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基于荧光淬灭效应的光学溶解氧检测仪的研究与开发

作　者: 戴文源
导　师: 孙力
学　校: 安徽农业大学
专　业: 农业机械化工程
关键词: 荧光淬灭溶解氧水质检测单片机 C51 C++
分类号: TH79
类　型: 硕士论文
年　份: 2008年
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内容摘要

随着当今世界工农业的迅猛发展,大量的工业废水、农田用水向江河湖海排放,加上工业废气对大气的污染,间接导致水体的污染,使得水资源短缺和污染问题日益突出,所以迫切需要对水资源进行及时监控和有效处理。其中,水中溶解氧含量是进行水质监测时的一项重要指标。当水环境受到染污时,溶解氧含量下降,因此需要研制水体溶解氧检测设备来进行环境监测,以便能够及时得到各个地方的水质情况,并开展相关的治理工作。目前市场上水体溶解氧检测仪器大多数基于Clark电极法,又称电流测定法,其测量速度比碘量法要快,操作简便,干扰少,而且能够现场自动连续检测,但是由于它的透氧膜和电极比较容易老化,每隔一段时间要活化,透氧膜也要经常更换,且检测时要消耗氧,所以要不停搅拌水样。国外市场出现了一种新的基于荧光淬灭效应的溶解氧检测仪,该种仪器能够快速检测出溶解氧含量,并且在检测时不消耗氧,传感膜寿命长,可以实现长期监测。本论文基于荧光淬灭法,利用氧气对荧光的淬灭效应来实现氧气浓度的检测。实验中使用Ru（ph2phen）₃²⁺作为传感膜荧光敏感物质,该物质受到蓝光的激发时会发出强烈的粉红色的荧光,水中溶解氧会对该荧光进行淬灭,可以通过检测荧光的强度来计算出对应溶解氧的含量。本文在此基础上研究设计了一种基于荧光淬灭法的溶解氧检测仪,能够对水体的溶解氧进行实时在线检测。论文的主要工作包括以下几点:（1）论述仪器的整体系统结构,对各个功能模块进行设计,选择硬件配置,绘制出硬件原理图和PCB图,并制作硬件电路。（2）基于设计好的硬件电路进行MCS-51单片机程序模块设计,绘制各模块流程图,利用C51语言编写下位机程序,并进行模块调试;设计RS-232通信协议,用于单片机与PC机之间的通信;开发出上位机C++程序设计,对数据进行进一步处理;基于ADO技术,利用Visual C++实现了对SQL2000数据库的访问。（3）对硬件各模块进行调试实验,软件调试实验,温度对传感膜特性的影响实验,得到传感膜的温度变化特性,并对仪器进行温度校正,仪器检测结果同碘量法对比实验,分析数据得到仪器性能和检测精度。（4）设计、研制成一种新型溶解氧检测仪,其检测精度为0.2mg/L,准确性较好,仪器检测的稳定性在4.7%以内,可以作为农业用水质检测仪器进行推广,提高农业生产率和现代化水平。

全文目录

摘要  4-5
Abstract  5-9
1.绪论  9-16
  1.1 引言  9-10
  1.2 水体溶解氧的检测方法及原理  10-14
    1.2.1 碘量法(GB7489-87)  10
    1.2.2 Clark溶氧电极法(电流测定法)  10-11
    1.2.3 荧光淬灭法  11-13
    1.2.4 其他检测方法  13-14
  1.3 国内外在水体溶解氧检测领域研究的现状  14
  1.4 论文的组织与安排  14-15
  1.5 小结  15-16
2 系统结构和硬件设计  16-40
  2.1 系统结构设计  16-20
  2.2 硬件设计  20-40
    2.2.1 系统硬件选择与组成  20-22
    2.2.2 系统各部分硬件设计  22-40
3.单片机编程与C++软件设计  40-57
  3.1 程序整体设计  40-41
  3.2 C51语言介绍,编程特点  41-42
  3.3 程序各功能模块介绍及流程图  42-51
    3.3.1 定标与设定参数  42-44
    3.3.2 串口初始化和通信协议设计  44
    3.3.3 AD7705应用编程  44-46
    3.3.4 AD7705编程流程  46-47
    3.3.5 M95256应用编程  47-51
  3.4 上位机系统程序,VC++介绍及面向对象编程  51-52
  3.5 SQL server2000介绍,VC++数据库(ADO)高级编程  52-54
  3.6 运行效果  54-57
4.实验与分析  57-63
  4.1 温度对传感膜特性影响实验  57-58
  4.2 碘量法对比实验和仪器稳定性实验  58-63
5.结论与讨论  63-65
  5.1 总结  63
  5.2 论文的创新点  63-64
  5.3 讨论  64-65
参考文献:  65-67
致谢  67-68
个人简历  68-69
读研期间所发表的论文  69

基于荧光淬灭效应的光学溶解氧检测仪的研究与开发

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