【摘 要】
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海洋中藻类的分布、含量以及时空上的动态变化是研究海洋初级生产力水平、富营养化等科学问题的基础。随着人类城市化进程的加快,大量废水的排入使海洋中赤潮等现象频繁爆发并趋于常态化。各国海洋工作者正寻求有效的海洋生态环境监测方法,以更好的为海洋管理提供策略和早期预警。目前叶绿素a的浓度及其时空分布可以反映藻类生长状况和海洋初级生产力水平,也是监测和预警赤潮现象最直接的指标。因此,研制高精度、实时、可长期监
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海洋中藻类的分布、含量以及时空上的动态变化是研究海洋初级生产力水平、富营养化等科学问题的基础。随着人类城市化进程的加快,大量废水的排入使海洋中赤潮等现象频繁爆发并趋于常态化。各国海洋工作者正寻求有效的海洋生态环境监测方法,以更好的为海洋管理提供策略和早期预警。目前叶绿素a的浓度及其时空分布可以反映藻类生长状况和海洋初级生产力水平,也是监测和预警赤潮现象最直接的指标。因此,研制高精度、实时、可长期监测的原位海洋叶绿素a传感器是必要的。本论文综合分析了目前国内外叶绿素a传感器的发展研究现状及技术特点,根据叶绿素a原位检测的实际应用需求,采用荧光分析法设计并研制了海洋原位叶绿素荧光探测装置,主要工作内容如下:1.基于同轴光路开展叶绿素荧光探测装置关键光学部件的设计,前端采用消色差透镜提高荧光探测效率,通过二向色镜实现激发光与荧光探测的分离,从而降低了光路装调和机械结构的复杂度。基于该光路结构完成了系统的耐压封装设计和样机装配工作。2.开发了基于STM32的叶绿素荧光探测硬件电路和软件采集系统。硬件部分采用二级运算放大设计,利用高精度A/D转换芯片实现了低噪声和高精度的叶绿素a荧光探测。通过自适应增益技术,在兼顾仪器探测精度的同时扩展了叶绿素a浓度的探测范围,在此基础上完成了上位机软件采集系统,可实现原位实时叶绿素a浓度数据采集。3.在实验室内对仪器叶绿素a线性度及探测范围进行了测试,经测定,所研制的原位叶绿素a荧光计检测范围0～50 μg/L。针对原位探测的需求,于国家深海基地管理中心水池完成了 24小时耐压测试。4.进行了仪器的外场性能测试,针对不同时间段、不同温度下的叶绿素a浓度进行测试,获取叶绿素a浓度动态变化情况,并为后期开展海洋环境下的应用试验积累了经验。
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