[發明專利]兩點積分式熒光壽命快速檢測系統

有效

• 申請號: 201710620992.1
• 申請日: 2017-07-27
• 公開（公告）號: CN107389640B
• 公開（公告）日: 2020-04-21
• 發明（設計）人: 殷高方;趙南京;涂夢迪;覃志松;甘婷婷;方麗;孟德碩;段靜波;楊瑞芳;肖雪;馬明俊;劉建國;劉文清
• 申請（專利權）人: 中國科學院合肥物質科學研究院
• 主分類號: G01N21/64
• 分類號: G01N21/64;G01N21/01
• 代理公司: 安徽合肥華信知識產權代理有限公司 34112
• 代理人: 余成俊

本發明公開了一種的兩點積分式熒光壽命快速檢測系統，包括有氧敏感熒光膜、激發光源、光電檢測電路、探測器溫控電路、主控制器。本發明以LED為光源，以硅光電倍增管為探測器，結合可變增益放大器實現熒光衰減曲線自動放大，采用高速開關型電荷積分器快速測量不同時刻熒光強度，從而實現熒光猝滅過程中熒光衰減曲線多點熒光強度快速高靈敏測量，通過選擇熒光衰減曲線的兩點強度直接反演氧敏感熒光膜的熒光壽命，獲得溶解氧濃度。本發明具有測量快速，檢測電路簡單易實現，不易受光源波動、老化以及自然光照等外界因素干擾，測量穩定和可靠性強等特點。

技術領域

本發明主要涉及資源與環境、海洋領域，具體涉及一種兩點積分式熒光壽命快速檢測系統。

背景技術

水體溶解氧是指溶解于水體中分子態的氧氣，是水生生物生存不可缺少的條件，是衡量水生生態系統的重要參數。溶解氧高低能夠反映水體污染，特別是有機物污染的程度，因此也是水質重要綜合性評價指標。準確快速獲取水體溶解氧濃度信息，對掌握水體生態環境狀況、保障飲用水安全、發展水產養殖業等至關重要。

目前，常用溶解氧檢測方法主要有碘量法、電極法、熒光猝滅法等。碘量法是國標ISO5813-1983規定的溶解氧標準化學測定法，測量準確度高，但需要人工操作，常用于實驗室測量。電極法又名電流測定法，根據分子氧透過薄膜的擴散速率來測定水中溶解氧的含量，電極法的測量速度快、操作簡便、使用成本低，常用于溶解氧的在線監測，但實際應用中存在氧透膜和電極易老化、抗污染和電磁干擾能力差、電極維護量大等問題。熒光猝滅法是基于氧分子對熒光物質的熒光猝滅效應，通過熒光強度或壽命變化測量溶解氧濃度，分為熒光強度法和熒光壽命法。由于熒光壽命是熒光信號的本征參量，不易受到外界因素(包括光源波動、老化以及外界雜散光等)的干擾，因此，熒光壽命法測量溶解氧具有更好的準確性和穩定性，已發展為國際主流溶解氧檢測技術。

目前溶解氧檢測中多數是通過頻域相位法測量熒光壽命，通過將時域上熒光壽命轉化為頻域上熒光相對激發光的滯后相位進行檢測，如ZL201010580318.3公開了一種數字鎖相法的熒光壽命檢測技術，但頻域熒光壽命法水體溶解氧濃度檢測技術存在激發光源要求苛刻、相位檢測電路復雜、相位差穩定周期長等問題。

發明內容

本發明目的就是為了彌補已有技術的缺陷，提供一種兩點積分式熒光壽命快速檢測系統，通過測量熒光衰減曲線兩點強度直接反演氧敏感熒光膜的熒光壽命，獲得溶解氧濃度；該技術測量快速，檢測電路簡單易實現，不易受光源波動、老化以及自然光照等外界因素干擾，測量穩定和可靠性強。

本發明是通過以下技術方案實現的：

一種的兩點積分式熒光壽命快速檢測系統，其特征在于：包括有氧敏感熒光膜、激發光源、光電檢測電路、探測器溫控電路、主控制器；所述激發光源包括LED激發光源、LED驅動器，LED激發光源照射氧敏感熒光膜，LED驅動器與LED激發光源控制連接，主控制器的信號輸出端與LED驅動器的信號輸入端連接；所述光電檢測電路包括光電探測器、前置放大器、可變增益放大器、積分放大器，光電探測器探測光源照射氧敏感熒光膜后的熒光強度，光電探測器、前置放大器、可變增益放大器、積分放大器依次電連接，積分放大器的信號輸出端與主控制器連接，主控制器的信號輸出端與可變增益放大器、積分放大器控制連接；所述探測器溫控電路包括溫度傳感器、測溫電路、高壓控制器、高壓發生器，溫度傳感器置于光電探測器一側，溫度傳感器與測溫電路電連接，高壓控制器與光電探測器電連接，高壓發生器的信號輸出端與高壓控制器連接。

所述的兩點積分式熒光壽命快速檢測系統，其特征在于：所述氧敏感熒光膜采用三層結構，外層為光學隔離層；中間層為熒光物質層，采用反應性釕(Ⅱ)－二亞胺類化合物作用熒光物質，其吸收中心波長在460nm附近，熒光發射波長在620nm附近；內層為透明固定層。