活体植物叶片气孔成像仪的研制

发布时间：2020-07-23 12:32

【摘要】：针对目前对室外活体植物叶片气孔尚不能观测的问题,研制了一台可在植物叶片进行正常生理活动时,获取叶片气孔图像的成像仪。该装置的研制解决了传统光电显微观测系统笨重、功耗大、不易携带、在枝繁茂密的植物体上无法安装等不足。论文的主要研究内容如下:首先,结合自身课题需求和现有条件,明确了装置的设计指标参数以及总体方案的设计,最后实现了对活体植物叶片气孔的成像。第二,对装置的总体结构进行了设计。采用SolidWorks三维绘图软件对装置的结构进行了设计,并找出最优的结构设计方案,此外还对装置的其他硬件结构器件进行了选型。第三,设计完成了前、后端光学系统以及光纤传像束的选型。经过前期的实验验证确定了光学系统的结构组成以及工作原理,并针对设计指标的要求完成了光学器件的选型。第四,设计了完成了嵌入式系统的硬、软件设计。对电路进行了原理性验证以及电子元器件的选型,硬件电路主要由内核为Cortex-M3的STM32单片机并辅以其他外设电路构成,在原理图设计时充分考虑了外界的干扰,并进行了电磁兼容设计;软件设计中,采用模块编程增加了程序的可移植性等,通过移植μCOS-II嵌入式实时操作系统、文件系统等增加了程序的可扩展性、稳定性和图片存储的方便性,自行设计了UI界面并可通过电容触摸屏上进行操作,此外还增加了在装置开机时自动进行外设自检的功能以及任务运行是否正常的处理机制。最后,通过装置的实际使用,获取了室外活体植物叶片气孔的图像,为进一步获取叶片气孔开度值奠定基础。最后验证结果表明:该仪器可在室外对高度小于2m、尺寸小于80mm×50mm活体植物叶片的气孔进行有效成像。
【学位授予单位】：中国计量大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2017
【分类号】：TH79
【图文】：

气孔,固碳

中的含量约为 400ppm[4]，所以如何减少热门课题之一。对气候变暖的举措中，利用自然界光合接有效且副作用最小的方法[5]。虽然全少，但随着全世界各国提倡植树、绿化法律保护范围之内，以及设定“植树节势得到遏制。植被进行光合作用，吸收而达到固碳的目的，这种固碳方式是最环境进行气体和水分交换的重要窗口，合作用[6]，所以对植物叶片气孔的研究皮特有的结构，由一对保卫细胞及保卫动态是植物光合生理和水分生理研究的过程中，其各种重要的生理生化活动都孔的研究显得十分重要[11]。气孔结构组成

框图,总体结构,框图,活体植物

其系统总体结构框图如图 2.1 所示。图 2.1 系统的总体结构框图2.1.1装置的设计指标由于目前尚无类似可供参考的装置，结合当前的研究成果以及本课题的具体实际需求，本文所设计的活体植物叶片气孔成像仪的设计指标如下：（1）装置系统放大倍率不小于 300 倍；（2）金相物镜视场观测范围不小于 160μm×120μm；

机械装置,维修机械

瞬时最大功耗小于 400mA；可拆卸、易组装；照明器使用时间不小于 10h；叶片观测高度不小于 2m；I设计界面友好、易操作；硬件设计可靠、稳定，程序运行中无跑飞现象；分辨力为 1μm。结构的总体设计计指标中提出的可观察 2m 高度的叶片的要求，且保要求，机械设计选型时尽量选取现有标准件，一方面一方面有利于更换、维修机械部件。对一些无法满足工，以满足设计要求。在保证机械装置刚度足够的前重量，机械装置其他部分的连接件均采用铝合金材料图 2.2 所示。

【参考文献】