水污染动态监测的电子舌分析仪的设计

【摘要】： 本文论述了一种水污染动态监测的电子舌分析仪的仪器结构设计以及上位机端软件的设计与实现。该仪器可以同时快速检测工业和生活污水中多种重金属离子(Zn、Cd、Pb、Cu、As、Hg、Fe)的浓度。 首先介绍了重金属离子污染的现状以及目前常用的检测技术的研究进展。然后论述了介绍了仪器所采用的检测方法：电化学溶出伏安检测技术和光寻址电位传感器检测技术。 在仪器的整体结构上，采用可分离式结构，即分为上位机部分、电子舌(即电极和检测电路)部分、泵和阀等水路部分以及溶液支持部分。这样有利于减小干扰保证仪器的稳定性，也有利于仪器的拆卸及维修。在水路的设计上，为3个测试系统设计互不相关的水路，可分别独立工作，减少影响。 上位机端软件的设计上，在数据处理模块部分，论文针对噪声去除、平滑滤波、曲线拟合等多种算法做了叙述。采用自定义的文件格式(.tee)保存当前数据曲线。还使用BCB自带的控件实现了本地ACCESS数据库的建立和应用。实验结束时可以自动保存数据。 利用WINDOWS消息驱动机制实现了多线程通讯。利用MSComm组件实现了RS232接口通讯，解决了上位机和下位机的通讯问题。 论文还介绍了仪器的实际应用，通过大量实验，对仪器的性能指标进行了初步的测试和分析。结果说明，仪器不但操作简单，而且非常适合现场检测水中重金属元素。 【关键词】：环境检测 仪器设计 数据处理 数据通讯
【学位授予单位】：浙江大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2007
【分类号】：TH83
【目录】：

• 摘要3-4
• Abstract4-7
• 第一章 绪论7-10
• 1.1 重金属的危害及水中重金属污染的现状7-8
• 1.2 重金属元素检测技术的研究进展8-9
• 1.3 本文研究内容9-10
• 第二章 仪器系统设计10-24
• 2.1 引言10
• 2.2 仪器采用的检测方法10-12
• 2.2.1 电化学溶出伏安法10-11
• 2.2.2 光寻址电位传感器检测法11-12
• 2.3 仪器总体设计12-14
• 2.4 水路结构设计14-18
• 2.4.1 样品的预处理14
• 2.4.2 样品的处理以及清洗过程14-16
• 2.4.3 泵和阀16-18
• 2.5 仪器的硬件结构18-21
• 2.5.1 总体硬件结构18-19
• 2.5.2 最小系统19-20
• 2.5.3 LAPS测量系统20-21
• 2.5.4 电化学(DPSV)测量系统21
• 2.6 上位机软件系统的结构21-24
• 2.6.1 上位机软件的工作流程21-22
• 2.6.2 软件的模块结构22-24
• 第三章 仪器的通讯与控制24-37
• 3.1 引言24
• 3.2 接口连接方式24-27
• 3.2.1 I/O接口概念24
• 3.2.2 常见接口24-26
• 3.2.2 本仪器的接口26-27
• 3.3 多串口卡27
• 3.4 USB转多串口卡27-29
• 3.5 RS232串口通信29-30
• 3.5.1 串口通信方式29
• 3.5.2 串口通信控件MSCOMM29-30
• 3.6 上位机与下位机间的通讯30-32
• 3.6.1 串口的连接和设置30-31
• 3.6.2 串口通讯的实现31-32
• 3.7 线程间通讯32-34
• 3.7.1 线程以及线程间通讯的定义32
• 3.7.2 Windows消息32-33
• 3.7.3 线程间通讯的实现33-34
• 3.8 软件与硬件系统命令协议34-36
• 3.8.1 协议的定义35
• 3.8.2 协议的应答机制35-36
• 3.9 检测流程的监视36-37
• 第四章 数据处理、存储及显示37-54
• 4.1 数据处理37-51
• 4.1.1 引言37-38
• 4.1.2 去除噪声38-41
• 4.1.3 滤波41-43
• 4.1.4 曲线拟合43-49
• 4.1.5 出峰位置的识别、峰高及峰面积的计算49-51
• 4.2 数据的存储51-53
• 4.2.1 一般文件存储52
• 4.2.2 数据库存储52-53
• 4.3 数据的显示53-54
• 第五章 实验数据分析54-67
• 5.1 仪器传感器54-55
• 5.2 仪器装置55-56
• 5.3 仪器技术指标56-57
• 5.4 实验过程57
• 5.5 实验结果57-66
• 5.5.1 电化学检测结果57-65
• 5.5.2 LAPS检测结果65-66
• 5.6 结论66-67
• 第六章 总结与展望67-70
• 6.1 总结67-68
• 6.2 展望68-70
• 参考文献70-73
• 致谢73-74
• 附录 作者在攻读硕士期间发表的论文74-75

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