海洋浮游生物粒徑譜激光檢測系統(tǒng)的研制.pdf

1、海洋面積約占地球表面積的四分之三，在當今世界海洋科學迅猛發(fā)展的背景之下，探索和開發(fā)的進程不斷推進，人類對這個世界上最大的生態(tài)系統(tǒng)的了解日益加深。浮游生物作為海洋生態(tài)系統(tǒng)中最重要的初級、次級生產(chǎn)者，是海洋生態(tài)系統(tǒng)營養(yǎng)基礎(chǔ)，同時浮游生物與全球氣候和生態(tài)環(huán)境之間還有著千絲萬縷的聯(lián)系，故其重要的科研價值不言而喻。自然演化的進程中，海洋生物分化出數(shù)量繁多的品種，這些生物形態(tài)各異，造成浮游生物分類和信息提取等工作的工程量巨大，因此各國科學家均致力于

2、開發(fā)自動采集、提取浮游生物信息的設(shè)備。
　　長期以來應(yīng)用于浮游生物的探測技術(shù)不斷革新，目前主要以光學觀測技術(shù)為主，而眾多光學探測設(shè)備中浮游生物激光光學計數(shù)儀有其獨到的優(yōu)勢。浮游生物的粒徑信息是浮游生物觀測學科中十分重要的一項指標，本文的主要內(nèi)容便是設(shè)計一款浮游生物粒徑激光檢測系統(tǒng)，使用激光線光源對光電二極管陣列進行照射，利用浮游生物的遮擋效應(yīng)進行數(shù)據(jù)采集，采用水平方向形成的時間軸掃描圖重構(gòu)浮游生物形態(tài)特征，可用于海洋浮游生物粒徑信

3、息的采集與分析。
　　本文的主要工作有：水下部分的軟硬件設(shè)計和上位機軟件設(shè)計。水下部分實現(xiàn)數(shù)據(jù)采集、處理、存儲與傳輸功能；上位機軟件則將上傳數(shù)據(jù)進行二次處理，將提取出的浮游生物形狀，粒徑等信息進行顯示、存儲與分析。
　　水下部分設(shè)計包括STM32F407VGT6為核心微處理器的主控電路；光電二極管陣列多路復(fù)用信號采集硬件電路以及與之對應(yīng)的邏輯時序、ADC數(shù)據(jù)讀取等軟件設(shè)計，實現(xiàn)光電二極管數(shù)據(jù)采集；以太網(wǎng)數(shù)據(jù)傳輸電路的硬件設(shè)計

4、和嵌入式 LWIP協(xié)議棧的移植，實現(xiàn)水下部分采集得到的數(shù)據(jù)上傳功能；本地數(shù)據(jù)存儲電路，對數(shù)據(jù)進行存儲與讀取；串行通信電路，實現(xiàn)程序調(diào)試與傳感器數(shù)據(jù)交互功能；供電電路實現(xiàn)各路電壓等級輸出。
　　上位機軟件功能主要包括與下位機數(shù)據(jù)交互，實時顯示系統(tǒng)檢測得到的浮游生物形狀圖像，對圖像進行邊緣檢測、分析處理后計算出浮游生物形狀、粒徑等信息。
　　本文設(shè)計的海洋浮游生物粒徑譜激光檢測系統(tǒng)樣機可采集浮游生物粒徑信息，繪制形狀圖形，可作為