基于顏色傳感的便攜式水質(zhì)分析儀研制.pdf

1、 基于顏色傳感的便攜式水質(zhì)分析儀研制 基于顏色傳感的便攜式水質(zhì)分析儀研制 Development of a Portable Water Quality Analyzer Based on Color Sensor 學(xué)科專業(yè)：生物醫(yī)學(xué)工程 研 究 生：張曉敏 指導(dǎo)教師：趙友全 副教授 天津大學(xué)精密儀器與光電子工程學(xué)院 二零一三年十二月 摘 要 水資源嚴(yán)重浪費(fèi)，淡水資源短缺，水污染事件頻發(fā)是目前我國水資源和水環(huán)境的主要問題。尤其是近

2、年來，發(fā)生了多起嚴(yán)重的水污染事件，引起社會極大關(guān)注。要實(shí)現(xiàn)建設(shè)資源節(jié)約型、環(huán)境友好型社會，提高生態(tài)文明水平，加強(qiáng)資源節(jié)約和管理的目標(biāo)， 如何加大環(huán)境保護(hù)力度， 增強(qiáng)可持續(xù)發(fā)展能力就是我國著力要解決的首要問題。 現(xiàn)場快速的水質(zhì)檢測與分析有助于水污染的及時(shí)發(fā)現(xiàn)、 治理和后續(xù)的功效評價(jià)。 在水質(zhì)檢測分析過程中， 加入產(chǎn)生不同顯色反應(yīng)的化學(xué)試劑， 依據(jù)其生成的不同顯色反應(yīng)物的光譜吸收特性， 可以測定其中含有的多種無機(jī)物和有機(jī)物的含量。本文分析了

3、復(fù)雜水樣的朗伯-比爾定律和吸光度加和性，基于 RGB 顏色傳感的方法對溶液顏色進(jìn)行測量，建立了 RGB 三色吸光度與溶質(zhì)濃度的線性關(guān)系。 本文設(shè)計(jì)了一種基于 RGB 顏色傳感的便攜式快速水質(zhì)分析儀，具有光路簡單、集成度高、功耗低、體積小、便于攜帶等特點(diǎn)。儀器以白光 WLED 為光源，RGB 顏色傳感器為光檢測器，依據(jù)化學(xué)試劑反應(yīng)后溶液顏色深淺不一的特點(diǎn)，對透過溶液的透射光顏色、 吸光度和光強(qiáng)等參數(shù)進(jìn)行了分析。 儀器以 MCU 為控制核心

4、,實(shí)現(xiàn)了數(shù)據(jù)的轉(zhuǎn)換、處理、運(yùn)算、存儲和顯示等功能。 本文開展了相關(guān)實(shí)驗(yàn)研究， 測定了亞硝酸鹽氮溶液、 色度溶液、 磷酸鹽溶液，并以島津紫外-可見分光光度計(jì)做參照，配套水質(zhì)快速檢測試劑盒進(jìn)行了對比實(shí)驗(yàn)，得到了儀器的工作標(biāo)線，其線性擬合度可達(dá) 0.99。在測定實(shí)際水樣的亞硝酸鹽氮實(shí)驗(yàn)中，其加標(biāo)回收率可達(dá) 99%-122%。 本文完成了一種基于顏色傳感的便攜式快速水質(zhì)分析儀， 為現(xiàn)場水質(zhì)檢測提供了一種結(jié)構(gòu)簡單、方便快速的新型測量方法。 關(guān)鍵詞