毕设进展报告

毕设进展报告

马凌

一、毕设现状

1.阅读文献

(1)李宸阳污水中油分与悬浊物的光电在线检测方法研究

(2)杨健散射光式水下在线浊度仪的研究与设计

(3)张磊水中颗粒物的检测技术研究

(4)Propagation and Scattering model of Infrared and Ultraviolet light in Turbid Water

(5)A high-sensitivity particle monitor using an integration sphere

(6)ceramic slurry concentration measurement based on the theory of particle scattering

(7)王东散射式浊度仪的设计与实现

(8)曹晓毛特低渗透油田水质处理及污水回注

(9)罗军油田开发中的环境污染及治理

(10)朱成泽浅议油田水污染处理技术及利用

(11)刘丽佳油田回注水金属管道防腐方法及其装置的研制

(12)冶君妮油田回注水分离与杀菌一体机的研究

2.毕业论文

(1)绪论：研究背景、浊度概述、传统检测方法、测量方法比较及本章小结

(2)传感器系统设计：光源的选择、接收器的选择、光源驱动电路设计、信号检测电路设计、光路设计和机械结构设计。

(3)翻译5000字英文文献：

Prooagation and Scattering model of Infrared and Ultraviolet light in Turbid Water

3.搭建实验平台

(1)画原理图、PCB图

(2)焊电路板：接收前置板、接收板、发射前置板、发射板、控制板

(3)调电路：

①保证led恒有40mA~50mA电流供电；

②调节反馈回路使led 发光的光强保持不变；

③调节电路参数，使透射方向三路都有8V 左右的输出；

(4)搭光路：

①使用现有透镜（直径10mm ，焦距14mm ）、孔径光阑（直径8mm ）、 灯罩（直径2mm ），实现基本的准直。

②调节光源与透镜1的距离，使光束在散射处最窄。

③调节接收器与透镜2的距离，使透射光尽量汇聚在接收器上。

④在透射方向可以接收到三种波长的光，90°方向接收到860nm 散射光。

（a ）

（b ）光源光阑1透镜光阑2光源光阑1透镜光阑2

图1 光源、透镜和光阑位置的设计

如图1所示，当光源距离透镜较近时（f~2f ），光束较粗，但是经过透镜之后发散角较小；当光源距离透镜较远（>2f ），光束较细，但是发散角大。因为机械结构限制，接收器的距离在透镜后2f 之外。经过调节比较，最终设计为：

透镜1：f=14mm ，D1=10mm ；

透镜2：f=25mm ，D2=20mm ；

光阑1：d1=2mm ；光阑2：d2=8mm

光源距光阑1：8mm ；

光源距透镜1：19mm ；

光束最细位置：透镜后25mm 。

实验平台搭建如图2所示，能够实现透射三路光和散射方向860nm光的接收。

图2 实验平台搭建

二、存在问题

1. 系统机械结构简易，光路难免会有偏斜。

2. 配置溶液时测量仪器需要标定，实验暂时无法进行。

3. 使用系统选用的接收器无法在90°方向接收到1050nm和1200nm的散射光，用索雷波的接收器放大60db后有大约5mV的信号，证明90°方向1050nm 和1200nm散射光强真的很小。

图3 测量系统框图

4.透射方向悬浮物和油分别对光强的影响大小无从得知。可能存在悬浮物对透射光的影响大于油的情况，那么在使用透射光测量油浓度时必须考虑将悬浮物的影响扣除；如果悬浮物的影响很小，那么也需要按照精度要求，考虑将其忽略，或是分段设定阈值。具体方案需要在实验后再做定夺。

三、解决方案

在理论角度重新考虑是否一定需要90°方向1050nm 和1200nm 的散射光。由于回注水里同时存在悬浮物和油，所以在透射和散射方向一定都存在二者的同时作用，因此透射光强和散射光强分别都是油浓度和悬浮物浓度的多元方程，其中N 为悬浮物浓度，H 为水中油浓度，31I ~I 为透射方向三路光强，'~'31I I 为散射方向三路光的光强，0I 为入射光强。

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010502

08601

0H N P I I H N P I I H N P I I H N f I I H N f I I H N f I I ======

根据论文所说，透射光对低浊度成指数关系，并在低浊度的一段区间内近似于线性，但是精度很低，微小的浊度变化可能无法分辨。而油对光主要起吸收作用，散射作用是否明显目前并不知道。那么上述公式中，散射方向的1050nm 和1200nm 两路，以及透射防线光的860nm 是否需要呢？

下一步打算进行实验：

1.使用福尔马肼标准液配置不同浊度的待测液，测量仅含悬浮物的情况下，3

种

波长的透射光强变化，探究透射光与浊度/悬浮物浓度的函数关系，判断悬浮物对透射光强的影响大小。测量90°方向860nm波长散射光的光强，得到散射光与浊度/悬浮物浓度的关系。

2.配置不同浓度的含油待测液，测量不同油浓度下，透射方向三路光强和散射方向的一路光强，推测油对透射光的影响大小，与悬浮物对透射光影响比较。测量90°方向散射光强变化，观察油对入射光的散射影响大小。

3.在悬浮物浓度不变的情况下，不断改变待测液中油的浓度，观察透射、散射两个方向光强的变化。

4.在油浓度不变的情况下，不断改变悬浮物浓度，观察透射、散射两个方向的光强变化。

5.在上述实验成功的前提下，增加多角度（如45°、135°）接收。

如果可以得到透射光对浊度的具体函数，那么可以将其带入方程求解；如果低浊度情况下悬浮物对透射光的影响非常微小，那么再考虑是将其忽略，还是分段设定阈值。在可以得到悬浮物浓度与透射光强关系、油浓度与散射光强的情况下，可以考虑将散射方向1050nm和1200nm两路光省略。