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近年来,随着科技和经济的快速发展,人们生活水平的日益提高,农产品的需求与质量也随之提高,对农作物生长状况的监控成为一项重要任务;在经济快速发展的同时也造成了环境问题,因此对环境的监测成为了一项迫切而紧要的任务。叶绿素荧光可以作为植物生长状况和水体营养的跟踪指示器,因此测量叶绿素的荧光可以快速检测出叶绿素含量,从而达到监测作物、水质等被测环境的目的。
文中简述了叶绿素荧光检测的国内外现状,介绍了荧光辐射的过程与荧光的光谱特性,在对荧光检测原理详细研究的基础上设计了一个叶绿素荧光检测系统。该系统用波长为460nm的高亮度LED作为激发光源,激发植物体内的叶绿素产生荧光,采用高灵敏度的硅光电池来接收荧光,用一个基于FPGA的数据采集模块采集数据,来实现对植物叶绿素含量的测定。
为了完成仪器测量叶绿素含量的功能,本课题设计了相应的机械结构、硬件电路与控制软件。硬件电路包括电源模块、激发光源电路、荧光接收电路、滤波放大电路、数据采集电路和LCD显示电路。软件部分采用c语言编写了光源控制程序和PWM程序,采用Verilog硬件描述语言编写了数据采集和显示软件。
论文设计了几项观测实验,验证了荧光信号获取的正确性,数据分析的结果表明检测系统具有一定线性度和稳定性。所设计的叶绿素荧光测量系统具有灵敏度高、速度快、实时性好,低功耗等优点,可用于作物和水体的实时检测。