【摘要】：針對(duì)目前對(duì)室外活體植物葉片氣孔尚不能觀測(cè)的問題,研制了一臺(tái)可在植物葉片進(jìn)行正常生理活動(dòng)時(shí),獲取葉片氣孔圖像的成像儀。該裝置的研制解決了傳統(tǒng)光電顯微觀測(cè)系統(tǒng)笨重、功耗大、不易攜帶、在枝繁茂密的植物體上無(wú)法安裝等不足。論文的主要研究?jī)?nèi)容如下:首先,結(jié)合自身課題需求和現(xiàn)有條件,明確了裝置的設(shè)計(jì)指標(biāo)參數(shù)以及總體方案的設(shè)計(jì),最后實(shí)現(xiàn)了對(duì)活體植物葉片氣孔的成像。第二,對(duì)裝置的總體結(jié)構(gòu)進(jìn)行了設(shè)計(jì)。采用SolidWorks三維繪圖軟件對(duì)裝置的結(jié)構(gòu)進(jìn)行了設(shè)計(jì),并找出最優(yōu)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方案,此外還對(duì)裝置的其他硬件結(jié)構(gòu)器件進(jìn)行了選型。第三,設(shè)計(jì)完成了前、后端光學(xué)系統(tǒng)以及光纖傳像束的選型。經(jīng)過前期的實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證確定了光學(xué)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)組成以及工作原理,并針對(duì)設(shè)計(jì)指標(biāo)的要求完成了光學(xué)器件的選型。第四,設(shè)計(jì)了完成了嵌入式系統(tǒng)的硬、軟件設(shè)計(jì)。對(duì)電路進(jìn)行了原理性驗(yàn)證以及電子元器件的選型,硬件電路主要由內(nèi)核為Cortex-M3的STM32單片機(jī)并輔以其他外設(shè)電路構(gòu)成,在原理圖設(shè)計(jì)時(shí)充分考慮了外界的干擾,并進(jìn)行了電磁兼容設(shè)計(jì);軟件設(shè)計(jì)中,采用模塊編程增加了程序的可移植性等,通過移植μCOS-II嵌入式實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)、文件系統(tǒng)等增加了程序的可擴(kuò)展性、穩(wěn)定性和圖片存儲(chǔ)的方便性,自行設(shè)計(jì)了UI界面并可通過電容觸摸屏上進(jìn)行操作,此外還增加了在裝置開機(jī)時(shí)自動(dòng)進(jìn)行外設(shè)自檢的功能以及任務(wù)運(yùn)行是否正常的處理機(jī)制。最后,通過裝置的實(shí)際使用,獲取了室外活體植物葉片氣孔的圖像,為進(jìn)一步獲取葉片氣孔開度值奠定基礎(chǔ)。最后驗(yàn)證結(jié)果表明:該儀器可在室外對(duì)高度小于2m、尺寸小于80mm×50mm活體植物葉片的氣孔進(jìn)行有效成像。
【學(xué)位授予單位】：中國(guó)計(jì)量大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類號(hào)】：TH79
【圖文】：

中的含量約為 400ppm[4]，所以如何減少熱門課題之一。對(duì)氣候變暖的舉措中，利用自然界光合接有效且副作用最小的方法[5]。雖然全少，但隨著全世界各國(guó)提倡植樹、綠化法律保護(hù)范圍之內(nèi)，以及設(shè)定“植樹節(jié)勢(shì)得到遏制。植被進(jìn)行光合作用，吸收而達(dá)到固碳的目的，這種固碳方式是最環(huán)境進(jìn)行氣體和水分交換的重要窗口，合作用[6]，所以對(duì)植物葉片氣孔的研究皮特有的結(jié)構(gòu)，由一對(duì)保衛(wèi)細(xì)胞及保衛(wèi)動(dòng)態(tài)是植物光合生理和水分生理研究的過程中，其各種重要的生理生化活動(dòng)都孔的研究顯得十分重要[11]。氣孔結(jié)構(gòu)組成

其系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)框圖如圖 2.1 所示。圖 2.1 系統(tǒng)的總體結(jié)構(gòu)框圖2.1.1裝置的設(shè)計(jì)指標(biāo)由于目前尚無(wú)類似可供參考的裝置，結(jié)合當(dāng)前的研究成果以及本課題的具體實(shí)際需求，本文所設(shè)計(jì)的活體植物葉片氣孔成像儀的設(shè)計(jì)指標(biāo)如下：（1）裝置系統(tǒng)放大倍率不小于 300 倍；（2）金相物鏡視場(chǎng)觀測(cè)范圍不小于 160μm×120μm；

瞬時(shí)最大功耗小于 400mA；可拆卸、易組裝；照明器使用時(shí)間不小于 10h；葉片觀測(cè)高度不小于 2m；I設(shè)計(jì)界面友好、易操作；硬件設(shè)計(jì)可靠、穩(wěn)定，程序運(yùn)行中無(wú)跑飛現(xiàn)象；分辨力為 1μm。結(jié)構(gòu)的總體設(shè)計(jì)計(jì)指標(biāo)中提出的可觀察 2m 高度的葉片的要求，且保要求，機(jī)械設(shè)計(jì)選型時(shí)盡量選取現(xiàn)有標(biāo)準(zhǔn)件，一方面一方面有利于更換、維修機(jī)械部件。對(duì)一些無(wú)法滿足工，以滿足設(shè)計(jì)要求。在保證機(jī)械裝置剛度足夠的前重量，機(jī)械裝置其他部分的連接件均采用鋁合金材料圖 2.2 所示。

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2767322