【摘要】：針對目前對室外活體植物葉片氣孔尚不能觀測的問題,研制了一臺可在植物葉片進行正常生理活動時,獲取葉片氣孔圖像的成像儀。該裝置的研制解決了傳統(tǒng)光電顯微觀測系統(tǒng)笨重、功耗大、不易攜帶、在枝繁茂密的植物體上無法安裝等不足。論文的主要研究內(nèi)容如下:首先,結(jié)合自身課題需求和現(xiàn)有條件,明確了裝置的設計指標參數(shù)以及總體方案的設計,最后實現(xiàn)了對活體植物葉片氣孔的成像。第二,對裝置的總體結(jié)構(gòu)進行了設計。采用SolidWorks三維繪圖軟件對裝置的結(jié)構(gòu)進行了設計,并找出最優(yōu)的結(jié)構(gòu)設計方案,此外還對裝置的其他硬件結(jié)構(gòu)器件進行了選型。第三,設計完成了前、后端光學系統(tǒng)以及光纖傳像束的選型。經(jīng)過前期的實驗驗證確定了光學系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)組成以及工作原理,并針對設計指標的要求完成了光學器件的選型。第四,設計了完成了嵌入式系統(tǒng)的硬、軟件設計。對電路進行了原理性驗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單片機并輔以其他外設電路構(gòu)成,在原理圖設計時充分考慮了外界的干擾,并進行了電磁兼容設計;軟件設計中,采用模塊編程增加了程序的可移植性等,通過移植μCOS-II嵌入式實時操作系統(tǒng)、文件系統(tǒng)等增加了程序的可擴展性、穩(wěn)定性和圖片存儲的方便性,自行設計了UI界面并可通過電容觸摸屏上進行操作,此外還增加了在裝置開機時自動進行外設自檢的功能以及任務運行是否正常的處理機制。最后,通過裝置的實際使用,獲取了室外活體植物葉片氣孔的圖像,為進一步獲取葉片氣孔開度值奠定基礎。最后驗證結(jié)果表明:該儀器可在室外對高度小于2m、尺寸小于80mm×50mm活體植物葉片的氣孔進行有效成像。
【學位授予單位】：中國計量大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2017
【分類號】：TH79
【圖文】：

中的含量約為 400ppm[4]，所以如何減少熱門課題之一。對氣候變暖的舉措中，利用自然界光合接有效且副作用最小的方法[5]。雖然全少，但隨著全世界各國提倡植樹、綠化法律保護范圍之內(nèi)，以及設定“植樹節(jié)勢得到遏制。植被進行光合作用，吸收而達到固碳的目的，這種固碳方式是最環(huán)境進行氣體和水分交換的重要窗口，合作用[6]，所以對植物葉片氣孔的研究皮特有的結(jié)構(gòu)，由一對保衛(wèi)細胞及保衛(wèi)動態(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裝置的設計指標由于目前尚無類似可供參考的裝置，結(jié)合當前的研究成果以及本課題的具體實際需求，本文所設計的活體植物葉片氣孔成像儀的設計指標如下：（1）裝置系統(tǒng)放大倍率不小于 300 倍；（2）金相物鏡視場觀測范圍不小于 160μm×120μm；

瞬時最大功耗小于 400mA；可拆卸、易組裝；照明器使用時間不小于 10h；葉片觀測高度不小于 2m；I設計界面友好、易操作；硬件設計可靠、穩(wěn)定，程序運行中無跑飛現(xiàn)象；分辨力為 1μm。結(jié)構(gòu)的總體設計計指標中提出的可觀察 2m 高度的葉片的要求，且保要求，機械設計選型時盡量選取現(xiàn)有標準件，一方面一方面有利于更換、維修機械部件。對一些無法滿足工，以滿足設計要求。在保證機械裝置剛度足夠的前重量，機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】

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本文編號：2767322