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激光击穿光谱污水检测装置数据采集和制约系统软件设计

收藏本文 2024-02-06 点赞:32895 浏览:147062 作者:网友投稿原创标记本站原创

摘要:工业污水的排放是水体污染的主要原因之一,同时也是水体中有毒重金属元素的主要来源之一。现有的对工业污水中重金属元素检测的技术,工业现场实时、在线、连续监测的要求。激光击穿光谱技术(Laser-Induced Breakdown Spectroscopy,简称LIBS)是伴激光器的出现而发展的一种新型元素成分分析技术,是国际上公认的在线检测工业污水的最佳解决方案之一。实验室拟利用LIBS技术开发出一套可以用于工业现场的污水原位检测装置,本论文主要完成了该装置系统的光谱信号实时采集、数据分析、数据处理、装置自动控制等软件开发,并实际的工业污水检测实验,验证了该装置的功能和检测能力均达到设计要求。论文主要内容包括:1)利用Visual C++编程语言和Labview图形化编程语言,实现对污水中重金属元素的激光击穿光谱信号的数据采集。用Visual C++语言编写数据采集卡的底层函数,以完成具体的控制功能模块,编译程序生成动态链接库。使用Labview调用动态链接库的方式来驱动数据采集卡,将Visual C++编写好的模块功能移植到Labview平台下,编写具体的图形化编程语言来实现数据采集任务。2)同时编写相应的算法程序,以实现LIBS技术在实际应用中的数据处理功能。利用Labview编程语言在数据处理的优势,编写要求的算法程序,的光谱信号数据以及信号的特征值,建立元素谱线数据库。3)软件编程对光谱仪同步精确控制,实现光谱仪波长扫描时的精确定位。利用Labview编写光谱仪数据采集控制系统,该系统具备光谱信号采集、处理等一些基本功能。编写步进电机的控制程序,实现步进电机的转速、转向的同步自动控制,进而来精确控制光谱仪的波长扫描,消除人工控制光谱仪波长扫描带来的测量误差。4)搭建一套LIBS检测系统来验证所设计的采集、控制软件要求。时间演化实验、数据稳定性处理、元素定标曲线、检测限的具体实现和理论分析验证了所设计的软件是设计要求的。本论文的工作LIBS污水监测设备的组成,的软件编程思想、编程的技巧、算法的实现,一些具体的功能模块,都将为LIBS技术应用于其它领域(烟气、土壤、泥浆等)技术支持。关键词:激光击穿光谱论文Labview论文数据采集论文自动控制论文

    摘要8-9

    ABSTRACT9-11

    第1章 绪论11-15

    1.1 研究背景及11-12

    1.2 研究内容12-13

    1.3 论文的基本框架13-15

    第2章 激光击穿光谱技术15-23

    2.1 激光击穿光谱原理15

    2.2 LIBS 发射谱线的形成15-17

    2.3 激光击穿光谱的技术特点17

    2.4 LIBS 实验系统的基本组成17-22

    2.4.1 激光光源18-19

    2.4.2 收光系统19

    2.4.3 分光系统19-20

    2.4.4 信号探测系统20-21

    2.4.5 数据采集卡21-22

    2.5 小结22-23

    第3章 虚拟仪器技术23-26

    3.1 虚拟仪器与LABVIEW23

    3.2 LABVIEW 的组成23-24

    3.3 LABVIEW 的特点24

    3.4 LABVIEW 的应用24-25

    3.5 LABVIEW 的发展25

    3.6 小结25-26

    第4章 基于LABVIEW 平台的LIBS 数据采集系统26-43

    4.1 系统控制图26

    4.2 数据采集的任务26

    4.3 数据采集卡的驱动方式26-28

    4.4 动态链接库及其函数编写方法28-31

    4.4.1 动态链接库的28

    4.4.2 动态链接库的优点28

    4.4.3 底层驱动函数28-30

    4.4.4 利用Visual C++编写底层驱动的方法30-31

    4.5 LABVIEW 中调用VISUAL C++编写的DLL31-33

    4.6 利用LABVIEW 编写采集程序33-36

    4.6.1 局部变量、全局变量33-34

    4.6.2 采集系统程序的组成34-36

    4.7 在 Labview 平台下的数据采集36-38

    4.7.1 程序流程框架36-37

    4.7.2 采集界面37

    4.7.3 实现数据采集37-38

    4.8 LABVIEW 实现信号存储及信号回放38-39

    4.9 LABVIEW 的数据处理、算法的实现39-40

    4.10 实验验证40-42

    4.11 小结42-43

    第5章 基于LABVIEW 的光谱仪控制43-55

    5.1 光谱仪的原理43

    5.2 控制流程图43

    5.3 光谱仪的软件编程43-47

    5.3.1 光谱仪驱动函数43-45

    5.3.2 界面45-47

    5.4 光谱仪采集系统47

    5.5 光谱仪的步进电机控制47-50

    5.5.1 步进电机的原理47-48

    5.5.2 步进电机驱动器48-49

    5.5.3 电流细分49-50

    5.6 串口通信50-52

    5.6.1 仪器驱动50-51

    5.6.2 数值型数据的处理51-52

    5.7 步进电机控制程序52-54

    5.8 小结54-55

    第6章 基于LABVIEW 的LIBS 实验55-59

    6.1 LIBS 的实验系统55

    6.2 数据稳定性处理55-57

    6.3 定量分析57-58

    6.3.1 定标曲线的绘制57-58

    6.3.2 检测限58

    6.4 小结58-59

    总结59-60

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