微生物发酵乙醇浓度在线检测技术及其仪器化研究

摘要

本文在详细分析微生物发酵过程中乙醇浓度检测技术及仪器化的基础上，研究了乙醇浓度在线检测技术，给出了在线检测原理；将虚拟仪器技术与系统辨识相结合，建立了乙醇浓度的在线测量模型及相应算法，研制了乙醇浓度在线检测仪，并对该检测仪的测量精度和误差补偿方法进行了研究。该检测仪采用半导体气敏元件来实现乙醇浓度的探测；利用嵌入式技术，以微控制器(MCU，MicroControllerUnit)为核心的嵌入式系统完成信号采集、数据分析与处理；并通过RS-485总线和控制器局域网(CAN，ControllerAreaNetwork)总线通讯接口，实现了与发酵智能测控系统的通讯。

目录

文摘

英文文摘

论文说明：常用符号一览表

北京化工大学学位论文独创性声明

第1章绪论

1.1引言

1.2乙醇浓度检测技术研究现状

1.2.1基于光学原理的检测技术与检测仪

1.2.2基于声学原理的检测技术与检测仪

1.2.3基于生物原理的检测技术与检测仪

1.2.4基于半导体敏感材料的检测技术与检测仪

1.3课题研究的意义与主要内容

1.3.1本课题研究意义

1.3.2本课题研究的主要内容

第2章微生物发酵乙醇浓度在线检测技术原理

2.1气敏效应传感原理

2.2乙醇浓度在线测量模型建立

2.2.1乙醇浓度在线测量模型

2.2.2最小二乘算法参数辨识

2.3乙醇浓度在线检测仪原理

2.3.1乙醇浓度在线检测仪的技术指标与功能要求

2.3.2乙醇浓度在线检测仪原理框图

2.4小结

第3章乙醇浓度在线检测仪研制

3.1检测仪的硬件设计

3.1.1信号提取与测量电路

3.1.2信号调理模块

3.1.3微控制器系统与数据采集模块

3.1.4液晶显示模块

3.1.5键盘输入模块

3.1.6通讯接口模块

3.1.7硬件抗干扰措施

3.2检测仪的软件设计

3.2.1软件开发平台

3.2.2软件开发流程

3.2.3微控制器系统功能模块子程序

3.2.4参数辨识算法程序实现

3.2.5软件抗干扰措施

3.3小结

第4章试验研究与误差分析

4.1检测仪软硬件调试

4.2检测仪试验研究

4.2.1实验设备与检测环境

4.2.2实验标定与仪器校验

4.2.3微生物发酵检测仪实验测试

4.3误差分析

4.4小结

第5章结论与展望

5.1结论

5.2展望

参考文献

致谢

发表论文情况