海水BOD荧光原位传感器的研究与应用
发布时间：2021-04-21 20:19
生化需氧量（Biochemical Oxygen Demand）可以定义为水体中的有机物被好氧微生物分解成无机物质这一过程中所消耗的溶解氧量,简称BOD。这一指标的大小间接反映了水体中有机污染物的量的多少,是表征水体污染程度的一项重要指标。在我国国家环境保护标准HJ505-2009中,规定了测量水体BOD的稀释与接种法。此方法需要付出5天的时间来测量BOD,测量周期太长,无法及时、高效地反映水体中有机物的污染状况,在需要快速测量水体中有机污染物含量的场合无法适用。因此,研发一款能在现场实时监测BOD的传感器是十分有必要的。针对以上所研究的目的,本文探究了基于荧光分析法的海水BOD荧光原位传感器检测海水BOD的可能性。它的基本测量原理是通过紫外波段的光激发水体中的色氨酸产生荧光,探测器检测此荧光信号并由传感器内置的校正参数将色氨酸荧光信号转化为与之相关的生化需氧量,利用色氨酸间接测量BOD,解决BOD实时监测问题。相比国家环境保护标准中提到的稀释与接种法需要将水样采集回实验室并需要5天时间才能得到最终结果,本传感器在环境现场就能将BOD实时检测出来,而且不需要往水体中加入任何化学物质,对...
【文章来源】：西安电子科技大学陕西省 211工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：98 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
符号对照表
缩略语对照表
第一章 绪论
1.1 引言
1.2 BOD传感器
1.2.1 压差法BOD传感器
1.2.2 BOD微生物传感器
1.2.3 MFC型BOD传感器
1.2.4 荧光分析法BOD传感器
1.3 BOD荧光原位传感器的发展概况
1.4 本文研究方案
1.4.1 研究内容
1.4.2 研究意义
第二章 BOD荧光原位传感器测量机理及其光学系统的设计
2.1 荧光分析法
2.2 BOD荧光传感器测量机理
2.3 BOD荧光传感器光学器件的选型
2.3.1 光源的选择
2.3.2 滤光片的选择
2.3.3 透镜的选择
2.3.4 光电探测器的选择
2.4 BOD荧光传感器光路结构的搭建
2.5 本章小结
第三章 BOD荧光原位传感器的硬件电路设计
3.1 LED驱动电路
3.1.1 LED驱动分类
3.1.2 传感器LED驱动电路设计
3.2 数据采集控制电路
3.2.1 电源电路
3.2.2 外部复位电路
3.2.3 晶振电路
3.3 数据采集电路
3.4 接口电平转换电路
3.5 本章小结
第四章 BOD荧光原位传感器的软件开发
4.1 STM32开发环境之Keil MDK介绍
4.2 单片机的配置
4.2.1 单片机RCC的配置
4.2.2 PWM信号的生成
4.2.3 STM32与ADS1256的通信
4.2.4 单片机与上位机的通信
4.3 数据处理
4.3.1 IIR数字滤波器的实现
4.3.2 BOD数学模型的建立
4.4 本章小结
第五章 BOD荧光原位传感器实验与应用测试
5.1 实验测试与结果分析
5.2 海水现场测试与结果分析
5.3 本章小结
第六章 总结与展望
6.1 工作总结
6.2 未来展望
参考文献
致谢
作者简介
附录A STM32F103C8T6引脚定义
附录B BOD荧光原位传感器主要功能代码
【参考文献】：
期刊论文
[1]IIR数字滤波器在MATLAB中的设计与实现[J]. 黄波. 西部广播电视. 2018(21)
[2]氢化物发生原子荧光光谱法测定茶叶中痕量硒[J]. 张丽萍,李淑荣,梁青青,靳敏,李美仙,王海英. 包头医学院学报. 2017(04)
[3]基于STM32低功耗磁弹性传感器检测系统的设计[J]. 唐詠,罗洪艳,陈曦,郑小林,胡宁,苏添进,李川,廖彦剑. 生物医学工程学杂志. 2016(05)
[4]微生物燃料电池的专利技术综述[J]. 杨婷. 再生资源与循环经济. 2015(07)
[5]基于LM2596的不间断直流电源设计[J]. 潘传勇,丁国臣,陈世夏. 现代电子技术. 2013(17)
[6]基于Cortex-M3的异步LED显示控制系统设计[J]. 刘斌,刘伟彦. 计算机与现代化. 2012(07)
[7]光电倍增管的结构与性能研究[J]. 江华,周媛媛. 舰船电子工程. 2009(01)
[8]利用荧光响应的台式生化需氧量传感仪器的研制[J]. 郭光美,赵赟,翁玉华,王旭东,陈曦,王小如. 分析化学. 2008(04)
[9]生化需氧量（BOD）测定技术进展[J]. 崔建升,张静,魏复盛. 中国环境监测. 2006(03)
[10]生化需氧量（BOD）测定方法进展[J]. 李华玲,杜秀月,冉敬文,关琦. 盐湖研究. 2005(03)
博士论文
[1]光纤式海藻叶绿素a浓度的荧光测量理论与实验研究[D]. 郑龙江.燕山大学 2002
硕士论文
[1]基于Cortex-M3的大功率LED温控系统研究与设计[D]. 孙鹤源.大连理工大学 2017
[2]一种加油站收费系统的设计与开发[D]. 张俊峰.大连海事大学 2016
[3]几种荧光分子探针的设计、合成及离子识别性质研究[D]. 张利锋.郑州大学 2011
[4]汽车照明用大功率白光LED温度分析及控制的研究[D]. 李婷.武汉理工大学 2009
本文编号：3152426
【文章来源】：西安电子科技大学陕西省 211工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：98 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
符号对照表
缩略语对照表
第一章 绪论
1.1 引言
1.2 BOD传感器
1.2.1 压差法BOD传感器
1.2.2 BOD微生物传感器
1.2.3 MFC型BOD传感器
1.2.4 荧光分析法BOD传感器
1.3 BOD荧光原位传感器的发展概况
1.4 本文研究方案
1.4.1 研究内容
1.4.2 研究意义
第二章 BOD荧光原位传感器测量机理及其光学系统的设计
2.1 荧光分析法
2.2 BOD荧光传感器测量机理
2.3 BOD荧光传感器光学器件的选型
2.3.1 光源的选择
2.3.2 滤光片的选择
2.3.3 透镜的选择
2.3.4 光电探测器的选择
2.4 BOD荧光传感器光路结构的搭建
2.5 本章小结
第三章 BOD荧光原位传感器的硬件电路设计
3.1 LED驱动电路
3.1.1 LED驱动分类
3.1.2 传感器LED驱动电路设计
3.2 数据采集控制电路
3.2.1 电源电路
3.2.2 外部复位电路
3.2.3 晶振电路
3.3 数据采集电路
3.4 接口电平转换电路
3.5 本章小结
第四章 BOD荧光原位传感器的软件开发
4.1 STM32开发环境之Keil MDK介绍
4.2 单片机的配置
4.2.1 单片机RCC的配置
4.2.2 PWM信号的生成
4.2.3 STM32与ADS1256的通信
4.2.4 单片机与上位机的通信
4.3 数据处理
4.3.1 IIR数字滤波器的实现
4.3.2 BOD数学模型的建立
4.4 本章小结
第五章 BOD荧光原位传感器实验与应用测试
5.1 实验测试与结果分析
5.2 海水现场测试与结果分析
5.3 本章小结
第六章 总结与展望
6.1 工作总结
6.2 未来展望
参考文献
致谢
作者简介
附录A STM32F103C8T6引脚定义
附录B BOD荧光原位传感器主要功能代码
【参考文献】：
期刊论文
[1]IIR数字滤波器在MATLAB中的设计与实现[J]. 黄波. 西部广播电视. 2018(21)
[2]氢化物发生原子荧光光谱法测定茶叶中痕量硒[J]. 张丽萍,李淑荣,梁青青,靳敏,李美仙,王海英. 包头医学院学报. 2017(04)
[3]基于STM32低功耗磁弹性传感器检测系统的设计[J]. 唐詠,罗洪艳,陈曦,郑小林,胡宁,苏添进,李川,廖彦剑. 生物医学工程学杂志. 2016(05)
[4]微生物燃料电池的专利技术综述[J]. 杨婷. 再生资源与循环经济. 2015(07)
[5]基于LM2596的不间断直流电源设计[J]. 潘传勇,丁国臣,陈世夏. 现代电子技术. 2013(17)
[6]基于Cortex-M3的异步LED显示控制系统设计[J]. 刘斌,刘伟彦. 计算机与现代化. 2012(07)
[7]光电倍增管的结构与性能研究[J]. 江华,周媛媛. 舰船电子工程. 2009(01)
[8]利用荧光响应的台式生化需氧量传感仪器的研制[J]. 郭光美,赵赟,翁玉华,王旭东,陈曦,王小如. 分析化学. 2008(04)
[9]生化需氧量（BOD）测定技术进展[J]. 崔建升,张静,魏复盛. 中国环境监测. 2006(03)
[10]生化需氧量（BOD）测定方法进展[J]. 李华玲,杜秀月,冉敬文,关琦. 盐湖研究. 2005(03)
博士论文
[1]光纤式海藻叶绿素a浓度的荧光测量理论与实验研究[D]. 郑龙江.燕山大学 2002
硕士论文
[1]基于Cortex-M3的大功率LED温控系统研究与设计[D]. 孙鹤源.大连理工大学 2017
[2]一种加油站收费系统的设计与开发[D]. 张俊峰.大连海事大学 2016
[3]几种荧光分子探针的设计、合成及离子识别性质研究[D]. 张利锋.郑州大学 2011
[4]汽车照明用大功率白光LED温度分析及控制的研究[D]. 李婷.武汉理工大学 2009
本文编号：3152426
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