基于光电检测技术测定溶液浓度

溶液浓度在日常生活和工业生产中有着广泛的应用,如:医药、环境保护、食品工业、矿业和农业等领域。因此为了更加低成本、实时、精确的测量,本文提出一种利用线阵CCD测量透明溶液浓度的方案。当光线从一种介质(例如空气)进入另一种介质(例如NaCl溶液)中时。

基于线阵CCD的透明溶液浓度检测系统

当前的溶液浓度测量仪器大多存在造价昂贵、检测技术复杂、不能实时监测等问题。为了解决以上问题,使透明溶液浓度的测量更加方便,设计了基于线阵CCD的透明溶液浓度检测系统。利用线阵CCD检测穿过待测溶液的光线。由于溶液的浓度不同,其折射率也不同,当折射率变化时线阵CCD上的光斑位置也会发生改变。基于此,采用光电检测技术实现了对透明溶液浓度的实时采集。所设计系统结构简单、测量结果精确、易操作,使得透明溶液浓度的测量变得更加简便、成本更低。

CMOS成像的溶液浓度测量

用CMOS拍摄线光源经过空心三棱镜中的酒精样品折射后的位置图像,根据图像分析位置移动和酒精体积浓度之间的函数关系曲线,利用Matlab进行拟合,达到仅得到样本溶液在CMOS上的位置图象即可实现酒精浓度的高精度、非接触测量。

基于复合盐溶液浓度的再生骨料混凝土抗冻性能试验研究

为探究不同浓度复合盐溶液对再生骨料混凝土(Recycled Aggregate Concrete,RAC)抗冻性影响,以复合盐浓度、强度等级和冻融循环次数为变量,对RAC进行冻融循环试验,并分析其表观损伤程度、质量损失率、劈裂抗拉损失率、立方体抗压强度损失率和相对动弹性模量损失率。结果表明:RAC的强度等级越高,抵抗盐冻破坏能力越强;30次盐冻循环后,RAC的质量损失率、抗压强度损失率、劈裂抗拉损失率和相对动弹性模量损失率均随复合盐溶液浓度提高而减小;90次盐冻循环后,RAC的盐冻损伤则随复合盐溶液浓度提高而增大。以复合盐浓度和强度等级为参数建立了指数函数盐冻损伤模型和Weibull分布函数盐冻损伤模型。对比后发现Weibull分布函数盐冻损伤模型衍生的生存函数图和失效率函数图能更直观地反映盐冻损伤程度及损伤效率,且模型与其他学者试验结果均吻合良好。

基于手机相机测量透明溶液浓度的实验探究

本文提出了一种基于手机相机和最小偏向角光学原理的测量透明溶液浓度的实验设计.激光入射到盛有不同浓度溶液的空心三棱镜产生不同的折射角,采用手机相机观察和采集出射光落在接收屏上的二维光斑图像,并实时传送给计算机,再对图像进行处理及线性拟合,得到溶液浓度与角度的变化关系,最终可实现对透明液体浓度的测量.该设计测量速度快,测量结果准确,实验现象直观且趣味性强,适合在普通物理光学实验课程中推广应用.

基于ATR-FTIR光谱测量结晶过程溶液浓度的变量稳定加权混合收缩方法

针对衰减全反射-傅里叶变换红外(ATR-FTIR)光谱仪用于测量结晶过程溶液浓度时,因光谱谱线维度高、无关变量多,导致的标定模型预测精度低、可解释性差等问题,提出了一种变量稳定加权混合收缩的新方法。首先提出对光谱变量进行随机二进采样,将建立的优秀子模型中变量被选频率与所有子模型中变量回归系数的稳定性指标进行加权评价的稳定加权变量种群分析法(SWVCPA)。通过对变量的重要性进行排序,采用指数递减函数在迭代过程中逐渐强制滤除重要性低的变量,实现了对光谱变量空间的初步收缩,并大幅提高了收缩的稳定性。然后在收缩后的子空间继续使用一种新的动态麻雀算法(DSSA),以最小化训练预测均方根误差(RMSEC)为适应度函数进一步优化变量组合。这种混合优化方式融合了两类变量选择算法的优点,通过子模型竞争的方法确保了前期变量收缩的稳定性,防止算法陷入局部最优;通过智能优化算法避免了对剩余变量组合的遍历寻优,允许保留更多的变量进行精准选择。为了验证新方法的性能,使用L-谷氨酸溶液冷却结晶过程中6种不同浓度下采集到的ATR-FTIR光谱数据进行测试。结果表明,新方法将光谱变量数从613个减少到46个,与原始光谱相比,使用选择后变量建立的偏最小二乘法(PLSR)模型其预测均方根误差(RMSEP)为从1.727 9降低到0.165 4,预测决定系数(R^(2))从0.973 7提高到0.999 7。另外相比于特征谱段、遗传算法(GA)以及变量种群组合分析法(VCPA)选择变量建立的模型,使用新方法建立的溶液浓度预测模型具有更高的准确性和稳定性,说明该方法对提高使用ATR-FTIR光谱法测量冷却结晶过程溶液浓度准确性和可靠性具有一定的实际应用价值。

基于开腔式马赫-曾德尔光纤干涉仪的高灵敏溶液浓度传感器

溶液浓度是表征溶液特性的关键参数之一,当监测和控制溶液浓度特性时,需要实时分析监测某些溶液的浓度。光纤传感器由于具有灵敏度高、结构小巧紧凑、响应速度快、抗电磁干扰及远距离实时检测等优点,广泛用于各种物理、化学以及生物测量传感。为了实现高灵敏的溶液浓度测量,通过大错位熔接技术将三段单模光纤制备成开腔式马赫-曾德尔(Mach-Zehndel,M-Z)光纤干涉仪,通过监测干涉条纹某一损耗峰的波长漂移,实现了溶液溶度高灵敏度的检测。实验结果表明,该开腔式光纤干涉型溶液浓度传感器结构小巧、可重复性高、灵敏度高,灵敏度为-25.27 nm/%。

溶液浓度对前驱体FePO_4·xH_2O及LiFePO_4性能的影响

以NH4H2PO4和FeSO4.7H2O为原料,H2O2为氧化剂,通过液相法合成FePO4.xH2O前驱体,将FePO4.xH2O,Li2CO3和葡萄糖球磨混合以低温固相法合成正极材料LiFePO4,研究溶液浓度对前驱体FePO4.xH2O和LiFePO4的影响;采用X线衍射(XRD)和扫描电镜(SEM)对样品的晶体结构和形貌进行表征,采用比表面积分析和原子发射光谱分析等手段比较不同的溶液浓度对产物性能的影响。研究结果表明:当溶液浓度为0.1,0.3,0.5,1.0和1.5 mol/L时制备的FePO4.2H2O均为纯相,在溶液浓度为1.0 mol/L时合成的FePO4.xH2O含2个结晶水,即x=2;溶液浓度为1.0 mol/L时合成的FePO4.xH2O制备的LiFePO4具有良好的电化学性能;充放电容量为0.1C(其中,C为充、放电倍率)首次放电容量达154.4 mA.h/g,循环30次后容量保持率为99.7%。

基于改进差分进化和最小二乘支持向量机的铝酸钠溶液浓度软测量

针对氧化铝蒸发过程铝酸钠溶液浓度难以在线检测问题,提出了改进差分进化和最小二乘支持向量机的铝酸钠溶液浓度软测量建模方法。首先基于灰色关联分析和核主成分分析确定模型的输入变量,再用改进差分进化算法的最小二乘支持向量机构建软测量模型。并与DE-LSSVM软测量模型进行比较;最后应用蒸发过程生产数据进行验证,结果表明,新模型具有更好的学习能力和泛化性能且预测精度更高,可为蒸发过程操作优化提供必要的指导。

魔芋胶溶液浓度对其流变学特性的影响研究

目的研究魔芋胶溶液浓度对其流变学特性的影响。方法配制质量分数为0.1%~1.0%的魔芋胶溶液,通过稳态流动、应变扫描、频率扫描以及粘弹性-温度扫描、粘度-温度扫描研究粘度特性随剪切速率及温度的变化情况,粘弹性随应变、频率及温度的变化及考察模量相交点、松驰时间等与结构特性相关的各因素。结果在0.1%~1.0%浓度范围内,魔芋胶溶液的零剪切粘度、粘度、剪切稀化指数、特征松驰时间及弹性模量、粘性模量、损耗正切与浓度之间存在较高的相关性。另外,浓度的改变影响频率扫描中G’=G’’时的频率、模量及松驰时间,亦影响粘弹性-温度扫描中凝胶-溶胶转换时温度的高低与模量的大小。结论魔芋胶溶液的浓度明显影响其流变学特性,在实际应用中可根据需要选择合适的浓度进行使用。

FBG级联MZI的温度和酒精溶液浓度传感特性研究

为了测量白酒蒸馏过程中的温度和酒精溶度,制作了一种基于马赫曾德仪(MZI)与光纤布拉格光栅(FBG)级联的可同时测量温度和酒精溶液浓度的光纤传感器。FBG是利用飞秒激光逐线刻写的方式在单模光纤(SMF)中制作的周期为2.2μm,布拉格波长为1 591.21 nm,透射谱深度可达23 d B的4阶光纤布拉格光栅;MZI是将细芯光纤和SMF采用纤芯错位和锥腰扩大熔接技术制作的腔长为8.7 mm,对比度为28.5 d B的透射式光纤干涉传感器。基于多光束干涉理论对传感器的温度和酒精溶液浓度传感特性进行分析,利用MZI干涉波谷与FBG透射峰的灵敏度差异,结合灵敏度系数矩阵实现对温度和酒精溶液浓度的同时测量。实验中,传感器的酒精溶液浓度和温度灵敏度分别可达-41.37 pm/%和58.96 pm/℃。该传感结构在白酒酿造产业有潜在的应用前景。

基于F-P干涉仪溶液浓度微变量实时监测系统的研究

设计了一款基于Fabry-Perot(F-P)干涉仪监测溶液浓度微小变化量的传感装置.利用光纤传输激光并用分体CCD采集图像,实现对溶液浓度的高精度微变化量的实时监控和测量.从理论上分析了F-P干涉仪干涉条纹的改变数目Δk与溶液浓度微变化量Δc(Δk)之间的关系,采用平面F-P干涉仪实现高精度测量溶液浓度微变化量的原理和可行性.在实验上构建了由He-Ne激光器、石英光纤、平面F-P干涉容器腔、面阵分体CCD、计算机等组成的实验监控与测量装置,对三组不同浓度的甘油溶液进行测量,通过观察干涉条纹的改变数目测定溶液浓度的改变量,用实验结果标定溶液浓度微变化量Δc(Δk)与干涉条纹改变数目Δk之间的数学解析式.实验结果表明:采用该系统可以监测到10-4量级的溶液浓度的变化值.

不同硝酸钾溶液浓度对垂直一维入渗特性影响研究

通过室内不同浓度溶液的垂直一维入渗试验,分析了不同浓度碳酸钾溶液影响下的湿润锋和累积入渗量的变化规律以及土壤含水量和硝态氮浓度的分布规律,由不同浓度溶液累积入渗量,依据GREEN-AMPT入渗模型,反推出湿润锋面平均吸力和饱和导水率,结果表明增大溶液浓度提高了垂直一维入渗的饱和导水率,但减小了湿润锋面的平均吸力,溶液浓度通过影响湿润体的饱和导水率和湿润锋面的平均吸力来影响入渗量,二者的综合作用是增大了入渗量。

蔗糖溶液浓度对强酸阳离子树脂催化水解的影响

通过对强酸阳离子交换树脂催化蔗糖溶液水解过程的初步研究,讨论了糖液浓度对催化蔗糖溶液水解速率的影响。文章认为:树脂催化水解的过程是一个双重的催化过程,而非均相的界面催化反应起主导的催化作用。因此,强化固液间的分子扩散和界面更新是提高树脂催化蔗糖溶液水解速率的途径。

溶液浓度对拉曼光谱线宽和频移影响的实验研究

将液芯光纤技术用于傅里叶变换拉曼光谱测量中 ,提高拉曼光谱强度 1 0 2 ～ 1 0 4倍 .应用该技术 ,在实验上研究了溶液浓度变化对 β-carotene,rhodamine在 CS2 中的 C C键 π-π*跃迁拉曼线频移和线宽的影响 .实验结果表明 ,随着浓度降低 ( 1× 1 0 - 7～ 1× 1 0 - 1 2 mol/L) ,拉曼光谱线峰值发生红移 ,线宽变窄 .

测量盐溶液浓度的微型光纤折射仪的研制

测量盐溶液浓度的微型光纤折射仪的研制金援越，王启杰，陈钟颀（西安交通大学动力机械工程系）０引言在石油、化工、冶金等工业领域，需要知道介质的浓度，然而测浓却是一个不易解决的难题。目前尽管有一些监测方法，但却不是很理想。本文提出了基于光学方法的微型光纤折...

超声光栅研究声速与溶液浓度及温度的关系

根据超声光栅测量声速的原理,使用超声光栅声速仪测量并计算出超声波在不同浓度和温度条件下该溶液中的传播速度。通过对比不同浓度、不同温度的NaCl溶液中的声速并对其进行数据拟合,得出声速与溶液浓度、声速与溶液温度的关系。实验结果表明,在相同温度,浓度3%～15%,声速随溶液浓度的增加而增加,并显现出良好的线性关系;利用温度递增研究了3%NaCl溶液和清水中超声传播的速度,声速与温度显现出良好的线性关系,声速随液体温度的增加而递增。

NaCl溶液浓度对304不锈钢腐蚀过程的声发射特征影响

为了研究Na Cl溶液浓度对304不锈钢腐蚀过程的声发射特征影响,采用声发射检测技术(AE)及光学显微镜(OM)监测并分析了试样在不同浓度Na Cl溶液中腐蚀过程的声发射信号及表面形貌。结果表明,随Na Cl溶液浓度增加,试样受腐蚀产生的声发射信号幅度降低,达到最终稳定值的时间先增加后减小,声发射信号幅度范围缩小。在0.1、0.3和0.5 mol·L-1的Na Cl溶液浓度下,声发射撞击数累积以线性递增,试样受腐蚀产生的声发射信号振铃计数集聚区较多,0.1和0.5 mol·L-1浓度下的声发射振铃计数集聚区比0.3 mol·L-1多,且持续于整个腐蚀过程。随浓度增加,试样点蚀明显。

光声信号强度与溶液浓度关系的研究

研究了光声信号的强度与溶液浓度的关系．应用光谱学比尔定律和液体光声理论，得出了在溶液浓度不太大的条件下，光声信号强度与溶液浓度成线性关系的结论．实验结果与理论计算吻合．

基于离子交换条波导的生物溶液浓度传感研究

提出并实施了一种实验推定离子交换单模条波导折射率分布的新方法,给出扩散系数可用常量等效的离子交换条件,导出了条波导离子交换制备过程的两维扩散方程的一般解,拟合推定了离子交换条波导的折射率分布.多波长测试的折射率色散通过引入玻璃色散关系解决,样品测试中表征导模吸收损耗的传播常量虚部由KK变换确定.在此基础上,试制了光纤-条波导-光纤一体化传感器结构,验证实测了多种不同浓度的葡萄糖溶液,最低检测限为0.1μM,实现了低浓度微量测试,验证了条波导传感机制的有效性.