沈乐平[1]2001年在《污水油在线光纤检测技术研究》文中研究指明污水油在线光纤检测技术研究是根据石化工业和环境监测的实际需要，针对现有测量手段比较落后，测量精度低，对外部条件要求苛刻，适应环境能力差等问题而提出的，目的就是提供一种新的污水油在线测量方法。此方法具有测量范围宽，精度高，体积小，重量轻，安装方便，形状可变，适应环境能力强等优点。根据光学理论，利用光的吸收原理，研制了光纤传感器以对水中含油量进行在线测量；根据检测现场所要求的技术参数，研制了以8751单片机为核心的信号处理系统来实现数据的采集，显示，打印，控制和信号输出；根据石化工业现场的流程，研制了实验装置来模拟含油量变化的工艺过程，该实验装置可以配比0～1000mg／L的含油量并变速均匀循环。经过分析和比较，测量传感器采用激光二极管所制成的激光器作为光源，石英光纤作为光的传导，冉斯顿目镜结构作测量头，硅光电池作为探测器。通过理论分析，建立了光吸收数学模型并进行了不确定度分析。 研究结果表明，利用光纤检测技术测量污水含油是可行的。这种新的检测方法对于石化行业污水排放和水资源的重复利用具有十分重要的意义，它有利于环境监控和水资源科学化管理，具有很好的社会效益和巨大的潜在的经济效益。
孟庆民[2]2008年在《基于光纤传感的污水油在线检测系统的研究》文中进行了进一步梳理在分析了现有污水油检测手段比较落后、测量精度较低、适应环境能力差等问题的基础上,结合光纤传感系统的优点设计了污水油在线检测系统.该系统具有测量范围宽、精度高、体积小、重量轻、安装方便、适应环境能力强等优点.实验结果表明,利用光纤检测技术测量污水含油是可行的,对于石化行业污水排放和水资源的重复利用具有十分重要的意义.
孟庆民[3]2007年在《基于光纤传感的污水油在线检测系统的研究》文中指出在分析了现有污水油检测手段比较落后、测量精度较低、适应环境能力差等问题的基础上,结合光纤传感系统的优点设计了污水油在线检测系统。该系统具有测量范围宽、精度高、体积小、重量轻、安装方便、适应环境能力强等优点。实验结果表明,利用光纤检测技术测量污水含油是可行的,对于石化行业污水排放和水资源的重复利用具有十分重要的意义。
谈爱玲[4]2012年在《水中石油类污染物光纤光谱检测方法的研究》文中指出随着国民经济的迅速发展，水体环境污染日益严重，石油类物质是主要污染源之一。快速、准确的水中石油类污染物检测方法的研究对于及时掌握水质变化、有效控制水污染事故、保护水资源具有十分重要的理论研究价值和现实意义。本文对目前水中石油类污染物检测与分析的各种方法进行相关文献的调研和总结，研究基于光纤近红外消逝波吸收光谱探测与分析技术的水中石油类污染物检测新方法。提出光纤近红外消逝波吸收光谱探测结构，并对该结构进行理论和实验研究；研究适用于水中石油污染物种类定性分析和多组分石油污染物浓度定量分析的化学计量学算法。论文主要内容有：首先，详细介绍近红外光谱基本原理和化学计量学算法；分析汽油、柴油和煤油叁种典型的石油类污染物组成基团的近红外光谱特性，论证利用光纤近红外光谱技术检测石油类污染物的可行性。其次，基于光纤消逝波吸收传感原理，对具有疏水亲油薄膜的光纤近红外消逝波吸收光谱探测单元进行研究；对消逝场能量与纤芯半径、剩余包层厚度、疏水亲油薄膜厚度、薄膜折射率和探测单元长度等关键参数之间的关系进行数值仿真研究，为探测单元的优化设计提供理论依据。然后，在讨论疏水亲油材料特点的基础上，利用聚苯乙烯高分子溶液对腐蚀后的光纤进行涂覆，在光纤外形成聚苯乙烯薄膜层，该薄膜既起富集水中油污的作用，又把水分子挡在消逝场的范围之外，避免水分子在近红外段强吸收产生的干扰；详细介绍探测单元的腐蚀和涂覆制作过程；配置汽油、煤油和柴油叁类典型石油类污染物的油水混合溶液，并基于傅里叶变换近红外光谱仪搭建探测单元性能测试系统，将光谱仪自带探头测量的纯油、纯水与油水混合溶液的近红外光谱与探测单元直接探测的油水混合溶液的近红外光谱进行比较分析。再次，针对传统近红外光谱分析方法未充分考虑吸光度数据非负的特点导致分析结果缺乏合理解释的问题，研究基于带有稀疏约束的非负矩阵分解特征提取算法结合支持向量机分类的水中单一石油类污染物种类鉴别定性分析方法，深入讨论特征提取算法参数和支持向量机分类器参数对分类正确率的影响，优化近红外光谱定性分析模型。最后，针对多组分混合的复杂石油类污染物中各组分浓度定量分析问题，分别研究建立基于偏最小二乘回归和粒子群优化的偏最小二乘支持向量机回归的汽油、柴油和煤油叁组分浓度的定量分析模型，给出了定量分析模型的最优参数并利用叁组分的最优模型对验证集进行浓度预测，比较两种回归方法所建模型的预测结果。本文在利用光纤消逝波探测水中石油类污染物吸收光谱和石油类污染物近红外光谱分析两个方面进行了较为深入的理论研究和实验工作，能够为光纤近红外消逝波吸收光谱探测在环境监测领域的实际应用提供有价值的参考。
李宸阳[5]2014年在《污水中油分与悬浮物的光电在线检测方法研究》文中进行了进一步梳理水污染已成为影响国计民生的一大问题,我国是石油大国,油田水污染的治理显得尤为重要。污水监测是油田生产中的关键环节,其目的是检测水中油分和悬浮物等不利成分的含量,防止土壤和水资源污染,同时使回注水达到油田生产要求,提高原油产量。目前尚未针对油田污水提出能同时检测出油分和悬浮物含量的有效方法,因此,发展新型油田水质监测技术,研发经济可行的检测产品具有重大的现实意义。本文基于近红外光的吸收透射和Mie散射原理,设计了水中油分和悬浮物测量模型,优化选择了叁个探测波长,搭建了能同时检测出油田污水中油分和悬浮物含量的光电检测系统。本文的主要内容和完成的工作如下:1.分析了传统水中油分和悬浮物含量的检测方法及各自的优缺点。结合当前国内外发展现状,提出了一种利用近红外光的吸收透射和90°散射原理测量油分和悬浮物浓度的方法。2.提出了能同时检测油田污水中油分和悬浮物含量的测量模型,对模型设计过程进行了理论推导。依据光透射和Mie散射理论优化选择了探测波长,确定了叁波长法,利用叁个不同波长的近红外光分时检测待测液,提升测量准确性和可靠性。3.搭建了实验样机,完成了电路开发,对光源发射模块的调制和光强稳定方法进行了详细分析,对接收模块和控制模块的设计进行了阐述,系统各模块均给出了较完备的设计流程。4.设计开发了所搭建样机的软件部分。通过程序的模块化设计实现了水中油和悬浮物浓度的采集、分析和处理。ARM主控利用串口与PC通信,上位机通过对采集数据的寻优提高检测结果精度。5.通过软硬件联调实验,验证了所提出检测方法的有效性和系统的稳定性,并对系统误差和后期的改进方向进行了分析。
崔建峰[6]2005年在《新型污水油份在线检测方法的研究》文中提出当今世界,超标量的油污水排放,既污染水域环境,又危及土质和水生资源,给人们的生活环境带来巨大的威胁。虽然各工业系统都制定了比较严格的排污标准,但各种已有的污水油份检测技术实时性和精度已逐渐满足不了要求。因此,本文研究了一种新型的污水油份在线检测方法,它采用近红外吸收原理,利用光电技术进行检测,实时性强,精度也比较高。本文首先分析比较了现有污水油份检测方法的各项特性,指出了它们的优点和不足。在这个基础上,本文结合近几年来近红外光谱检测技术的发展,提出了将近红外光谱检测技术应用到污水检测领域的思路,并简要叙述了相关吸收光谱的产生机理和光的吸收定律。接着本文详细阐述了新型近红外光电检测方法检测波段选择的问题及其光电传感器的设计过程,依次对光通量的调制、发光器件的回路设计、接收器件的负载分析进行了叙述,给出了具体的估算和设计过程。为以后相关技术的研究工作提供了一定的参考作用。本文还对近红外光电检测方法的硬件实现进行了详细的介绍。本文采用了交流耦合信号处理方法。同直流信号直接耦合处理相比,交流信号耦合虽然要增设调制解调装置,但对后级信号处理电路的器件要求更低,信噪比更高。然后,本文简述了相关数字电路和软件的设计内容。最后,本文通过实验验证了前期设计的结果。本文在总结与展望一章中谈及了这些不足,希望能对后续技术人员的工作给以启发和参考。
吕江涛[7]2010年在《基于荧光机理的水中油类污染物检测识别技术研究》文中研究说明随着我国陆地与海底石油开采规模不断扩大,海洋和内河航运日益繁荣以及工农业生产的迅猛发展,工业废水、生活污水、农业排水及其他废物排放量逐年增加。排放的废水中残留许多石油产品,矿物油类污染物泄漏排放到自然水体中,将破坏生态环境并严重危害人们的身体健康。因此,水体中的油类污染物种类的鉴别和浓度的测定对环境治理工作十分重要。水中油类含量的测量主要采用浊度法、超声法、光散射法、重量法、紫外吸收法、非色散红外吸收法、红外分光光度法、色谱法、荧光光度法等等。受其测量原理的限制,对于微量的溶解于水中的油类污染物,其测量精度不高,不能进行矿物油种类识别,并且使用不便。本文研究一种新的基于荧光技术的检测识别微量矿物油类污染物的方法,提出一种光纤传导、CCD光谱探测、荧光光谱模式识别技术相结合的水中油类污染物检测识别系统设计方案,实现对水中矿物油直接快速检测和种类鉴别。从荧光检测理论出发,通过实验研究几种常见矿物油的荧光特性,确定所要检测矿物油的激发光谱和荧光光谱的波长范围,确定了矿物油浓度与相对荧光强度的线性关系。研究激发光源的光谱特性、光纤的传输特性、色散元件的分光特性、光谱分析用高性能线阵CCD的光谱响应特性等。设计系统的激发光源、光纤探头、小型CCD光谱仪(多色仪)、高速数据采集和荧光信号处理系统等;研究弱荧光信号的高效收集与传输;研究基于复杂可编程逻辑器件CPLD的CCD光谱检测数据采集系统。在单片机控制下,由CPLD自动实现荧光光谱数据的高速采集。研究矿物油种类模式识别技术,从叁维光谱数据中提取、选择能够反映油种本征特征的光谱数据。分别采用核主成分分析(KPCA)法,独立分量分析(ICA)法,对水中油类污染物的荧光光谱信号进行特征提取;研究朴素贝叶斯、K近邻、支持向量机以及多小波神经网络四种分类器分别与KPCA和ICA结合的分类效果,比较各种方案的分类识别率,最终确定系统矿物油种类识别方法。研究采用基于朗伯—比尔定律建立的荧光光谱法定量分析水中油含量的数学模型,研究线性校正原理实现单组分矿物油污染物的定量分析,结合导数荧光光谱法对多组分有机物体系不经前期分离而直接实现各组成成分的定量测定,评价系统的性能。
于海波[8]2013年在《水中微量油污染在线检测技术与实验研究》文中认为石油的开采和运输过程中时常伴随着石油的泄漏和污染，石油污染问题日益严重，已经引起了人们的高度关注。水中油类污染会破坏水体的生态平衡，导致水生物死亡，渔业生产受损，珍惜物种灭绝，危害人类的身体健康，同时也会对各国政府和人民造成巨大的经济损失。因此，快速实时在线测定水中油类污染物的含量及来源，对于水环境监测管理及污染物的防治具有重要的意义。水中油的检测技术以红外分光光度法、紫外荧光法和气相色谱法为主，水中油类物质的组分会对检测结果产生较大的影响，在被测样品中油类物质组分未知的情况下，仪器的校准较为困难，且检测方法操作复杂，难以满足水中油在线检测的要求。本文在分析总结国内外水中油检测方法发展现状的基础上，针对目前水中油检测技术的局限性，提出了基于近红外散射法的水中微量油污染在线检测技术，并开展了一系列实验研究。本文提出了一种新型的水中油类物质含量的在线检测方法，创造性地将颗粒光散射技术引入到水中含油量的在线分析领域，开展了近红外散射法测定水中微量油在线检测技术的探索性实验和理论研究，论述了近红外光散射法用于水中微量油在线检测的可行性。其次，设计了水中微量油在线检测系统，系统采用近红外光散射法实时在线检测水中微量油的含量，系统体积小，无需化学试剂，操作简单，可快速实时原位检测水中油类污染物的含量，实现了水中油检测技术的绿色化、便捷化、实时原位在线和自动化。最后，实验研究了油滴颗粒在空间中的光散射分布，建立了散射信号与含油量之间的相关关系。通过与国家标准方法的对比实验研究，验证了检测系统的准确性。通过模拟实际环境中不同干扰因素对散射法测量结果的影响，得到了稳定可靠的实验数据。本文研究的基于近红外散射法的水中微量油污染在线检测技术，测量结果与红外分光光度法测定的结果一致，相关系数R2>0.98，具有快速、无污染、抗干扰能力强的优点，可用于海洋、河流等水体中油类污染的在线检测。
史丽娟[9]2009年在《水中油在线检测系统的研究》文中认为矿物油是国家环保实行污染物达标排放总量控制的项目之一,本文采用紫外荧光光谱技术并结合独特的溢流式采样技术研究设计了一种可实现在线检测水中矿物油的系统。首先分析紫外荧光光谱技术检测水中矿物油的理论可行性,在此基础上选择高效率紫外荧光光源并研究与设计了荧光激发分系统;研究与设计了以光电倍增管为核心的可以接收微弱荧光信号的接收分系统;提出了溢流式采样的方法,设计了独特的溢流式采样分系统;所设计的电子学分系统可实现数据测量、数据显示和自动报警等功能,并对整个系统性能进行了测试与分析。本系统对水中油的检测无需萃取、分离等预处理,可实现非接触的连续在线检测,设计的独特的溢流式采样系统最大限度地减少了水中悬浮颗粒对测量产生的影响。系统测量精度为0.1mg/L,相对标准偏差＜1.5%。该系统可用于水质监测、工业污水、油轮码头、炼油厂、化工厂、大型设备冷却水,水电站等需要对水中油(碳氢化合物)进行监测的部门。
李丹[10]2009年在《紫外荧光法水中油检测技术和实验的研究》文中进行了进一步梳理水中油污染会影响水生植物和鱼类的生长,多环芳烃类物质污染水源会危害人体健康,是地表水和有关行业排放废水必测项目之一。目前水中油浓度的常用检测方法有重量法、红外法、紫外法、荧光法等,荧光法灵敏度高,选择性强,是测定水中微量油分含量的国标方法。国内外设计的水中油分析仪器大多体积庞大,结构复杂,本文在分析水中油荧光特性的基础上,采用发光二极管和光电二极管分别作为激发光源和光电检测器,并采用单片机实现智能控制,使检测系统小型化和简单化。本文的主要研究内容包括:1.基于水中油化学结构和荧光特性的研究,选用合适波长检测范围的发光二极管和光电二极管,结合CY8C27643–24PVXI单片机和外围电路,设计了一套矿物油浓度光电检测系统,通过多组实验对比分析了光源、检测器等元件的工作特性。2.实验测定了叁种油样的荧光激发光谱和发射光谱,经分析确定其最佳激发波长和发射波长满足选用的光电器件线性范围,用Cyclops-7荧光仪测定两种标准油样的线性和重复性指标,经拟合线性回归方程验证实验重复性、线性较好。3.在实验室条件下,用紫外分光光度法测量柴油和润滑油水样,作出吸收光谱,经不同油份在高浓度和低浓度下浓度与吸光度的线性回归分析,系统能够较好地工作。总之,紫外荧光法具有污染较小,测量过程简单,灵敏度高,检测周期短等特点,适于测量河流、湖泊、码头的水中油浓度。
参考文献：
[1]. 污水油在线光纤检测技术研究[D]. 沈乐平. 北京化工大学. 2001
[2]. 基于光纤传感的污水油在线检测系统的研究[C]. 孟庆民. 首届沂蒙科技论坛论文集. 2008
[3]. 基于光纤传感的污水油在线检测系统的研究[J]. 孟庆民. 传感器世界. 2007
[4]. 水中石油类污染物光纤光谱检测方法的研究[D]. 谈爱玲. 燕山大学. 2012
[5]. 污水中油分与悬浮物的光电在线检测方法研究[D]. 李宸阳. 天津大学. 2014
[6]. 新型污水油份在线检测方法的研究[D]. 崔建峰. 华中科技大学. 2005
[7]. 基于荧光机理的水中油类污染物检测识别技术研究[D]. 吕江涛. 燕山大学. 2010
[8]. 水中微量油污染在线检测技术与实验研究[D]. 于海波. 天津大学. 2013
[9]. 水中油在线检测系统的研究[D]. 史丽娟. 长春理工大学. 2009
[10]. 紫外荧光法水中油检测技术和实验的研究[D]. 李丹. 天津大学. 2009
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