智能浊度传感器的研究与设计

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1、硕士学位论文智能浊度传感器的研究与设计作者姓名：纪莹蕾学科专业：模式识别与智能系统导师姓名：陈锋副教授第二导师姓名：谢兴生副教授完成时间：二〇一四年五月六日_國__

2、YUniversityofScienceandTechnologyofChinaAdissertationformaster’sdegreeTheResearchandDesignofIntelligentTurbiditySensorYingleiJiAuthor'sName:Speciality:PatternRecognitionandIntell

3、igentSystemSupervisor:AssociateProf.FengChen2ndSupervisor:AssociateProf.XingshengXie中国科学技术大学学位论文原创性声明本人声明所呈交的学位论文，是本人在导师指导下进行研究工作所取得的成果。除已特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含任何他人已经发表或撰写过的研究成果。与我一同工作的同志对本研究所做的贡献均己在论文中作了明确的说明。作者签名：fet%签字日期：糾“中国科学技术大学学位论文授权使用声明作为申请学位的条件之一，学位论文著作权

4、拥有者授权中国科学技术大学拥有学位论文的部分使用权，即：学校有权按有关规定向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅，可以将学位论文编入《中国学位论文全文数据库》等有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编学位论文。本人提交的电子文档的内容和纸质论文的内容相一致。i遵守此规定。签字日期：丄^摘要水作为日常生活中必不可少的一部分，衡量其质量的好坏具有重要的意义。浊度作为水质检测的重要指标之一，其测量要求也越来越严格，浊度检测越来越受到关注和重视。目前，市场上国外浊度仪占主流

5、趋势，但是价格昂贵。国内浊度仪价格适中，但是质量优良的较少。国内浊度仪（尤其是在线浊度仪）在可靠性和稳定性上都有很大的上升空间。为了提高浊度传感器的检测精度，本文通过分析浊度检测原理，利用最小二乘支持向量机对散射、透射、比值三种方法的检测数据以及温度值和环境光值进行融合，从而提高了浊度测量精度和抗干扰能力。论文的主要工作如下：1.设计并实现浊度传感器系统。该系统主要包括硬件设计，光路设计和嵌入式软件设计。硬件设计主要包括光源和探测器的电路设计，信号调理电路的搭建，基于STM32的数据采集。光路设计则是对浊度仪结构进行

6、设计，保证光路的合理布局。它主要是光源和检测器的选型和放置，使其符合国际标准的要求。嵌入式软件设计主要是软件初始化程序及其基本的硬件驱动程序，目的是实现数据采集和数据传输的功能。2.建立浊度的算法模型。分析浊度检测中出现的干扰因素，并采用最小二乘支持向量机建立浊度检测模型。该模型融合散射、透射和比值三种方法检测的数据，并加入温度和环境光干扰因子，能够针对不同浊度范围分配输入因子的权重，从而能够适应环境检测以提高检测精度。3.设计并进行了浊度传感器性能评估实验。实验结果表明本文设计的浊度传感器在低浊度范围的检测精度和抗

7、干扰能力上有所提高。关键词：浊度，散射，透射，比值，最小二乘支持向量机摘要水作为日常生活中必不可少的一部分，衡量其质量的好坏具有重要的意义。浊度作为水质检测的重要指标之一，其测量要求也越来越严格，浊度检测越来越受到关注和重视。目前，市场上国外浊度仪占主流趋势，但是价格昂贵。国内浊度仪价格适中，但是质量优良的较少。国内浊度仪（尤其是在线浊度仪）在可靠性和稳定性上都有很大的上升空间。为了提高浊度传感器的检测精度，本文通过分析浊度检测原理，利用最小二乘支持向量机对散射、透射、比值三种方法的检测数据以及温度值和环境光值进行融

8、合，从而提高了浊度测量精度和抗干扰能力。论文的主要工作如下：1.设计并实现浊度传感器系统。该系统主要包括硬件设计，光路设计和嵌入式软件设计。硬件设计主要包括光源和探测器的电路设计，信号调理电路的搭建，基于STM32的数据采集。光路设计则是对浊度仪结构进行设计，保证光路的合理布局。它主要是光源和检测器的选型和放置，使其符合国际标准的要求。嵌入式软件设计主要是软件初始化程序及其基本的硬件驱动程序，目的是实现数据采集和数据传输的功能。2.建立浊度的算法模型。分析浊度检测中出现的干扰因素，并采用最小二乘支持向量机建立浊度检测

9、模型。该模型融合散射、透射和比值三种方法检测的数据，并加入温度和环境光干扰因子，能够针对不同浊度范围分配输入因子的权重，从而能够适应环境检测以提高检测精度。3.设计并进行了浊度传感器性能评估实验。实验结果表明本文设计的浊度传感器在低浊度范围的检测精度和抗干扰能力上有所提高。关键词：浊度，散射，透射，比值，最小二乘支持向量机AbstractAbs