温度校正的NaCl水溶液浓度超声检测装置设计与试验

来源：农业工程学报杂志2015年第8期北京时间：

作者：孟瑞锋,马小康,王州博,董龙梅,杨涛,刘东红,

摘要：为了提高NaCl水溶液浓度超声在线检测精度，该文设计了试验装置，利用该装置对NaCl水溶液质量分数进行了测定。试验装置包括一对中心频率5 MHz的压电陶瓷超声换能器、电脉冲发射接收器CTS-80787PR、恒温水浴器、内壁距离5 mm的有机玻璃测试池和采样频率为40 MS/s的16位PCI总线数据采集卡，装置的声速测误差小于1 m/s，有效保证了NaCl水溶液浓度测量精度。在10～30°C梯度为2.5°C的温度范围内以及0～10 g/100 g梯度为0.5 g/100 g的质量分数范围内，配置了标准NaCl水溶液。开发LABVIEW应用程序，实现数据采集、分析、建模和验证。经残差分析去除异常样本点和t检验后得到质量分数的普通多元线性回归模型，模型的校正决定系数Rcal2达0.9992，校正标准差RMSEC（root mean square error of calibration）为0.0894 g/100 g，验证决定系数Rval2达0.9988，预测标准差RMSEP（root mean square error of validation）为0.1015 g/100 g，相对预测性能RPD（ratio performance deviation）为28.57，最大预测误差小于0.25 g/100 g，提高了检测精度。以上数据表明模型具有较高的预测精度和稳定性，为食盐水溶液质量分数的超声高精度在线检测提供参考。

关键词：超声波, 温度, 溶液, 声速, 多元线性回归, 浓度检测