首页> 正文

基于荧光机理的水面溢油监测技术研究

2020-12-08阅读(542)

基于荧光机理的水面溢油监测技术研究

论文摘要

随着现代社会的发展,人们对石油的需求量不断提升,从而使得陆地与海底的石油开采规模不断加大,伴随着运输、加工等一系列活动也愈加频繁,最终导致石油及其炼制品被泄漏和排放到海洋中对水环境造成严重的污染。及时的发现石油污染,可以尽早地对其进行治理并遏制其扩散范围,对保护海洋生态环境具有重要意义。因此,实时可靠的油污检测传感器尤为重要。本文基于荧光机理通过设计一种新型的分光光路,以低功耗、低成本的大功率单一波长紫外LED为激发光源,配合多种芯片设计了一种新型小巧的非接触式水面油污检测传感器的原理样机。在此基础上选取适当的小波基函数进行去噪,提高了样机的检测精度。本文通过对比主流石油检测方法的优缺点及应用范围,确定了荧光测量法为探测手段。以荧光产生机理为起点,对荧光法检测石油原理进行了研究,并深入分析了该方法的可行性。根据石油产生荧光的条件及荧光特点确定了本文矿物油检测的激发光源和滤光片参数。依据光的传播特性,设计了以反射式闪耀光栅为分光元件并配以其他光学元件的分光系统,实现对荧光的分离。在此基础上,结合FPGA芯片的优越性,以CCD芯片为探测芯片,完成了对数据采集系统、各芯片外围电路以及串行通信模块电路的设计。依据各芯片的驱动手册,基于Quartus II平台利用Verilog语言实现了对芯片的配置和驱动,从而实现数据采集系统的工作。通过该系统实现了对荧光信号的采集、转换、存储及传输功能,并设计相应的壳体完成了对系统的密封,实现了原理样机小型化、智能化、集成化的设计。最后,本文基于小波变换实现了对数据的去噪处理,通过实验对比确定了去噪的最优小波函数。结果表明小波去噪可以更好的保留信号细节信息,提高了系统的检测精度。通过在不同环境条件下更改与待测样品距离,研究了其适用距离。在此基础上对结果进行分析,成功的证明了该样机可以实现对油污的检测。

论文目录

  • 摘要
  • abstract
  • 第一章 绪论
  •   1.1 引言
  •   1.2 油类污染的危害
  •   1.3 矿物油检测方法
  •   1.4 国内外发展现状
  •     1.4.1 国外研究现状及发展动态
  •     1.4.2 国内研究现状
  •   1.5 本文主要工作及章节安排
  • 第二章 荧光法测量水中矿物油基本原理
  •   2.1 荧光产生机理
  •   2.2 荧光分析法检测矿物油的可行性
  •   2.3 本章小结
  • 第三章 荧光矿物油测量系统总体设计
  •   3.1 系统总体设计及工作原理
  •   3.2 激发光源
  •     3.2.1 激发光源对荧光的影响
  •     3.2.2 激发光源的选择
  •   3.3 光栅
  •   3.4 滤光片
  •   3.5 光路设计
  •   3.6 CCD器件介绍
  •     3.6.1 CCD概述
  •     3.6.2 CCD工作原理
  •     3.6.3 CCD电荷转移原理
  •     3.6.4 相关双采样
  •     3.6.5 线阵CCD的驱动方法
  •   3.7 本章小结
  • 第四章 系统总体硬件设计
  •   4.1 系统硬件总体设计
  •   4.2 CCD选型及电路设计
  •     4.2.1 CCD选型
  •     4.2.2 TCD1209D介绍及电路设计
  •   4.3 FPGA选型及电路设计
  •     4.3.1 FPGA选型
  •     4.3.2 FPGA下载电路
  •     4.3.3 时钟电路
  •   4.4 AD选型及电路设计
  •     4.4.1 AD转换器的选型原则
  •     4.4.2 AD9945 介绍及电路设计
  •   4.5 串口电路设计
  •   4.6 电源模块设计
  •   4.7 LED恒流源电路设计
  •   4.8 PCB设计
  •   4.9 本章小结
  • 第五章 系统总体软件设计
  •   5.1 硬件描述语言
  •     5.1.1 Verilog语言介绍
  •     5.1.2 FPGA设计方法
  •   5.2 CCD驱动程序设计
  •   5.3 AD9945 驱动程序设计
  •     5.3.1 AD9945 驱动程序分析
  •     5.3.2 AD9945 内部寄存器程序设计
  •     5.3.3 AD9945 采样时钟的程序设计
  •     5.3.4 AD9945 钳制时钟程序设计
  •   5.4 系统存储模块及串口设计
  •   5.5 本章小结
  • 第六章 实验及数据处理
  •   6.1 实验设计
  •     6.1.1 实验设计思想
  •     6.1.2 实验方法
  •   6.2 系统实物图
  •   6.3 小波去噪
  •     6.3.1 小波简介
  •     6.3.2 小波的定义及其特点
  •     6.3.3 几种常见的小波函数
  •     6.3.4 小波去噪实现
  •   6.4 测试实验
  •   6.5 实验数据处理
  •     6.5.1 常用去噪方法
  •     6.5.2 小波基函数的选择
  •   6.6 实验数据分析
  •     6.6.1 系统可行性证明
  •     6.6.2工作模式实验
  •     6.6.3不同样品实验
  •     6.6.4白天黑夜实验
  •     6.6.5系统距离实验
  •     6.6.6室外距离实验
  •   6.7 小结
  • 第七章 总结与展望
  •   7.1 全文工作总结
  •   7.2 工作展望
  • 参考文献
  • 发表论文和参加科研情况说明
  • 致谢

    • 文章来源

    类型: 硕士论文

    作者: 白芳洲

    导师: 李林奇

    关键词: 矿物油污染,荧光检测,数据采集,小波去噪

    来源: 国家海洋技术中心

    年度: 2019

    分类: 基础科学,工程科技Ⅰ辑

    专业: 海洋学,环境科学与资源利用,环境科学与资源利用

    单位: 国家海洋技术中心

    分类号: X55;X834

    总页数: 93

    文件大小: 3454K

    下载量: 113

    相关论文文献

    • [1].移动数据采集系统在因公赔偿中的应用[J]. 电子技术与软件工程 2019(24)
    • [2].风洞通用压力扫描阀综合数据采集系统的设计与实现[J]. 计算机测量与控制 2020(02)
    • [3].基于ZigBee无线网络的应变数据采集系统[J]. 仪表技术与传感器 2020(01)
    • [4].多通道混合数据采集系统设计与实现[J]. 计算机测量与控制 2020(02)
    • [5].智轨电车低压配电与数据采集系统研究[J]. 控制与信息技术 2020(01)
    • [6].自动化设备数据采集系统的开发与应用[J]. 南方农机 2020(05)
    • [7].石油钻井实时数据采集系统研究[J]. 内江科技 2020(05)
    • [8].高速公路机电设备运维数据采集系统研究[J]. 西部交通科技 2020(01)
    • [9].整车低温冷起动数据采集系统的研究[J]. 电子世界 2020(08)
    • [10].基于称重原理的数据采集系统在零售柜上的应用[J]. 衡器 2020(06)
    • [11].一种便携式实时数据采集系统的设计与实现[J]. 北华航天工业学院学报 2020(03)
    • [12].智能电表数据采集系统设计与分析[J]. 计算机产品与流通 2020(10)
    • [13].浅谈实时数据采集系统在炼油厂的应用[J]. 信息系统工程 2020(08)
    • [14].嵌入式健康数据采集系统设计与实现[J]. 电脑知识与技术 2020(25)
    • [15].面向数字孪生的数据采集系统设计[J]. 电子质量 2020(10)
    • [16].油田井下数据采集系统的相关研究[J]. 信息系统工程 2018(12)
    • [17].试验数据采集系统的信号实时性分析[J]. 仪器仪表用户 2019(03)
    • [18].嵌入式技术在数据采集系统中的应用[J]. 中国新通信 2018(14)
    • [19].基于ZigBee与GPRS的农业数据采集系统设计[J]. 贵州师范学院学报 2016(09)
    • [20].基于单片机的电力机车数据采集系统的设计[J]. 现代工业经济和信息化 2016(24)
    • [21].基于FPGA+DSP的数据采集系统设计与实现[J]. 计算机测量与控制 2016(11)
    • [22].基于ZigBee的人体健康数据采集系统的设计[J]. 物联网技术 2016(12)
    • [23].用于铁路基础设施监测的振动传感器数据采集系统设计[J]. 中国新技术新产品 2017(04)
    • [24].全国健康扶贫数据采集系统的构建[J]. 中国卫生信息管理杂志 2016(06)
    • [25].无人机数据采集系统在通信勘查中的应用要点[J]. 电信工程技术与标准化 2017(04)
    • [26].一种便携式数据采集系统的硬件电路设计[J]. 仪表技术 2017(05)
    • [27].多任务航空数据采集系统[J]. 科技传播 2017(12)
    • [28].基于MSP430的数据采集系统设计[J]. 工业控制计算机 2017(08)
    • [29].离散型制造企业数据采集系统设计及实施[J]. 机电工程技术 2017(07)
    • [30].一种基于太阳能光伏供电的数据采集系统[J]. 内燃机与配件 2017(16)

    标签：;  ;  ;  ;  

    基于荧光机理的水面溢油监测技术研究
    下载Doc文档

    猜你喜欢

    © 2024 毕论降 版权所有 鄂ICP备12018319号-6