液体折射率测量仪数据采集系统实现及实验研究

摘要

折射率是液体的重要性质之一，与溶液的浓度、成分组成和色散等多种性质有密切关系。通过监测溶液折射率的变化，能够有效掌握溶液状态的改变。这种方法可应用于化工、医药、食品等多种领域。
　　本论文针对某种腐蚀性溶液的折射率测量需要，研究了一些折射率的测量方法。在对这些方法的进行探讨与比较之后，选择了接触式的全发射临界角的折射率测量方法。并在测量方法确定的基础上，设计了棱镜的选型以及选择了结构方案。
　　在此之后，根据探测原理和光路的特征，确定采集系统由DSP作为核心器件，分析了OV2643的特点，和它能承担的部分图像处理功能。通过DSP对OV2643进行配置，实现对数据采集芯片的控制、数据传输以及系统的自启动配置等相关功能。
　　在本论文后半部分，针对测量仪采集图像的要求，分析并研究了图像处理的方法，在实际操作中，确定了CMOS合适的曝光强度配置值。通过对图像每列像素求和进行图像平滑处理。最终通过相邻像素亮度值的梯度值差分计算，求出最大梯度差值的位置。算法处理中，将OV2643配置为RAW图像输出，并取图像中的部分信息进行计算。通过对图像中不同像素单元亮度值的分析和比较，确定了提取图像中的红色像元的亮度值进行分析，在图像对每列像素进行叠加之后，经过低通滤波器的处理，计算出图像中的最大梯度值所在的像素位置。仪器在最终调试时，对已知折射率的多组标准酸液进行标定，通过折射率与像素位置之间的关系，能够在精度范围之内测量出液体折射率。

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1 绪论

1.1 国内外研究背景及意义

1.2 课题来源

1.3 本章小结

2 系统结构设计及采集系统方案设计

2.1 CMOS图像传感器OV2643

2.2 采集系统方案设计

2.3 本章小结

3 DSP相关部分配置

3.1 DSP对CMOS部分的配置

3.2 DSP自举启动的配置

3.3 DSP中SPI模块对CAN协议的配置

3.4 本章小结

4 采集系统图像处理算法研究

4.1 图像增强

4.2 图像平滑

4.3 图像锐化

4.4 本章小结

5 图像处理方案研究及实现

5.1 CMOS的像素单元提取

5.2 图像算法实现

5.3 本章小结

6 总结与展望

致谢

参考文献