人类的大步前进所创造的成就显而易见,然而,其中的每一小步都改变着周围,包括地球甚至太空。所制造的有害毒物和废料对我们的环境都造成了不小的危害和创伤,其中一项关键伤害是水。我们本就生存在缺水的状态下,加之对其的破坏,带来了疾病甚至死亡的事例屡屡爆出,已经阻碍到我们的向前发展。对于水的利用、开发和监测已经非常有必要,保证饮水的纯洁安全,传统的生物学方法和理化方法能够保证结果准确性,然而缺乏时效性、简洁性和易操作性,无法适应当代生活快节奏的要求。为了达到快速检测和评价饮用水质量的要求,本项目结合新型光电技术设计了针对水的质量检测仪。在我国,基于发光细菌的新技术是近年来兴起的,而国外专家在二战时期已开始应用其进行大气类监测,我国对其的关注紧随国外之后。1950年后即开始做大量的应用研究,并掌握了应用技术。发光细菌技术作为一种新型生物学测量方法,得益于其广泛的来源且极低的成本,其在正常水环境下稳定且持续发光的特性是我们应用的重点。本文针对发光细菌的外部特性和内部机制进行了详尽的研究,尤其是其反应机理,对全反应链进行了介绍,重点关注了其中的关键环节,即细菌发光与水环境的关系,为系统架构做好知识上的准备。针对这一发光特性,系统设计了周密检测的流程,绘制了详尽的硬件架构图、软件运行过程和后续步骤。系统的布局从硬件构成开始,课题对系统各关键单元逐一进行设计,包括加样单元、光接收与信号转换单元(PMT)、控制器部分、供电模块等,最后再对各硬件组态的互联进行调整。此外,电路板的设计也是硬件构成的重要步骤,其中的关键细则不容忽视。硬件的完成标志着软件部分设计的开始,实验员的任何指令和要求都是通过程序送入系统,软件部分同样对应各硬件模块,遵循结构化特点。软硬件的匹配完成并不标志设计的结束,还需要进行整体的调试。系统调试过程采用实际测量与软件仿真两种方式,以保证检测系统的可靠性。在完成初步设计之后,后续的实验验证工作也是必不可少的,而且需要大量重复性的工作,以排除偶然因素。基于发光细菌新技术的检测设备,在各项性能上都可以比拟甚至超越其他现有方法,这得益于器件性能的优越性。包括主控制器强大的片内构成,节省了外部电路空间,PMT的高灵敏性、低噪声和快速的转换效能等功能,和这些都是分不开的。目前的系统在检测结果上还需进一步完善,这需要生物学和环境科学理论的进一步支撑。该课题结合了多学科理论知识,而跨学科的研究本身就是一种趋势。随着实验的深入和推进,系统存在的各项盲点将逐一突破,性能与功用将继续提升。面向未来的产品将会应用于环境监测、卫生防疫、食品生产、医疗诊断、科研检测等领域,并将会对居民各项用水的改善产生巨大作用。