[發明專利]基于光合色素熒光的浮游植物原位在線檢測裝置

有效

• 申請號: 201710013524.8
• 申請日: 2017-01-09
• 公開（公告）號: CN106872424B
• 公開（公告）日: 2019-06-18
• 發明（設計）人: 鄧璐妍;楊江;陳天宇;靳雪榮;吳明光
• 申請（專利權）人: 浙江大學
• 主分類號: G01N21/64
• 分類號: G01N21/64
• 代理公司: 杭州天勤知識產權代理有限公司 33224
• 代理人: 胡紅娟

1.一種基于光合色素熒光的浮游植物原位在線檢測裝置，包括LED環狀光源、圓柱形水樣池、熒光探測模塊、微控電路模塊、外殼和底蓋；所述微控電路模塊置于密閉箱體內，包括電源電路、MCU主控電路、恒流驅動電路、信號處理電路和通信電路，其中，MCU主控電路負責控制其余電路協同工作、處理測量數據并進行計算；恒流驅動電路接收MCU主控電路發送的脈沖控制信號，驅動所述LED環狀光源產生光強可調、波長可選的激發光；信號處理電路對熒光探測模塊光電轉換后的電流信號進行前置放大、選頻帶通濾波、二級放大、整流、低通濾波以及模數轉換，再將表征熒光強度的數字信號傳送給MCU主控電路；MCU主控電路對測量結果進行分析處理；通信電路將MCU主控電路計算結果傳給外部數據采集設備；

其特征在于，所述LED環狀光源包括3個環狀光源帶，沿圓柱形水樣池軸向環繞布置在圓柱形水樣池側壁外側，各環狀光源帶所在平面與圓柱形水樣池底面平行，每個環狀光源帶都包含多組不同波長的LED燈組；

所述圓柱形水樣池位于所述浮游植物原位在線檢測裝置的底部，其側壁設有若干個用于透過激發光的光學窗口Ⅰ，與所述LED環狀光源的LED燈對應，每個光學窗口Ⅰ與相應的LED燈之間設有窄帶濾光片，所述圓柱形水樣池下底面開口，上底面設有用于透過熒光的光學窗口Ⅱ，上底面邊緣還設有與裝置外部連接的導管；

所述熒光探測模塊置于所述圓柱形水樣池的正上方，與所述光學窗口Ⅱ相對，所述熒光探測模塊包括帶通濾光片、聚焦透鏡和光電探測器；

所述外殼為密封外殼，外殼底部開口并匹配有底蓋；所述底蓋包括與其配合的聯動裝置，所述聯動裝置包括電動推桿、滑塊和固定桿，所述電動推桿固定在所述微控電路模塊所在的箱體上并與其電連接，所述電動推桿的伸縮軸豎直向下與所述滑塊螺合，所述滑塊通過固定桿與底蓋相連。

2.根據權利要求1所述的基于光合色素熒光的浮游植物原位在線檢測裝置，其特征在于，所述LED環狀光源的每個環狀光源帶均各自包括4種可選激發波長的LED燈組，4種可選激發波長分別為440nm、475nm、525nm和620nm，每種波長的LED燈組至少由3個LED燈在所在環狀光源上等間距排列組成，構成中心對稱的穩定光源。

3.根據權利要求1所述的基于光合色素熒光的浮游植物原位在線檢測裝置，其特征在于：所述LED環狀光源的3個環狀光源帶從上至下依次為第一環狀光源、第二環狀光源和第三環狀光源，所述第一環狀光源提供多波長的調制測量光，第二環狀光源提供多波長的光化光，第三環狀光源提供多波長的飽和脈沖光。

4.根據權利要求3所述的基于光合色素熒光的浮游植物原位在線檢測裝置，其特征在于，所述LED環狀光源光強可調，利用脈寬調制技術實現第一環狀光源提供的測量光的光強可調，利用脈沖幅度調制技術實現第二環狀光源和第三環狀光源提供的光化光、飽和脈沖光的光強可調。

5.根據權利要求1所述的基于光合色素熒光的浮游植物原位在線檢測裝置，其特征在于，熒光探測模塊中，所述帶通濾光片中心波長為685nm，帶寬為40nm；所述光電探測器為硅PIN光電二極管。

6.根據權利要求1所述的基于光合色素熒光的浮游植物原位在線檢測裝置，其特征在于，所述微控電路模塊中，MCU主控電路采用STM32L151作為主控芯片，恒流驅動電路采用MAX16823作為LED驅動芯片。

7.根據權利要求1所述的基于光合色素熒光的浮游植物原位在線檢測裝置，其特征在于，所述微控電路模塊中，MCU主控電路將各激發波長對應的熒光強度與預存的不同浮游植物熒光特性數據進行比較，分析所測水域浮游植物分布狀況，然后查詢預存的浮游植物生物量與熒光強度對應關系表格，計算浮游植物生物量，再根據葉綠素熒光誘導曲線測量過程中獲得的基礎參數，按照葉綠素熒光參數計算公式，計算光化學效率相關參數，表征其生理活性。

8.根據權利要求1所述的基于光合色素熒光的浮游植物原位在線檢測裝置，其特征在于，由所述MCU主控電路控制所述電動推桿上下伸縮，帶動所述滑塊、所述固定桿和所述底蓋上下聯動。

9.根據權利要求1所述的基于光合色素熒光的浮游植物原位在線檢測裝置，其特征在于，所述底蓋的中心向上凸起且凸起大小與所述圓柱形水樣池下底面開口匹配，在底蓋閉合時凸起部分嵌入所述圓柱形水樣池底部并通過密封膠圈膠合。