【摘 要】
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随着世界航运业的发展,每年有大量货物通过船舶运输,为了使船舶在航行时保持稳定和平衡,压载水会在船舶起航时压入船舶压载水仓,并在到达目标港后排出,但压载水中携带着大量始发港或沿途海岸的海洋浮游生物,如果不经过处理直接排放,可能会对当地海洋环境带来严重破坏。国际海事组织IMO在《2004年国际船舶压载水及沉积物控制和管理公约》中的D-2标准规定了压载水里10～50μm有活性的浮游生物应少于10 cel
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随着世界航运业的发展,每年有大量货物通过船舶运输,为了使船舶在航行时保持稳定和平衡,压载水会在船舶起航时压入船舶压载水仓,并在到达目标港后排出,但压载水中携带着大量始发港或沿途海岸的海洋浮游生物,如果不经过处理直接排放,可能会对当地海洋环境带来严重破坏。国际海事组织IMO在《2004年国际船舶压载水及沉积物控制和管理公约》中的D-2标准规定了压载水里10～50μm有活性的浮游生物应少于10 cells/m L。应此需求,本文研发了一种基于叶绿素荧光原理的便携式船舶压载水快速检测设备,该设备使用微流控芯片与光学传感相结合的技术,通过对流经检测区中的微藻细胞荧光信号进行计数,进而实现对压载水样本中微藻细胞的浓度计算。设备主要分为硬件部分与软件部分,其中硬件部分主要包括微流控芯片模块、光路模块、荧光传感模块、液路气路模块、数据采集模块、数据处理显示模块和电源模块。微流控芯片模块作为检测平台,实现了对单个微藻细胞的叶绿素荧光检测;光路模块实现了激发光的产生与荧光的接收;荧光传感模块实现了荧光信号的光电转换,并对转换后的电信号进行滤波处理;液路气路模块实现了设备的自动检测和自动清洗;数据采集模块实现了对电信号的模数转换;数据处理显示模块实现了对硬件的控制,并提供了人机交互界面;电源模块实现了硬件的供电要求。软件部分主要实现UI界面内容的规划显示、荧光峰信号的判断算法和部分硬件模块的驱动。本文最后使用三种微藻样本对设备进行了浓度实验,检测结果证明了设备的准确性与稳定性。硬件模块中,除本设备目前使用的光路模块外,本文又提出了一种针对该模块提高设备检测信噪比的优化方案,并针对此方案进行了对比测试,证明了该方案的有效性。本文研发的设备有着检测快速,结果稳定,操作简单,便于携带等优点,现已多次上船进行实际的现场压载水样本检测。
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