随着光学原理同电子技术的结合,应用以荧光淬灭法为基础的光学溶解氧检测技术相比传统的溶解氧检测方法具有检测精度高、稳定性好、响应速度快等优点,同时受到国内外企业和高校的广泛关注和研究,成为了当前溶解氧检测领域的研究热点。本文提出了一种单路光源的频域荧光寿命的溶解氧检测方法。采用单路光源的光学结构实现水体溶解氧浓度的检测,简化了光路及电路结构,改进了溶解氧浓度检测算法,降低了整体检测过程的计算量。本文针对水体溶解氧浓度检测提供一种高标准的检测方法,能够适用于高精度、稳定性强以及快速响应的使用环境,并对荧光淬灭法在其它领域物质检测的应用具备一定的参考价值。论文的主要工作和研究成果如下:(1)溶解氧检测光路及硬件设计:首先对频域荧光寿命的溶解氧检测方法,进行分析,确定实际的硬件需求,搭建硬件以及光路设计的整体架构。然后针对传统光路结构中存在结构复杂,体积较大等特点,设计了单光源的荧光淬灭法光路结构。接着根据实际的硬件电路设计需求,设计了驱动激发光源的24位分辨率正弦信号发生电路以及微弱电流信号接收、放大、滤波、偏置电路。最后,针对设备要求的密闭性和屏蔽性,设计了整体硬件的机械结构。(2)溶解氧检测方法研究及算法设计:首先在改进光路结构的基础上优化了这种频域荧光寿命的检测方法,设计了基于最小二乘法的标定拟合方法。然后对用户需求进行分析,设计整体的软件框架以及工作时序。最后针对硬件电路控制流程,分别介绍了光源驱动信号、数字信号处理以及数据通信三个方面的设计思路,着重对数据处理部分进行设计。(3)系统测试及结果分析:首先,对溶解氧浓度检测的实验环境进行搭建,配置不同浓度溶解氧环境。然后,对硬件部分的光源驱动和荧光信号接收两部分进行测试。接着,对基于频域荧光寿命的溶解氧浓度检测设备的各个指标进行测试和分析,具体包括线性标定、精度分析、响应时间、稳定性和重复性等,并对所提溶解氧检测方法进行验证。最后对温度以及盐度影响因素进行测试,验证设备的抗干扰能力。