基于DSP海洋探测激光荧光光谱仪研究

发布时间：2019-05-27 04:42

【摘要】：海洋是提供人类生存和发展的资源宝库,对推动国家的经济发展和社会进步有深远的影响。随着对海洋的资源开发,环境保护的问题越来越受到国家与政府的重视。在海洋环境探测中,激光诱导荧光技术可快速准确获取水中有色可溶性有机物、溢油污染区域、赤潮区域叶绿素等物质的荧光信息。随着科技的发展,仪器智能化、自动化、小型化已成为发展的趋势。目前用于海洋探测的光谱仪器大多体积较大而且操作较复杂,不适用于现场快速检测的场合,所以本文提出一种便携型激光荧光光谱仪的方案,通过面阵CCD采集光谱图像并使用DSP作为系统控制与协调的核心。系统的设计方案主要分为硬件部分与软件部分。硬件设计部分主要包括电源管理部分、视频输入解码部分、液晶显示部分、数据存储部分与激光器控制部分,每个部分经过方案对比进行合适器件的选择,并根据手册与资料设计应用电路,将DSP核心部分与硬件五个部分协调统一为整体,并使用Altium Designer进行印制电路板的设计,将硬件布置在大小为14×8cm的应用底板上。软件部分从DSP开发与仿真环境的搭建入手,介绍了CCS软件与XDS100V2仿真器的使用,详细说明了DSP程序程序运行必要依附文件的配置与芯片支持库函数的配置,并对系统运行流程进行分解描述,从视频解码流程、主函数流程、数据存储流程三部分进行功能解释。在将系统功能完善后使用烧写工具将程序固化到FLASH中,完成软件部分的设计。最终实现在720×576分辨率下进行光谱采集与数据处理,并以12~16帧的速度进行显示。最后进行实验系统的组装,采用15cm×10.5cm×5.5cm尺寸的铝盒作为光谱仪的外壳。在实验前,利用高压汞灯对系统进行了光谱定标,确定了波长411~768nm的测量范围,并详细介绍了光谱仪的操作步骤。接下来从威海金海滩国际海水浴场进行水样采集,对纯海水、绿色海水、含有漂浮藻类的海水、含有机油的海水分别进行检测,定性地检测到叶绿素与油类物质存在,基本完成了预期的功能。
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【学位授予单位】：哈尔滨工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：P716
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本文编号：2485909