余氯在线检测系统的研究

摘要

随着科技的进步，经济的发展，水体污染日益严重。我国作为一个贫水国家，保护水资源以及对水质优劣进行持续监测成为我们面前的重要工作。水质的余氯含量是给排水行业中非常重要的指标，是饮用水消毒程度好坏以及持续消毒能力的标准，余氯过高时会损害人体健康，余氯过低又不能全面的杀灭水中的致病微生物。因此，余氯检测是非常重要的。
　　 本文的目的是研究一套可以在线长时间检测的完整的余氯检测系统。本文对余氯检测的相关背景知识与国内外的发展现状进行了叙述，通过对余氯基本检测理论的研究，指导了自主开发余氯在线检测系统的方案。首先，本文从余氯传感器的基本原理与结构入手，分析了相关的理论知识。其次，自行设计开发电化学余氯膜结构传感器，并详细说明了传感器各个部分的结构。再次，对系统的硬件电路设计和软件设计进行了研究探讨，给出了一套完整的硬件设计方案，并制作了本系统的印刷电路板以及仪器外壳。最后，通过大量的实验，研究了传感器电极表面积、传感器电极材料纯度、膜厚度对检测的影响，并对本系统进行了分段式多点标定。开发出一台比较完善的余氯在线检测系统，其检测精度较高，检测速度块，带有液晶显示面板，可以应用于居民日常生活用水的余氯检测。

目录

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摘要

符号说明

第一章 绪论

1．1 研究背景

1．1．1 水资源对人类的重要意义

1．1．2 水质检测的重要意义

1．1．3 水质余氯含量的相关国家标准

1．1．4 使用氯气进行水质消毒的消毒原理

1．1．5 水质余氯的含义

1．1．6 余氯检测的意义

1．2 余氯检测的国内外研究现状

1．2．1 生活饮用水的消毒方法概述

1．2．2 余氯的常见测量方法

1．2．3 国内外余氯检测的研究现状

1．3 本文的主要工作

第二章 余氯传感器的结构和基本工作原理

2．1 水质检测传感器的基本原理与实现方法

2．1．1 电化学传感器

2．1．2 物理传感器

2．1．3 生物传感器

2．2 余氯电化学传感器的理论分析

2．2．1 氯气与水的反应

2．2．2 法拉第定律

2．2．3 电解质水溶液内物质的扩散与Fick第一定律

2．2．4 影响扩散系数D的因素

2．2．5 电极反应速度

2．2．6 余氯传感器电极的极化

2．3 余氯电化学传感器的结构与工作原理

2．3．1 余氯电化学传感器的结构

2．3．2 余氯传感器的工作原理

2．4 本章小结

第三章 在线余氯检测系统的开发

3．1 膜结构极谱式余氯传感器的研究设计

3．1．1 工作电极的设计

3．1．2 辅助电极设计

3．1．3 余氯传感器腔体与黏合剂材料

3．1．4 电解液

3．1．5 选择性透过膜

3．2 系统硬件电路设计

3．2．1 整体设计思路

3．2．2 系统电源模块设计

3．2．3 余氯电极极化电压电路设计

3．2．4 电流与电压转换电路设计

3．2．5 二级放大电路的设计

3．2．6 AD转换电路设计

3．2．7 CPU理模块设计

3．2．8 液晶显示电路的设计

3．2．9 温度传感器电路设计

3．3 系统软件设计

3．4 余氯在线检测系统原型机与完成版展示

3．5 本章小结

第四章 余氯在线检测系统的标定与实验测试

4．1 传感器的稳定性测试

4．1．1 工作电极的测试

4．1．2 辅助电极的测试

4．1．3 选择性透过膜实验

4．2 在线余氯检测系统的标定与修正

4．2．1 在线余氯检测系统的零点可重复性测试

4．2．2 在线余氯检测系统的多点标定

4．2．3 余氯在线检测系统误差的计算

4．2．4 余氯在线检测系统的分段多点标定

4．2．5 PH与余氯的关系

4．3 本章小结

第五章 总结与展望

参考文献

附录

致谢

研究成果及发表的学术论文

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