饮用水检测方法简介

饮用水检测方法简介（共4篇）

饮用水检测方法简介 篇1

随着人类活动的影响, 水体中污染物不断增加、水体富营养化程度逐渐加剧, 使得饮用水源地水中异味和臭味增加, 此种现象已经引起越来越多的人关注, 饮用水中的气味会直接影响水的口感, 使饮用水感官指标下降, 而且产生臭味的一些化合物对人类健康有潜在的危害。

土臭素 ( geosmin, GSM) 和二甲基异冰片 ( 2 -methylisoborneo, 2 - MIB) 是导致饮用水中异嗅味的两种最常见的臭味物质。GSM是一种土臭味物质, 其嗅觉阈值约为1 ~ 10 ng /L, 2 - MIB是种霉味物质, 嗅觉阈值约为5 ~ 10 ng /L［1］。GSM和2 - MIB为饱和环状叔醇类的物质, 主要是蓝藻和放线菌的次生代谢产物, 具有一定的挥发性［2］。随着中国经济的快速发展, 人民生活水平的提高, 人们对饮用水中存在异臭味问题的关注程度也在逐渐增强, 饮用水中GSM和2 - MIB的去除和控制是保障饮用水安全的重要前提之一。

1 饮用水中臭味物质的研究现状

国内外的饮用水的异嗅味问题广泛存在。在国外, 美国早在100 多年就发现了水中的异味［3］。1944 年, 在美国Niagara Falls水厂发生水异味问题, 据研究该问题是酚污染引起的, 导致居民强烈不满并向有关部门反映［4］。在1969 年, 芬兰奥卢地区由于水中难闻的气味给当地居民带来了巨大的经济损失［5］。此外, 北欧挪威影响了20 多万居民的供水问题的也是水体中藻类大量繁殖而出现的异嗅味［6］。

加拿大拉瓦尔市的Sainte - Rose水厂和Pont -Viau水厂自1984 年起, 出厂水中异嗅味问题就受到了极大重视, 加拿大埃德蒙顿市水厂也曾遇到原水异味问题［4］。Sugiura［7 － 8］证实日本霞浦湖通过连续监测2 - MIB和GSM, 分别检出最高浓度可达560 ng /L和90 ng /L。

我国台湾国立成功大学通过对岛内水厂调查研究表明, 许多自来水厂都有异嗅味问题, 通过对产生臭味的主要成分分析, 发现其中包括了Geosmin和2 - MIB等五种物质。同时发现太湖水库原水、金门地区的荣湖中2 - MIB都超过嗅觉阈值十倍以上, 荣湖水库中2 - MIB含量高达135 ng /L［6］, 即使是经过处理的自来水, 仍可闻到鱼腥味和土霉味。通过对北京地区原水分析发现, 密云水库、怀柔水库原水中最主要的致臭物质就是2 - MIB等, 含量达近30 ng /L［4］。

近些年来, 中科院水生生物研究所等［9］对我国部分湖泊水体异嗅味问题的调查研究表明, 水体在我国普遍存在着异味问题, 尤其是在江苏太湖、武汉东湖、云南滇池、安徽巢湖和其他水体富营养化的湖泊中。

2 土臭素和二甲基异冰片的来源

水体产生异味的机理十分复杂, 到目前还没有形成完全一致的意见, 一般认为2 - MIB和Geosmin主要是由某些种类的浮游藻类和放线菌分泌异味物质到水中, 此外也有一些其他生物, 如真菌中的部分霉菌、原生动物、极少数植物、倍足纲节动物能够产生异味物质。

Berthefot和Andre在1891 年发现放线菌发酵发出的气味与土壤气味相类似［10］。1964 年, Gerber［11］研究放线菌发酵液发现一种化合物—土臭素, 并确认它是使土壤产生异臭味的物质。之后不久, Gerber［12，13］又从中分离出了另一种常见的泥土味物质—2 - MIB。因此, 土臭味化合物的主要来源最初被认为是放线菌［14，15］。随后, 人们注意力开始转向藻类, 主要是蓝细菌［16 － 18］ ( 蓝藻) , 如颤藻 ( Oscillatoria) 、鱼腥藻 ( Anabaena) 等, 颤藻主要产生2 -MIB, 而鱼腥藻大量繁殖所产生的异味通常与GSM有关。Tabachek和Yurkowski等学者陆续［17，18］证明蓝藻产生的异嗅味化合物是GSM和2 - MIB。某些真核藻类硅藻 ( Diatoms) 也是异嗅味物质的来源。另外, 能分泌GSM或2 - MIB还包括原生动物阿米巴［14］、真菌中的部分霉菌［19，20］和极少数植物［21 － 23］和倍足纲节动物［24］。

日本对产生臭味的30 多个湖泊、水库和蓄水池调查发现, 蓝藻和硅藻大量繁殖会带来水体异嗅的发生, 即使蓝藻的含量很少也会导致水体产生臭味［25］。

3 检测分析方法

GSM和2 - MIB的检测方法主要有感官分析法和仪器分析法。

3. 1 感官分析法

感官分析法主要包括嗅觉阈值检测法 ( TON) 和嗅觉层次分析法 ( FPA) 。

TON是最早用于描述臭度的检测方法［26］, 臭味的最低嗅觉浓度为嗅阈值 ( TON) 。嗅觉层次分析法与TON的检测原理基本相似［27 － 28］。TON首先要把水样稀释, 中间可能造成不必要的误差, 而FPA不需要样品稀释, 把气味的特征和强度分为不同层次并用文字进行说明。

感官分析法能够了解水中产生气味物质的物理特性, 并且成本低、效率高。但这种方法依赖于主观判断, 受到环境因素的影响, 实验偏差较大; 无法定性定量并且可靠性差; 在水质管理和实验操作中难以发挥有效作用。

3. 2 仪器分析法

仪器分析法是根据GSM和2 - MIB的理化性质, 通过仪器对两种物质进行分析。

3. 2. 1 液- 液微萃取 ( LLE)

液- 液微萃取是利用组分在两个互不相溶的液相中的溶解度差而将其从一个液相转移到另一个液相的分离过程, 是一种常用的水样品预处理方法, 可以萃取水中不同极性、挥发性和溶解性的有机物。在检测2 - MIB和GSM时, 从水样中用与水互不相溶的有机溶剂将两种物质萃取出来, 然后直接通过气相色谱进样分析, 测定两种异嗅味物质的含量。

Brownlee等［29］采用己烷对水样进行萃取, 并利用气相色谱 ( 火焰离子检测器FID) 进行分析, 结果发现该法对于弱极性的甲基萘的回收率较高, 而对于溶解性较强的GSM和2 - MIB的回收率较低, 低于60% , 检出限大约为20 ng /L。

Shin等［30］采用液- 液萃取对水样进行前处理, 正戊烷作为萃取剂, 将水样富集200 倍; 然后取有机相进行GC—MS分析, 质谱离子源采用电子轰击EI, 选择离子检测模式 ( SIM) , 内标物为氟苯。该方法可检测水中多种异嗅物质, 而且能达到较低的检出限, 如GSM、2 - MIB、2 - 异丙基- 3 - 甲氧基二氮杂苯 ( IPMP) 、2 - 异丁基- 3 - 甲氧基二氮杂苯 ( IBMP) 的检出限为0. 1 ng /L。此方法的重复性较好, RSD最高为14. 5; 回收率较高, 对于GSM和2 -MIB两种物质, 回收率可达75% 以上, 当GSM和2- MIB在水中的质量浓度为50 ~ 200 ng / L时, 其回收率接近常数。该方法的缺点是重现性较差, 主要是由于这些异臭味物质为半挥发性或者挥发性物质, 在萃取的过程中易发生不同程度的挥发现象, 从而造成不同程度的损失。该法的优点是, 操作过程简单, 适于普通技术人员或者无经验的人员操作;分析过程快速, 一天大概可以分析40 个水样。

液- 液微萃取法具有处理量大、分离效果好、回收率高、可连续操作以及自动控制等特点, 是一种快速有效的分析方法, 因此得到了广泛的应用。但LLE的回收率和方法的重现性较差, 现场分析和自动控制无法实现。

3. 2. 2 固相萃取

固相萃取是利用选择性吸附与选择性洗脱的液相色谱法的分离原理, 用固体吸附剂吸附水样中的有机物, 使其与水样分离, 然后洗脱或者热解吸附, 最终达到分离和浓缩的目的。

Palmentier等［31］采用Amebersorb 572 为吸附剂, 二氯甲烷为洗脱剂, 萃取水中痕量有机物GSM和2 - MIB, 并采用气相色谱和高效质谱 ( GC -HRMS) 联用分析萃取液, 质谱离子源采用电子轰击EI, SIM选择离子检测模式进行检测。由于水样中两种物质的回收率变化较大, 因此采用d3- GSM和d3- 2 - MIB进行同位素稀释定量分析, 两种物质的检测限均为2. 0 ng /L。

这种方法不需要大量的有机溶剂, 简化了预处理过程, 避免了不必要的污染, 但此方法的准确性和回收率要比液- 液微萃取低。

3. 2. 3 封闭循环式吹脱法 ( CLSA)

CLSA是嗅味分析技术应用中最成功的样品前处理方法。该法是将循环载气通入水样中, 使之相互充分接触, 使挥发性物质穿过气液界面, 向气相转移, 然后用活性炭吸附气流中的有机物, 再采用二硫化碳从活性炭中洗脱有机物, 最后用GC /MS进行定性、定量分析。

虽然CLSA对于微量物质检测浓度低至ng /L, 但待测物的吹脱效果以及GC /MS的工作状态会直接影响实际检测的最低浓度。改进吹脱温度和利用脱盐技术可以改善吹脱效果。

Hassett等［32］尝试用硅胶代替炭滤层检测饮用水中嗅味物质, 由于目标待测物被萃取后, 热解吸进入GC /MS进行分析, 不同于使用炭吸附质, 需要溶剂进行洗脱, 因此环路可以重复使用。

CLSA不能同时对多个样品萃取, 此外, 对于一些不易挥发的物质, 不适宜用CLSA分析。

3. 2. 4 吹扫捕集

吹扫捕集法一直受到环境科学与分析化学界的重视, 并被列为美国EPA标准分析方法, 也是目前应用广泛的痕量挥发性有机物分析方法。

吹扫捕集是一种非平衡态连续萃取, 是几乎能将所有的被测物萃取出来的定量萃取方法, 不仅萃取效率高, 而且精度和灵敏度明提高。原理是利用吹洗方法让气体连续通过样品, 使样品中的挥发性待测物溶出, 捕集在吸附剂中, 然后分析检测。

3. 2. 5 固相微萃取 ( SPME)

固相微萃取技术是基于固相萃取开发的, 是将吸附剂涂层涂覆在石英纤维上进行萃取, 其原理是将样品气相或液相与涂层之间平衡分配, 通过吸附涂层对样品萃取与浓缩。SPME的基本萃取模式主要分为直接萃取、膜保护萃取、顶空萃取3 种。操作方法主要分为两步: ( 1) 萃取, 待测物通过扩散, 富集在萃取头的涂层中; ( 2) 解吸, 萃取头进入气相色谱汽化室, 经过萃取的样品通过解吸由仪器进行完整的分析和检测。

Susan等［33］对顶空固相微萃取定量分析水中痕量MIB和Geosmin进行了研究, 证明顶空固相微萃取具有很好的重现性, 比较了多个萃取条件: 纤维涂层、温度、Na Cl的有无和萃取时间以及基质影响。并对实际水样进行了测定, 发现此法水样中分析待测物质量浓度在大于l ng /L小于800 ng /L的范围内具有较好的灵敏度。

固相微萃取是将采样、萃取、浓缩、进样集于一体的方法, 与固相萃取技术相比, 固相微萃取操作更简单, 携带更方便, 操作费用也更加低廉; 另外克服了固相萃取回收率低、吸附剂孔道易堵塞的缺点。因此成为目前所采用的样品前处理技术中应用最为广泛的方法之一。

3. 2. 6 搅拌吸附萃取法

搅拌吸附萃取法是一个变形的固相微萃取法, 是一种用于微量物质的富集方法。将涂覆有吸附剂涂层的搅拌棒在萃取时自身完成搅拌, 在吸附剂涂层吸附有机物后将搅拌棒置于热力解吸的TD -GC / MS系统, 以获得分析结果, 这种方法不需要样品萃取, 原理类似于固相微萃取, 但灵敏度是固相微萃取的高1000 倍以上, 线性范围相对较好。

4 结论

随着人民生活水平的不断提高, 以及直接饮用水的开发和推广, 提高饮用水的口感已成为人们关注的热点话题。因此, 检测和评价饮用水的异味问题也必然成为水处理工作者所面临的一个新的挑战。饮用水中异嗅味物质的检测, 常用的方法是用感官法进行初步检测, 确定水中异味物质, 如果有必要, 再通过化学分析和仪器分析来定量的分析做进一步鉴定。一般来说, 感官法具有分析速度快、分析成本低的特点, 但因为存在缺乏定性和定量测定异味物质的问题, 使感官分析法的应用受到一定的限制; 化学或仪器分析方法能够更准确的分析检测, 但是该方法受仪器的精确度和试验方法影响, 对于浓度非常低的或难以提取的污染物具有某些局限性, 并且成本非常高。因为在饮用水中的GSM和2 -MIB的含量低, 仪器的灵敏度具有一定限制, 所以预处理工艺在饮用水物质检测中成为主要研究方向。固相微萃取技术具有方便操作、快速分析、节省时间、成本低等特点, 被广泛应用于检测和科研的许多领域, 成为最重要的样品前处理技术之一。开发快速、简便、有效、精度高、检出限低、成本低的检测方法是未来测定异嗅味物质的研究重点方向。

摘要：介绍了导致饮用水产生异嗅味的物质土臭素 (geosmin, GSM) 和二甲基异冰片 (2-methylisoborneo, 2-MIB) 的国内外研究现状及来源, 对检测GSM和2-MIB的嗅觉法和仪器法的优缺点进行了评价, 并对GSM和2-MIB的检测方法提出了展望。

关键词：饮用水,土臭素,二甲基异冰片,臭味

饮用水检测方法简介 篇2

目前光纤传感器在饮用水水质色度检测方面主要有两种方法。应用光纤传感器检测和过去传统检测方法有着很大区别。传统方法主要是通过眼睛对比水质, 并将水按不同比例倍数稀释, 作为判断依据, 该方法人为主观因素影响较大, 无法实现自动检测。由于目前测量饮用水水质色度的局限性, 对用光纤传感器对饮用水水质现场自动检测进行分析研究。

光纤传感器饮用水水质色度检测方法

应用光纤传感器检测饮用水水质色度主要指利用分光光度方法, 对铂钴标准度进行相关记录测量, 将所测得的数据和国家标准数据进行对比, 从而对水体质量进行分析。在利用光线传感器检测饮用水水质色度时, 不同方案具有各自的优点和缺点。根据人眼和光纤对不同色调的可分辨的最小范围, 将整体饮用水水质波长色调分为几个区间。光纤传感器主要是对这些不同色调区间和标准曲线上数值, 及在实验过程中所稀释的倍数建立不同比例关系。在黄色色调区间内, 通过形成不同比例数据关系, 将光纤传感器水质测度, 检测推到了任意色调调控范围, 不同国家之间对于整体水质标准测量方法, 在此过程中也可得到有效统一。通过此方法对饮用水水质进行检测, 不仅可保证整体测量结果和目前我国推行标准结果有着一致可靠性, 而且它具有一定的客观性, 结果也较稳定可靠, 且该检测方法在灵敏度上也更加准确。为整体饮用水水质检测和光纤传感器实时监测在其结果研究上奠定了理论基础。

根据上文提出的水质监测理论模型方法研究和结果探讨, 综合考虑光线传感器在饮用水水质色度检测方面优越性条件, 在饮用水水质色度自动检测方面应用光纤传感器以保证其水质检测准确性是十分方便, 且适合于目前水质研究的。光纤传感器及其装置主要是由光源、传导光纤纤维、传光纤纤维探头传感器和光谱分析仪计算机等不同成分组成。通过对光纤传感器的具体研究, 目前已对其结构进行相关改进, 从而研究出一种在饮用水水质检测方面灵敏度更高的新型光纤传感器探头设备。并已应用到实践中, 在开放方面有着很大的发展和进步, 在使用方面也更加便利和简单实用。通过应用标准溶液对光纤传感器整体系统进行标准定量后, 可对饮用水水质色度进行相关自动检测, 也可对整体报告结果和相关色度评析进行参数选择。当被测饮用水水质色度超过标准区, 光纤传感器自动检测系统就会报警, 可降低水体逐渐被污染的风险, 在环境保护方面有着十分重要的现实意义。

基于光纤传感器检测饮用水水质检测研究技术分析

在检测水质过程中应用光纤传感器, 主要通过光学原理和具体相关化学成分对水质结构和其中所含化学成分对光的折射程度进行具体分析和讨论。是通过饮用水水质对光的反射和电磁辐射原理, 而逐渐形成起来的一种具体分析方法, 不同介质对光的吸收强度有差距, 每一种物质都有不同的吸收光谱, 这是光纤传感器应用的一个定量分析基础。随着光纤传感器在整体饮用水环境检测中的发展和应用, 与传统的化学分析和电化学分析等方法可进行对比。光纤传感器可自动检测水质, 它在使用时减少了化学试剂对水的进一步污染, 并在最终水质检测结果上更加准确, 可及时对水质色度改变和水质污染做出警告。和传统通过肉眼或对饮用水水质的成分检测的手段相比, 该技术更加具有先进性和优越性。由于其在饮用水水质色度自动检测方面的优越性, 在水质检测方面已获得广泛应用。欧盟也对色度的标准作出具体的规定。

结语

几种语音端点检测方法简介 篇3

1、双门限检测法

语音端点检测方法可采用测试信号的短时能量或短时对数能量、联合过零率等特征参数, 并采用双门限判定法来检测语音端点, 即利用过零率检测清音, 用短时能量检测浊音, 两者配合。首先为短时能量和过零率分别确定两个门限, 一个是较低的门限数值较小, 对信号的变化比较敏感, 很容易超过;另一个是比较高的门限, 数值较大。低门限被超过未必是语音的开始, 有可能是很短的噪声引起的, 高门限被超过并且接下来的自定义时间段内的语音超过低门限, 意味着信号开始[5]。

算法过程如下:

(1) 在开始阶段要做预加重和分帧的处理, 讲语音信号分成一帧一帧的, 分帧处理有利于对语音信号进行准确的分析, 并且能够提高识别率, 这时再分别求出每帧的短时能量和短时过零率。

(2) 接着要设置初始化参数, 比如最大静音长度, 这是一个经验值, 用来判断语音段是否结束, 论文中是根据大量的语音样本的长短设置的一个经验值。另外, 短时能量和短时过零率的门限也要设置初始值等。

(3) 判断当语音在静音段或者是过渡段时, 如果语音信号的短时能量值大于短时能量的高门限, 或者语音信号的短时过零率大于短时过零率的高门限, 那么就确认进入了语音段, 如果短时能量的值大于短时能量的低门限或者过零率的值大于过零率的低门限, 那么语音处于过渡段, 否则, 语音仍就处于静音段。

(4) 当语音信号在语音段时, 判断如果短时能量的值大于短时能量的低门限或者短时过零率的值大于短时过零率的低门限, 那么语音信号仍然处于语音段。

(5) 如果静音长度小于设置的最大静音长度, 那么就表明语音还尚未结束, 还在语音段, 如果语音的长度小于最小噪声长度, 那么认为语音太短, 此时是噪声, 同时判断语音处于静音段;否则语音就进入结束段。

2、基于自相关极大值的语音端点检测方法

在端点检测中, 如果所处理的语音信号是非平稳的随机过程s (n) , 可以采用短时自相关函数, 它的定义为

这里之所以要将自相关函数归一化是为了在语音端点检测过程中不用考虑信号绝对能量的大小所带来的影响。我们知道语音是由浊音和清音两部分组成的。浊音语音是0~10ms内可以被看作为一个准周期信号, 而清音信号接近于随机噪声。由于语音的绝大部分能量都集中在浊音语音部分, 因此语音可以在10~2 0 ms内被看作为一个准周期信号, 那么它的归一化自相关函数也呈准周期性, 而高斯白噪声信号的归一化自相关函数的分布较为平均和分散, 不具有准周期性。

为了突出带噪语音信号的归一化自相关函数的准周期性和高斯白噪声信号的归一化自相关函数分散性, 可以利用一个低通滤波器除去波形上的高频毛刺。这样我们就可以清晰地看到带噪语音信号自相关函数所具有的准周期性。图1 (a) 为带噪语音信号的归一化自相关函数经过低通滤波后的典型波形。图1 (b) 为高斯白噪声信号的归一化自相关函数经过低通滤波后的典型波形。我们看到带噪语音信号的自相关函数的能量将集中在基音周期的各个整数倍点上, 在这些点附近将出现极大值, 并且此函数在零点处必将出现最大值。而高斯白噪声信号的自相关函数却不具有准周期性, 它的归一化自相关函数的能量在零点之外较为平均和分散。从图1中我们可以清晰地看到带嗓语音信号和高斯白噪声信号的自相关函数准周期性方面的差别。

通过上面两个波形图的观察, 可以得出这样的推论:带嗓语音信号的归一化自相关函数经过低通滤波后的最大值可以间接地反映信号的准周期性的程度。带噪语音信号和纯噪声信号的归一化自相关函数最大值都为1, 但带噪语音信号具有准周期性。当带噪语音的归一化自相关函数通过低通滤波器之后, 由于它的能量较为集中, 因此低通滤波之后所得的最大值就较大。反之高斯白噪声的归一化自相关函数的能量较分散, 因此低通滤波之后所得的最大值就较小。因此可以通过统计该最大值的方法来确定一个阈值用于区分带噪语音信号和高斯白噪声。

3、基于小波变换的端点检测方法

利用小波变换进行语音端点检测的算法为:

(1) 首先, 将语音数据进行 (16ms/帧) 分帧处理, 分帧后各段帧数据x1 (m) 、x2 (m) ……xN (m) , 其中, 包括 (4ms) 的帧移数据处理。

(2) 估计端点检测的门限值:

其中φ为端点检测的门限值, α为实验测量的标准值, 200为经验门限值。根据统计可知:绝大多数语音数据的能量分布在2000000~8000000之间, 因此取α=5000000。 (3) 对上述数

(3) 对上述数据进行小波变换, 变换结果为X1 (m) 、X2 (m) ……XN (m) 。如果x (m) 是背景噪声信号, 则这些小波变换后的X (m) 都是同一个常数C。根据能量守恒原理, 则有

这里Ni是第i个子带信号x (m) 的长度, i=1, 2, …, N。E1、E2…EN为信号的x (m) 小波子带平均能量序列。进一步, 将能量序列通过一个中心滤波器, 进行一次中心消波, 这样可以使得能量序列的特征更好的表现出来。接着计算这个能量序列的均值和方差:

显然, 如果信号x (m) 主要由背景白噪声组成, 那么, 由于噪声的“白”谱性质, 这个能量序列应该近似为一个常数序列, 其方差近似为零。如果信号x (m) 主要由语音组成, 那么, 这个能量序列是一个数值变化的序列, 其方差不会近似为零。如果信号x (m) 主要由白色噪声和语音组成, 那么, 不论白色噪声能量有多大, 由于语音的存在, 这个能量序列依然是一个数值变化的序列, 其方差不会近似为零。

(4) 根据上述思想, 计算每帧小波变换后的语音数据X (m) 的方差, 如果方差大于门限值φ, 那么即认为这一帧之后的语音数据为有效的语音数据, 记为起始帧。如果在起始帧存在的前提下, X (m) 的方差小于φ, 那么认为这一帧为结束帧。

5、总结

本文介绍了端点检测的三种方法:双门限检测法、基于自相关极大值的检测法和基于小波变换的检测法。通过分析, 双门限结合了短时能量和短时过零率的优点, 其精确度和误检率都有了进一步的改善。但是, 其中还是有很多不足的地方:双门限的误检率还是很高, 因为在时域范围内数据的很多特征是无法准确决定声音的端点的。而且双门限方法不具备抗噪能力。

基于自相关极大值的检测法能够很准确地检测出语音的端点, 将纯高斯噪声段和含语音信号段分辨出来。当信嗓比比较高时, 运用能量端点检测方法可以分辨出含语音信号段与纯高斯噪声段, 如输入信嗓比为5dB时。当信噪比降低为-5dB后, 此时传统的检测方法已完全失效, 而运用此方法仍能有效地检测出含噪语音段的端点。

基于小波变换的检测法检测的声音数据虽然检测的精度很高, 但是检测的速度是很慢的。一个50KB左右的语音数据 (大约说话人只说了3-5个字) , 在一台CPU为2.04G的电脑上检测, 得到完整的检测结果大约需要5秒。如果这段语音数据再大一些的, 检测速度会变得更慢。所以这个算法只能在实验室的情况下进行端点检测。

摘要：语音的端点检测在语音的编码、语音识别、语音增强、说话人识别中起着非常重要的作用, 直接影响着后续工作的正确率。本文在双门限检测法的基础上, 介绍了基于自相关极大值和基于小波变换的端点检测方法, 阐述其优缺点。

关键词：语音端点检测,过零率,小波变换,自相关极大值

参考文献

[1]Junqua J C.Robustuess and Cooperative Multimodel Man-machine Communication Applications[M].Proc.Second VenacoWorkshop and ESCA ETRW.1991.9.

[2]张震宇.基于Matlab的语音端点检测实验研究.浙江科技学院学报, 2007, 19 (3) :197-201

[3]赵高峰, 张雪英, 侯雪梅.一种基于小波系数方差的语音端点检测方法.太原理工大学学报, 2006, 37 (5) :511-513.

[4]董力, 陈宏钦, 马争鸣.基于小波变换的语音段起止端点检测算法.中山大学学报 (自然科学版) , 2005, 44 (3) :116-117.

钾肥行业蒸发器液位检测方法简介 篇4

现对几种蒸发器液位检测方法的原理及其优缺点分析比较如下:

1 传统检测方法

传统的液位检测方法有视镜法, 差压检测液位法, 浮力式液位检测等。

1.1 视镜法

传统的液位检测中, 最简单的就是视镜法, 即通过视镜观察完成对蒸发器的操作液位的监测。该法虽简单, 但在蒸发罐运行期间, 由于结晶、结垢导致导致无法观察和判断液位;而且, 视镜长期在高温、甚至高压的盐溶液中浸泡, 有可能受到腐蚀而危及安全生产, 因此, 往往需要定期停车, 对其进行检修、清洗, 使得生产间断, 效率下降。此外, 对于大型蒸发器而言, 需设计不同高度的视镜, 导致可靠性降低的同时对人员观察也带来诸多不便。

1.2 差压检测液位法

压差检测液位是简单的连通器原理:液位发生改变时, 液体的静压也相应的发生改变, 压差△p、高度H、密度ρ的之间的关系式:

在真空制盐工艺中, 由于盐的结晶析出, 极有可能导致该法连通管堵塞而无法检测液位, 而且, 随着蒸发的进行, 介质浓度、密度相应发生改变, 也必然造成检测的液位失准。但是由于该法结构简单、实用, 依然受到广泛应用。

1.3 浮力式液位检测

根据阿基米德原理, 浸在液体里的物体受到向上的浮力大小等于物体排开液体所受重力:

浮力式液位检测方法是将检测杆悬挂在力敏头上形成的传感装置, 使检测杆悬吊于容器中, 通过电路或仪表测量浮力信息, 即可根据浮力定律换算出被测液位高度。

在真空制盐所用的蒸发器中, 由于液体大量汽化, 鼓泡严重, 故而会造成浮力波动大, 以浮力检测液位必然存在较大的误差, 因而制盐工艺一般不予采用。

2 新型检测方法

相对于传统的检测方法而言, 还有超声波测液位法、雷达测液位法、同位素连续测液位法、电容、电阻检测液位法、测温检测液位法、视频可视化液位检测法等较为新型、高级的检测方法。

2.1 超声波测液位法

超声波具有方向性好、穿透能力强、碰到杂质或界面后反射显著等特点。超声波测液位法就是根据这些特点, 并利用了回声测距的工作原理。整个过程包括超声波的“发射”→“传导”→“反射”→“接收及检测”。在一定条件下, 超声波的传导速度V为定值, 所以通过检测超声波往返的时间T, 即可计算出液位的高度H。

一般来说, 超声波的传播与介质的导电率、导热率及介电常数等无关, 因此适用于有毒、腐蚀性强、粘度高的介质的液位检测。但在蒸发过程中, 往往存在温度、压力的变化, 且伴随着气泡、固体结晶颗粒的存在, 都会影响到超声波的声速和反射, 导致误差, 甚至造成无法检测。因而, 该法并不适用于真空制盐蒸发器的液位检测。

2.2 雷达检测液位法

雷达是一种电磁波, 与超声波测液位法类似, 可以利用电磁波在空间的传播特性来测量液位的高低:

其中, C为雷达波的传播速度, 一般取光速。

曾经许多雷达液位仪表制造商认为, 对该仪表惟一的挑战是成本。但事实上, 随着它的应用推广, 暴露出的缺点也越来越多, 如被测介质的液位波动、沸腾鼓泡等都会影响雷达波的反射, 从而使得检测产生很大的误差, 进一步限制了其使用。

2.3 同位素连续测液位法

当同位素放射源产生的γ射线在穿透物质层时, 一部分射线会被吸收, 另一部分则能穿透物质, 且透过量与物质层的厚度之间存在一定的变化规律。因此, 可利用该规律测取介质的液位。

该法通用性强、准确、量程很宽。但仪表不仅结构复杂, 而且射线对人体有害, 所以, 杜宇需要经常操作和检修的蒸发器而言, 也不太满足安全生产的要求。

2.4 电容、电阻检测液位法

由于被测介质的电容、电阻值与其液位相关, 所以, 只需测取其电容、电阻的变化值, 就可以得到介质的液位。不过, 在由于真空制盐工艺中, 蒸发器中极易结晶结垢, 必然导致电容、电阻值不能真实的反应出液位的变化, 甚至失去检测的意思, 所以该法也不适宜在真空制盐蒸发器上使用。

2.5 测温检测液位法

蒸发过程是将水从液态转变为气态不断排除、而介质浓度不断提升的过程。拉乌尔定律表明, 当饱和蒸汽压一定时, 由于介质浓度的提升将导致沸点升高, 所以蒸发介质的温度始终比其饱和蒸汽的温度高, 也就意味着在气液两相的界面会存在一个温度突变。所以通过检测温度, 找到这个温度的突变点即可。该法检测准确、结构简单, 但测点多、存在不准确、不直观等问题而使得其使用受到了一定的限制。

2.6 视频监控及液位测量

前面所述的各种液位检测方法中, 基本上都是通过测定其他参数而间接检测出液位, 因此往往存在不直观、误差大等问题。随着现代光学与光电子技术的进步, 视频监控及液位测量技术也得到了更大程度的发展, 利用视频图像来测量液位的微小变化成为可能。该法广泛应用于机械制造、汽车维修, 管道检修、发电厂、飞机维修、铸造单位、石油化工等领域。

对于石油化工行业而言, 该法广泛用于精炼厂的储存罐、热交换器、球罐车, 管道设施, 特检所及压力容器生产单位的容器、钢瓶、管路等内部缺陷探测检查。在工业冷凝器管, 压缩机、热交换器管内部检查、焊缝的检查、管壁沉积、制药、食品不锈钢管路的腐蚀和裂缝情况、过热检查和是否有漏孔检查、电镀管、环形焊缝检查得到普遍的应用。视频监控自带的图像处理系统和记录仪可以随时有效的对检查缺陷记录、存储、处理, 保证影像资料存档。

目前, 已有部分厂家在真空制盐蒸发器中成功利用了该法监控和测量液位, 通过视频可以将蒸发器内部可视化, 即时无延迟的通过监视器观察液面高度, 以及蒸发器内部汽液结构, 这些都是其他方法所无法比拟的。同时, 结合一种改良的差压液位检测方法更进一步达到控制液位的目的。而且, 应用该法, 除了可以监测液面高度, 还可以利用视频显示, 检查蒸发器内部的结晶、腐蚀、锈斑、裂纹、铁屑异物、对接焊缝等质量缺陷问题, 能够有效的提高工作人员检查出各种设备问题的效率。

因此, 该法完全可以很好的应用于蒸发器的液位检测, 是一种即时, 方便, 可靠, 可视, 而且多用途的检测方法。

3 结语

新型的视频监控及液位测量技术, 不仅能将蒸发器内部可视化、即时的显示液面高度, 还可以观察到蒸发器内部汽液结构、检查蒸发器内部的结晶、腐蚀、锈斑、裂纹、铁屑异物、对接焊缝等质量缺陷问题。该法新型、高效、直观、多用途、成本低廉, 是相当具有发展前景的液位检测方法。

摘要：综合介绍几种钾肥行业蒸发器液位检测方法, 对其原理以及优缺点作了分析比较。认为以视频监控将蒸发器内部可视化, 不仅可以即时显示液面高度, 还可以观察到蒸发器内部汽液结构, 该法新型、高效、直观、成本低廉, 相当具有发展前景。