【摘 要】
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光谱分析检测仪是一种对物质成分和含量进行定性和定量分析的光学分析仪器,广泛应用于地质勘探、海洋开发、卫生防疫、环境保护等方面。然而,传统光谱分析仪体积大、价格贵、测量速度慢,不能满足实时在线测试的要求,小型化便携式光谱分析检测仪已成为光谱分析检测仪发展的必然趋势。本文基于STM32F103ZET6芯片设计了一款可用于检测有色溶液的便携式光谱分析检测仪。主要研究内容如下:(1)该检测系统以32位增强
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光谱分析检测仪是一种对物质成分和含量进行定性和定量分析的光学分析仪器,广泛应用于地质勘探、海洋开发、卫生防疫、环境保护等方面。然而,传统光谱分析仪体积大、价格贵、测量速度慢,不能满足实时在线测试的要求,小型化便携式光谱分析检测仪已成为光谱分析检测仪发展的必然趋势。本文基于STM32F103ZET6芯片设计了一款可用于检测有色溶液的便携式光谱分析检测仪。主要研究内容如下:(1)该检测系统以32位增强型系列微处理器STM32F103为开发平台,采用高亮发光二极管作为系统光源,并采用硅光电池作为光电传感器。针对硅光电池产生的微弱电流信号,硬件部分采用低噪声放大器LT6231,设计电流-电压(I-V)转换和电压(V)二次放大-滤波电路,实现对微弱电流信号的放大-滤波处理。得到的有效电压信号,经24位高精度AD转换电路进行模数转换供系统进行采集。(2)软件部分包括配置AD7190,选择AD7190采样模式以及控制AD7190采样。为进一步减小微弱信号噪声的干扰,提高测量系统精度,对A/D转换后的数据采用中位值平均滤波算法进行滤波降噪处理。处理后的数据通过LCD实时显示,显示参数包括输出电压值、透射比、吸光度、溶液浓度等,并将数据保存于SD卡中。(3)对设计的便携式光谱分析检测仪进行系统性能测试,采用CuSO4溶液测试系统灵敏度,FeCl3溶液测试系统的测量精度、重复性、稳定性,采用最小二乘法对常用水质检测参数化学需氧量(Chemical Oxygen Demand,COD)进行线性拟合,绘制标准曲线。测试结果表明:FeCl3液浓度与吸光度具有良好的线性关系,线性拟合的相关系数R2=0.9907,相对标准偏差(RSD)为1.31%,COD溶液浓度与吸光度线性拟合相关系数高达0.9996。
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