[毕业设计] 基于光电位置敏感器新型浓度检测系统的设计 [复制链接]

资料简介：
毕业设计 基于光电位置敏感器新型浓度检测系统的设计，共63页，24177字。
摘要
目前，实时在线液体浓度检测技术还比较落后，研究开发新型的液体浓度检测系统具有重要意义。浓度的变化会引起液体折射率的变化，对于固定的入射光线，折射率的变化会导致出射光线发生偏移，利用光电位置敏感器件检测出光线偏移量的大小，便可得到液体的折射率，进而计算出液体浓度。基于以上理论，本文首次提出一种双隔离窗的光透射方法应用于液体浓度的检测。
基于光电位置敏感器新型浓度检测系统主要由半导体激光器、光学系统、PSD信号调理电路、单片机系统、A/D转换电路和显示电路组成。由激光器发出激光，经过光学系统照射在一维PSD上，PSD信号调理电路将输出的电流信号进行调理，再由A/D转换电路将模拟量转换为数字量，通过适当接口将其送入8051单片机，单片机对数据处理后，由显示电路显示出待测液体的浓度。
新型浓度检测系统检测方法的准确性在理论分析和实验仿真中得到了验证，一些影响检测结果的主要因素也在本文中作了细致的分析。实验表明，温度漂移和光源强度对本系统的影响非常小。该系统具有结构简单、灵敏度高、稳定性好、响应时间快以及自动化程度高等优点，能够方便、准确地实现液体浓度的实时在线检测。
本浓度检测系统可广泛应用在化工、制糖、食品、制药等诸多行业，是一种具有广阔发展前景的浓度检测系统。
关键词：位置敏感器件（PSD），半导体激光器，液体浓度，8051单片机
目  录
摘  要    I
Abstract    II
目  录    IV
第一章  引  言    1
1.1  课题设计的目的意义    1
1.2  国内外同类课题研究现状    1
1.2.1  位置敏感探测器(PSD)国内外发展状况    1
1.2.2  液体浓度测量的国内外研究现状    2
1.3  课题设计的主要内容    4
第二章  总体方案    5
2.1  系统总体方案设计    5
2.2  系统性能指标    6
第三章  新型浓度检测系统设计    7
3.1  光学系统设计    7
3.1.1  光源的选择    7
3.1.2  光学系统设计    8
3.2  半导体位置敏感器件PSD    11
3.2.1  PSD的结构    11
3.2.2  PSD的工作原理    12
3.2.3  常用PSD器件的种类    14
3.2.4  PSD的主要性能参数    16
3.2.5  影响PSD性能的因素    17
3.2.6  PSD的选取    19
3.3  PSD信号调理电路的设计    19
3.3.1  前置放大、主放大电路    20
3.3.2  背景干扰及暗电流消除    24
3.3.3  陷波电路    27
3.4  单片机硬件系统的设计    28
3.4.1  单片机系统概述    28
3.4.2  电源电路设计    29
3.4.3  AD574芯片及其接口    30
3.4.4  MCS-8051单片机    33
3.4.5  AD574A与单片机的接口电路    34
3.4.6  基于MAX232的通讯模块    35
3.4.7  LED显示电路设计    36
3.5  新型浓度检测系统    38
第四章  系统的软件设计    40
4.1  系统软件设计流程    40
4.2  A/D转换子程序设计    41
4.3  LED显示子程序设计    42
4.4  数据处理子程序设计    43
4.5  十进制编码与BCD编码的相互变换    45
第五章  实验结果及系统误差分析    48
5.1  实验结果    48
5.2  系统误差分析    49
5.2.1  光源光强波动对系统的影响    49
5.2.2  位置敏感器件对系统的影响    50
5.2.3  温度对系统测量的影响    51
5.2.4  A/D的分辨率对系统的影响    52
第六章  总结与展望    53
6.1  总结    53
6.2  展望    54
参考文献    55
致  谢    58
附  录    59

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