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放电等离子体污水处理智能测控系统的研究

作　者: 兰永斌
导　师: 李杰
学　校: 大连理工大学
专　业: 电工理论与新技术
关键词: 放电水处理运行参量智能测控 AVR单片机设计和仿真
分类号: X853
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
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内容摘要

放电等离子体污水处理技术是一种兼具臭氧/自由基、紫外光解、高能电子等理化效应于一体的高级氧化技术,对传统方法难治理的水中污染物处理效果好,具有处理效率高、反应迅速、无二次污染等优点。随着放电等离子体污水处理技术研究的推进,距离其实际应用的时间也将越来越短,针对放电等离子体水处理工艺过程运行的检测与控制也将逐渐纳入技术整体研发过程,有必要开展放电等离子体水处理工艺过程测控系统的研究。本文针对放电等离子体污水处理工艺过程中关键参数的测控电路进行设计、仿真和研制,研究结果如下：1、分析放电等离子体污水处理工艺过程及其特点,建立了基于RS485总线的集散分布式智能测控系统(DCS),采用PC机+单片机+信号调节电路三层分布式测控方案,设计了电气参数、水质参数和气体参数三个关键的参数测控电路,实现了放电等离子体污水处理过程中各关键参数的测控。2、设计了一种基于准同步采样算法的?工频非正弦功率测量模块,并利用一次加权法加速算法运算,解决了放电功率的测量问题；电导率测量电路采用频率可调的双极性脉冲电压作为激励源的测量方法,有效地削弱了影响电导率测量的极化效应和电容效应；PT100电阻测温电路采用恒流源作为激励源和四线制平衡接线方法,有效地降低了溶液温度测量的误差。3、结合水流量测控的特点,提出了一种基于涡轮流量计、步进电机和改造后电动阀的水流量测控方法；结合气体流量的测控特点,设计了测控系统对气体质量流量控制器的控制电路,实现了气体流量的有效测控。4、建立了以ATMEGA128单片机为核心处理器的测控系统下位机,实现了对多路信号调节电路的有效控制；测控系统的PC上位机软件采用虚拟仪器技术开发平台LabVIEW进行开发,实现测控系统的远程控制、数据的进一步处理转换和实时曲线及运行数据显示等功能。

全文目录

摘要  4-5
Abstract  5-10
引言  10-11
1 绪论  11-15
  1.1 智能测控技术概述  11
  1.2 放电等离子体污水处理技术工艺过程及其特点  11-14
    1.2.1 放电等离子体污水处理技术的介绍  11-12
    1.2.2 放电等离子体污水处理工艺过程  12-13
    1.2.3 放电等离子体污水处理工艺过程主要影响因素分析  13-14
  1.3 本课题的研究内容  14-15
2 放电等离子体污水处理智能测控系统设计  15-27
  2.1 智能测控系统的总体结构设计  15-16
  2.2 智能测控方法分析及传感器选择  16-25
    2.2.1 水气流量测控方法  17
    2.2.2 基于准同步采样算法的输入功率的测量原理  17-21
    2.2.3 溶液电导率测量原理及传感器  21-23
    2.2.4 水温测量原理及传感器  23-24
    2.2.5 pH值测量原理及传感器  24-25
    2.2.6 气体温湿度及其他水质参数的测量  25
  2.3 本章小结  25-27
3 放电等离子体污水处理智能测控系统的硬件设计  27-50
  3.1 放电等离子体污水处理智能测控系统的硬件结构  27-28
  3.2 输入功率测量电路  28-32
    3.2.1 电压测量电路  28-30
    3.2.2 电流测量电路  30-31
    3.2.3 电压电流信号采集电路  31-32
  3.3 水质参数的测控  32-41
    3.3.1 电导率测量电路  32-34
    3.3.2 pH值测量电路  34-36
    3.3.3 温度测量电路  36-38
    3.3.4 pH值和温度信号采集电路  38
    3.3.5 水流量测控电路  38-41
  3.4 气体参数的测控  41-44
    3.4.1 气体温湿度的测量  41-42
    3.4.2 气体流量测控电路  42-44
  3.5 系统内设备开关控制电路  44-45
  3.6 数据存储  45
  3.7 人机接口电路  45-48
    3.7.1 键盘电路  46
    3.7.2 液晶显示电路  46-47
    3.7.3 RS485通信电路  47-48
  3.8 系统电源电路  48
  3.9 本章小结  48-50
4 放电等离子体污水处理智能测控系统的软件设计  50-63
  4.1 AVR软件编程环境  51-53
    4.1.1 AVR Studio和WinAVR联合编译环境的建立  51-53
  4.2 放电等离子体污水处理智能测控系统模块驱动程序  53-58
    4.2.1 AVR单片机初始配置  53
    4.2.2 主从模块通信程序  53-54
    4.2.3 AD7705和TLC2543驱动程序  54-56
    4.2.4 AT24C256驱动程序  56
    4.2.5 PG160128液晶模块驱动程序  56-57
    4.2.6 MAX517、DS1302和SHT71驱动程序  57
    4.2.7 电导率双脉冲电源产生与LF398驱动程序  57-58
    4.2.8 精准定时的程序设计  58
  4.3 放电等离子体污水处理智能测控系统应用程序设计  58-62
    4.3.1 系统下位机人机交互界面  60-61
    4.3.2 系统上位机应用程序  61-62
  4.4 本章小结  62-63
5 放电等离子体污水处理智能测控系统的抗干扰设计与实验分析  63-72
  5.1 主要干扰源及抗干扰措施  63-64
    5.1.1 主要干扰源分析  63-64
    5.1.2 抗干扰措施  64
  5.2 系统实验结果分析  64-70
    5.2.1 输入功率和电导率测量电路调试与分析  65-67
    5.2.2 电导率、PT100和pH值测量结果分析  67-69
    5.2.3 放电等离子体直流电晕放电污水处理小型系统测试  69-70
  5.3 本章小结  70-72
结论  72-74
参考文献  74-76
附录A 电路原理图  76-77
附录B 电路实物图  77-78
攻读硕士学位期间发表学术论文情况  78-79
致谢  79-80

放电等离子体污水处理智能测控系统的研究

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