【導(dǎo)讀】立進(jìn)行研究工作所取得的成果。除文中已注明引用的內(nèi)容外，本設(shè)計(jì)報(bào)告不包含。任何其他個(gè)人或集體已經(jīng)發(fā)表或撰寫過的作品成果。要貢獻(xiàn)的個(gè)人和集體，均已在文中以明確方式標(biāo)明。本小組完全意識到本聲明的法律后果由本小組承擔(dān)。

　　

【正文】 ed[23:0] a,b。 assign sum=a+b。 endmodule 生成的原理圖如圖 所示。 圖 加法器原理圖 d. 參考信號源 參考信號源直接由 NCO 核產(chǎn)生兩路同頻正交正弦信號提供。 CPU 及外設(shè)接口 本系統(tǒng)的 CPU 由 Nios II 軟核 CPU 構(gòu)成，外加外設(shè)接口電路。本系統(tǒng)采用 Nios II的 Nios Ⅱ/s —— 標(biāo)準(zhǔn) 型，以減少 FPGA 資源的消耗。 CPU 的存儲器采用 SRAM 存儲器，以 I/O 口為外設(shè)控制接口。外設(shè)接口包括： SRAM 接口、兩個(gè) NCO 控制接口、觸控屏控制接口以及信號輸入接口。最終生成的 CPU 結(jié)構(gòu)如圖 所示 . \ 圖 CPU 原理圖 24 系統(tǒng)占用資源情況 圖 系統(tǒng)占用資源情況 圖 是本系統(tǒng)占用 DE2 平臺上 FPGA 芯片資源的情況。芯片上的資源大部分被數(shù)字濾波器所占用，總邏輯單元的占用率 95%，對現(xiàn)有資源利用充分。由微弱信號的檢測處于強(qiáng)噪聲背景下，所以本系 統(tǒng)對信號的濾波處理較多，系統(tǒng)的數(shù)字化充分利用了 FPGA 的資源，實(shí)現(xiàn)了系統(tǒng)的集成化，微型化。 25 第四章 地溝油檢測系統(tǒng)的軟件架構(gòu)及實(shí)現(xiàn) 系統(tǒng)軟件流程圖 檢 測 并 計(jì) 算 出 電 導(dǎo)率比 較 相 關(guān) 參 數(shù)L C D 顯 示 參 數(shù) 狀 態(tài)是 否 判 別 為 地溝 油 ？顯 示 報(bào) 警開 始是循環(huán)檢測循環(huán)檢測 圖 系統(tǒng)軟件流程圖 軟件各部分分析 本系統(tǒng)軟件分為三個(gè)部分：電導(dǎo)率值計(jì)算部分，判斷是否為地溝油部分，顯示報(bào)警部分。其中用到濾波算法，取峰值算法。 電導(dǎo)率值計(jì)算 利用鎖定放大器傳送來的數(shù)值，經(jīng)過開方運(yùn)算，除以參考信號的幅值便可得出被測液的電率導(dǎo)值。運(yùn)算流圖如圖 ： 26 圖 電導(dǎo)率計(jì)算流圖 判斷地溝油 參考地溝油區(qū)分值 S/cm，判斷所測電導(dǎo)率值是否大于 S/cm，如果大于此值則被測液為地溝油，否則為非地溝油。 顯示報(bào)警 CPU 將判斷結(jié)果輸出到觸控屏顯示端，顯示被測液的電導(dǎo)率的值，如果是地溝油則同時(shí)報(bào)警?？赏ㄟ^觸控屏調(diào)整相關(guān)參數(shù)。 本系統(tǒng)的軟件部分代碼詳見附錄部分。 開方運(yùn)算 除去參考 幅值 數(shù)據(jù)輸入 數(shù)據(jù)輸出 27 第五章 系統(tǒng)測試方案及結(jié)果 電導(dǎo)率傳感器檢測校準(zhǔn)方案 本系統(tǒng)是通過外部檢測電極檢測待測油脂萃取液的水相電導(dǎo)率，通過對電導(dǎo)率的測定判斷所測油脂是否為地溝油，一般毛地溝油萃取水相電導(dǎo)率為 — S/cm，處理后地溝油萃取水相電導(dǎo)率為 — S/cm，食用油萃取水相電導(dǎo)率為 — S/cm，因此以 S/cm 為判斷結(jié)點(diǎn)，電導(dǎo)率大于 S/cm 的油脂為地溝油，而小于 S/cm 的油脂為非地溝油。本系統(tǒng)通過對電導(dǎo)率的測定以實(shí)現(xiàn)快速、準(zhǔn)確地地溝油檢測。 檢測電極與 DE2 開發(fā)平臺相聯(lián)， 電極檢測的數(shù)據(jù)交由以 SOPC 技術(shù)為核心搭建的數(shù)字化信號數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)進(jìn)行運(yùn)算并作出判斷，結(jié)果將通過電阻式觸控屏輸出。 測試環(huán)境： 硬件平臺：友晶公司研發(fā)的 DE2 開發(fā)板。 軟件平臺： Altera 公司開發(fā)的 QuartusII FPGA 開發(fā)套件。 測試范圍：檢測電極檢測出的電壓差值，電壓差值的誤差范圍以及檢測的靈敏度。由于電壓差值與被檢測液的電導(dǎo)率的值相關(guān)聯(lián)，當(dāng)檢測的電壓差值有明顯區(qū)分時(shí)，則說明被檢測液的電導(dǎo)率能明顯被區(qū)分。 測試工具： DS1102E 型數(shù)字示波器、信號發(fā)生器、 MATLAB 軟件 測試方法：利用信號發(fā)生 器產(chǎn)生正弦激勵(lì)信號，輸入到信號處理部分中，觀察關(guān)鍵部分的波形。主要觀察低通濾波器的輸出值，該處輸出信號應(yīng)是含有被測幅值的直流信號。通過對該處的檢測檢可判斷輸出的幅值是否與輸入相同。 測試結(jié)果： 低通濾波器輸入輸出記錄 imput/v 示波器測試 Vmax/v Vpp/v Vmin/v value/v 3 2 1 28 y = + y = + y = + y = + 012340 1 2 3 4VmaxVppVminValue線性 ( V m a x )線性 ( V p p )線性 ( V m i n )線性(Value) 圖 低通濾波器的輸出值及線性擬合曲線 由低通濾波器輸出的值以線性擬合的結(jié)果，可知輸出的幅值數(shù)值與輸入的激勵(lì)信號幅值呈線性關(guān)系。本系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)電導(dǎo)率信號的檢測。 油脂萃取液水相電導(dǎo)率的測試 通過對不同的油脂的萃取液的水相電導(dǎo)率進(jìn)行檢測，并與油脂的實(shí)際電導(dǎo)率值相比較，測試系統(tǒng)準(zhǔn)確性以及校準(zhǔn)系統(tǒng)。 此測試使用了：乙醇、甲醇、甘油、甘醇、乙酸、丙酮、乙酸乙酯等萃取液。 測試環(huán)境：室溫下，室內(nèi)環(huán)境下測試。 測試結(jié)果：測試 結(jié)果沒有進(jìn)行最終的電導(dǎo)率值轉(zhuǎn)換，記錄的是相應(yīng)測試的輸出電壓幅值。 測試結(jié)果值 電壓 /v 1 2 平方 1 4 測試值 7810 12230 22150 34200 55000 84500 108700 122300 150200 1620xx 結(jié)果分析： 29 圖 測試值的線性擬合 圖 展示了測試值在線性擬合后的結(jié)果，測試結(jié)果呈現(xiàn)很好的線性關(guān)系，說明本系統(tǒng)可以明顯區(qū)分不同液體的電導(dǎo)率，可以快速測定地溝油。 表 是常用的純液體的電導(dǎo)率表。 表 常用純液體的電導(dǎo)率 液體名稱 (Name of liquid) 溫度(Temperature) /℃ 電導(dǎo)率 (Conductivity) /(S/cm) 液體名稱 (Name of liquid) 溫度(Temperature) /℃ 電導(dǎo)率 (Conductivity) /(S/cm) 乙基溴 108 苯 108 乙基碘 108 苯乙醚 108 亞乙基二氯 108 苯甲酸 109 乙 胺 107 苯甲酸 乙酯 109 乙 酐 106 苯甲酸 109 被測液電導(dǎo)率 名稱 溫度 /℃ 電導(dǎo)率 /S/cm 乙 醇 25 109 甲 醇 18 105 甘 油 25 108 甘 醇 25 107 乙 酸 0 109 25 108 丙 酮 18 108 25 108 乙酸乙酯 25 109 30 芐酯 乙 腈 106 苯甲醛 107 乙 酯 1013 苯 胺 108 乙酰乙酸乙酯 108 苯 酚 108 乙酰苯 109 松節(jié)油 1013 乙酰氯 107 鄰甲苯 胺 106 乙酰胺 105 正庚烷 1013 乙酰溴 106 油 酸 1010 乙 醇 109 草酸二 乙酯 107 乙 酸 109 茜 素 106 108 呱 啶 107 乙酸甲酯 106 氨 107 乙酸乙酯 109 烯丙醇 10 – 6 乙 醛 106 萘 1010 二乙基胺 109 硫 1012 二甲苯 1015 1011 二氯化硫 108 107 二氯乙酸 108 硫化氫 . 1011 二氯乙醇 15 硫氰酸甲酯 106 二硫化碳 1018 硫氰酸乙酯 106 丁子香酚 108 異硫氰酸乙酯 107 異丁醇 108 異硫氰酸苯酯 106 三甲基氨 1010 硫酰氯SO2Cl2 108 己 腈 106 硫 酸 102 三氯乙酸 109 硫酸二甲酯 107 31 三氯化砷 106 硫酸二乙酯 107 三溴化砷 106 硝基甲烷 107 正己烷 1018 硝基苯 109 水 108 硝酸甲 脂 106 水楊醛 107 硝酸乙 酯 107 壬 烷 108 鄰或?qū)ο趸妆? 107 丙 腈 107 氯 1016 丙 酮 108 氯乙醇 107 108 氯乙酸 106 正丙醇 108 氯化乙烯 108 108 氯化氫 108 異丙醇 106 氯 仿 108 正丙基溴 108 間氯苯胺 108 丙 酸 109 氰 109 丙 醛 107 氰化氫 106 戊 烷 1010 喹 啉 108 異戊酸 1013 硬脂酸 1013 甲 苯 1014 碘 1010 甲基乙基酮 107 碘化氫 . 107 甲基碘 108 蒎 烯 1010 甲酰胺 106 蒽 1010 甲 醇 107 溴 1013 甲 酸 105 溴化乙烯 1010 105 溴 苯 1011 對甲苯胺 108 溴化氫 109 間甲酚 108 煤 油 108 鄰甲氧 107 碳酸二 108 32 基苯酚 乙酯 甘 油 108 鎵 36,800 甘 醇 107 傘花烴 108 石 油 1013 磺酰氯 106 四氯化碳 1018 糖 醛 106 光 氣 109 磷 107 表氯醇 108 磷酰氯 106 33 第六章系統(tǒng)改進(jìn)方案及其工作的總結(jié)、展望 本系統(tǒng)核心在數(shù)字化的微弱信號檢測部分，以數(shù)字化的鎖定放大器為基礎(chǔ)檢測油脂萃取液的水相電導(dǎo)率，以鑒別地溝油。由于系統(tǒng)涉及化學(xué)物質(zhì)檢測和微弱信號檢測，屬于學(xué)科交叉部分，需要一定化學(xué)知識和豐富的信號處理方面的知識。許多知識實(shí)在制作系統(tǒng)作品時(shí)摸索學(xué)習(xí)和研究。由于能力和時(shí)間有限，本系統(tǒng)還存在許多不足之處，所以提出部改進(jìn)方案和更高的功能期望 。 檢測電極的非接觸式化 本系統(tǒng)采用的是接觸式電導(dǎo)率測試方式，由于部分待測液可能存在腐蝕性或被電離影響測試結(jié)果，接觸式電導(dǎo)率檢測存在極大的限制性，約束了系統(tǒng)的檢測物質(zhì)范圍和精確度。而非接觸式電導(dǎo)率檢測利用電容式傳感器的檢測原理，以高壓正弦激勵(lì)信號通過檢測電極，電極與液體相隔離形成電容性，檢測通過電容的交流信號衰減值，已達(dá)到檢測電導(dǎo)的目的。非接觸式檢測將檢測電極與待測液完全隔離開，很好的避免了存在腐蝕的可能性。由于非接觸式檢測的傳感器的制作復(fù)雜，需要測量大量的參數(shù)進(jìn)行調(diào)整，所以在本系統(tǒng)未能采用。 多傳感器多參數(shù)檢測 本系統(tǒng)只掛載了一個(gè)電導(dǎo)率檢測傳感器，僅能通過電導(dǎo)率進(jìn)行一維傳感參數(shù)的檢測，對被測液體的物質(zhì)組成不能做準(zhǔn)確的，結(jié)構(gòu)化的分析。一維傳感器對某些物質(zhì)的區(qū)分不是十分明顯，因此在后續(xù)的研究中，可在本系統(tǒng)平臺上掛載多個(gè)傳感器，采集多種物質(zhì)參數(shù)，例如：氣味參數(shù)、重金屬元素參數(shù)、透光度參數(shù)等。通過多傳感器數(shù)據(jù)采集進(jìn)行多維度的檢測，做到對物質(zhì)成分的分析，使本系統(tǒng)的檢測準(zhǔn)確度提高，檢測范圍拓展，擴(kuò)大應(yīng)用范圍。 應(yīng)用功能擴(kuò)展 本系統(tǒng)僅進(jìn)行了對地