基于PSD的浓度检测系统设计与分析答辩PPT.ppt 21页

'基于PSD浓度检测系统设计与分析班级：学生：学号：指导老师： 答辩提纲一设计背景意义二设计方案三主要设计内容四设计总结 一设计背景意义1课题设计的背景浓度是一项重要的衡量工业产品质量的指标，为了提高产品质量，生产企业除了在实验室对产品浓度进行检测外，还要在生产线上对产品浓度进行监督和控制，但实验室检验只是抽样检验，实时性差，难以控制产品质量，仅仅依靠这种方法难以满足生产需求。而实时在线检测可使工作人员在生产过程中及时掌握浓度变化并采取措施，从而实现实时控制，使产品的浓度控制在生产所需的范围内。 2课题设计的意义液体浓度测量在工业中占有非常重要的地位。对溶液浓度的测量与控制在化工、制糖、乳制品等行业中有着广泛的作用,它是提高产品质量的重要技术手段。本检测系统应用高精度的PSD作为信号接收器，有效解决了光线偏离而产生的误差，使用比较简单的光学系统和电子电路便可以非常稳定地检测液体的浓度，大大节约成本，并且由于PSD只对光斑能量中心敏感，因而对光源的变化影响可忽略不计，降低了对准直聚焦光学系统的要求，这更具现实意义。 二设计方案液体浓度检测系统的系统框图 三主要设计内容1光源的选择2光学系统的设计3PSD信号调理电路4电源电路5AD574A与单片机的接口电路6基于MAX232的通讯模块7LED显示电路设计8系统软件设计9系统误差分析 1光源的选择光源有钠光灯、发光二极管、氦氖激光器、半导体激光器可以选择。而选择的要求是单色性好、方向性比较好、稳定性比较高、结构简单、体积比较小、结实坚固、使用方便且便宜等。钠灯的光源质量好，所以用钠灯作为光源后测出来的数据并不需要去修正，但其设备体积大，且需要限制电流，启动电压也比较高。发光二级管具有体积小、坚固、耐用、使用电压低、寿命长等优点。但发光二级管的单色性差，强度较弱，方向性也不好。氦氖激光器的激光单色性好、方向性比较好、激光束产生的光斑质量好。但氦氖激光器的激光管体积相对太大，且需很高的电源电压。半导体激光器具有单色性好，方向性较好，体积比较小，工作电源电压约为2.5V，使用方便等优点。综合各个光源的优缺点，本系统使用半导体激光器，使用HTL67T05型5mw输出670nm基横模量子阱激光器。 2光学系统的设计 光线的几何轨迹如下图所示。图中用d来表示PSD所测得的被测液体是待测液体（实光线）和蒸馏水（虚光线）时的光线偏移量。 根据上图所示几何关系和光学折射定律有：（1）（2）（3）（4）（5）式中s1为两隔离窗的间距。从式中看出，当入射角、参考液体和两隔离窗之间的距离选定后，α、n0和s1就是固定值，由此可得到光线偏移量为： 3PSD信号调理电路 4电源电路 5AD574A与单片机的接口电路 6基于MAX232的通讯模块液体浓度检测系统采用了实时软件调试，所以需要与上位机通讯，采用RS-232协议，而PC机串行口给出的信号是一个RS-232信号，它是一个基于3-7正电压、3-7负电压的脉冲链。这一信号必须转换成为一个0-5V的脉冲链，处理器读取更为方便。中间转换电路采用多路RS-232驱动器/接收器芯片MAX232来实现。 7LED显示电路设计 显示有键按下？开始初始化各模块功能键1功能键2AD转换数据处理D调零了？调整PSD位置显示AD转换数据处理显示结束NYNY8系统软件设计功能键1具有调零功能；功能键2的作用是系统工作状态，把待测的液体放入水槽，按功能键2，系统则开始工作，采集的数据经A/D转换到8051单片机，经数据处理后，显示系统会显示待测液体浓度。（1）系统软件设计流程 ACC.7=1?关闭A/D转换返回开始启动A/D转换NY（2）A/D转换子程序设计 （3）LED显示子程序设计暂存入口指向缓冲区首地址最高位LED控制位送出位控信号取显示数据查表取段码是第二位吗？显示小数点送显示数据延时指向下一缓冲区六位显示完毕？位控信号左移NNY返回 对系统误差产生影响的主要因素有：光强波动的影响位置敏感器件对系统的影响（1）暗电流和环境杂散光的影响（2）光线偏移量方向与轴线不平行的影响温度对系统测量的影响9系统误差分析 1分析了基于PSD的浓度检测系统的工作原理，并对PSD的工作特性进行了分析研究。而通过液体浓度变化引起光折射率变化的原理，设计出双隔离窗法光学系统。2设计了基于PSD的浓度检测系统的硬件结构。系统硬件由检测核心器件PSD、激光器、光学系统、信号调理电路、A/D转换电路、单片机和显示电路等组成，并详细介绍了PSD的工作原理，采用了一种PSD专用信号处理芯片且实用的PSD信号处理电路设计，用来对PSD的输出信号进行处。3开发了基于PSD液体浓度检测的软件系统。编写了ADC采集转换与LED显示部分的软件。完成了系统调试、数据采集、数据处理和数据显示的工作。4对液体浓度检测系统的误差进行了讨论与分析。四设计总结 谢谢观赏'