深海微生物量原位在线自动检测系统设计

摘要

海洋中微生物含量十分丰富，海洋微生物的研究对海洋生态系统、海洋生产力等的研究都具有重要的意义。通过对三磷酸腺苷（ATP）的检测可以得到海洋中微生物的含量，在深海微生物检测中占有重要地位。因此研制深海微生物量原位在线自动检测系统，对准确、实效的测量海洋中的微生物含量是至关重要的。
　　 本论文总结了国内外海洋微生物研究方面的技术及进展，并以ATP生物发光基本原理作为系统设计基础，综合利用生物学、生物化学、机械、光学、电子和计算机等多学科先进技术，通过微生物ATP发光分析、电子传感检测、软件控制等手段，实现了能够在线原位检测海洋微生物量的分析系统。
　　 对系统的性能测试及实验结果表明，仪器的系统噪声小于0.008mV，检测精度可达10-11mol/L，检测误差可达到±10％，注射泵中步进电机转动精度为3.6°，在国内外同类检测仪器中具有领先水平。
　　 本论文共六章：
　　 第一章论述了海洋微生物的研究背景、意义、国内外微生物研究近况，详细介绍了各种方法的特点，并着重介绍了基于ATP生物发光法的微生物检测原理及其应用现状。
　　 第二章介绍了基于ATP生物发光技术的深海原位微生物检测仪的系统概述，并对系统主控器件进行了讨论。
　　 第三章介绍了仪器关键硬件的设计，并详细介绍了仪器中主要的器件选型。
　　 第四章介绍了仪器的软件主体部分。
　　 第五章分析了用该仪器系统进行实验的检测结果。
　　 第六章为总结及展望。

目录

文摘

英文文摘

第1章 绪论

1.1 引言

1.2 国内外相关技术研究进展

1.2.1 研究深海微生物的方法

1.2.2 微生物快速测试仪

1.2.3 ATP检测活体微生物量进展

1.2.4 ATP生物发光法的应用领域

1.2.5 检测ATP的方法

1.2.6 利用ATP生物发光法测量微生物量

1.3 论文研究目标和内容

1.4 本章小结

第2章 系统总体溉述

2.1 引言

2.2 系统基本构成

2.3 微控制器MCU控制结构及功能

2.3.1 MSP430F系列

2.3.2 C8051F系列

2.4 本章小结

第3章 仪器的关键部分设计

3.1 引言

3.2 荧光检测单元

3.2.1 光电转换器选择

3.2.2 采集控制电路的结构原理

3.3 自动加样反应控制系统

3.3.1 加样取样泵系统控制

3.3.2 电磁阀控制

3.4 串行通讯电路

3.5 电源管理模块

3.6 本章小结

第4章 软件结构设计

4.1 引言

4.2 软件主界面

4.3 软件功能描述及其各模块操作

4.3.1 端口选择与操作命令

4.3.2 步进电机控制指令

4.3.3 电磁阀控制指令

4.3.4 检测控制指令

4.3.5 命令执行情况

4.3.6 实时数据显示与数据曲线图表

4.3.7 记录数据的保存与回溯

4.4 软件通讯协议

4.4.1 命令格式

4.4.2 协议解释

4.5 下位机主要软件设计

4.5.1 光电检测

4.5.2 电机驱动

4.6 本章小结

第5章 实验结果

5.1 引言

5.2 仪器操作步骤

5.3 实验结果

5.3.1 步进电机驱动电路性能测试

5.3.2 光电检测电路性能测试

5.3.3 仪器系统误差测试

5.4 本章小结

第6章 总结与展望

6.1 总结

6.2 展望

参考文献

致谢

作者简历