《基于電導(dǎo)測量系統(tǒng)的便攜式生物性污染檢測儀設(shè)計》14000字

基于電導(dǎo)測量系統(tǒng)的便攜式生物性污染檢測儀設(shè)計目錄TOC\o"1-2"\h\u15922摘要 1293121引言 221142概述 3310142.1生物污染檢測概述 3290382.2本設(shè)計方案思路 4172622.3研究方向和技術(shù)關(guān)鍵 525222.4主要技術(shù)指標(biāo) 5313603總體設(shè)計 6126053.1電導(dǎo)率的檢測 7137323.2待測溶液溫度檢測 798633.3電導(dǎo)率溫度補償 7127423.4電導(dǎo)數(shù)據(jù)與溶液溫度的顯示 8117164硬件設(shè)計 8313064.1溫度傳感器電路（DS18B20） 8179594.2電導(dǎo)率傳感器電路 9136824.3運算放大電路 10310724.4LCD顯示電路 1263574.5STM32單片機 13221865軟件設(shè)計 16283525.1總體方案 16325595.2程序流程圖 1670355.3模塊說明 1658196制作與調(diào)試 19188806.1硬件電路的布線與焊接 19171076.2調(diào)試 19296037結(jié)論 2519826參考文獻(xiàn) 26摘要本畢業(yè)設(shè)計的主要目的是通過檢測水體各種菌落的代謝產(chǎn)物水平來設(shè)計便攜式生物性污染檢測儀。其中，代謝產(chǎn)物有機碳的含量是一種重要指標(biāo)，但目前有機碳的檢測主要通過精密儀器分析儀來實現(xiàn)，不利于便攜式檢測，因此本研究為了實現(xiàn)快速判斷水體污染程度，根據(jù)不同代謝產(chǎn)物含量的水體其電導(dǎo)率不同，通過測量電導(dǎo)率來實現(xiàn)水體污染有機物的碳含量水平的測定，從而最終實現(xiàn)測定水體生物污染程度。本設(shè)計主要的研究過程由以下幾部分組成：預(yù)處理生物污染廢水、高溫灼燒生物污染廢水、高溫熔爐燃燒獲取二氧化碳、利用氫氧化鈉充分完全吸收二氧化碳、測定吸收后溶液的電導(dǎo)率、按照已提前獲取的電導(dǎo)率-有機碳（TOC）對照數(shù)據(jù)，大致推斷出原有水體的生物污染程度。電導(dǎo)測量系統(tǒng)主要利用了防水的電導(dǎo)傳感器，結(jié)合溫度傳感器獲取溫度，實現(xiàn)電導(dǎo)傳感器的溫度補償，提高了被測溶液的電導(dǎo)率，獲取到的電導(dǎo)數(shù)據(jù)，主要通過STM32單片機連接LED液晶顯示模塊進(jìn)行顯示。最后實現(xiàn)獲取數(shù)據(jù)的展示。系統(tǒng)實現(xiàn)了對水體電導(dǎo)率的良好檢測，并且做到數(shù)據(jù)的實時顯示功能。關(guān)鍵詞：水體有機物，電導(dǎo)率，單片機，TOC1引言目前中國部分落后地區(qū)以及世界范圍內(nèi)的大部分落后欠發(fā)達(dá)地區(qū)的生物污染比較嚴(yán)重，尤其是表現(xiàn)在水體污染這一方面。水體的生物污染可以表現(xiàn)在各種寄生蟲、細(xì)菌、微生物、垃圾等方面。生物污染主要導(dǎo)致人體的健康受到損傷，本設(shè)計主要針對微生物污染進(jìn)行研究。及時、快速檢測水體中的微生物水平對于提升人類的健康水平有著重要的意義。 測定水體的微生物污染程度主要是以水體有機物的測定為主要目標(biāo)，水體的有機污染物有著愈發(fā)多樣、復(fù)雜的特點。傳統(tǒng)的測量水體有機污染的方法已經(jīng)無法很準(zhǔn)確的測定水中有機物的含量。目前水體檢測主要方法有以下幾種：（1）TOC（有機碳）含量的測定：通過對水體的有機物中的碳含量的測定來推斷有機物污染水平。（2）COD（水體耗氧量）的測定：通過對水體的有機物中的耗氧量的測定來推斷有機物污染水平。（3）TDS（固體溶解度）的測定：通過測量水體中的固體溶解度來推斷污染程度，該方法并非完全反應(yīng)水體有機物的含量會受到非有機物溶解物的干擾，只能簡單粗略地反應(yīng)水體污染水平，因此可結(jié)合上述TOC和TDS測定方法來綜合考量水體有機物污染的水平。相較于傳統(tǒng)的BOD（水體耗氧量），TOC（有機碳，后均以TOC表示）方法以組成有機物的碳元素為載體，根據(jù)C（碳）元素是組成有機物的必需元素所進(jìn)行的，通過C元素在水體中的循環(huán)來進(jìn)行測量，更加直接并且合理的反映出水體的有機物污染水平。因此本設(shè)計主要以TOC檢測為主，TDS檢測為輔進(jìn)行水體有機物的測定。

2概述2.1生物污染檢測概述本設(shè)計主要以水體中的有機物污染為主要研究對象，水體有機污染主要是指水體中的碳?xì)浠衔镆约捌溲苌餄舛犬惓?，?dǎo)致水環(huán)境質(zhì)量惡化，危害水生生物生存，威脅人畜健康的水污染。水體有機物污染種類繁多，數(shù)量龐大，可分為有機化學(xué)毒物和需氧有機物。水體有機物的危害主要為：（1）在水中的氧氣被有機耗氧微生物完全消耗完全后，有機耗氧微生物會轉(zhuǎn)入無氧反應(yīng)狀態(tài)，反應(yīng)生成的有機物質(zhì)會包含含氮，含硫，含氨的物質(zhì)，導(dǎo)致水體的水質(zhì)惡化，水體中的生物會因為水體環(huán)境的惡化而死亡。（2）在水更新速度緩慢的水體中，長期沒有新鮮的活水注入的情況下，假如生物污染產(chǎn)生的大量有機廢物，那么水體中的藻類物質(zhì)會加速繁殖，導(dǎo)致常見的水華現(xiàn)象。當(dāng)藻類物質(zhì)被分解后釋放出的有機廢物會加速藻類的產(chǎn)生。以至于水質(zhì)不斷惡化，并且難以還原。（3）在水體被油型生物污染后，油性生物會釋放油脂類物質(zhì)，并且會漂浮在水體的頂部，造成空氣中的氧氣無法和水體中的氧氣進(jìn)行交換。導(dǎo)致水體中的氧含量不斷下降，魚類以及水生植物難以繼續(xù)生存，并且魚類和水生植物的死亡會進(jìn)一步加劇水體的惡化，同時油脂類的微生物也會對魚類的呼吸系統(tǒng)造成一定的影響，導(dǎo)致魚類無法被人類食用，假如污染范圍進(jìn)一步擴大，將會對人類的生活質(zhì)量和健康造成重大的影響。（4）當(dāng)水體中的高濃度酚類物質(zhì)污染，會對人類的健康造成嚴(yán)重的危害，由于酚類物質(zhì)會使蛋白質(zhì)變性，會直接導(dǎo)致生物的細(xì)胞損傷，并且會產(chǎn)生一系列的皮膚危害。而且長此以往會對人體的免疫系統(tǒng)和神經(jīng)系統(tǒng)造成不可修復(fù)的危害。而且由于生物鏈的逐級遞增的特點，而人類作為生物鏈的頂端生物，會吸收更多有機危害物質(zhì)，會嚴(yán)重影響健康水平。故設(shè)計生物污染檢測方案異常關(guān)鍵，目前主要的傳統(tǒng)TOC方法的核心在于測定有機碳的含量，目的是把水中的有機物轉(zhuǎn)化為二氧化碳進(jìn)行吸收測量。目前常見的有機碳的檢測方法有如下幾種[1]：（1）高溫催化燃燒氧化高溫催化燃燒氧化的測定原理是：將待測微生物有機水體注入石英高溫爐內(nèi)，保持溫度在900℃到950℃，利用三氧化鈷為催化劑，使有機物充分燃燒后有機碳完全轉(zhuǎn)化為二氧化碳，然后利用紅外氣體分析儀對反應(yīng)生成的二氧化碳進(jìn)行測定，通過測定的二氧化碳的含量從而確定水樣中的TOC的含量。由于在高溫環(huán)境下被測水體中的碳酸鹽也會分解產(chǎn)生CO2，所以利用該方法獲取的CO2實際上是水體的總共的碳含量（TC）?？偺己浚═C）也就是無機碳（IC）和有機碳（TOC）的總和。即有機碳（TOC）的計算方法為：TOC=TC–IC故為了除去碳酸鹽中的無機碳，目前主要采取的方式有兩種：（1）將未處理的水體提前酸化，將氯氣通入未處理的水體，使得水體中的碳酸鹽分解為CO2，然后把處理后的水體注入高溫熔爐進(jìn)行后續(xù)的處理。（2）首先，將同一份水樣分成等量的兩組水樣樣品，然后將兩份水樣樣品依次通入到高溫熔爐與低溫熔爐中，兩種熔爐都配備了TOC測定儀。其中高溫熔爐的反應(yīng)溫度是950℃，低溫熔爐的反應(yīng)溫度是150℃。在高溫熔爐里的有機碳（TOC）和無機碳（IC）充分發(fā)生反應(yīng)后全部被轉(zhuǎn)化分解為CO2，而在低溫熔爐中提前放置了磷酸浸泡的玻璃棉，可以使得碳酸鹽中的無機碳（IC）轉(zhuǎn)化為CO?，里面的有機物卻不能被氧化分級，故在高溫熔爐里面測得的總碳（TC）減去低溫熔爐里面測得的無機碳（IC）即可得到有機碳（TOC）的含量。（2）濕法氧化（過硫酸鹽）濕法氧化的測定原理為：利用過硫酸鉀（K2S2O8）作為氧化劑，控制反應(yīng)條件為高溫高壓，將有機物質(zhì)進(jìn)行充分的氧化生成二氧化碳，然后將反應(yīng)生成的二氧化碳利用NDIR（Non-DispersiveInfraRed非分散紅外技術(shù)）吸收測量，最終可以測得TOC的含量。（3）紫外氧化法紫外氧化法的測定原理為：采用紫外光（188nm）對水體有機物進(jìn)行照射，為了得到更加準(zhǔn)確的測量結(jié)果，水體有機物里面的無機碳酸鹽在反應(yīng)前應(yīng)該提前除去，大致去除無機碳酸鹽的方法與濕法氧化法大致一致。（4）臭氧氧化法臭氧氧化法的測定原理為：臭氧具有很強的氧化性，利用臭氧將有機物中完全反應(yīng)生成二氧化碳，根據(jù)臭氧氧化過程中發(fā)光原理探測原理，測量定量發(fā)光總量，根據(jù)實踐數(shù)據(jù)證明，測量的結(jié)果和TOC的線性相關(guān)非常好。因此該方法的前景應(yīng)用非常可觀。2.2本設(shè)計方案思路 上述四種測量水體有機碳含量（TOC）的方法都是可行的方案，并且都可以較為準(zhǔn)確的測出有機碳含量（TOC），不過也對應(yīng)存在著一些問題。首先，高溫催化燃燒氧化法由于需要反應(yīng)條件在900~950℃的反應(yīng)條件下進(jìn)行，所以在安全性方面有一定的危險，而且反應(yīng)設(shè)備的精度要求高。其次，濕法氧化法的反應(yīng)條件也是在高溫高壓的條件下進(jìn)行，對于反應(yīng)儀器的要求同樣比較高，同理，對于紫外氧化法和臭氧氧化法來說，兩種方法所需的反應(yīng)儀器造價昂貴，臭氧氧化和紫外氧化的所需的反應(yīng)條件分別為臭氧氧化后光譜測量和185nm的紫外光，這兩種必備的條件目前也沒有條件實現(xiàn)，并且反應(yīng)儀器的要求也比較高。所以相比于上述四種方法，利用電導(dǎo)傳感器測量水體的電導(dǎo)率來判定水體有機體的含量的方法有方便、設(shè)備儀器簡單、高效的特點，并且該設(shè)計價格低廉，預(yù)算相對較低。結(jié)合上述4種目前常見的測定水體有機碳含量（TOC）的方法，其核心做法都是提前去除完水體中的無機碳后，將有機物中的碳元素轉(zhuǎn)化為CO2的形式，測量CO2的含量來獲取TOC的含量。由于前期處理氧化有機水體在目前的實驗設(shè)備條件暫時無法實現(xiàn)，故該設(shè)計假設(shè)在前期氧化處理有機物的有機碳被完全轉(zhuǎn)化為CO2后，利用過量的NaOH吸收CO2，發(fā)生化學(xué)反應(yīng)后轉(zhuǎn)化為Na2CO3，由于兩者的電導(dǎo)率不同，根據(jù)測定不同濃度的NaOH和Na2CO3的電導(dǎo)率可以獲取Na2CO3的含量，從而獲取碳元素的含量，即可推導(dǎo)出有機碳（TOC）的含量，最終獲得水體的生物污染的水平。2.3研究方向和技術(shù)關(guān)鍵（1）利用電導(dǎo)傳感器準(zhǔn)確獲取待測溶液水體的電導(dǎo)率（2）利用溫度傳感器測得待測溶液的溫度進(jìn)行溫度補償，提高精度（3）讀取不同溶度，不同占比的溶液的電導(dǎo)率（4）依據(jù)電導(dǎo)率來推斷出有機碳（TOC）含量，推斷生物污染程度（5）與顯示模塊配合，展示動態(tài)溶液電導(dǎo)率，以及生物污染程度2.4主要技術(shù)指標(biāo)（1）電導(dǎo)率：小于1西門子（S/m）（2）待測溶液溫度：20℃~30℃（3）有機碳含量(TOC)：小于10mg/L

3總體設(shè)計測量同一溫度下不同濃度的NaOH的電導(dǎo)率，并且測量同一溫度下的不同濃度的Na2CO3的電導(dǎo)率，然后將配置不同占比的NaOH和Na2CO3溶液獲取電導(dǎo)率，然后制作對照表繪制對照圖，方便下次直接按照測得的對照表查詢Na2CO3的濃度，以Na2CO3的濃度來獲取有機碳的含量。完整的便攜式生物性污染檢測儀的組成框圖如圖3-1所示。便攜式生物性污染檢測儀主要由以下四部分組成：待測溶液酸化反應(yīng)器、900℃高溫反應(yīng)熔煉爐、CO2吸收反應(yīng)裝置和電導(dǎo)率測量系統(tǒng)。前3部分因為設(shè)備條件的原因暫時無法實現(xiàn)，故之后的設(shè)計在假設(shè)前3部分處理完后進(jìn)行。圖3-1生物性污染檢測儀的組成框圖電導(dǎo)率測量系統(tǒng)組成框圖如圖3-2所示，主要由四部分組成：STM32單片機系統(tǒng)、電導(dǎo)傳感器模塊、溫度傳感器模塊、LED顯示模塊。圖3-2電導(dǎo)率測量系統(tǒng)組成框圖3.1電導(dǎo)率的檢測電導(dǎo)率（ElectricalConductivity）用來表示導(dǎo)電能力的數(shù)字化參數(shù)，電導(dǎo)率的單位一般用西門子每米來表示。電導(dǎo)率是電阻的倒數(shù)，電導(dǎo)率的表達(dá)式用希臘字母來表示。電導(dǎo)率可以反映溶液導(dǎo)電性能。同時，水體的電導(dǎo)率也是側(cè)面反應(yīng)水質(zhì)好壞的一個重要標(biāo)準(zhǔn)。電導(dǎo)率主要通過測量水中的電解質(zhì)的濃度來反應(yīng)，溶液中的電解質(zhì)濃度越高，水體的電導(dǎo)率也就越大，反之水體的電解質(zhì)濃度越低，水體的電導(dǎo)率也就越小。在國際單位制中，其他的單位還有：mS/cm，uS/cm等，相互之間的換算關(guān)系為：1S/m=1000mS/m=1000000μS/m=10mS/cm=10000μS/cm。電導(dǎo)率的檢測主要使用了電導(dǎo)率傳感器模塊，該模塊使用BNC接口與電導(dǎo)率電極進(jìn)行連接，電導(dǎo)率電極主要是由純鉑片制造并固定在玻璃支架上，用于與待測液體接觸，用于測量液體的導(dǎo)電特性并且轉(zhuǎn)化為電壓。最后通過讀取到電壓值轉(zhuǎn)換為所測得的電導(dǎo)率。3.2待測溶液溫度檢測 待測溶液的溫度主要用DS18B20模塊檢測，該模塊設(shè)計成橡膠包裹的防水鐵柱，便于直接與液體接觸，準(zhǔn)確獲取待測液體的溶液溫度。溫度傳感器主要依據(jù)高溫晶振的振蕩頻率會因為溫度的改變而發(fā)生變化，晶振所產(chǎn)生的脈沖信號作為減法計數(shù)器的輸入信號，使用計數(shù)器進(jìn)行計數(shù)，從而測得當(dāng)前的環(huán)境溫度。內(nèi)部原理圖如圖3-3所示。圖3-3溫度傳感器系統(tǒng)內(nèi)部原理圖3.3電導(dǎo)率溫度補償由于待測液體的電導(dǎo)率會隨著溫度的變化而變化，所以需要測量待測液體的溫度，與標(biāo)準(zhǔn)的25℃條件進(jìn)行對照。依照標(biāo)準(zhǔn)的溶液電導(dǎo)率測算表，改變對應(yīng)的溫度常數(shù)，提高待測液體的電導(dǎo)率的測量精度。3.4電導(dǎo)數(shù)據(jù)與溶液溫度的顯示溶液溫度和電導(dǎo)顯示主要使用了正點原子的TFTLCD模塊，即薄膜晶體管液晶顯示器，在液晶顯示器的每個像素上都設(shè)置了薄膜晶體管，便于提升圖像質(zhì)量，利用STM32獲取到的數(shù)據(jù)，采用繪制函數(shù)，使其可以在液晶屏幕上顯示出來。提升設(shè)計的交互性。4硬件設(shè)計4.1溫度傳感器電路（DS18B20） DS18B20是常用的數(shù)字溫度傳感器，和傳統(tǒng)的熱敏傳感器相比，它的優(yōu)勢在于，體積較小，并且適用電壓范圍寬，和微處理器連接更加簡單，具有使用簡單而且經(jīng)濟(jì)的優(yōu)點。測量溫度范圍-55℃~125℃，具體精度在0.5℃，溫度可以用一根總線的方法直接傳輸，提高了系統(tǒng)的抗干擾性。可以根據(jù)實際要求利用簡單編程實現(xiàn)多位的數(shù)據(jù)讀取方式。一般工作電壓在3~5.5V之間，內(nèi)部結(jié)構(gòu)如圖4-2所示。圖4-2DS18B20內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖單總線器件在使用時要求采用規(guī)定的信號時序，用來確保數(shù)據(jù)的完整性和準(zhǔn)確性。DS18B20共有6種信號類型：應(yīng)答脈沖、復(fù)位脈沖、寫入0、寫入1、讀取0和讀取1。所有這六種信號，除去了應(yīng)答脈沖，都由單片機主機發(fā)出的同步信號。而且所有的發(fā)送命令與數(shù)據(jù)都是先傳輸字節(jié)低位。溫度傳感器模塊的驅(qū)動步驟如下所示：（1）初始化溫度傳感器模塊：初始化溫度傳感器模塊主要是對溫度傳感器進(jìn)行復(fù)位，并且打開以及設(shè)置STM32單片機與溫度傳感器通信的IO接口。溫度傳感器與STM32的IO口連接情況如下所示：溫度傳感器的VCC對應(yīng)STM32單片機的5V供電接口溫度傳感器的DO接口對應(yīng)STM32單片機的PB12接口溫度傳感器的GND接口對應(yīng)STM32單片機的GND接口（2）對溫度傳感器采集到的數(shù)據(jù)的進(jìn)行處理，首先對采集到的數(shù)據(jù)進(jìn)行AD的轉(zhuǎn)換，獲取采集到數(shù)據(jù)的AD值，然后將數(shù)據(jù)傳遞給STM32單片機，然后由單片機進(jìn)行處理，用于電導(dǎo)率的溫度補償。4.2電導(dǎo)率傳感器電路 電導(dǎo)率傳感器模塊的組成如圖4-3所示：圖4-3DS18B20電導(dǎo)率傳感器模塊流程圖電導(dǎo)率傳感器通過BNC接口與電導(dǎo)率電極進(jìn)行連接，集成了溫度傳感器接口，可以對數(shù)據(jù)進(jìn)行溫度補償。模塊的引腳定義如下表所示：序號引腳定義功能描述備注1VCC供電電壓正極，5V不可使用3.3V2GND供電電壓負(fù)極3T1溫度傳感器輸出口4AO模擬量輸出口輸出電壓范圍0~3.4V電導(dǎo)率傳感器技術(shù)指標(biāo)：供電電壓：+5.00V輸出電壓：0~3.4V測量精度：+5%電極接口：BNC溫度傳感器接口：XH2.54電導(dǎo)率電極： 電極類型：實驗室級電極，DJS-1電導(dǎo)池常數(shù)：1.0支持測量范圍：0~20mS/cm推薦測量范圍：1~15mS/cm測量溫度：0~40℃電極壽命：>0.5年（實際壽命與使用頻率、場景有關(guān)）線纜長度：100cm電導(dǎo)傳感器模塊的驅(qū)動步驟如下所示：（1）初始化電導(dǎo)傳感器模塊：初始化電導(dǎo)傳感器模塊主要是對電導(dǎo)傳感器進(jìn)行復(fù)位，并且打開以及設(shè)置STM32單片機與電導(dǎo)傳感器通信的IO接口。電導(dǎo)傳感器與STM32的IO口連接情況如下所示：電導(dǎo)傳感器的VCC對應(yīng)STM32單片機的5V供電接口，電導(dǎo)傳感器的AO接口對應(yīng)STM32單片機的PA2接口，電導(dǎo)傳感器的GND接口對應(yīng)STM32單片機的GND接口。（2）對采集到的數(shù)據(jù)的進(jìn)行采集，首先對采集到的數(shù)據(jù)進(jìn)行AD的轉(zhuǎn)換，獲取采集到數(shù)據(jù)的AD值，根據(jù)采集到的溫度，對采集到的數(shù)據(jù)進(jìn)行溫度補償，然后將數(shù)據(jù)傳遞到單片機。由單片機將數(shù)據(jù)在LCD模塊上進(jìn)行顯示。4.3運算放大電路 運算放大器是目前做到增益放大常用的一類電子元器件，在早期一般用來對模擬量進(jìn)行計算，一般作用于數(shù)學(xué)方面的用途，不過隨著科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步，運算放大芯片也逐漸變成了增益的電子元器件。該元器件的使用和應(yīng)用范圍也得到了進(jìn)一步的增強。 在電特性的方面來說，運算放大芯片是電壓放大的最合適的模型，因為運算放大芯片不僅僅有著很大的輸入電阻，而且運算放大芯片的輸出電阻的阻值非常低，除此之外，運算放大芯片的電壓增益也是非常高的。同樣，運算放大芯片在靜態(tài)工作時，其輸出的電位以及輸入的電位都是0，因此，在和其他運算放大電路一起連接時，就不再需要考慮電平配置的問題。運算放大器原理簡圖如圖4-4所示。 圖4-4運算放大器原理簡圖TL034CPWR是常用的運算放大芯片，屬于低功耗的運算放大芯片系列，該運算放大器內(nèi)部配備了JFET的輸入晶體管，使其有更高的輸入阻抗。它的性能參數(shù)如下所示： 放大器供電電流：870uA 放大器電路數(shù)：4放大器通道數(shù)：4放大器帶寬：1.10MHz 工作電平：3V~5V單個運算放大單元原理圖如圖4-5所示：圖4-1TL034CPWR內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖4-5單個運算放大單元原理圖4.3.1運算放大電路圖圖4-6放大電路圖 放大電路圖如上圖所示，該放大電路是由兩個同相放大器組成的，并且兩個放大器是相同型號的，放大器選用的是TL034CPWR放大器，電信號通過隔直流電容C1流入第一級放大器的正極，經(jīng)過第一級放大器的放大之后，輸出，然后通過兩個放大器之間的耦合電容C2流入第二級放大器的正極，最后將放大后的信號輸出。4.4LCD顯示電路 LCD顯示電路主要是利用LCD模塊連接STM32單片機的普通IO口控制顯示的，本設(shè)計使用的是TFT-LCD液晶顯示器，與普通的液晶顯示器相比，該顯示器的設(shè)有薄膜晶體管，可以防止串?dāng)_，使液晶顯示器的圖像質(zhì)量進(jìn)一步提高。 其模塊基本參數(shù)如下所示： （1）屏幕尺寸：3.5英寸 （2）屏幕分辨率：320*480分辨率 （3）顯示：16位真彩顯示 （4）驅(qū)動電壓：5V LCD的接口定義如圖4-7所示：圖4-7LCD的接口引腳圖 LCD模塊采用16位并聯(lián)方式與單片機進(jìn)行連接通信，此方式相較于8位主要在圖片顯示方面會有更快的速度，在處理大數(shù)據(jù)時，會有更好的性能。該模塊的80并行口的主要信號線如下所示： CS:LCD模塊的片選信號WR:LCD模塊的數(shù)據(jù)寫入信號RD:LCD模塊的數(shù)據(jù)讀取信號D[15:0]:LCD模塊的雙向數(shù)據(jù)傳輸線RST:復(fù)位信號RS:LCD模塊命令/數(shù)據(jù)標(biāo)志（0：讀寫命令，1：讀寫數(shù)據(jù)） LCD模塊的使用流程如圖4-8所示：圖4-7LCD模塊的使用流程圖 使用流程一般為：首先對LCD模塊進(jìn)行初始化操作，選取圖像的坐標(biāo)點并且設(shè)置在LCD模塊上的坐標(biāo)點，然后在LCD模塊上輸入GRAM指令，具體分為GRAM讀取指令，和GRAM寫入指令。在讀取指令下可以讀出顏色數(shù)據(jù)，然后經(jīng)由單片機進(jìn)行處理，在寫入指令下可以在LCD寫入顏色數(shù)據(jù)，然后數(shù)據(jù)傳輸?shù)絃CD,最終在LCD模塊上進(jìn)行數(shù)據(jù)的顯示。故在單片機C語言指令的流程一般步驟如下所示： （1）在STM32單片機上設(shè)置于LCD模塊相連的IO口，把IO口進(jìn)行初始化，然后對IO口進(jìn)行驅(qū)動，具體的IO連接如下所示：LCD_LED與單片機的PC10引腳相連， LCD_CS與單片機的PC9引腳相連，LCD_RS與單片機的PC8引腳相連，LCD_WR與單片機的PC7引腳相連，LCD_RD與單片機的PC6引腳相連，LCD_D[17:1]與單片機的PB[15:0]引腳相連，（2）初始化LCD模塊，初始化LCD模塊主要包括：對LCD模塊的RST引腳進(jìn)行硬復(fù)位，以及向LCD模塊設(shè)置伽馬校準(zhǔn)，在初始化LCD模塊后，LCD模塊才可以正常使用。（3）將LCD設(shè)置數(shù)字和字符：在LCD顯示字符和數(shù)字就是反復(fù)循環(huán)設(shè)置坐標(biāo)，寫入指令。4.5STM32單片機STM32是意法半導(dǎo)體公司研發(fā)的32位微控制器。接下來簡單介紹一下ARM架構(gòu)。指令集是CPU硬件和軟件之間的接口描述函數(shù)，屬于二進(jìn)制代碼。架構(gòu)是該處理器所使用的具體指令集。內(nèi)核和處理器是芯片內(nèi)部的核心模塊，內(nèi)核是指令集的實物化。芯片是由內(nèi)核加上其他模塊組成的。STM32是意法半導(dǎo)體公司基于Cortex-M3內(nèi)核開發(fā)的微處理器。從學(xué)習(xí)的角度出發(fā)，F(xiàn)1和F4是使用的最多的。F1是基礎(chǔ)性，基于Cortex-M3內(nèi)核。F4是高性能，基于Cortx-M4內(nèi)核。對于STM32F407ZGT6而言，F(xiàn)是基礎(chǔ)型；407表示這個芯片是高性能的且?guī)SP和FPU；Z是引腳數(shù)目，144引腳，同樣的這個位置也有其他的字母例如C是48引腳的，R是64引腳的，V是100引腳的，I是176引腳的，B是208引腳的，N是216引腳的。G是芯片F(xiàn)LASH的大小，G為1024KB，C為256KB，E為512KB，I為2048KB。T表示的是封裝，T表示的是這個芯片的封裝時QFP，這是最常用的封裝形式。同樣的也有耳熟能詳?shù)碾p列直插式封裝。6表示的是溫度等級，6代表的是溫度等級為A，可以工作在-40度到85度。STM32單片機系統(tǒng)架構(gòu)圖如4-8所示：圖4-8STM32單片機系統(tǒng)架構(gòu)圖STM32單片機的主要單元由以下幾部分組成：CPU模塊（中央處理器），F(xiàn)LASH模塊（存儲芯片），RAM（隨機存取存儲器），總線，電源，外設(shè)，PLL鎖相環(huán)，以及時鐘管理器模塊組成，除了電源，其他模塊都需要利用時鐘信號進(jìn)行時鐘的輸入。STM32單片機常用的外設(shè)有：ADC模塊（數(shù)模轉(zhuǎn)化器）、SPI模塊（串行外設(shè)接口模塊）、EXTI模塊（外部中斷模塊）、TIM模塊（高級控制定時器模塊）、AFIO模塊（復(fù)用功能IO模塊）、PWR模塊（電源控制模塊）、BKP模塊（備份寄存器模塊）、I2C模塊（總線通信接口連接微控制器）、USART模塊（通用同步異步收發(fā)器）、UART模塊（通用異步收發(fā)傳輸器）等。STM32單片機的基本結(jié)構(gòu)由控制器、運算器、存儲器、輸出設(shè)備、輸入設(shè)備五部分組成。其中控制器主要功能是處理指令，將存儲器中的指令做出接收、采集、判斷和處理。運算器的主要功能是計算，是邏輯運算和算術(shù)運算的處理中心。存儲器的主要功能是存儲，主要負(fù)責(zé)對數(shù)據(jù)和程序進(jìn)行存儲，STM32單片機中的存儲器的讀取速度很快。輸入和輸出接口的主要功能是通信操作，STM32單片機利用輸入與輸出接口來與外設(shè)進(jìn)行通信和操作。

5軟件設(shè)計5.1總體方案該電導(dǎo)率測量系統(tǒng)，結(jié)合溫度補償，將獲取到的電導(dǎo)電壓信號，采集在STM32單片機內(nèi)部，之后通過與LCD顯示器的通信，將數(shù)據(jù)實時顯示在LCD液晶顯示其中。程序主要使用C語言完成，利用Keil5進(jìn)行開發(fā)，Keil5也是常見的單片機程序開發(fā)工具，可以支持C語言的編譯，同時有完整的調(diào)試功能。代碼的下載和燒錄主要是用ST-LINK進(jìn)行燒錄。5.2程序流程圖圖5-1程序流程圖5.3模塊說明（1）初始參數(shù)設(shè)置：在整個的軟件部分的設(shè)計中，首先對初始參數(shù)進(jìn)行初始化，初始化的主要參數(shù)如下所示： 溫度校準(zhǔn)系數(shù)：compensationCoefficient 高電導(dǎo)校準(zhǔn)系數(shù)：kValue_High 低電導(dǎo)校準(zhǔn)系數(shù)：kValue_Low 初始化的參數(shù)的初始值由提前調(diào)試的數(shù)據(jù)得到，低電導(dǎo)校準(zhǔn)系數(shù)的推斷公式由首次測量低電導(dǎo)標(biāo)準(zhǔn)溶液時的電壓值來計算得到。同理高電導(dǎo)校準(zhǔn)系數(shù)是由首次測量高電導(dǎo)標(biāo)準(zhǔn)溶液時的電壓值來計算得到，具體計算公式如下所示：kValue_Low=164*1.143*(1.0+0.0185*(T測試–25.0))/V測試kValue_High=164*12.88*(1.0+0.0185*(T測試–25.0))/V測試（2）電導(dǎo)傳感器初始化：電導(dǎo)傳感器的初始化，主要是對GPIO的配置，利用了GPIO_Configuration（）函數(shù)，其中使能了與單片機連接的PA2接口，設(shè)置GPIO_Init（）函數(shù)，對端口的初始化，設(shè)置端口的模式，端口的方向，還有端口的傳輸速度，（3）串口初始化：串口初始化主要使用了uart_init（）函數(shù)，其中串口初始化的一般步驟如下所示：首先，使能STM32單片機的GPIO的RCC_AHB時鐘信號。其次，使能單片機的USART時鐘的RCC_APB信號。然后，對STM32的USART端口進(jìn)行配置，主要調(diào)用GPIO_Init（）函數(shù)。最后，對單片機對應(yīng)的USART復(fù)用映射，利用GPIO_PinAFConfig（）函數(shù)進(jìn)行配置。（4）LCD初始化：LCD的初始化主要使用了LCD_init（）函數(shù)。初始換函數(shù)首先初始化了與LCD相連接的IO接口，首先是使能了對應(yīng)的時鐘。然后利用GPIO_Init（）函數(shù)對IO口進(jìn)行了配置。然后讀取LCD的控制器的數(shù)據(jù)。在初始化程序中需要注意的是，由于不同的驅(qū)動器執(zhí)行不同的初始化代碼，所以代碼中有很多的判斷結(jié)構(gòu)，使得程序的通用性大大增強。（5）溫度傳感器初始化：溫度傳感器初始化主要使用了DSP18B20_Init()函數(shù)，在溫度傳感器初始化函數(shù)中，首先使能了POTRA時鐘，設(shè)置了STM32單片機中的連接的IO口設(shè)置為推挽輸出。對應(yīng)IO口的速度設(shè)置為50MHz,然后使用GPIO_Init()函數(shù)對IO口進(jìn)行初始化。最后調(diào)用了DS18B20_Rst()函數(shù)，對溫度傳感器進(jìn)行復(fù)位操作，然后檢測該傳感器是否存在，如果存在那么進(jìn)入下一階段，即溫度傳感器測量數(shù)據(jù)。假如不存在該傳感器，那么程序會報異常。溫度傳感器初始化程序中止執(zhí)行。（6）溫度傳感器測值：溫度傳感器測值調(diào)用函數(shù)TEMP_Value_Conversion()，該函數(shù)首先進(jìn)行了溫度轉(zhuǎn)換，然后再對溫度傳感器進(jìn)行復(fù)位操作，然后執(zhí)行溫度傳感器的讀函數(shù)操作，將高八位的數(shù)據(jù)存在TH的字段中，將第八位的數(shù)據(jù)存在TL字段中，判斷高字段TH是否大于7，假如大于7，那么使溫度正負(fù)標(biāo)志位temp置1，反之，將溫度標(biāo)志位temp置0。然后再獲取溫度的低8位，最后轉(zhuǎn)換得到溫度值并且返回。（7）電導(dǎo)傳感器測值：電感傳感器測值調(diào)用函數(shù)EC_Value_Conversion()，該函數(shù)首先調(diào)用了電導(dǎo)探頭測得的讀取轉(zhuǎn)換的AD值，然后判斷當(dāng)前的初始電導(dǎo)值水平是在高濃度還是在低濃度，假如在高濃度水平時，那么使用高電導(dǎo)校準(zhǔn)系數(shù)kValue_High進(jìn)行校準(zhǔn)，反之假如在低濃度水平時，那么使用地點到校準(zhǔn)系數(shù)kValue_Low進(jìn)行校準(zhǔn)。（8）獲取實時動態(tài)值：在主函數(shù)中，使用while(1)循環(huán)，在while循環(huán)中插入電導(dǎo)檢測和溫度檢測函數(shù)，使其不斷進(jìn)行溫度和電導(dǎo)率的檢測，并且設(shè)置按鍵函數(shù)的檢測，當(dāng)按下KEY1時，調(diào)用鍵值檢測函數(shù)，獲取到當(dāng)前的鍵值，然后進(jìn)行判定，假如屬于中斷按鍵，那么停止函數(shù)，并且保存當(dāng)前的溫度和電導(dǎo)數(shù)據(jù)把兩個數(shù)據(jù)保存下來。利用LCD的畫圖函數(shù)將數(shù)據(jù)在LCD上進(jìn)行展示。假如沒有檢測到中斷按鍵的信號，那么檢測程序?qū)⒁恢眻?zhí)行，不斷動態(tài)實時的檢測當(dāng)前的電導(dǎo)率和溫度數(shù)值。同時創(chuàng)建一個保存多個電導(dǎo)數(shù)的數(shù)組，每次測得的數(shù)據(jù)存在數(shù)組的下一個位置中，不斷進(jìn)行數(shù)據(jù)的更新，假如數(shù)組的數(shù)據(jù)達(dá)到飽和，那么將第一個數(shù)據(jù)刪除，把最新的數(shù)據(jù)存在數(shù)組的最后一位，實現(xiàn)數(shù)據(jù)的動態(tài)更新。（9）溫度補償：在溫度傳感器獲取到溫度數(shù)據(jù)之后，按照溫度補償?shù)臉?biāo)準(zhǔn)公式：compensationCoefficient=1.0+0.0185*((temp_data/10)-25.0);將獲取到的溫度temp_data帶入到標(biāo)準(zhǔn)公式中。獲取溫度矯正常數(shù)compensationCoefficient，然后將電導(dǎo)值EC_Value除以溫度矯正常數(shù)得到溫度補償后的數(shù)據(jù)。（10）電導(dǎo)率的動態(tài)展示曲線：在主函數(shù)中調(diào)用LCD畫圖函數(shù),便利電導(dǎo)率數(shù)組中的所有數(shù)據(jù)，以電導(dǎo)率的長度與柱狀體的高度成正比，將電導(dǎo)率數(shù)組中的數(shù)據(jù)以柱狀圖的形式不斷進(jìn)行更新，實現(xiàn)了電導(dǎo)率的動態(tài)值展示。

6制作與調(diào)試6.1硬件電路的布線與焊接6.1.1總體特點本電導(dǎo)率測試系統(tǒng)的各個部分硬件，總體的設(shè)計特點是：（1）電路原理簡單易做，所有的器件都是常見的電子元器件。（2）由于電路的路數(shù)較多，電路的布局比較復(fù)雜，所以在制作過程中應(yīng)該合理布線布局，由此來降低焊接難度，從而降低出錯率，防止電路之間的干擾，提高準(zhǔn)確度。6.1.2電路劃分該設(shè)計電路主要分為兩大塊：（1）STM32單片機主板和LCD顯示器構(gòu)成一塊電路板（2）電導(dǎo)率傳感模塊，溫度傳感模塊作為外設(shè)構(gòu)成一塊電路板6.1.3焊接在焊接前應(yīng)當(dāng)注意各個芯片的引腳，焊接時按照電路圖，根據(jù)以下原則進(jìn)行焊接：（1）先焊接各個芯片的電源引腳和接地引腳，確保芯片的工作電壓正常。（2）同屬于一個模塊的芯片和電子元器件按順序同時焊接，可以節(jié)約時間，也可以降低出錯率。6.2調(diào)試（1）電導(dǎo)率傳感器的傳感電極的校準(zhǔn)：為了保證電導(dǎo)率測量時的精度，在初次使用電導(dǎo)率電極或者使用了一段時間的電導(dǎo)率電極，需要進(jìn)行校準(zhǔn)。本次設(shè)計采用兩種校準(zhǔn)：高電導(dǎo)校準(zhǔn)和電導(dǎo)低校準(zhǔn)低電導(dǎo)校準(zhǔn)：首先連接電導(dǎo)傳感器模塊和電導(dǎo)率電極，給電導(dǎo)率模塊供電，將電導(dǎo)率電極放入事先配置好的電導(dǎo)率為1413uS/cm的標(biāo)準(zhǔn)電導(dǎo)溶液中，測試傳感器模塊輸出端的電壓值，記錄為V測試，測量當(dāng)前溶液溶度為T測試，將測量得到的電壓值V測試和T測試帶入低電導(dǎo)校正常數(shù)的計算公式中：kValue_Low=164*1.143*(1.0+0.0185*(T測試–25.0))/V測試高電導(dǎo)校準(zhǔn)：首先連接電導(dǎo)傳感器模塊和電導(dǎo)率電極，給電導(dǎo)率模塊供電，將電導(dǎo)率電極放入事先配置好的電導(dǎo)率為12.88mS/cm的標(biāo)準(zhǔn)電導(dǎo)溶液中，測試傳感器模塊輸出端的電壓值，記錄為V測試，測量當(dāng)前溶液溶度為T測試，將測量得到的電壓值V測試和T測試帶入高電導(dǎo)校正常數(shù)的計算公式中：kValue_High=164*12.88*(1.0+0.0185*(T測試–25.0))/V測試然后將計算得到的KValue_High值和KValue_Low在程序中進(jìn)行修正。（2）假定提前處理后的廢水完全氧化反應(yīng)，所有的微生物極其有機物全部轉(zhuǎn)化為二氧化碳，在本次設(shè)計中，在實驗室配置過量的NaOH溶液對生成的二氧化碳進(jìn)行吸收反應(yīng)，使其轉(zhuǎn)換為Na2CO3，利用電導(dǎo)率傳感器測得溶液的電導(dǎo)率，從而來推出Na2CO3的含量。進(jìn)而獲取到吸收的二氧化碳的含量。最終可以推出溶液中的有機碳的含量。由于需要利用電導(dǎo)率來求得二氧化碳與氫氧化鈉完全反應(yīng)后生成的氫氧化鈉和碳酸鈉混合溶液中的碳酸根的含量。故需要在實驗室配置不同溶度與比例的碳酸鈉與氫氧化鈉混合溶液，在相同溫度下測得其電導(dǎo)率，最后根據(jù)電導(dǎo)率和碳酸根離子的圖表數(shù)據(jù)，建立趨近方程，大概推出電導(dǎo)率與碳酸根離子濃度的關(guān)系方程。由于實驗室缺乏碳酸鈉溶液，故本設(shè)計采用碳酸氫鈉與氫氧化鈉按照1：1的比例反應(yīng)生成碳酸鈉。本實驗采取的NaOH和Na2CO3配比溶液的控制條件是保持鈉離子的濃度保持不表，主要的濃度變化在于氫氧根離子和碳酸根離子的溶度占比不同，配比樣品溶液的比例如下圖所示：26℃下的NaOH和Na2CO3配比溶液組別NaOH濃度(mol/L)Na2CO3濃度(mol/L)12345678910110.10.080.050.030.010.000500.090.070.060.0400.010.0250.04750.04950.049750.050.050.0150.020.0326℃下的NaOH和Na2CO3配比溶液組別NaOH濃度(mol/L)Na2CO3濃度(mol/L)12131415160.00250.0030.0020.0060.0080.048750.04850.0490.0470.046在測量不同混合溶液的電導(dǎo)率時，采取的方式是對同一溫度下，每個樣品測量5次，最終獲取電導(dǎo)率的平均值，這樣做的目的主要是為了減少單一測量帶來的誤差，在溫度控制在26℃所測電導(dǎo)率數(shù)據(jù)如下圖所示.26℃電導(dǎo)率(mS/cm)NaOH:0.1mol/lNaCO:0mol/lNaOH:0.08mol/lNaCO:0.01mol/lNaOH:0.050mol/lNaCO:0.025mol/lNaOH:0.03mol/lNaCO:0.035mol/lNaOH:0.0150mol/lNaCO:0.0475mol/lNaOH:0.010mol/lNaCO:0.0495mol/l15.8712.6111.3110.206.467.3816.0412.5911.2910.216.587.5016.2012.5211.3410.256.507.4516.1712.5511.3910.226.607.4616.1512.5611.4910.256.587.47電導(dǎo)率平均值16.08612.56611.36410.2266.5447.45226℃電導(dǎo)率(mS/cm)NaOH:0.00050mol/lNaCO:0.04975mol/lNaOH:0mol/lNaCO:0.05mol/lNaOH:0.09mol/lNaCO:0.005mol/lNaOH:0.07mol/lNaCO:0.015mol/lNaOH:0.06mol/lNaCO:0.02mol/lNaOH:0.04mol/lNaCO:0.03mol/l7.94.2215.5713.612.8610.247.884.1815.4613.7512.7810.337.894.1515.5913.812.8710.357.844.1315.513.812.8910.287.854.1715.6413.7912.7910.32電導(dǎo)率平均值16.08612.56611.36410.2266.5447.45226℃電導(dǎo)率(mS/cm)NaOH:0.03mol/lNaCO:0.04mol/lNaOH:0.0025mol/lNaCO:0.04875mol/lNaOH:0.003mol/lNaCO:0.0485mol/lNaOH:0.002mol/lNaCO:0.049mol/lNaOH:0.006mol/lNaCO:0.047mol/lNaOH:0.008mol/lNaCO:0.046mol/l8.037.116.133.987.697.518.27.166.093.977.697.58.27.126.13.967.777.488.127.156.123.987.747.498.247.186.173.977.917.48電導(dǎo)率平均值16.08612.56611.36410.2266.5447.452 將圖表中的數(shù)據(jù)進(jìn)行平均數(shù)處理后得到每種溶液的平均電導(dǎo)率，利用制圖軟件，制作相應(yīng)的散點圖，用來分析隨著反應(yīng)的進(jìn)行，溶液電導(dǎo)率的變化情況。由圖表可以制作出在26℃溫度環(huán)境下，對應(yīng)的氫氧化鈉與碳酸鈉混合溶液的電導(dǎo)率隨碳酸根離子溶度變化散點圖，如下圖6-1所示：圖6-1氫氧化鈉與碳酸鈉混合溶液的電導(dǎo)率隨碳酸根離子溶度變化散點圖（3）根據(jù)獲取到的電導(dǎo)率的圖像變化數(shù)據(jù)，可以看出隨著二氧化碳和氫氧化鈉反應(yīng)的生成的CO32-離子的數(shù)量的增加會出現(xiàn)溶液電導(dǎo)率逐漸下降的情況，在此反應(yīng)過程中，Na+離子的總數(shù)保持不變，溶液的電導(dǎo)率下降可能有如下幾種原因：1.由于NaOH是強堿溶液，在PH水平高的情況下，離子的電離程度越高，導(dǎo)電性越強，隨著反應(yīng)的進(jìn)行，OH-離子逐漸被CO2反應(yīng)不斷生成CO32-離子，隨著CO32-離子的含量不斷生成，加上OH-離子的不斷減少，導(dǎo)致溶液的PH值不斷下降，離子的電離程度下降，所以導(dǎo)電性不斷下降，故測得的電導(dǎo)率呈現(xiàn)下降趨勢。（4）根據(jù)獲取的電導(dǎo)率的圖像變化數(shù)據(jù)，其中存在著誤差數(shù)據(jù)：[1]在CO32-離子的離子濃度在0.05mol/L左右的時候，數(shù)據(jù)變化浮動非常大，其主要原因分析如下，在模擬CO2與OH-離子反應(yīng)反應(yīng)生成產(chǎn)物CO32-離子時，本設(shè)計采用不同濃度的OH-離子和HCO3-離子來反應(yīng)生成CO32-離子來模擬，故需要配置NaOH和NaHCO3的反應(yīng)溶液，實驗室環(huán)境下，本著節(jié)約，量少為優(yōu)的原則，故所有溶液的體積固定在10mL，所以在0.05mol/L附近的連續(xù)數(shù)據(jù)，反應(yīng)固體的質(zhì)量差別大概在0.0002克左右，所以在稱取固體時，會存在較大的誤差，故本設(shè)計在這一區(qū)間內(nèi)測量了多組，便于獲取中間值。[2]由于NaOH固體的化學(xué)性質(zhì)為在常溫下，極易吸收空氣中的水分，在實驗稱量時，在稱上取適量的NaOH固體，當(dāng)固體質(zhì)量達(dá)到要求后，一般無法直接將固體導(dǎo)入蒸餾水中，因為NaOH極易與水吸收，絕大部分NaOH固體已經(jīng)帶有水分，所以一般使用干凈的鐵勺，將其轉(zhuǎn)移至蒸餾水中，用來配置NaOH溶液。所以在轉(zhuǎn)移時會有殘留的水狀NaOH無法完全加入。對實驗的濃度會產(chǎn)生一定的影響。（5）對獲取到的電導(dǎo)率的圖像變化數(shù)據(jù)進(jìn)行定性分析：使用數(shù)學(xué)工具，對圖像進(jìn)行擬合逼近，獲取表達(dá)式，即可粗略的獲取電導(dǎo)與CO32-離子之間的定性關(guān)系。大致可以擬合成如下兩種表達(dá)式：[1]指數(shù)擬合關(guān)系：指數(shù)擬合的圖像如圖6-2所示，可以看見，基本所有的點都近似的在擬合函數(shù)的線條附近，這里，排除了距離曲線較大的三個點，近似看作是誤差點，此時得到的擬合公式為：σ=17.731*exp(-20.69C)注：σ代表電導(dǎo)率，C代表碳酸根離子濃度。 圖6-2氫氧化鈉與碳酸鈉混合溶液的電導(dǎo)率隨碳酸根離子溶度指數(shù)擬合圖[2]線性擬合關(guān)系：指數(shù)擬合的圖像如圖6-3所示，假設(shè)使用線性擬合方程去逼近關(guān)系，也可以粗略得出電導(dǎo)率與碳酸根離子濃度之間的關(guān)系，同樣排除了距離逼近曲線相差較大的三個點，此時得到的擬合函數(shù)公式為：σ=-198.5C+16.02注：σ代表電導(dǎo)率，C代表碳酸根離子濃度。圖6-3氫氧化鈉與碳酸鈉混合溶液的電導(dǎo)率隨碳酸根離子溶度指數(shù)擬合圖（6）上述兩種方法，線性擬合和指數(shù)擬合的誤差比較接近?？梢赃x用這兩種方式進(jìn)行推測，即獲取反應(yīng)溶液后的電導(dǎo)率推測出原有機溶液中的有機碳（TOC）的含量，接下來對該公式進(jìn)行推測，水體中的總有機碳的計算單位是以碳的質(zhì)量濃度表示（mg/L）首先研究指數(shù)擬合關(guān)系下的總有機碳與最后反應(yīng)生成的電導(dǎo)率關(guān)系的推導(dǎo)：σ=17.731*exp(-20.69C)C=-ln(σ/17.731)/20.69注：σ代表電導(dǎo)率，C代表碳酸根離子濃度。因為碳酸根離子濃度單位是mol/L,所以只需要得到碳酸根離子中的碳元素的質(zhì)量濃度就可以獲得TOC（總有機碳）的質(zhì)量濃度，故最終得到的TOC（總有機碳）的含量的推導(dǎo)公式為：TOC=-ln(σ/17.731)*579.99（mg/L）注：σ代表的是溶液的電導(dǎo)率,單位是mS/cm，TOC代表的時所測溶液中有機碳的質(zhì)量濃度。其次研究線性擬合關(guān)系下的總有機碳與最后反應(yīng)生成的電導(dǎo)率關(guān)系的推導(dǎo)：σ=-198.5C+16.02C=（16.02–σ）/198.5注：σ代表電導(dǎo)率，C代表碳酸根離子濃度。因為碳酸根離子濃度單位是mol/L,所以只需要得到碳酸根離子中的碳元素的質(zhì)量濃度就可以獲得TOC的質(zhì)量濃度，故最終得到在27℃的TOC的含量的推導(dǎo)公式為：TOC=（16.02–σ）*6.045（mg/L）注：σ代表的是溶液的電導(dǎo)率,單位是mS/cm，TOC代表的時所測溶液中有機碳的質(zhì)量濃度。

7結(jié)論（1）本設(shè)計主要針對生物污染的廢水，分析比對不同的測量水體污染檢測方式，采取目前最為