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基于STM32的紫外荧光法水面油检测技术与实验研究

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1 引言

1.1课题背景及意义

1.2国内外溢油监测研究现状

1.3水面油检测方法的发展

1.4紫外荧光方法及其发展

1.5本文研究的主要内容

1.6本章小结

2 紫外荧光检测的理论基础

2.1物质对光的选择性吸收

2.2紫外荧光分析法原理

2.3水面油的检测方法和装置

2.4本章小结

3 荧光检测系统的搭建

3.1光路部分系统组成

3.2控制器1系统设计

3.3本章小结

4 系统的软件编程以及调试

4.1系统的软件开发工具介绍

4.2系统时钟软件设计编程

4.3A/D模块软件设计编程

4.4D/A模块软件设计编程

4.5串口通讯模块软件设计编程

4.6TLC5615 DAC芯片驱动软件设计编程

4.7系统调试

4.8本章小结

5 水与水面油的光谱数据分析

5.11~6号滤光片实验数据光谱分析

5.2BP254与BP360滤光片实验数据光谱分析

5.31~6号滤光片与BP254、BP360滤光片混搭实验数据光谱分析

5.4本章小结

6 总结与展望

6.1工作总结

6.2展望

参考文献

致谢

个人简历

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摘要

21世纪是海洋世纪,我国是一个海洋大国,具有漫长的海岸线。海洋与人类生存息息相关,而无处不在的海洋环境污染在威胁着人类的健康。水面溢油是造成海洋环境污染的主要因素之一。实时可靠的溢油检测可以使相关部门及时反应,使污染在对野生生物及环境产生广泛破坏之前对其控制,可以使溢油产生的污染最小化,对于保护海洋生态环境、造福人类社会具有重要意义。
  本课题采用紫外荧光法进行水面油的监测,在对荧光原理进行深入研究的同时,从光学和电控两方面入手搭建水面油检测装置,通过大量的实验以及光谱分析进行光学器件的选择设计,应用意法半导体具有Cortex-M3内核的STM32F207主控芯片,实现数据的高速处理,以提高系统的自动化水平。
  本文研究的主要内容包括:
  (1)对各种水面油的检测方法进行比对分析,并对紫外荧光法的基本原理进行重点研究与分析,得出该方法的可行性及其优点。
  (2)荧光检测系统的搭建:主要包括光路系统的设计和控制电路的设计。光路系统的设计主要包括激发光源的选择和光电检测器的选择以及滤光片的选择等;控制电路的设计主要包括对脉冲氙灯与光电倍增管的控制、AD/DA运算放大电路、与下一模块的通讯连接的设计等等。
  (3)系统的软件编程以及调试:包括各个分模块的编程实现以及最后整体功能的软件实现,调试部分主要包括各个分模块的硬件调试以及整个系统功能实现硬件调试并给出相应的系统整体调试流程框图。
  (4)实验数据分析:对实验中得到的数据,使用MATLAB进行三维分析,从中找出相关规律,方便软件判断。

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