[實(shí)用新型]一種基于熒光圖像的藻類葉綠素a濃度檢測裝置

有效

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• 申請日: 2012-12-03
• 公開（公告）號: CN203324187U
• 公開（公告）日: 2013-12-04
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 徐元哲;白越;徐睿英
• 申請（專利權(quán)）人: 徐元哲;白越;徐睿英
• 主分類號: G01N21/64
• 分類號: G01N21/64
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

所屬技術(shù)領(lǐng)域：

本實(shí)用新型是一種遠(yuǎn)距離非接觸檢測藻類葉綠素a的裝置的設(shè)計(jì)。本設(shè)計(jì)適用于各種湖泊及海洋的無人飛行器及船載檢測。?

背景技術(shù)

隨著我國經(jīng)濟(jì)迅猛發(fā)展，人口的不斷增加，環(huán)境污染不斷加重，越來越多的人們開始關(guān)注湖泊及海洋環(huán)境的檢測。而且近年來湖泊藻類過度的生長及海洋中“赤潮”現(xiàn)象的頻發(fā)，導(dǎo)致了魚類的大量死亡，很多水生物都深受其害，我國大面積的湖泊資源及海洋資源遭到破壞。?

目前測量海藻濃度的方法主要有以下幾種：細(xì)胞計(jì)數(shù)法、分光光度法、熒光法、衛(wèi)星遙感檢測法及航空遙感法。細(xì)胞計(jì)數(shù)法主要是利用顯微鏡檢測細(xì)胞的個(gè)數(shù)，分光光度法是把采集到的樣本在實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行檢測，檢測程序比較麻煩，不利于連續(xù)測量。用衛(wèi)星或飛機(jī)利用遙感原理進(jìn)行監(jiān)測方法盡管能實(shí)現(xiàn)大面積測量海面葉綠素遙感的機(jī)理，是基于不同的浮游植物濃度有著不同的輻射光譜特性進(jìn)行檢測。這種方法的缺點(diǎn)是設(shè)備體積大重量比較重并由于易受水氣及云霧影響遠(yuǎn)距離監(jiān)測時(shí)測量精度很差。熒光法測量主要是在線測量，該方法盡管采用螢光方法但是從測量方法及原理上不同，即自動(dòng)采集樣品并在樣品室中利用光電二極管或光電倍增管，通過檢測熒光光強(qiáng)的方法對藻類葉綠素a濃度進(jìn)行檢測。所以一臺設(shè)備只能監(jiān)測一個(gè)點(diǎn)，對于大面積測量肯定是做不到的。?

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是，克服現(xiàn)有技術(shù)的缺點(diǎn)，提供一種靈敏度高，結(jié)構(gòu)簡單，通過檢測紫色光照射藻類葉綠素a產(chǎn)生的熒光圖像的灰度值檢測藻類葉綠素a濃度，提供一種在湖泊或近海可以測量多點(diǎn)的非接觸可移動(dòng)式藻類葉綠素a濃?度檢測裝置，為無人飛行器及船載精確測量藻類葉綠素a濃度提供關(guān)鍵技術(shù)。?

本發(fā)明的目的是由以下技術(shù)方案來實(shí)現(xiàn)的：?

基于熒光圖像的藻類葉綠素a濃度檢測裝置，它包括紫光激光器驅(qū)動(dòng)電路1，半導(dǎo)體紫光激光器2，三棱鏡3，紫光濾光片4，紫光探測器5，紫光探測器驅(qū)動(dòng)電路6，A/D轉(zhuǎn)換電路7，熒光濾光片8，鏡頭組9，CCD探測器10，計(jì)算機(jī)11，激光器模塊固定架12，激光器與CCD模塊固定架13。紫光激光器驅(qū)動(dòng)電路1驅(qū)動(dòng)半導(dǎo)體紫外激光器2，發(fā)射的紫光經(jīng)過三棱鏡3，由三棱鏡3將光束分成兩束光，一束光透射另外一束光反發(fā)射光，反射到達(dá)紫光探測器5，從光探測器5輸出的弱信號通過紫光探測器放大電路6進(jìn)行放大，然后進(jìn)入A/D轉(zhuǎn)換電路7，把模擬信號轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號進(jìn)入到計(jì)算機(jī)11作為參考信號。入射到三棱鏡3的光分成的另外一束透射光通過紫光濾光片4照射到被測物體上將會產(chǎn)生熒光，產(chǎn)生的熒光通過熒光濾光片8進(jìn)入到鏡頭組9，從鏡頭輸出的光信號送入CCD探測器10，把光信號轉(zhuǎn)換成電信號然后進(jìn)入到計(jì)算機(jī)11顯示熒光光斑圖像，為了避免由于光源的波動(dòng)造成的測量誤差我們采取差分式原理把檢測到的熒光光斑灰度值與光探測器5采集到的參考信號在計(jì)算機(jī)上相除得到的值作為藻類葉綠素a濃度。?

本發(fā)明的有益效果：由于通過熒光光斑的灰度值來反映藻類葉綠素a濃度，所以可以實(shí)現(xiàn)在湖泊或近海可以測量多點(diǎn)的非接觸可移動(dòng)式藻類葉綠素a濃度檢測。?

圖1是基于熒光圖像的檢測藻類葉綠素a的結(jié)構(gòu)示意圖。?

圖2是圖1中紫光激光器驅(qū)動(dòng)電路1電路原理圖。?

圖3是圖1中紫光探測器驅(qū)動(dòng)電路6電路原理圖。?

圖4是圖1中A/D轉(zhuǎn)換電路7電路原理圖。?

圖1中：1紫光激光器驅(qū)動(dòng)電路，2半導(dǎo)體紫外激光器，3三棱鏡，4紫光濾光片，5紫光探測器，6紫光探測器驅(qū)動(dòng)電路，7A/D轉(zhuǎn)換電路，8熒光濾光片，9鏡頭組，10CCD探測器，11計(jì)算機(jī)，12激光器模塊固定架，13激光器與CCD模塊固定架，14紫光激勵(lì)下的熒光光斑。?

下面利用附圖和實(shí)施例對本發(fā)明作進(jìn)一步描述。?

紫光激光器驅(qū)動(dòng)電路1驅(qū)動(dòng)半導(dǎo)體紫光激光器2，產(chǎn)生1000赫茲的紫色調(diào)制光，采用調(diào)制光的目的是CCD系統(tǒng)能夠采集穩(wěn)定的熒光(用無調(diào)制光的光信號激勵(lì)藻類的葉綠素a時(shí)熒光光強(qiáng)隨時(shí)間減弱)。激光器發(fā)射的紫色調(diào)制光經(jīng)過三棱鏡3，三棱鏡3將光束分成兩束光，一束光透射另外一束光反發(fā)射光，反射到達(dá)紫光探測器5，從光探測器5輸出的弱信號通過紫光探測器放大電路6進(jìn)行放大，然后進(jìn)入A/D轉(zhuǎn)換電路7，把模擬信號轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號進(jìn)入到計(jì)算機(jī)11作為參考信號，入射到三棱鏡3的光分成的另外一束透射光，通過紫色光濾光片4照射到被測物體上將會產(chǎn)生熒光，紫色光濾光片4的目的是獲得420納米波長的紫色光。產(chǎn)生的580納米波長的熒光通過熒光濾光片8進(jìn)入到鏡頭組9，熒光濾光片8的作用是去除除了580納米波長的熒光以外的光，鏡頭組9的作用是把熒光圖像聚焦到CCD探測器10上，通過CCD把光信號轉(zhuǎn)換成電信號然后進(jìn)入到計(jì)算機(jī)11顯示熒光光斑圖像，為了避免由于光源的波動(dòng)造成的測量誤差我們采取差分式原理把檢測到的熒光光斑灰度值與光探測器5采集到的參考信號在計(jì)算機(jī)上相除得到的值作為藻類葉綠素a濃度值。?