海洋浮游生物粒徑譜激光檢測(cè)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(dāng)今世界海洋科學(xué)迅猛發(fā)展的背景之下，探索和開(kāi)發(fā)的進(jìn)程不斷推進(jìn)，人類(lèi)對(duì)這個(gè)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(jí)、次級(jí)生產(chǎn)者，是海洋生態(tài)系統(tǒng)營(yíng)養(yǎng)基礎(chǔ)，同時(shí)浮游生物與全球氣候和生態(tài)環(huán)境之間還有著千絲萬(wàn)縷的聯(lián)系，故其重要的科研價(jià)值不言而喻。自然演化的進(jìn)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(lèi)和信息提取等工作的工程量巨大，因此各國(guó)科學(xué)家均致力于

2、開(kāi)發(fā)自動(dòng)采集、提取浮游生物信息的設(shè)備。
　　長(zhǎng)期以來(lái)應(yīng)用于浮游生物的探測(cè)技術(shù)不斷革新，目前主要以光學(xué)觀測(cè)技術(shù)為主，而眾多光學(xué)探測(cè)設(shè)備中浮游生物激光光學(xué)計(jì)數(shù)儀有其獨(dú)到的優(yōu)勢(shì)。浮游生物的粒徑信息是浮游生物觀測(cè)學(xué)科中十分重要的一項(xiàng)指標(biāo)，本文的主要內(nèi)容便是設(shè)計(jì)一款浮游生物粒徑激光檢測(cè)系統(tǒng)，使用激光線(xiàn)光源對(duì)光電二極管陣列進(jìn)行照射，利用浮游生物的遮擋效應(yīng)進(jìn)行數(shù)據(jù)采集，采用水平方向形成的時(shí)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(jì)和上位機(jī)軟件設(shè)計(jì)。水下部分實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)采集、處理、存儲(chǔ)與傳輸功能；上位機(jī)軟件則將上傳數(shù)據(jù)進(jìn)行二次處理，將提取出的浮游生物形狀，粒徑等信息進(jìn)行顯示、存儲(chǔ)與分析。
　　水下部分設(shè)計(jì)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(hào)采集硬件電路以及與之對(duì)應(yīng)的邏輯時(shí)序、ADC數(shù)據(jù)讀取等軟件設(shè)計(jì)，實(shí)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(jì)

4、和嵌入式 LWIP協(xié)議棧的移植，實(shí)現(xiàn)水下部分采集得到的數(shù)據(jù)上傳功能；本地?cái)?shù)據(jù)存儲(chǔ)電路，對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行存儲(chǔ)與讀取；串行通信電路，實(shí)現(xiàn)程序調(diào)試與傳感器數(shù)據(jù)交互功能；供電電路實(shí)現(xiàn)各路電壓等級(jí)輸出。
　　上位機(jī)軟件功能主要包括與下位機(jī)數(shù)據(jù)交互，實(shí)時(shí)顯示系統(tǒng)檢測(cè)得到的浮游生物形狀圖像，對(duì)圖像進(jìn)行邊緣檢測(cè)、分析處理后計(jì)算出浮游生物形狀、粒徑等信息。
　　本文設(shè)計(jì)的海洋浮游生物粒徑譜激光檢測(cè)系統(tǒng)樣機(jī)可采集浮游生物粒徑信息，繪制形狀圖形，可作為