基于LabVIEW的海洋赤潮生物荧光实时采集系统

赤潮是近海常见的重要灾害之一,为了建立对赤潮生物的有效监测方法，本文提出了一种基于LabVIEW语言的海洋赤潮生物荧光实时采集系统．该系统通过光电倍增管将赤潮生物受激光激发出的荧光信号获取并转换为电流信号，通过信号调理电路及基于LabVIEW编程的数据采集卡将电压信号读入计算机处理并分析．实验结果表明,该系统可以实时有效地捕获海水样品中赤潮生物的荧光信号。为检测和计算海洋赤潮生物及其浓度提供了一种有效的辅助检测途径，有助于预测海洋赤潮爆发．     

基于ARM的海水总有机碳含量现场分析仪的硬件设计

针对海洋生态调查对海水总有机碳含量(TOC)的要求,研制了一种基于化学发光法检测海水 TOC值的现场分析仪。该仪器硬件基于SOC技术,采用ARM架构S3C2440微处理器,嵌入Windows CE操作系统。经过多次海试测量验证,该分析仪在保证测量精度的前提下,提高了测量速度,具有很好的现场应用性。     

原位叶绿素a光纤荧光传感器研制

运用荧光检测技术,设计了一款用于海水中叶绿素a含量检测的在线式光纤传感器。该传感器基于光纤传输与荧光分析法,通过对激发荧光信号的捕捉、传输以及解析达到在线快速检测叶绿素a的目的。实验结果表明,该传感器的响应值与叶绿素a的浓度具有良好的线性关系,检测性能稳定,且具有体积小、传输速度快等特点,初步具备了海水中叶绿素a含量的现场检测能力。     

海水中声波信号检测算法研究

海水内部复杂的噪声环境以及声波发射端和接收端的相对运动所导致的多普勒效应,使海水中表征有用信息的声波信号信噪比低,且声波频率会产生偏移.针对这一问题,建立了海水中的声波传输模型,并以适合于海底低功耗、微处理器实现的双频声波信号的实时检测算法为研究对象,通过仿真实验对比了相关分析、频谱分析、功率谱密度分析以及短时傅里叶变换等信号检测算法的性能,为海水中声波信号检测系统的实现提供了参考.     

基于氧敏感膜的海水溶解氧测定技术研究

提出了一种利用荧光猝灭原理测定海水溶解氧的方法,分别从光电检测电路、LED驱动电路、光电二极管电路、温度检测电路、信号产生采集处理控制电路等方面详细介绍了基于氧敏感膜的海水荧光信号检测系统设计方案,通过实验测试了荧光信号检测系统对荧光相位滞后检测能力、系统的整体稳定性和系统测试数据的准确度。准确度测试中溶解氧测试数据点饱和度从100.00%减小到11.56%,氧敏感膜荧光信号检测系统所测数据与碘量法误差最大为5.15 μmol/L,两种方法变化趋势相同。此系统可以作为一种海水溶解氧测量仪器,具有良好的应用价值。     

基于AHP模型的海洋高新技术产业化影响因素研究——以海水利用业为例

海洋经济近些年来已成为国民经济新的增长点。海洋高新技术的产业化会大力推动海洋经济的持续发展。海水利用业作为一项海洋高新技术产业,近十几年来发展较为迅速。但是相较于欧美及中东地区一些海水利用发展较为成熟的国家,我国在海水利用的技术、规模、融资方式等方面皆存在较大差距,严重制约了产业化的进程。以海水利用业为例,通过引入AHP层次分析法模型构建海水利用产业化影响因素评估体系,探究延缓海水利用产业化步伐的几个关键因素,并对后期继续深入研究的方向进行了思考,以期为其他海洋高新技术的产业化提供借鉴。     

基于荧光法检测海水中油含量的传感器研制

运用荧光检测技术,设计了一款用于海水中油含量检测的在线式传感器。实验表明该传感器性能稳定,检出限为3 μg/L,通过分段标定后线性检测范围可扩展到1 mg/L, 初步具备了海水中油含量的现场测量能力。     

海水营养盐微弱信号检测技术研究

基于光电检测原理和锁相放大技术,对海水营养盐微弱信号检测技术进行了研究。采用模拟锁相放大电路对光电二极管的微弱电压信号进行前置放大滤波处理,基于STM32F401硬件平台提出了改进的变步长最小均方自适应滤波算法对微弱信号做进一步滤波提取,最终实现海水营养盐微弱信号的精准检测。仿真和实验数据表明,该技术方案能够提高营养盐传感器的数据准确度和精密度。     

北黄海大鹿岛附近海域海洋牧场本底地质环境分析

为推进北黄海北部特色滩涂型海洋牧场建设,本研究对北黄海大鹿岛附近海域海洋牧场本底地质环境开展调查评估,利用高分辨率声学探测设备获取研究海域的精密水深数据和浅地层剖面数据;利用现场和实验室结合的方法测定海水理化参数;利用筛析法、激光粒度仪测试方法确定沉积物类型和粒度特征,最终通过分析研究区海底地形地貌、海水水质状况和沉积物分布特征对本底地质环境进行评估。结果显示：目标海域测量水深为1-29 m,平均水深为16 m,海底地形整体表现为平缓的近岸缓坡,地貌以水下侵蚀堆积地貌为主;海底浅地层剖面中U1声学地层清晰连续,全区可追踪,厚度约6 m且变化不大;海水水质良好,主要处于Ⅱ类海水水质标准;表层沉积物类型均为砂,沉积物组分变化不大,砂组分占绝对优势,表层沉积物空间分布主要与沉积物物源条件及辽南沿岸流、海域潮流等因素有关。综合分析认为,北黄海大鹿岛附近海域水深适宜,地形较为平坦,水质环境良好,以砂质浅滩沉积为主,适于滩涂型海洋牧场的构建。     

引渤济锡及煤炭、海洋、生态资源的联合开发

引渤济锡工程是从辽宁省葫芦岛市渤海湾引海水到锡林郭勒盟的大型输海水工程。煤炭、海洋、生态资源的联合开发将为海水利用开辟全新的领域,是海洋经济模式新的突破,是海陆统筹发展战略的具体实施。新疆和内蒙古煤炭储量丰富,土地沙化和荒漠化危机严重,海水西送,具有广阔的应用前景。     

基于FFT的互感式电流信号检测装置的设计

为解决对电路中电流信号的实时监测及谐波分析问题,利用传感器技术设计出一套高精度基于FFT( Fast Fourier Transform) 的互感式电流信号检测装置。该装置可对环路电流信号进行非接触式测量,硬件电路包括互感式电流传感器和检波电路,软件部分以STM32 为主控制器,对信号进行傅立叶变换得到频率和幅度信息。这种以微处理器为核心的测量装置可以实现测量自动化和功能多样化,在工业领域具有一定的应用价值。经实验检测,该系统的频率分辨率可达到1 Hz,幅度分辨率可达到0． 5 mA,测量电流信号频率误差小于2% ,幅度误差小于5%。     

基于电压/频率转换的极简交流电压测量方法

为解决现有交流电压幅值测量方法中对模数转换器性能要求高、硬件电路复杂的问题,采用电压/频率 转换器将交流电压幅度信息调制成数字频率信号,通过分析数字频率信号,可计算出调制前的交流电压幅值。 推导出变换周期内电压/频率转换器的输出频率与输入交流电压幅值的数学关系; 在此基础上设计出仅含有电 压/频率转换芯片和一片双运放的交流电压幅值检测电路。实验结果表明,该方法正确,电路设计合理有效。 该方法利用数字频率信号易积分特性,将每个测试值均用于计算待测信号的幅度,提高了测试数据的利用率, 且简洁的电路设计提高了测量的稳定性。     

酸化作用下页岩超声波透射试验研究

为了探索碳酸（H2CO3）对页岩酸化作用引起的声学特性变化特征,以修武盆地海相页岩为研究对象,通过超声波透射试验方法研究了页岩试样被H2CO3处置后的时域信号、频域信号、波速、衰减系数等特征。研究结果表明,页岩试样被H2CO3处置后,超声波纵波和横波在页岩中的传播时间延长,纵波与横波幅值均呈现明显的下降特征;超声波频域内最大振幅下降,主频向低频方向发生偏移,部分页岩试样主频发生畸变;超声波纵波与横波波速均下降,纵波与横波衰减系数均增大。页岩试样被H2CO3处置后呈现的声波特性变化特征,反映出H2CO3酸化作用导致页岩孔隙度增大或者产生了破坏裂隙。     

声信号探测海洋动物的研究现状和展望

从声纳探测海洋动物的基本原理出发，在介绍了几种常用探测声纳基础上，详细讨论了国外关于海洋动物的探测技术，并着重介绍了不同类别海洋动物的目标反向散射强度随频率和方位的变化关系，不同的动物具有不同的内部特征，引起其反向散射强度较大的差异，从而可实现海洋动物的探测。简要叙述了海洋动物的跟踪方法，对影响探测结果的各种因素进行了探讨，最后阐述了声信号探测海洋动物的发展趋势。     

双频金属探测器的研究

用等效阻抗法分析了金属目标低频电磁感应信号幅度和相位特性,剖析了双频的理论基础和设计技术,论述了双频与探测灵敏度之间的关系,研究并设计了多层印制板接收接收线圈以及移相线圈,研究并解决了全自动抑制海水,磁性土等导电,导磁背景信号以及温度效应所引起的直流漂移的方法。     

TDLAS二次谐波信号检测下限计算方法的研究

Atmospheric trace gas detection method based on tunable diode laser absorption spectroscopy (TDLAS) has high sensitivity and real-time response characteristics. According to the characteristics of semiconductor lasers, amplitude modulation and residual amplitude modulation noise can also occur when the wavelength is modulated directly and the impact can not be ignored in the case of larger absorption linewidth. In order to investigate the impact of residual amplitude modulation to SNR and detection limit, a second harmonic signal analysis and extraction method is introduced with taking into account simultaneously the wavelength and amplitude modulation. The difference between peak and valley of second harmonic signal are utilized for the system detection signal to calculate the SNR and detection limit. The results show that residual amplitude modulation noise is an important factor to affect the detection limit.     

TDLAS二次谐波信号检测下限计算方法的研究

基于可调谐二极管激光吸收光谱技术(TDLAS)的大气痕量气体检测方法具有高灵敏度和实时响应等特点.根据半导体激光器的特性,在进行波长直接调制时振幅调制也会伴随发生,并产生残余振幅调制噪声.在吸收线宽较大的检测条件下其影响不可忽视.为探讨伴随发生的振幅调制对检测下限的影响,提出了一种同时考虑波长和振幅调制的二次谐波信号分析及提取方法,并以二次谐波信号峰谷差值作为系统的检测信号,实施信噪比及检测下限的计算.结果表明,残余振幅调制噪声是影响检测下限的重要因素.     

旋转磁场井间随钻测距导向系统中微弱频变信号的检测方法

针对旋转磁场信号的微弱且频变的特点,提出并实现一种基于离散傅里叶变换(DFT)双谱峰的频率重构方法。在信号幅度谱主瓣内搜索两个谱峰的频率,以此重构信号频率的初值,运用牛顿迭代算法求解信号的真实频率,恢复信号幅度。通过计算机仿真和室外模拟对算法进行测试。结果表明:仿真结果优于基于DFT的单谱峰方法,模拟试验结果符合磁场信号随距离变化的规律,验证了所提方法的有效性和准确性;该方法能够准确锁定变化的磁场频率,滤除其他频率的杂波和噪声,精确提取出微弱的磁场幅度。     

基于相关法的差分式科氏流量计幅值检测算法

为提高差分式科氏流量计幅值检测的精度,提出了基于相关法的幅值检测算法。首先构造两路与采样信号同频的参考信号,然后分别与采样信号进行互相关得到互相关信号,估计出采样信号的初相位,最后检测出采样信号的幅值。理论分析表明:该方法不受信号非整周期采样的影响。仿真实验结果表明:该方法提高了检测精度,在信噪比45d B时,测量相对误差低于0.25%。