原位海水总磷总氮传感器的微光信号检测电路设计

为实现海水原位总磷总氮传感器的微光信号检测,设计了基于正交同步检波功能的电路,分别对完全消解、显色后的海水样品进行不同波长条件下分光光度测量。对不同波长LED进行调制和信号的I/V转换,正交同步检波电路完成微光信号检测;经A/D转换,低通滤波电路后输入单片机进行处理;通过数字滤波算法进行平滑降噪处理,实现原位海水总磷总氮传感器的微光信号检测。实验表明:基于该电路的传感器具有精度高、稳定性好,抗干扰能力强、功耗低等优点。     

原位海水叶绿素a传感器的电路设计

为提取LED激发海水叶绿素a产生的痕量荧光信号,实现海水叶绿素a原位检测,基于荧光诱导检测原理结合正交同步检波电路,设计了荧光叶绿素a传感器。通过对激发光源的调制,输入电流信号的转换与放大,荧光信号的正交同步解调以及数字混合低通滤波算法实现海水叶绿素a浓度的原位检测。实验证明该海水叶绿素a传感器具有精度高、抗环境光干扰能力强、小型化、功耗低等优点,分辨率可达到0. 01μg/L。     

基于失重法的水下焊接接头腐蚀行为研究

通过实海挂片腐蚀失重实验,获得了水下焊接接头在青岛海域的腐蚀形貌以及腐蚀失重数据。结果表明,以E40钢板为母材,使用359S水下湿法焊接专用焊条焊接形成焊接接头,经海水浸泡后,焊缝区未见腐蚀,热影响区及母材区则发生严重的腐蚀行为。随着浸泡时间的延长,试样表面蚀坑逐渐增多、增大、增深。母材区域微观形貌随时间变化不大。相对于母材来说,热影响区的微观形貌较为复杂,呈现多种形貌特征。在海水中长期浸泡情况下,腐蚀失重与腐蚀时间之间存在较好的线性关系,试件的腐蚀失重较为稳定,平均腐蚀速率为0.180 mm/a。温度对腐蚀速率的影响较大,青岛海域夏秋时间段腐蚀速率为0.250 mm/a,远高于冬春时节的0.118 mm/a。     

海洋浮游生物显微光学成像系统设计

为满足海洋浮游生物的观测,设计了大相对孔径、水下浮游生物观测专用变焦显微光学系统。该系统利用Zemax软件实现,物距模拟海水介质,采用平面水密隔窗,设计像面尺寸为8.8 mm×6.6 mm CCD感光板,显微成像系统倍率变化范围为1.0~4.0。变倍过程中数值孔径为0.15,物方线视场范围为8 mm×6 mm^2 mm×1.5 mm。最大视场下,奈奎斯特频率50 lp/mm处近轴视场和1视场的光学传递函数值均大于0.4;成像系统的畸变控制在3%以内。该显微成像系统结构简单,可以满足较小尺寸的浮游生物成像,为浮游生物的分析及浮游生物种群的研究提供技术支持。     

水质油污染原位传感器稳定性设计

由于受光源不稳、环境光干扰、标准曲线非线性及沾污的影响,传感器的稳定性表现不佳.为此,基于紫外荧光测量原理,分别从结构、工艺及算法3个方面做了优化设计.光路设计中引入了参比检测,ZEMAX软件仿真结果显示"十"字光路可行.聚四氟乙烯、光学镀膜的采用及电刷设计可有效防止油污粘附及生物附着.遮光罩为传感器营造一个检测暗腔,有效解决了环境光干扰问题.实验表明:传感器测量样品时,荧光信号的变异系数<0.3%.以浓度30 μg/L为例,模拟光强衰减时荧光信号的变异系数为1.28%.样品浓度为62.4 μg/L时,扩展不确定度为0.256 μg/L(k=2).传感器的稳定性设计取得了较理想的成果,但距离实际应用还有差距,主要是浊度、温度等影响因子未引入到算法修正模型中.     

海水总有机碳现场分析仪微光信号处理系统

针对传统的实验室总有机碳（TOC）分析方法操作复杂、维护不便的问题,提出一种应用于海水TOC现场分析仪的微光信号处理系统。该系统采用光电倍增管检测化学发光反应产生的微弱信号,经微光信号处理电路结合相应复合滤波算法对信号进一步处理,以提高信噪比。测试结果证明,该系统相比传统实验室分析方法,具有高速稳定、无污染的优点。     

一种适合焊接专机的激光焊缝跟踪应用

为确保焊接过程中焊枪始终沿焊缝运动,提升焊接质量,采用基于主动视觉传感技术的新一代激光视觉传感器实时采集焊缝轮廓的图像,由传感器控制柜按在PC界面上选定的算法进行图像处理与特征识别,提取焊缝跟踪点的位置坐标,并根据标定的参考位置和预设的比例关系转化为模拟电压量输出,进而驱动十字滑台上的伺服电机带动焊枪做出相应的纠偏动作。可编程逻辑控制器(PLC)被用来实现焊枪初始定位、滑台的手动控制与自动跟踪模式切换、安全互锁等功能。最终建立了一套适用于焊接专机的焊缝自动跟踪应用系统。实验结果表明,该系统安全实用,具备了良好的实时跟踪能力。