面向海洋环境的溶解氧检测系统及有效性审核模型研究

摘要

溶解氧是溶解在水中的分子态氧，通常记作DO，是进行水下科研测量的重要参数。随着我国水资源保护、水产养殖业和海洋科学的发展，如何快捷精确地测定海洋中溶解氧的含量越来越受到人们的关注，对溶解氧的现场实时监测仪器的需求将会越来越大。
　　溶解氧测量常用方法在用于实时在线测量有各自的优点和缺点，本文选用Clark电极法并在此基础上对其进行改进，使得测量结果更准确更可靠，能够满足长期实时在线测量的要求。本文的主要工作和成果如下:
　　第一章介绍了溶解氧测量的背景情况以及国内外的研究现状，介绍了溶解氧测量的常用方法，对溶解氧测量的常用方法综合考虑后选用了Clark电极法作为本文溶解氧测量的主要方法。
　　第二章首先对数据融合技术进行了简单的概述，然后对溶解氧测量有影响的温度、压力和盐度三个辅助参数进行了分析，并对溶解氧的测量进行了温度、压力和盐度三个参数的补偿来提高溶解氧参数测量的精度;然后对溶解氧的三个辅助参数运用D-S证据理论建立了有效性审核模型。
　　第三章以LPC1768为核心设计了溶解氧检测系统的硬件系统，硬件系统分为处理器模块、多传感器模块、通信模块和电源管理模块，分别进行了各个模块的电路设计。
　　第四章根据设计的硬件系统，对照各模块进行功能模块上的软件设计。
　　第五章对溶解氧检测系统进行测试，分析实验结果，实验结果表明溶解氧传感器的精度为±0.1 mg/L，相对误差为1％，数据融合的结果表明有效性审核模型有待进一步的完善。

目录

声明

摘要

第1章 绪论

1．1 课题的意义

1．2 溶解氧含量常用的表示方法

1．3 溶解氧测量方法的研究评述

1．3．1 碘量法

1．3．2 分光光度法

1．3．3 电导检测法

1．3．4 气相色谱法

1．3．5 荧光猝灭法

1．3．6 Clark电极法

1．4 数据融合技术的研究进展

1．5 论文的研究目的

1．6 论文的主要内容

第2章 D-S证据理论的数据融合算法及其在溶解氧测量中的应用

2．1 数据融合概述

2．1．1 引言

2．1．2 数据融合的层次

2．1．3 数据融合的过程

2．1．4 数据融合的结构

2．2 数据融合的一般方法

2．3 D-S证据理论基础

2．3．1 D-S证据理论基本概念

2．3．2 D-S证据理论合成规则

2．3．3 D-S证据理论的不足

2．3．4 D-S证据理论的决策规则

2．4 改进型D-S证据理论

2．5 基于D-S证据理论的有效性审核模型

2．5．1 溶解氧传感器的测量原理

2．5．2 影响溶解氧的测量因素

2．5．3 D-S证据理论的有效性审核模型

2．6 本章小结

第3章 在线溶解氧检测系统硬件设计

3．1 系统结构

3．2 系统模块设计

3．2．1 处理器模块

3．2．2 温度传感器模块

3．2．3 压力传感器模块

3．2．4 盐度传感器模块

3．2．5 溶解氧传感器模块

3．2．6 通信模块

3．2．7 电源管理模块

3．3 本章小结

第4章 溶解氧检测系统软件设计

4．1 开发平台简介

4．2 主程序的设计

4．3 传感器标定程序的设计

4．4 ADS1255的程序设计

4．5 辅助参数补偿的程序设计

4．6 数据融合的程序设计

4．7 LPC1768相关模块的程序设计

4．7．1 引脚连接模块

4．7．2 功率控制

4．7．3 ADC模块

4．7．4 UART模块

4．7．5 SPI模块

4．8 本章小结

第5章 在线溶解氧检测系统的试验与分析

5．1 引言

5．2 溶解氧检测系统的标定

5．3 试验结果

5．4 试验数据的数据融合

5．5 本章小结

第6章 结论与展望

6．1 结论

6．2 展望

参考文献

致谢

攻读学位期间参加的科研项目和成果