基于荧光光谱的高等植物光合作用实时检测技术研究

发布时间：2017-04-17 03:04

  本文关键词：基于荧光光谱的高等植物光合作用实时检测技术研究，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：随着我国综合国力以及科学技术水平不断提升,空间站建设的相关工作正在稳步推进,未来空间站建设过程中,将逐步展开各类科学实验研究内容,这其中包括以高等植物为对象的空间生命科学实验。近年来空间生命科学实验模式已经从早期的样品回收方式逐渐向在轨实验与检测分析方式转变,因此对空间实验过程的原位检测技术的需求也越来越紧迫。本文首先介绍了荧光多光谱成像系统的国内外发展现状,然后介绍了荧光和叶绿素荧光产生的机理,叶绿素含量和荧光的相关性的理论基础,提出了一个适用于高等植物生长过程叶绿素含量检测的双通道荧光光谱成像检测系统技术方案详细介绍了光源的选择、滤光片转轮机构以及电路系统的设计。电路系统部分对探测器寄存器配置、快门方式、图像数据读取、数据发送、电机驱动等模块展开了详细论述。软件设计方面主要介绍了VHDL程序设计以及上位机软件。同时还用光纤光谱仪测量不同生长阶段的叶片荧光光谱,再使用MATLAB提取光谱特征参数然后建立回归模型。最后用搭建的系统对叶片进行荧光成像实验,再使用上述建立的拟合关系式反演出整个叶片叶绿素浓度分布图。
【关键词】：叶绿素荧光 荧光光谱 IBIS5-A-1300 叶绿素浓度标定
【学位授予单位】：中国科学院研究生院(上海技术物理研究所)
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TP391.41
【目录】：

• 致谢4-5
• 摘要5-6
• ABSTRACT6-10
• 1 引言10-18
• 1.1 课题的背景和意义10-11
• 1.2 空间植物培养实验装置的发展现状11-13
• 1.2.1 国外空间植物培养实验装置现状12
• 1.2.2 我国空间植物培养实验装置的发展现状12-13
• 1.3 国内外研究现状13-17
• 1.3.1 光谱分析技术在植物学研究中的应用14-15
• 1.3.2 叶绿素荧光在植物学研究中的应用15-17
• 1.4 课题研究内容17-18
• 2 系统原理与技术方案18-37
• 2.1 理论依据18-20
• 2.1.1 植物叶片荧光动力学曲线18-19
• 2.1.2 植物叶片荧光光谱19-20
• 2.2 系统方案20-22
• 2.3 激发光源22-24
• 2.3.1 常用激发光源22-23
• 2.3.2 光源比较23-24
• 2.4 分光方式24-29
• 2.4.1 棱镜色散分光25
• 2.4.2 光栅衍射分光25-26
• 2.4.3 干涉分光26-27
• 2.4.4 滤光片分光27-28
• 2.4.5 系统的分光方式及光谱通道的选择28-29
• 2.5 荧光成像探测技术分析29-34
• 2.5.1 CMOS结构和工作原理30-31
• 2.5.2 CMOS传感器与CCD比较31-32
• 2.5.3 系统探测器的选择32-34
• 2.6 光谱定量分析34-37
• 2.6.1 定量分析流程34
• 2.6.2 建模方法34-36
• 2.6.3 模型的评价指标36-37
• 3 叶绿素浓度标定37-40
• 3.1 获取叶片荧光光谱37-38
• 3.2 测量标准叶绿素浓度38-39
• 3.3 建立模型39-40
• 4 系统实现40-63
• 4.1 光源的实现40-41
• 4.2 滤光片转轮的实现41-42
• 4.3 电路系统实现42-49
• 4.3.1 供电、时钟及复位电路43-45
• 4.3.2 IBIS5-A-1300接口电路45-46
• 4.3.3 图像存储电路46-47
• 4.3.4 数据传输电路47-48
• 4.3.5 步进电机驱动电路48-49
• 4.4 系统硬件程序实现49-61
• 4.4.1 探测器配置模块51-54
• 4.4.2 探测器时序控制模块54-56
• 4.4.3 SRAM读写模块56-57
• 4.4.4 图像数据发送模块57-60
• 4.4.5 电机驱动模块60-61
• 4.5 上位机软件实现61-63
• 5 系统实验及分析63-67
• 5.1 植物荧光成像实验63-64
• 5.2 反演叶绿素浓度分布图像64-66
• 5.3 试验验证66-67
• 6 总结与展望67-68
• 参考文献68-71
• 作者简介及在学期间发表的学术论文与研究成果71

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前9条

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  本文关键词：基于荧光光谱的高等植物光合作用实时检测技术研究，，由笔耕文化传播整理发布。

本文编号：312252