环境干扰下液体折射率测量关键技术的研究

论文摘要

折射率是液体的一种基本物理属性,在工业生产中通过折射率测量可以间接测量物质的许多参数。但是在工业生产的环境中,振动,温度变化等干扰使传统的折射率测量装置的精度受到了极大的影响。因此有必要针对现场应用环境中存在的各种干扰因素,改进现有的折射率测量装置,减小干扰对装置的影响,拓宽现有折射率测量装置的应用范围。论文分析了临界角法测量液体折射率的原理,讨论了折射率测量装置应用过程中可能遇到的几种常见干扰的影响,如振动以及温度变化等环境因素,并且针对这样的影响提出相应的修正方式:在测量界面增加标准玻璃,用标准玻璃的测量结果实时修正之前获得的标定曲线,利用修正后的标定曲线计算样本的折射率。然后从临界角法液体折射率测量原理出发,分析装置需要的光源的特性,选用适合装置使用的光源;在测量界面增加标准玻璃,并且对棱镜和参考玻璃的材料以及尺寸进行选型,设计光路并进行仿真;设计制作样本槽来盛装液体样本,并将棱镜和标准玻璃与样本槽组装在一起,完成硬件装置制作;设计算法提取光斑明暗界线位置信息,减小噪声的干扰。然后进行标定实验,标定装置获得明暗界线位置与样本折射率之间的关系;设计进行振动试验,测试装置在振动存在下测量结果的稳定性;设计进行温度实验,测试装置在温度变化的情况下测量结果的稳定性;尝试测量浑浊样本,探究浑浊样本对测量的影响。最后开展现场测试实验,在生产现场测量一种液体产品中的原料含量;针对生产现场环境对现有测量装置进行针对性改进,编写相应的控制程序,使得测量装置能够自动测量;在液体产品的生产现场使用改进后的装置对样本进行测量,验证装置的可用性。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 1 绪论
•   1.1 液体折射率测量的研究意义
•   1.2 液体折射率测量的研究现状
•   1.3 干扰环境下液体折射率测量的应用
•   1.4 本论文的主要内容
• 2 折射率测量以及抗干扰原理
•   2.1 临界角法测量原理
•   2.2 振动的影响以及应对方法
•   2.3 温度变化的影响以及应对方法
•   2.4 本章小结
• 3 硬件装置及算法设计
•   3.1 光源的设计
•   3.2 光学元件选型和光路设计
•   3.3 装置硬件设计
•   3.4 图像处理算法
•   3.5 本章小结
• 4 干扰环境下液体折射率测量的实验研究
•   4.1 标定试验
•   4.2 振动实验
•   4.3 温度实验
•   4.4 浑浊液体实验
•   4.5 本章小结
• 5 现场测试实验
•   5.1 现场测试实验的背景
•   5.2 针对现场测试实验的硬件改进方案
•   5.3 针对现场测试实验的软件设计
•   5.4 装置的现场测试实验
•   5.5 本章小结
• 6 总结与展望
•   6.1 总结
•   6.2 展望
• 致谢
• 参考文献
• 附录1 攻读学位期间发表论文目录

文章来源

类型: 硕士论文

作者: 李仁杰

导师: 郭文平

关键词: 干扰环境,液体,折射率测量,临界角,现场测量

来源: 华中科技大学

年度: 2019

分类: 基础科学

专业: 物理学

单位: 华中科技大学

分类号: O435.1

DOI: 10.27157/d.cnki.ghzku.2019.001042

总页数: 64

文件大小: 2010K

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