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中国广大农村水资源污染严重,灾区安全饮用水无法得到保障。本文针对日益严峻的水资源形势,特别是现行的饮用水装置存在的问题,设计了一种新的饮用水装置。该装置是将现在的饮用水处理技术,例如:离子交换树脂、活性碳吸附等技术集中在一个相对密闭的空间当中,在解决了以往水处理站需要大兴土木的缺点的同时,有效地克服了饮用水处理环节中的二次污染问题。由于其便捷性和安全性,该装置可以在农村及灾区得到普及。
该饮用水处理装置的最大特点是在原有的饮用水技术的基础上增加了智能控制环节和实时检测环节。装置中的电磁阀和电机等受控元件都在微控制器ARM7的控制下进行操作,同时在处理过程中的各个环节增加了自动检测的功能,用户可以实时的监测系统当前的工作状态。本系统还为用户提供了人机交互模块,用户可以时刻了解系统当前的工作状况,特别是水质情况,从而对系统进行操作和控制。
虽然在饮用水装置中增加了水质检测环节,但目前仅仅局限在简单的水质电导率以及pH值,对于一些其他的物质,特别是金属,还无法实现在线检测,因此本课题引入了一种新的检测方法——电磁波检测方法。
电磁波检测方法是基于电介质理论来进行的,处于电磁场中的电介质会受到电磁波的影响而被极化,同时被极化的电介质又会对原电磁场产生影响,这就为本课题用电磁波的方法进行检测提供了理论基础。
本论文为这种新方法设计了实验平台,首先在硬件方面采用模块化设计,将主控模块、频率发生模块、功率放大模块、反馈模块和通讯模块集中在STD总线上。本课题设计了12维的正弦波输出,而且每一维的正弦波均可调频调幅,反馈模块采集电压值,然后将数据上传至上位机,利用上位机强大的图形功能将数据制成曲线,方便进行数据分析。其次本课题采用嵌入式实时操作系统,利用操作系统强大的底层驱动函数和任务调配工程,有效地协调各个模块的工作。
最后在实验平台的基础上进行了初步的实验,在一维实验中不断地缩小频带和步进以使得不同物质能够呈现出明显的区分度,在15~16KHz的频段中,八种物质被明显的区分开,可以以此为依据对八种物质进行定性的判断。本课题在一维实验的基础上也对二维实验进行了探索性的研究,由于二维实验进行的实验量还不够,二维实验并没有取得理想的结果。