基于STM32的红外测油仪研究与开发

摘要

水是生命的起源，人类一切活动都离不开纯净的水源。但近年来我国水污染事件频发，水污染造成的危害触目惊心，当前环境保护形势相当严峻。油类物质污染是水污染源中一项主要污染物。矿物石油类燃料的开采消耗、工业废水的偷排、生活污水的排放，都会导致水源受到油类物质的污染。为了保护水资源，开展水环境实时监测显得尤为重要。检测水中是否含有油类物质及其浓度，有多种物理化学检测方法。但是，红外分光光度法是最符合我国水环境污染国情和相应国家标准规定的。 本研究基于STM32F103RC处理器，利用嵌入式软、硬件技术研发了一款通过触摸屏操作的红外测油仪。首先介绍了红外分光光度法的基本原理，对红外测油仪硬件主要模块进行详细介绍。如：红外测油仪系统整体结构、单片机选型及最小系统设计、光学结构选型分析、光源选择、步进电机驱动电路设计、信号采集处理电路。 其次介绍了红外测油仪软件设计，主要包括：样品检测、步进电机软件驱动、触摸屏界面设计。最后对红外测油仪样机实际工作过程中遇到的问题，进行了深入研究。主要对红外热释电数据采集方式、如何确定起始点位、三波数峰值点位误差校正、三波数自动寻峰扫描、测试结果性能分析、数据异常点检测处理作了深入研究说明。实验结果表明，本研究的红外测油仪在室内环境下能够正常运行，绘制油类物质吸光度标准谱图，测量水中油类物质浓度，具有优秀的重复性、稳定性。

目录

声明

第一章 绪论

1.1引言

1.2研究目的和意义

1.3国内外研究现状

1.4红外测油仪研究现状分析

1.5研究主要内容

第二章 系统工作原理

2.1红外光谱特性

2.2红外分光光度法

2.3油类物质浓度测定方法

第三章 系统硬件设计

3.1红外测油仪系统结构

3.2嵌入式模块设计

3.3光学系统结构类型介绍

3.4光源模块设计

3.5步进电机驱动模块设计

3.6信号采集处理模块设计

3.7系统硬件组成

第四章 系统软件设计

4.1软件整体设计

4.2样品检测程序

4.3步进电机控制程序

4.4触摸屏设计

第五章 系统测试与分析

5.1数据采集处理方法

5.2起始点位自动校正

5.3三波数峰值点位误差校正

5.4实验测试

5.5异常点检测分析与处理

第六章 总结与展望

6.1总结

6.2展望

参考文献

发表论文和科研情况说明

致谢