设计  45-48
    3.3.1 仪器外壳分段设计  45-46
    3.3.2 光束选择装置设计  46-47
    3.3.3 防水密封结构设计  47-48
  3.4 仪器电路系统设计  48-50
  3.5 仪器软件设计  50-51
  3.6 仪器整机测试  51-56
4 数据处理  56-66
  4.1 所使用的数据样本  56-57
  4.2 PLS法建模  57-60
  4.3 神经网络LM算法建模  60-62
  4.4 RBF径向基神经网络建模  62-65
  4.5 三种方法的比较  65-66
5 总结和展望  66-68
  5.1 总结  66
  5.2 展望  66-68
参考文献  68-71
作者简历  71

小型浸入式紫外—可见分光光度法COD测量仪设计

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