[發明專利]微藻培養基光學常數及微藻光譜衰減系數的聯合測量方法

有效

• 申請號: 201510096252.3
• 申請日: 2015-03-04
• 公開（公告）號: CN104614324B
• 公開（公告）日: 2017-08-25
• 發明（設計）人: 趙軍明;李興燦;劉林華
• 申請（專利權）人: 哈爾濱工業大學
• 主分類號: G01N21/25
• 分類號: G01N21/25
• 代理公司: 哈爾濱市松花江專利商標事務所23109
• 代理人: 楊立超

1.微藻培養基光學常數及微藻光譜衰減系數的聯合測量方法，其特征在于：微藻培養基光學常數及微藻光譜衰減系數的聯合測量方法具體是按照以下步驟進行的：

步驟一、根據提高測量精度的要求，考慮玻璃對測量產生多次反射的影響，用光線追蹤法建立了三層介質光線傳輸模型；其中，三層介質光線傳輸模型中，入射玻璃介質的厚度為L₁，入射玻璃介質的復折射率為n₁+iκ₁；液體介質的厚度為L₂；液體介質的復折射率為n₂+iκ₂；出射玻璃介質的厚度為L₃；出射玻璃介質的復折射率為n₃+iκ₃，n為折射指數，κ為吸收指數；i為復數；

步驟二、在測量微藻懸浮液透射比時，選擇獲得有效透射數據的微藻比色皿容器；測量培養基透射比時，根據培養基的吸收特性選擇兩個不同光程且滿足透射數據測量精度的培養基比色皿容器；

步驟三、將培養基裝在兩個不同光程培養基比色皿容器中，用光譜儀測量獲得兩個不同的培養基透射比T_λ,EXP和T′_λ,EXP，采用三層介質光線傳輸模型聯立兩個透射比方程，利用優化算法和設定優化目標函數f_λ通過Matlab優化工具箱中的遺傳算法計算出培養基的光學常數；

步驟四、利用光譜儀測量一個光程的裝在微藻比色皿容器中的微藻懸浮液透射比，根據微藻懸浮液透射比和步驟三獲得的培養基的光學常數，用單光程法求得微藻懸浮液的衰減系數β；微藻懸浮液的衰減系數β減去培養基的衰減系數α_m得到微藻的衰減系數β_p；即完成了微藻培養基光學常數及微藻光譜衰減系數的聯合測量方法；

步驟四中得到微藻的衰減系數β_p具體過程為：

(1)當光線垂直透過微藻懸浮液時，玻璃與微藻懸浮液的界面上等同于玻璃與培養基溶液的界面，此時微藻懸浮液透射比為T_λ表示為：

Tλ=(t01t12e-α1L11-t10t12e-2α1L1)(t23t34e-α3L31-r32r34e-2α3L3)e-βL2[1-(r23+t23t32r34e-2α3L31-r32r34e-2α3L3)(r21+t21t12r10e-2α1L11-r12r10e-2α1L1)e-2βL2]-1---(10)]]>

得到微藻懸浮液的衰減系數β，其中，相鄰的兩層介質i和j的界面透射率t_ij，i＝0、1、2、3和4，j＝0、1、2、3和4；0代表入射空氣介質，1為入射玻璃介質，2為液體介質，3為出射玻璃，4為出射空氣；相鄰的兩層介質i和j的界面反射率r_ij，i＝0、1、2、3和4，j＝0、1、2、3和4；其中，0代表入射空氣介質，1為入射玻璃介質，2為液體介質，3為出射玻璃，4為出射空氣，α₁為入射玻璃介質吸收系數，α₃為出射玻璃吸收系數；

(2)微藻懸浮液的衰減系數β由微藻及培養基衰減系數之和表示：

β＝β_p+α_m (1)

式中，β為總衰減系數，cm^-1；β_p為微藻衰減系數，cm^-1；α_m為培養基衰減系數，cm^-1；

(3)培養基衰減系數α_m表示為：

αm=4πκmλ---(2)]]>

式中：κ_m為培養基的吸收指數，m代表培養基；λ為入射光源波長；

(4)β減去培養基的衰減系數α_m得到微藻的衰減系數β_p。