一、基于相敏检测技术的光纤氧传感器（论文文献综述）
张颖[1]（2021）在《便携式海水光学溶解氧检测仪的设计与开发》文中研究指明溶解氧是海洋常规水质监测的重要参数之一,在评估海洋碳循环过程中也发挥着关键的作用。准确、高质量的溶解氧观测有助于加深对不断变化的海洋的了解,这些需求驱动了海水溶解氧检测仪器的发展。本文调研总结了目前国内外海水溶解氧浓度检测方法和检测仪器的研究现状,设计开发了一种适合海水现场测量的便携式光学溶解氧检测仪。本文首先介绍了基于荧光猝灭原理的溶解氧浓度检测方法。基于荧光寿命检测原理和锁相放大的微弱荧光信号检测方法,确定了便携式海水光学溶解氧检测仪的系统设计方案,明确设计指标。然后采用模块化设计方法,进行便携式海水光学溶解氧检测仪的设计开发。检测仪由水下检测单元和手持终端两部分组成。其中,水下检测单元通过检测相位差获取荧光寿命,最终检测得到海水溶解氧浓度。设计开发了独立的光路检测结构和根据荧光检测特性进行光电器件选型。重点针对强背景光干扰下的微弱荧光信号检测,研究了一种适合光学溶解氧检测仪的双通道锁相放大检测方法,设计开发了检测电路。机械设计主要考虑仪器部署环境,选取了耐腐蚀的外壳材料,并在海水现场进行了密封性测试。为实现便携式海水溶解氧浓度现场测量,基于STM32单片机设计和开发了一款手持终端设备,实现了检测仪的数据采集、实时存储和数据自校正功能。重点针对光学溶解氧检测仪器传统实验室标定方法具有操作繁琐、条件严格和过程耗时的缺点,本文研究建立了一种基于智能学习算法的海水光学溶解氧检测仪标定方法,提出了相适应的随机采样的标定实验方法并设计开发了相适应的标定装置。标定实验简易,实现了以较短的标定周期完成溶解氧检测仪的高准确度标定。最后,采用实验室和海水现场实验方法,对设计开发的便携式海水光学溶解氧检测仪进行性能检测。检测结果显示,检测仪达到了设计目标,具备了在海水现场长期、稳定和准确测量溶解氧浓度的功能。
李小媛,刘铃铃,余超萍,查婷婷,徐宇,钟志文[2]（2020）在《基于荧光猝灭原理的溶解氧传感器研究综述》文中研究表明溶解氧是一个评定水质污染程度、水体自净能力的重要指标,近些年我国学者对基于荧光猝灭原理来测定溶解氧的传感器进行研究,并制得各方面性能良好又便捷的溶解氧传感器。本文概括了国内学者基于荧光猝灭原理的溶解氧传感器的传感膜研制的研究综述、传感器结构设计方面、信号处理研究并介绍了现阶段国内市场部分型号溶解氧传感器。
顾浩,王志强,吴昊,蒋永年,郭亚[3]（2020）在《基于荧光法的溶解氧传感器研制及试验》文中提出溶解氧含量的测量对水产养殖具有极其重要的意义,但目前中国市面上的溶解氧传感器存在价格昂贵、不能持续在线测量及更新部件维护困难等问题,难以在水产养殖物联网中大规模推广和发挥作用。本研究基于荧光淬灭原理,利用水中溶解氧浓度与荧光信号相位差的关系进行低成本、易维护溶解氧传感器的研发。首先利用自制备溶氧敏感膜,经激发光照射后产生红色荧光,该荧光寿命可由溶解氧浓度调节;然后利用光信号敏感器件设计光电转化电路实现光信号感知;再以STM32F103微处理器作为主控芯片,编写下位机程序实现激发光脉冲产生,利用相敏检波原理以及快速傅里叶变换（FFT）计算激发光与参照光的相位差,进而转化为溶解氧浓度,实现溶解氧的测量。荧光探测部分与系统主控部分采用分离式设计思想,利用屏蔽排线直接插拔连接,便于传感器探测头的拆卸、更换、维护以及实现远距离在线测量。经测试,本溶解氧传感器的测量范围是0～20 mg/L,响应延迟小于2 s,溶氧敏感膜使用寿命约1年,可以实时不间断地对溶解氧浓度进行测量。同时,本传感器具有测量方便、制作成本低、体积小等特点,为中国水产养殖低成本溶解氧传感器的研发与市场化奠定了良好的基础。
郑杰[4]（2020）在《微型无线多参数水质传感器的研究与设计》文中研究指明随着社会经济水平的不断提高,水环境质量日益受到重视。生活用水、饮用水、企业排放水、渔农业灌溉养殖用水等均需检测,利用水质传感器对水环境进行在线实时监测成为了当前的迫切需求。应用现代电子测量技术进行水质参数指标的测量已经成为重要的发展趋势之一。本文基于水质参数指标检测的实际需求,设计并实现了一款无线微型多参数水质监测系统,其核心是研发一种实时、无污染、微型化、低功耗的多参数水质传感器模组。基本研究思路为:首先,对水的温度、PH值、电导率、浊度这四项水质参数测量原理进行深入研究;其次,联合设计传感器的结构和软硬件模块;最后,将各种模块综合集成,形成微型化的多参数传感器模组,实现对水质快速实时监测。论文结合微弱信号检测技术、电化学检测技术、光电检测技术以及无线自组网通信技术,以各项水质参数检测原理为依据,以STM32处理器为核心部分,使用数字锁相放大技术与常规各参数测量相结合的方法对微弱光电信号进行处理。采用数字正交锁相放大法提取待测信号的幅值与相位,消除信号延迟及环境背景噪声的影响,有效提高系统的检测精度、范围及检测输出信噪比。考虑到水质传感器的不同应用场景以及增加其多功能的现代化物联网应用,本设计在该传感器中设计了Lora无线通信功能,使得多参数传感器在检测水质的同时能够实现低功耗的远距离无线通信,各个监测节点还能实现自组网,形成一个在线实时监测的无线传感器网络。通过对系统进行优化,实现了浊度检测仪器的微型化和低成本化。实际测试实验表明,总体检测精度为±3%FS与测量范围均达到设计要求,能够满足常规测量需求。
何平[5]（2019）在《基于荧光猝灭的溶解氧传感器研究》文中认为溶解氧是指溶解于水或其他溶剂中的分子态氧,对溶解氧的检测被广泛应用于医疗、化工、农业、环境保护和工业生产中,研制一种检测速度快、灵敏度高、体积小、成本低的溶解氧传感器具有重要意义。其中,溶解氧检测方法主要分为碘量法、电极法和荧光法,本文在调研国内外研究现状后,设计了一种基于荧光猝灭原理的溶解氧传感器。本文采用荧光猝灭原理作为理论基础,选择对氧敏感的铂卟啉作为荧光指示剂,通过检测荧光寿命检测溶解氧浓度。分析了荧光系统对正弦激发光信号的响应,将对荧光寿命的测量转化为对正弦激发光信号和荧光信号相位差的测量。介绍了锁相放大器结构和相敏检测原理,设计了双路锁相测量相位差的方案。本文对溶解氧传感器进行了设计,对每一个功能模块,如荧光探头,信号发生器,LED激发光调制电路,光电探测电路,带通滤波器,移相器,相敏检测电路,低通滤波器,给出了原理图和计算、仿真结果。完成了总体电路设计,绘制了PCB图。本文对所设计的溶解氧传感器进行了实验和测量。测试了溶解氧传感器的光学和电学性能,检验了荧光激发和探测效果,以及双路锁相放大器测量相位差的效果。利用溶解氧传感器检测溶解氧浓度,完成了对传感器的标定。研究了水溶液的盐度和温度对荧光猝灭的影响。
高亚[6]（2018）在《基于荧光猝灭法的溶解氧传感器研制》文中研究表明水中溶解氧浓度的测量对于水环境监测、水产养殖、工业生产和科学实验都有着极其重要的价值。论文在学习调研溶解氧测量原理,以及溶解氧传感器国内外研究现状的基础上,开展基于荧光猝灭法的溶解氧传感器研发。主要研究内容和成果如下:根据Stern-Volmer方程可知荧光的寿命与水体中溶解氧浓度的关系,推导出荧光寿命与一定频率荧光信号的相位差关系,利用相敏检测原理以及傅里叶变换可求出荧光寿命,最后计算出溶解氧浓度。设计了保证光电二极管不受杂散光干扰的光路结构;设计了密封性能良好便于安装固定的传感器机械结构,完成了传感器的安装调试。设计了基于NTC热敏电阻的温度测量电路,基于光电二极管的光电转换与放大电路,以及带通滤波电路,利用STM32F103单片机作为主控芯片,完成了溶解氧传感器的硬件电路设计和调试;设计并编写了基于STM32F103单片机的下位机程序,实现了传感器的智能化检测、数据处理、结果计算和RS485通信等功能;设计并编写了基于QT的Windows上位机程序,实现了与传感器的通信、显示、存储、布网式测量以及对传感器的在线标定。基于该传感器建立了溶解氧浓度计算模型以及在线标定方法、温度修正等。完成了传感器的精确度、重复性、稳定性的传感器性能测试实验,结果表明达到了传感器设计要求。
杨亦睿[7]（2017）在《基于荧光猝灭原理的溶解氧浓度传感器的研究设计》文中认为因为某些作用而溶解在水或其他液态物质中的氧分子称为溶解氧（Dissolved Oxygen）。水体中的溶解氧是水生物进行生命活动所不可缺少的重要物质,也是衡量水质水况的重要指标。随着社会的发展和科技的进步,大量的工业废水和化学污水被源源不断地排入海洋,再加之汽车尾气、二氧化碳排放等其他污染因素,直接或间接地导致了各种水资源、水环境和水生态系统的严重破坏,也影响了水循环的自然平衡。因此,研制出高精度的溶解氧浓度传感器,随时准确地掌握水体中溶解氧的含量具有非常重要的意义。论文以荧光寿命法与荧光猝灭原理作为基本检测方法与设计原理,通过控制、电子、光学、化学和计算机科学等多学科知识理论交叉融合,利用电路设计、相敏检测、信号处理、光电传感、锁相环技术及软件设计等技术方法,结合系统分析与系统建模,以光学设计、化学调制、降噪分析与实验校正为辅助手段,设计开发出高精度、高灵敏度、高稳定性、低功耗的溶解氧浓度传感器,并最终对传感器样机进行了相关的调试测试与标定实验。论文先后介绍了研究背景与研究意义,总结归纳了海内外溶解氧浓度检测技术的相关进展及研究现状,给出了论文的研究目标与主要内容,对论文的基本内容进行了概述,简述了荧光猝灭原理、相敏检测原理与锁相环原理等系统的基本设计原理,介绍了系统的检测原理与结构,给出了传感膜、机械结构、光路结构、功能电路模块和核心控制单元等系统各部分的具体设计方法,对上下位机主程序、各功能任务程序、综合计算方法、上位机软件与相关算法等软件内容进行了设计。最终对传感器样机进行了实验与标定,综合分析了实验结果并给出了传感器的基本性能参数。实验结果和基本参数表明,该传感器各方面性能良好,具有一定的检测能力和工作能力,达到了预期的设计效果和设计要求。
陈希[8]（2017）在《基于AD630锁相放大器的研究设计及其在光纤气体传感检测系统中的应用》文中研究表明微弱信号检测是在近代电子学的基础上新兴的一门学科,在工业、环境、医学等许多领域应用广泛。其常用检测手段之一为锁相放大器,目前仍是许多业内人士所研究的重点。然而现在市面上出现的商用锁相放大器多价格昂贵、体积笨重、结构和功能十分复杂,它们通常很难集成到特定的检测系统中,甚至有些型号的锁相放大器需要依赖于特定的设备进行工作。因此,该类锁相放大器不适合集成在集成化程度高、针对性强,特别是一些便携式的检测系统。基于以上考虑,本文设计并制作了基于AD630的锁相放大器,它以相敏检测原理和相关检测原理为设计依据,AD630为核心芯片,能够准确检测低信噪比信号的幅值和相位。该锁相放大器制作成本低廉、设计结构简单、体积小、灵活性强,便于集成在许多检测系统,特别是适用于便携式系统当中,并且能够针对不同检测系统的要求和特性,对其结构和参数进行改进;同时它不需要依赖于特殊的器件,可以相对独立的工作。根据不同系统的需要,本文设计了两类基于AD630锁相放大器,分别用于两类光纤气体传感检测系统中。一类是双路AD630锁相放大器,主要用于测量相位,用于荧光法氧气浓度检测系统中;另一类是单路AD630锁相放大器,用于测量幅值,用于谐波法微量水蒸气浓度检测系统中。本文的主要内容如下:1、根据锁相放大器的工作原理和基本组成,重点介绍了锁相放大器核心理论——相敏检测原理和相关检测原理。根据荧光法氧气浓度检测系统和谐波法微量水蒸气浓度检测系统不同的检测原理,初步设计并介绍双路AD630锁相放大器和单路AD630锁相放大器的结构。2、选择AD630作为锁相放大器的核心芯片,设计基于AD630锁相放大器的各个部分,分析其功能并给出具体电路设计图。3、对AD630锁相放大器电路性能进行测试,分为双路和单路两部分。双路AD630锁相放大器主要功能为测量相位差。经过检验,双路AD630锁相放大器能够准确的检测输入信号与参考信号之间的相位差,分辨率为0.014°,电路波动0.12%。单路AD630锁相放大器主要检测有效信号的幅值。检测结果表明,单路锁相放大器能够将有效信号幅值信息挑选出来,并且随着输入信号幅值增长,输出信号幅值呈线性增长,电路波动0.24%,测量多次后,同组数据之间的方差均小于 0.00207。4、双路AD630锁相放大器用于荧光法氧气浓度检测系统中测量荧光与参考信号的相位差。在0.99%-8%的测量范围内,相位每变化1°,氧气浓度最小变化0.285%,3%浓度下测量系统浓度波动0.0263%,综合多天测量数据,每个浓度梯度得到的数据平均值对应的氧气浓度最多相差0.032%。5、单路AD630锁相放大器用于谐波法微量水蒸气浓度检测系统检测二次谐波幅值。在0-1200ppm浓度下,每1mV对应0.2ppm。为了提高系统在低浓度下测量的信噪比和扩大测量范围,我们对单路AD630锁相放大器进行了改造,增加了量程自动控制模块。经过量程自动控制后信号的信噪比提升明显,在5ppm下,系统分辨率提高,每1mV对应0.002ppm,增加了两个数量级;系统波动0.0448ppm;理论上量程扩大到了5200ppm,相对于调整之前扩大了9倍。目前,该水蒸气测量系统已经投入生产并使用。
贾传武[9]（2016）在《基于荧光淬灭的光纤氧传感器中相位解调方法及稳定性和重复性研究》文中指出氧气浓度的检测在医学、环境保护、石油化工、工业生产、食品保鲜、生产控制等方面有着十分重要的意义,而基于荧光淬灭原理的光纤氧传感器因其具有检测精度高、灵敏度高、结构简单、可以在恶劣环境下工作、响应时间短、能够实现氧气浓度的实时连续监测等优点逐渐成为研究的新热点,并且取得了很大的进展。基于荧光淬灭原理的光纤氧传感器是通过Stern-Volmer方程来解调氧气浓度信息的,其中荧光强度和荧光寿命都可以用于氧气浓度的解调,由于荧光强度的不稳定性我们选择通过测量荧光寿命的方法来测量氧气浓度。相移法是一种普遍的解调荧光寿命的方法,因此对于相位差的检测显得尤为重要。本文基于上述背景,对基于荧光淬灭原理的光纤氧传感器进行了理论分析及实验研究,论文主要有如下内容及创新点：1.介绍了氧气浓度检测的重要意义及主要方法,重点介绍了光纤氧传感器的研究现状及国内外发展,包括光纤传感器、气敏传感器和光纤氧传感器,对课题研究提出了新的要求。2.介绍了基于荧光淬灭原理的光纤氧传感器的检测原理,包括荧光的产生及淬灭的相关理论基础,重点介绍了相移法测量荧光寿命的原理,并通过公式推导验证了理论的正确性。3.介绍了基于荧光淬灭原理的光纤氧传感器的主要器件（氧传感膜、光源、滤波片、光电探测器）的选择,介绍了传感器的基本结构,重点介绍了基本电路的设计原理,包括光源驱动电路和光电探测电路。4.介绍了相移法测量氧气浓度中相位解调的两种新方法：减法电路和矢量锁相放大电路,重点介绍了其设计原理和基本电路,并通过电信号对两种方法进行相位检测的验证,最后将减法电路应用于氧气含量的测量中,介绍了一种能够产生小角度相移的标准信号源,并应用于减法电路小角度电信号相位差的验证中。5.介绍了影响光纤氧传感器系统稳定性和重复性的主要因素,包括环境温度、无氧时相位的稳定性、电路和光路四个方面,并很大程度上提高了相位的稳定性和重复性,重点介绍了利用加参考光路的方式消除光路对于相位差检测的稳定性和重复性的影响。
杨云[10]（2016）在《基于DSP和STM32的便携式荧光光纤pO2测量仪设计》文中进行了进一步梳理在许多科学研究与实际技术应用中,对氧含量进行实时监测都是至关重要的。包括生物技术、海洋科学、生物学、化学分析、食品安全、医学诊断等领域,而现有检测氧含量的方法主要有:Winkler碘量法、电化学法和光化学法,并且通常都存在操作繁琐、实时性差、可靠性差、需消耗被测物等缺点。荧光光纤氧传感器克服了上述传感器的缺点,同时可实现远程传感和仪器的微型化。本文提出并实现了一种以DSP和STM32为核心控制器的可实时监测氧气浓度的低成本、微小型荧光光纤pO2生物医学传感器,实现对氧气浓度进行实时的光学检测。其原理是通过测量荧光的强度和寿命实现氧分压的检测。在该系统中,通过驱动蓝色LED产生激发光,激发光经光纤传输至由Ru（dpp）32+、有机改性溶胶凝胶（ormosil）、聚氨酯水凝胶等制备而成的氧敏感膜,正弦激发信号在氧敏感指示剂的吸收峰和发射峰之间产生荧光相移信号,通过信号处理电路及基于DSP的数字正交锁相信号调理系统对荧光相移信号进行实时处理,最后采用STM32控制器实现对氧浓度的实时计算与显示。本文在论述了荧光光纤传感器的研究背景和发展现状的基础上,阐述了该项目的研究意义和应用前景。综上所述,本文的研究内容主要分为以下部分:（1）对荧光光纤pO2传感器进行整体理论仿真分析和工作原理介绍,将整个系统进行模块化分析。根据不同的模块搭建其所需的仿真平台,对各个模块进行理论仿真和分析,验证整个系统工作原理的可靠性和稳定性。（2）根据系统的设计要求和检测原理以及工作性能,选择合适的传感材料,设计并合成传感器中所需的氧敏感膜。并对其进行理论分析和反复试验,根据相应设计要求对其进行进一步的优化,使其满足整个系统的设计需求。（3）本文采用数字锁相解调技术,实现对荧光信号的实时处理和分析。根据系统设计要求选择合适的DSP数字处理器和相应的系统控制器,并搭建系统各个模块所需的信号处理电路实现系统处理的实时性、工作的可靠性以及设计的微型化。（4）对整个系统进行整体测试,根据实验结果及设计要求对各个部分进行相应的优化,进一步拓展其应用领域及应用要求的多元化。
二、基于相敏检测技术的光纤氧传感器（论文开题报告）
（1）论文研究背景及目的
此处内容要求：
首先简单简介论文所研究问题的基本概念和背景，再而简单明了地指出论文所要研究解决的具体问题，并提出你的论文准备的观点或解决方法。
写法范例：
本文主要提出一款精简64位RISC处理器存储管理单元结构并详细分析其设计过程。在该MMU结构中,TLB采用叁个分离的TLB,TLB采用基于内容查找的相联存储器并行查找,支持粗粒度为64KB和细粒度为4KB两种页面大小,采用多级分层页表结构映射地址空间,并详细论述了四级页表转换过程,TLB结构组织等。该MMU结构将作为该处理器存储系统实现的一个重要组成部分。
（2）本文研究方法
调查法：该方法是有目的、有系统的搜集有关研究对象的具体信息。
观察法：用自己的感官和辅助工具直接观察研究对象从而得到有关信息。
实验法：通过主支变革、控制研究对象来发现与确认事物间的因果关系。
文献研究法：通过调查文献来获得资料，从而全面的、正确的了解掌握研究方法。
实证研究法：依据现有的科学理论和实践的需要提出设计。
定性分析法：对研究对象进行“质”的方面的研究，这个方法需要计算的数据较少。
定量分析法：通过具体的数字，使人们对研究对象的认识进一步精确化。
跨学科研究法：运用多学科的理论、方法和成果从整体上对某一课题进行研究。
功能分析法：这是社会科学用来分析社会现象的一种方法，从某一功能出发研究多个方面的影响。
模拟法：通过创设一个与原型相似的模型来间接研究原型某种特性的一种形容方法。
三、基于相敏检测技术的光纤氧传感器（论文提纲范文）
（1）便携式海水光学溶解氧检测仪的设计与开发（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 研究背景及意义 |
| 1.2 国内外研究现状 |
| 1.2.1 海水溶解氧测量方法 |
| 1.2.2 海水光学溶解氧检测仪器 |
| 1.3 本文主要研究内容和结构 |
| 第2章 检测仪的原理与系统设计 |
| 2.1 检测仪检测原理 |
| 2.1.1 荧光猝灭原理 |
| 2.1.2 锁相放大检测方法 |
| 2.2 检测仪系统设计 |
| 2.3 检测仪设计指标 |
| 2.4 本章小结 |
| 第3章 检测仪模块化设计开发 |
| 3.1 水下检测单元光路设计 |
| 3.1.1 光学器件选型 |
| 3.1.2 荧光物质选择 |
| 3.1.3 光路结构设计 |
| 3.2 水下检测单元电路设计 |
| 3.2.1 双通道锁相放大电路 |
| 3.2.2 温度检测电路 |
| 3.3 水下检测单元机械设计 |
| 3.4 手持终端硬件设计 |
| 3.4.1 手持终端设计概述 |
| 3.4.2 MCU主控模块 |
| 3.4.3 RS485 通信模块 |
| 3.4.4 LCD显示模块 |
| 3.5 手持终端软件设计 |
| 3.5.1 数据采集软件设计 |
| 3.5.2 数据处理与校正软件设计 |
| 3.6 手持终端显示界面设计 |
| 3.7 本章小结 |
| 第4章 检测仪标定方法研究 |
| 4.1 检测仪标定方法 |
| 4.1.1 高阶多项式标定方法 |
| 4.1.2 多点标定曲面拟合方法 |
| 4.2 检测仪标定系统的建立 |
| 4.2.1 标定实验材料和装置 |
| 4.2.2 标定实验流程 |
| 4.3 基于智能学习算法的检测仪标定模型构建 |
| 4.4 检测仪多元参数标定研究 |
| 4.5 本章小结 |
| 第5章 检测仪性能测试 |
| 5.1 实验室测试 |
| 5.1.1 标准碘量法滴定实验 |
| 5.1.2 检测仪准确度测试 |
| 5.1.3 检测仪分辨率测试 |
| 5.1.4 检测仪测量范围测试 |
| 5.1.5 检测仪响应时间测试 |
| 5.1.6 检测仪精密度测试 |
| 5.2 海水现场测试 |
| 5.2.1 检测仪海水现场测试 |
| 5.2.2 检测仪长期稳定性测试 |
| 5.3 本章小结 |
| 第6章 总结与展望 |
| 6.1 总结 |
| 6.2 展望 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 在学期间主要科研成果 |
| 一、发表学术论文 |
| 二、其他科研成果 |
（2）基于荧光猝灭原理的溶解氧传感器研究综述（论文提纲范文）
| 一、研究背景及意义 |
| (一)研究背景 |
| (二)研究意义 |
| 二、国内相关技术研究现状 |
| 三、荧光猝灭测溶解氧浓度的原理 |
| (一)荧光的产生 |
| 1．荧光的产生条件 |
| 2．荧光的产生过程 |
| (二)荧光猝灭 |
| (三)检测方法 |
| 1．相移法 |
| 2．脉冲法 |
| 四、溶解氧传感膜的制备方案 |
| (一)荧光指示剂 |
| (二)氧敏荧光膜基质 |
| (三)荧光指示剂固定方式 |
| 五、溶解氧传感器结构设计 |
| (一)溶解氧传感器的主要传感部件及作用 |
| 1．探头部分 |
| 2．主机部分 |
| (二)传感器关键器件的选择 |
| 六、信号转换和处理 |
| 七、溶解氧传感器的应用 |
| 八、总结与展望 |
| (一)总结 |
| (二)展望 |
（3）基于荧光法的溶解氧传感器研制及试验（论文提纲范文）
| 1 引言 |
| 2 荧光淬灭溶解氧传感器测量原理及材料制备 |
| 2.1 荧光淬灭溶解氧传感器测量原理 |
| 2.2 荧光材料制备 |
| 3 传感器系统设计 |
| 3.1 系统总体设计 |
| 3.2 MCU主控制芯片 |
| 3.3 电源管理模块设计 |
| 3.4 485接口电路设计 |
| 3.5 LED驱动电路设计 |
| 3.6 光电转换模块设计 |
| 3.7 温度测量模块设计 |
| 3.8 物理结构设计 |
| 3.9 下位机程序总体设计 |
| 4 测试试验及结果分析 |
| 5 结论 |
（4）微型无线多参数水质传感器的研究与设计（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 创新点摘要 |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 课题研究背景及意义 |
| 1.2 水质传感器概述 |
| 1.3 水质检测技术的国内外研究现状 |
| 1.3.1 国外研究现状 |
| 1.3.2 国内研究现状 |
| 1.3.3 水质检测技术的发展趋势 |
| 1.4 主要研究内容 |
| 第二章 水质传感器的信号检测及参数测量方法 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 微弱信号的检测 |
| 2.2.1 微弱信号检测原理 |
| 2.2.2 锁相放大技术的研究 |
| 2.3 水质电导率的检测 |
| 2.3.1 水电导率检测原理 |
| 2.3.2 电导率检测方法 |
| 2.4 水质浊度的检测 |
| 2.4.1 水质浊度检测原理 |
| 2.4.2 水质浊度检测方法 |
| 2.5 PH值的检测 |
| 2.5.1 PH值检测原理 |
| 2.5.2 PH值检测方法 |
| 2.6 水温度的检测 |
| 2.6.1 温度检测原理 |
| 2.6.2 温度检测方法 |
| 2.7 本章小结 |
| 第三章 无线多参数水质传感器的设计与实现 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 无线多参数水质监测系统的总体设计 |
| 3.3 多参数水质传感器的硬件设计 |
| 3.3.1 电导率检测模块的硬件电路设计 |
| 3.3.2 浊度检测模块的硬件电路设计 |
| 3.3.3 PH值检测模块的硬件电路设计 |
| 3.3.4 温度检测模块的硬件电路设计 |
| 3.3.5 无线通信模块的硬件电路设计 |
| 3.3.6 整体硬件电路设计 |
| 3.4 无线多参数水质传感器的软件设计 |
| 3.5 本章小结 |
| 第四章 微型多参数水质传感器系统的验证与测试 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 浊度的实验验证与测试结果 |
| 4.3 PH值的实验验证与测试结果 |
| 4.4 电导率的实验验证与测试结果 |
| 4.5 温度的实验测量与结果 |
| 4.6 微型多参数水质传感器实现无线实时监测 |
| 4.7 本章小结 |
| 结论 |
| 参考文献 |
| 发表文章目录 |
| 致谢 |
（5）基于荧光猝灭的溶解氧传感器研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 1 绪论 |
| 1.1 研究背景及意义 |
| 1.2 溶解氧检测方法 |
| 1.3 国内外研究现状 |
| 1.4 本文主要研究内容 |
| 2 溶解氧传感器检测原理 |
| 2.1 荧光猝灭效应 |
| 2.2 溶解氧浓度检测原理 |
| 2.3 锁相放大原理 |
| 2.4 本章小结 |
| 3 溶解氧传感器系统设计 |
| 3.1 溶解氧传感器总体设计 |
| 3.2 荧光系统设计 |
| 3.3 光电探测电路设计 |
| 3.4 锁相放大电路设计 |
| 3.5 信号采集与处理系统设计 |
| 3.6 电源系统设计 |
| 3.7 电路总体设计 |
| 3.8 本章小结 |
| 4 溶解氧传感器性能测试 |
| 4.1 氧传感膜光谱特性测试 |
| 4.2 荧光系统及光电探测系统测试 |
| 4.3 锁相放大系统测试 |
| 4.4 本章小结 |
| 5 溶解氧检测实验 |
| 5.1 溶解氧传感器性能测试 |
| 5.2 盐度对荧光猝灭的影响 |
| 5.3 温度对荧光猝灭的影响 |
| 5.4 本章小结 |
| 6 总结与展望 |
| 6.1 总结 |
| 6.2 展望 |
| 致谢 |
| 参考文献 |
（6）基于荧光猝灭法的溶解氧传感器研制（论文提纲范文）
| 致谢 |
| 摘要 |
| Abstract |
| 1 绪论 |
| 1.1 研究背景与意义 |
| 1.1.1 水质监测的重要意义 |
| 1.1.2 水体中溶解氧的监测意义 |
| 1.2 水体中溶解氧测量方法现状 |
| 1.3 荧光猝灭法溶解氧传感器研制现状 |
| 1.4 本课题研究的目标和研究内容 |
| 1.4.1 研究目标 |
| 1.4.2 研究内容 |
| 2 荧光猝灭法溶解氧检测原理 |
| 2.1 荧光产生及猝灭原理 |
| 2.2 荧光猝灭法的检测方法 |
| 2.3 相敏检测原理 |
| 2.4 本课题采用的检测方法 |
| 2.5 本章小结 |
| 3 传感器的硬件设计 |
| 3.1 传感器硬件设计概述 |
| 3.1.1 硬件电路设计 |
| 3.1.2 光路设计 |
| 3.1.3 机械结构设计 |
| 3.1.4 传感器关键器件的选择 |
| 3.2 硬件电路设计 |
| 3.2.1 MCU主控模块 |
| 3.2.2 LED驱动模块设计 |
| 3.2.3 I/V转换电路设计 |
| 3.2.4 带通滤波放大电路设计 |
| 3.2.5 温度测量电路设计 |
| 3.2.6 RS485通信模块设计 |
| 3.2.7 电源模块设计 |
| 3.3 本章小结 |
| 4 传感器上下位机软件设计 |
| 4.1 传感器系统软件设计概述 |
| 4.2 下位机程序设计 |
| 4.2.1 整体设计 |
| 4.2.2 LED驱动模块 |
| 4.2.3 数据采集及处理模块 |
| 4.2.4 Flash存储模块 |
| 4.2.5 通信模块 |
| 4.3 上位机软件设计 |
| 4.4 上下位机通信协议设计 |
| 4.5 本章小结 |
| 5 传感器的建模、标定及实验 |
| 5.1 传感器的温度标定 |
| 5.2 传感器的计算模型 |
| 5.2.1 无氧条件下荧光寿命τ与温度的关系 |
| 5.2.2 饱和溶解氧下荧光寿命τ与温度的关系 |
| 5.2.3 溶解氧浓度计算模型的建立 |
| 5.3 传感器的在线标定 |
| 5.4 传感器的性能测试 |
| 5.4.1 精确度 |
| 5.4.2 重复性 |
| 5.4.3 稳定性 |
| 5.4.4 可靠性 |
| 5.5 本章小结 |
| 6 总结与展望 |
| 6.1 总结 |
| 6.2 展望 |
| 参考文献 |
| 作者简历 |
（7）基于荧光猝灭原理的溶解氧浓度传感器的研究设计（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 研究背景及研究意义 |
| 1.2 国内外相关技术及研究现状 |
| 1.3 论文的研究目标与主要任务 |
| 1.4 论文概述 |
| 1.5 本章小结 |
| 第2章 溶解氧浓度传感器的原理与系统 |
| 2.1 荧光猝灭效应 |
| 2.1.1 荧光产生机理 |
| 2.1.2 荧光猝灭原理 |
| 2.2 溶解氧浓度的相敏检测机制 |
| 2.3 模拟锁相环（APLL）技术在本系统中的嵌入 |
| 2.4 系统结构与检测原理 |
| 2.5 仪器的工作方式 |
| 2.6 本章小结 |
| 第3章 溶解氧浓度传感器硬件部分设计 |
| 3.1 外围及内部机械结构设计 |
| 3.2 高性能传感膜的综合制备 |
| 3.3 光学光路结构设计 |
| 3.4 传感器硬件电路系统设计 |
| 3.4.1 系统电路部分概述 |
| 3.4.2 基于光电二极管的前置放大电路噪声分析 |
| 3.4.3 带前置放大的光电转换电路模块设计 |
| 3.4.4 放大滤波电路模块设计 |
| 3.4.5 峰值检波电路模块设计 |
| 3.4.6 比较整形电路模块设计 |
| 3.4.7 锁相电路模块设计 |
| 3.4.8 LED驱动电路模块设计 |
| 3.4.9 通讯电路模块设计 |
| 3.4.10 存储电路模块设计 |
| 3.4.11 温度补偿电路模块设计 |
| 3.4.12 MCU核心控制单元设计 |
| 3.5 本章小结 |
| 第4章 溶解氧浓度传感器软件部分设计 |
| 4.1 传感器主程序设计 |
| 4.2 传感器数据采集程序设计 |
| 4.3 传感器数据存储程序设计 |
| 4.4 传感器通信相关程序设计 |
| 4.5 代入误差纠正算法的综合计算方法设计 |
| 4.6 检测系统上位机主程序设计 |
| 4.7 上位机管理系统设计 |
| 4.8 本章小结 |
| 第5章 溶解氧浓度传感器的相关实验 |
| 5.1 温度对传感膜性能影响实验 |
| 5.2 传感器样机的标定实验 |
| 5.2.1 传感器的准确度测试 |
| 5.2.2 传感器的抗干扰性测试 |
| 5.2.3 传感器的稳定性测试 |
| 5.2.4 传感器的响应时间测试 |
| 5.2.5 实验结论 |
| 5.3 本章小结 |
| 第6章 总结与展望 |
| 6.1 总结 |
| 6.2 展望 |
| 参考文献 |
| 攻读硕士学位期间发表的学术论文 |
| 致谢 |
| 附录A |
| 附录B |
| 附录C |
（8）基于AD630锁相放大器的研究设计及其在光纤气体传感检测系统中的应用（论文提纲范文）
| 中文摘要 |
| ABSTRACT |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 课题的研究目的和意义 |
| 1.2 锁相放大器的分类 |
| 1.3 锁相放大器研究现状 |
| 1.3.1 国外现状 |
| 1.3.2 国内现状 |
| 1.4 论文的内容安排 |
| 第二章 锁相放大器以及两种光纤气体传感检测系统的工作原理 |
| 2.1 锁相放大器的基本工作原理 |
| 2.2 相敏检测原理 |
| 2.3 相关检测原理 |
| 2.3.1 自相关检测 |
| 2.3.2 互相关检测 |
| 2.3.3 AD630芯片介绍 |
| 2.4 荧光法氧气浓度检测原理 |
| 2.5 谐波法水蒸气浓度检测原理 |
| 2.5.1 比尔朗伯定律 |
| 2.5.2 波长调制光谱技术 |
| 2.6 两种基于AD630的锁相放大器的结构设计 |
| 2.6.1 双路AD630锁相放大器 |
| 2.6.2 单路AD630锁相放大器 |
| 2.7 本章小结 |
| 第三章 基于AD630锁相放大器硬件电路设计 |
| 3.1 信号发生模块 |
| 3.1.1 以ARM为核心的信号发生模块 |
| 3.1.2 基于Labview的任意波形发生器 |
| 3.2 信号通道 |
| 3.3 相关检测电路 |
| 3.3.1 相敏检测器 |
| 3.3.2 积分器 |
| 3.3.3 低通滤波器 |
| 3.4 参考通道 |
| 3.5 信号采集模块 |
| 3.6 本章小结 |
| 第四章 基于AD630锁相放大器电路性能测试与结果 |
| 4.1 双路AD630锁相放大器测试 |
| 4.1.1 锁相电路幅值检测性能测试 |
| 4.1.2 双路锁相电路角度测量性能测试 |
| 4.2 单路AD630锁相放大器测试 |
| 4.3 本章小结 |
| 第五章 基于AD630的锁相放大器在光纤气体传感检测系统中的应用 |
| 5.1 双路AD630锁相放大器在荧光法氧气浓度检测系统中的应用 |
| 5.1.1 荧光法氧气浓度检测系统结构设计 |
| 5.1.2 系统测试结果 |
| 5.1.3 系统实物展示 |
| 5.2 单路AD630锁相放大器在谐波法微量水蒸气浓度检测系统中的应用 |
| 5.2.1 谐波法微量水蒸气浓度检测系统结构设计 |
| 5.2.2 实验涉及的波形图 |
| 5.2.3 实验结果 |
| 5.2.4 量程自动控制模块 |
| 5.2.5 加入量程控制模块之后系统测试结果 |
| 5.2.6 系统实物展示 |
| 5.3 本章小结 |
| 第六章 总结与展望 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 攻读硕士学位期间所获成果 |
| 学位论文评阅及答辩情况表 |
（9）基于荧光淬灭的光纤氧传感器中相位解调方法及稳定性和重复性研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 氧气浓度测量的意义 |
| 1.2 氧气浓度测定的主要方法 |
| 1.2.1 氧化锆法 |
| 1.2.2 超声波法 |
| 1.2.3 电化学法 |
| 1.3 光纤氧传感器 |
| 1.3.1 光纤传感器 |
| 1.3.2 光纤气敏传感器 |
| 1.3.3 光纤氧传感器 |
| 1.4 研究意义及内容 |
| 第2章 光纤氧传感器的检测原理 |
| 2.1 荧光的产生及淬灭的原理 |
| 2.1.1 荧光的产生 |
| 2.1.2 荧光的淬灭 |
| 2.2 光纤氧传感器的检测原理 |
| 2.3 本章小结 |
| 第三章 光纤氧传感器中器件的选择及结构和电路设计 |
| 3.1 器件的选择 |
| 3.1.1 氧传感膜的选择 |
| 3.1.2 光源的选择 |
| 3.1.3 滤光片的选择 |
| 3.1.4 光电探测器的选择 |
| 3.2 光纤氧传感器系统结构的设计 |
| 3.3 电路的设计 |
| 3.3.1 LED的驱动电路 |
| 3.3.2 探测电路的设计 |
| 3.4 本章小结 |
| 第四章 相位差解调电路 |
| 4.1 减法电路 |
| 4.1.1 自增益模块 |
| 4.1.2 减法电路 |
| 4.1.3 带通滤波电路 |
| 4.1.4 标准信号源 |
| 4.1.5 电信号验证减法电路解调相位差的可行性 |
| 4.1.6 减法电路应用于光纤氧传感器中 |
| 4.2 矢量锁相放大电路 |
| 4.2.1 基于AD630的锁相放大器的原理 |
| 4.2.2 矢量锁相放大器的原理 |
| 4.2.3 电信号验证矢量锁相放大器的相位检测 |
| 4.2.4 矢量锁相放大电路稳定性和重复性 |
| 4.3 本章小结 |
| 第五章 影响光纤氧传感器系统及解调电路重复性和稳定性的研究 |
| 5.1 温度对于光纤氧传感器相位稳定的影响 |
| 5.2 氧气浓度为0时的相位值对于光纤氧传感器测量精度的影响 |
| 5.3 电路对于相位重复性和稳定性的影响 |
| 5.3.1 解调电路本身对于相位重复性和稳定性的影响因素 |
| 5.3.2 整个电路的相位重复性和稳定性 |
| 5.4 光路对于相位重复性和稳定性的影响 |
| 5.4.1 光源对于相位重复性和稳定性的影响 |
| 5.4.2 光源强度的变化对相位稳定性的影响 |
| 5.4.3 利用加参考光路的方法提高光纤氧传感器系统的稳定性和重复性 |
| 5.5 本章小结 |
| 全文总结与展望 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 附录：攻读硕士学位期间所获成果 |
| 学位论文评阅及答辩情况表 |
（10）基于DSP和STM32的便携式荧光光纤pO2测量仪设计（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 引言 |
| 1.2 课题背景及研究意义 |
| 1.3 荧光光纤氧传感器的研究现状及发展前景 |
| 1.4 论文的主要研究内容及工作安排 |
| 第2章 荧光光纤pO_2传感探头的设计 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 荧光猝灭原理 |
| 2.3 指示剂的选择 |
| 2.4 传感膜的制备 |
| 2.4.1 实验材料及器材 |
| 2.4.2 有机改性硅酸盐(ormosil)的合成 |
| 2.4.3 光纤探头镀膜 |
| 2.5 本章小结 |
| 第3章 荧光信号处理电路的设计 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 激发光源的选择 |
| 3.3 光源驱动电路的设计 |
| 3.4 光电接收电路的设计 |
| 3.5 本章小结 |
| 第4章 基于DSP的荧光信号调理系统的设计 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 荧光信号检测原理及实现方法 |
| 4.3 相位差检测原理及算法实现 |
| 4.3.1 最小二乘法 |
| 4.3.2 离散傅里叶变换法 |
| 4.3.3 正交检波法(I/Q) |
| 4.4 基于DSP的数字滤波器的设计 |
| 4.4.1 滤波器方案的选择 |
| 4.4.2 数字滤波器的设计 |
| 4.5 基于DSP的正弦载波信号发生器的设计 |
| 4.5.1 信号源的方案选择 |
| 4.5.2 信号源硬件设计 |
| 4.6 信号调理系统的硬件设计 |
| 4.6.1 数字处理器DSP的选型 |
| 4.6.2 ADC采样电路的设计 |
| 4.6.3 数字控制器的选型 |
| 4.7 系统软件设计及实现 |
| 4.7.1 DSP的程序设计 |
| 4.7.2 STM32的程序设计 |
| 4.8 本章小结 |
| 第5章 系统测试结果与讨论 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 最佳调制频率测试 |
| 5.3 荧光寿命与氧分压测试 |
| 5.4 本章小结 |
| 第6章 全文总结与展望 |
| 6.1 全文总结 |
| 6.2 研究展望 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
四、基于相敏检测技术的光纤氧传感器（论文参考文献）
- [1]便携式海水光学溶解氧检测仪的设计与开发[D]. 张颖. 齐鲁工业大学, 2021(10)
- [2]基于荧光猝灭原理的溶解氧传感器研究综述[J]. 李小媛,刘铃铃,余超萍,查婷婷,徐宇,钟志文. 江西化工, 2020(05)
- [3]基于荧光法的溶解氧传感器研制及试验[J]. 顾浩,王志强,吴昊,蒋永年,郭亚. 智慧农业(中英文), 2020(02)
- [4]微型无线多参数水质传感器的研究与设计[D]. 郑杰. 东北石油大学, 2020(03)
- [5]基于荧光猝灭的溶解氧传感器研究[D]. 何平. 华中科技大学, 2019(03)
- [6]基于荧光猝灭法的溶解氧传感器研制[D]. 高亚. 浙江大学, 2018(04)
- [7]基于荧光猝灭原理的溶解氧浓度传感器的研究设计[D]. 杨亦睿. 青岛理工大学, 2017(02)
- [8]基于AD630锁相放大器的研究设计及其在光纤气体传感检测系统中的应用[D]. 陈希. 山东大学, 2017(01)
- [9]基于荧光淬灭的光纤氧传感器中相位解调方法及稳定性和重复性研究[D]. 贾传武. 山东大学, 2016(02)
- [10]基于DSP和STM32的便携式荧光光纤pO2测量仪设计[D]. 杨云. 中南民族大学, 2016(06)