海洋硝酸盐自动分析系统的设计与开发

【摘要】硝酸盐是海洋中一种很重要的营养盐,深海中硝酸盐浓度不仅有利于海洋生态系统研究,也有利于海洋水质的评估等。目前,海洋中硝酸盐浓度的检测系统存在着操作复杂、成本高、稳定性低、精确度低等问题。所以,研究一种操作简单、低成本、稳定性高、精确度高的自动分析系统来检测海洋中硝酸盐的浓度具有重要的意义。论文综合运用光纤微探头技术,实现了海水的原位高精度紫外分光光度分析。论文研究内容包括紫外光源、紫外分光光度计、数据采集以及存储控制。基于MSP430系列MCU实现了对光度仪、光源以及数据采集板全自动检测与分析。论文所设计的样机封装完整,具有低功耗、小型化特点,适合海洋原位检测。基于紫外分光光度分析原理,把200nm～240nm作为硝酸盐的吸收波长,应用多项式滤波对吸光度值曲线进行平滑,减少系统的噪声；同时应用最小面积模型对吸收波长的吸光度值曲线进行积分,获取积分面积特征值与硝酸盐浓度的线性曲线,实现系统的高精确度和线性度。对样机进行测试,测试结果表明,样机的吸光度曲线积分面积值正比于硝酸盐溶液的浓度,在0.5μmol/L到100μmol/L范围内,测试结果具有良好的线性度,相关系数R2为0.999；样机的最小检测限优于0.5μmol/L;1个月的长期稳定性测试,检测值变化的均方差为0.00895；在2μmol/L到100μmol/L范围内,样机检测值和实际浓度值之间的偏差优于1%。以上结果表明,所开发的样机是一台完整的海洋原位硝酸盐自动分析系统,具有高精确度、高稳定性、高准确度等特点,符合深海中硝酸盐检测系统的需求。
【作者】申玲玲；
【导师】叶树明；
【作者基本信息】浙江大学，生物医学工程，2014，硕士
【关键词】海洋；硝酸盐检测；高精度；高稳定性；最小面积模型；

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