【摘 要】
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全球面临着水资源危机,水污染问题日益严重,传统检测水质的仪器比较笨重,结构复杂。为了简化仪器设计、提高测量精度,开发多光谱便携式水质检测仪器。因此,本文提出了一种应用多波长传感器检测水中污染物的方法,并设计了基于可见光多波长光谱传感器的便携式水质检测仪器。仪器根据溶液吸收光的程度,选择最佳吸收测量波长,然后对实验结果处理并建立回归模型,并将实验结果与分光光度计测量结果对比,分析该方法的准确性,并对
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全球面临着水资源危机,水污染问题日益严重,传统检测水质的仪器比较笨重,结构复杂。为了简化仪器设计、提高测量精度,开发多光谱便携式水质检测仪器。因此,本文提出了一种应用多波长传感器检测水中污染物的方法,并设计了基于可见光多波长光谱传感器的便携式水质检测仪器。仪器根据溶液吸收光的程度,选择最佳吸收测量波长,然后对实验结果处理并建立回归模型,并将实验结果与分光光度计测量结果对比,分析该方法的准确性,并对两种方法进行独立样本t检验,证明该方法与标准检测方法无显著差异,可应用于水中其他物质含量的检测。主要研究内容和结论如下:（1）在研究分析了目前水质检测现状的基础上,以简化水质检测仪器结构和提高水质测量方法的有效性为目的,结合水质检测方法和便携式仪器研究现状,提出了基于多光谱传感器的水质检测方法。（2）设计了一款基于多光谱传感器的水质检测装置,该测量装置使用色温为5700K的LED作为光源,通过多光谱传感器采集溶液各通道光强数据,结合基于Visual Studio平台设计开发上位机软件计算吸光度值,利用最小二乘法对实验数据进行拟合得到各物质相应的标准曲线。（3）利用设计的装置测量水中氨氮、硫化物、溶解氧、亚硝氮、铁的含量,根据溶液吸收度得到每种物质对应的最佳波长并建立检测模型。将测量结果与分光光度计测量结果对比分析,本文实验装置测量结果比分光光度计测量的误差小,说明准确度较高。将测量结果与传统可见分光光度计测定结果通过独立样本t检验（p＞0.05）,证明该方法与标准检测方法无显著差异,验证多光谱传感器进行物质测量的可行性。（4）完成便携式水质检测仪器的设计。仪器基于多光谱传感器和LED光源,采用树莓派Pico进行数据处理,智能串口屏显示标准曲线和测量结果,实现水质的快速检测,并通过实际水样的测量验证仪器的可靠性和精密度。仪器结合开发的基于Windows平台的水质多参数测量项目下载软件,可以实现多种测量物质的选择。
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