夹芯板厂家
免费服务热线

Free service

hotline

010-00000000
夹芯板厂家
热门搜索:
技术资讯
当前位置:首页 > 技术资讯

藻类含量测量仪的设计与实现

发布时间:2020-02-03 05:47:57 阅读: 来源:夹芯板厂家

摘要:水华是严重的水体灾害。现阶段,对于水华,人类缺少有效的治理手段。实时地监测水体中各种藻类的密度,意义重大。本文采用正弦调制、高速USB数据采集卡和离散信号软件处理的仪器方案,基于叶绿素荧光效应,完成了藻类含量测量仪的设计与实现。仪器通过数字正弦信号发生器和LED电流驱动器,产生正弦变化的电流驱动超高亮LED,从而实现了对荧光激发光的正弦调制;通过高速USB数据采集卡进行信号采集,然后通过离散互相关运算实现了软件对信号的处理。

本文引用地址:引言

随着人口增长和经济社会发展,水污染问题日益严重,水环境问题成为非常重要的生态环境问题,并影响到全球国家的经济和社会发展。目前,我国湖泊、水库富营养化严重。随着水质富营养化程度加重,当淡水水体中浮游植物爆发性繁殖并聚集时,会产生水体变色的现象,这种现象叫“水华”。我国水华事件发生范围较广,发生频率较高,并造成严重损失。

水华发生的首要条件是藻类的爆发性增殖,因此,只要使用藻类含量测量仪实时在线监测重点湖泊和水库的各种藻类含量动态,在水体中藻类有爆发性增殖的趋势之前,采取对策,就能有效预防水华的发生。

进入21世纪以来,我国很多高校及科研院所进行了藻类含量测量仪的研制。但是,目前我国还没有可以应用在水体藻类实时在线监测的产品。

现有的藻类含量测量产品在水样中叶绿素浓度低于1μg/L时测量精度很低。本文基于叶绿素荧光效应,采用正弦调制、高速USB数据采集卡和离散信号软件处理的仪器方案,完成了藻类含量测量仪的设计与实现。

系统结构

藻类含量测量仪的系统框图如图1所示。

磁力搅拌器的作用是,保证藻类在水体样品中均匀分布,采用IKA公司生产的Topolino。

超高亮LED阵列用于产生激发含有藻类的水体样品产生荧光效应的激发光,共有3个发出不同波长光的LED,分别为蓝色(中心波长460nm左右)、绿色(中心波长530nm左右)和黄色(中心波长595nm左右)。

THORLABS公司的LD3000电流驱动器是用来驱动LED的,电流最大可达到2.5安培。它相当于一个电压控制电流源,给它输入正弦变化的电压,则产生相同频率的正弦变化的电流。

信号发生器的作用就是产生880Hz的正弦变化的电压信号,输送给LD3000电流驱动器。

藻类含量测量仪控制卡的作用包括,对磁力搅拌器和正弦信号发生器的开关控制、对超高亮LED阵列的控制以及与PC机的通信。

光电倍增管的作用是将含有藻类的水体样本在电流正弦变化的LED光的激发下产生的微弱的荧光信号转化为电流信号,采用滨松公司CR131型。

光电倍增管电源为光电倍增管提供电源,同时为光电倍增管提供增益调节。

前置信号处理模块的作用包括,将光电倍增管的电流信号转变为电压信号,然后进行放大和初级带通滤波。

信号采集卡的作用是,在便携式电脑的控制下,对输入的信号进行AD转换,并对信号AD转换得到的数据进行保存,并在对信号进行了一定时间的采集后,通过USB接口将采集到的数据传送给便携式电脑,以供后续计算使用。本文采用北京星烁华创科技有限公司的FCFR-USB2027A-3,模拟输入分辨率为14位,采集率最高达3MS/s,硬件FIFO为4M,USB2.0接口。

便携式电脑上装有藻类含量测量仪配套软件,通过USB接口与信号采集卡和藻类含量测量仪控制卡进行通信。藻类含量测量仪配套软件的作用包括,测量中与藻类含量测量仪互相发送和接收“握手信号”,控制信号采集卡采集数据,并读取信号采集卡采集到的数据,存入相应的文件中,对存储到文件中的信号数据与参考正弦信号数据进行处理,得到荧光信号幅值,然后求得水体中3种藻类分别的含量,并进行显示。

网线测试仪相关文章:网线测试仪原理

佐佐木明希

av女优水泽乃乃番号

每月最新番号