论文部分内容阅读
随着人们海洋环境保护意识的不断增强,船舶生活污水的排放问题越来越受到国际社会的重视,其排放标准也在国内外相关公约和法规的完善下不断提高,同时,各港口国也在逐步加强对船舶生活污水排放问题的检查力度。然而,针对船舶生活污水的排放是否已达到相关公约规定的标准这一问题,各港口国并没有一套准确有效的现场快速检测方法,仅仅只能通过简单定性的传统检查方式来进行大致判断。为此,本文基于STM32和微流控芯片技术设计了一套适合船舶生活污水致病菌现场快速检测的便携式系统,对船舶生活污水排放指标中最具代表性的大肠杆菌数进行现场实时检测。其具体的工作内容如下：(1)微流控芯片的结构设计与制作。本文通过对船舶生活污水大肠杆菌检测特性和检测芯片压力驱动聚集理论进行研究,设计出了一种适合大肠杆菌现场检测的微流控芯片,并用ANSYS CFX软件对所设计的检测芯片流道结构进行了三维模拟仿真。最后制作出相应结构的微流控检测芯片,并将腐蚀后的一对光纤以合理的方式嵌入到微流控芯片PDMS中.(2)激光诱导荧光光学检测系统和信号检测放大滤波电路的设计。本文通过对激光诱导荧光机理和光学检测系统中各光学器件结构原理的研究,完成了光学检测系统的结构设计。然后针对光学检测系统光电倍增管(PMT)所输出的信号特点,设计一个由差分放大电路、高通滤波电路、低通滤波电路以及工频带阻滤波电路所构成的信号处理系统,并借助Multisim电子仿真软件对信号检测放大滤波电路中各模块电路进行仿真分析,以确定各电路的相关参数和电子元器件型号,最后制作出相应的PCB板；(3)基于STM32的船舶污水大肠杆菌实时检测系统硬件电路的设计制作与大肠杆菌实时动态检测过程的软件程序设计。大肠杆菌实时检测系统的硬件设计部分主要包括电源模块、人机交互界面、数据采集、存储器扩展及通信模块等模块电路的设计,软件设计部分主要包括μC/OS-Ⅱ实时操作系统和FAT文件系统在STM32上的移植以及软件层各任务的具体功能实现。最后本文针对如上所设计的大肠杆菌实时检测系统进行了系统整体检测实验,实验结果表明：本文所设计的基于STM32的便携式大肠杆菌实时检测系统能够稳定运行,并实现了大肠杆菌实时动态检测所预期的各项功能。