光纤、电容液滴分析仪器的改进设计与研究

摘要

光纤、电容液滴分析仪(FCDA)是利用光纤液滴分析技术和电容液滴分析技术设计的新型液滴分析仪器，利用监测液滴生长过程中光纤信号和电容信号变化值得到“液滴指纹图”。通过该指纹图可以获得有关该被测液体的物理、化学特性。利用这一原理，该仪器可以实现细微差别液体的鉴别测量，并且在环境保护、制药工艺、食品饮料等所有涉及液体检测的领域。 本课题由“中国新加坡联合研究计划”项目资助，旨在将液滴分析实验装置仪器化。本课题采用嵌入式的信号采集、处理系统，将液滴分析仪器进行了便携式的改进。同时，着眼于几种典型的、具有科研价值和市场价值的液体样品，编写了针对这些液体样品鉴别的软件，并在实验中取得了预期的效果。 本课题主要完成了以下工作： (1)完成了嵌入式系统的设计。 (2)完成了鉴别细微差别液体的软件设计。 (3)完成了液滴识别程序的嵌入式系统移植。 (4)用实验的方法检验了程序的可靠性。

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第一章 绪论

1.1引言

1.2液滴分析技术的国内外发展概况

1.3光纤、电容液滴分析技术概述

1.3.1光纤电容传感器

1.3.2电容液滴传感器

1.4本课题的研究内容与意义

第二章 信号调理电路的设计

2.1光纤信号的调理电路

2.1.1光纤调理电路的原理

2.1.2光电转换以及前置放大电路

2.1.3低通滤波电路

2.2电容信号处理电路

2.2.1电容信号处理电路的原理

2.2.2主放大电路的设计

2.2.3激励源电路的设计

2.2.4消除本体电容电路与带通滤波电路

2.2.5真有效值转换电路

第三章 数据处理分析与典型液滴指纹图分析

3.1基于液体体积的指纹图数据

3.2实验数据处理

3.2.1数据采集

3.2.2数据归一化处理

3.2.3去噪

3.3几种典型液滴指纹图的分析

3.3.1不同种类液体的液滴指纹图

3.3.2不同浓度液体的液滴指纹图

3.4小结

第四章 嵌入式控制系统的设计

4.1嵌入式系统的硬件架构

4.1.1核心板结构

4.1.2 LCD和触摸屏接口

4.2嵌入式系统的软件架构

4.2.3嵌入式操作系统

4.2.4 Arm-Linux的裁剪

4.3 小结

第五章 液体鉴别软件的设计

5.1鉴别软件设计的原理与实验分析

5.2液体鉴别软件的具体实现

5.3 Arm-Linux平台下液滴分析软件的移植

5.3.1开发环境的介绍

5.3.2液滴识别软件的移植

5.4识别率的检验

5.5 小结

第六章 全文总结与展望

参考文献

发表论文和科研情况说明

致 谢