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    5. 2 二值化处理电路    20
    5. 3 基于单片机的信号处理电路    22
    5.3.1单片机的选择    22
    5.3.2单片机计数原理    23
    5.3.3信号处理电路    25
    6  仿真结果    26
    结  论    28
    致  谢    29
    参 考 文 献    30
    附录A 驱动电路中各芯片的VHDL 代码    31
    附录B C51单片机内部编程    35
    1  绪论
    1.1 课题研究的背景
    浓度是液体的基本物理参数之一,在化学分析,污染物检测,半导体制造业等许多行业都需要对液体的浓度进行精确的测量,液体浓度的在线测量在现在工业生产中十分重要。现在的浓度测量方法仍然有很多不足,往往不能实时测量或者测量的精度不够,需要我们研究出一种实时有效并且高精度的液体浓度在线测量系统。
    一般液体浓度都通过折射率的测量来得到,折射率是物质的一个十分重要的基本物理参数,通过折射率我们能了解物质的许多性质,比如说光学性能、纯度、浓度以及色散等,其他的一些参数(如热光系数)也与折射率密切相关。比如在食品生产产业中,我们可以通过测定液态食品的折射率来确定食品的浓度,鉴别食品的成分,判断食品是否纯净,来保证食品的品质。因此,对液体折射率的准确测量,在许多研究领域都有重要意义。研究出一种简单方便直观的测量液体折射率的方法十分必要,可以给人们的生产和生活带来许多便利。
    1.2 课题研究的现状
    1.3 课题研究的内容
        本课题要研究的是液体浓度在线测量系统。基于液体浓度与液体折射率之间的对应关系,转化为测量液体折射率。设计出一种测量液体折射率来测定液体浓度的方法。具体的步骤如下:
        (1)选择合适的测量折射率的方法,分析液体折射率测量系统的原理。
    (2)说明CCD的原理,根据系统量程和实际情况,选用合适的CCD,并具体介绍其主要参数和指标。
    (3)阅读大量资料文献,总结出CCD驱动的不同方法并进行比较,选择合适的EPGA技术进行 CCD驱动电路的设计,并进行仿真。
    (4)通过分析总结,设计出合理的CCD数据采集电路,本文用单片机实现,并且完成对输出信号的处理,并进行仿真。
    (5)将CCD测到的数据传输到计算机上,通过推导出来的公式得出折射率的值,直接显示出来。
    2  测量原理及系统设计
    2.1 测量方法的选择
        目前,有许多种方法来测量液体折射率,主要的方法包括干涉法、最小偏向角法、成像法、全反射法、分光仪法、偏振法等,干涉法又包括法布里-伯罗干涉法、迈克尔逊干涉法、劈尖干涉法、牛顿环法等,还有直接通过折射和反射定律测量折射率的方法和光纤传感法等。但是,这些方法都有各自的缺点,有对的测量折射率的范围有约束,有的需要有样品并知道其折射率,有的要求把被测物体加工后才能测量,有的测量精度比较低,实验操作麻烦,重复难度大,有的仪器构造比较复杂,测量起来繁琐,难以自动测量。
    比较以上的几种方法,可以发现相对而言,无论是在理论原理理解上,还是实际的设计检测中,折射率法都比较好一点。折射率法用到的设计简单、操作方便,且能更好的实现自动化功能,相对于全反射法测量原理来说,更加具体、严谨、可行性高。更为重要的是,折射率法的测量结果也相对精确可靠些。综上,所以在本文中也将采用折射率法作为样本采样的方法。另外,使用CCD来探测光点位移,这样可以实现液体折射率在线实时自动化测量。
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