基于偽隨機(jī)序列調(diào)制的海洋原位葉綠素?zé)晒鈾z測系統(tǒng)研究.pdf

1、海洋葉綠素原位監(jiān)測對(duì)海洋科學(xué)研究和環(huán)境監(jiān)測有重要意義。水體葉綠素含量隨時(shí)間和空間變化，傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)室測量方法難以反映有機(jī)物質(zhì)在生態(tài)系統(tǒng)中的真實(shí)情況，原位測量成為發(fā)展方向。海水葉綠素濃度含量低，測量環(huán)境復(fù)雜(陽光干擾、照明干擾等)、原位測量時(shí)間持續(xù)長等工作條件要求原位儀器必須滿足高精度、強(qiáng)抗干擾和低功耗等關(guān)鍵技術(shù)需求。傳統(tǒng)非原位測量在實(shí)驗(yàn)室中進(jìn)行，可通過屏蔽、暗室環(huán)境來避免干擾；傳統(tǒng)原位測量儀器則使用基于LED的脈沖調(diào)制方案來提高抗噪聲和抗干

2、擾性能。在功耗、體積的限制下，現(xiàn)有設(shè)計(jì)方案已無法在測量精度、抗噪聲和干擾性能方面再有顯著提高。
　　 針對(duì)這種情況，論文結(jié)合偽隨機(jī)信號(hào)處理技術(shù)、光調(diào)制技術(shù)和近年國內(nèi)外水下原位熒光儀器的研究成果，創(chuàng)新性地從調(diào)制方法入手，利用偽隨機(jī)序列的相關(guān)特性和頻譜擴(kuò)展效應(yīng)，提出了一種適用于原位熒光測量系統(tǒng)的、基于偽隨機(jī)序列的熒光調(diào)制方案，并應(yīng)用于高信噪/干比、高精度、低功耗的原位熒光測量儀器。本論文的主要工作內(nèi)容和創(chuàng)新點(diǎn)為：
　　 1、

3、建立了熒光測量系統(tǒng)信號(hào)傳輸?shù)臄?shù)學(xué)模型，從信號(hào)、噪聲和干擾的頻譜角度定量分析了偽隨機(jī)序列調(diào)制系統(tǒng)對(duì)噪聲和干擾的抑制能力，通過教學(xué)分析和仿真等手段給出了序列參數(shù)與測量系統(tǒng)的抗噪聲、抗干擾性能之間的定量關(guān)系；
　　 2、根據(jù)偽隨機(jī)序列調(diào)制原理設(shè)計(jì)了一套原位熒光檢測系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方案，該方案由基于LED和光電二極管的光電檢測模塊、信號(hào)處理、調(diào)制、同步解調(diào)模塊、采樣和通信模塊組成，可以很好地實(shí)現(xiàn)原位葉綠素的偽隨機(jī)調(diào)制檢測；
　　 3、

4、研制了偽隨機(jī)序列調(diào)制的葉綠素?zé)晒庠粰z測系統(tǒng)樣機(jī)，對(duì)調(diào)制碼寬和調(diào)制序列等關(guān)鍵參數(shù)進(jìn)行了評(píng)估與優(yōu)化，提高了信噪比和信干比特性，特別是在窄帶系統(tǒng)中調(diào)制序列的優(yōu)化設(shè)計(jì)；
　　 4、對(duì)基于偽隨機(jī)序列調(diào)制的葉綠素?zé)晒庠粰z測樣機(jī)進(jìn)行了測試。葉綠素α的測量精度達(dá)到0.02μg/L，測量范圍0～150μg/L，達(dá)到國外同類高端儀器水平；抗干擾能力則優(yōu)于同類儀器，在干擾頻率與調(diào)制頻率相近情況下，輸出信干比比傳統(tǒng)調(diào)制方式提升30dB以上。