溶液濃度變化的測量是環(huán)境污染領(lǐng)域十分關(guān)注的研究課題。盡管現(xiàn)有的濃度檢測技術(shù)及相應(yīng)的檢測設(shè)備很多,但主要用于實驗室且設(shè)備體積大,而水樣測定地域范圍廣,采集現(xiàn)場分布離散,受使用條件和電能消耗等的限制難以攜帶到野外使用。本文課題的來源項目中,涉及一些性質(zhì)不穩(wěn)定的溶液,無法帶回實驗室進(jìn)行測量,因此需要研究一種濃度檢測方法使其能對樣本濃度實時檢測。本文主要針對溶質(zhì)是膠體的溶液進(jìn)行研究,基于膠體溶液的光學(xué)特性將圖像處理技術(shù)應(yīng)用于膠體溶液濃度的測量。膠體溶液具有丁達(dá)爾現(xiàn)象,丁達(dá)爾光強滿足瑞利散射定律,在入射光一定的條件下丁達(dá)爾光強隨光徑距離的增加會產(chǎn)生衰減。光在均勻、非散射溶液中的衰減滿足朗伯比爾定律,由于膠體溶液顆粒的大小的特殊性,在膠體溶液既有光的散射又有光的吸收。根據(jù)線性疊加原則,膠體溶液中光的衰減是散射和吸收之和,利用膠體溶液的光學(xué)性質(zhì),本文研究了丁達(dá)爾光在膠體溶液中的傳輸模型I_Ttyn=I₀e^{-（μ_a+μ_a）L},通過Monte Carlo方法模擬光子在膠體溶液中的傳輸過程驗證了該模... 

【文章來源】：桂林理工大學(xué)廣西壯族自治區(qū)

【文章頁數(shù)】：79 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
Abstract
第1章 緒論
    1.1 選題來源
    1.2 研究背景與意義
    1.3 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀
        1.3.1 國外溶液濃度檢測研究現(xiàn)狀
        1.3.2 國內(nèi)溶液濃度檢測研究現(xiàn)狀
        1.3.3 數(shù)字圖像處理技術(shù)在濃度測量中研究現(xiàn)狀
    1.4 主要研究內(nèi)容
    1.5 本論文的組織結(jié)構(gòu)安排
第2章 基本原理及相關(guān)技術(shù)
    2.1 溶液及膠體溶液
        2.1.1 溶液濃度的概念
        2.1.2 膠體溶液性質(zhì)
    2.2 濃度檢測技術(shù)
        2.2.1 化學(xué)滴定法
        2.2.2 分光光度法
        2.2.3 光電檢測技術(shù)
        2.2.4 超聲波檢測技術(shù)
        2.2.5 熒光相關(guān)光譜法
    2.3 圖像處理技術(shù)在膠體溶液濃度測量中的優(yōu)勢
    2.4 Tyndall現(xiàn)象
        2.4.1 Tyndall現(xiàn)象與光的散射
        2.4.2 瑞利(Rayleigh)公式
        2.4.3 散射光強與入射光強度的關(guān)系
        2.4.4 Tyndall光強度與傳輸距離、濃度的相關(guān)性
    2.5 數(shù)字圖像進(jìn)行光學(xué)測量的基本原理
        2.5.1 數(shù)字圖像
        2.5.2 數(shù)字圖像傳感器
        2.5.3 數(shù)字圖像與光學(xué)測量
    2.6 數(shù)字圖像處理技術(shù)
        2.6.1 圖像濾波方法
        2.6.2 圖像的幾何操作
    2.7 Monte Carlo方法
    2.8 本章小結(jié)
第3章 圖像的采集及處理
    3.1 基本方法
        3.1.1 基本測量方法
        3.1.2 丁達(dá)爾光測量方法
        3.1.3 光源控制電路設(shè)計
    3.2 圖像采集系統(tǒng)的搭建
        3.2.1 圖像采集系統(tǒng)框架
        3.2.2 光源的選擇
        3.2.3 傳感器選擇
        3.2.4 傳感器的數(shù)據(jù)讀取方法與時序
        3.2.5 遮光模塊
    3.3 圖像采集裝置
    3.4 圖像采集與預(yù)處理
        3.4.1 圖像采集
        3.4.2 圖像預(yù)處理
    3.5 本章小結(jié)
第4章 光在膠體溶液中傳輸衰減特性分析
    4.1 光在膠體溶液中的傳輸
    4.2 膠體溶液中光學(xué)傳輸衰減模型建立
        4.2.1 膠體溶液的光吸收和散射
        4.2.2 數(shù)據(jù)分析與模型建立
    4.3 激光波長能量隨丁達(dá)爾光通路距離的衰減模擬
        4.3.1 蒙特卡羅模擬方介紹
        4.3.2 Monte Carlo方法模擬光子在膠體溶液中的傳輸
        4.3.3 模擬結(jié)果
    4.4 考慮傳輸衰減后濃度對衰減系數(shù)的影響
    4.5 本章小結(jié)
第5章 濃度與丁達(dá)爾光特性關(guān)系分析
    5.1 算法仿真與模型建立
        5.1.1 丁達(dá)爾光強與膠體溶液濃度
        5.1.2 光衰減系數(shù)與膠體溶液濃度
    5.2 實驗與結(jié)果分析
        5.2.1 氫氧化鐵膠體溶液濃度測量
        5.2.2 實驗結(jié)果誤差分析
    5.3 本章小結(jié)
第6章 總結(jié)與展望
    6.1 工作總結(jié)
    6.2 研究展望
參考文獻(xiàn)
個人簡歷、申請學(xué)位期間的研究成果及發(fā)表的學(xué)術(shù)論文
致謝


【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]濁度干擾下硝酸鹽濃度紫外導(dǎo)數(shù)光譜檢測方法研究[J]. 陳曉偉,殷高方,趙南京,甘婷婷,楊瑞芳,祝瑋,劉建國,劉文清.  光譜學(xué)與光譜分析. 2019(09)
[2]基于光散射原理的尾氣顆粒物檢測技術(shù)研究[J]. 張珊珊.  計算機與數(shù)字工程. 2019(05)
[3]基于物聯(lián)網(wǎng)的水質(zhì)在線自動監(jiān)測系統(tǒng)研究與實現(xiàn)[J]. 李隨群,蔡郡倬,高祥,盧令.  四川理工學(xué)院學(xué)報(自然科學(xué)版). 2018(04)
[4]熒光相關(guān)光譜法直接測定溶液中金納米粒子濃度[J]. 劉芳超,董朝青,任吉存.  分析科學(xué)學(xué)報. 2018(04)
[5]淺談數(shù)字圖像處理去噪技術(shù)[J]. 肖梓涵.  數(shù)字通信世界. 2018(01)
[6]快照式成像光譜儀檢測印染廢水的研究[J]. 秦曉磊,張宇,李哲煜,金鵬,江雷,孫凱.  分析化學(xué). 2017(11)
[7]基于聲吶圖像的常用濾波算法去噪效果比較[J]. 李峰,朱玲羚.  水雷戰(zhàn)與艦船防護(hù). 2017(04)
[8]多糖分析方法研究進(jìn)展[J]. 邱博韜,張鴻宇,許志茹,劉長莉,王宏偉.  食品工業(yè)科技. 2018(06)
[9]基于圖像識別的水質(zhì)濁度測量技術(shù)研究[J]. 胡桂平,張海峰,李昂,葉平.  水利水電施工. 2016(06)
[10]利用數(shù)字圖像處理技術(shù)測量濃度場的實驗研究[J]. 顧杰,鄭宇華.  水動力學(xué)研究與進(jìn)展（A輯）. 2016(06)

博士論文
[1]納米MOS器件低頻噪聲關(guān)鍵問題研究[D]. 張鵬.西安電子科技大學(xué) 2010

碩士論文
[1]CMOS圖像預(yù)處理方法研究與FPGA實現(xiàn)[D]. 武昊男.中北大學(xué) 2019
[2]基于FPGA的圖像預(yù)處理系統(tǒng)的研究與實現(xiàn)[D]. 蘇天裕.華南理工大學(xué) 2018
[3]基于數(shù)字圖像處理的橋梁結(jié)構(gòu)裂縫與位移測量研究[D]. 裴耀東.湖南大學(xué) 2017
[4]基于CMOS圖像傳感器的照度檢測系統(tǒng)設(shè)計與實現(xiàn)[D]. 陳志磊.陜西科技大學(xué) 2016
[5]基于圖像處理的污水懸浮顆粒濃度檢測系統(tǒng)研究[D]. 章華.安徽理工大學(xué) 2016
[6]基于ARM的水污染檢測系統(tǒng)的研究[D]. 杜偉偉.安徽理工大學(xué) 2016
[7]基于色度法的點源污染遠(yuǎn)程圖像水質(zhì)分析監(jiān)測方法研究[D]. 董舒.北方工業(yè)大學(xué) 2016
[8]基于圖像技術(shù)水質(zhì)多參數(shù)在線檢測裝置開發(fā)[D]. 夏珺.東北電力大學(xué) 2016
[9]基于灰度值和法向量相對序列的RGB-D描述子[D]. 馮光華.浙江大學(xué) 2015
[10]基于光散射法液體成分濃度檢測單元的研究[D]. 王鳳雙.哈爾濱理工大學(xué) 2014



本文編號：3206711