海洋原位溶解氧检测仪设计与开发

摘要

溶解氧(Dissolved Oxygen)为海洋生物生存提供必要的生化环境，是海洋生命活动不可缺少的重要物质。海洋溶解氧监测在海洋生态系统质量评估、海洋科学实验、海洋资源勘探等方面都具有重要的作用。因此研制准确、实时的原位海洋溶解氧实时在线检测系统具有至关重要的意义。
　　 论文总结了国内外溶解氧检测研究方面的技术及进展，以荧光淬灭相敏原理作为系统设计基础，综合利用海洋科学、化学、光学、机械、电子和计算机科学等多学科知识理论，通过荧光相敏检测分析、电子传感检测、软件控制等技术方法，实现能够进行在线原位检测海洋溶解氧的仪器系统。
　　 对仪器的性能测试及实验结果表明，仪器的响应时间快(≤40S)，精度高(0.06mg/L)，功耗低（峰值电流＜10mA），使用寿命长（传感器6个月更换），具有良好的可逆性和光学稳定性，不受环境干扰，操作简便。各项指标在国内外同类仪器中保持先进水平，在海水监测分析方面具有广阔的应用前景。
　　 本论文共六章:
　　 第一章论述了海洋溶解氧监测的研究背景、意义、国内外技术现状，详细介绍了各类检测技术的特点，并着重介绍了基于荧光猝灭原理的溶解氧检测技术及其应用现状。
　　 第二章介绍了基于荧光猝灭原理的溶解氧检测仪器系统概述，主要介绍仪器原理、实现方法及其架构组成。
　　 第三章介绍了仪器关键硬件电路的设计，并详细说明了各模块的器件选型和功能。
　　 第四章介绍了仪器的软件主体部分，包括嵌入式控制软件，上位机分析显示软件等。
　　 第五章分析了仪器系统的检测结果和海洋实验结果。
　　 第六章为总结和展望。

目录

声明

致谢

摘要

第一章 绪论

1．1 引言

1．2 国内外相关技术研究现状

1．3 论文研究意义、目标和内容

1．4 本章小结

第二章 仪器系统概述

2．1 引言

2．2 荧光猝灭检测原理

2．2．1 荧光产生的机理

2．2．2 荧光荧光猝灭原理

2．2．3 相敏检测愿理

2．3 检测系统组成

2．4 传感器膜制备

2．5 机械光学结构

2．5．1 机械结构

2．5．2 光学结构

2．6 软硬件组成

2．7 本章小结

第三章 仪器硬件系统概述

3．1 仪器硬件系统概述

3．2 低噪声前置光电转换电路设计

3．2．1 电路噪声分类

3．2．2 光电二极管噪声模型分析

3．2．3 放大电路噪声模型分析

3．2．4 光电转换电路设计

3．3 LED驱动模块设计

3．4 电源模块设计

3．5 交流放大滤波模块

3．6 相敏检测模块

3．7 信号处理和传输模块

3．8 本章小结

第四章 系统软件设计

4．1 主控制程序设计

4．2 数据采集与转化程序设计

4．3 显示控制界面设计

4．4 本章小结

第五章 实验结果分析

5．1 实验室溶解氧标定曲线建立

5．1．1 实验装置和试剂

5．1．2 标准碘量法滴定实验

5．2 仪器响应特性曲线

5．2．1 仪器可逆性和响应时间

5．2．2 仪器稳定性测试

5．3 仪器抗干扰性能测试

5．3．1 温度影响

5．3．2 盐度影响

5．3．3 pH影响

5．3．4 溶解性气体影响

5．4 仪器标定

5．4．1 标定曲线建立

5．4．2 工作曲线误差验证

5．5 仪器在现场环境监测中的应用

5．6 本章小结

第六章 总结和展望

6．1 总结

6．2 展望

参考文献

攻读硕士期间承担的科研任务及主要成果